羅德尼·席林(RodneySchilling)是美國(guó)伊利諾伊州的一個農場主，他和父親二人經(jīng)營著(zhe)1300英畝(約7900畝)田地。他的父親已經(jīng)83歲了，地裡(lǐ)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(hǎo)的幫手是農場裡(lǐ)的那幾台農業機械。

跟國(guó)内常見的農業機械比，這(zhè)些機器高大得多，一台噴藥機完全張開(kāi)“臂膀”，翼展達36米。更重要的是，這(zhè)些“大家夥”還(hái)很有“頭腦”——駕駛室裡(lǐ)配備的全球衛星導航系統和自動駕駛系統。即使在下田作業時(shí)，席林也遠沒(méi)有傳統農民那麼(me)辛苦，隻要他願意，完全可以坐在駕駛座上，一邊喝著(zhe)咖啡，一邊用平闆電腦浏覽新聞，機器會(huì)按照設定的路線工作，施肥、打藥完全自動化，哪些地方打過(guò)，哪些地方沒(méi)打，絕對(duì)不會(huì)搞混，GPS上都(dōu)顯示得清清楚楚。

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

在美國(guó)，像席林這(zhè)樣“勞作”的農場主越來越多。農業生産模式正在從機械化向(xiàng)信息化轉變，以精準爲特征的農業，正在讓種(zhǒng)植變得更加容易。

美國(guó)的農業

美國(guó)農業約占其GDP的1.2%。美國(guó)不僅是世界上最大的工業化國(guó)家，而且也是世界上最大的農業發(fā)達國(guó)家。美國(guó)土地肥沃，氣候溫和，現有可耕地約1.52億公頃，牧場5.6億公頃。美國(guó)約有220萬個農場，每個農場平均面(miàn)積約170公頃。2011年農業就(jiù)業人數213萬人，占整個就(jiù)業人口的1.45%。

美國(guó)是農業大國(guó)，但農業産值僅占美國(guó)經(jīng)濟1.2%。美國(guó)有3億多人口，其中住在農村地區的人僅占約2%，從事(shì)農業生産的人不到1%，其中又隻有半數將(jiāng)農業作爲主業，根據美國(guó)農業部的數據，美國(guó)農場數量1935年達到峰值680萬個，農業人口超過(guò)1.27億，現如今農場數量隻有220萬個，農民數量也降至300萬左右。

農業生産的盈利性從根本上保證了農業的吸引力。愛荷華州全職農民年收入基本都(dōu)在5萬至7萬美元以上，有些農民可能(néng)會(huì)達到10萬至25萬美元，一般而言要比城市居民平均收入水平高。

美國(guó)是對(duì)農業數據收集比較齊全的國(guó)家，也是較早進(jìn)行農業數據開(kāi)放的國(guó)家，目前，有關農業數據的采集、共享和利用正幫助美國(guó)農業政策制定者對(duì)農業部門的發(fā)展制定各種(zhǒng)政策。不僅如此，美國(guó)各大農場主協會(huì)以及涉農企業也不惜投入大量的時(shí)間、金錢以及花費巨大的精力去搜集被人們稱爲“大數據”的涉農數據。

大數據對(duì)于農業的作用

随著(zhe)全球人口的增加，天氣的波動更加不穩定，以及依賴石油的農業對(duì)于石化燃料的價格越來越敏感，必然激勵更多地運用新技術來提高作物産量，并管理風險。圍繞著(zhe)基因組學(xué)、生物信息學(xué)以及計算生物學(xué)的研究活動都(dōu)已經(jīng)取得了重大的進(jìn)展，使得科學(xué)家和組織能(néng)夠更好(hǎo)地養活全世界，并提高食品和農作物的質量。這(zhè)些技術都(dōu)涉及到龐大的數據集和計算分析，那麼(me)在此過(guò)程中，大數據的作用是什麼(me)?

首先，也是最重要的，農民需要需要測量和了解數據巨大和種(zhǒng)類繁多的數據能(néng)夠帶來怎樣的影響，因爲這(zhè)些數據驅動著(zhe)他們的耕作質量與産量。這(zhè)些數據包括天氣數據、GPS數據、土壤細節、種(zhǒng)子、化肥和作物藥劑等，充分利用這(zhè)些數據對(duì)于土地進(jìn)行長(cháng)期管理和短期模拟，以實現産量和利潤的最大化。

其次，種(zhǒng)子和肥料以及藥劑的供應商需要接收所有的這(zhè)些數據，將(jiāng)其放入統一的模型中，并使用專用算法，以便向(xiàng)農民提供盡可能(néng)最優化的解決方案和服務。

再次，農業機械制造商是整個價值鏈的另一個重要組成(chéng)部分。他們不僅需要确保其資産能(néng)夠在最低成(chéng)本保持最長(cháng)的正常運行時(shí)間，還(hái)要支持移動數據采集(如土壤樣本、水分監視器和傳感器、田間作物顔色、生長(cháng)速率、天氣破壞、營養水平、農作物品種(zhǒng)等)，并讓這(zhè)些瑣碎的信息在價值鏈能(néng)被實時(shí)獲取，以進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

除了農民、農企、種(zhǒng)子化肥供應商和農業機械制造商以外，氣象站和實驗室、貿易商和行業合作夥伴、技術和解決方案提供商也是這(zhè)個日益複雜的生态系統的一部分。他們對(duì)于來自無數信息源的大數據也有著(zhe)巨大的需要。

大數據進(jìn)田

大數據在農業中應用最普遍的領域之一就(jiù)是精準農業。通過(guò)對(duì)氣候、土壤和空氣質量、作物成(chéng)熟度，甚至是設備和勞動力的成(chéng)本及可用性方面(miàn)的實時(shí)數據收集，預測分析可以用來做出更明智的決策，而這(zhè)就(jiù)是所謂的精準農業。在精準農業中，控制中心實時(shí)收集并處理數據，來幫助農民在播種(zhǒng)、施肥和收割作物等方面(miàn)做出最明智的決策。遍布田間的傳感器用于測量土壤和周圍空氣的溫度與濕度。此外，衛星圖像和無人機會(huì)被用來拍攝田地的照片。随著(zhe)時(shí)間的推移，圖像會(huì)顯示作物成(chéng)熟，加上對(duì)未來48小時(shí)的精準天氣預測模型，就(jiù)可以建立模型并進(jìn)行模拟，從而預測未來的情況，并幫助農民做出前瞻性的決策。

就(jiù)如文中剛開(kāi)始所提到的農場主席林對(duì)農場的土地情況了如指掌，他甚至聘請了專業服務公司，在田地中，每4英畝設1個取樣點，做土壤的分析測試。完成(chéng)後(hòu)，席林得到一份書面(miàn)報告，除了給出各個地塊詳細的土壤成(chéng)分數據，還(hái)有種(zhǒng)植不同作物時(shí)所需要的肥料、水分以及未來産量等數據。據此，他可以精确安排農場的生産計劃。

随著(zhe)種(zhǒng)植活動，土壤的成(chéng)分是動态變化的。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)，由于精确數據意味著(zhe)幾乎最高的投入産出比，席林還(hái)是很樂意花這(zhè)筆錢的。

在席林的平闆電腦裡(lǐ)，安裝了ClimateCorporation的氣象數據軟件。他把農場的坐标和相關信息通過(guò)軟件上傳，即可獲得農場範圍内的實時(shí)天氣信息，如溫度、濕度、風力、雨水等，這(zhè)些信息可以幫助他判斷每個地塊的播種(zhǒng)、收獲、耕作時(shí)間。

事(shì)實上，從生産規劃、種(zhǒng)植前準備、種(zhǒng)植期管理，直到采收，席林每年要做40多項決策。這(zhè)些決策大多環環相扣，如果哪一步選錯了，那就(jiù)不得不忍受減産的後(hòu)果。

影響作物生長(cháng)的因素有很多，土壤、氣候、水分、品種(zhǒng)、病蟲害和雜草等，作物産量是這(zhè)些因素的綜合結果。因此，在現代農業領域，農民光憑經(jīng)驗做出決策已遠遠不夠，需要依靠科學(xué)、概率和專業分析得出優化決策。

物聯網發(fā)展帶來的智能(néng)化農機

大數據讓農民開(kāi)始用移動設備管理農場，可以掌握實時(shí)的土壤濕度、環境溫度和作物狀況等信息，大幅度提高了管理的精确性。然而，再好(hǎo)的決策，也需要硬件設備去實施。

其實，精準農業的概念和設想，最早由美國(guó)在20世紀80年代初提出，經(jīng)10年後(hòu)才進(jìn)入生産應用，彼時(shí)技術和設備的儲備已基本具備。

PrecusionPlanting專門制造與精準農業配套的設備。這(zhè)些設備可以固定在大馬力拖拉機後(hòu)部，同步運行的播種(zhǒng)機和其他設備上。以播種(zhǒng)爲例，經(jīng)過(guò)數據加載，它們能(néng)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(zhǒng)的播種(zhǒng)活動。

在大田中，即使相隔兩(liǎng)三米遠的兩(liǎng)塊土地，土壤的水分含量、營養情況、農作物的生長(cháng)情況都(dōu)可能(néng)不相同。過(guò)去幾千年中，農民并不區分這(zhè)種(zhǒng)差異，會(huì)把同樣的品種(zhǒng)以等間距播種(zhǒng)下去。如今，精準農業颠覆了這(zhè)一傳統，在肥力高的地方密植，在肥力低的地方稀植，還(hái)可以更換種(zhǒng)子品種(zhǒng)。這(zhè)些作業都(dōu)是随著(zhe)播種(zhǒng)機的行進(jìn)，自動完成(chéng)的。僅此一項改變，即可給玉米帶來每公頃300公斤-600公斤的增産。

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

智能(néng)化的農業機械也大大提高了作業質量，單粒播比率可以提高到99%。農民可以實時(shí)監控播種(zhǒng)機的準确率，如果出現大面(miàn)積異常，可以馬上停機，檢查糾正播種(zhǒng)機。以前，如果播種(zhǒng)機出了毛病，農民很難立即發(fā)現，而隻能(néng)接受損失。

理想情況下，播下的種(zhǒng)子應在地裡(lǐ)有同樣的深度，如果種(zhǒng)得深了，種(zhǒng)子出苗晚，不利于競争陽光和養分;淺了，則抗倒伏性不好(hǎo)。現在，智能(néng)化的農機可根據土地的松軟程度，自動調節播種(zhǒng)動作，以便所有種(zhǒng)子處于同樣的深度。

通過(guò)全流程的精打細算，精準農業可以極大地節約化肥、水、農藥等投入，把各種(zhǒng)原料的使用量控制在非常準确的程度，讓農業經(jīng)營像工業流程一樣連續地進(jìn)行，從而實現規模化經(jīng)營。
我們正在邁進(jìn)一個人口更多、資源更少的時(shí)代，這(zhè)使得農業成(chéng)爲世界上最重要的産業之一。最終，農業會(huì)赢得全世界的尊重。


 

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