精确农业技术简介
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2011-11-20 11
1. 精确农业的概念—技术思想 技术思想
作物生长环境和收获产量实际分布存在着空间差异性 (田区内小区平均产量的最大差异可以超过100%)和 田区内小区平均产量的最大差异可以超过 ) 时间差异性(同一小区内年际产量差异明显),以分 时间差异性(同一小区内年际产量差异明显),以分 ), 布式投入调控这种差异便可以均衡和优化农田资源的 利用,这就是精确农业的基本思想 精确农业的基本思想。 利用,这就是精确农业的基本思想。
2011-11-20 8
1. 精确农业的概念
(6)“精细农业”是基于不同尺度的环境及生物生长信 ) 精细农业” 息采集、传递、反馈,包括大尺度下的基于3S(GPS、 息采集、传递、反馈,包括大尺度下的基于 、 GIS、RS)的信息和基于生物生产认知水平的全过程精 、 的信息和基于生物生产认知水平的全过程精 细判别以及基于智能化生产设备的准确控制, 细判别以及基于智能化生产设备的准确控制,实现高效 高收益、低环境危害的可持续农业生产模式。 率、高收益、低环境危害的可持续农业生产模式。 (7)“精细农业”是利用 空间信息技术和作物生产管 ) 精细农业”是利用3S空间信息技术和作物生产管 理决策支持技术(DSS)为基础的面向大田农作物生产的 理决策支持技术 为基础的面向大田农作物生产的 农作技术体系。 农作技术体系。
• 精确农业实际是一种战略思想 , 它不仅仅适用对农田 精确农业实际是一种战略思想, 作物“空间差异” 时间差异”的数据采集和处理, 作物 “ 空间差异 ” 和 “ 时间差异 ” 的数据采集和处理 , 并进行决策, 并进行决策 , 而且还适用对养殖业和加工业精细管理 和经营。 和经营。 精确种植 精确养殖 精确加工
(2)“精细农业是将遥感、地理信息系统、全球定位系 ) 精细农业是将遥感、地理信息系统、 计算机技术、通讯和网络技术, 统、计算机技术、通讯和网络技术,自动化技术等高科 技与地理学、农业生态学、植物生理学、 技与地理学、农业生态学、植物生理学、土壤学等基础 学科有机地结合起来, 学科有机地结合起来,实现在农业生产全过程中对农作 土地、土壤从宏观到微观的实时监测, 物、土地、土壤从宏观到微观的实时监测,以实现对农 作物生长、发育状况、病虫害、 作物生长、发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环 境状况进行定期信息获取和动态分析,通过诊断和决策, 境状况进行定期信息获取和动态分析,通过诊断和决策, 制定实施计划, 制定实施计划,并在全球定位系统与地理信息系统集成 系统支持下进行田间作业。 系统支持下进行田间作业。这是一种信息化的现代农 中国科学院院士、 李德仁) 业。”(中国科学院院士、中国工程院院士 李德仁)
2011-11-20 9
1. 精确农业的概念
(8)“精细农业”是信息技术在农业中的应用,是一种 ) 精细农业”是信息技术在农业中的应用, 以知识为基础的农业管理系统,是关于农业管理系统 以知识为基础的农业管理系统, 的战略思想。它的全部概念建筑在“空间差异” 的战略思想。它的全部概念建筑在“空间差异”的数 据采集和数据处理上, 据采集和数据处理上,核心是根据当时当地作物实际 需要确定对作物进行化肥或农药等投入。 需要确定对作物进行化肥或农药等投入。
2011-11-20
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1. 精确农业的概念
共同点:
①精细探察差异,采取针对性调控措施,随时随地挖掘 精细探察差异,采取针对性调控措施, 潜力,达到全局优化; 潜力,达到全局优化; ②以GPS、GIS、RS、DSS、先进传感技术、智能控制 、 、 、 、先进传感技术、 技术、计算机软硬件技术、网络技术、 技术、计算机软硬件技术、网络技术、通讯技术等作 为高新技术手段; 为高新技术手段; ③通过合理调控,提高效率来提升正面效果,抑制负面 通过合理调控,提高效率来提升正面效果, 效应,全面提高经济效益、社会效益和环境效益。 效应,全面提高经济效益、社会效益和环境效益。
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33
3. 精确农业技术支撑
3.1 全球定位系统( Global Positioning System ) 全球定位系统( 3.2 地理信息系统( Geographical Information System ) 地理信息系统( 3.3 传感、监测系统及遥感 传感、 3.4 计算机控制器(Computer controller) 计算机控制器( ) 变量执行设备( 变量执行设备(variable application equipment) )
2011-11-20 7
1. 精确农业的概念
(4)“精细农业”基于土壤精细管理的概念,是在田间按 ) 精细农业”基于土壤精细管理的概念, 照具体小区的情况调整管理措施,以提高产量、 照具体小区的情况调整管理措施,以提高产量、减少环 境危害的农业生产方式。 境危害的农业生产方式。 (5)“精细农业”是通过使用产量图和传感器的感应方法、 ) 精细农业”是通过使用产量图和传感器的感应方法、 有效的模拟模型方法,用来预测最优的管理实践的时间, 有效的模拟模型方法,用来预测最优的管理实践的时间, 从而调整和改善土地和农业管理, 从而调整和改善土地和农业管理,以满足异质性田间植 物的资源需求;以避免产量受到环境极限的限制。 物的资源需求;以避免产量受到环境极限的限制。
2011-11-20 6
1. 精确农业的概念
(3)“精细农业是基于知识和信息的大田作物、设施农作、 ) 精细农业是基于知识和信息的大田作物、设施农作、 养殖业和加工业的精细管理与经营的技术思想和体系的 整体发展。精细农业技术体系是农学、农业工程、 整体发展。精细农业技术体系是农学、农业工程、电子 与信息科技,管理科学等多种学科知识的组装集成....., 与信息科技,管理科学等多种学科知识的组装集成 , 目前国外关于精细农业的研究,主要是集中于利用3S空 目前国外关于精细农业的研究,主要是集中于利用 空 间信息技术和作物生产管理决策支持技术( 间信息技术和作物生产管理决策支持技术(DSS)为基 ) 础的面向大田作物生产的精细农业技术, 础的面向大田作物生产的精细农业技术,即基于信息和 先进技术为基础的现代农田“精耕细作”技术。 先进技术为基础的现代农田“精耕细作”技术。”(中 汪懋华) 国工程院院士 汪懋华)
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1. 精确农业的概念
有关论述: 有关论述:
(1)“精细农业是使用信息技术,收集多种资源的 ) 精细农业是使用信息技术, 数据, 数据,产生相关的作物生产决策的经营管理策 略。”(美国国家研究委员会,1997) 美国国家研究委员会, )
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1. 精确农业的概念
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精确农业基本思想
经济要求 法律要求 环境要求
减少投入 车辆定位系统 地理信息系统 优化控制系统 精确农业系统 管理信息系统 地理信息系统 决策支持系统
农机控制与监视
经营效率改善
作物栽培模型 田间历史数据
较高利润
较少废弃物
较少环境投入
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1. 精确农业的概念
2011-11-20 3
1. 精确农业的概念
精确农业是源于对农场范围内, 精确农业是源于对农场范围内,在空间上均匀地施用农 业技术措施的条件下农作物单位面积产量的空间不均匀 业技术措施的条件下农作物单位面积产量的空间不均匀 性的认识,这种不均匀性的根源是土地状况的空间不均 的认识, 匀性。提出了按需变量投入的 处方农作” 匀性。提出了按需变量投入的“处方农作”。精确农业 按需变量投入 初衷是在尽量不减少产量的情况下降低农业生产成本 是在尽量不减少产量的情况下降低农业生产成本, 的初衷是在尽量不减少产量的情况下降低农业生产成本, 避免过量施用化学产品,降低对环境的污染。 避免过量施用化学产品,降低对环境的污染。 “精确农 业”是将现代信息高新技术与农学、农业工程集成应用 是将现代信息高新技术与农学、 于获取农田“高产、优质、高效” 于获取农田“高产、优质、高效”生产的现代农业精耕 细作技术。 细作技术。
精确农业技术简介
郑德聪
2006.11.28
主要内容
1. 2. 3. 4.
精确农业的基本概念 精确种植技术体系及实施 精确农业支撑技术 发展动态
2011-11-202Fra bibliotek1. 精确农业的概念
美国在20世纪 年代初提出精确农业的概念和设想 美国在 世纪80年代初提出精确农业的概念和设想: 世纪 年代初提出精确农业的概念和设想: 精细农业) 精确农业 (Precision Agriculture) (精细农业) 精细农作 (Precision Farming) 计算机辅助农业 (Computer Aided Farming) ( 空 间 变 量 作 物 管 理 ) Spatially-Variable Crop Management (处方农业 Prescription Agriculture” 处方农业) 处方农业 (处方农作 Prescription Farming 处方农作) 处方农作
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大农业
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2. 大田精确种植技术体系
自动信息采集 GPS 前 3 S 集 成 GIS RS 传感技术 人工 采集 田 间 状态图 后 3 S 集 成 决策生成 ES SS DSS 明白纸 常规农机 指令生成 农田对策 图作业 指令集 决策实施 ICS 农机
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谷物联合收获机实时测量传感系统
谷物密度测量 DGPS接收装置 GPS接收装置 谷物湿度测量 体积流量测量
割幅测量
距离速度测量
转向角度测量
损失测量
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返回
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返回
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数据输入
利用GPS 进行田间测绘 利用 土地边界图 图纸数字化
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编辑校准 属性数据输入
电子地图
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施肥处方图
目标产量分布图
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总施肥处方图
底肥施用处方图
返青追肥 处方图
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2. 大田精确种植技术体系
System,地理信息系统 地理信息系统; GIS: Geographical Information System,地理信息系统; System,全球定位系统 全球定位系统; GPS: Global Positioning System,全球定位系统; RSS: Remote Sensing System,遥感系统; System,遥感系统 遥感系统; System,模拟系统 模拟系统; SS: Simulation System,模拟系统; System,专家系统 专家系统; ES: Expert System,专家系统; System,决策支持系统 决策支持系统; DSS: Decision Support System,决策支持系统; System,智能控制系统 智能控制系统; ICS: Intelligence Control System,智能控制系统;
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数据卡记录田间作业数据
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农田精确种植体系中ICS种类 农田精确种植体系中ICS种类 ICS
•具有测产功能的谷物联合收获机 •精密变量播种机 •精确变量施肥机 •精确变量喷药机 •精确变量灌溉机
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1. 精确农业的概念—技术思想 技术思想
事实上,我国广大农民正是这种“精耕细作技术” 事实上,我国广大农民正是这种“精耕细作技术”的 伟大的实践者,几千年来, 伟大的实践者,几千年来,农民把土地划分为小田块 来耕作经营,经过劳动密集的投入, 来耕作经营,经过劳动密集的投入,积累了丰富的生 产管理经验,也可以达到很好的经济产量。 产管理经验,也可以达到很好的经济产量。但是它没 有现代科学技术的定量研究和现代工程手段的支持, 有现代科学技术的定量研究和现代工程手段的支持, 定量研究和现代工程手段的支持 难以形成大规模的生产力,与现代农业生产不相适应。 难以形成大规模的生产力,与现代农业生产不相适应。
1. 精确农业的概念—技术思想 技术思想
作物生长环境和收获产量实际分布存在着空间差异性 (田区内小区平均产量的最大差异可以超过100%)和 田区内小区平均产量的最大差异可以超过 ) 时间差异性(同一小区内年际产量差异明显),以分 时间差异性(同一小区内年际产量差异明显),以分 ), 布式投入调控这种差异便可以均衡和优化农田资源的 利用,这就是精确农业的基本思想 精确农业的基本思想。 利用,这就是精确农业的基本思想。
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1. 精确农业的概念
(6)“精细农业”是基于不同尺度的环境及生物生长信 ) 精细农业” 息采集、传递、反馈,包括大尺度下的基于3S(GPS、 息采集、传递、反馈,包括大尺度下的基于 、 GIS、RS)的信息和基于生物生产认知水平的全过程精 、 的信息和基于生物生产认知水平的全过程精 细判别以及基于智能化生产设备的准确控制, 细判别以及基于智能化生产设备的准确控制,实现高效 高收益、低环境危害的可持续农业生产模式。 率、高收益、低环境危害的可持续农业生产模式。 (7)“精细农业”是利用 空间信息技术和作物生产管 ) 精细农业”是利用3S空间信息技术和作物生产管 理决策支持技术(DSS)为基础的面向大田农作物生产的 理决策支持技术 为基础的面向大田农作物生产的 农作技术体系。 农作技术体系。
• 精确农业实际是一种战略思想 , 它不仅仅适用对农田 精确农业实际是一种战略思想, 作物“空间差异” 时间差异”的数据采集和处理, 作物 “ 空间差异 ” 和 “ 时间差异 ” 的数据采集和处理 , 并进行决策, 并进行决策 , 而且还适用对养殖业和加工业精细管理 和经营。 和经营。 精确种植 精确养殖 精确加工
(2)“精细农业是将遥感、地理信息系统、全球定位系 ) 精细农业是将遥感、地理信息系统、 计算机技术、通讯和网络技术, 统、计算机技术、通讯和网络技术,自动化技术等高科 技与地理学、农业生态学、植物生理学、 技与地理学、农业生态学、植物生理学、土壤学等基础 学科有机地结合起来, 学科有机地结合起来,实现在农业生产全过程中对农作 土地、土壤从宏观到微观的实时监测, 物、土地、土壤从宏观到微观的实时监测,以实现对农 作物生长、发育状况、病虫害、 作物生长、发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环 境状况进行定期信息获取和动态分析,通过诊断和决策, 境状况进行定期信息获取和动态分析,通过诊断和决策, 制定实施计划, 制定实施计划,并在全球定位系统与地理信息系统集成 系统支持下进行田间作业。 系统支持下进行田间作业。这是一种信息化的现代农 中国科学院院士、 李德仁) 业。”(中国科学院院士、中国工程院院士 李德仁)
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1. 精确农业的概念
(8)“精细农业”是信息技术在农业中的应用,是一种 ) 精细农业”是信息技术在农业中的应用, 以知识为基础的农业管理系统,是关于农业管理系统 以知识为基础的农业管理系统, 的战略思想。它的全部概念建筑在“空间差异” 的战略思想。它的全部概念建筑在“空间差异”的数 据采集和数据处理上, 据采集和数据处理上,核心是根据当时当地作物实际 需要确定对作物进行化肥或农药等投入。 需要确定对作物进行化肥或农药等投入。
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1. 精确农业的概念
共同点:
①精细探察差异,采取针对性调控措施,随时随地挖掘 精细探察差异,采取针对性调控措施, 潜力,达到全局优化; 潜力,达到全局优化; ②以GPS、GIS、RS、DSS、先进传感技术、智能控制 、 、 、 、先进传感技术、 技术、计算机软硬件技术、网络技术、 技术、计算机软硬件技术、网络技术、通讯技术等作 为高新技术手段; 为高新技术手段; ③通过合理调控,提高效率来提升正面效果,抑制负面 通过合理调控,提高效率来提升正面效果, 效应,全面提高经济效益、社会效益和环境效益。 效应,全面提高经济效益、社会效益和环境效益。
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3. 精确农业技术支撑
3.1 全球定位系统( Global Positioning System ) 全球定位系统( 3.2 地理信息系统( Geographical Information System ) 地理信息系统( 3.3 传感、监测系统及遥感 传感、 3.4 计算机控制器(Computer controller) 计算机控制器( ) 变量执行设备( 变量执行设备(variable application equipment) )
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1. 精确农业的概念
(4)“精细农业”基于土壤精细管理的概念,是在田间按 ) 精细农业”基于土壤精细管理的概念, 照具体小区的情况调整管理措施,以提高产量、 照具体小区的情况调整管理措施,以提高产量、减少环 境危害的农业生产方式。 境危害的农业生产方式。 (5)“精细农业”是通过使用产量图和传感器的感应方法、 ) 精细农业”是通过使用产量图和传感器的感应方法、 有效的模拟模型方法,用来预测最优的管理实践的时间, 有效的模拟模型方法,用来预测最优的管理实践的时间, 从而调整和改善土地和农业管理, 从而调整和改善土地和农业管理,以满足异质性田间植 物的资源需求;以避免产量受到环境极限的限制。 物的资源需求;以避免产量受到环境极限的限制。
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1. 精确农业的概念
(3)“精细农业是基于知识和信息的大田作物、设施农作、 ) 精细农业是基于知识和信息的大田作物、设施农作、 养殖业和加工业的精细管理与经营的技术思想和体系的 整体发展。精细农业技术体系是农学、农业工程、 整体发展。精细农业技术体系是农学、农业工程、电子 与信息科技,管理科学等多种学科知识的组装集成....., 与信息科技,管理科学等多种学科知识的组装集成 , 目前国外关于精细农业的研究,主要是集中于利用3S空 目前国外关于精细农业的研究,主要是集中于利用 空 间信息技术和作物生产管理决策支持技术( 间信息技术和作物生产管理决策支持技术(DSS)为基 ) 础的面向大田作物生产的精细农业技术, 础的面向大田作物生产的精细农业技术,即基于信息和 先进技术为基础的现代农田“精耕细作”技术。 先进技术为基础的现代农田“精耕细作”技术。”(中 汪懋华) 国工程院院士 汪懋华)
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1. 精确农业的概念
有关论述: 有关论述:
(1)“精细农业是使用信息技术,收集多种资源的 ) 精细农业是使用信息技术, 数据, 数据,产生相关的作物生产决策的经营管理策 略。”(美国国家研究委员会,1997) 美国国家研究委员会, )
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1. 精确农业的概念
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精确农业基本思想
经济要求 法律要求 环境要求
减少投入 车辆定位系统 地理信息系统 优化控制系统 精确农业系统 管理信息系统 地理信息系统 决策支持系统
农机控制与监视
经营效率改善
作物栽培模型 田间历史数据
较高利润
较少废弃物
较少环境投入
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1. 精确农业的概念
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1. 精确农业的概念
精确农业是源于对农场范围内, 精确农业是源于对农场范围内,在空间上均匀地施用农 业技术措施的条件下农作物单位面积产量的空间不均匀 业技术措施的条件下农作物单位面积产量的空间不均匀 性的认识,这种不均匀性的根源是土地状况的空间不均 的认识, 匀性。提出了按需变量投入的 处方农作” 匀性。提出了按需变量投入的“处方农作”。精确农业 按需变量投入 初衷是在尽量不减少产量的情况下降低农业生产成本 是在尽量不减少产量的情况下降低农业生产成本, 的初衷是在尽量不减少产量的情况下降低农业生产成本, 避免过量施用化学产品,降低对环境的污染。 避免过量施用化学产品,降低对环境的污染。 “精确农 业”是将现代信息高新技术与农学、农业工程集成应用 是将现代信息高新技术与农学、 于获取农田“高产、优质、高效” 于获取农田“高产、优质、高效”生产的现代农业精耕 细作技术。 细作技术。
精确农业技术简介
郑德聪
2006.11.28
主要内容
1. 2. 3. 4.
精确农业的基本概念 精确种植技术体系及实施 精确农业支撑技术 发展动态
2011-11-202Fra bibliotek1. 精确农业的概念
美国在20世纪 年代初提出精确农业的概念和设想 美国在 世纪80年代初提出精确农业的概念和设想: 世纪 年代初提出精确农业的概念和设想: 精细农业) 精确农业 (Precision Agriculture) (精细农业) 精细农作 (Precision Farming) 计算机辅助农业 (Computer Aided Farming) ( 空 间 变 量 作 物 管 理 ) Spatially-Variable Crop Management (处方农业 Prescription Agriculture” 处方农业) 处方农业 (处方农作 Prescription Farming 处方农作) 处方农作
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大农业
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2. 大田精确种植技术体系
自动信息采集 GPS 前 3 S 集 成 GIS RS 传感技术 人工 采集 田 间 状态图 后 3 S 集 成 决策生成 ES SS DSS 明白纸 常规农机 指令生成 农田对策 图作业 指令集 决策实施 ICS 农机
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谷物联合收获机实时测量传感系统
谷物密度测量 DGPS接收装置 GPS接收装置 谷物湿度测量 体积流量测量
割幅测量
距离速度测量
转向角度测量
损失测量
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数据输入
利用GPS 进行田间测绘 利用 土地边界图 图纸数字化
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编辑校准 属性数据输入
电子地图
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施肥处方图
目标产量分布图
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总施肥处方图
底肥施用处方图
返青追肥 处方图
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2. 大田精确种植技术体系
System,地理信息系统 地理信息系统; GIS: Geographical Information System,地理信息系统; System,全球定位系统 全球定位系统; GPS: Global Positioning System,全球定位系统; RSS: Remote Sensing System,遥感系统; System,遥感系统 遥感系统; System,模拟系统 模拟系统; SS: Simulation System,模拟系统; System,专家系统 专家系统; ES: Expert System,专家系统; System,决策支持系统 决策支持系统; DSS: Decision Support System,决策支持系统; System,智能控制系统 智能控制系统; ICS: Intelligence Control System,智能控制系统;
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数据卡记录田间作业数据
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农田精确种植体系中ICS种类 农田精确种植体系中ICS种类 ICS
•具有测产功能的谷物联合收获机 •精密变量播种机 •精确变量施肥机 •精确变量喷药机 •精确变量灌溉机
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1. 精确农业的概念—技术思想 技术思想
事实上,我国广大农民正是这种“精耕细作技术” 事实上,我国广大农民正是这种“精耕细作技术”的 伟大的实践者,几千年来, 伟大的实践者,几千年来,农民把土地划分为小田块 来耕作经营,经过劳动密集的投入, 来耕作经营,经过劳动密集的投入,积累了丰富的生 产管理经验,也可以达到很好的经济产量。 产管理经验,也可以达到很好的经济产量。但是它没 有现代科学技术的定量研究和现代工程手段的支持, 有现代科学技术的定量研究和现代工程手段的支持, 定量研究和现代工程手段的支持 难以形成大规模的生产力,与现代农业生产不相适应。 难以形成大规模的生产力,与现代农业生产不相适应。