眼下正是秋苗管理的關(guān)鍵時(shí)期。但盛夏時(shí)節(jié)，高溫、暴雨等極端天氣頻發(fā)，尤其是近年來(lái)頻發(fā)的旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)影響很大。另外，部分地區(qū)病蟲(chóng)害時(shí)有發(fā)生，也造成農(nóng)作物受災(zāi)。因此，對(duì)于農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)顯得越發(fā)重要。
借助一種新技術(shù)手段——物聯(lián)網(wǎng)，加強(qiáng)對(duì)天氣、土壤、病蟲(chóng)害等影響農(nóng)作物生長(zhǎng)因素的監(jiān)控并及時(shí)采取預(yù)防措施，正成為我省一些地方在農(nóng)田管理中積極嘗試的新鮮事物。
安裝在鶴壁農(nóng)田里的“星陸雙基農(nóng)田信息協(xié)同反演技術(shù)”的監(jiān)視器，成了農(nóng)田管理的新手段
一個(gè)市的實(shí)踐
“我們今年要在全市實(shí)現(xiàn)雙覆蓋。”鶴壁市氣象局局長(zhǎng)張睿光告訴記者，年底前所有縣區(qū)、所有萬(wàn)畝創(chuàng)建示范方全部要安裝一種叫做“星陸雙基農(nóng)田信息協(xié)同反演技術(shù)”的監(jiān)視器。
這套系統(tǒng)是中國(guó)農(nóng)科院主持開(kāi)發(fā)的863計(jì)劃中的一個(gè)課題，今年4月已通過(guò)了科技部組織的驗(yàn)收。
7月5日，記者走進(jìn)鶴壁農(nóng)科院，在這里體驗(yàn)了一把這個(gè)神奇的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。工作人員一打開(kāi)大屏幕，分布在鶴壁全市田間的60處監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)和圖像撲面而來(lái)，地表溫度、空氣濕度、風(fēng)向、土壤溫度、土壤濕度、植被光合有效輻射、葉面積指數(shù)等農(nóng)田生態(tài)環(huán)境參數(shù)，一覽無(wú)余。
隨后，屏幕上出現(xiàn)了農(nóng)田的視頻畫(huà)面，一片綠油油的玉米苗。工作人員介紹，這是位于?？h王莊監(jiān)測(cè)點(diǎn)所拍的實(shí)時(shí)畫(huà)面。鏡頭拉近后，一棵玉米苗清晰地顯示在大屏幕上，田里夏收后剩下的麥茬依然可見(jiàn)。鏡頭再拉近，一片玉米葉的視野畫(huà)面清晰可見(jiàn)。
談起這套系統(tǒng)，張睿光一臉自豪。他說(shuō)，這套系統(tǒng)將衛(wèi)星遙感技術(shù)與地面?zhèn)鞲小o(wú)線通信技術(shù)有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、連續(xù)監(jiān)測(cè)，足不出戶就實(shí)現(xiàn)了大田作物長(zhǎng)勢(shì)、生長(zhǎng)環(huán)境的可視化。
“對(duì)農(nóng)作物葉面積指數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測(cè)，這在國(guó)內(nèi)外還是首次。”張睿光說(shuō)，過(guò)去農(nóng)技人員搬梯子去田間拿著尺子去量，才能計(jì)算出來(lái)葉面積指數(shù)，很費(fèi)事。
查看農(nóng)作物病蟲(chóng)害情況則是另一個(gè)神奇的功能。工作人員告訴記者，查看病蟲(chóng)害情況有兩種方法：一個(gè)高清攝像頭鏡頭拉近，直接觀察農(nóng)作物。再一個(gè)是使用孢子捕捉儀。
這是什么儀器？
看到記者疑惑，在大屏幕上，工作人員遠(yuǎn)程控制了一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高清攝像頭，拉近鏡頭，看到一個(gè)小盒子樣的裝置，這就是孢子捕捉儀。
工作人員介紹，根據(jù)風(fēng)向，儀器可自動(dòng)調(diào)整進(jìn)口方向，有個(gè)吸塵器把空氣吸進(jìn)去，里面有個(gè)類似電影膠片的膠帶裝置，把吸入空氣中的灰塵、花粉、孢子等粘在上面，里面有放大1000倍的顯微鏡拍照，再把圖像傳輸?shù)胶蠖朔?wù)器。
正說(shuō)著，一幅顯微鏡下的圖像呈現(xiàn)在眼前，這正是孢子捕捉儀拍攝的照片。通過(guò)這，植保專家可觀察到有無(wú)病蟲(chóng)害產(chǎn)生的孢子，可以發(fā)現(xiàn)早期的病蟲(chóng)害，提前防治。
除了微觀監(jiān)測(cè)，在宏觀觀測(cè)苗情方面，這套系統(tǒng)也比傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感技術(shù)要有優(yōu)勢(shì)。
張睿光說(shuō)，過(guò)去一直用遙感技術(shù)，但有不確定性，比較宏觀，現(xiàn)在用反演技術(shù)能再精確一些。他舉例說(shuō)，在三月份，用衛(wèi)星遙感技術(shù)測(cè)一類苗、二類苗的面積，但衛(wèi)星會(huì)把當(dāng)時(shí)已發(fā)芽樹(shù)木的綠度也當(dāng)作小麥的綠度，造成測(cè)算偏差。這時(shí)再用地面遙感技術(shù)，反演矯正這個(gè)偏差，這樣結(jié)果就精確了。
去年鶴壁?？h22萬(wàn)畝小麥高產(chǎn)創(chuàng)建示范片平均畝產(chǎn)581.4公斤，創(chuàng)下了全國(guó)整縣建制小麥高產(chǎn)紀(jì)錄。“這樣的成績(jī)與科學(xué)管理和技術(shù)服務(wù)是分不開(kāi)的。”張睿光說(shuō)，受此鼓舞，鶴壁當(dāng)?shù)貨Q定，今年在全市農(nóng)田實(shí)現(xiàn)這套系統(tǒng)的全覆蓋。
物聯(lián)網(wǎng)改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)
鶴壁的農(nóng)田監(jiān)測(cè)應(yīng)用了當(dāng)前一項(xiàng)最新的技術(shù)手段——物聯(lián)網(wǎng)。
所謂物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things），即通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)可以運(yùn)用于農(nóng)田、電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各行各業(yè)之中，通過(guò)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人和物的溝通、信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的整合，使人類以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，市場(chǎng)潛力巨大。包括物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的新一代信息技術(shù)已列為國(guó)家“十二五”發(fā)展規(guī)劃中的七大新興產(chǎn)業(yè)。
在過(guò)去一年多的時(shí)間，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)由物聯(lián)網(wǎng)概念派生而出，發(fā)展迅速。所謂農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，則是近幾年興起的新技術(shù)，就是把不同的傳感器放入農(nóng)田或埋入土壤采集溫度、濕度、光照、病蟲(chóng)害等信息，并構(gòu)成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，幾分鐘可傳輸一次數(shù)據(jù)，幫助及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并且準(zhǔn)確地確定發(fā)生問(wèn)題的位置。據(jù)悉，目前全國(guó)已經(jīng)有多家科研院所、地方政府著手規(guī)劃興建基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的示范農(nóng)業(yè)項(xiàng)目。
不過(guò)，目前物聯(lián)網(wǎng)的感知能力仍處于不斷發(fā)展過(guò)程。據(jù)介紹，現(xiàn)在能測(cè)土壤中氮磷鉀等微量元素的傳感器還存在著成本過(guò)高的瓶頸。
河南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與管理科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)馬新明透露，他的博士生正在研究一項(xiàng)用于農(nóng)業(yè)的計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)。通過(guò)高清攝像頭拍攝的圖像，分析農(nóng)作物葉片含水率、葉片含氮量等，以此來(lái)判斷是壯苗或是弱苗。
將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，將徹底改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式。有專家認(rèn)為，這種改變會(huì)從以人力為中心、依賴于孤立機(jī)械的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式，從而大量使用各種自動(dòng)化、智能化甚至遠(yuǎn)程控制的生產(chǎn)設(shè)備，可以避災(zāi)減災(zāi)、節(jié)本增效，減少環(huán)境污染，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。
“設(shè)施農(nóng)業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，可自動(dòng)調(diào)控農(nóng)作物生長(zhǎng)。”馬新明告訴記者，河南農(nóng)大在方城縣的溫室大棚能利用紅外線技術(shù)，感應(yīng)二氧化碳、光照等，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的通風(fēng)和遮光設(shè)施，達(dá)到農(nóng)作物生長(zhǎng)的最佳環(huán)境。目前，智能大棚在我省不少地方已經(jīng)使用。
位于鄭州的中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十七研究所，是參與研制神舟飛船與天宮一號(hào)對(duì)接系統(tǒng)的研究單位，近年來(lái)也把發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為一項(xiàng)重點(diǎn)業(yè)務(wù)。
7月9日，該研究所所長(zhǎng)薛海中告訴記者，我們研制的土壤墑情網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)灌溉網(wǎng)絡(luò)，可以把粗放式農(nóng)田灌溉提升為精確式灌溉，既節(jié)約了水資源，也降低了農(nóng)田的管理成本。我們下一步還要研究如何把施肥和灌溉合成起來(lái)，以提高施肥效率。
一線農(nóng)技人員的感受
“鶴壁的實(shí)踐是把傳統(tǒng)的遙感技術(shù)和近年興起的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合。”馬新明認(rèn)為，遙感監(jiān)測(cè)獲得“面”的信息，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)獲得“點(diǎn)”的信息。
馬新明說(shuō)，遙感監(jiān)測(cè)主要靠衛(wèi)星，從衛(wèi)星照片來(lái)獲得大面積糧食作物生長(zhǎng)狀況信息。但要獲得作物葉面系數(shù)、株高、葉片含水率等更具體的信息，還要使用地面遙感技術(shù)，與衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)分析。
事實(shí)上，除了像鶴壁這樣較大規(guī)模的應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在我省的一些基層農(nóng)技站，也開(kāi)始有了零星的應(yīng)用。
劉紅君，滑縣農(nóng)技推廣中心土肥站站長(zhǎng)。今年他們?cè)诋?dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)示范園和幾個(gè)農(nóng)戶的田里安裝了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器，其中用于監(jiān)測(cè)土壤墑情的4套，用于小氣候監(jiān)測(cè)的3套。
使用后，劉紅君最大的感受是四個(gè)字：方便快捷。
劉紅君說(shuō)，原來(lái)搞監(jiān)測(cè)用的是笨法，推個(gè)小推車，走到田頭，靠人工去測(cè)。要測(cè)全縣22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)195萬(wàn)畝耕地的情況，開(kāi)著汽車，就要跑一兩天，還得用塑料袋取樣，拿回來(lái)，慢慢測(cè)。
現(xiàn)在用上農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，對(duì)劉紅君這樣的基層農(nóng)技人員，免除了手工測(cè)量和記錄的奔波之苦，足不出戶獲得的各種數(shù)據(jù)，也是最新最快的，能及時(shí)反映苗情，指導(dǎo)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不利的因素及早排除。同時(shí)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)記錄的大量詳盡數(shù)據(jù)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)律性研究也非常有用。
劉紅君告訴記者，因資金有限，目前他們只是在壤土區(qū)布設(shè)了監(jiān)測(cè)點(diǎn)。下一步還要多上幾套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全縣其他類型土壤測(cè)量的覆蓋。
能否大范圍推廣？
對(duì)于農(nóng)業(yè)大省的河南，糧食生產(chǎn)中能否全面推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)？薛海中和馬新明等物聯(lián)網(wǎng)專家都認(rèn)為，目前從各方面的技術(shù)條件來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完全可以用于我省農(nóng)作物生長(zhǎng)管理。
現(xiàn)在我省正在實(shí)施6000萬(wàn)畝高標(biāo)準(zhǔn)糧田的“百千萬(wàn)”工程。目前的“百千萬(wàn)”工程主要是道路、機(jī)井等各種基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，“如果把物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)加入，無(wú)疑會(huì)大大加快實(shí)現(xiàn)我省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。”
馬新明呼吁，6000萬(wàn)畝高標(biāo)準(zhǔn)糧田建設(shè)中，如果能拿出1000萬(wàn)畝來(lái)進(jìn)行信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)的效益也是可觀的。按他們多年來(lái)在滑縣每畝地增收47元的實(shí)踐計(jì)算，1000萬(wàn)畝就能增收4.7億元。
馬新明說(shuō)，在土壤質(zhì)地均一的情況下，1萬(wàn)~5萬(wàn)畝可建一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)花費(fèi)3萬(wàn)~5萬(wàn)元。像豫東那樣的大平原，土質(zhì)非常均一，連片的10萬(wàn)畝建一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)即可。
薛海中也呼吁，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是個(gè)新興技術(shù)，對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有很大支撐作用，我省作為農(nóng)業(yè)大省，在中原經(jīng)濟(jì)建設(shè)中要把引用這種技術(shù)列入專項(xiàng)發(fā)展計(jì)劃，以保障我省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、健康發(fā)展。
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