智慧農業(yè)的應用領(lǐng)域

1、精準農業(yè)、數字農業(yè)、智能農業(yè)與自動(dòng)化農業(yè)

精準農業(yè)的概念源于美國，始于上世紀七八十年代，其實(shí)質(zhì)上是數字農業(yè)，也叫精細農作。一個(gè)典型例子是用衛星定位系統與拖拉機自動(dòng)作業(yè)相結合，在田間精準定位，進(jìn)行耕地、播種、收割、噴藥的自動(dòng)化操作。由于美國農場(chǎng)規模大，幾千畝甚至幾萬(wàn)畝的農場(chǎng)，一望無(wú)際，身處其間，難以定位、定向。采用衛星定位系統可以自動(dòng)定位、定向、定量，精準作業(yè)，結合相應的自動(dòng)化農機具，即可將實(shí)現精準耕、耙、澆水、采收等農業(yè)操作。

數字農業(yè)是指各生產(chǎn)要素的數字化定量、數字化傳輸、數字化存儲和指令的數字化執行，并可以數字化統計、分析、判斷、比對和決策。農業(yè)生產(chǎn)的數字化，也是智能化和自動(dòng)化的技術(shù)基礎。從本質(zhì)上講，農業(yè)的精準化、數字化、智能化和自動(dòng)化沒(méi)有本質(zhì)的區別，是同一個(gè)問(wèn)題的不同側面和視角。

2、土壤水分、墑情檢測與灌溉

使用傳感器可以進(jìn)行土壤水分、墑情檢測并傳回數據處理中心，經(jīng)數據分析處理，能準確了解不同作物對水分的需求，決定是否需要進(jìn)行灌溉、灌溉時(shí)間和用水量，并發(fā)出灌溉指令。灌溉過(guò)程中，還可以及時(shí)了解灌溉進(jìn)程和灌溉強度，由控制中心進(jìn)行流速和水量控制。當最后一個(gè)傳感器返回水分條件滿(mǎn)足時(shí)，即可終止灌溉。

根據不同作物，需要預先設定不同作物植株生長(cháng)、開(kāi)花、結實(shí)、籽實(shí)成熟等不同時(shí)期對水分的需求，制定最優(yōu)化的灌溉方案，保農產(chǎn)品的最高產(chǎn)量和最優(yōu)品質(zhì)。在節省資源、節省能源、節省勞動(dòng)力、降低成本的同時(shí)，最大限度地提高可持續產(chǎn)能和經(jīng)濟效益。

3、肥力檢測與精準施肥

不同地塊、不同作物和不同生長(cháng)期，對肥料養分的需求都不同。需要有代表性地對不同地塊的土壤養分和肥料養分進(jìn)行測定，根據不同作物生長(cháng)期的養分需要，制定最優(yōu)化施肥方案。其中涉及的因素包括不同作物、不同生長(cháng)期、肥料品種，有針對性地制定最優(yōu)化施肥方案，包括時(shí)間、施肥量，包括底肥、追肥、葉面肥、施肥次數和總量，也就是測土配方施肥。

智慧施肥技術(shù)，就是要準確了解各要素的基礎上，精確制定最優(yōu)化施肥方案，充分滿(mǎn)足作物生產(chǎn)營(yíng)養需要，降低肥料消耗，優(yōu)化土壤結構，減少土壤板結，達到可持續高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效農產(chǎn)品生產(chǎn)。

4、病蟲(chóng)害預測預報

病蟲(chóng)害的發(fā)生與溫度、濕度、光照等氣候因子及種植方式密切相關(guān)，也與特定病蟲(chóng)害的自然發(fā)生規律有關(guān)。傳統的病蟲(chóng)害防治需要人工田間探查，但大面積作業(yè)的農田，病蟲(chóng)害探查檢測工作量大且準確性低，不能及時(shí)準確地了解病蟲(chóng)害發(fā)生情況，也難以及時(shí)實(shí)施防治措施。

智慧農業(yè)的病蟲(chóng)害防治，就是通過(guò)田間傳感器對自然環(huán)境因子的檢測數據，設定作物品種、種植方式，結合病蟲(chóng)害自然發(fā)生規律和歷史發(fā)生資料，通過(guò)遙感、航拍及人工核查驗證，進(jìn)行預測、預報，并監控病蟲(chóng)害實(shí)際發(fā)生情況，制定出綜合防治方案，包括用藥品種、用藥量和用藥時(shí)間等。制定防治方案后，可以通過(guò)田間機械噴施、飛機噴施等手段進(jìn)行定時(shí)、定量、定速的精確操作，保證防治效果。

5、遙感和航拍

衛星遙感和航拍可以通過(guò)對農田作物的顏色色譜分析，獲取大面積范圍內作物生長(cháng)情況、病蟲(chóng)害危害情況信息，提出施肥、灌溉、病蟲(chóng)防治的宏觀(guān)策略，制定作業(yè)方案。也通過(guò)成熟季節作物的顏色，了解作物成熟度，并進(jìn)行作物估產(chǎn)，幫助制定糧食銷(xiāo)售策略和價(jià)格策略。

6、溫室大棚自動(dòng)化

智慧農業(yè)技術(shù)在保護地栽培領(lǐng)域的應用較為成熟和廣泛。在現代化的溫室大棚里的蔬菜、水果、食用菌、藥用植物育種、工廠(chǎng)化育苗以及畜禽水產(chǎn)養殖中，都有普遍的應用。

在現代化的溫室大棚作業(yè)中，從育苗、移栽、施肥（包括氣體肥料施用）、灌溉、通風(fēng)、溫度控制、光照控制、采收、分級處理、初加工，已經(jīng)可以完全很高的自動(dòng)化作業(yè)?？梢源蠓冉档陀霉?，提高作業(yè)效率和經(jīng)濟效益。溫室大棚的投入高，但產(chǎn)出也高，可達到畝產(chǎn)數萬(wàn)元產(chǎn)能，經(jīng)濟效益也很可觀(guān)，所以在公司化經(jīng)營(yíng)和農戶(hù)式生產(chǎn)中，智慧農業(yè)的認可程度較高，應用廣泛。

7、質(zhì)量控制與追溯系統

農產(chǎn)品質(zhì)量保證和食品安全是近年來(lái)普遍關(guān)注的問(wèn)題，農產(chǎn)品質(zhì)量追溯成為熱詞。質(zhì)量追溯的基本思路源于危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)（hazard analysis critical control point）思想，簡(jiǎn)稱(chēng)HACCP，是一種食品安全與衛生的預防性管理體系，也是保證體系。

HACCP是對食品加工、運輸以至銷(xiāo)售整個(gè)過(guò)程中的各種危害進(jìn)行記錄、存儲、分析和控制，從而保證食品達到安全水平，并可以進(jìn)行危害的溯源管理。它是一個(gè)系統的、連續性的食品衛生預防和控制方法。HACCP不是“0”風(fēng)險，而是建立在識別風(fēng)險的基礎上，減少或者降低食品安全中的風(fēng)險。

質(zhì)量追溯系統的基本原理是：在農產(chǎn)品生產(chǎn)從種子種苗、田間管理、化肥農藥施用、采收加工、倉儲物流、產(chǎn)品銷(xiāo)售每一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節設置監控點(diǎn)，通過(guò)化學(xué)、物理、儀器和人工的綜合抽樣檢測、檢查、記錄，并通過(guò)數據、圖片、視頻等手段進(jìn)行自我存儲和展示給消費者，可以通過(guò)編碼的標識條形碼、二維碼等手段進(jìn)行查驗。每一批甚至每一個(gè)產(chǎn)品都標明品名、產(chǎn)地、生產(chǎn)商、生產(chǎn)條件和出場(chǎng)時(shí)間，當出現問(wèn)題時(shí)有據可查，可以追溯到問(wèn)題發(fā)生的具體環(huán)節和具體位置，可以追究責任者的責任，從而保證食品消費安全。

8、倉儲、物流和銷(xiāo)售管理

農產(chǎn)品保鮮倉儲、冷鏈運輸和銷(xiāo)售是在提出智慧農業(yè)概念之前發(fā)展領(lǐng)域，所以并不是智慧農業(yè)的重要關(guān)注點(diǎn)，但很顯然也屬于智慧農業(yè)的范疇。

近年來(lái)生鮮食品的冷鏈監測傳感器、監測信息的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)傳輸、存儲記錄等技術(shù)手段越來(lái)越先進(jìn)，應用也越來(lái)越廣泛，大型倉儲的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，物流系統的監控手段、記錄手段、跟蹤定位手段和服務(wù)手段越來(lái)越透明化和人性化，軟件管理系統可處理的信息量越來(lái)越大，購物體驗越來(lái)越好，幾近完美。

9、市場(chǎng)供求監測和行業(yè)大數據

農產(chǎn)品市場(chǎng)供求平衡和產(chǎn)能安排是農業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節，但沒(méi)有人能說(shuō)的清楚，某種農產(chǎn)品的市場(chǎng)現實(shí)需求量，也沒(méi)有人能說(shuō)的清楚產(chǎn)能安排和區域分布情況。理想的智慧農業(yè)系統，應該能夠滿(mǎn)足不同農產(chǎn)品的市場(chǎng)需求，并根據需求安排生產(chǎn)，實(shí)現市場(chǎng)經(jīng)濟背景下的有計劃生產(chǎn)。這需要對消費者飲食文化、飲食結構、歷史銷(xiāo)售數據、農產(chǎn)品產(chǎn)能分布及其歷史數據進(jìn)行準確的調查、統計、匯總與分析，建立農產(chǎn)品市場(chǎng)大數據，根據大數據進(jìn)行產(chǎn)能安排和及時(shí)調整。在這方面還有很多工作要做，有很長(cháng)的路要走。

10、植保無(wú)人機及農機服務(wù)共享經(jīng)濟

植保無(wú)人機是一種小農機具，也是一個(gè)典型的智慧農業(yè)作業(yè)手段。近年來(lái)，植保無(wú)人機應用得到迅速普及，據統計2019年一年的植保無(wú)人機銷(xiāo)售量超過(guò)了歷史銷(xiāo)售量總和，而且有價(jià)格逐步降低的趨勢，為普及應用創(chuàng )造了條件，具有良好的發(fā)展前景。

植保無(wú)人機目前的最大用途是農藥噴施。傳統的農藥噴施人工操作，勞動(dòng)強度高，費時(shí)費力費工，作業(yè)效率低、風(fēng)險高等問(wèn)題，每年農藥中毒人數以十萬(wàn)計，危害極大。而且由于人工施藥作業(yè)速度慢，短時(shí)間內無(wú)法進(jìn)行大面積作業(yè)，常常錯過(guò)了病蟲(chóng)害最佳防治時(shí)機，造成農業(yè)減產(chǎn)。采用植保無(wú)人機噴施農藥，定量、定高、定速、定路線(xiàn)，自動(dòng)化程度高，速度快，作業(yè)效率高，可以規劃路線(xiàn)精確定位，避免重復噴施。熟練的無(wú)人機駕駛員，一天作業(yè)面積可以達到500畝，費用可以低至每畝4~5元，已經(jīng)逐漸被農民朋友所接受。

此外，植保無(wú)人機還可以進(jìn)行草籽播種、葉面肥噴施、除草劑噴施、作物長(cháng)勢航拍檢測、病蟲(chóng)害監控等田間作業(yè)。雖然購買(mǎi)無(wú)人機成本也比較高，也不適合一家一戶(hù)農民購買(mǎi)，但通過(guò)由地方供銷(xiāo)社組織飛防服務(wù)隊、無(wú)人機服務(wù)聯(lián)盟、農機服務(wù)銀行等共享經(jīng)濟服務(wù)模式，比較好地解決了無(wú)人機的生產(chǎn)應用。類(lèi)似的服務(wù)模式還有農田翻耕、整機、耙地、作物收割等農用拖拉機和大中型農業(yè)機械的共享應用。

盡管現代農業(yè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應用已經(jīng)有不短的歷史，但智慧農業(yè)卻是一個(gè)比較新的概念。智慧農業(yè)所包含的領(lǐng)域和內容比較廣泛，而且隨現代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不斷拓展和完善。從品種選擇、田間管理，到采收加工、儲運銷(xiāo)售全產(chǎn)業(yè)鏈的每個(gè)環(huán)節；從生產(chǎn)裝備、監測監控，到品質(zhì)管理、信息處理和市場(chǎng)供求信息服務(wù)；從技術(shù)手段和裝備，到應用領(lǐng)域；智慧農業(yè)技術(shù)可以大大提高作業(yè)效率，降低單位作業(yè)成本，提高經(jīng)濟效益，降低勞動(dòng)強度，節省勞動(dòng)力，具有廣闊的應用前景，成為農業(yè)現代化的發(fā)展方向。但當前，智慧農業(yè)自身也有其局限性，存在不少問(wèn)題，成為阻礙發(fā)展的障礙。

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