数字农业趋势下如何利用大数据打造精准农业!

  美国农业正在采用大数据和互联网方法提升农业生产的效率和效益,以1%的农业人口维持庞大的农业生产体系,不仅满足美国本土需要,而且还大量出口。

罗德尼·席林(Rodney Schilling)是美国伊利诺伊州的一个农场主,他和父亲二人经营着1300英亩(约7900亩)田地。他的父亲已经83岁了,地里的活儿全靠席林自己上阵,即便在农忙时节,他也不用雇工,最好的帮手是农场里的那几台农业机械。

跟国内常见的农业机械比,这些机器高大得多,一台喷药机完全张开“臂膀”,翼展达36米。更重要的是,这些“大家伙”还很有“头脑”——驾驶室里配备的全球卫星导航系统和自动驾驶系统。即使在下田作业时,席林也远没有传统农民那么辛苦,只要他愿意,完全可以坐在驾驶座上,一边喝着咖啡,一边用平板电脑浏览新闻,机器会按照设定的路线工作,施肥、打药完全自动化,哪些地方打过,哪些地方没打,绝对不会搞混,GPS上都显示得清清楚楚。

大多数时候,席林会把平板电脑带在身边,内置的APP软件会提醒他何时适宜下地查看,该打药或是该施肥了,以及提供实时的和未来几天的天气数据。

在美国,像席林这样“劳作”的农场主越来越多。农业生产模式正在从机械化向信息化转变,以精准为特征的农业,正在让种植变得更加容易。

作为传统的农业大国,中国的新疆、东北等地也正吹起精准农业的微风。不过在全国范围内,庞大的、分散的小农生产方式等种种因素都让精准农业这一注定颠覆传统农业的新概念推行不易。

大数据进农田

席林对农场的土地情况了如指掌,他甚至聘请了专业服务公司,在田地中,每4英亩设1个取样点,做土壤的分析测试。完成后,席林得到一份书面报告,除了给出各个地块详细的土壤成分数据,还有种植不同作物时所需要的肥料、水分以及未来产量等数据。据此,他可以精确安排农场的生产计划。

随着种植活动,土壤的成分是动态变化的。因此,每过三年,席林会重新做一次土壤分析,每次要花费5000多美元。不过,由于精确数据意味着几乎最高的投入产出比,席林还是很乐意花这笔钱的。

在席林的平板电脑里,安装了气象数据软件。他把农场的坐标和相关信息通过软件上传,即可获得农场范围内的实时天气信息,如温度、湿度、风力、雨水等,这些信息可以帮助他判断每个地块的播种、收获、耕作时间。

事实上,从生产规划、种植前准备、种植期管理,直到采收,席林每年要做40多项决策。这些决策大多环环相扣,如果哪一步选错了,那就不得不忍受减产的后果。

影响作物生长的因素有很多,土壤、气候、水分、品种、病虫害和杂草等,作物产量是这些因素的综合结果。因此,在现代农业领域,农民光凭经验做出决策已远远不够,需要依靠科学、概率和专业分析得出优化决策。

国际种业巨头们已经看到了这步棋,纷纷投入巨资,将产品研发线延伸至大数据支持下的农业决策领域。孟山都近两年分别以2.5亿美元收购Precision Planting公司,9.3亿美元并购Climate Corporation公司。

智能化农机

大数据让农民开始用移动设备管理农场,可以掌握实时的土壤湿度、环境温度和作物状况等信息,大幅度提高了管理的精确性。然而,再好的决策,也需要硬件设备去实施。

其实,精准农业的概念和设想,最早由美国在20世纪80年代初提出,经10年后才进入生产应用,彼时技术和设备的储备已基本具备。

Precusion Planting专门制造与精准农业配套的设备。这些设备可以固定在大马力拖拉机后部,同步运行的播种机和其他设备上。以播种为例,经过数据加载,它们能够根据天气的变化进行不同深度、不同间距以及不同品种的播种活动。

在大田中,即使相隔两三米远的两块土地,土壤的水分含量、营养情况、农作物的生长情况都可能不相同。过去几千年中,农民并不区分这种差异,会把同样的品种以等间距播种下去。如今,精准农业颠覆了这一传统,在肥力高的地方密植,在肥力低的地方稀植,还可以更换种子品种。这些作业都是随着播种机的行进,自动完成的。仅此一项改变,即可给玉米带来每公顷300公斤-600公斤的增产。

精准农业下的农业机械必须是智能化的,通常安装有卫星导航系统、自动驾驶系统、计算机设备,以及必要的传感器,这样才能“理解”大数据分析软件给出的信息,并准确地执行。

智能化的农业机械也大大提高了作业质量,单粒播比率可以提高到99%。农民可以实时监控播种机的准确率,如果出现大面积异常,可以马上停机,检查纠正播种机。以前,如果播种机出了毛病,农民很难立即发现,而只能接受损失。现在,智能化的农机可根据土地的松软程度,自动调节播种动作,以便所有种子处于同样的深度。

通过全流程的精打细算,精准农业可以极大地节约化肥、水、农药等投入,把各种原料的使用量控制在非常准确的程度,让农业经营像工业流程一样连续地进行,从而实现规模化经营。