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本文导读目录：

1、精准农业在美国也只是刚刚起步！

2、精准农业引领现代农业发展

3、精准农业技术体系有什么组成呢？

4、精准农业技术在美国水稻生产中快速发展应用

精准农业在美国也只是刚刚起步！ ♂

精准农业在美国也只是刚刚起步！

（原标题：精准农业各项技术在美国的应用现状）

在我国，自动驾驶的市场应用仍处于发展初期，仅在东北和新疆维吾尔自治区等地块较大的地区少量存在，变量技术则仍处于研发和推广阶段。与我国的情况形成对比，精准农业的诞生地——美国的自动驾驶和变量技术应用已经达到了一个较高水平。那么美国的具体发展情况如何？

参考美国普渡大学对经销商关于精准农业应用情况的调研，笔者管中窥豹，对自动驾驶、无人机和变量技术等精准农业相关技术发展水平进行了推测。

从2000年开始，普渡大学便开始了美国精准农业相关技术应用情况的调研，从2011年由一年一次改成两年一次。2015年8月，普渡大学发布了最近一次调研的结果。

调研结果显示，此次调研共向农业经销商发出了2 500份调查问卷，收回261份。调研以农业经销商为受访对象，并由此辐射了经销商服务的所有农场和个人，由小样本获得了美国更大耕地面积的的生产情况。

此外，调研结果显示了GPS导航、自动驾驶、变量技术和无人机等在内精准农业相关技术的应用情况，以及自2000年以来的发展趋势。

自动驾驶市场成熟

图1精准农业相关技术2015年应用情况

从精准农业相关技术 2015 年应用情况（图1）可以看出，在精准农业的各项技术中，自动驾驶应用最为广泛，达到83%，由此可见，自动驾驶技术在美国已经相当成熟，并已经形成稳定的市场。

在目前的市场中，已经存在不少生产自动驾驶产品的企业，有我国机手了解较多的约翰迪尔、天宝、拓普康精准农业等企业。此外，还有TeeJet（特杰特，已经进入中国市场），Ag Leader Techonologies和Raven等公司。并且，不同于这方面刚起步的我国市场，美国的自动驾驶产品已经过了数代更新。

比如，约翰迪尔绿色之星显示器已经于2013年改进至了第3代，可使驾驶者在4条引导线之间任意切换；Ag Leader Technologies将其GeoSteer系统的软件更新至4.0，能够实现根据驾驶状态开关重叠地图，定义路线并当接近预定路线时发出预警等功能。

图2精准农业自动技术年度走势图

总之，美国的自动驾驶经过10 余年（图2）的发展，在可靠性、精确性以及便捷性上都有了长足的发展。

无人机农业应用骤然兴起

图3精准农业位点特异性技术年度走势图

无人机在农业上应用的突然出现是2015年美国精准农业中表现最为抢眼的一个现象。从精准农业位点特异性技术年度走势图（图3）中可以看出，2015年是无人机在精准农业中应用的元年，并且一经投入市场便有较多的农户（16%）使用。由此可以看出无人机农业应用在美国的火热程度。

导航仪

这其中，值得注意的是，在美国，无人机在农业上的应用更多是信息采集和农田监管，而我国常见的是植保作业。由于地块面积较大，美国空中农药喷洒多使用体积及载药量较大的中小型载人飞机进行。因此，精准农业中的无人机应用，多指的是搭载光学相机或传感器的多旋翼无人机进行信息采集和监管。

无人机目前在美国的火热主要表现在两个方面，一是各高校掀起无人机农业应用研发热潮；二是多家精准农业企业投入无人机农业应用开发。

比如，明尼苏达大学就宣布与无人机公司Sentera进行合作，为农业应用开发高精度自动导航仪工具包。而Sentera一方面寻求与高校合作进行技术研究，另一方面寻求技术成熟的公司进行市场转换。就在2016年2月，Sentera与传统农机巨头约翰迪尔、精准农业公司agX合作，两家公司分别为其提供了软件接口，并将客户接入其无人机系统。

尽管无人机的农业应用在美国刚刚起步，但从目前的研发及推广热潮不难推测，无人机将成为未来几年的一个热点发展领域。

变量技术颇受欢迎

图4变量技术使用情况

图5 变量技术年度走势图

变量技术在美国的应用程度是仅次于自动驾驶技术的一项大范围应用。其中，变量施肥应用最为广泛，杀虫剂投放应用则最小（图4）。尽管变量杀虫剂投放应用范围最小，但也达到了37.5%，其他则均超过了50%。

变量技术在美国能够广泛应用，这其中一方面是由于美国的地块面积较大使得变量技术的经济效益突出，另一方面是由于美国长期存在的“尊重土壤”的农业经营理念。

由于美国农户经营的农场面积一般都比较大，造成了地块中不同位置的土壤肥力和水分等含量差别较大，若统一管理则会出现过量或者贫瘠的情况，而采用变量施肥和播种等按需投放，则能够保证以最小的投入得到最大的经济效益。

此外，除却经济效益驱动，更为重要的是美国自“黑风暴”事件后形成的土壤保护理念，大多农场主十分关心土壤的“健康情况”。

很早便形成了一套土壤墒情、肥力监测体系，对土壤采样分析，按照需求制定第2年的生产和管理计划。

在土壤信息监测的基础上，变量技术的产生及大范围应用也就不难理解了。

精准农业引领现代农业发展 ♂

精准农业引领现代农业发展

早在20世纪90年代，中国即开始精准农业的应用研究，先后在北京、上海、新疆维吾尔自治区、黑龙江等13个地方实现了大面积示范应用。自2005年起，农业部还启动了测土配方施肥项目。尽管个性化配方肥后降低了成本，提高了产量，但是10多年来仍未打开局面。

基于大数据，精准农业正在逐步引领现代农业。从2012年以2.5亿美元收购精准农业技术公司(PrecisionPlanting)，到2013年10月斥资9.3亿美元收购气候公司(ClimateCorporation)，孟山都在精准农业的道路上大步前进。

日前，孟山都亚洲企业事务部总监高勇博士在接受《第一财经日报》专访时表示，公司将这项技术视为新的方向，并为之投资。最终目的仍然是依赖于农业技术，提高生产力，少投入多产出,提高农业的可持续性。

何为精准农业?

简单来讲，精准农业就是通过运用数据科学和系统，根据农地每一操作单元的具体条件精细准确的调整优化农业投入和相应管理措施，以获取最高产量和最大经济效益，与此同时，减少资源使用，保护农业生态环境。

精准农业始于GPS(全球定位系统)技术在农业中的应用。将GPS技术引入到了农业领域的正是1978年成立的天宝公司(Trimble)。

1978年，美国范登堡空军基地成功发射了全球首颗GPS卫星。此后，全球定位系统(GPS)、遥感监测系统(RS)、农田信息采集与环境监测系统、地理信息系统(GIS)、作物生产管理专家决策支持系统、变量投入技术VRT与智能农机完美融合。

精准农业就是通过这些系统采集、解码信息，并结合各种农田观测数据,开发软件和硬件,指导农业田间实践活动，如精准种植、精准灌溉、精准喷施等。

因为大数据，农业也由零售物流被改造成私人订制。以孟山都收购的两家公司为例，精准农业技术公司实现非均匀播种，气候公司提供农业数据技术平台。

直白的讲，在精准农业技术公司提供的监测工具(SeedSense和FieldView平板电脑)的帮助下，农民可以驾驶播种机在不同区域位置、不同土壤情况下进行不同农作物品种的不同间距、深度播种，从而极大优化农作物的种植，并帮助实现差异化灌溉，最终促成农作物增收。

农业大数据可以优化资源配置为农民带来可观收益。正是基于此，高勇说，在美国，农民会和第三方公司合作对土壤进行测量，并根据农田土壤具体数据，借助孟山都等专业公司的服务，实现播种、施肥、灌溉、病虫害防治的优化，使田地产量提升。

至于气候公司，通过分析已掌握的海量数据，包括气象、天气、降雨、地质土壤调查数据等，预测未来可能对农业生产造成破坏的各种情况，农民可以根据预测情况选择相应的措施，以降低气候环境对农业生产带来的影响。公司包括ClimateBasic和ClimatePro两项网络和手机软件服务。

ClimatePro是ClimateBasic的升级版，自2015年起，农民可以在ClimatePro平台上监测到农田中的氮元素与更加详细的土壤健康信息，帮助农民掌握施肥的最佳时机，既节省了肥料资源，也避免了过量化肥的污染。

高勇介绍，目前ClimateBasic已经覆盖了美国4.5亿亩土地作物面积，也就是说美国近45%的玉米和大豆的种植面积已使用这个农业数据平台。为鼓励农民试用ClimatePro，由每英亩15美元的获准定价，改为毎英亩3美元，这一系统覆盖了美国3000多万亩耕地面积。

精准农业市场尚在培育阶段

精准农业能够发源于美国，在于美国的农业国情。

规模较大的农场经营使其农业的机械化率非常高，农机和精密机械都很先进。再加上美国有着非常发达的专家系统和服务机构，这些专业的服务机构包括测算土壤肥力的公司、分析产量的数据公司、种子培育公司等。

早在20世纪90年代，中国即开始精准农业的应用研究，先后在北京、上海、新疆维吾尔自治区、黑龙江等13个地方实现了大面积示范应用。自2005年起，农业部还启动了测土配方施肥项目。尽管个性化配方肥后降低了成本，提高了产量，自动化和智能化机械作业的效益也很明显，但是10多年来仍未打开局面。

目前精准农业市场尚处于市场培育阶段。主营卫星导航定位产品、从事精准农业的上市公司合众思壮今年初发布《投资者关系活动记录表》，称公司最初是从黑龙江开始推广此项业务，在东北精准农业市场渗透率能达到80%左右，新疆维吾尔自治区地区则处于市场启动阶段，渗透率较低。

在中国，除东北、西北自然条件适合分布大农场外，大部分是小农经营的生产模式，缺乏大型机械和专业服务机构的配套。小规模经营的农户无法承担前期投入的高成本。此外，多年来国内农业的提升重点是向机械化迈进，自动化和智能化的要求相对没那么紧迫。

高勇认为，做精准农业的影响因素很多，面积大小是一个因素，但不是唯一限制因素，最重要的仍然是有没有农业数据。“数据是大米、蔬菜，是基础东西，只有这些才能做成饭。”

精准农业技术体系有什么组成呢？ ♂

精准农业技术体系有什么组成呢？

　　精准农业由十个系统组成，即全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统。 　　

1、全球定位系统GPS。精准农业广泛采用了GPS系统用于信息获取和实施的准确定位。为了提高精度广泛采用了 DGPS（Differential Global Positioning System）技术，即所谓“差分校正全球卫星定位技术”。它的特点是定位精度高，根据不同的目的可自由选择不同精度的GPS系统。 　　

2、地理信息系统GIS。精准农业离不开 GIS（Geographical Information System）的技术支持，它是构成农作物精准管理空间信息数据库的有力工具，田间信息通过GIS系统予以表达和处理，是精准农业实施的重要一步。 　　

3、遥感系统 RS。遥感技术（Remote Sensing）是精准农业田间信息获取的关键技术，为精准农业提供农田小区内作物生长环境、生长状况和空间变异信息的技术要求。 　　

4、作物生产管理专家决策系统。它的核心内容是用于提供作物生长过程模拟、投入产出分析与模拟的模型库；支持作物生产管理的数据资源的数据库；作物生产管理知识、经验的集合知识库；基于数据、模型、知识库的推理程序；人机交互界面程序等。 　　

5、田间肥力、墒情、苗情、杂草及病虫害监测及信息采集处理技术设备。 　　

6、带GPS系统的智能化农业机械装备技术。如带产量传感器及小区产量生成图的收获机械；自动控制精密播种、施肥、洒药机械等等。 　　其核心是建立一个完善的农田地理信息系统（GIS），可以说是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。精准农业并不过分强调高产，而主要强调效益。它将农业带入数字和信息时代，是21世纪农业的重要发展方向。

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精准农业技术在美国水稻生产中快速发展应用 ♂

精准农业技术在美国水稻生产中快速发展应用

二十多年来，美国水稻种植业在结构和生产力方面都经历了重大变化。从1995年到2017年，美国水稻总种植面积减少，水稻农场数量减少，但美国水稻总产量却在同期增加。尽管水稻农场的数量不断减少，但新技术和栽培方法的采用，促进了美国水稻生产力的全面提高。大米经营的平均规模扩大，实现了规模经济——即单位生产的平均成本随着经营规模的扩大而下降。

美国稻农已经稳步采用精准农业技术用于田间生产，尤其是在引导系统中。这些系统指导农机操作员田间现场作业，减少疲劳，取代视觉标记系统，并通过更精确地确定所需的覆盖范围，潜在地减少输入使用。引导系统在2000年很少使用，但到2013年，超过50%的水稻种植面积使用了引导系统。

产量监测器（用于计算收获期间作物产量的设备）的使用，也显示出明显的增加。2000年，美国只有18%的水稻种植面积使用了监测仪，但是到了2013年，58%的水稻种植面积使用了监测仪，其中包括阿肯色州非Delta和密西西比河Delta近70%的种植面积。由产量监测器创建的空间数据可用于生成产量图，也可用于变量施肥等投入。

在2013年时，仅18%的水稻种植面积使用了产量监测数据来绘制产量图，只有16%的水稻种植面积使用了变量施肥，其中加利福尼亚州报告的比例最高，为30%。虽然这些采用率仍然相当低，但超过了南方种植的其他主要大田作物花生和棉花的采用率。