1 精确农业概述

Definition of Precision Agriculture
• （4）“精细农业”基于土壤精细管理的概念，是在田间按 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。
Definition of Precision Agriculture
• （5）“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， 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。
from the US House of Representatives (US House of Representatives 1997)
• Site-specific crop management (SSCM) • A form of PA whereby decisions on resource application and
Definition of Precision Agriculture
• Precision Agriculture • An integrated information- and production-based farming Leabharlann Baiduystem
that is designed to increase long-term, site-specific and wholefarm production efficiency, productivity and profitability while minimising unintended impacts on wildlife and the environment.
1 精确农业概论
Fundamentals of Precision Agriculture
1、为何开设这门课程？
• 精确农业是现代农业生产技术发展的重要发展方向； • 精确农业的发展对农业机械、装备的发展提出了新
的要求。
2、学习本课程应达到的目标
• 通过本课程的学习，使学生掌握精确农业的基本思 想、应用过程和原理，能根据经济、技术发展的不 同阶段和当地的实际情况，运用精确农业的思想规 划、指导农业技术开发和应用的基本理念；
美国人称PA，而欧洲人喜欢称PF。
相关名词
• 空间变量作物生产（Spatial-Variable Crop Production） • 空间变量作物管理（Spatial-Variable Crop Management） • 基于GPS的作物管理（GPS-Based Crop Management） • 处方图管理（Prescription Management） • 处方农业（Prescription Agriculture） • 处方农作（Prescription Farming） • 基于小区的农业，对靶农业（Site-Specific agriculture/Farming） • Site-specific crop management (SSCM) • 国内：精确农作、精准农业、精细农业
Definition of Precision Agriculture
• （3）“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、电子与信息 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 生产的精确农业技术，即基于信息和先进技术为基础的现代 农田“精耕细作”技术。”（中国工程院院士 汪懋华）
• 掌握精确农业的核心技术及技术体系，能根据精确 农业的需求，进行智能农机装备的研发。
3、如何学习本课程
• 理论教学、实验 • 提供给每人一篇科技文献（英文资料），课后完成
翻译，课堂讨论（针对文献，制作PPT，准备课堂 发言），16周提交翻译稿，作为平时成绩（50%）。
4、教学参考书
• 《Precision agriculture for grain production systems》, Brett Whelan and James Taylor, CSIRO PUBLISHING, 2013，ISBN: 9780643107489
Definition of Precision Agriculture
• （1）“精细农业是使用信息技术，收集多种资源的数据， 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）
Definition of Precision Agriculture
• （2）“精细农业是将遥感、地理信息系统、全球定位系统 、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、土壤学等基础学科有机地 结合起来，实现在农业生产全过程中对农作物、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、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，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。这是 一种信息化的现代农业。”（中国科学院院士、中国工程院 院士 李德仁）
• 《Precision in Crop Farming: Site Specific Concepts and Sensing Methods》, Hermann J. Heege, Spring, 2013, ISBN： 978-94-007-6760-7
• 《精细农业》，何勇、赵春江主编，浙江大学出版社，2010 年，ISBN：978-7-308-08235-8；
• 《精确农业基础》，邝朴生等编著，中国农业大学出版社， 1999年，ISBN：7-81066-112-4；
• 《精准农业研究与实践》，赵春江著，科学出版社，2009年， ISBN：978-7-03-023337-0。
5、考核
• 采用平时成绩和期终考试相结合的方式进行考核。 • 平时成绩（课堂出勤、实验和课堂汇报、讨论发言
• PA （Precision Agriculture）与PF（Precision Farming）本质上没有什么区别
• PA的意义更广，指的是更大范围内农业的信息化集 成管理，涉及到耕种、养殖和加工等领域的产业系 统
• PF一般是指田间作物生产的精细管理 • 从目前的发展状况上讲，PA与PF可认为是一致的，
• （7）“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农作技 术体系。
• （8）“精细农业”是信息技术在农业中的应用，是一种以 知识为基础的农业管理系统，是关于农业管理系统的战略思 想。它的全部概念建筑在“空间差异”的数据采集和数据处 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。
精准农业装备 variable-rate precision
农业机器人 ultra-precision
精确农业的定义
• ASABE--（American Society of Agricultural and Biological Engineers） 美国农业生物工程师协会
• 精确农业就是针对田间不同的局部地块（或称小区） 的土壤、地理等条件，通过适当的方法在适当的位 置投入适量的物质（如种子、农药、化肥等）而实 施的一种田间管理方式，其目的就是同时实现生产 效率的提高和环境保全的持续发展。
Why Precision Agriculture?
• Feed 7 Billion People
How to Feed the World in 2050
http://www.worldometers.info/world-population/
Why Precision Agriculture?
• （6）“精细农业”是基于不同尺度的环境及生物生长信息 采集、传递、反馈，包括大尺度下的基于3S(GPS、GIS、 RS)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，实现高效率、高收益、低 环境危害的可持续农业生产模式。
Definition of Precision Agriculture
为什么发展精确农业？
• 农业是人类最古老的产业 • 农业的发展经历了由自给自足的小农经济到产业化
的现代农业的发展 • 农业的生产方式也由人力手工作业发展到机械化的
作业方式 • 农业机械化是人类20世纪所取得的最伟大的工程技
术成就之一。 • 农业的大机器生产极大地提高了生产效率，从而促
进了人类的文明进步。
等）占50%，期终考试成绩占50%。 • 期末闭卷考试。
概述
• 研究背景 • 精确农业的定义 • 精细农业的技术思想 • 精确农业的技术体系 • 国外PA的发展 • 国内PA的发展
研究背景
信息时代 数字时代
• Precision Agriculture是20世纪80年代末由美国、加拿大的 农业科研部门提出。这种具有创新意义的技术思想，已引 起一些国家和科技决策部门的重视。
• 美国国家研究委员会（National Research Council）于1997年发表了“Precision Agriculture in the 21st Century－Geospatial and Information Technologies in Crop Management” 研究专著，全面分析了美国农 业面临的压力、信息技术为改善作物生产管 理决策和改善经济效益提供的巨大潜力，阐 明了PA的技术体系研究的发展现状，面临的 问题及其支持技术产业化开发研究的机遇。
单株作物农业
Robotized Agriculture
plant scale
technology 机器人 Single Plant
Individual dose rate
Farming of the future
Farm level Scale
传统农业机械 uniformly across the entire field
• Less Overlap • Reduce Inputs • Increase Yields
为什么发展精确农业？
• 现代农业的发展也带来了很多问题。 • 环境、生态的恶化 • 农产品中的药物残留 • 资源的过度投入与浪费 • 农业生产的效益下降
如何解决这些问题？
为什么发展精确农业？
解决这些问题要求：
• Optimising production efficiency • Optimising quality • Minimising environmental impact（Sustainable
Agriculture） • Minimising risk • Maximize Profits
agronomic practices are improved to better match soil and crop requirements as they vary in the field. • Site-specific farming is doing the right thing at the right place at the right time (Simple)
• Precision • Fine • Accurate
• Scale
相关名词
Farm Management
农业生产方式的转变
传统农业
Field
Traditional Farming One rate
经验
精确农业
Precision Farming
Sub-field 技术 Variable dose rate Patch application
减少农业资源和化学品的投入 提高利用效率 降低对环境和生态的负面影响
为什么发展精确农业？
但是 农业生产与工业生产不同，农业生产条件在很
大程度上是不可控的。 即使在一块田中，生产条件和作物生长状态也
会有很大的差异。 空间差异性是农业生产的最重要特征之一。
在这种情况下如何最有效地利用生产资源？
PA和PF区别