農(nóng)業(yè)信息技術(shù)在小麥種植田間管理中的具體應(yīng)用

3.1   地理信息系統(tǒng)（GIS）在田塊規(guī)劃與劃分中的應(yīng)用

小麥作為中國主要的糧食作物之一，在種植過程中面臨著許多問題，例如土壤條件不均勻、光照和水分利用不充分等。這些問題導(dǎo)致了小麥種植的效益和產(chǎn)量無法得到最大化的提升。傳統(tǒng)的小麥種植方式往往是以整片農(nóng)田為單位進行管理，無法對不同地塊的土壤特性、水分狀況和養(yǎng)分含量等因素進行精細化管理。這就導(dǎo)致了農(nóng)民很難根據(jù)實際情況針對性地采取施肥、灌溉和病蟲害防治等管理措施，造成了資源的浪費和損失。而基于地理信息系統(tǒng)（GIS）的田塊規(guī)劃與劃分應(yīng)用則可以解決這些問題。首先，GIS可以獲取和整合多源數(shù)據(jù)，包括衛(wèi)星遙感影像、無人機數(shù)據(jù)、GPS測量數(shù)據(jù)等，形成全面的農(nóng)田地理空間數(shù)據(jù)庫，張平良等[3]研究發(fā)現(xiàn)溝播與常規(guī)平作相比水分利用效率提高了9.5％，趙杰等[4]的研宄認為與常規(guī)播種相比，寬窄行探墑溝播使產(chǎn)量顯著提高了6.9％-12.4％。楊新田等[5]的研宄表明探墑溝播相對于常規(guī)播種穗數(shù)增加3.65％，穗粒數(shù)增加6.07％，小麥各項農(nóng)藝性狀指標及產(chǎn)量均有提高。通過對這些數(shù)據(jù)進行處理和分析，農(nóng)民可以獲得包括土壤質(zhì)量、坡度、水源分布等在內(nèi)的詳細信息。這些數(shù)據(jù)為田塊規(guī)劃提供了科學(xué)依據(jù)。其次，利用GIS技術(shù)，農(nóng)民可以對不同地塊進行分類和劃分，形成具有差異化管理要求的田塊劃分圖。通過對土壤質(zhì)量、水源分布等因素進行綜合分析，GIS可以為每個田塊確定適宜的種植作物、施肥方案、灌溉方法等管理措施。這樣，農(nóng)民可以根據(jù)不同地塊的特點，采取有針對性的管理措施，提高資源的利用效率和小麥產(chǎn)量。此外，GIS還能夠結(jié)合其他農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，如無人機遙感技術(shù)和智能化農(nóng)機設(shè)備，實現(xiàn)對田塊的實時監(jiān)測和精準管理。通過與無人機遙感技術(shù)結(jié)合，GIS可以獲取高分辨率的農(nóng)田影像，幫助農(nóng)民對小麥生長狀況、病蟲害發(fā)生情況等進行全面、及時的監(jiān)測和判斷。同時，結(jié)合智能化農(nóng)機設(shè)備，GIS可以實現(xiàn)對農(nóng)田的精準作業(yè)，根據(jù)田塊劃分圖，調(diào)整農(nóng)機的軌跡和作業(yè)深度，實現(xiàn)農(nóng)田的精細化管理。

3.2   無人機遙感技術(shù)在作物監(jiān)測與圖像識別中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的小麥種植技術(shù)主要依賴人工觀察和經(jīng)驗判斷，由于人為因素和主觀性的存在，其監(jiān)測結(jié)果往往不夠準確和全面。這會導(dǎo)致農(nóng)民無法及時準確地了解作物生長情況，從而不能及時采取相應(yīng)的措施，另外，傳統(tǒng)方法需要農(nóng)民手動采集大量的作物圖像，并通過肉眼觀察進行分析和判斷。然而，這種方法存在識別速度慢、識別準確性低等問題，無法實現(xiàn)實時性和大規(guī)模化，由于人力資源有限，農(nóng)民無法對大面積小麥田進行持續(xù)監(jiān)測和圖像識別。這導(dǎo)致了監(jiān)測頻率低，識別精度下降，無法及時發(fā)現(xiàn)和處理作物生長過程中的問題。無人機遙感技術(shù)在作物監(jiān)測與圖像識別中的應(yīng)用可以解決傳統(tǒng)種植無法解決的問題。首先，無人機搭載高分辨率攝像設(shè)備，可以對小麥田地進行全方位、高清晰度的圖像采集。通過無人機的飛行軌跡規(guī)劃，可以實現(xiàn)對小麥田地的全覆蓋式監(jiān)測，獲取大量的圖像數(shù)據(jù)。其次，利用無人機采集的圖像數(shù)據(jù)，可以進行作物生長狀態(tài)的監(jiān)測與分析。無人機遙感技術(shù)結(jié)合圖像處理與識別算法，可以對小麥的生長情況進行定量化、細致化的評估。通過對圖像的特征提取和分析，無人機可以幫助農(nóng)民實時了解小麥的生長狀況，包括葉片狀況、病蟲害情況、生長速度等。這些信息對于科學(xué)制定施肥、病蟲害防治和灌溉等決策具有重要意義。此外，無人機遙感技術(shù)還能夠結(jié)合人工智能和機器學(xué)習(xí)算法，實現(xiàn)對小麥圖像的自動識別和分類。通過訓(xùn)練模型，可以實現(xiàn)對不同特征的小麥病蟲害或其他異常情況的自動檢測和識別，為農(nóng)民提供及時的預(yù)警和防控措施。這種基于無人機圖像識別的方法，可以大大縮減傳統(tǒng)人工巡視的工作量，并提高識別的準確性和效率。

3.3   物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)田自動化管理中的應(yīng)用

傳統(tǒng)小麥種植技術(shù)在農(nóng)田管理方面存在以下問題：（1）缺乏科學(xué)化的土壤管理：傳統(tǒng)小麥種植技術(shù)往往忽視了土壤的科學(xué)管理。農(nóng)民通常采用傳統(tǒng)的施肥和灌溉方法，缺乏對土壤養(yǎng)分、水分和酸堿度等指標進行準確監(jiān)測和調(diào)節(jié)，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降，影響小麥生長和產(chǎn)量。（2）病蟲害防治不及時：傳統(tǒng)小麥種植技術(shù)對于病蟲害的監(jiān)測和防治常常依賴于人工觀察和經(jīng)驗判斷。這種方法容易導(dǎo)致病蟲害的延誤和誤診，增加了防治成本和損失。此外，缺乏科學(xué)的病蟲害監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)，使得農(nóng)民無法及時采取有效的措施應(yīng)對病蟲害的發(fā)生和蔓延。根據(jù)民政部、國家減災(zāi)委辦公室會同工業(yè)和信息化部、國土資源部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、氣象局等部門的全國自然災(zāi)情會商分析數(shù)據(jù)顯示，2012年上半年全國農(nóng)作物受災(zāi)面積11732.8千公頃，其中絕收988.5千公頃。（3）水資源利用不合理：傳統(tǒng)小麥種植技術(shù)中的灌溉方法往往存在浪費和不合理利用水資源的問題。農(nóng)民常常使用傳統(tǒng)的灌溉方式，如洪水灌溉或不適當?shù)膰姽啵斐伤值倪^量或不足，影響小麥的正常生長和發(fā)育。針對這些問題，可以采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行農(nóng)田自動化管理，第一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)農(nóng)田的智能監(jiān)測與控制，通過在農(nóng)田中部署各種傳感器設(shè)備，如溫度傳感器、濕度傳感器、土壤濕度傳感器等，實時獲取農(nóng)田的環(huán)境參數(shù)。這些傳感器采集到的數(shù)據(jù)可以被傳輸?shù)皆贫诉M行存儲和分析。農(nóng)民可以通過手機或電腦等終端設(shè)備遠程監(jiān)測農(nóng)田的環(huán)境指標，如溫度、濕度、土壤濕度等，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行精確的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策，例如適時灌溉、合理施肥等。第二，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田自動化的灌溉管理。通過將灌溉設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)連接，實現(xiàn)對農(nóng)田灌溉的智能化控制。根據(jù)農(nóng)田內(nèi)土壤濕度、溫度等傳感器采集到的數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉，實現(xiàn)精確的水分供給。這樣不僅可以減少人工管理的工作量，還可以提高灌溉效率，避免過度或不足灌溉對小麥生長的不利影響。第三，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也可以應(yīng)用于小麥病蟲害的監(jiān)測與預(yù)警。通過在農(nóng)田中設(shè)置圖像傳感器或攝像頭，將圖像采集設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)連接，實現(xiàn)農(nóng)田的實時圖像監(jiān)測。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以自動分析農(nóng)田圖像中的異常情況，如病蟲害的發(fā)生，快速發(fā)出預(yù)警信號。農(nóng)民可以及時得知農(nóng)田內(nèi)的異常情況，并采取相應(yīng)的防治措施，避免因病蟲害的蔓延嚴重影響小麥產(chǎn)量。

3.4   大數(shù)據(jù)分析與決策支持系統(tǒng)在種植管理中的應(yīng)用

傳統(tǒng)小麥種植技術(shù)中，農(nóng)民往往固守傳統(tǒng)的播種時間和密度。然而，隨著氣候變化和生態(tài)環(huán)境的變遷，傳統(tǒng)的播種時間和密度可能不再適用。過早或過晚的播種時間會導(dǎo)致小麥受寒害或熱害，影響生長和發(fā)育；而過高或過低的播種密度則會影響小麥的養(yǎng)分和空間競爭，進而影響產(chǎn)量。傳統(tǒng)小麥種植還常常依賴于經(jīng)驗和感覺來進行施肥，缺乏科學(xué)的養(yǎng)分調(diào)控，導(dǎo)致施肥不均衡，養(yǎng)分浪費和土壤質(zhì)量下降。同時，缺乏對土壤養(yǎng)分含量和需求的準確監(jiān)測和調(diào)節(jié)，使得小麥無法獲得適當?shù)臓I養(yǎng)，影響產(chǎn)量和品質(zhì)，而大數(shù)據(jù)分析與決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用則可以解決這些問題[6]。首先，通過采集并整理大量的小麥種植數(shù)據(jù)，包括土壤養(yǎng)分、氣象數(shù)據(jù)、種植記錄等，建立起一個龐大的數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)可以通過專業(yè)的數(shù)據(jù)分析工具進行挖掘和分析。其次，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以對小麥種植過程中的關(guān)鍵指標和關(guān)聯(lián)關(guān)系進行深入研究。通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，可以發(fā)現(xiàn)潛在的規(guī)律和模式，比如某種肥料對小麥產(chǎn)量的影響、特定氣象條件下小麥生長的情況等。這些分析結(jié)果能夠為農(nóng)民提供科學(xué)依據(jù)，幫助他們制定更合理的種植管理方案。此外，大數(shù)據(jù)分析與決策支持系統(tǒng)還能夠結(jié)合農(nóng)學(xué)模型和算法，進行農(nóng)藝決策的預(yù)測和優(yōu)化。通過對歷史種植數(shù)據(jù)的分析和模型訓(xùn)練，系統(tǒng)可以自動預(yù)測不同種植措施對小麥產(chǎn)量和質(zhì)量的影響，進而為農(nóng)民提供最佳的決策建議。這些決策支持系統(tǒng)可以基于實時數(shù)據(jù)進行更新和調(diào)整，保證決策的準確性和時效性。

農(nóng)業(yè)信息技術(shù)在小麥種植田間管理中的應(yīng)用建議

4.1   加強農(nóng)民培訓(xùn)和技術(shù)推廣

中國東部地區(qū)農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的三個分維度指數(shù)得分由高到低依次為信息裝備、信息資源、信息化應(yīng)用。就發(fā)展趨勢而言，各分維度指數(shù)得分均有不同程度的提升，其中，信息裝備指數(shù)始終處于最高水平，且一直保持增長；信息資源指數(shù)由2011年的0.166逐漸提高到2020年的0.331，增長了近一倍；信息化應(yīng)用指數(shù)起點最低，但發(fā)展最為迅猛，十年間均值由0.026快速上升至0.320，年均增長率高達32.05%，說明農(nóng)業(yè)信息化應(yīng)用水平在提升，與此同時，更需要加強農(nóng)民培訓(xùn)和技術(shù)推廣，可以組織農(nóng)民參加系統(tǒng)化的培訓(xùn)課程，包括理論知識和實踐操作。培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)涵蓋農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的原理、功能、操作方法以及數(shù)據(jù)分析和利用等方面。培訓(xùn)可以結(jié)合實地示范，讓農(nóng)民親自操作設(shè)備和軟件，掌握實際應(yīng)用技巧，針對不同農(nóng)民的需求和實際情況，提供個性化的指導(dǎo)和支持。可以派遣專業(yè)人員到農(nóng)田進行現(xiàn)場指導(dǎo)，幫助農(nóng)民解決具體問題，指導(dǎo)他們在日常種植過程中如何利用農(nóng)業(yè)信息技術(shù)進行決策和管理。另外，可以在小麥種植區(qū)域建立示范基地，展示先進的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用。農(nóng)民可以通過參觀示范基地，了解最新的技術(shù)設(shè)備和應(yīng)用案例，激發(fā)他們對農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的興趣，并且可以實地體驗操作，加深對技術(shù)的理解[7]。

4.2   推廣簡化應(yīng)用

降低小麥種植田間管理中的技術(shù)成本是提高農(nóng)業(yè)效益和推動農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，政府可以加大對農(nóng)業(yè)科技部門、農(nóng)業(yè)企業(yè)等的資金支持力度，推動農(nóng)業(yè)信息技術(shù)設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)。政府還可以通過投入資金設(shè)立專項補貼基金，為小麥種植者購買農(nóng)業(yè)信息化設(shè)備提供一定的財政補貼。另外，政府可以與金融機構(gòu)合作，制定針對小麥種植者的優(yōu)惠貸款政策，降低他們購買農(nóng)業(yè)信息化設(shè)備的資金負擔(dān)。同時，可以根據(jù)具體情況給予適當?shù)脑O(shè)備購置補貼，減輕小麥種植者的經(jīng)濟壓力。

結(jié)語

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型發(fā)展是中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)道路，傳統(tǒng)的小麥種植形式不僅有著較高的勞動強度，還容易受到各種因素影響，無法保證小麥最終的質(zhì)量和產(chǎn)量。若是在小麥田間管理工作中有效地運用農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，可以大幅度降低人員的勞動強度，減少人力的成本投入。同時，借助農(nóng)業(yè)信息技術(shù)可以使小麥種植工作實現(xiàn)智能化和自動化，并且及時滿足小麥生長所需。如在小麥生長的過程中，通常需要擁有足夠的光照條件，以此促進葉綠素更好地轉(zhuǎn)化，使小麥的健康得到保證。在此過程中運用農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，可以根據(jù)小麥各生長階段對光照的要求實施不斷的調(diào)控。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)智能化澆灌，還能夠減少傳統(tǒng)灌溉形式造成的水資源浪費；借助信息監(jiān)測技術(shù)，能夠精準地獲取到土壤中的各項數(shù)據(jù)信息，從而實現(xiàn)肥料的精準施加。既避免了土壤過度營養(yǎng)化，又減少了環(huán)境污染。由此可見，農(nóng)業(yè)信息技術(shù)在小麥種植田間管理工作中的有效運用，為農(nóng)業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型發(fā)展注入了能量。