美国80年代初提出精确农业概念(Precision Farming, Computer Aided Farming),即这里所说的计算机控制农业,目前已在发达国家推广。它的基本涵义是把农业技术措施的差异从地块水平精确到平方米水平的一套综合农业管理技术,这项技术的基础是依赖于卫星全球定位系统(GPS)和计算机控制定位定量实施,从而极大地提高农业资源的利用率、提高农业产量和减少环境污染。其主要内容是:
(1)土壤信息实时采集技术
在作物收获后和下茬播种前,由车载土壤信息采集器在农田逐点采集土壤质地、养分状况、酸度、持水和排水能力、杂草等信息,与空间定位信息耦合,实时输入计算机,采集完成后即形成一系列精确到平方米的土壤状况图。
(2)农作物产量信息采集技术
在农作物收获机械上携带产量监测器,在收获过程中测量每株的产量,并记录株数,同时与空间定位信息耦合,收获完毕,即形成定位到平方米的产量窨颁图(?),不同的作物需要不同的产量监测器。
(3)空间定位的农业投入控制系统
由土壤状况空间分布和作物产量分布图输入信息,通过快速决策支持系统,形成窨定位(?)的肥料组成、施用量、除草剂施用量等投入的空间颁入图(?),由计算机控制实施农业投入的空间定位定量施用,此项技术是全球定位系统(GPS),农田地理信息系统(GIS)、专家决策系统和速测技术与计算机技术的综合。其关键技术是信息实时采集、传感和处理技术、信息采集和空间定位耦合技术以及信息采集、定位加工和农业生产技术控制的系统集成。
精确农业,在发达国家是运用卫星定位和地理信息系统,在建立农田土壤肥力资料和产量与施肥的对应关系变量模型的基础上,将农田按几个平方米为单位进行变量施肥和预测,而国际水稻所的科学家则认为精确农业在东南亚发展中国家的主要涵义是农业生产的精细化和农民对其土地基本情况了解掌握和管理自主性的提高。在此基础上,针对具体地块的具体情况对其土地进行因地制宜的施肥、灌水及病虫害综合管理,从而达到最佳的投入和产出比。
进入90年代,精确农业在欧美发达国家发展很快,已初具规模。在美国,以土地平坦,经营规模大的中西部大平原地区发展最快,自1995年以来,每年召开一次“信息农业学术讨论会”,重点讨论信息、GIS、GPS、自动控制等与精确农业有关的技术。目前已涉及到施肥、植物保护、精量播种、耕作和水分管理等各有关领域。
在北美的精确农业技术,又以在施肥上的应用最为成熟。在美国和加拿大的大型农场上,农场主在农业技术人员指导下,应用GPS取样器将田块按座标分格取样,约0.5- 2公顷取一土壤样品,分析各取土单元格(田间操作单元)内土壤理化性状和各大、中、微量养分含量,应用GPS和CIS技术,作成该地块图、土壤图、各年的土壤养分图等。同时在聚合收割机上装上GPS接收器和产量测定仪,在收获的同时每隔1.2秒GPS定点一次,同时记载当时当地的产量,然后用GIS作成当季产量图。所有这些资料,均用来作为下一年施肥种类和数量的决策参考。作施肥决策时,调用数据库内所有有关资料进行分析,主要按照每一操作单元(0.5- 2公顷)的养分状况和上一季产量水平,参考其他因素,确定这一单元内的各种养分施肥量,应用GIS,作成各种肥料施用的施肥操作指挥系统(GIS施肥操作图层)。然后转移到施肥机上,指挥变量平衡施肥。变量施肥机有用传统的施肥机改装的一次作业施一种肥料的简易型和新研制的大型多种肥料同时变量施肥的机具两种类型。
1994年,在明尼苏达州南部汉斯卡农场,明尼苏达大学按照传统的测土推荐施肥推荐的施氮量为每英亩130磅氮素,而按照精确农业变量施肥技术实际施氮量变幅在0-180磅/英亩,平均仅为89磅/英亩,节省了约1/3的氮肥,同时提高了产量。1993年在明尼苏达的扎卡比森甜菜农场,精确农业比传统的推荐量,肥料投入由每英亩170磅,下降到每英亩31-149磅之内,甜菜产量由18吨,上升到18.7吨,含糖量从16.59%增加到 17.89%,每英亩产糖量从5415磅增加到6171磅,收入从599.51美元增加到744.51美元。






