本實驗室·今日創新觀察
聚焦前沿科技創新與傳統產業升級
王進
近期，美國《國家地理》雜誌發佈文章，對當前美國精準農業的現狀與趨勢進行了分析。
文章顯示，從土壤分析，到農田管理，再到氣候監測、作物收割，各種精準農業新技術正在覆蓋農業生產的各個環節，而精準農業正在成為農業發展的未來。
一、什麼是精準農業
新技術使農民能夠利用數據來提高土地的生產力。通過將農業生產的各環節數據化，從而實現農田種植、管理、收穫全方位的智能化和個性化。
這種以信息技術為基礎，根據空間、地理、時間和環境的變化進行現代化農業管理與操作的生產方式，就是精準農業，特別適用於大面積作物種植。
可以說，精準農業讓高科技“武裝”到了土壤，將極大地推動農業的變革。
- 土壤真相
農民可以從每塊田地的不同部分採集土壤樣本，然後通過分析土壤結構和化學性質，如氮含量，來創建土壤地圖。
- 數據分析
計算機分析數據可以幫助農民做出精確和預測性的決策，以實現最大生產率。
- 繪製地圖
根據數據創建的地圖告訴農民在每塊田地何時播種和何時收穫，以及澆水、施肥和使用殺蟲劑的時間和數量。
- 差異應用
農民使用可變速率技術（VRT）來優化田地各部分的投入，在需要的時間和地點投放適量的肥料和農藥。
- 數據管理
農民在農業公司創建的平臺上管理數據，而農業公司可通過這些信息來改進產品和服務，或提供定製化的服務。
- 實時監控
農田監測設備和其他傳感技術可用於遠程跟蹤土壤溼度等數據。目前，無人機還未被廣泛使用。
- 天氣監測
超本地監測可實現短期、長期天氣預報以及極端天氣的預警。農民可通過移動應用獲取實時信息。
- 指導系統
在GPS的幫助下，農民可以更準確地操縱機器，例如防止作物行列的重疊，並減少疲勞。
- 作物收割
配備GPS的聯合收割機收割作物，並通過配備的產量監測器收集地理相關數據，以發現每塊區域的變化。
二、影響精準農業技術採用的因素
由於具有更強的擴展能力，大型農場對最流行的精準農業技術具有更高的採用率，特別是土壤、農田繪圖和指導系統。
在決定實施精準農業技術時，農民會考慮包括農場規模、產量和市場價格等許多變量。
- 農場規模
美國農業的回報是以每英畝貢獻的美元計算的，因此較大的農場可以從技術中獲得更多收益，並可以為精準農業分配更高的預算。
- 產量
每英畝產量超過180蒲式耳時，30-50％的農場採用該技術，而當每英畝產量低於140蒲式耳時，採用率低於17％。
- 價格
當供大於求時，作物價格就會下跌，農民往往不會投資。由於其他成本保持不變，農民收入降低導致無法覆蓋投資支出。
三、精準農業的投資回報
目前，美國玉米農場的平均利潤為每英畝345美元。扣除各種管理費用後，淨利潤為每英畝85美元。
據測算，採用精準農業技術可以增加農場的邊際收益，淨利潤可達到88.74美元。其中，土壤與農田繪圖可以提高1.8%的利潤，指導系統可以增加1.5%的利潤，可變速率技術（VRT）可以增加1.1%的利潤。
農場越大，精準農業技術提供的利潤也就越高，成本回收週期越短。2400英畝以上的大型農場可以每年獲利3.9萬美元，只需約2年的時間即可收回成本；而800英畝的小型農場只能獲利1.1萬美元，需要6年多才能收回成本。
目前，在美國25萬個小型玉米農場中，部分農場正在使用精準農業技術。
無論是從經濟角度，還是環境角度，這些基於高科技產品的精準農業方案最終目的是優化農業生產方式，提升作物產量，節省生產成本。
總體來看，目前美國精準農業技術主要應用於大型農場，而這些農場的應用實踐，特別是採用新技術後精確的數據驗證值得我們參考。
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