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中圖分類號 F320 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2017)07-0274-01
我國是農業大國,農業發展對于促進我國經濟和社會的發展具有至關重要的作用。近年來,我國農業得到了快速的發展,但是我國的人口數量眾多,且依然面臨著環境惡化和資源緊缺的問題,只有促進農業的現代化發展才能滿足社會發展的需求。在這種背景下,為了實現我國現代化農業的發展,就一定要大力發展精準農業。本文就精準農業的發展現狀進行闡述。
隨著我國科學技術的不斷發展,精準農業成為了人們研究的熱門課題。精準農業是一種在信息基礎以及地學空間的基礎上發展起來的信息化和集約化的農業技術,主要是將生物技術、信息技術和工程技術等高新技術和土壤學、生態學以及農學等有效融合在一起,充分利用現代化的科學技術指導農業生產,以促進農業發展。
1 精準農業概述
精準農業是指在農作物的生產過程中充分利用現代高新技術對其進行精耕細作,以現代農業的生產形式取代傳統農業的生產形式,更加注重對農業生產的管理。精準農業通過建立生態學、地學以及農學等模型,采用地理信息系統、全球定位系統以及遙感技術等對農業生產過程中各項活動進行精準的定位,并進行精細管理,以實現農業生產的集約化和信息化。通過這項技術,可以對農作物的產量和投入進行細致分析,在實際生產過程中,對農作物的生長、土壤以及機械設備等進行實時監測,使各種農業資源得到優化配置,發揮農業資源的優勢,以獲得最大的產量,減少資源浪費,從而不斷提高農作物的質量,提高農業生產的效益,促進我國農業進一步發展[1-3]。
2 精準農業發展現狀
2.1 我國精準農業推廣現狀
現階段,我國精準農業的發展已經取得了一定的成效,農業生產發生了巨大的改變。科技含量大大提升,很多高新技術都嘗試著逐漸應用到農業生產中,但是我國農業的總體科技水平還有待提高;魍撐┮翟謚鸞ハ螄執化農業轉變,但仍處于初始階段;由之前粗放經營的管理方式向精準農業的方向發展,但也仍處于初級階段。在農業發展過程中,很多常規技術以及高新技術在不斷推廣,傳統的粗放經營模式也已經得到了一定的改變。但是從整體上來說,我國農業總值的增長主要依靠投入生產要素,而科學技術的貢獻率還比較低。國外發達國家科學技術在農業生產總值增長中的貢獻率達到80%以上,但是我國只有35%左右,每年的農業科技成果推廣率不到30%,處于一個比較低的水平。總體來看,精準農業的推廣率比較低。
2.2 我國精準農業關鍵技術應用現狀
精準農業的發展需要依賴很多高新技術,因而高新技術應用得越普遍,說明我國精準農業的發展情況越好[4-7]。精準農業發展過程中經常使用的技術主要包括地理信息系統、遙感技術以及全球定位系統。
2.2.1 地理信息系統。地理信息系統是一門將統計學、環境科學、信息學、管理學以及計算機科學等學科融合在一起的新興學科,其通過使用各種先進的手段和技術來對特定的地區地理空間數據進行采集,并對地理信息進行分析和處理。地理信息系統在我國精準農業發展中的應用已經非常成熟,在實際運用過程中,針對特定地區的地理信息建立農田土地管理模型,然后對地區的自然條件、氣候、土壤元素、農作物苗情以及病蟲害的發生等進行準確的評估和分析,并針對這些因素的發展趨勢制定精準的調控措施,為精準農業的管理提供可靠的數據依據。在實際使用過程中,還可以將其與農業管理輔助決策系統配合使用。
2.2.2 遙感技術。遙感技術是一種獲取各種實地信息來源的技術,在精準農業技術體系中具有至關重要的作用,主要核心技術包括影像技術、農田多光譜圖像信息分析系統等。遙感技術的一個重要優勢就是其成本比較低,比航空攝影的成本減少1/2以上。在精準農業發展中,可以充分利用遙感技術獲取田間時空變化信息,在規模化的農作物生產過程中,可以預測農作物的產量,同時預警宏觀農情,以農作物和土壤為研究對象,可以建立農作物的條件模型和長勢模型。遙感技術的應用也非常廣泛,為農業精細管理提供重要的參考[8]。
2.2.3 全球定位系統。全球定位系統是精準農業空間管理的重要設施,其具有采集定位信息以及進行農田測量的作用。目前,在小區式農作物產量的定位計算、農田變量信息的采集中均得到了廣泛的應用,將其應用到精準農業管理中,還可以實現機械自動化播種、灌溉和噴藥,實現農業機械化變量作業定位。不僅如此,其在環境監測和土地測量等方面也具有良好的作用,是一項發展前景廣闊的技術[9-10]。
3 結語
精準農業是農業發展的必然趨勢,與傳統農業的生產方式相比,精準農業借助于各種高新技術和現代化的管理手段對農業生產實施精細化管理,從而不斷提高農業生產的產量和質量。
4 參考文獻
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大數據是IT行業的術語,也稱為巨量資料,意思是資料量過于龐大,主流軟件已經不能在合理的時間內進行有效的處理,用以幫助企業進行更好的經營決策。對于大數據概念的界定,至今還沒有統一,研究機構Gartner將其定義為“需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產”。而大數據時代最早由麥肯錫提出,認為數據已經滲透到每一個行業,甚至每一個業務職能,是當今重要的生產因素,人們對海量數據進行挖掘和運用,意味著大數據時代已經到來[1]。與傳統的數據庫相比,大數據的數據量更龐大,要進行查詢和分析更加復雜。大數據的特點表現為四個:一是巨大的數據體量。大數據的體量已經不是停留在TB級別,而是屬于PB級別[2]。二是處理效率高。在大數據系統中已經應用到了1秒定律,也就是在1秒的時間內可以從龐大的數據中獲取具有價值含量的信息。三是數據類型多。大數據環境下的數據信息呈現多樣化,這些信息不僅僅是文字、數字,還包括網絡中的圖片、日志、地理位置、視頻等等,這些都承載著豐富的信息。四是具有高價值回報。大數據中數據量大,包含很多有價值的信息,只要懂得正確利用,并擅于分析,就可以帶來高價值的回報。概而言之,可以將大數據的四個特點歸納為數據體量大、處理效率高、數據種類繁多、價值密度高。
二、大數據在農業發展中的運用現狀
當下大數據已經貫穿了整個農業產業鏈,涉及到的數據多而復雜,如種子、土地、氣象、環境、土壤、農藥、化肥、農產品加工、物流、經營等,人們通過整合利用這些數據優化了農業產業鏈,進一步提升農業發展水平。現今大數據在農業中的運用已不局限于對農業數據的收集與傳輸,而是延伸到了運用大數據加速作物育種,以大數據作為驅動實現精準的農業操作,在大數據的支持下追溯農產品的來源,以及優化產業鏈等[3]。與其他行業相比,農業更為復雜,因為它會受到多種因素的影響,這些因素包括人類活動、氣候、土壤、種子等。大數據的運用,可以促進農業生產規避這些因素帶來的不利影響,減少損失,提高生產質量[4]。目前除了上游借用大數據提高生產質量之外,下游的農業也通過大數據實現經營管理的整合優化,提高農業在市場流通中的效益。從中可見,大數據已經在農業產業中的多個領域得到了應用,這會對農業的生產經營帶來很大的改變。
三、大數據在農業發展中應用存在的問題
(一)農業信息化的基礎設施還有待完善。比起其他行業,現代農業顯然要落后許多,且區域化差異越來越明顯。盡管當前涉農服務發展相當迅猛,然而,其在生產及銷售方面卻滯后許多。各部門與各行業齊頭并進,有待進一步完善的農業信息化體系,導致各種不良現象頻頻發生。如不明確分工、建設重復及協調不力等等,從而存在嚴重的孤島情況;未構建規范的投入體系,建設資金與運營資金較少,在總體農業投入中信息化農業的投入比例相對較少,從而阻滯了信息化農業發展。(二)對農業大數據的認識有待提高。政府部門無法正確認識到應用大數據的必要性及緊迫性,導致無法在有關的研究應用方面給予足夠的資金支持;各從業主體如農民及涉農公司等并未意識到發展大數據的重要性,在學習及應用新技術方面消極應對;沒有在全社會中營造一個發展與應用大數據的氣氛。正是這些因素使分析與應用大數據受到一定的阻滯,遠遠落后于發達國家的農業發展水平,阻滯了我國的農業發展。(三)農業大數據中心和分析平臺有待建設。大數據的特點是容量大且復雜性高,必須構建于先進技術及先進結構的新數據中心及研究平臺之上。就技術層面來說,此平臺根據一流的數據管理能力及數據倉庫能力,使構建出來的商務智能項目有著高效、先進及開放等特點。就結構層面來說,此平臺的可配置性相對較好,使資源變化及業務流程變化的需求得以滿足。此外,在業務發展越來越快、業務量越來越多的情況下,平臺的應用及性能也需要進一步擴大。(四)對農業大數據的開放共享有待開發。在如今小農經濟一家一戶的情況下,家庭承包生產的不夠集中以及小規模經營,阻滯了構建標準化的價值性高的信息數據;收集的許多信息被分布于各部門、各研究中心及涉農網站中,因為制度及單位利益等諸多因素影響,導致這些信息數據未能互通互聯;各信息數據沒有形成規范的標準,致使各信息數據不是重復就是存在沖突,數據應用率相對較低,從而導致信息資源得不到有效利用。不同部門之間的信息共享存在阻滯和信息孤島現象,使采集與開發農業大數據受到很大的限制。
四、大數據在農業發展中應用的模式創新
(一)精準農業模式。精準農業模式即是做到“精準匹配,知天而做”,降低不良因素的影響,提高生產效益。在精準農業模式下,可對作物的品種與土壤進行精準匹配,在作物生長過程中,可對各種環境因素和作物的長勢進行監測,從而實現精準式的灌溉施肥,趨利避害,對整個生產環節實現精細化管理,提高生產力。精準農業模式以生產者的利益為中心,在大數據的支撐下,選擇準確的渠道、合適的時間、地域,利用高效的方法為生產者提供匹配的耕種方案和服務[5]。在這個過程中,不管是渠道、時間、土壤、施肥、澆灌,都要實現精準匹配,不要盲目地進行耕種。精準農業模式是有針對性、目標性地開展,具有策略有效、農作物生長情況可衡量等特點,它追求的是低成本、高準確、可評估,可見精準農業模式是對傳統農業生產的顛覆。在傳統的環境中,生產者難以獲得環境、作物長勢的信息,在大數據環境下,生產者可以更容易獲得氣候、土壤、作物成熟度、空氣質量、投入的成本、耕種設備等各種可靠的數據。在獲得這些數據之后,生產者可作出前瞻性的決策,可精準地對每一個生產環節進行定位,做到心里有數,知天而作,減少損失,提高生產量。(二)自動化農業模式。自動化農業模式是建立在大數據的基礎上,運用數據聚合技術將農業大而復雜的數據整合到農用機械內置的數據系統中,通過無線網絡和計算機啟動機械進行自動化的管理模式[6]。自動化農業模式適合大型農場采用,未來要投入較少的勞動力和成本實現大規模生產,就需要發展自動化管理模式。自動化模式需要農用機械的參與,生產者不需要親力親為,只要懂得在計算機上操作管理軟件,即可調動農用機械工作,比如施肥、噴灑農藥、除草等。在沒有駕駛員的情況下,農用機械通過傳感系統來感知道路的環境,對路線進行自動規劃,管理軟件設置好參數,操作人只要輕點鼠標,即可悠閑地一邊喝茶一邊等待勞作結果。因為機械內置系統中聚合了相關的農業信息,機械會精準地完成相應的任務,在噴灑農藥、施肥方面比人工勞作更加精確。自動化模式適合大規模經營和產業化,如農業公司開辟一條產業鏈,從生產、物流、包裝到市場上的推廣銷售。農業公司可經營自己的農場,而農場主不需要雇傭太多的勞動者,只需要熟悉農業機械的操作,就可輕松管理大規模的農場。農場的生產完全實現自動化,包括人工智能、自動控制、視覺計算等。在計算機科學、智能控制技術、模式識別高度發展的背景下,將農業數據整合到機械內置的計算機系統中,就可減少勞動力成本和時間成本,提高生產效益。(三)信息化模式。信息化模式建立在信息系統的基礎上,農業信息系統是由人機組成的管理系統,具有收集信息、傳遞信息、加工信息、統計信息、分析信息、保存信息、查詢信息、維護及使用信息的功能[7]。生產者可利用這個系統達到農業信息化管理的目的,掌控作物生長過程中的信息,從而實現全面的信息化管理目標。農業信息系統要實現的功能目標包括兩方面:一是提供有效的農作物信息渠道,生產者只要登錄系統,就可以通過自己權限的通道,參與到業務流程的對應角色中,反饋農作物信息、審核信息、統計信息、使用信息等,迅速精準地收集、查詢到想要獲得的信息;二是生產人員可通過系統對繁雜的農作物信息進行統計分析,從中挖掘有價值的信息,為生產決策提供依據。在信息化管理中,可以將農業信息系統劃分為農作物信息采集與分析、過程管理、綜合信息管理等四個功能,把農產品生產過程和農業信息系統聯結起來。其中農作物信息采集與分析,就是對生產全過程中的信息進行采集、存儲、傳輸和統計分析,建立農作物信息數據庫,為生產者對農產品生長過程實施有效管理和監督提供依據。
總之,農業發展意義重大,它關系到人類的生存、社會的穩定和國家的發展。隨著人口的不斷增加,糧食的需求量越來越大,農業生產承擔的壓力也越來越大。提高產量,滿足巨大的需求,是農業發展的一個重大課題。如何節約成本,提高產量,這需要順應時代的發展,在大數據背景下不斷對農業的發展模式進行創新,不斷更新生產方式。因此,要借助大數據帶來的新技術,發展精準農業、自動化農業、信息化農業;要以提高產量、降低成本、減少對環境影響為目標,大力推進大數據新技術在農業發展中的應用。
作者:劉水 單位:山東管理學院
參考文獻:
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1發展概況
從1993要1994年美國首先提出精準農業思想以來,精準農業在應用中逐步取得了巨大的發展,到如今精準農業已經成為農業可持續發展的重要途徑。中國自古以來就是世界農業大國,但同時又是一個農業水平相對落后的國家。因而我國在多個會議上就此問題進了探討,為農業發展提供技術、資金、政策支持。2017年野兩會冶關于農業熱點問題有很多討論院發展高效農業促精準扶貧、建議建立全國范圍農業大數據平臺、農業大數據捍衛舌尖上的安全等,可以看出國家對于農業態度的轉變,更加注重互聯網與農業的結合以及食品安全健康。我國在精準農業方面的發展目前主要關注于效率的提高,本文主要關注質量提升問題。果樹農藥噴灑是農業生產中較為重要的一個環節。通過無人機進行數據捕捉采集,再進行數字圖像處理,并依靠后臺數據庫進行分析可以獲得更精確、更全面的數據,從而獲得更準確的噴灑方式,從而解決我國農業發展面臨的環境資源問題,走可持續的農業發展道路。同時,更精準的農藥噴灑量可以減少農藥對人體健康的危害,實現綠色農業、綠色中國[1-3]。
2研究方法
2.1數據挖掘
利用統計軟件R在濟南超算中心平臺下,對數據進行高效準確的挖掘。主要基于關于果樹疾病研究的權威書籍、文獻,挖掘患病果樹樹葉圖像,治療各種果樹疾病的農藥種類及用量等的相關記載。
2.2數據庫構建
利用已經擁有的果樹疾病研究的權威書籍、文獻以及其他合作院校所提供的數據資料等有效研究資料建立數據庫,包括各種患病果樹的樹葉圖像,各種果樹疾病治療所需的農藥種類及用量。根據這些參數,利用統計軟件R在濟南超算中心平臺下,根據已經挖掘出地準確數據進行數據分析、計算得到最佳結果,實現農業的經濟、綠色發展。當獲得一張患病樹葉圖像時,可以根據圖像數據分析,搜索到該樹的患病種類、患病程度、所需噴灑的農藥種類、所需農藥噴灑量以及所需農藥噴灑濃度等。數據庫的建立工作是長期的,需要及時更新最新的農藥種類,最大程度上地保證搜索得到的農藥最適宜、對環境污染最小、對水果的質量影響最小,保證水果是綠色健康的。因此,要及時將最新數據導入數據庫,詳細搜集患病果樹的樹葉圖像,各種果樹疾病治療所需的農藥種類及用量,不斷完善數據庫,使分析結果更加準確。
2.3數據捕捉
采集利用無人機對目標果樹或目標范圍內的果樹進行圖像的采集,并將采集的數據傳送至系統后臺。
2.4數字圖像處理
將無人機采集的圖像進行數字圖像處理,提取有用信息,利用數據庫已有數據分析該樹的患病種類、患病程度。
2.5結果
得出將數字圖像處理得出的信息利用大數據分析,得出該樹的患病種類、患病程度、需噴灑的各種農藥種類選擇、所需農藥噴灑量以及最適宜噴灑濃度。
3研究過程精準
農業是當今世界農業發展新潮流。本項目是基于大數據與數字圖像處理的精準農藥的定量分析研究,致力于建造一個野因樹而異冶精確農藥噴灑量的綠色經濟農業大數據分析系統。該系統研究過程主要包括利用無人機對圖像進行捕捉傳遞;對傳遞回的信息進行數字圖像處理分析;以濟南超算為后端對完成數據挖掘、分析;得出最適宜的農藥噴灑濃度和噴灑量淵圖1冤。
4成效
4.1經濟
因樹而異,根據1株果樹或1片區域內果樹的患病程度不同,確定最適宜的農藥種類排名,相應給出最適宜的農藥噴灑量和噴灑濃度。這樣更有利于果樹的生長,降低了農藥的使用量,減少了農民的投入成本,降低了農民的經濟負擔,提高了農民的收益[4]。
4.2綠色
農藥使用量的不斷增加,不僅有技術層面和從農人員的原因,也有農藥質量參差不齊的原因,通過提高農藥質量、控制農藥噴灑量可以緩解日益嚴峻的農藥過度使用問題。農藥的過度使用,會污染大氣、水環境,造成土壤板結,同時還會增強病菌、害蟲對農藥的抗藥性。適宜噴灑農藥會減少環境污染,營造更綠色的環境,使農業生產可持續化。利用大數據及信息科學技術改造和裝備實現綠色農業產業科技化,進而實現經濟與綠色健康的相互促進[5]。
4.3健康
在食品健康日益受到關注的今天,精準噴灑農藥可減少因過度噴灑造成的農產品質量下降,嚴格控制農藥噴灑量及噴灑濃度更有益于人類健康。過度使用農藥不僅會危害人類健康,還會破壞生態平衡,造成野生生物和畜禽中毒等。因此,適宜的農藥噴灑量與噴灑濃度會大大減小對人類和動物健康的威脅。
4.4高效
提高農業生產效率以緩解我國人口不斷增多所帶來的糧食生產壓力,同時無人機的使用節約了人力資源,進一步實現了農業機械化、信息化。在我國農田集中處,研究、應用并推廣適合的精準農業,實施恰當的農藥噴灑技術,對提高農產品產量和質量具有重要意義。
從專業化角度出發,農業機械自動化主要是指農業裝置以及農業機械在工作狀態之下或者是在實際操作過程中不需要依賴手工而進行的自動化操作。最早的牽引性控制裝置是借助油壓升降來實現耕深變化的,進而確保牽引力被維持在一定范圍之內。目前,專業化的牽引控制裝置被廣泛應用到大中型拖拉機農業機械中。此外,隨著微處理機和傳感器等先進裝置的自身較快發展,我國已研制出大量輸出或者是輸入自動化裝置,在一定程度上提升了我國農業機械的自動化水平。
一、農業機械自動化的現狀分析
(一)精準化農業發展水平低下
目前,因我國的農業水平較低,相應的先進科學技術在農業機械操作方面沒有得到廣泛應用。此外,計算機GPS監控系統以及GLS系統等,特別是傳感器與動態化控制系統等一些能夠適合精準農業快速發展的硬件化設備在實際發展水平方面顯著較低,從而使得我國的精準農業發展水平不夠成熟。
(二)農機制造業發展不成熟
實質上,與一些發達國家的農業發展水平相比較,我國農業發展速度相對較慢,水平較低,農機制造業的發展水平也不例外,總體來說水平不高。諸多農業機械僅僅是對國外農業機械產品的仿造,而且在一些農業機械自動化裝置當中,只是對農業機械的一部分做了改進或者是增添了部分設備零件來有效提升整個農業機械的實際工作效率與整體操作性能,但是這種做法不僅在一定程度上增加了農業機械在構造方面的復雜程度,還將會因生產成本的不斷提升而使農業機械的購買價格更昂貴,從根本上促進維護成本的增加,阻礙其廣泛應用與推廣。所以,大力研發能夠符合生產需要,而且價錢合理的自主化品牌農業機械設備屬于我國農業機械制造業未來發展方向之一。
二、農業機械自動化推廣途徑
(一)促進精準化農業發展
目前,我國精準農業在發展方面還不成熟,與部分發達國家農機發展水平相比,仍然存在較大差距,大力推進精準化農業的實際發展進程,不但有助于促進農業機械在自動化技術發展上的日益完善,還是我國有效展示科技發展水平以及提高國際市場競爭力與爭取話語權的重要條件。現階段,國際方面在社會化精準農業上的具體發展重點主要集中到節水技術體系以及節肥技術體系控制管理方面,要求以上技術都實現自動化操作,節水以及節肥都能夠借助精準化灌溉以及施肥來完成,從而達到最大限度減少資源浪費以及提升農業化肥利用率的效果,與此同時,這也是有效建立環境友好型以及資源集約型現代化社會的重要體現。所以,在對外國先進經驗進行學習借鑒的基礎上,我們必須要集中增強科技研發力量,攻關科技難題,突破精準灌溉技術以及精準施肥技術,促進精準化農業的進步發展[1]。除此之外,隨著先進智能化技術的快速發展,農業方面的人工智能發展將會成為新時期農機自動化的具體發展重點。部分農業機器人以及智能化系統在發達國家農業方面的大力推廣,可以在一定程度上給予我國農業發展諸多借鑒,由于我國在農業智能化上的發展起步相對較晚,與一些發達國家之間的差距是顯而易見的,所以,我國農業機械的相關研究人員必須要認識到差距,然后奮起直追,緊抓新時期的發展機遇,始終堅持科技創新以及自主研發,大力促進我國的農業自動化向智能化發展,提升農業機械利用率。
(二)科學選擇農業機械自動化模式
為實現農業機械在自動化模式上的科學化,相關人員必須按照我國農業生產的實際條件與技術化水平,以工作效率的高效化、作業精度的精細化、安全性能的合理化以及節約能源等為發展標準,準確評價自動化模式在實際發展過程中所具有的效果,之后再按照順序對相應的自動化模式進行合理選定,進而階段式推進農業機械的自動化進程[2]。
(三)推動認識上的轉換
針對農業機械自動化裝置在操縱性能以及作業性能方面的提升問題,之前大部分都是借助改善機械結構或者是增加裝置來實現所要獲得的效果,這種操作方式將會在一定程度上引起機械構造復雜化以及價格上升,農業機械的維護修理也會更加困難,不能從根本上解決問題。因此,自動化進程的推進,不能僅僅將眼光放到機械改造上,而應從農業生產角度出發,充分考慮農作物以及土壤等因素,積極開發能夠適合生產條件,且價格便宜的機械,例如應充分考慮到小規模生產模式,從普及大型機械逐漸轉化為價格相對較低的小型自動化機械。
(四)強化政府引導,落實扶持政策
為加大農業機械的自動化程度,政府可以借助農機購買補貼政策以及其他優惠政策,積極鼓勵農民購買響應的自動化農業機械,從而使農機得到廣泛應用,擴大農業機械的實際推廣范圍。此外,政府可以通過減稅等政策來扶持相應的農業機械生產企業,設置科技創新獎來鼓勵生產企業與科研機構對農業機械設備進行科研創新,切忌一刀切政策的制定,國家政府以及主管部門需綜合考慮每個地區的不同情況包括自然條件、作物種類與勞作方式等,出臺適宜農業經濟進步發展的優惠政策,從根本上推進農業機械技術創新和社會化服務的大力推廣,促進科技成果的廣泛應用,強化質量管理以及安全監督管理。此外,農業機械的相關生產企業也應加大科研力度,確保行業內部的良性競爭。
結語
總而言之,農業機械的自動化推廣工作是一項專業性以及復雜性都相對較強的工作,直接關系到現代化農業的健康發展。因此,在自動化推廣過程中,相關人員應針對自動化發展中常見的精細農機水平低下等問題,通過促進精準化農業發展、科學選擇農業機械自動化模式以及強化政府引導等手段,促進農業機械具有較高的自動化水平。
參考文獻
(一)精準化農業發展水平低下
目前,因我國的農業水平較低,相應的先進科學技術在農業機械操作方面沒有得到廣泛應用。此外,計算機GPS監控系統以及GLS系統等,特別是傳感器與動態化控制系統等一些能夠適合精準農業快速發展的硬件化設備在實際發展水平方面顯著較低,從而使得我國的精準農業發展水平不夠成熟。
(二)農機制造業發展不成熟
實質上,與一些發達國家的農業發展水平相比較,我國農業發展速度相對較慢,水平較低,農機制造業的發展水平也不例外,總體來說水平不高。諸多農業機械僅僅是對國外農業機械產品的仿造,而且在一些農業機械自動化裝置當中,只是對農業機械的一部分做了改進或者是增添了部分設備零件來有效提升整個農業機械的實際工作效率與整體操作性能,但是這種做法不僅在一定程度上增加了農業機械在構造方面的復雜程度,還將會因生產成本的不斷提升而使農業機械的購買價格更昂貴,從根本上促進維護成本的增加,阻礙其廣泛應用與推廣。所以,大力研發能夠符合生產需要,而且價錢合理的自主化品牌農業機械設備屬于我國農業機械制造業未來發展方向之一。
二、農業機械自動化推廣途徑
(一)促進精準化農業發展
目前,我國精準農業在發展方面還不成熟,與部分發達國家農機發展水平相比,仍然存在較大差距,大力推進精準化農業的實際發展進程,不但有助于促進農業機械在自動化技術發展上的日益完善,還是我國有效展示科技發展水平以及提高國際市場競爭力與爭取話語權的重要條件。現階段,國際方面在社會化精準農業上的具體發展重點主要集中到節水技術體系以及節肥技術體系控制管理方面,要求以上技術都實現自動化操作,節水以及節肥都能夠借助精準化灌溉以及施肥來完成,從而達到最大限度減少資源浪費以及提升農業化肥利用率的效果,與此同時,這也是有效建立環境友好型以及資源集約型現代化社會的重要體現。所以,在對外國先進經驗進行學習借鑒的基礎上,我們必須要集中增強科技研發力量,攻關科技難題,突破精準灌溉技術以及精準施肥技術,促進精準化農業的進步發展[1]。除此之外,隨著先進智能化技術的快速發展,農業方面的人工智能發展將會成為新時期農機自動化的具體發展重點。部分農業機器人以及智能化系統在發達國家農業方面的大力推廣,可以在一定程度上給予我國農業發展諸多借鑒,由于我國在農業智能化上的發展起步相對較晚,與一些發達國家之間的差距是顯而易見的,所以,我國農業機械的相關研究人員必須要認識到差距,然后奮起直追,緊抓新時期的發展機遇,始終堅持科技創新以及自主研發,大力促進我國的農業自動化向智能化發展,提升農業機械利用率。
(二)科學選擇農業機械自動化模式
為實現農業機械在自動化模式上的科學化,相關人員必須按照我國農業生產的實際條件與技術化水平,以工作效率的高效化、作業精度的精細化、安全性能的合理化以及節約能源等為發展標準,準確評價自動化模式在實際發展過程中所具有的效果,之后再按照順序對相應的自動化模式進行合理選定,進而階段式推進農業機械的自動化進程[2]。
(三)推動認識上的轉換
針對農業機械自動化裝置在操縱性能以及作業性能方面的提升問題,之前大部分都是借助改善機械結構或者是增加裝置來實現所要獲得的效果,這種操作方式將會在一定程度上引起機械構造復雜化以及價格上升,農業機械的維護修理也會更加困難,不能從根本上解決問題。因此,自動化進程的推進,不能僅僅將眼光放到機械改造上,而應從農業生產角度出發,充分考慮農作物以及土壤等因素,積極開發能夠適合生產條件,且價格便宜的機械,例如應充分考慮到小規模生產模式,從普及大型機械逐漸轉化為價格相對較低的小型自動化機械。
(四)強化政府引導,落實扶持政策
[中圖分類號] F320 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650(2016)10-0070-01
1 現代農業主要經營模式
農業經營模式主要分為兩種形式,分別為農業經營方式和農業經營形式,經營方式是對農業技術的描述,經營形式是對當前我國的農業制度方面的內容進行了解。按照經營方式來分析,我國的現在農業經營的發展歷程中,經過了以下幾個形態的變化:
1.1 家庭作業
家庭經營方式主要是通過家庭的成員進行生產經營或者小型承包的方式進行經營。是現代農業經營中最原始和簡單的方式,在家庭生產團隊中,每個成員具有獨立的生產能力,這種經營模式較為靈活,每個成員都有較強的自主性,但是家庭成員在擁有自主性的同時還要承擔一定的風險。
1.2 聯合協作
引導農民自主聯合,聚集土地資源,使得嚇呆農業經營模式由初級向中級形態過渡,其協作方式有“中介組織+農戶”和“公司+農戶”。協作雙方以合同、合約作為合作的紐帶,比如:公司向農戶提供生產所需的資料、技術或者市場信息及銷售網絡等。農戶則在土地上勞作。該種經營模式形成了雙方的優勢互補,明確分工。都能獲得自己的收益。
1.3 農業公司
現代股份公司經營,是現代農業經營發展較為科學的形態,具有現代農業經營模式的特點,如企業管理化,法人化,獨立經紀人等。這種經營方式更加注重科學、高校的農業生產方式,能夠不斷的按照市場分布和需求調整農業結構,引進科學的生產技術,創造合理化的生產理念,同時按照市場需求培育新品種等方式來提升企業的競爭力和利潤。
1.4 農科工貿一體化
農科工貿一體化是當前農業產生的高級形態,以產權的方式進行合作,實現“農、科、工、貿”一體化,在整個過程中,對整個產業鏈進行有效的分工合作,避免環節過多而產生的低效率的情況,一般情況下,一般是由“農、科、工、貿”集團聯合經營,“強強聯手”來進行市場壟斷。
2 現代農業經營模式創新的建議
2.1 加強政府的調控和扶持
當前階段的農業生產力水平不高,農民對于現代農業認識不夠,依靠當前農民的意識和力量是無法實現農業現代化的。地方政府應該加強對農業發展的宏觀調控,從宏觀層面把握現代農業的發展趨勢,制定農產品質量、價格等各項有利于現代農業發展的政策法規,加強農業區劃與規劃工作,當好現代農業發展的引導者、規劃者和組織者,并通過法律、經濟以及行政手段引導和督促農業生產者注意生態環境的保護等,為農業經營組織營造良好的外部環境。同時應該加大對農業經營的資金扶持,建立農業規模經營風險基金制度,從財務和技術上對現代農業的發展給予支持,維護現代農業的可持續健康發展。
2.2 深化農村經濟體制改革
要創新農業經營體制,就應該使得農村土地承包趨于穩定。增強集體經濟組織服務功能是創新農業經營體制機制創新的重要內容。加快發展農民專業合作社是創新農業經營體制機制的重要依托。大力推進農業產業化經營是創新農業經營體制。大力發展農村服務業,完善共贏的聯結機制,強化企業在創新實踐中的作用。為企業的經營發展添加路徑。
2.3 積極發展農業規模化、專業化
雖然從理論上講精準農業不僅適合大規模生產也適合小規模生產,但精準農業的發展要求盡量擴大生產規模。農戶聯戶經營方式比較適合精準農業的發展。經營規模的擴大可以通過健全土地流轉制度等方式來實現。制定相應的制度,實現一定程度上土地所有權和經營權的分離,促進土地的合理流動,使土地規模適當集中,這是精準農業模式的客觀要求。加快建立健全土地流轉市場,發展農業專業化,發展多種形式的適度規模經營。適應家庭承包經營的實際,強化農業公共服務能力建設,發展多元化、多層次、多形式的農業社會化服務,創新農業社會化服務機制。
2.4 加強農業科技人員的培養
一是提高精準農業研究水平,加快科技成果的轉化。在政府及企業的資助下,在吸收、消化國外先進技術的基礎上,開發具有自主知識產權的有效的高性能的智能化精準農業關鍵技術,實現優質、高產和低耗,提高產品競爭力,爭創良好效益。通過科技成果的快速轉化促進精準農業技術的產業化。完善農村技術推廣體系,加快精準農業技術以及其他先進適用技術的推廣。二是著力培育涉農人才,為經營模式創新奠定人才基礎。圍繞著改造傳統農戶、培育現代農業經營主體,廣泛開展多種形式的農民培訓,培育有文化、懂技術、會經營的新型農民,提高其發展集約型規模經營的能力,使其成為集約型規模經營的引路者。對于應用型人才,要以現有的農村技術人員為基礎,廣泛推行培訓制度。
3 結束語
構建生態型、增收型農業已經成為現代農業的主要發展目標。從家庭經營模式到現代農業經營模式的發展過程中,現代農業的經營模式逐漸走向成熟。農業技術參與到土地資源、勞動力及資金的管理中,使得資源配置更加高效、合理。農村經濟體制改革已經成為現代農業經營模式創新的重要部分,科技推廣和人才培養是農業模式改革的強大推動力,以提升現代農業發展。
參考文獻
隨著我國的信息化技術獲得了一定的突破,越來越多的人在生活和工作中需要利用計算機信息化網絡來完成任務,網絡覆蓋率獲得了明顯的提高,互聯網+逐漸成為了一種嶄新的發展模式。其中蘊含著極大的天地。互聯網的普及,也讓農業的發展獲得了更多的發展思路以及發展方向。我國在把農業和互聯網+的技術相互結合的過程當中,要能夠始終堅持改革創新,使我國的農業經濟發展獲得更多的推動,從而促使我國的經濟獲得更多發展。
1.“互聯網+”的提出和發展,以及基本概念的形成
自從我國科技不斷的發展,從個人電腦大幅度普及,以及無紙化辦公的進行,一直到如今的網絡時代,這些年來,隨著智能手機極大程度的改了變了人們的生活,移動互聯網已經到達了一個爆發式增長的階段。根據互聯網發展過程當中的歷史數據不難發現,在過去的幾年當中,電腦和互聯網呈現出一種爆發式增長的狀態,在未來,隨著互聯網+技術的提出,信息技術將會獲得更大幅度的增長,未來的社會將會出現怎樣的變化,是非常難以預測的。國內互聯網+的理念最早是馬化騰提出的,互聯網+是一種比較典型的技能,也是一種外在的資源以及技術環境。這位互聯網界的傳奇人物比較系統的闡述了自己對互聯網和傳統產業相互之間關系的一些看法,他認為,互聯網+的戰略,主要指的就是通過使用互聯網,把各行各業能夠相互之間融合在一起。甚至可以在新的領域創造出一種新的東西,這是我國對于互聯網+概念最原始的表達。從經濟角度或者是技術理論角度進行分析,不難發現,每一次出現技術革命,都會相應的出現一種技術到經濟的模式。這個過程大多會經歷兩個不同的階段,第一個階段就是新興產業因此而出現,而很多新開發出來的基礎設施會被普遍的應用于人們的生活。第二個階段指的就是,各行各業可以通過充分的利用這種新興的產業,獲得更多的發展,并且有極大的收獲。這兩個階段,每個階段都會持續20年,甚至30年之久,根據經濟學家的相關表述,不難發現,互聯網+也是一種比較典型的技術革命,并且目前也逐漸的步入經濟的模式,在未來的幾年之間,隨著大數據時代等相關技術變革蜂擁而至,互聯網+的模式,將會形成更新的技術和經濟的模式,創造一個新興的經濟行業的模式,給社會帶來更多的就業機會。不難發現,互聯網+所引導的技術變革,使不同行業都受到了極大的影響。通過對經濟角度進行簡明扼要的分析,不難發現,互聯網+的技術,主要指的就是,將互聯網技術作為核心,所發展出來的一整套相互關聯的信息技術,在社會當中的各個行業進行廣泛的擴散和應用的過程。互聯網+不僅僅是局限于一場信息技術,或是產業革命等,也不僅僅是對某一個傳統產業,進行顛覆性的變革,而是和各行各業相互之間進行普遍的結合,無論是思想又或者是經濟模式等,都會因此而受到極大的沖擊,這是比較典型的行業升級現象[1]。
2.利用智能化和信息化的技術推動農業發展
生產方式不同,對產業發展的影響也是不一樣的,根據目前我國農業發展的實際情況,不難發現,我國農業生產大多都是依靠比較傳統的農業經驗所進行的,相對而言,非常缺乏科學技術的支持。而農業在進行發展的過程當中,不但使其產出相對較低,而且會造成資源的浪費行為,或是對周圍的環境造成一定的污染,所以,通過使用智能化的技術,或是信息化的技術,可以讓農業獲得更多的發展,并且使農業的生產,能夠更趨于專業化以及集中化的水準,從而形成一種更加廣泛的共識。而通過對農業智能化進行考察,以及對農業的信息化進行了解,不難發現,目前最值得我國學習的農業發展模式,是以色列的農業發展模式。在以色列的農業發展的過程當中,對農業數據進行分析以及總結,是非常重要的。在進行農業生產和發展的過程當中,必須要準確的把握農業發展的各個不同的環節,從而讓農業整體的生產效益,獲得全面提升。通過使用更加具有智能化特點的技術,并且結合信息技術,可以讓農業的發展更加精準,同時。也可以在進行農業生產的過程當中。對其進行精準的干預,從而達到技術支撐的要求。目前,是一個互聯網+技術大幅度提高的時代,使用更加先進的傳感器,來監測農產品生長的環境,以及生長的狀況,從而提供更加精準的數據,然后進行科學的分析,可以有效地促使農業獲得更加健康,高效的發展,并且提供更加完備的資料[2]。
在我國農業未來發展的過程當中,農業精準化是非常重要的方向。農業的精準可以體現在我國農業發展的各個不同的環節,比如土壤的濕度以及肥力,還有光照的程度和溫度的高低,包括雜草和病蟲害的狀況等各種不同的情況。在分類處理這些不同的數據資料之后,使用互聯網大數據的技術,可以精準分析以上幾方面的數據信息,給農業的發展,可以提供更加精確的數據方面的支持,從而讓農作物的生長需求以及供應,相互之間能夠獲得精準的對接。在進行農業精準干預的過程當中,要能夠促使軟件及硬件雙方之間可以協調配合,失去任何一個都是不可以的,而在設備方面,要能夠盡量使用一些比較先進的智能設備,同時要構建起一個以環境監測,還有控制等各方面為基礎的信息化的監控體系,并且以此為基礎,精準的定位農業發展的問題,并且及時了解其中的問題,制定一個更加切實可行的策略,對其進行實時跟蹤。在進行軟件建設的過程當中,要能夠建立起一個更加完備的農業發展的數據庫系統,讓這些數據能夠充分的在進行優化和整合的過程當中,發揮其應有的價值。在進行數據庫系統的建立的時候,相關工作人員需要特別關注衛星遙感方面的資料。同時,也要重視對病蟲害資料的整理,以及對區域氣象資料方面的分析。對農作物在發展過程當中的各個不同的階段,要建立起分類的標志,同時要建立一個非常完善的數據庫系統,使農業監測數據分析能力,可以獲得全面提高。
通過智能化的信息系統以及信息化的技術,可以讓農業獲得更加精確的發展。對農業的生產,也可以進行實時跟蹤和檢測,這也正是可以讓食品獲得安全的,最為重要的保障之一。目前,我國已經產生了很多食品安全方面的問題,原因也有很多種,但是最為主要的原因之一,就是沒有辦法對農業生產的整個過程,進行精確的記錄。目前是一個比較典型的互聯網大數據的時代,通過使用智能化的相關設備,以及信息化的技術,可以更加便捷的讓每一個農產品,都可以擁有和自己成長相關的檔案。智能化技術的使用,以及信息化技術的普及,可以讓農業的生產,獲得更加廣闊,更加全面的發展空間。在進行農作物生產的過程當中,工作人員通過互聯網的方式,可以更加全面的對農業發展整體信息進行跟蹤性觀察,并且將農業生產的情況記錄下來,通過使用信息技術的方法,可以有效的儲存農產品的信息并及時進行定位,通過這樣的方式,可以讓整個農業生產的過程呈現在消費者以及監督部門的面前,給農業產品的質量監督以及追蹤提供更加完備的條件。
3.根據電子商務平臺創新農產品銷售方式
在進行傳統農業發展的過程當中,其自身仍然存在一定的缺陷,比如傳統農業的局限性,就會讓農業難以獲得長遠的發展。這種局限性大多體現于兩個不同的方面,首先,農產品的生長必須要接受陽光雨露。同時也要有符合其生長標準的土壤和肥料等,通過這些綜合因素的全面影響,并且要花費大量的時間,才能夠使農產品長成熟,這和市場經濟的周期特點存在很大的差別。因此,很多農產品并不能夠完全適應市場變化極快的情況,甚至很容易導致農產品和市場的變化難以相符,而產生銷售起來比較困難的狀況。農產品大多都非常容易變質,一旦超出了其保質期,農產品就很有可能會危害到人們的身體健康,并且因此而難以銷售。農產品其自身的特點,讓農業在競爭的過程當中一直以來都處于一種非常不利的地位。農業長期都處于一個比較難以全面發展的環境下,行業氛圍相對較為消沉,而互聯網+技術的產生,使互聯網和農業模式相互之間結合起來,給農業的發展提供了更多的可能性。依靠電子商務的平臺,可以建立一個更加全面的農產品銷售的模式,使農產品能夠符合現代流通的形態,從而促使農產品更加符合目前市場經濟的實際需求,給消費者提供更多的服務,并且促使農產品能夠獲得高效的流通。
3.1互聯網+模式下的農業訂單業務
要根據電子商務模式,打造農業訂單方面的業務,從而幫助農產品擁有更加可靠的營銷模式根據目前試點的情況不難發現,如果想要提升農戶和企業,以及超市還有個人等各方面之間的聯系,簽訂農產品訂單是非常便捷的方法,不同個體可以有效的通過這樣的方式,來進行農產品的交易。在進行訂單簽訂的過程當中,要能夠始終堅持市場供求雙方的實際需求,并且根據電子商務的平臺,進行更加具有針對性的生產,主要是為了能夠讓生產和銷售相互之間無縫鏈接,防止生產過于盲目[3]。
3.2互聯網+模式下的農產品網上銷售
我國農業機械自動化的發展與一些發達國家相比速度較為緩慢。首先,我國的農業機械自動化起步時間較晚,與發達國家存在一定的差距。比如,美國農業相就已經完全實現了全程機械化操作。而我國在發展農業機械自動化時,受到地形、環境等多方面因素的影響,一定程度上制約了農業機械化自動化的發展。我國農業機械自動化的推進中,使用的農業機械基本都是仿照發達國家的機械設備,與我國的實際情況也存在一定的差異性。科學技術含量不高是其中的重要影響因素,現今的農業機械自動化技術與我國農業發展的需求不能很好的結合,使農業機械自動化技術仍處于初級階段。沒有完全自主研發農業機械制造技術,讓農業機械自動化的實現受到抑制[1]。
1.2農業機械自動化地區差異明顯
我國的地域范圍比較遼闊,每個地區的地形、經濟均存在一定的差異,因此農業機械自動化的水平也各有不同。在經濟水平較高、地形較為平緩的平原地區,農民有能力也愿意購買先進的農業機械。從而讓農業產生力得到提高,可以進一步推進農業機械自動化。而在一些農民經濟水平較差的地區中,對農業機械的購買力較低。在農業生產中主要還是依靠人力和畜力,也在一定程度上抑制了農業機械自動化的發展。并且農業人員的操作水平存在差異也是其中的主要問題,我國農業機械自動化技術的儲備人才較少,使得農業機械化的發展速度受到抑制[2]。許多設備操作人員均為基層工作者,一旦設備出現故障,自身沒有解決能力,也會使得機械的合理利用率下降。
2我國農業機械自動化發展方向
2.1精準化
精準農業是未來現代農業的發展方向之一。當前的農業發展中,精準度缺乏是其中的重要問題。而農業機械自動化的推進,可以通過精密的農業機械來實現精準化農業。通過農業機械自動化,幫助農業工作人員學習新理論、新技術以及新方法,可以綜合傳統農業模式的優點,創造出符合我國國情的農業發展模式。利用農業機械自動化技術,實現農業生產的精準灌溉和種植以及施肥和采摘等,有效利用農業資源,讓農業機械自動化水平進一步發展。資源的有效利用也可以讓農業生產經濟效益有效提升,推動現代農業的發展[3]。
2.2信息化
農業經濟是我國國民經濟重要組成,農業發展會對社會發展產生直接影響,因此國內一直極為重視農業發展,并開始將多種科學技術運用到了農業領域之中,在這種背景下農業大數據價值開始凸顯。但由于農業大數據存在著結構較為復雜且形式變化多元等方面的特征,導致處理難度相對較大,因此為對大數據進行準確獲取與合理運用,首先應對“農業大數據”概念進行明確,以便大數據后續工作的順利開展。
1農業大數據
所謂農業大數據,就是指大數據理念與技術等,在農業領域中的實踐與運用。數據中融合了農業季節性以及地域性等方面的特征,并在融合與轉化過程中,逐漸形成類型多樣以及來源廣泛等特有特征,直接加大了數據分析與處理的難度。數據包含農業領域多個環節,像育種、耕地以及播種等,都會產生一定量的數據,相關人員需要跨業務、跨行業對數據進行收集與分析,以保證數據可視化效果。按照產業鏈條而言,國內農業大數據目前集中在農業管理、環境、資源以及生產等領域,其中環境與自然資源,以氣象資源以及水資源等數據為主;生產數據則以養殖業與種植業生產數據為主;而市場數據,不僅包含市場信息與價格,同時生產資料以及供求信息等內容也涵蓋在其中。事實上,利用大數據技術進行農業數據管理,能夠成功推動國內農業信息化步伐,能夠通過將大數據技術和其他農業領域技術有機結合在一起,可以為農企業發展與農業科研等相關工作,提供新思路與精準數據,這對于我國農業發展而言,極為有利,可以有效消除農業信息化發展中所面臨的瓶頸問題。
2農業大數據獲取
在對大數據進行獲取時,有關人員需要對農業大數據特征進行深入研究,并要以此為依托,逐漸探索出適合的數據獲取方式,以保證最終數據獲取質量。在進行數據獲取過程中,相關人員應按照數據類型,采取相應的收集手段。(1)在對農業生產環境數據進行獲取過程中,可以利用傳感網以及智能傳感器等技術,對動植物生長相關因素,向空氣污染程度以及土壤溫濕度等進行監測與收集。隨著傳感器基礎以及其他檢測技術的不斷創新與升級,目前農業環境數據檢測精準度以得到切實提升,而傳感器終端成本費用卻在逐漸減少,該數據收集方式發展前景較為理想。(2)在對變量信息進行采集過程中,要對農田內土壤含水量以及作物病蟲害等動態化信息進行實時監控,一般會通過非接觸式遙感技術或接觸式傳感技術等,對信息進行獲取。由于變量信息主要是為農業精準化工作進行服務的,要保證信息的精準性與實時性,以保證變量信息收集質量,確保可以為精準化農業生產做出準確指導,進而為各種精準化農業種植手段開展打下堅實基礎。(3)“生命信息智能感知”指的是,對動植物活動以及生長等規律進行感知的指標數據,向動物運動軌跡以及植物生理信息等,都屬于該感知范疇。目前較為常用的感知技術主要包括機器視覺技術以及熱紅外技術、光譜技術等,這一指標能夠改善以往過度依賴人工檢測數據獲取的弊端,感知結果更加準確、智能,能夠將動植物自身情況以數據化形式展現出來,以便相關人員對檢測對象進行監測與管理。(4)在對市場經濟數據進行收集過程中,要對產品生產成本、生產以及進出口實際情況等內容實施動態化采集。由于數據獲得過程需要涉及農產品質量安全、農業流通以及農產品價格等內容,動態性以及突發性特點較為突出,所以數據收集流程也相對較為復雜,需要將專業群體、智能終端以及通信網絡等內容組合在一起,而隨著移動信息技術的不斷完善,該類型數據采集也開始轉向智能終端,4G基層農技推廣平臺就是典型的市場經濟數據收集方式。(5)網絡數據抓取模式,是指通過對網絡數據抓取技術,像“爬蟲”等技術的運用,完成對博客、網站以及論壇等涉農數據的提取,以實現對各項數據的動態化監測與定向化收集。例如運用“爬蟲技術”進行信息獲取時,能夠以每月幾十億網頁數據收集的頻率,對相關數據量進行處理,可以通過分布式的排布方式,保證該項技術數據收集質量。此種網絡數據收集模式更加符合信息化時代的特點,數據規模也相對較為龐大。
3農業大數據利用
(1)在農業生產中的運用。大數據在農業生產中的運用極為廣泛,其可以通過在生產現場布置傳感節點的方式,對所在地土壤化肥濃度以及環境溫濕度等內容進行監測,并完成對相應數據的采集、處理與分析,能夠從中挖據出有利信息,以幫助人員明確生產環境狀態,進而結合經濟以及持續性發展等因素,構建起智能化產業發展模型。而相關人員可以按照這一模型,進行追肥或提高土地含水量等處理,并會按照土地情況,進行科學選種、育種,實現精準化農業種植,可以真正做到精準防控病蟲害以及灌溉、施肥等處理,保證農產品生產品質與數量,以便為種植戶帶來更多客觀的經濟收益。(2)在生產環境監測中的運用。農業生產環境因素較多,整體環境監測體系屬于系統性工程,需要涉及自動化控制、農業信息獲取以及網絡通信等多項技術。通過建設環境監測系統,在進行水產養殖以及糧食作物生產過程中,相關人員可以通過對傳感器技術的運用,對養殖以及種植環境進行全面性監測,并會對監測結果進行處理,將其以數據化的方式呈現出來,以保證人員對作物生長環境營養成分以及動物生長環境狀態進行明確,以做出針對性環境改善方案。技術人員要對數據傳輸精準度以及效率等進行保證,要確保在數據綜合程度不斷增強的條件下,可以合理對大數據技術進行運用,可以對動植物展開長期性動態監管模式,進而為動植物工廠化以及集約化管理的開展做好鋪墊。(3)在食品、產品安全監測中的運用。由于農副產品安全事件頻發,導致社會極為注重農產品以及食品安全,有關部門會對產品與食品安全情況進行重點控制,所以農業大數據也會在產品與食品安全檢測中進行運用。有關部門會對食品、產品生產環境以及倉儲加工等環節進行監控,并按照所得數據與相應標準進行比照,以判定是否存在超標等不合格問題,并要就可能問題進行預警,進行展開危險源查詢以及消除等一系列處理,從而實現對產品安全性的高效管控。(4)在農情監測中的運用。實施農情監測的主要目的,與農業生產環境監測基本相同,都是通過對信息數據的收集與分析,為農業生產與管理進行服務的。相關人員可以通過建立農情檢測系統的方式,對農業數據進行合理處理,以為農業生產提供準確數據信息。在具體使用過程中,相關人員可以通過對遙感技術以及其他信息技術的使用,對農業災害以及農作物長勢等情況進行監控與分析,并會做出綜合性評定,以為農業生產進行服務與輔助。但這一監測系統不僅有著遠程監控與管理的優勢,同時還存在海量數據融合處理方面的弊端,加之農業信息數據量的不斷增加與傳感器分辨率辨識度要求不斷升高等方面訴求,都為遙感數據分析工作開展增加了難度,這也是今后技術人員需要進行研究的主要方向之一。此外,在開展農情監測的同時,還需要結合歷史天氣變化情況,構建起相應的天氣變化識別模型,要利用該模式對一段時期內的天氣狀況與氣候特點進行直觀性分析,并以此為前提對將來一定時間內的天氣進行預估,從而為農業生產與管理提供正確指導。(5)在產品市場追蹤中的運用。農業大數據在市場追蹤中的運用較為明確,就是會利用對消費者購買行為、產品銷售價格以及銷售需求等數據進行調查與分析的方式,明確各農副產品在市場中的實際供求情況,進而判斷出農產品今后的價格變化情況與市場整體銷售情況等,進而準確幫助種植物與養植物,對農副產品品種進行挑選,從而更好地迎合市場需求。目前我國農業大數據發展已經取得了一定的成績,但在進行農業產業鏈普及過程中,還是遇到了諸多阻礙,在這種情況下,想要達到理想化產品市場追蹤目標,科研人員需要不斷對各種相關技術進行創新與完善。(6)在農產品物流中的運用。國內物流行業發展極為迅猛,為農產品物流建設與發展形成了良好的助力,民眾可以足不出戶品嘗到本地以及其他地區的新鮮產品,切實對農產品銷售范圍進行拓展,這對于國內農產品市場發展而言是極為有利的。為保證農產品物流運輸質量,物流部門應對農業大數據進行合理運用,要通過對產品配送、收購以及包裝等環節數據的統計與整理,準確分析出物流各環節實際開展情況,進而完成對消費需求主體與農業主體的完美銜接,確保農產品價值可以得到切實提升。同時合理的數據分析模式,也能及時認識到物流運輸中存在的問題,科學制定出產品最優配送線路以及物流中心位置,進而實現理想化物流管理模式。
4結語
通過文章對農業大數據相關內容的論述,使人們對農業大數據概念、特點以及類型等內容有了更加深入的了解。相關部門也應認識到大數據在農業信息化發展中所起到的作用,要按照現代化農業發展特點,結合各農業數據類型,采取相應的數據采集技術,保證數據信息采集質量。同時要對大數據進行合理運用,要將其真正運用到農業生產以及環境監測等多領域之中,確保大數據價值能夠得到最大化挖掘,進而實現智能化農業生產與銷售模式,為我國農業經濟水平提升做出相應的貢獻。
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[7]韓家琪,毛克彪,夏浪,等.基于空間數據倉庫的農業大數據研究[J].中國農業科技導報,2016,(5):17-24.
農業發展過程中的某種形態或農業生產形式由農業生產技術(農業生產力水平)和農業生產組織形式(農業生產關系)所決定。影響農業生產形式的主要外界因素有農業自然資源保障系統、農業及農村勞動力資源、農業自然條件和農村經濟條件及社會生產力水平4個方面。
傳統農業勞動生產率較低,大量勞動力被束縛在農業上。通過大量高能耗工業產品(機械、化肥、農藥、燃油、電力等)的投入來維持系統的產出。機械化農業的主要優勢是大幅度地提高了農業生產率,但也遇到了許多問題:如土地壓實、水土流失、地下水及地表水污染,農藥的使用導致了嚴重的公共衛生和環境方面的問題,品種基因單一化的危害、農產品品質的下降,水土資源及能源制約等。這種農業資源與環境的壓力促使科學家和農民努力尋求一種在繼續維持并提高農業產量的同時,又能有效利用有限資源、保護農業生態環境的新的可持續發展農業生產方式,并進行了多種探索,提出了多種解決途徑,如自然農業、有機農業、生態農業,等等。90年代以來,隨著全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)、農業應用電子技術和作物栽培有關模擬模型以及生產管理決策支持系統(DDS)技術研究的發展,"精準農業"已成為合理利用農業資源、提高農業作物產量、降低生產成本、改善生態環境的一種重要的現代農業生產形式。
2、精準農業的技術體系
精準農業是現代信息技術、生物技術、工程技術等一系列高新技術最新成就的基礎上發展起來的一種重要的現代農業生產形式,其核心技術是地理信息系統、全球定位系統、遙感技術和計算機自動控制技術。精準農業系統是一個綜合性很強的復雜系統,是實現農業低耗、高效、優質、安全的重要途徑。精準農業技術體系的構成見表1。
2.1現代信息技術
精準農業從90年代開始在發達國家興起,目前已成為一種普遍趨勢,英美法德等國家紛紛采用先進的生物、化工乃至航天技術使精準農業更加"精準"。美國把曾在海灣戰爭中運用過的衛星定位系統應用于農業,這項技術被稱為"精準種植",即通過裝有衛星定位系統的裝置,在農戶地里采集土壤樣品,取得的資料通過計算機處理,得到不同地塊的養分含量,精準度可達1-3m2。技術人員據此制定配方,并輸入施肥播種機械的電腦中。這種機械同樣裝有定位系統,操作人員進行施肥和播種可以完全做到定位、定量。還可將衛星定位系統安裝在聯合收割機上,并配置相連的電子傳感器和計算機,收割機工作時可自動記錄每平方米農作物產量、土壤濕度和養分等的精數據。
現代信息技術的特點是應用地理信息系統將土壤和作物信息資料整理分析,制成具有時效性和可操作性的田間管理信息系統,在此基礎上,利用全球衛星定位系統、遙感技術以及計算機自動控制技術,根據空間每一操作單元的具體條件,通過調整資源投入量,達到增加產量、減少投入、保護農業資源和環境質量的目的。同時在農田經營管理決策的環節上,可根據不同情況選擇"單純獲取高產","以適量投入,獲取較好經營利潤"或"減少資源消耗、保護生態環境"等多種不同優化目標。這項技術的構成包括空間定位的農作物產量信息采集技術和土壤信息定時采集技術、農田地理信息系統定時更新技術及空間定位的農業投入控制系統等。
2.2生物技術
現代生物技術從廣義上講主要包括基因工程、細胞工程和微生物工程等,最富有生命力的核心技術是基因工程。現代生物技術最顯著的特點是打破了遠緣物種不能雜交的,即用新的生物技術方法開辟一個世界性的新基因庫源泉,用新方法把需要的基因組合起來,培育出抗病性更強、產量更高、品質更好、營養更豐富,且生產成本更低的新作物、新品種;另外還具有節約能源、連續生產、簡化生產步驟、縮短生產周期、降低生產成本、減少環境污染等功效。如美國把血紅蛋白轉移到玉米中,不僅保持了玉米的高產性能,而且提高了它的蛋白含量。抗轉基因水稻、玉米、土豆、棉花和南瓜等已在美國、阿根廷、加拿大數百萬公頃土地上試種。1998年,全世界利用原生質體培養技術已成功地開發了100多種再生植物,轉基因牛、羊、豬和魚也培育成功。美國是采用轉基因技術最多的國家,1998年轉基因作物播種面積達2050萬hm2,是1997年的2.5倍;目前其轉基因種子播種面積已占大豆播種面積的36%,占玉米播種面積的45%。阿根廷是繼美國之后大量采用轉基因技術的國家,1998年轉基因作物播種面積達550萬hm2,是1997年的4倍,其中75%的大豆播種面積采用經過改變基因的豆種。加拿大轉基因作物播種面積從1997年的130萬hm2,增加到1998年的280萬hm2;50%的大豆和玉米播種面積采用了經過基因處理的種子。
微生物農業是以微生物為主體的農業。微生物在合成蛋白質、氨基酸、維生素、各種酶方面的能力比動物、植物高上百倍;微生物還可利用有機廢棄物,變廢為寶、保護生態環境。利用有益微生物,不僅可獲得大量生物量,用于制作食用蛋白質以及脂肪、糖類等專門食品,而且在生物防治、土壤改良方面也有突出表現。日本研制的EM(含80余種微生物的生物制劑),被稱為可以挽救地球的有效微生物群。施用EM可少用或不用化肥、農藥和抗生素藥物,凈化環境,。
2.3工程裝備技術
現代工程裝備技術是精準農業技術體系的重要組成部分,是"硬件",其核心技術是"機電一體化技術";在現代精準農業中,應用于農作物播種、施肥、灌溉和收獲等各個環節。
精準播種。將精準種子工程與精準播種技術有機結合,要求精準播種機播種均勻、精量播種、播深一致。精準播種技術既可節約大量優質種子,又可使作物在田間獲得最佳分布,為作物的生長和發育創造最佳環境,從而大大提高作物對營養和太陽能的利用率。
精準施肥。要求能根據不同地區、不同土壤類型以及土壤中各種養分的盈虧情況,作物類別和產量水平,將N、P、K和多種可促進作物生長的微量元素與有機肥加以科學配方,從而做到有目的地肥,既可減少因過量施肥造成的環境污染和農產品質量下降,又可降低成本。要求有科學合理的施肥方式和具有自動控制的精準施肥機械。
精準灌溉。在自動監測控制條件下的精準灌溉工程技術,如噴灌、滴灌、微灌和滲灌等,根據不同作物不同生育期間土壤墑情和作物需水量,實施實時精量灌溉,可大大節約水資源,提高水資源有效利用率。
精準收獲。利用精準收獲機械做到顆粒歸倉,同時可根據一定標準確分級。
3、我國精準農業的重點發展方向
我國各地的自然條件、社會經濟條件差異明顯,農業生產水平差距較大,農業集約化總體水平較低。表2示出1994年中印日美4國農業集約化程度及世界的平均水平。可以看出,我國農業具有以下特點:1)農業人口人均耕地面積小,僅為世界平均水平的1/5;低于印度、日本,同美國相差甚遠。2)農業機械化水平低。每萬公頃拖拉機擁有量,僅約為世界平均水平的34.7%,甚至低于印度的水平。3)化肥投入水平高。每公頃化肥投入量是世界平均水平的3.37倍,高于美國,但低于日本。
同農業發達國家相比,我國農業集約化水平較低,要實現現代化,是繼續走農業發達國家已走過的以犧牲土質、環境及使用對人類健康有不良影響的大量依靠農藥、化肥的石油農業發展道路,還是利用現代信息技術、生物技術和工程裝備技術發展具有中國特色的精準農業,答案是不言而喻的。應根據我國農業發展所面臨的資源環境問題,走具有中國特色的精準農業發展之路,實現我國農業的可持續發展。
3.1重點發展節水、節肥精準農業技術體系
1)實現精準灌溉,提高水資源利用率。
水資源短缺是我國許多地區農業生產的主要制約因素。據測算,我國全年降水量約為6.19萬億m3,其中約55%消耗于陸面蒸發,只有45%轉徑流和地下水,實際利用率不到10%(約5000億m3)。
當前我國農業灌溉用水面臨的主要問題是灌溉農區面積約5000hm2,其中渠灌面積較大,多屬粗放型灌溉模式。在華北井灌區特別是華北平原地區,自從將"兩年三熟制"改為"一年兩熟制"后,水分虧缺部分全靠超采地下水來彌補,地下水位連年下降,給北方灌溉農業造成嚴重威脅。
同時我國農業節水潛力巨大。我國渠灌面積約3900hm2,井灌面積1100多萬hm2,合計約5000萬hm2。渠水灌溉的利用率約為0.3,井水灌溉利用率約為0.5,兩者加權平均值為0.35左右,與發達國家0.7-0.9的利用率相比,差距巨大。有關部門測算,如將農業用水(按4000億m3計算)的利用率提高0.2,即達到0.55,則可節水800億m3。
山東海陽引進以色列技術,建成約33hm2(約500畝)果園自動化控制微噴工程,采用微機控制。根據土壤吸水能力、蘋果生產階段和氣候條件等因素,定時、定量、定位給果樹供水。據有關專家測算,糧田自動化噴灌可節水30%-40%;省地1.5%-2.0%;果園和菜園的微灌可節水50%-60%;防滲渠道與土渠相比可節水約50%。
有研究認為,北京市耕地面積與以色列耕地面積基本相同,但北京市水資源總量和農業用水量都約為以色列的2.4倍,如采用精準農業戰略,以管道灌溉、噴灌、滴灌和滲灌等方式取代大水漫灌,在產量上達到以色列現水平,可節水約2/3,即約18億m3。
2)實施精準施肥,提高化肥資源利用率
據聯合國糧農組織統計,化肥對糧食的貢獻率約占40%。我國能以占世界7%的耕地養活占世界22%的人口,應該說化肥在其中起了重要作用;但同時也發現,從1980-1995年的十幾年間,化肥施用總量增加了183.1%,年均遞增率達7.2%。1995年化肥總施用量約達3600萬t,而同期糧食總產只增加了46.6%,年均遞增率僅為2.7%。期間化肥投入所生產的糧食由31.5kg.kg-1下降至17.70kg.kg-1。我國化肥施用的突出問題是結構不合理,利用率低。據大量試驗資料統計,平均單產6500kg.hm-2的谷物,1季產量從土壤中帶走N100.5-169.5kg,P2O549.5-75.0kg,K2O120.0-175.5kg,N,P,K比例為1:0.45:1。我國許多省區都存在過量施用氮磷化肥,鉀肥施用不足的問題。1995年我國N,P,K實際施用比例為1:0.43:0.17。由于農田復種指數和作物產量的大幅度提高,有機肥施用量下降,化學鉀肥投入不足,我國土壤缺鉀面積日益擴大。
國外文獻報道,氮肥平均利用率可達50%-60%,當季利用率磷一般為10%-30%,鉀為20%-60%。據我國有關學者的研究,我國N,P,K平均利用率分別為35.0%,19.5%和47.5%,可見我國氮素化肥利用率低于世界平均水平,不僅浪費了資源、增加了農業生產成本,而且未被作物吸收利用的氮素向大氣揮發、向水體淋溶,形成對環境的污染。
近年來我國農田微量元素缺乏面積不斷擴大,而目前施用微量元素肥料的面積僅約1600萬hm2,為缺乏微量元素面積的11.3%。
在我國通過實施精準施肥技術,不但可以提高化肥資源利用率,還可以降低成本,提高作物產量。
3.2發展精細設施農業
所謂設施農業是指應用某些特制的設施來改變動植物生產發育的小氣候,達到人為控制其生產效果的農業生產形式。設施農業主要有:1)設施種植業,如溫室栽培、塑料大棚栽培、無土栽培;2)設施畜牧業,如畜禽舍、養殖場及草場建設等。利用現代信息技術、生物技術和工程裝備技術,進行設施農業生產,即為精細設施農業。
設施農業在國外發展較早,目前已達相當高的水平。在歐洲,多數國家以溫室生產為主,其中荷蘭和英國的溫室主要是玻璃溫室,用來生產蔬菜和花卉。荷蘭生產的蔬菜80%用于出口,花卉出口達世界出口量的71%(1987)。日本溫室栽培蔬菜和果樹的技術十分發達,幾乎所有品種的蔬菜在很大程度上都依賴于溫室生產。
我國設施農業起步較晚,但發展較快。目前世界塑料大棚和溫室面積約36.576萬hm2,其中我國面積最大,達15.67萬hm2,占42.8%。設施農業同普通農業相比,產業化程度高,效益好,接受新技術的能力強。
在我國設施農業發展較快的地區推廣、應用精準設施農業可以達到增加農產品產出、提高農產品品質,節約水、肥資源,保護農業生態環境的目的。
1)精準農業是在現代、生物技術、工程技術等一系列高新技術最新成就基礎上發展起來的一種重要的理代農業生產形式。其核心技術是地理信息系統、全球定位系統、遙感技術和計算機自動控制技術。
2)在我國建立現代精準農業系統應從開始就將現代信息技術、農業生物技術、農業工程裝備技術等各方面的專家有機組合在一起,協同攻關,逐步建立起具有中國特色的現代精準農業技術體系。
一、3S技術的應用
1.衛星定位系統
6PS系統在精確農業實施過程中異常重要,它一方面將農田各種信息給予準確定位,并輸入到GIS,另一方面也是農機作業軌跡的依據。在翻耕機、播種機、田間取樣機、施肥噴藥機、收割機等機具上安裝上GPS接受器,可以準確指示機具所在位置的坐標,使操作人員可以按計算機上GIS操作指示圖進行定點作業。近幾年來,GPS產業技術發展迅速,若干大公司迅速涉足農業領域,提供了用于農田測量、定位信息采集和與智能化農業機械配套的差分校正全球衛星定位技術。系統可用于農田面積和周邊測量、引導田間變量信息定位采集、作物產量小區定位計量、變量作業農業機械實施定位處方施肥、播種、噴藥、灌溉和提供農業機械田間導航信息等。DGPS作為農業空間信息管理的基礎設施,一旦建立起來,即不但可服務于“精準農業”,也可用于農村規劃、土地測量、資源管理、環境監測、作業調度中的定位服務,其農業應用技術開發的前景廣闊。
2.地理信息系統
地理信息系統是實現精準農業概念的核心系統。它可以用于農田數據管理,查詢土壤、自然條件、作物苗情、作物產量等,并能夠方便的繪制各種農業專題地圖,也能采集、編輯、統計分析各種不同類型的空間數據。在精準農業中地理信息系統還應用于繪制作物產量分布圖和進行農業專題地圖分析。通過地理信息系統提供的覆合疊加功能,將不同農業專題數據組合在一起,形成新的數據集。例如,將土壤類型、地形、作物覆蓋數據采用覆合疊加,建立三者在空間上的聯系,可以很容易分析出土壤類型、地形、作物覆蓋之間的關系。
3.整體集成
在精準農業中,單純地運用GPS、RS與GIS中的某一種技術往往不能滿足綜合工程的需要,不能提供精準農業實施過程中所需要的對地測量、存儲管理、信息處理、分析模擬的綜合能力。這就需要把ItS、GIS、GPS有機結合,綜合應用,構成一個一體化信息獲取、信息處理、信息應用技術系統,這是一個充分利用各自技術特點的空間技術應用體系,并逐步成為一個實踐性和應用性較強的新學科,簡稱為“3S”集成技術。在“3S”集成技術中,RS是GIS的一個重要數據源和強有力的數據更新手段,GIS作為一種空間數據管理、分析的有效技術,可以為RS提供各種有用的輔助信息和分析手段,而GPS則為RS和GIS綜合系統中處理的空間數據獲得準確的空間坐標提供了獲取和定位手段,并且可以作為一個數據源為?GIS提供相關數據,三者已發展成為不可分割的整體,相互滲透相互補充。
4.遙感技術