精确农业基本概述

发布日期： 2025-10-26 阅读量： 作者： 小编

精确农业基本概述

　　精确农业precisionagriculture简记pa也可称为精细农业精准农业处方农作等等指的是借助3s技术信息化技术计算机管理决策系统等现代高新技术掌握农田作物产量和影响作物生长的环境因素如土壤结构地形植物营养含水量病虫害等在空间及时间差异性信息分析影响小区产量差异的原因并做出决策根据时间空间变异定时定位定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统

　　决策支持系统就是利用已有的信息，针对不同的应用目的，集成相应的知识和模型，给出具体的实施方案。决策支持系统大体可归纳为产前规划评价、产中监测与控制、产后分析与销售管理等三大部分。

　　变量投入技术VRT（Variable Rate Technology）是精准农业的关键技术之一，它是指安装有计算机、GPS等先进设备的农机具，根据它所处的耕地位置自动调节物料罐（箱）里某种农业物料投入速率的一种技术。

　　系统（GIS）和决策支持系统（DDS），就可最终得到所期望的作业处方图。由于这张处方图是建立在试验分析基础上的，因此它与实际的农田需要（例如施肥需求量）总是存在一定差异。因此，人们期望如果在条件允许的情况下，应用现代传感技术适时监测作物（或土壤）的需肥量，然后适时控制机器进行变量作业，从而实现更精细的因时、因地、按需施肥，但这后一种变量作业技术需要具备能实时监测作物需要或土壤成分或病虫草害分布的技术与设备，有时要达到实用程度还有一定的困难。在现代精细农业中,变量技术应用于农作物的播种、施肥、灌溉等环节。

　　测土配方施肥技术是指通过土壤测试，及时掌握土壤肥力状况，按不同作物的需肥特征和农业生产要求，实行肥料的适量配比，提高肥料养分利用率。

　　（5）2000年以来，随着网络技术、信息技术的发展，精确农业也进入了飞速发展阶段，国外发达国家已经有了广泛应用。国内也取得了长足发展，但主要处于探索研究阶段。应用较少。

　　目前，我国已有了自己的精确农业研究机构，即以中国工程院院士汪懋华为学科带头人的中国农业大学精细农业研究中心，该中心已在国际国内多种期刊和重大农业会议上发表了数篇论文，有利地推动了我国精细农业理论研究发展。目前正在从事GPS定位试验、谷物产量传感器、土壤水分测试和水果图像分级等方面的研究，并参与了“北京市精准农业示范工程”的实施。辽宁省用GIS地理信息系统进行下辽河平原农业生态管理的应用研究；国家973项目“地球表面时空多变要素的定量遥感理论及应用”的科研人员于2000年10月至2001年5月小麦生长期间，在北京顺义地区开展大型星、机、地一体化定量遥感综合试验；一些地区已将精确农业技术引入农业生产实践并取得了可观的经济效益。如新疆生产建设兵团一二七团从1996年开始就实施精确农业技术措施，拓宽了团场经济发展致富路，该团十四连2000年棉花总产达196万公斤，比1999年增加60万公斤。可以预言：精确农业技术的研究与实践，将是世纪之交农业高新技术应用研究的“热门”课题，并将推动下世纪初电子信息及人工智能高新技术集成应用于农业系统的高潮，引发农业可持续发展的科技革命，值得我国科技界的高度重视.

　　精确农业技术首先需要利用传感器及监测技术可以方便、准确、及时、完整地获得当时当地的必要数据，再根据各因素在控制作物生长中的作用规律或其相互关系，迅速做出恰当的管理决策，进而控制对作物的投入或调整作业操作。因此传感器技术起着重要的作用，特别是应用于实时检测的生物状态、土壤结构、气象因素等传感器技术是决定实现实时作业的关键。

　　（2）根据土壤成分、往年产量等数据确定区域最佳施肥配方，利用遥感图像、GIS软件绘制反映农田空间变异施肥配方的数字地图；这张地图的目的是要说明，哪些位置应该用怎样的速率喷洒多少量的氮磷钾等肥料。

　　（3）将地图输入进行施肥作业的拖拉机的电脑中，作业过程中，安装在拖拉机的全球定位系统会随时测出拖拉机的准确方位，然后由电脑根据数字地图上的要求，自动控制拖拉机上的设备完成播种、施肥、灌溉和喷洒农药的工作。

　　变量作业控制技术包括基于作业处方图（Map-based）的VRT 和基于传感器（Sensor-based）的VRT。依据作业处方图的变量作业技术为得到作业处方图，首先必须全面获取作物产量、土壤参数等的时空变异信息，接着还要根据植物生长模型以及气象等环境条件，预测作业的发芽率、长势以及养分需求，然后综合上两步的分析结果，再利用地理信息

　　精确农业首先由美国农业工作者于20世纪八十年代末、九十年代初倡导并实施的。

　　概念：精确农业（Precision Agriculture，简记PA，也可称为精细农业、精准农业、处方农作等等）指的是借助3S技术、信息化技术、计算机管理决策系统等现代高新技术，掌握农田作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫害等）在空间及时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因并做出决策，根据时间、空间变异，定时、定位、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统。

　　精确种植作业的关键技术之一是确定作业者或机器的瞬时位置，并将此信息转变成计算机可接受的格式，其中最好的系统就是GPS。但孤立的GPS接收器瞬时位置误差可能高达100m，这已不能满足精确种植的需要。但可采取差分修正办法。用一台便携式差分GPS接收器(DGPS——differential global positioning system)根据不同的作业工艺要求其位置分辨能力分别可达：2.5m，1m以下，或1cm以下(这里指的是水平精度，垂直误差要比这大1.5～5倍，在绘制地貌电子地图时要涉及垂直位置精度)。不同的农艺作业要求的位置分辨能力大致如下：变量施肥30 m，变量施用除草剂1m，测产10 m，行栽10 cm，构筑种床5cm，避免喷药重叠10 cm。大多数农田作业要求用实时差分GPS接收器(RT—DGPS)。

　　遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物。利用遥感图像可以获得农业资源分布、监测、农作物估产及病虫害预测等。

　　GIS可比做精确农业的大脑。通过传感器或监测系统采集的数据随时输入GIS，带有持久性的数据可以一次事先存入或定期存入，专家系统及其它决策支持系统也可事先存在GIS 中。GIS对这些信息进行加工处理，绘制信息电子地图，做出决策，绘制作业执行电子图。再通过计算机控制器变量执行设备，实现投入量或作业操作的调整。

　　-在喷药机上安装传感器：在喷药机上安装病虫草害等信息采集传感器和控制器，视病虫草害

　　-在联合收割机上安装传感器：在联合收割机上安装谷物产量、水分、温度、机器行走速度、

　　工作幅宽等传感器，再与全球卫星定位导航技术设备配合，实现谷物收割过程的空间位置监测和数据采集、储存、计算、输出的结合。

　　（1）在20世纪80年代美国提出精确农业构想，其间微电子技术发展推动的智能化监控技术的发展以及作物生长模拟、栽培管理、测土配方施肥等农业专家系统构成了精确农业早期技术基础。

　　（2）1990年海湾战争以后，美国将GPS(全球定位系统)技术应用到农业生产领域，标志着精

　　确农业技术体系的初步形成。1992年4月在美国召开第一次精确农业学术研讨会，由明尼苏达大学土壤系程惠贤教授指导下提出Precision Agriculture一词，精确农业这一概念逐渐被人们所接受。

　　-在耕地机械上安装传感器：耕地机械装配土壤养分含量实时测试系统传感器，在耕作时进行实时测试，经过数据处理后，可以得到土壤养分含量分布图，根据具体情况进行土壤改良。

　　-在播种机械上安装(土壤水分/营养/肥料)传感器：在播种机械采用土壤水分传感器使种子播

　　目前传统农业因大水漫灌和沟渠渗漏对灌溉水的利用率只有40％左右，精细农业可由作物动态监控技术定时定量供给水分，可通过滴灌微灌等一系列新型灌溉技术，使水的消耗量减少到最低程度，并能获取尽可能高的产量。

　　精细农业采取精细播种，精细收获技术，并将精细种子工程与精细播种技术有机地结合起来，使农业低耗、优质、高效成为现实。在一般情况下，精细播种比传统播种增产18％~30％，省工2—3个。

　　目前，我国农业正处于由传统农业向现代农业过渡阶段，农业整体发展水平与世界发达国家有较大差距，其原因当然是多方面的，但农业科技水平低则是重要因素之一。精确农业是一种基于知识的农业技术体系，是知识经济在农业中的最好体现，也是农业创新体系的主要组成部分，可以说是一次世界性农业科技革命的历史机遇。而历史经验表明，在开拓新的前沿科技应用领域时，由于发达国家和一些发展中国家的起跑线拉近了距离，发展中国家极有可能在某些领域实现技术上的跨越。因此，重视这 PG电子官方平台一世界前沿科技领域的研究，对于加速我国农业现代化进程、占领未来农业领域竞争制高点都具有十分重要的意义。

　　精细农业采用因土、因作物、因时全面平衡施肥，彻底扭转传统农业中因经验施肥而造成的三多三少（化肥多．有机肥少；N肥多，P、K肥少；三要素肥多，微量元素少），N、P、K肥比例失调的状况，因此有明显的经济和环境效益。

　　（1）获得田间数据（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害、历史产量等）；

　　在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。控制理论发展至今已有100多年的历史，经历了“经典控制理论”和“现代控制理论”的发展阶段，已进入“大系统理论”和“智能控制理论”阶Hale Waihona Puke Baidu。

　　因为精细农业通过采用先进的现代化高新技术，对农作物的生产过程进行动态监测和控制，并根据其结果采取相应的措施。

　　1.7.1 精确农业为缩短我国农业与世界发达国家农业发展水平差距，以高科技带动实现农业现代化提供了机遇

　　（3）1993～1994年，美国明尼苏达州农场进行了精确农业技术试验，取得了巨大的成功，用GPS指导施肥的作物产量比传统平衡施肥作物产量提高30％左右，而且减少了化肥施用总量，经济效益大大提高。精准农业的试验成功，使得其技术思想得到了广泛发展，小麦、玉米、大豆等作物生产管理都开始应用精确农业技术。

　　（4）1995年美国一些地区农场开始采用装备了全球卫星定位系统的联合收割机。此后，英国、德国、荷兰、法国、加拿大、澳大利亚、巴西、日本等国家相继开始实施精准农业。到1998年末，在美国主要农业区，采用这项集成技术的农场，包括只采用一项PG电子官方平台组分技术的占农场总数的20％以上。联邦德国农业研究所最近在马格德堡推出一种高精度犁，这种新型犁能根据不同土质和地型地貌精确地进行松土，德国农业和土地利用研究中心特别研制了一套播种软件，在卫星遥测技术的配合下，这套软件能够精确计算出不同地点的播种密度，使得高精度犁更加适合于开沟播种。在日本，农民从品种选育到不同生长期的管理都有一套严格规范的精细工艺，种葡萄一平方米只允许结4串，每串400克，每颗粒重12克，如此精细的种植使农产品有较高的附加值。

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