信息化時代的精確農業

劉林森

自上世紀80年代以來，西方發達國家越來越多的農民不僅迷上了現代信息技術，而且日益與精確農業這個概念結緣，于是不僅提高了莊稼的產量，擴大了市場，而且帶來了一場全新的農業變革。

精確農業在上世紀70年代起步，開始是注意土壤和農作物條件的變化與改善管理的關系，尤其是在大規模普及現代信息技術后，精確農業更有了長足的進步。此后精確農業迅速發展成新的農業工業，并在世界范圍內形成了科學的新的農業發展道路。精確農業是信息技術革命，它不只是引入新技術，它更是由于引入新技術而引發的一場信息革命。

信息技術打造精確農業

作為推動農業信息化的一項戰略措施，1988年美國農業生產部依阿華州艾姆斯土壤耕作實驗室制訂了一項“衛星指導農業生產聯合計劃”，在種植大豆、玉米、燕麥和苜蓿的450公頃農田上進行試驗，每隔13米收集一組農田各種數據信息輸入計算機，并同時在拖拉機上安裝了無線電信號接收系統，接收衛星信號，并確定自身位置。拖拉機即可根據聯合計劃，進行各種農業生產活動。1992年，美國明尼蘇達大學土壤系開始使用“精確農業”這個新名詞，并為學校、公司、政府機構普遍接受。

精確農業是將全球定位系統、遙感、地理信息系統、人工智能等高新技術用于對農作物精確度管理方法。這種定位技術用于農業生產，主要是針對農田因土壤構成、肥力狀況、作物生長情況等因素的差異而對種籽、化肥、除草劑和殺蟲劑施用量提出的不同要求。在目前情況下，農民一般難以顧及這些因素，在同一地區不同條塊的農田上使用等量的種籽和農用化學品，這除了用量過多而造成經濟上的浪費之外，還導致了土壤中殘余化學物質的積累和地下水資源的污染。

在現代信息技術的支持下，精確農業得以大放光彩：根據土壤的狀況使肥力的效果得到改善；根據病蟲害的情況來調節農藥噴灑量；不再耕種那些土壤已經板結的土地，也就是說放棄那些耕種時間過長的土地；自動調節拖拉機的耕種深度……在衛星的密切監視下，加上拖拉機的電腦上已經記錄了機器的作業情況以及取得的成果，這樣農場主就可以以最“科學”的方式來管理自己的“電腦農場”。

咨詢服務指導“精確種植”

在美國，早期農業部和一些大公司主要是通過這種技術手段對國際、國內農作物的種植生長情況進行監測，將信息提供給農場主。農場主根據這些信息，知道當年如果某種作物在國際國內其他地方都生產過多，就減少同類農作物的種植，選擇種植其他作物，以免此類農產品在市場上的銷售和價格受到影響。

美國的農場主為了實現精確種植，在種植作物前要對土壤進行化驗檢測，大多數農場主是把每塊土地的土樣送到土壤研究所檢測，研究所通過儀器檢測和電腦分析，向農場主提供一個書面數據圖表，表明這塊土地在種植各種作物時所需要的肥料、水分以及未來產量等各種情況。據此，農場主會選擇該土地本季最適合種什么，達到以最低成本得到最高收入的目的。

紐約勒羅伊地區的M一B農場的主人肯·馬丁利正在使用精確種植方法。在播種之前，馬丁利先生委托農業咨詢服務公司對其農場各個不同部分的土壤進行分析以便確定每個部分需要多少肥料。同樣的地圖還被輸入裝有肥料罐的噴灑拖拉機里的計算機中，這臺計算機已經與一臺全球定位系統設備連通。拖拉機里的一個控制器將施肥地圖上的信息傳送給噴嘴，從而達到所需的控制噴灑速度，并完成使拖拉機從農場的一個區域移動到另一個區域時改變施用的肥料類型的目的。

農場主輕松掌控莊稼產量

20世紀90年代初問世的產量監視器，是在精確農業生產中應用得最為廣泛的工具。目前Pixall公司、Oxbo國際公司和約翰·迪爾公司等企業生產的聯合收割機中大約有一半安裝了產量監視器。安裝在聯合收割機上的產量監視器在聯合收割機收割谷物或者小麥時，可以讓農場主了解種植區的任何一塊土地每英畝的收獲量為多少蒲式耳。

例如，在聯合收割機轉動著駛過一排排大田玉米的同時，它可以將玉米棒傳送給一臺機器，玉米棒的外皮會被這臺機器除去，而玉米粒則被從穗軸上剝下來并且收集在一個存儲容器中。玉米的外皮和剝去了玉米粒的光桿穗軸可以從聯合收割機的后部“吐”出來。玉米粒可以用傳送帶來輸送，同時傳送帶上的傳感器可以分析它們的含水量，并將測量結果與以蒲式耳/英畝為單位的收獲量進行比較。

整個系統需要與一臺全球定位系統設備連通，這臺設備可以追蹤聯合收割機的位置，同時將每一組坐標存儲在一塊快閃存儲卡上。收獲結束后，農場主可以利用這些數據繪制出一幅可以說明農場各個不同區域產量的地圖；類似的技術也可以用于收割小麥和大豆。

發展“精確農業”已成為共識

在許多國家，發展“精確農業”已成為一種共識，可以使土地得到充分的科學利用，合理密植；可以節省時間和資源，提高工作效率，減少人力、財力不必要的浪費，最大限度地降低成本。比如，通過對莊稼肥力、水分的檢測，可以科學合理地施肥和澆水。據統計，使用“精確農業”技術，每季度莊稼可以節省30%的水。不僅各種資源和成本大大降低，更重要的是能大大提高作物的產量。目前精確農業技術在美國中西部地區和西歐應用得最為廣泛，主要用于甜菜、玉米和大豆等作物的種植。

大部分的精確農業技術需要依靠各種全球定位系統裝置和可以將天氣模式、土壤性質和蟲害控制等方面的信息在地圖上用一個點表示出來的軟件。農場主們可以利用這些信息來進行指揮，根據種植區的每個部分需要多少肥料和殺蟲劑來調整可變速率噴灑器的施用量。使用了精確農業技術的農場主認為，這種種植方法給他們提供了一些新的方式來分析他們對土地的投入和他們從土地中獲得的回報之間的關系，并且使他們可以在成本不變的情況下管理更多的土地。

但長期以來精確農業技術的推廣應用一直進展得相當緩慢，這主要是因為有關設備和服務的成本太高，小型農場是無法負擔這筆費用的，還有一個原因是精確農業技術帶來的好處并不總是十分明確。美國明尼蘇達大學精確農業研究中心負責人皮埃爾·羅伯特博士說：“南北達科他和蒙大拿州的小麥生產者現在發現，根據目前的國際市場價格，要想通過種植小麥來獲取利潤確實非常困難。如果你沒有取得利潤，你就沒有額外的資金購買和使用新技術。”

另一個問題是設法使各種不同的農業軟件和全球定位系統數據格式協同工作不僅會使人感到沮喪而且會讓人望而生畏。在伊利諾伊州的尚佩恩地區，約翰·賴夫斯特克經營著一個面積為1800英畝的玉米和大豆種植農場，他說：“有了信息技術，按照精確農業思路，農場主就不需要整天坐在計算機前。”大多數購買精確種植技術的農業生產者都承認，如果想在激烈的競爭中取得勝利，精確農業技術的各個組成部分都是必不可少的。設在羅切斯特的阿格里林克食品合作組織的副主席托馬斯·費瑟說：“對精確農業技術有抵觸情緒的人將無法在競爭中生存下來。”

在信息化時代，精確農業表現出極大的應用潛力，廣大農場主持樂觀態度。美國農場主聯合會的高級經濟學家約翰·霍澤曼說：“精確農業最大的益處將是提高資源的利用效率。”他認為，精確農業技術將對現代農業作出重要貢獻，精確農業將改造世界農業。農業部的科學家認為，全面采用精確技術的農業將在今后10年里會獲得普及。精確農業的發展將會使農業經營像工業流程一樣地連續進行，就像一座石油精煉廠那樣運作。農業勞動者就此可以節約肥料、化學產品、水……的使用費用，因為這些技術可以按地塊的大小使水肥的用量非常精確。這樣，環境也可以得到保護。endprint