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通过看美国如何实现农业大数据的建设

有人认为,数据带来的趋势会鼓励大规模种植单一作物,从而实现技术有效性的最大化,因此可能会造成科技趋势排挤小型农场;但另一些人认为,随着大数据成本的迅速下降,小农场主也能使用这些技术来不断加强自身。但无论如何,我们正在迈进一个人口更多、资源更少的时代,这使得农业成为世界上最重要的产业之一。

美国的农业

美国农业约占其GDP的1.2%。美国不仅是世界上最大的工业化国家,而且也是世界上最大的农业发达国家。美国土地肥沃,气候温和,现有可耕地约1.52亿公顷,牧场5.6亿公顷。美国约有220万个农场,每个农场平均面积约170公顷。2011年农业就业人数213万人,占整个就业人口的1.45%。

美国是农业大国,但农业产值仅占美国经济1.2%。美国有3亿多人口,其中住在农村地区的人仅占约2%,从事农业生产的人不到1%,其中又只有半数将农业作为主业,根据美国农业部的数据,美国农场数量1935年达到峰值680万个,农业人口超过1.27亿,现如今农场数量只有220万个,农民数量也降至300万左右。

农业生产的盈利性从根本上保证了农业的吸引力。爱荷华州全职农民年收入基本都在5万至7万美元以上,有些农民可能会达到10万至25万美元,一般而言要比城市居民平均收入水平高。

美国是对农业数据收集比较齐全的国家,也是较早进行农业数据开放的国家,目前,有关农业数据的采集、共享和利用正帮助美国农业政策制定者对农业部门的发展制定各种政策。不仅如此,美国各大农场主协会以及涉农企业也不惜投入大量的时间、金钱以及花费巨大的精力去搜集被人们称为“大数据”的涉农数据。

大数据对于农业的作用

首先,也是最重要的,农民需要需要测量和了解数据巨大和种类繁多的数据能够带来怎样的影响,因为这些数据驱动着他们的耕作质量与产量。这些数据包括天气数据、GPS数据、土壤细节、种子、化肥和作物药剂等,充分利用这些数据对于土地进行长期管理和短期模拟,以实现产量和利润的最大化。

其次,种子和肥料以及药剂的供应商需要接收所有的这些数据,将其放入统一的模型中,并使用专用算法,以便向农民提供尽可能最优化的解决方案和服务。

再次,农业机械制造商是整个价值链的另一个重要组成部分。他们不仅需要确保其资产能够在最低成本保持最长的正常运行时间,还要支持移动数据采集,并让这些琐碎的信息在价值链能被实时获取,以进行进一步的处理。

除了农民、农企、种子化肥供应商和农业机械制造商以外,气象站和实验室、贸易商和行业合作伙伴、技术和解决方案提供商也是这个日益复杂的生态系统的一部分。他们对于来自无数信息源的大数据也有着巨大的需要。

大数据进田

大数据在农业中应用最普遍的领域之一就是精准农业。通过对气候、土壤和空气质量、作物成熟度,甚至是设备和劳动力的成本及可用性方面的实时数据收集,预测分析可以用来做出更明智的决策,而这就是所谓的精准农业。在精准农业中,控制中心实时收集并处理数据,来帮助农民在播种、施肥和收割作物等方面做出最明智的决策。遍布田间的传感器用于测量土壤和周围空气的温度与湿度。此外,卫星图像和无人机会被用来拍摄田地的照片。随着时间的推移,图像会显示作物成熟,加上对未来48小时的精准天气预测模型,就可以建立模型并进行模拟,从而预测未来的情况,并帮助农民做出前瞻性的决策。

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。

物联网发展带来的智能化农机

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。

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。

理想情况下,播下的种子应在地里有同样的深度,如果种得深了,种子出苗晚,不利于竞争阳光和养分;浅了,则抗倒伏性不好。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。



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