国内外数字农业研究最新进展及发展趋势
(2022-11-06 09:19:45)
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在国外,20世纪80年代,日本筑波农业研究中心开发了桁架驱动的农业作业系统。该系统的目的是要解决作业机进入农田后,对土壤的压实问题而开发的系统。该系统能够完成从播种到收获的全部机械化作业。但是,由于当时信息技术、自动控制技术和全球定位系统还不是十分普及,所以该系统实现了机械化,但没有实现自动化,也没有精细农业的思想和作业定位的功能。
美国将军事上技术成熟的全球定位系统向全世界开放,使许多行业实现了位置确定的应用和技术革命。我国90年代开始引进国外精细农业的技术与设备,近几年也自主开发了一些配套设备和新技术。但国内目前应用的全球定位系统的定位误差是以米为单位。
本项目所开发的数字化农业研究平台,可以将农业机械化作业的定位精度提高到厘米范围之内。通过项目查新可以看出,用于轨道驱动的精细农业系统,国内外均未见报道。国内精细农业的定位精度一般为1~5米,国外可以达到1~5厘米。但国外将厘米级定位精度实际用于农业精细生产的事例也不多。
在精细农业方面,西北农林科技大学是国内开展研究较早的单位之一,2000年9月经学校批准正式成立了“精细农业研究所”,发展具有西部旱作农业特色的精细农业信息技术体系,在精细农业研究方面已经步入正轨,具有良好的基础。
在虚拟农业方面,荷兰是最早开始研究的国家之一,荷兰的瓦赫宁根农业大学的作物模型自成体系在国际上具有代表性。能成功地模拟作物从出苗、营养生长、生殖生长直到作物衰老死亡的整个生长循环过程等一系列模型,可通过改变作物生产条件参数,成功地模拟小麦、马铃薯和大豆等作物从出苗到成熟的干物质生产过程。研发的大量模型已在农业生态带与特征化、作物轮作与水分利用特征化、气候变化对水稻生产影响的评价、氮肥管理优化和害虫治理优化等方面得到了初步应用。虚拟农业的研究可以缩短农业领域重大项目研究的时间,节约经费。通过植物生长模型与数字化设计项目的实施,虚拟水稻、玉米、小麦、大豆、棉花等主要农作物的育种过程,虚拟这些农作物的高产、稳产,提高其品质,有巨大的潜在用户和应用前景。
但是,由于农业产量变化的主要来源是大气、土壤条件,而软件研制是在严格定义的、假设田间均一的生产情形下在生产进行的。不同的气候条件、土壤环境,使外界条件有时超出了模型边界条件的有效范围,需要结合当地的条件特殊考虑。因此,我校利用计算机信息科学与农业科学有机结合的优势,在国家农业高新技术示范区开展了北方旱区虚拟农业的研究,已经取得了初步成果。

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