2000年10月,在二十世纪即将结束的时候,美国乔治·华盛顿大学发布了一份关于新兴科技的预测报告。报告中列出了在未来十年改变人类生活的十大高新技术,精确农业就是其中之一。
何为“精确农业”
所谓“精确农业”(Precision Agriculture),指的是利用全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、连续数据采集传感器(CDS)、遥感(RS)、变率处理设备(VRT)和决策支持系统(DSS)等现代高新技术,获取农田小区作物产量和影响作物生产的环境因素(如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等)实际存在的空间及时间差异性信息,分析影响小区产量差异的原因,并采取技术上可行、经济上有效的调控措施,区域对待,按需实施定位调控的“处方农业”。
精确农业技术在现代农业生产中的应用十分广泛。如根据土壤的需要使肥力的状况得到改善,根据病虫害的情况来调节农药喷洒量,不再耕种那些已经板结的土地,自动调节拖拉机的耕种深度等等。
美国是率先实施精确农业的国家之一。1995年,美国开始在联合收割机上装备全球卫星定位系统,通过电子传感卫星来定位,可以在一瞬间计算出收成量,在整个收获季节可以连续地记录下每平方米土地的产量及其它信息,如种子的湿度等。将这些数据用专门的电脑软件经过计算机加以处理,农场就可以绘制出各地块产量的“数字地图”。经过逐年的试验对比,便能发现同一块地内肉眼所觉察不到的那些变化,这为以后选种和提高土地的收益率提供了科学依据。
实施精确农业的优点
国外精确农业的实践表明:由于精确农业实行了因土而异、因时而异、因作物而异的耕作方法,因此,它在节约各种原料的投入、降低农业生产成本、提高土地收益率和环境保护等方面都明显优于传统农业。
1994年,美国明尼苏达大学在明尼苏达汉斯卡农场的实验表明:传统农业每公顷施肥为119.8千克,而精确农业施肥平均为82千克。明尼苏达州的扎卡比森甜菜农场采用精确变率施肥技术,减少了氮肥用量,肥料投入每公顷平均减少15.52美元,收益平均每公顷增加358.32美元。
在产量预测预报方面,精确农业对投入、产出能按不同地块、不同时间进行详细记录,对预测产量和耕作决策者有着极其重要的意义。在英国夏托沃斯农场,联合收割机上安装的全球定位系统和产量测定仪,每隔1.2秒会自动测量记录一次。这样,在收割完成的同时,就可以产生当季准确的产量分布“数字地图”。在提高水资源利用率方面,精确农业技术也具有极大的作用。在以色列,用水管理已实现高度的自动化,全国已全部实施节水灌溉技术,其中25%为喷灌,75%为微灌(滴灌和微喷灌)。所有的灌溉都是由计算机控制,实现了因时、因地、因作物用水。1989年,以色列水分利用率为每立方米产粮食2.32千克,与技术使用前(1949)相比,平均提高了0.68千克/平方米。
精确农业的生产过程
精确农业包含三个实施阶段:确定田间管理事件、制定对策和实施对策。下面,我们就来看看美国纽鸡的“M-B农场”是如何使用精确种植方法的吧。
M-B农场的总面积为2000英亩,其中900英亩用于种植甜玉米,在播种季节,播种之前,农场的主人肯·马丁利先生先委托当地的农业咨询服务公司,对其农场各个不同部分的土壤进行分析,以便确定每个部分需要多少肥料。
农业咨询服务公司派遣技术员怀尔德曼到M-B农场提取了400份土壤样品,每份样品代表4至5英亩大小的区域。农业咨询服务公司对土壤样品中的大约15种成分进行了分析,其中包括磷酸钙和氮的浓度。怀尔德曼随后将土壤分析结果与根据上年的收获情况绘制的产量“数字地图”进行了比较。
一个星期后,马丁利先生与怀尔德曼以及J·D·巴克利父子公司(当地一家出售肥料和杀虫剂的公司)的喷洒器操作员贝尔莫尔来到田间。三个人弓着身子坐在一辆卡车的车箱挡板上,仔细研究怀尔德曼带来的一张经过数字化处理的农场地图。怀尔德曼绘制这张地图的目的是要说明哪些地方应该用高速率喷洒磷酸盐和氮,哪些地方应该使用中、低速率。
通过审定的地图将被输入农场拖拉机的电脑中,在以后的耕作中,安装在拖拉机上的全球定位系统会随时测出拖拉机所处的准确方位,然后由电脑根据地图上的要求,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。
由于精确农业具有合理利用农业资源、提高农作物产量、降低生产成本和保护环境的诸多优点,其发展前景十分广阔。目前,它已在美国、英国、德国、荷兰、意大利等西方发达国家蓬勃兴起。