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【國際視野】數字農業(yè)——歐美案例分享

基于物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的應用,農業(yè)領(lǐng)域積累了大量的數據,為大數據應用于農業(yè)奠定了基礎。從國內國際的發(fā)展來(lái)看,大數據正在驅動(dòng)農業(yè)發(fā)展路徑發(fā)生變化,以提高農業(yè)效率,保障食品安全,實(shí)現農產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià),農業(yè)大數據蘊含著(zhù)巨大的商業(yè)價(jià)值。這里整理了全球農業(yè)大數據經(jīng)典案例,供大家參考。

01



美國:利用大數據打造精準農業(yè)

美國農業(yè)正在采用大數據和互聯(lián)網(wǎng)方法提升農業(yè)生產(chǎn)的效率和效益,以1%的農業(yè)人口維持龐大的農業(yè)生產(chǎn)體系,不僅滿(mǎn)足美國本土需要,而且還大量出口。

羅德尼·席林(Rodney Schilling)是美國伊利諾伊州的一個(gè)農場(chǎng)主,他和父親二人經(jīng)營(yíng)著(zhù)1300英畝(約7900畝)田地。他的父親已經(jīng)83歲了,地里的活兒全靠席林自己上陣,即便在農忙時(shí)節,他也不用雇工,最好的幫手是農場(chǎng)里的那幾臺農業(yè)機械。

跟國內常見(jiàn)的農業(yè)機械比,這些機器高大得多,一臺噴藥機完全張開(kāi)“臂膀”,翼展達36米。更重要的是,這些“大家伙”還很有“頭腦”——駕駛室里配備的全球衛星導航系統和自動(dòng)駕駛系統。即使在下田作業(yè)時(shí),席林也遠沒(méi)有傳統農民那么辛苦,只要他愿意,完全可以坐在駕駛座上,一邊喝著(zhù)咖啡,一邊用平板電腦瀏覽新聞,機器會(huì )按照設定的路線(xiàn)工作,施肥、打藥完全自動(dòng)化,哪些地方打過(guò),哪些地方?jīng)]打,絕對不會(huì )搞混,GPS上都顯示得清清楚楚。


大多數時(shí)候,席林會(huì )把平板電腦帶在身邊,內置的APP軟件會(huì )提醒他何時(shí)適宜下地查看,該打藥或是該施肥了,以及提供實(shí)時(shí)的和未來(lái)幾天的天氣數據。

在美國,像席林這樣“勞作”的農場(chǎng)主越來(lái)越多。農業(yè)生產(chǎn)模式正在從機械化向信息化轉變,以精準為特征的農業(yè),正在讓種植變得更加容易。

作為傳統的農業(yè)大國,中國的新疆、東北等地也正吹起精準農業(yè)的微風(fēng)。不過(guò)在全國范圍內,龐大的、分散的小農生產(chǎn)方式等種種因素都讓精準農業(yè)這一注定顛覆傳統農業(yè)的新概念推行不易。

大數據進(jìn)農田

席林對農場(chǎng)的土地情況了如指掌,他甚至聘請了專(zhuān)業(yè)服務(wù)公司,在田地中,每4英畝設1個(gè)取樣點(diǎn),做土壤的分析測試。完成后,席林得到一份書(shū)面報告,除了給出各個(gè)地塊詳細的土壤成分數據,還有種植不同作物時(shí)所需要的肥料、水分以及未來(lái)產(chǎn)量等數據。據此,他可以精確安排農場(chǎng)的生產(chǎn)計劃。

隨著(zhù)種植活動(dòng),土壤的成分是動(dòng)態(tài)變化的。因此,每過(guò)三年,席林會(huì )重新做一次土壤分析,每次要花費5000多美元。不過(guò),由于精確數據意味著(zhù)幾乎最高的投入產(chǎn)出比,席林還是很樂(lè )意花這筆錢(qián)的。

在席林的平板電腦里,安裝了氣象數據軟件。他把農場(chǎng)的坐標和相關(guān)信息通過(guò)軟件上傳,即可獲得農場(chǎng)范圍內的實(shí)時(shí)天氣信息,如溫度、濕度、風(fēng)力、雨水等,這些信息可以幫助他判斷每個(gè)地塊的播種、收獲、耕作時(shí)間。

事實(shí)上,從生產(chǎn)規劃、種植前準備、種植期管理,直到采收,席林每年要做40多項決策。這些決策大多環(huán)環(huán)相扣,如果哪一步選錯了,那就不得不忍受減產(chǎn)的后果。

影響作物生長(cháng)的因素有很多,土壤、氣候、水分、品種、病蟲(chóng)害和雜草等,作物產(chǎn)量是這些因素的綜合結果。因此,在現代農業(yè)領(lǐng)域,農民光憑經(jīng)驗做出決策已遠遠不夠,需要依靠科學(xué)、概率和專(zhuān)業(yè)分析得出優(yōu)化決策。

國際種業(yè)巨頭們已經(jīng)看到了這步棋,紛紛投入巨資,將產(chǎn)品研發(fā)線(xiàn)延伸至大數據支持下的農業(yè)決策領(lǐng)域。孟山都近兩年分別以2.5億美元收購Precision Planting公司,9.3億美元并購Climate Corporation公司。



智能化農機

大數據讓農民開(kāi)始用移動(dòng)設備管理農場(chǎng),可以掌握實(shí)時(shí)的土壤濕度、環(huán)境溫度和作物狀況等信息,大幅度提高了管理的精確性。然而,再好的決策,也需要硬件設備去實(shí)施。

其實(shí),精準農業(yè)的概念和設想,最早由美國在20世紀80年代初提出,經(jīng)10年后才進(jìn)入生產(chǎn)應用,彼時(shí)技術(shù)和設備的儲備已基本具備。

Precusion Planting專(zhuān)門(mén)制造與精準農業(yè)配套的設備。這些設備可以固定在大馬力拖拉機后部,同步運行的播種機和其他設備上。以播種為例,經(jīng)過(guò)數據加載,它們能夠根據天氣的變化進(jìn)行不同深度、不同間距以及不同品種的播種活動(dòng)。

在大田中,即使相隔兩三米遠的兩塊土地,土壤的水分含量、營(yíng)養情況、農作物的生長(cháng)情況都可能不相同。過(guò)去幾千年中,農民并不區分這種差異,會(huì )把同樣的品種以等間距播種下去。如今,精準農業(yè)顛覆了這一傳統,在肥力高的地方密植,在肥力低的地方稀植,還可以更換種子品種。這些作業(yè)都是隨著(zhù)播種機的行進(jìn),自動(dòng)完成的。僅此一項改變,即可給玉米帶來(lái)每公頃300公斤-600公斤的增產(chǎn)。

精準農業(yè)下的農業(yè)機械必須是智能化的,通常安裝有衛星導航系統、自動(dòng)駕駛系統、計算機設備,以及必要的傳感器,這樣才能“理解”大數據分析軟件給出的信息,并準確地執行。

智能化的農業(yè)機械也大大提高了作業(yè)質(zhì)量,單粒播比率可以提高到99%。農民可以實(shí)時(shí)監控播種機的準確率,如果出現大面積異常,可以馬上停機,檢查糾正播種機。以前,如果播種機出了毛病,農民很難立即發(fā)現,而只能接受損失,F在,智能化的農機可根據土地的松軟程度,自動(dòng)調節播種動(dòng)作,以便所有種子處于同樣的深度。

通過(guò)全流程的精打細算,精準農業(yè)可以極大地節約化肥、水、農藥等投入,把各種原料的使用量控制在非常準確的程度,讓農業(yè)經(jīng)營(yíng)像工業(yè)流程一樣連續地進(jìn)行,從而實(shí)現規;(jīng)營(yíng)。



02

英國:大數據整合精準農業(yè)

近年來(lái),由于氣候變化和全球農業(yè)生產(chǎn)競爭強度的提升,英國農業(yè)部門(mén)收入經(jīng)歷了多次明顯波動(dòng)。英國環(huán)境、食品和農村事務(wù)部認為,應對上述挑戰,一方面,英國農業(yè)需要向“精準農業(yè)”邁進(jìn),結合數字技術(shù)、傳感技術(shù)和空間地理技術(shù),更為精準地進(jìn)行種植和養殖作業(yè);另一方面,需要提升農業(yè)生產(chǎn)部門(mén)和市場(chǎng)需求的對接,加強其對于市場(chǎng)的理解。而這一系列需求的基礎就是強大的數據搜集和分析處理平臺。

在此背景下,英國政府于2013年開(kāi)始專(zhuān)門(mén)啟動(dòng)“農業(yè)技術(shù)戰略”,該戰略高度重視利用“大數據”和信息技術(shù)提升農業(yè)生產(chǎn)效率。參與該戰略制定的愛(ài)丁堡大學(xué)信息學(xué)院科林·亞當姆斯教授認為,農業(yè)可能是最后一個(gè)面臨信息化和數字化的產(chǎn)業(yè),大數據將是未來(lái)提升農作物產(chǎn)量、畜牧業(yè)產(chǎn)量的關(guān)鍵。



03

法國:打造歐洲大數據農業(yè)典范

傳統農業(yè)正在遭遇著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)的沖擊,傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據不但顛覆了日出而作日落而息的手工勞作方式,也打破了粗放式的傳統生產(chǎn)模式,轉而邁向集約化、精準化、智能化、數據化,農業(yè)生產(chǎn)因此獲得了“類(lèi)工業(yè)”的產(chǎn)業(yè)屬性。

法國農業(yè)部計劃在2017年建立一個(gè)大數據收集的門(mén)戶(hù)網(wǎng)站,該項目由法國農業(yè)科學(xué)與環(huán)境研究院院長(cháng)讓馬克·布爾尼嘉爾負責。布爾尼嘉爾院長(cháng)表示,大數據將顛覆目前法國農業(yè)的生產(chǎn)方式,為農民帶來(lái)更多機會(huì ),改變農民與銀行、保險公司、農業(yè)互助合作社等利益相關(guān)者之間的關(guān)系。目前每天有成百上千的農業(yè)相關(guān)數據出現在互聯(lián)網(wǎng)上,如何有效地甄別有利于農業(yè)發(fā)展的數據是目前面臨的挑戰,這也將成為很好的創(chuàng )業(yè)機會(huì )。布爾尼嘉爾院長(cháng)還指出,如果這些農業(yè)數據僅被少數幾個(gè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)獲取,很容易形成壟斷,不利于法國發(fā)展多樣化的農業(yè)生產(chǎn)方式。

該門(mén)戶(hù)網(wǎng)站預計將在2017年第二季度推出。雖然法國政府提出了該想法,并且已存有大量的公共數據庫可以共享,但該項目實(shí)施的最大挑戰在于農民是否有意愿了解如何有效運用這些數據,以及政府是否能夠保證提供持續增值的農業(yè)數據服務(wù)。

該農業(yè)數據庫門(mén)戶(hù)網(wǎng)站將建立在現有數據庫基礎上,保證具有良好的易用性和可操作性。鑒于目前鮮有國家在這一領(lǐng)域投資,法國希望將此門(mén)戶(hù)網(wǎng)站建成歐洲大數據農業(yè)的典范。

04


德國:積極扶持數字農業(yè)

德國農民聯(lián)合會(huì )的統計數據顯示,目前一個(gè)德國農民可以養活144個(gè)人,這一數字是1980年的3倍。但要想臨時(shí)解決全球饑餓問(wèn)題,每個(gè)農民需要至少養活200人。這就需要更加高效、可持續的農業(yè)新技術(shù)。目前,德國正致力于發(fā)展更高水平的數字農業(yè)。



數字農業(yè)”基本理念與“工業(yè)4.0并無(wú)二致。通過(guò)大數據和云技術(shù)的應用,一塊田地的天氣、土壤、降水、溫度、地理位置等數據上傳到云端,云平臺上進(jìn)行處理,然后將處理好的數據發(fā)送到智能化的大型農業(yè)機械上,指揮它進(jìn)行精細作業(yè)。

德國在開(kāi)發(fā)農業(yè)技術(shù)上投入大量資金,并由大型企業(yè)牽頭研發(fā)“數字農業(yè)”技術(shù)。據德國機械和設備制造聯(lián)合會(huì )的統計,德國去年在農業(yè)技術(shù)方面的投入為54億歐元。今年的漢諾威消費電子、信息及通信博覽會(huì )上,德國軟件供應商SAP公司推出了數字農業(yè)”解決方案。該方案能在電腦上實(shí)時(shí)顯示多種生產(chǎn)信息,如某塊土地上種植何種作物、作物接受光照強度如何、土壤中水分和肥料分布情況,農民可據此優(yōu)化生產(chǎn),實(shí)現增產(chǎn)增收。

擁有百年歷史的德國農業(yè)機械制造商科樂(lè )收集團(CLAAS與德國電信開(kāi)展合作,借助“工業(yè)4.0技術(shù)實(shí)現收割過(guò)程的全面自動(dòng)化。利用傳感器技術(shù)加強機器之間的交流,使用第四代移動(dòng)通信技術(shù)作為交流通道,使用云技術(shù)保證數據平安,并通過(guò)大數據技術(shù)進(jìn)行數據分析。

德國電信2年前推出了數字化奶牛養殖監控技術(shù)。農民購買(mǎi)溫度計和傳感器等設備在養殖場(chǎng)裝置,這些設備可以監控奶牛何時(shí)受孕、何時(shí)產(chǎn)仔等信息,而且可以自動(dòng)將監控信息以短信形式發(fā)送到養殖戶(hù)的手機上。

現代德國農民的工作離不開(kāi)電腦和網(wǎng)絡(luò )的支持。每天早上一開(kāi)始的工作就是檢查當天天氣信息、查詢(xún)糧食市價(jià)和查收電子郵件,F在大型農業(yè)機械都是由全球衛星定位系統(GPS導航系統控制。農民只需要切換到GPS導航模式,衛星數據便能讓農業(yè)機械精確作業(yè),誤差可以控制在幾厘米之內。

信息通訊技術(shù)的發(fā)展也讓農民的工作更加高效便利。柏林的一家名為“365Farm Net初創(chuàng )企業(yè)為小型農場(chǎng)主提供了一套包括種植、飼養和經(jīng)營(yíng)在內的全程服務(wù)軟件。該軟件可以提供詳細的土地信息、種植和飼養規劃、實(shí)時(shí)監控以及經(jīng)營(yíng)咨詢(xún)等服務(wù)。而且通過(guò)該軟件可以方便地與企業(yè)的合作伙伴取得聯(lián)系,以便及時(shí)獲取相應的服務(wù)協(xié)助。

目前,德國農業(yè)數字化建設面臨的一個(gè)重要問(wèn)題是農村地區寬帶覆蓋率還不夠高,尤其是德國東部農村地區。另外一個(gè)問(wèn)題是數據平安問(wèn)題。目前,并不是所有農民都愿意將自家農場(chǎng)的數據上傳到網(wǎng)絡(luò ),很多人對網(wǎng)絡(luò )安全的可靠性仍持懷疑態(tài)度。

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