農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程專業(yè)課程第六章精細(xì)農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)機(jī)械化新裝備

1、農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程專業(yè)課程第六章精細(xì)農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)機(jī)械化新裝備機(jī)電工程學(xué)院農(nóng)機(jī)系2009.10.1 概 述11 精細(xì)農(nóng)業(yè)的基本概念21世紀(jì)，人類正在逐步進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的大門。過去20多年來，信息技術(shù)的高速發(fā)展，已使它迅速滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，改變著人們的生活方式、工作方式和思維方式，引發(fā)許多傳統(tǒng)技術(shù)思想和觀念的革命。國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，將更多地轉(zhuǎn)向以知識(shí)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，保障世界的食物安全和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，是全球性的永恒主題。過去五十年，世界農(nóng)業(yè)發(fā)生了重大變化。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)通過生物和農(nóng)藝技術(shù)的進(jìn)步和支持，以及將生物和農(nóng)藝技術(shù)轉(zhuǎn)化為大規(guī)模生產(chǎn)力的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程技術(shù)、農(nóng)業(yè)

2、系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)管理技術(shù)的不斷改善，使得世界食品產(chǎn)量的增長(zhǎng)，超過了人口的增長(zhǎng)速度。上世紀(jì)后半期世界農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，基本上是依靠生物遺傳育種技術(shù)的進(jìn)步，耕地和灌溉面積的擴(kuò)大，物理與化學(xué)產(chǎn)品投入的大量增加，機(jī)械動(dòng)力與礦物能源大量投入的條件下獲得的。由此而引起的水土流失、生態(tài)環(huán)境惡化、生物多樣性損害等問題，已經(jīng)引起國(guó)際社會(huì)的嚴(yán)重關(guān)切，并成為推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)踐農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。改革開放以來，中國(guó)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)得到了飛速發(fā)展，但仍面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。我國(guó)化肥的生產(chǎn)量和施用量居世界首位，單位面積使用量是美國(guó)的2.6倍。但是，化肥農(nóng)藥利用效率很低，我國(guó)化肥的利用率，氮為30%35%，磷為10%20%，鉀為35

3、%50%，農(nóng)藥利用率在30%左右，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。我國(guó)水資源嚴(yán)重匱乏，而降水利用率不足35%，只是發(fā)達(dá)國(guó)家的1/3，節(jié)水已成為一項(xiàng)緊迫而繁重的任務(wù)。我國(guó)每公頃耕地平均擁有農(nóng)用動(dòng)力1千瓦左右，相當(dāng)于美國(guó)的2倍，然而我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國(guó)。我國(guó)農(nóng)業(yè)應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)從粗放經(jīng)營(yíng)到精細(xì)農(nóng)作的轉(zhuǎn)變。農(nóng)業(yè)科技發(fā)展綱要(20012010年)提出：“推進(jìn)新的農(nóng)業(yè)科技革命，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的跨越”?！皩?shí)現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的跨越，盡快縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，必然要在農(nóng)業(yè)科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)上取得重大突破，促使先進(jìn)適用技術(shù)及時(shí)充分地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中去，加速科學(xué)技術(shù)、特別是高新技術(shù)全面向農(nóng)業(yè)滲透，大幅度提高

4、農(nóng)業(yè)科技整體水平，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平質(zhì)的飛躍”。知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，迅速發(fā)展與普及的計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)將推動(dòng)人們?cè)诳茖W(xué)利用資源潛力，發(fā)展節(jié)本增效生產(chǎn)方式，改善和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)基于信息和知識(shí)的生產(chǎn)過程管理決策方面，突破許多傳統(tǒng)的模式和觀念。它對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造日益廣泛和深刻，對(duì)農(nóng)業(yè)更有其特殊意義?；兽r(nóng)藥的大量使用土地的污染、浪費(fèi)！精細(xì)農(nóng)業(yè)（Precision Agriculture 或 Precision Farming）是上世紀(jì)80年代末由美國(guó)、加拿大的一些農(nóng)業(yè)科研部門提出的，目前，日本、英國(guó)、丹麥、中國(guó)等國(guó)也正在積極進(jìn)行這方面的研究。美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)（National Research Cou

5、ncil）為此曾專門立項(xiàng)組織了一個(gè)由一批多學(xué)科著名專家組成的專家組對(duì)有關(guān)發(fā)展研究進(jìn)行了評(píng)估，研究報(bào)告經(jīng)過由美國(guó)科學(xué)院，工程院和醫(yī)學(xué)科學(xué)院院士組成的評(píng)估組進(jìn)行審議后，于1997年發(fā)表了“Precision Agriculture in the 21st CenturyGeospatial and Information Technologies in Crop Management”研究專著，全面分析了美國(guó)農(nóng)業(yè)面臨的壓力、信息技術(shù)為改善作物生產(chǎn)管理決策和改善經(jīng)濟(jì)效益提供的巨大潛力，闡明了“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系研究的發(fā)展現(xiàn)狀，面臨的問題及其支持技術(shù)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)研究的機(jī)遇。1998年夏，日本政府撥?？钪?/p>

6、持若干大學(xué)進(jìn)行“精細(xì)農(nóng)業(yè)”應(yīng)用研究，日本農(nóng)林水產(chǎn)省已與洋馬公司和久保田公司等企業(yè)合資成立了研究機(jī)構(gòu)，開發(fā)利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)。據(jù)測(cè)算：采用精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)，可以節(jié)約30%以上的肥料和農(nóng)藥，可使作物生產(chǎn)成本降低20%以上。在減少投入的情況下增加(或維持)產(chǎn)量，一是節(jié)約資源、降低成本，二是減少環(huán)境污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境。因此，實(shí)行精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)成了近幾年興起的新熱點(diǎn)。遙感（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)上世紀(jì)八十年代就已用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域和發(fā)揮了良好作用。1993年，美國(guó)的全球定位系統(tǒng)（GPS）民用后，使這三項(xiàng)技術(shù)構(gòu)成了一個(gè)相得益彰的完整體系，俗稱3S技術(shù)。它是利用RS作宏觀控制，GPS精確定位地面

7、位點(diǎn)到米級(jí)，GIS將地面信息（地形地貌、作物種類和長(zhǎng)勢(shì)、土壤質(zhì)地和養(yǎng)分水分狀況等）進(jìn)行儲(chǔ)存、處理和輸出，再與地面的信息轉(zhuǎn)換、實(shí)時(shí)控制、地面導(dǎo)航等系統(tǒng)相配合，按區(qū)內(nèi)要素的空間變量數(shù)據(jù)精確設(shè)定最佳耕作、施肥、播種、灌溉、噴藥等多種農(nóng)事操作。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)是以畝，甚至百畝為單位的地塊作為統(tǒng)一操作單元的，而同一地塊單元內(nèi)的地形、土壤、作物生長(zhǎng)狀況差異很大，3S技術(shù)則可將操作單元縮小到平方米，使傳統(tǒng)的粗放生產(chǎn)變?yōu)榫?xì)農(nóng)作，可以顯著提高水、肥、藥的利用效率，以最經(jīng)濟(jì)的投入獲得最佳產(chǎn)出及減少對(duì)環(huán)境的污染。精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)不僅適用于種植業(yè)，也適用于畜牧業(yè)、園藝和林業(yè)。精細(xì)農(nóng)業(yè)在美國(guó)和歐洲一些國(guó)家已進(jìn)行試驗(yàn)和推廣應(yīng)用，并

8、取得了顯著效果，以荷蘭、以色列兩國(guó)為例，以色列目前實(shí)控面積2.78萬km2，其中2/3為丘陵和沙漠，氣候干燥，年平均降雨量約為300mm，平均淡水資源僅16億m3，人均占有淡水資源不到300m3，僅相當(dāng)于我國(guó)的1/8。從50年代至1995年，在沒有增加水資源的條件下，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值增長(zhǎng)了12倍；荷蘭也是人多地少、農(nóng)業(yè)土地資源相當(dāng)貧乏的國(guó)家，經(jīng)過多年的發(fā)展，已成為世界第三大農(nóng)產(chǎn)品出口國(guó)，農(nóng)產(chǎn)品出口創(chuàng)匯占全國(guó)出口創(chuàng)匯收入的1/4。以色列、荷蘭都是小國(guó)，他們大力推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技研究與科技創(chuàng)新，但對(duì)世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)科技發(fā)展做出了舉世矚目的重大貢獻(xiàn)。荷、以兩國(guó)在農(nóng)業(yè)工程高新技術(shù)應(yīng)用研究和農(nóng)業(yè)工程設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面

9、的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)科技現(xiàn)代化和農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程的實(shí)踐都有重要現(xiàn)實(shí)意義。12 精細(xì)農(nóng)業(yè)的技術(shù)思想精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)思想的核心，是獲取農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量和影響作物生長(zhǎng)的環(huán)境因素（如土壤結(jié)構(gòu)、地形、植物營(yíng)養(yǎng)、含水量、病蟲草害等）實(shí)際存在的空間和時(shí)間差異性信息，分析影響小區(qū)產(chǎn)量差異的原因，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上有效的調(diào)控措施，區(qū)別對(duì)待，按需實(shí)施定位調(diào)控的“處方農(nóng)作”，如圖1-1所示。圖1-1 精細(xì)農(nóng)業(yè)基本技術(shù)思想上述精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系在許多發(fā)達(dá)國(guó)家的試驗(yàn)和應(yīng)用表明，可以顯著提高耕地的生產(chǎn)潛力，節(jié)約良種、化肥農(nóng)藥和能源投入，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，受到農(nóng)戶的歡迎。產(chǎn)業(yè)界不斷向市場(chǎng)推出其支持技術(shù)產(chǎn)品，并建立提供精

10、細(xì)農(nóng)業(yè)社會(huì)化服務(wù)的新模式。近年來，日本、韓國(guó)、巴西等國(guó)的試驗(yàn)研究也有了快速發(fā)展。作為信息化時(shí)代的現(xiàn)代農(nóng)田精耕細(xì)作技術(shù)，其應(yīng)用實(shí)踐可根據(jù)不同國(guó)家、不同地區(qū)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)條件，圍繞提高生產(chǎn)、節(jié)本增效、保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)，采用不同的技術(shù)組裝方式，逐步提高作物生產(chǎn)管理的科學(xué)化與精細(xì)化水平。獲取農(nóng)田小區(qū)產(chǎn)量空間分布的差異性信息是實(shí)踐精細(xì)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。有了小區(qū)產(chǎn)量分布圖，農(nóng)戶即可以根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，分析小區(qū)產(chǎn)量差異的原因，選擇經(jīng)濟(jì)適用的對(duì)策，在現(xiàn)實(shí)可行條件下采取適當(dāng)措施實(shí)施調(diào)控；也可以根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的條件，利用先進(jìn)的科學(xué)手段或智能化變量處方農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)調(diào)控。綜上所述，精細(xì)農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，主要

11、有以下特點(diǎn)：（1）合理施用化肥，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)源污染精細(xì)農(nóng)業(yè)采用因土、因作物、因時(shí)全面平衡施肥，徹底扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中因經(jīng)驗(yàn)施肥而造成的三多三少（化肥多有機(jī)肥少；N肥多，P、K肥少；三要素肥多，微量元素少），N、P、K肥比例失調(diào)的狀況，因此有明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。（2）減少和節(jié)約水資源目前傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)因大水漫灌和溝渠滲漏對(duì)灌溉水的利用率只有40左右，精細(xì)農(nóng)業(yè)可由作物動(dòng)態(tài)監(jiān)控技術(shù)定時(shí)定量供給水分，可通過滴灌微灌等一系列新型灌溉技術(shù)，使水的消耗量減少到最低程度，并能獲取盡可能高的產(chǎn)量。（3）節(jié)本增效，省工省時(shí)，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)精細(xì)農(nóng)業(yè)采取精細(xì)播種，精細(xì)收獲技術(shù)，并將精細(xì)種子工程與精細(xì)播種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，

12、使農(nóng)業(yè)低耗、優(yōu)質(zhì)、高效成為現(xiàn)實(shí)。在一般情況下，精細(xì)播種比傳統(tǒng)播種增產(chǎn)1830，省工23個(gè)。（4）農(nóng)作物的物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)得到合理利用，保證了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量因?yàn)榫?xì)農(nóng)業(yè)通過采用先進(jìn)的現(xiàn)代化高新技術(shù)，對(duì)農(nóng)作物的生產(chǎn)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制，并根據(jù)其結(jié)果采取相應(yīng)的措施。13 精細(xì)農(nóng)業(yè)的技術(shù)支撐精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)必須能隨時(shí)間及空間變化采集數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制電子地圖，加工、處理，形成管理設(shè)計(jì)（或執(zhí)行電子地圖），精確控制田間作業(yè)，并對(duì)精細(xì)農(nóng)業(yè)的農(nóng)業(yè)效果、經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)境效益進(jìn)行評(píng)估。實(shí)現(xiàn)這些的關(guān)鍵技術(shù)是：全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）、農(nóng)田空間信息采集傳感技術(shù)、作物生產(chǎn)管理輔助決策支持

13、系統(tǒng)和智能化變量作業(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)械等。 全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的關(guān)鍵技術(shù)之一，是在作物生產(chǎn)管理中，根據(jù)農(nóng)田小區(qū)產(chǎn)量和生長(zhǎng)環(huán)境因素的空間差異性，通過空間信息的聚類處理后，實(shí)施定位處方農(nóng)作。因此，進(jìn)行以農(nóng)田空間定位為基礎(chǔ)的作物小區(qū)平均產(chǎn)量和影響作物生長(zhǎng)主要環(huán)境信息的采集與處理，是實(shí)施精細(xì)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。90年代初全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的完善，為實(shí)踐農(nóng)田作物生產(chǎn)的定位精細(xì)管理提供了基本的條件。GPS的基本原理是易于理解的：該系統(tǒng)由包括24顆地球衛(wèi)星組成的空間部分，由地面控制站和一組地面監(jiān)測(cè)站組成的地面監(jiān)控部分以及用戶接收機(jī)3個(gè)主要部分組成。目前已建成投人運(yùn)

14、行的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)有美國(guó)國(guó)防部建設(shè)的GPS系統(tǒng)和俄羅斯建設(shè)的GLONASS系統(tǒng)，兩者原理相同，但利用了不同的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和大地坐標(biāo)系，均可提供全球衛(wèi)星定位信息的免費(fèi)服務(wù)。對(duì)于用戶來說，只需要根據(jù)不同用途的要求，如同使用移動(dòng)電話一樣，購置用戶接收機(jī)，可享用不同方式的服務(wù)，用戶具有必要的使用知識(shí)即可。 地理信息系統(tǒng)與地圖軟件(Geographic Information Systems and Mapping Software)地理信息系統(tǒng)(GIS)是一個(gè)應(yīng)用軟件，是精細(xì)農(nóng)業(yè)的大腦，是用于輸入、存儲(chǔ)、檢索、分析、處理和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)。它以帶有地理坐標(biāo)特征的地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，將同

15、一坐標(biāo)位置的數(shù)值相互聯(lián)系在一起。地理信息系統(tǒng)事先存入了專家系統(tǒng)等帶決策性系統(tǒng)及帶持久性的數(shù)據(jù)，并接收來自各類傳感器（變量耕地時(shí)實(shí)傳感器、變量施肥時(shí)實(shí)傳感器、變量栽種時(shí)實(shí)傳感器、變量中耕時(shí)實(shí)傳感器等）及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（遙感、飛機(jī)照相等）的信息，GIS對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、統(tǒng)計(jì)分析后，在一共同的坐標(biāo)系統(tǒng)下顯示這些數(shù)據(jù)，從而繪制信息電子地圖，做出決策，繪制作業(yè)執(zhí)行電子地圖，再通過計(jì)算機(jī)控制器控制變量執(zhí)行設(shè)備，實(shí)現(xiàn)投入量或作業(yè)量的調(diào)整。在精細(xì)農(nóng)業(yè)實(shí)踐中，GIS主要用于建立農(nóng)田土地管理、土壤數(shù)據(jù)、自然條件、生產(chǎn)條件、作物苗情、病蟲草害發(fā)生發(fā)展趨勢(shì)、作物產(chǎn)量等的空間信息數(shù)據(jù)庫和進(jìn)行空間信息的地理統(tǒng)計(jì)處理、圖形轉(zhuǎn)換

16、與表達(dá)等，為分析差異性和實(shí)施調(diào)控提供處方?jīng)Q策方案。在GIS中能夠生成多層農(nóng)田空間信息分布圖，將其納入作物生產(chǎn)管理輔助決策支持系統(tǒng)，與作物生產(chǎn)管理與長(zhǎng)勢(shì)預(yù)測(cè)模擬模型、投入產(chǎn)出分析模擬模型和智能化作物管理專家系統(tǒng)一起，并在決策者的參與下根據(jù)產(chǎn)量的空間差異性，分析原因、作出診斷、提出科學(xué)處方，落實(shí)到GIS支持下形成田間作物管理處方圖，分區(qū)指導(dǎo)科學(xué)的調(diào)控操作。 產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)(Yield Mapping Systems)產(chǎn)量分布圖記錄作物收獲時(shí)產(chǎn)量的相對(duì)空間分布，收集基于地理位置的作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)及濕度含量等特性值。它的結(jié)果可以明確地顯示在自然生長(zhǎng)過程或農(nóng)業(yè)實(shí)踐過程中產(chǎn)量變化的區(qū)域。在大多數(shù)管理決策中

17、，產(chǎn)量是一個(gè)首要的因素，需要精確的產(chǎn)量圖來確定空間處理方案。獲取農(nóng)作物小區(qū)產(chǎn)量信息，建立小區(qū)產(chǎn)量空間分布圖，是實(shí)施精細(xì)農(nóng)業(yè)的起點(diǎn)，它是作物生長(zhǎng)在眾多環(huán)境因素和農(nóng)田生產(chǎn)管理措施綜合影響下的結(jié)果，是實(shí)現(xiàn)作物生產(chǎn)過程中科學(xué)調(diào)控投入和制定管理決策措施的基礎(chǔ)。從1992年以來，谷物的產(chǎn)量圖是通過使用決定谷物的數(shù)量的流量傳感器與濕度傳感器以及記錄作物位置信息的GPS接收器繪制完成。帶DGPS和流量傳感器的聯(lián)合收割機(jī)在田間作業(yè)時(shí)，每秒給出收獲機(jī)在田間作業(yè)時(shí)DGPS天線所在地理位置的經(jīng)、緯度坐標(biāo)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)流量傳感器每秒自動(dòng)計(jì)量累計(jì)產(chǎn)量，根據(jù)作業(yè)幅寬換算為對(duì)應(yīng)作業(yè)面積的單位面積產(chǎn)量，從而獲得對(duì)應(yīng)小區(qū)的空間地

18、理位置數(shù)據(jù)(經(jīng)、緯度坐標(biāo))和小區(qū)產(chǎn)量數(shù)據(jù)。這些原始數(shù)據(jù)記錄在PC卡中，轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)后，利用專用軟件生成產(chǎn)量分布圖。產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器測(cè)量潮濕的谷物流量、谷物的濕度、收獲的面積，從而得到修正濕度后每英畝的產(chǎn)量。因?yàn)檫@種大流量的測(cè)量是在聯(lián)合收割機(jī)的谷物清運(yùn)系統(tǒng)內(nèi)完成的，這樣，在收獲機(jī)處有一個(gè)從谷物被收割的位置到谷物被測(cè)量的位置的偏移，這個(gè)偏移導(dǎo)致了動(dòng)態(tài)的不精確性。目前，隨后的數(shù)據(jù)處理設(shè)備還無法完全消除這種不精確性。通常認(rèn)為大田塊修正偏差后的總產(chǎn)量數(shù)據(jù)比測(cè)量小的子田塊的結(jié)果準(zhǔn)確。盡管谷物監(jiān)測(cè)設(shè)備已廣泛使用，但仍需進(jìn)一步改進(jìn)以提高精確性以利于精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣應(yīng)用。迄今，用于小麥、玉米、水稻、大豆等主要作物的

19、流量傳感器已有通用化產(chǎn)品，其他如棉花、甜菜、馬鈴薯、甘蔗、牧草、水果等作物的產(chǎn)量傳感器近幾年已做了許多研究，有的已在試驗(yàn)使用。產(chǎn)量分布圖揭示了農(nóng)田內(nèi)小區(qū)產(chǎn)量的差異性，下一步的工作就是要進(jìn)行產(chǎn)量差異的診斷，找出造成差異的主要原因，提出技術(shù)上可行、按需投入的作業(yè)處方圖。農(nóng)田產(chǎn)量差異診斷的步驟：首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和歷史記錄進(jìn)行分析，如農(nóng)田形成的歷史、往年的病蟲草害、內(nèi)外澇情等因素對(duì)產(chǎn)量差異的影響；如有必要，則進(jìn)行對(duì)農(nóng)田土壤物理特性分析、化驗(yàn)土壤化學(xué)特性等。找到局部低產(chǎn)的原因之后，可根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)或作物生長(zhǎng)模型提出解決方案并加以量化，以數(shù)據(jù)卡或處方圖的形式把指令傳遞給智能變量農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)施農(nóng)田作業(yè)。 變量控制技

20、術(shù)（Variable-Rate Technologies） 變量控制技術(shù)VRT（Variable Rate Technologies）是指安裝有計(jì)算機(jī)、DGPS等先進(jìn)設(shè)備的農(nóng)機(jī)具可以根據(jù)它所處的耕地位置自動(dòng)調(diào)節(jié)貨箱里某種農(nóng)業(yè)物料投人速率的一種技術(shù)。作為精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)的領(lǐng)頭羊，美國(guó)最早開始從事變量控制技術(shù)的概念與實(shí)踐研究。變量控制設(shè)備隨著空間位置變化而改變諸如種子、化肥、農(nóng)藥等投入量。變量控制技術(shù)系統(tǒng)包括控制特定物質(zhì)流速變化的儀器，或同步控制多種物質(zhì)流速變化的儀器，使得處于行駛中的機(jī)械自動(dòng)改變物質(zhì)投入量，以達(dá)到預(yù)期效果。變量控制系統(tǒng)根據(jù)施用的物質(zhì)和確定局部施用量的信息來源有不同的設(shè)計(jì)方法。當(dāng)前變量

21、控制技術(shù)系統(tǒng)有以下兩種：（1）基于地圖的，需要一個(gè)GPS/DGPS地理信息定位系統(tǒng)和一個(gè)用于存貯施用計(jì)劃的命令單元，該施用計(jì)劃包含了田塊內(nèi)每一位置的施用量期望值。（2）基于傳感器的，并不需要地理信息定位系統(tǒng)，但包括一個(gè)動(dòng)態(tài)命令單元，在田塊內(nèi)所到的每一位置通過實(shí)時(shí)地分析土壤傳感器與（或）作物傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)確定相應(yīng)的施用量。變量控制技術(shù)是在20世紀(jì)80年代中期由美國(guó)工業(yè)界提出的。根據(jù)預(yù)先收集的數(shù)據(jù)如拍攝的土壤圖或柵格式土壤采樣，確定處方圖，然后在經(jīng)濟(jì)型噴灑器上同步變化于氮、磷、鉀肥等的施用量。農(nóng)業(yè)機(jī)械安裝了這種攜帶標(biāo)準(zhǔn)的液體混合器變量控制技術(shù)系統(tǒng)后，在運(yùn)行中根據(jù)測(cè)得的土壤屬性，實(shí)時(shí)調(diào)整多種化肥施

22、用量，達(dá)到最佳效果。目前為止，經(jīng)濟(jì)型噴灑器已在一定范圍內(nèi)使用了基于傳感器的變量控制技術(shù)。用精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)變量調(diào)整的內(nèi)容包括：施肥量、除草劑或殺蟲劑施用量、農(nóng)藥施用量、灌水量、耕地深度、播種量及密度和深度、中耕、產(chǎn)量策估等。變量控制技術(shù)采用了反應(yīng)有機(jī)物、陽離子交換容量（CEC）、表土層深度、土壤濕度、土壤硝酸鹽含量、作物光譜反射系數(shù)的有成型產(chǎn)品的傳感器。倡導(dǎo)基于傳感器的實(shí)時(shí)變量控制技術(shù)的研究人員觀察發(fā)現(xiàn)：土壤和作物環(huán)境數(shù)據(jù)比目前的基于地圖的方法測(cè)得的數(shù)據(jù)變化快。從現(xiàn)在的局限于每秒一個(gè)樣品和一次控制變化的GPS/DGPS/GIS方法不能得到最佳的作物管理結(jié)果。根據(jù)土壤硝酸鹽和陽離子交換容量測(cè)

23、量值施氮肥以及根據(jù)用光譜反射系數(shù)得到的小麥含氮量施氮肥，這兩個(gè)變量控制技術(shù)例子是基于實(shí)時(shí)傳感技術(shù)而不是基于GPS/DGPS或GIS系統(tǒng)的。實(shí)時(shí)傳感變量控制技術(shù)有優(yōu)于基于地圖技術(shù)變量控制技術(shù)之處。實(shí)時(shí)傳感是對(duì)感興趣的屬性的一種直接且連續(xù)的測(cè)量，這使用戶減少了一次特定的應(yīng)用中未采樣的面積。在基于地圖的應(yīng)用中，地圖通常是建立在有限個(gè)的采樣點(diǎn)上，這樣在估計(jì)采樣點(diǎn)之間的情況時(shí)就存在著潛在的誤差。另一種不確定性與GIS有關(guān)，主要是某地的樣品按當(dāng)時(shí)的測(cè)量值標(biāo)定成為地圖，而一段時(shí)間后再按圖作出的響應(yīng)存在著時(shí)間上的不連續(xù)性。如土壤含氮量或害蟲分布等動(dòng)態(tài)變量，在成圖與最后按圖作業(yè)這段時(shí)間間隔內(nèi)，這些變量在數(shù)量與屬

24、性分布上都會(huì)發(fā)生顯著的變化。在農(nóng)場(chǎng)，一些采用基于傳感的變量控制設(shè)備可以完成以下的農(nóng)作：按土壤類型的不同變量施固態(tài)氨肥；按土壤不同的CEC與表土層深度改變種植密度；按土壤的有機(jī)組成的不同變量施除草劑；按土壤CEC的變化變量施催肥劑；按土壤CEC、表土層深度和硝酸鹽濃度在側(cè)施肥料時(shí)變量施氮肥?；诘貓D的變量控制技術(shù)系統(tǒng)不僅廣泛地用于農(nóng)用拖拉機(jī)用來噴灑液體肥料、固態(tài)氨、除草劑及種子。而且也可用在樞軸式灌溉系統(tǒng)中控制水和肥料。在商用高懸浮式噴灑設(shè)備大量地噴灑磷肥、鉀肥和石灰時(shí)，常采用基于地圖的變量控制技術(shù)。因?yàn)楦邞腋∈絿姙⒃O(shè)備的氣體的或液壓控制的系統(tǒng)需要額外的資金與維護(hù)費(fèi)用，其應(yīng)用成本比常規(guī)懸浮噴灑技

25、術(shù)要高。典型的懸浮粒狀肥料變量噴灑系統(tǒng)比非變量噴灑系統(tǒng)的成本要貴2到3美元每英畝。在拖拉機(jī)上安裝控制器，使之能實(shí)現(xiàn)變量控制技術(shù)的成本是非常小的。升級(jí)一個(gè)控制器使之能自動(dòng)調(diào)整噴灑的速度是一個(gè)費(fèi)用較小的技術(shù)方案，僅表現(xiàn)為一個(gè)軟硬件的接口。然而，用戶也必須有一只用于處理GIS數(shù)據(jù)及發(fā)送變量控制信號(hào)給其它控制單元的計(jì)算機(jī)，及一個(gè)GPS/DGPS接收器。技術(shù)上較成熟的生產(chǎn)企業(yè)能裝配這樣系統(tǒng)。在其它情況下，多種化學(xué)制品混合注射系統(tǒng)作為預(yù)裝單元與GIS/GPS/DGPS成一整體是一個(gè)更復(fù)雜和昂貴變量控制系統(tǒng)。不論農(nóng)民采用哪種類型的變量控制系統(tǒng)，基于地圖的變量控制系統(tǒng)需要全面地考慮所有相關(guān)的成本，包括數(shù)據(jù)的獲

26、取、用GIS及GPS/DGPS創(chuàng)建及實(shí)施處方圖、及學(xué)習(xí)如何恰當(dāng)?shù)厥褂眠@種技術(shù)。獲取與解釋土壤測(cè)試信息的費(fèi)用是一個(gè)限制特定地點(diǎn)實(shí)施基于地圖的變量控制技術(shù)的因素。為降低收集與分析的成本，通常土壤按每2.5英畝一個(gè)樣的比率采樣。在美國(guó)伊利諾斯州的一次測(cè)試中，2種柵格大小的化肥需求量與常規(guī)的施肥量進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)柵格大小為0.156英畝時(shí)，所需的化肥量顯著減少，每英畝節(jié)省18美元，相比之下，當(dāng)柵格大小為2.5英畝時(shí)，每英畝節(jié)省0.25美元。然而，在更小的柵格上收集樣品所需的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了從化肥上節(jié)省下的費(fèi)用。改進(jìn)基于地圖的變量控制技術(shù)效率的一個(gè)關(guān)鍵在于發(fā)展既能節(jié)約成本的又有更高采樣密度傳感方法。 農(nóng)業(yè)生物

27、信息采集技術(shù)（Farming Data Acquired Technology）精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)是一種以信息為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)，快速、有效采集和處理農(nóng)田空間分布信息，是實(shí)踐精細(xì)農(nóng)業(yè)的重要基礎(chǔ)。田間信息采集技術(shù)利用傳感器及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來收集當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)厮璧母鞣N數(shù)據(jù)，如土壤水分、土壤含N量、pH值、壓實(shí)、地表排水狀況、地下排水狀況、植冠溫度、雜草、蟲情、植物病情、拖拉機(jī)速度、降雨量、降雨強(qiáng)度等，再根據(jù)各因數(shù)在作物生長(zhǎng)中的作用，由GIS系統(tǒng)迅速做出決策。實(shí)施地面?zhèn)鞲邢到y(tǒng)，需要開展一些的勘測(cè)土壤和作物生長(zhǎng)過程的基礎(chǔ)性研究。在采樣密度達(dá)到一定的要求時(shí)，基于手工定點(diǎn)采樣與實(shí)驗(yàn)室分析相結(jié)合，耗資費(fèi)時(shí)、難于較精細(xì)地描

28、述這些信息的空間變異性，傳感器則能自動(dòng)收集土壤、作物、害蟲數(shù)據(jù)，滿足密度要求。不同田區(qū)，其資源數(shù)據(jù)差異可能是非常明顯的，增加采樣數(shù)量將會(huì)更準(zhǔn)確的反映田間數(shù)據(jù)屬性值的變化性。在一個(gè)土壤和作物參數(shù)采樣密度較高的田塊上，變量控制技術(shù)與作物模型的效果將會(huì)大大提高。從這個(gè)意義上說，擁有快速、高效的評(píng)估所測(cè)因素對(duì)作物產(chǎn)量產(chǎn)生影響的傳感器顯得尤為重要。目前需要從地面?zhèn)鞲衅魃系玫降男畔ǎ和寥赖挠袡C(jī)組成、陽離子交換容量、硝酸鹽氮、土壤的壓實(shí)、土壤的質(zhì)地、鹽度、雜草的檢測(cè)、作物收獲后殘余覆蓋情況等。這些參數(shù)及土壤PH值、磷肥與鉀肥利用率不能通過遙感技術(shù)獲得。并且應(yīng)用實(shí)時(shí)的地面?zhèn)鞲衅骺梢允狗N植者能根據(jù)定時(shí)采集的

29、數(shù)據(jù)控制作物生長(zhǎng)，這是航空或航天遙感做不到的。目前的傳感器已經(jīng)或正在向?qū)ν寥阑蜃魑锷L(zhǎng)環(huán)境條件的測(cè)量發(fā)展，包括土壤有機(jī)組成、土壤濕度、電導(dǎo)率、土壤養(yǎng)分等級(jí)、作物和雜草反射率。不間斷的實(shí)時(shí)的電氣化學(xué)的土壤化學(xué)成分傳感器現(xiàn)已可用于測(cè)量硝酸鹽含量和玉米側(cè)施肥料。實(shí)時(shí)聲學(xué)土壤質(zhì)地傳感器及實(shí)時(shí)土壤壓實(shí)測(cè)試儀正在開發(fā)中。一些重要的實(shí)時(shí)指示值可能是由它們與其它變量的關(guān)系而不是測(cè)定值直接決定的，例如土壤電導(dǎo)率與同時(shí)測(cè)得的鹽分，土壤濕度、有機(jī)組成、陽離子交換容量、土壤類型與土壤質(zhì)地測(cè)定值相關(guān)。最近，這方面的工作擴(kuò)展到非鹽漬土法與能分離直接接觸電導(dǎo)率電化學(xué)測(cè)試成分法相結(jié)合。電導(dǎo)率成分分析方法被國(guó)外一些農(nóng)機(jī)公司用來

30、進(jìn)行基于地理位置的數(shù)據(jù)采集及分析，及農(nóng)作物的變量控制。用電磁法測(cè)表層土壤電導(dǎo)率是粘粒含量、粘土層深度、土壤水分、水壓指數(shù)、生產(chǎn)率的一個(gè)指標(biāo)，是產(chǎn)量監(jiān)測(cè)的一個(gè)可靠的替代方法。對(duì)磷和鉀的測(cè)量，在農(nóng)業(yè)行業(yè)中目前還沒有推薦使用的測(cè)量傳感器。有時(shí)，在變量控制技術(shù)首次應(yīng)用的玉米種植區(qū)，磷和鉀的含量非常高，田地的可用性已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了生產(chǎn)者種植當(dāng)年或近幾年作物對(duì)田地的要求。在其它一些區(qū)域，如美國(guó)西部各州，土壤穩(wěn)定成分含量較低是非常普遍的。對(duì)于這些類型的養(yǎng)分，非連續(xù)性養(yǎng)分測(cè)試成圖法有望做到在各個(gè)分散田地上收集與分析土壤樣品。國(guó)外正在開發(fā)能自動(dòng)提取與分析土壤樣品的磷、鉀及其它養(yǎng)分的三個(gè)系統(tǒng)。如果可采用更多的數(shù)據(jù)采集

31、與分析手段，信息的及時(shí)性與數(shù)量上都會(huì)有很大地加強(qiáng)。傳感器將是精確施肥、精確除蟲及其它投入精確化所需的各項(xiàng)支持技術(shù)中的一個(gè)重要角色。在傳感器領(lǐng)域中的基礎(chǔ)研究是進(jìn)一步理解各種區(qū)域性的生產(chǎn)系統(tǒng)中特定位置作物生長(zhǎng)過程中發(fā)生的變化的基礎(chǔ)。目前田間信息快速采集技術(shù)的研究仍大大落后于支持精細(xì)農(nóng)業(yè)的其它技術(shù)發(fā)展，已成為國(guó)際上眾多單位攻關(guān)研究的重要課題。 遙感技術(shù)(Remote Sensing)從遙遠(yuǎn)的地方，如飛機(jī)或衛(wèi)星上獲得信息，是精細(xì)農(nóng)業(yè)一個(gè)潛在的重要的信息來源。遙感技術(shù)利用高分辨率傳感器，在不同的作物生長(zhǎng)期，實(shí)施全面監(jiān)測(cè)，根據(jù)光譜信息，進(jìn)行空間定性、定位分析，為定位處方農(nóng)作提供大量的田間時(shí)空變化信息。遙感

32、技術(shù)被認(rèn)為是作物管理信息的頗有價(jià)值的來源。過去的研究表明：紅外航空?qǐng)D像可用于檢測(cè)小麥及其它小粒谷類作物因病害而產(chǎn)生的長(zhǎng)勢(shì)減弱。20世紀(jì)70年代，盡管有很多針對(duì)將衛(wèi)星數(shù)據(jù)用于大面積作物的研究與開發(fā)評(píng)估報(bào)告，但對(duì)用于作物管理的應(yīng)用卻研究較少。衛(wèi)星數(shù)據(jù)沒有足夠的空間分辨率、時(shí)間頻率、合適的傳送時(shí)間以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。另外，相關(guān)支持技術(shù)與基礎(chǔ)設(shè)施還不完善。1984年，研究人員描述了遙感在作物管理應(yīng)用上的潛力，并強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵在于提供足夠頻率覆蓋、快速的數(shù)據(jù)傳送、520m的空間分辨率以及將農(nóng)藝的數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)并入專家系統(tǒng)。1997年，在用遙感獲得關(guān)于確定并分析田塊內(nèi)定點(diǎn)土壤時(shí)空變化的信息的潛力的回顧中，上述

33、觀點(diǎn)得到確認(rèn)。目前，有助于作物定點(diǎn)管理的技術(shù)遙感、全球定位系統(tǒng)、產(chǎn)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與產(chǎn)量圖、地理信息系統(tǒng)、變量處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)、電子通訊技術(shù)正被結(jié)合在一起。精細(xì)農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展重新激起了人們將遙感，尤其是航天遙感，用于作物定點(diǎn)管理的興趣。有人建議：盡管開發(fā)衛(wèi)星的成本很高，衛(wèi)星系統(tǒng)比航空?qǐng)D像系統(tǒng)要合算，因?yàn)槊總€(gè)覆蓋單元衛(wèi)星圖像的成本只有航空?qǐng)D像的一半。遙感產(chǎn)品能在定點(diǎn)作物管理中扮演重要的角色，而且，在遙感信息的獲取、分析與分發(fā)上也有很大的市場(chǎng)潛力。也許，沒有其它任何一種遙感的應(yīng)用需要如此頻繁地在如此大范圍的地域上獲取數(shù)據(jù)。目前應(yīng)用熱紅外遙感、多譜段遙感、微波遙感對(duì)土壤水分的監(jiān)測(cè)，以及應(yīng)用近紅外多頻帶輻射

34、儀測(cè)定作物氮素狀況和應(yīng)用高分辨力光譜儀識(shí)別作物和雜草的技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入示范推廣階段。用戶也可以向衛(wèi)星圖像服務(wù)部門購買特定地區(qū)某一時(shí)間的遙感圖像數(shù)據(jù)，在自己的用戶RS平臺(tái)上進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。 作物生產(chǎn)模型（Crop Production Modeling）為評(píng)估精細(xì)農(nóng)業(yè)方法的效果，并提供準(zhǔn)確評(píng)價(jià)的依據(jù)需要大范圍的精確反應(yīng)空間差異的作物響應(yīng)模型。已經(jīng)有很多預(yù)測(cè)作物如何響應(yīng)氣候、養(yǎng)分、水、光和其它條件的模型，而這些模型中的大多數(shù)只包括了精細(xì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的一個(gè)空間變量。GIS能提供在大區(qū)域用反映連續(xù)變化條件的數(shù)據(jù)連續(xù)運(yùn)行模型的方法。時(shí)間序列和其它一些時(shí)間分析法能幫助確定最后的產(chǎn)量。現(xiàn)在模型的功能可能擴(kuò)大到能描述

35、空間效應(yīng)，如沿著田塊的邊緣效應(yīng)。然而，生態(tài)學(xué)和生物氣象學(xué)的文獻(xiàn)資料表明一些精確反應(yīng)空間差異的模型已發(fā)展到能預(yù)測(cè)每小時(shí)、每天、每年的土壤水分蒸發(fā)蒸騰損失總量和光合作用情況，一些按空間分布的水文學(xué)模型能預(yù)測(cè)表面和表面下的流量。中等規(guī)模的氣象模型能解決小到510km單元上的天氣預(yù)測(cè)。害蟲并不是平均分布在整個(gè)環(huán)境當(dāng)中。對(duì)影響它們空間分布的因素有一定的理解后，可建立它們的空間分布及潛在的損失模型。能用GIS來表現(xiàn)這些因素的空間變化。與作物響應(yīng)模型一樣，可以在整個(gè)田地上運(yùn)行特定的蟲害模型，用GIS向模型輸入數(shù)據(jù)再顯示結(jié)果（松散聯(lián)合模型），或用GIS軟件創(chuàng)建精確反應(yīng)空間差異的模型（緊密聯(lián)合模型）。GIS能為

36、反映多因素效果建立基礎(chǔ)，如可將區(qū)域害蟲壓力模型的結(jié)果并入一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生基于局部變化情況的田間措施。作物生長(zhǎng)模型能被用作按種植密度變化確定不同產(chǎn)量的輔助決策手段，這能幫助種植者按種植密度和各種土壤類型因素來決定何時(shí)在田間各個(gè)區(qū)域種植或補(bǔ)種作物。種植者所面臨的最困難的決定也許是不得不決定在一塊情況還不確定的田里補(bǔ)種作物。在一些作物種植區(qū)，地形因素能引起產(chǎn)量的巨大變化。地形元素，包括土壤質(zhì)地、土壤有機(jī)組成及溫度，對(duì)有關(guān)作物生長(zhǎng)的屬性都有影響。地形對(duì)排水與集水有影響，進(jìn)而影響了作物生長(zhǎng)處的土壤的濕度。抽樣土壤勘測(cè)沒有足夠的分辨率來識(shí)別這種變化，從而沒有足夠詳細(xì)的信息來做出精確的決策。即使是按有規(guī)律的柵格

37、采樣，也可能會(huì)漏掉一些相關(guān)的土壤地形特征?；诘匦翁卣鞯牟蓸用芏缺群?jiǎn)單的柵格更有效且有更大的信息含量。GIS使用戶能用攝影測(cè)繪方法（對(duì)航空像片進(jìn)行相應(yīng)的立體分析）創(chuàng)建與管理數(shù)字海拔圖或數(shù)字地形模型，并且用雷達(dá)測(cè)量或用田間裝置進(jìn)行連續(xù)的三維坐標(biāo)測(cè)量。精確的決策取決于對(duì)土壤屬性與從數(shù)字海拔圖或數(shù)字地形模型得到的表面形狀，如坡度、坡長(zhǎng)、朝向、曲度、地勢(shì)、集水區(qū)及排水區(qū)之間聯(lián)系的理解。作物模型并不是解決問題的萬能藥。它們的功能只局限與對(duì)生物系統(tǒng)中各個(gè)部分的模擬。大多數(shù)已開發(fā)的作物或蟲害模型不是為管理空間與時(shí)間的差異而設(shè)計(jì)的。然而，目前作物模型仍是一個(gè)用來獲取對(duì)作物生產(chǎn)系統(tǒng)理性認(rèn)識(shí)的重要工具。 決策支持

38、系統(tǒng)(Decision Support Systems)農(nóng)業(yè)上決策支持系統(tǒng)（DSS）用來提供戰(zhàn)術(shù)的、戰(zhàn)略的及方針目標(biāo)的決策支持。DSS是在管理信息系統(tǒng)和運(yùn)籌學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)科學(xué)分支，實(shí)現(xiàn)了由計(jì)算機(jī)自動(dòng)組織和協(xié)調(diào)多模型的運(yùn)行、以及對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的存取與處理，從而達(dá)到更高層次的輔助決策能力。決策支持系統(tǒng)包括模型庫、數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫、方法庫及其管理系統(tǒng)等，同時(shí)融合了良好的人機(jī)接口，使得模型運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、專家知識(shí)以及在決策者的參與下建立起模型庫、數(shù)據(jù)庫與領(lǐng)域?qū)＜业挠袡C(jī)聯(lián)系。圖1-3表示了一個(gè)簡(jiǎn)單的DSS概念圖。由咨詢者提供數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)或是通過天氣預(yù)報(bào)獲得，或是通過一個(gè)傳感器的檢測(cè)獲得，然后，數(shù)

39、據(jù)被分析并與適當(dāng)?shù)臎Q策規(guī)則相聯(lián)系，最后得到一些事件來幫助生產(chǎn)者做出決策。近幾年來，人工智能技術(shù)的最新成果，被引入決策支持系統(tǒng)，使系統(tǒng)的決策水平和決策自動(dòng)化程度得到了提高。精細(xì)農(nóng)業(yè)實(shí)踐中，DSS根據(jù)作物生長(zhǎng)、作物栽培、經(jīng)濟(jì)分析、空間分析、時(shí)間序列分析、統(tǒng)計(jì)分析、趨勢(shì)分析以及預(yù)測(cè)分析等模型，綜合土壤、氣候、資源、農(nóng)用物資及作物生長(zhǎng)有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，結(jié)合農(nóng)業(yè)專家知識(shí)，對(duì)不同的決策目標(biāo)分別給出最優(yōu)方案，用以指導(dǎo)田間操作。圖1-3 決策支持系統(tǒng)概念圖沿著決策支持系統(tǒng)的各步驟，信息看成從環(huán)境開始通過儀器或傳感器成為數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的流。數(shù)據(jù)形式的信息分析與處理后，或是存貯起來，或是作為決策過程的一部分傳給

40、用戶。信息處理后產(chǎn)生一個(gè)決策，相應(yīng)地產(chǎn)生一個(gè)行動(dòng)，在相應(yīng)的環(huán)境內(nèi)執(zhí)行。當(dāng)這個(gè)行動(dòng)執(zhí)行后，環(huán)境再次被監(jiān)測(cè)，由此開始了新一輪的信息流。這樣，信息永不停息地在一個(gè)從檢測(cè)到行動(dòng)的環(huán)中流向環(huán)境，又從環(huán)境流出到環(huán)中。一個(gè)決策支持系統(tǒng)中還包括了專家知識(shí)、管理模型、及時(shí)的數(shù)據(jù)來幫助生產(chǎn)者日常操作的和長(zhǎng)期策略的決策。 發(fā)展DSS不是用來做單一的對(duì)策而是向決策者提供多種選擇。決策支持系統(tǒng)應(yīng)被看成是有價(jià)值的戰(zhàn)略信息的來源。進(jìn)入90年代，GIS（地理信息系統(tǒng)）、RS（遙感）等也被引入農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)及精細(xì)農(nóng)業(yè)的研究。國(guó)際上提出了基于模型和GIS或RS的農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)。最近，美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)研制了將作物模型與GIS相

41、耦合的農(nóng)業(yè)和環(huán)境地理信息系統(tǒng)的決策支持系統(tǒng)AE-GIS。我國(guó)學(xué)者結(jié)合本國(guó)國(guó)情和區(qū)域自然條件開發(fā)的農(nóng)田施肥、不同作物栽培管理、病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、農(nóng)田灌溉等農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)等，圍繞實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、節(jié)本、高效的應(yīng)用目標(biāo)，已在生產(chǎn)應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。然而，迄今進(jìn)行的有關(guān)作物模擬模型、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)的開發(fā)研究，主要還是基于農(nóng)田或農(nóng)場(chǎng)尺度上的作物生產(chǎn)管理決策支持技術(shù)，與精細(xì)農(nóng)業(yè)思想的實(shí)踐要求尚有較大的距離。實(shí)施精細(xì)農(nóng)業(yè)的作物生產(chǎn)管理輔助決策技術(shù)致力于根據(jù)農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量和諸相關(guān)因素在農(nóng)田內(nèi)的空間差異性，實(shí)施分布式的處方農(nóng)作。因而基于GPS、GIS作物生產(chǎn)管理智能化輔助決策支持系統(tǒng)，這已經(jīng)成為精

42、細(xì)農(nóng)業(yè)支持技術(shù)領(lǐng)域的重要研究方向。 智能化變量農(nóng)作機(jī)械（Intelligent Farm Machinery）智能化變量農(nóng)業(yè)機(jī)械是實(shí)踐精細(xì)農(nóng)業(yè)的標(biāo)志。迄今國(guó)外商品化的支持精細(xì)農(nóng)業(yè)實(shí)踐的若干種變量農(nóng)業(yè)機(jī)械己在生產(chǎn)和使用，其中較成功和效益較好的有施肥、噴藥、播種和灌溉等農(nóng)業(yè)機(jī)械。變量施肥機(jī)可以根據(jù)事先繪制的施肥處方圖，對(duì)地塊中的肥料撒施量進(jìn)行定位定量控制調(diào)整。例如美國(guó)AgChem儀器裝備公司生產(chǎn)的“SOILECTION”施肥系統(tǒng)可進(jìn)行干式或液態(tài)肥料的撒施。它根據(jù)施肥處方圖，同時(shí)分別對(duì)磷肥、鉀肥和石灰的施用量進(jìn)行調(diào)整。變量處方灌溉設(shè)備利用調(diào)整噴灌機(jī)械的行駛速度、噴口大小和噴水壓力等進(jìn)行噴水量的控制。

43、國(guó)外的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)裝有GPS和遙控裝置，利用通信網(wǎng)絡(luò)和辦公室內(nèi)的計(jì)算機(jī)相連，根據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)事先生成的變量處方圖，實(shí)施定位變量灌溉。例如美國(guó)愛達(dá)荷州阿伯丁的一個(gè)圓形變量噴灌系統(tǒng)，采用主從微處理器分布式控制，使得臂長(zhǎng)達(dá)392米的噴灌機(jī)隨時(shí)調(diào)節(jié)噴灑流量，以適應(yīng)農(nóng)田小區(qū)因土壤質(zhì)地、耕作層厚度、地形以及產(chǎn)量潛力不同對(duì)水分的不同要求。 智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備技術(shù)由于微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械已廣泛采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制技術(shù)，裝備有各種傳感器和由微處理器組成的監(jiān)控器和顯示板。由于自動(dòng)控制的需要，采用了機(jī)械、電子和液壓控制的先進(jìn)技術(shù)，操作更為簡(jiǎn)便。駕駛員可根據(jù)數(shù)據(jù)的顯示，適當(dāng)調(diào)整作業(yè)的負(fù)荷和作業(yè)速度

44、，使機(jī)組能在較佳的工況下運(yùn)行。此外，由于采用多種先進(jìn)傳感技術(shù)和微處理器用以采集和處理各種數(shù)據(jù)，經(jīng)過軟件的運(yùn)算和處理，完成諸如作業(yè)面積、耗油率、產(chǎn)量計(jì)算、統(tǒng)計(jì)和友好的人機(jī)界面顯示等智能化功能。7.1 具有測(cè)產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)圖7-1為帶有產(chǎn)量傳感器的聯(lián)合收割機(jī)。圖7-1 使用帶有產(chǎn)量傳感器的聯(lián)合收割機(jī)生成產(chǎn)量分布圖現(xiàn)代谷物聯(lián)合收獲機(jī)由于采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制技術(shù)，已具有以下幾個(gè)功能：割茬高度自動(dòng)控制、脫粒喂入量自動(dòng)控制、收割臺(tái)自動(dòng)仿形、谷粒損失率監(jiān)測(cè)和顯示等功能；自動(dòng)監(jiān)測(cè)并顯示作業(yè)速度、脫粒滾筒轉(zhuǎn)速等運(yùn)行參數(shù)；故障診斷及報(bào)警；計(jì)算和統(tǒng)計(jì)作業(yè)面積、耗油率及產(chǎn)量等智能化功能。由于精細(xì)農(nóng)作定位的要

45、求，谷物聯(lián)合收獲機(jī)產(chǎn)品已裝有衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)和能采集、計(jì)算以及統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量的各種傳感器，利用監(jiān)測(cè)和處理的數(shù)據(jù)，可在專用計(jì)算機(jī)上利用軟件生成小區(qū)產(chǎn)量分布圖，并通過彩色顯示器向駕駛員顯示或由打印機(jī)打印出彩色產(chǎn)量分布圖，為實(shí)施精細(xì)變量處方農(nóng)作打下基礎(chǔ)。傳統(tǒng)田間測(cè)產(chǎn)方法：?jiǎn)萎a(chǎn)量=總產(chǎn)重量/地塊畝數(shù)。精細(xì)農(nóng)業(yè)田間測(cè)產(chǎn)方法：?jiǎn)萎a(chǎn)量=（谷物質(zhì)量流量-水分含量+損失量）/（收割機(jī)行駛速度×割幅寬度）。結(jié)構(gòu)原理 圖7-2 相應(yīng)傳感器在谷物聯(lián)合收割機(jī)上的布置1   DGPS接收裝置; 2.GPS接收裝置; 3.谷物濕度測(cè)量; 4.谷物密度測(cè)量; 5.谷物體積流量測(cè)量; 6.谷

46、物損失測(cè)量; 7.轉(zhuǎn)向角度測(cè)量; 8.距離/速度測(cè)量; 9.割幅測(cè)量為測(cè)得上述數(shù)據(jù)，相應(yīng)傳感器在聯(lián)合收割機(jī)上的布置如圖7-2所示。（a）沖擊式 (b)射線式 (c)光電容積式圖7-3測(cè)量?jī)艄攘５牧髁總鞲衅鞴任锫?lián)合收獲機(jī)產(chǎn)量傳感器和部件裝有產(chǎn)量傳感器等部件的谷物聯(lián)合收獲機(jī)，主要有DGPS接收、谷粒流量、谷粒濕度、作業(yè)行駛速度、收割臺(tái)提升位置等的傳感器、電子監(jiān)控顯示器等。（l）谷粒流量傳感器用于測(cè)量?jī)艄攘５牧髁總鞲衅?，多?shù)安裝在凈糧升運(yùn)器頂部通道，有沖擊式、射線式和光電容積式等3種常用類型（圖7-3），其中射線式測(cè)量精度較高，誤差可不大于1。它利用镅241同位素作為輻射源，射線向接受檢測(cè)器發(fā)出波束

47、，穿越谷粒層，使落在射線檢測(cè)器上的輻射強(qiáng)度被衰減，從而監(jiān)測(cè)谷粒在糧道內(nèi)通過的數(shù)量，加上谷粒通過傳感器時(shí)的速度，便可轉(zhuǎn)換成為谷物的流量。（2）谷粒濕度傳感器由于單位體積谷粒質(zhì)量隨其含水率變化，水分過高不利于儲(chǔ)存，必須進(jìn)行烘干處理。公認(rèn)的谷粒標(biāo)準(zhǔn)含水率為15.5，因而收獲時(shí)必須進(jìn)行谷粒含水率測(cè)量，以便折算其在標(biāo)準(zhǔn)含水率下的谷粒質(zhì)量。所以，在產(chǎn)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)包括一個(gè)谷粒濕度傳感器。濕度傳感器采用電容極板式，它安裝在凈糧升運(yùn)系統(tǒng)靠近谷粒流量傳感器附近，利用高頻電流測(cè)量電容器兩平板間谷粒的介電常數(shù)，便可檢測(cè)谷粒的含水率。當(dāng)然，在使用前，需用常規(guī)的谷粒濕度儀進(jìn)行標(biāo)定。（3）行駛速度傳感器計(jì)算谷物產(chǎn)量，必須監(jiān)

48、測(cè)聯(lián)合收獲機(jī)行駛速度。傳統(tǒng)的行駛速度靠測(cè)量驅(qū)動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)速和驅(qū)動(dòng)輪直徑計(jì)算，但由于驅(qū)動(dòng)輪與地面之間產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)以及驅(qū)動(dòng)輪直徑隨負(fù)荷質(zhì)量大小而變化等因素，所得速度與真實(shí)行駛速度有一定的誤差。當(dāng)前多采用雷達(dá)和超聲測(cè)速傳感器。雷達(dá)利用微波，超聲則利用高頻聲波，當(dāng)波束射到地面反射后被接收的波束頻率發(fā)生變化，由此便可測(cè)算出行駛速度。為避免由于地面有作物殘?jiān)扔绊憸y(cè)量精度，聯(lián)合收獲機(jī)常將傳感器安裝在收獲機(jī)機(jī)架靠近地面且在收獲機(jī)前輪壓過的平道上的位置上。行駛速度也可由GPS定位系統(tǒng)信號(hào)計(jì)算，但其精度受GPS定位精度的影響。（4）收割臺(tái)提升位置傳感器收獲機(jī)在地頭轉(zhuǎn)彎時(shí)或經(jīng)過沒有作物的田間作業(yè)通道時(shí)，收割臺(tái)將停止工作而

49、升高，由提升位置傳感器發(fā)出信號(hào)可以自動(dòng)暫停作業(yè)面積的統(tǒng)計(jì)計(jì)算。（5）電子監(jiān)控顯示器它安裝在駕駛室內(nèi)，使駕駛員容易監(jiān)控機(jī)器作業(yè)的狀態(tài)，它與計(jì)算產(chǎn)量的所有傳感器都有電路連接。顯示板附近還附有輸人鍵盤，需要時(shí)，駕駛員可以手動(dòng)輸人或選定某些數(shù)據(jù)（如設(shè)定割幅寬度等）和需要的某些標(biāo)記（如“地塊 A ”、“北40”、“作業(yè)1”等）。顯示板上也可顯示谷粒含水率、瞬時(shí)產(chǎn)量、某塊地的平均產(chǎn)量、收割作業(yè)面積、行駛速度以及DGPS接收信號(hào)的質(zhì)量等數(shù)據(jù)，供駕駛員參考。監(jiān)控器還具有計(jì)算處理或儲(chǔ)存各種數(shù)據(jù)的功能。（6）GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)為測(cè)量統(tǒng)計(jì)某一地塊各小區(qū)的產(chǎn)量，必須在收獲作業(yè)的同時(shí)，利用GPS定位系統(tǒng)同步監(jiān)測(cè)田間

50、各小區(qū)的位置。通用 GPS接收機(jī)可以每秒輸出1個(gè)3維定位信號(hào)，并按行駛距離為單位劃分田間小區(qū)及計(jì)算其產(chǎn)量，小區(qū)的田間位置必須同步由接收機(jī)輸人產(chǎn)量監(jiān)控器。GPS可以通過差分信號(hào)進(jìn)行校正以提高定位精度。產(chǎn)量圖的形成有了小區(qū)位置、谷粒流量、收割寬度和行駛速度等數(shù)據(jù)以及單位換算和標(biāo)定等系數(shù)，產(chǎn)量監(jiān)控器可使用軟件計(jì)算統(tǒng)計(jì)瞬時(shí)產(chǎn)量，小區(qū)平均產(chǎn)量，每公頃平均產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以寫入PIMCIA（國(guó)際協(xié)會(huì)個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡）數(shù)據(jù)卡。產(chǎn)量數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和生成產(chǎn)量分布圖的過程如圖7-4所示。操作員可將IC智能卡由產(chǎn)量監(jiān)控器取出，插入到掌上或PC計(jì)算機(jī)的IC讀卡機(jī)槽內(nèi)，計(jì)算機(jī)讀人數(shù)據(jù)后，可以通過專用的軟件匯總生

51、成各種產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫，并可由彩色打印機(jī)打印出某一地塊各小區(qū)根據(jù)產(chǎn)量的高低，用不同顏色加以區(qū)分的彩色產(chǎn)量分布圖，也可以根據(jù)需要由統(tǒng)計(jì)和整理后的數(shù)據(jù)畫出某一地塊各小區(qū)不同產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)直方圖。圖7-4 生成產(chǎn)量圖時(shí)的數(shù)據(jù)傳送美國(guó)CASE2366谷物聯(lián)合收割機(jī)AFS系統(tǒng)簡(jiǎn)介(1)AFS系統(tǒng)工作原理凱斯2366軸流谷物收割機(jī)由DGPS、產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器、前進(jìn)速度傳感器、凈糧升運(yùn)器軸速傳感器、割臺(tái)高度電位器、谷物流量傳感器、谷物含水量傳感器和數(shù)據(jù)卡及圖形軟件等組成。谷物流量傳感器位于凈糧推運(yùn)攪龍頂部。谷物進(jìn)入升運(yùn)器頂部時(shí)，在導(dǎo)流板引導(dǎo)下打擊傳感器的沖擊板，從產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器發(fā)出電信號(hào)。此信號(hào)的輸出和谷物流量成正比

52、關(guān)系。由凈糧升運(yùn)器軸速傳感器的輸出信號(hào)對(duì)流量傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行校正和工作狀態(tài)限定。信號(hào)處理單元對(duì)前進(jìn)速度傳感器、升運(yùn)器軸速傳感器、谷物含水量傳感器、割臺(tái)高度電位器及谷物流量傳感器的輸出進(jìn)行整合處理，測(cè)定機(jī)器行走距離、工作面積、瞬時(shí)谷物含水量和瞬時(shí)作物流量。差分全球定位系統(tǒng)（DGPS）為這些信號(hào)提供重要的位置信息。所有這些信號(hào)傳遞到產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器，由系統(tǒng)軟件通過現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定的方法有效地減少實(shí)測(cè)誤差，然后將數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)卡上，得到對(duì)應(yīng)每一空間位置所收獲的小區(qū)產(chǎn)量數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)卡帶回辦公室后，即可在通用微機(jī)上利用專用數(shù)據(jù)軟件生成小區(qū)產(chǎn)量空間分布圖，用于產(chǎn)量分析并作為實(shí)施變量農(nóng)作的基礎(chǔ)。(2)AFS系統(tǒng)收獲前

53、及收獲中的設(shè)定對(duì)收割機(jī)的設(shè)定和AFS系統(tǒng)的設(shè)定，主要包括：設(shè)定日期和時(shí)間；選擇正確的聯(lián)合收割機(jī)類型；設(shè)定地塊，即給每個(gè)地塊一個(gè)特定的名稱；選擇要收獲的谷物的種類；設(shè)定割臺(tái)類型和寬度；設(shè)定數(shù)據(jù)單位，英制或公制；設(shè)置GPS采樣時(shí)間間隔；根據(jù)作物類型設(shè)定割臺(tái)停止高度，因?yàn)槭斋@時(shí)，當(dāng)割臺(tái)高度超過停止高度時(shí)，不計(jì)算產(chǎn)量和面積等。每天開始收割前，需要認(rèn)真檢查上述的各種設(shè)定，任何一項(xiàng)設(shè)置出現(xiàn)錯(cuò)誤都可能導(dǎo)致全天的收獲數(shù)據(jù)無效。例如，割臺(tái)寬度的設(shè)定，正常收割時(shí)為6米，如果前一天在最后的收割過程中，將割臺(tái)寬度調(diào)整為2米。而在第二天收割時(shí)沒有及時(shí)調(diào)整，這樣就導(dǎo)致了今天所有面積數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。因?yàn)槭崭顧C(jī)是按照割臺(tái)寬度乘以

54、行走距離來計(jì)算面積的。同時(shí)，要注意在收割某一地塊前，一定要設(shè)置割臺(tái)停止高度，因?yàn)楦钆_(tái)高度傳感器將相對(duì)于收割機(jī)的高度信號(hào)傳遞給產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器，以確定是否計(jì)算行走距離和面積。當(dāng)收割某種作物時(shí)，要把割臺(tái)放在規(guī)定割茬的位置上，從駕駛室儀表上看到割臺(tái)高度所在位置，以此高度作為割臺(tái)停止高度的設(shè)定，一旦割臺(tái)高度超過此值時(shí)，將不計(jì)算產(chǎn)量。(3)AFS收獲中的標(biāo)定對(duì)AFS系統(tǒng)的標(biāo)定包括對(duì)距離、面積、溫度、濕度和產(chǎn)量的標(biāo)定。(a)距離標(biāo)定 在收獲前，找一塊條件類似于將要收獲的土地進(jìn)行距離標(biāo)定。方法是首先用皮尺量出一定的距離，用標(biāo)桿作好標(biāo)記。用收割機(jī)測(cè)量，終端上顯示出測(cè)量距離，若測(cè)量距離與實(shí)際距離不相等，則在輸入實(shí)際距

55、離后系統(tǒng)計(jì)算出一個(gè)校正系數(shù)。(b)面積標(biāo)定因?yàn)樵谑崭顧C(jī)進(jìn)入地塊放下割臺(tái)或離開地塊升起割臺(tái)的過程中有少許誤差被計(jì)入，為了消除這些誤差，就要進(jìn)行面積標(biāo)定。面積標(biāo)定的方法與距離標(biāo)定類似，首先用皮尺或DGPS測(cè)定要收割區(qū)域的面積，等收割完成后，終端上會(huì)顯示出測(cè)量面積，如果與實(shí)際面積不相等，在輸入實(shí)際距離后按“校準(zhǔn)”按鈕，系統(tǒng)計(jì)算一個(gè)面積校正系數(shù)。(c) 溫度和含水量標(biāo)定在聯(lián)合收割機(jī)的谷物含水量傳感器中安裝了溫度傳感器，是用來校正由于收獲作物時(shí)外界溫度變化對(duì)作物水分測(cè)量精度的影響。當(dāng)收滿一個(gè)糧倉時(shí)，比較溫度傳感器得到的作物溫度與實(shí)際測(cè)量所得到的溫度，并將傳感器測(cè)量的溫度調(diào)整到實(shí)際溫度。為了提高谷作物的含

56、水量測(cè)量精度，需用用一臺(tái)精度較高的谷物水分測(cè)試儀作為參考，對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定。凱斯產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器的校正實(shí)際上是在改變偏差百分?jǐn)?shù)，產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器已經(jīng)建立了各種作物的標(biāo)準(zhǔn)偏差值，如小麥和水稻為+2.0，大豆為+4.7，玉米為0.0，實(shí)際操作時(shí)將偏差百分?jǐn)?shù)調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)值的3%以內(nèi)。在麥?zhǔn)諏?shí)驗(yàn)的含水量標(biāo)定中，標(biāo)定前測(cè)量值與實(shí)際值間的平均相對(duì)誤差為6.7%，而標(biāo)定后在誤差驗(yàn)證試驗(yàn)中二者的相對(duì)誤差僅為0.235%，減小了6.465%。(d)重量標(biāo)定將收獲的作物用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量秤稱量，然后將產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器顯示的谷物質(zhì)量值調(diào)整到實(shí)際的質(zhì)量值，使產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器達(dá)到最大精度。每次重量標(biāo)定中的稱重次數(shù)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行3次以上, 每次的重量應(yīng)在140

57、0公斤以上。在標(biāo)定重量時(shí)，對(duì)應(yīng)每次稱重，要求聯(lián)合收割機(jī)的速度要有所變化，各次重量應(yīng)相近，這樣標(biāo)定結(jié)果才比較準(zhǔn)確。 (4) 數(shù)據(jù)分析及處理CASE IH公司的Instant Yield Map數(shù)據(jù)處理軟件，可根據(jù)原始數(shù)據(jù)得到Raw Data Point, Grid Map, Smooth Grid Map和 Contour Plot三種產(chǎn)量分布圖，每種圖還可將產(chǎn)量分成不同的等級(jí)，這樣可以快速看出田間的情況并標(biāo)出低產(chǎn)區(qū)域。例如麥?zhǔn)諏?shí)驗(yàn)中，地塊17的產(chǎn)量分布圖如圖7-5所示。  7.2支持精細(xì)農(nóng)作的變量處方農(nóng)業(yè)機(jī)械由于精細(xì)農(nóng)作應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，目前國(guó)外已有多種商品化的變量處方投入的各類農(nóng)業(yè)機(jī)

58、械在生產(chǎn)和使用，其中較成功和效益較好的有施肥、噴藥和播種等農(nóng)業(yè)機(jī)械。下面簡(jiǎn)單介紹用于變量處方農(nóng)作的農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)發(fā)展情況。精細(xì)變量施肥機(jī)圖7-6 裝備有 GPS 的施肥機(jī)過量施用肥料和殺蟲劑不僅浪費(fèi)，還將使農(nóng)田受到污染，因而在精細(xì)農(nóng)作中要通過電子地圖提供的處方信息，對(duì)地塊中的肥料撒施量進(jìn)行定位控制調(diào)整。國(guó)外已研制有監(jiān)測(cè)土壤肥力的實(shí)時(shí)傳感器，它應(yīng)用作業(yè)中切入的兩個(gè)圓盤犁刀之間加人電位差，使在兩個(gè)圓盤犁刀之間的土壤形成電磁場(chǎng)，由于電磁場(chǎng)的性質(zhì)受土壤特性的影響，因而產(chǎn)生可以控制并調(diào)整肥料投人數(shù)量的信號(hào)，最終通過排肥管道的調(diào)節(jié)電磁閥門實(shí)現(xiàn)肥料的變量投入。土壤特性由土壤類型、有機(jī)物含量、土壤陽離子交換能力、土壤濕度和硝酸鹽的氮肥水平所組成。氮肥實(shí)時(shí)投入量的控制信號(hào)由傳感器輸出，加上農(nóng)藝學(xué)的要求和產(chǎn)量目標(biāo)綜合決定。美國(guó)AgChem儀器裝配公司生產(chǎn)的“SOILECTION