农业大省农田管理尝试高科技

安装在鹤壁农田里的“星陆双基农田信息协同反演技术”的监视器，成了农田管理的新手段。

　　眼下正是秋苗管理的关键时期。但盛夏时节，高温、暴雨等极端天气频发，尤其是近年来频发的旱涝急转现象，对农作物生长影响很大。另外，部分地区病虫害时有发生，也造成农作物受灾。因此，对于农作物生长环境的监测显得越发重要。

　　借助一种新技术手段物联网，加强对天气、土壤、病虫害等影响农作物生长因素的监控并及时采取预防措施，正成为我省一些地方在农田管理中积极尝试的新鲜事物。

　　一个市的实践

　　“我们今年要在全市实现双覆盖。”鹤壁市气象局局长张睿光告诉记者，年底前所有县区、所有万亩创建示范方全部要安装一种叫做“星陆双基农田信息协同反演技术”的监视器。

　　这套系统是中国农科院主持开发的863计划中的一个课题，今年4月已通过了科技部组织的验收。

　　7月5日，记者走进鹤壁农科院，在这里体验了一把这个神奇的监测系统。工作人员一打开大屏幕，分布在鹤壁全市田间的60处监测点的各种数据和图像扑面而来，地表温度、空气湿度、风向、土壤温度、土壤湿度、植被光合有效辐射、叶面积指数等农田生态环境参数，一览无余。

　　随后，屏幕上出现了农田的视频画面，一片绿油油的玉米苗。工作人员介绍，这是位于浚县王庄监测点所拍的实时画面。镜头拉近后，一棵玉米苗清晰地显示在大屏幕上，田里夏收后剩下的麦茬依然可见。镜头再拉近，一片玉米叶的视野画面清晰可见。

　　谈起这套系统，张睿光一脸自豪。他说，这套系统将卫星遥感技术与地面传感、无线通信技术有效结合，实现了实时、动态、连续监测，足不出户就实现了大田作物长势、生长环境的可视化。

　　“对农作物叶面积指数实现自动观测，这在国内外还是首次。”张睿光说，过去农技人员搬梯子去田间拿着尺子去量，才能计算出来叶面积指数，很费事。

　　查看农作物病虫害情况则是另一个神奇的功能。工作人员告诉记者，查看病虫害情况有两种方法：一个高清摄像头镜头拉近，直接观察农作物。再一个是使用孢子捕捉仪。

　　这是什么仪器？

　　看到记者疑惑，在大屏幕上，工作人员远程控制了一个监测点的高清摄像头，拉近镜头，看到一个小盒子样的装置，这就是孢子捕捉仪。

　　工作人员介绍，根据风向，仪器可自动调整进口方向，有个吸尘器把空气吸进去，里面有个类似电影胶片的胶带装置，把吸入空气中的灰尘、花粉、孢子等粘在上面，里面有放大1000倍的显微镜拍照，再把图像传输到后端服务器。

　　正说着，一幅显微镜下的图像呈现在眼前，这正是孢子捕捉仪拍摄的照片。通过这，植保专家可观察到有无病虫害产生的孢子，可以发现早期的病虫害，提前防治。

　　除了微观监测，在宏观观测苗情方面，这套系统也比传统的卫星遥感技术要有优势。

　　张睿光说，过去一直用遥感技术，但有不确定性，比较宏观，现在用反演技术能再精确一些。他举例说，在三月份，用卫星遥感技术测一类苗、二类苗的面积，但卫星会把当时已发芽树木的绿度也当作小麦的绿度，造成测算偏差。这时再用地面遥感技术，反演矫正这个偏差，这样结果就精确了。

　　去年鹤壁浚县22万亩小麦高产创建示范片平均亩产581.4公斤，创下了全国整县建制小麦高产纪录。“这样的成绩与科学管理和技术服务是分不开的。”张睿光说，受此鼓舞，鹤壁当地决定，今年在全市农田实现这套系统的全覆盖。

　　物联网改变传统农业

　　鹤壁的农田监测应用了当前一项最新的技术手段物联网。

　　所谓物联网（The Internet of things），即通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网可以运用于农田、电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各行各业之中，通过与互联网相结合，实现人和物的沟通、信息系统与物理系统的整合，使人类以更加精细和动态的方式管理生产和生活，提高资源利用率和生产力水平，市场潜力巨大。包括物联网在内的新一代信息技术已列为国家“十二五”发展规划中的七大新兴产业。

　　在过去一年多的时间，农业物联网已经由物联网概念派生而出，发展迅速。所谓农业物联网，则是近几年兴起的新技术，就是把不同的传感器放入农田或埋入土壤采集温度、湿度、光照、病虫害等信息，并构成监控网络，几分钟可传输一次数据，帮助及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置。据悉，目前全国已经有多家科研院所、地方政府着手规划兴建基于农业物联网技术的示范农业项目。

　　不过，目前物联网的感知能力仍处于不断发展过程。据介绍，现在能测土壤中氮磷钾等微量元素的传感器还存在着成本过高的瓶颈。

　　河南农业大学信息与管理科学学院院长马新明透露，他的博士生正在研究一项用于农业的计算机图形图像技术。通过高清摄像头拍摄的图像，分析农作物叶片含水率、叶片含氮量等，以此来判断是壮苗或是弱苗。

　　将物联网技术引入农业领域，将彻底改变传统农业的生产模式。有专家认为，这种改变会从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化甚至远程控制的生产设备，可以避灾减灾、节本增效，减少环境污染，提高农业生产效益。

　　“设施农业和物联网技术结合，可自动调控农作物生长。”马新明告诉记者，河南农大在方城县的温室大棚能利用红外线技术，感应二氧化碳、光照等，进而自动调节大棚内的通风和遮光设施，达到农作物生长的最佳环境。目前，智能大棚在我省不少地方已经使用。

　　位于郑州的中国电子科技集团公司第二十七研究所，是参与研制神舟飞船与天宫一号对接系统的研究单位，近年来也把发展农业物联网作为一项重点业务。

　　7月9日，该研究所所长薛海中告诉记者，我们研制的土壤墒情网络和自动灌溉网络，可以把粗放式农田灌溉提升为精确式灌溉，既节约了水资源，也降低了农田的管理成本。我们下一步还要研究如何把施肥和灌溉合成起来，以提高施肥效率。

　　一线农技人员的感受

　　“鹤壁的实践是把传统的遥感技术和近年兴起的农业物联网技术相结合。”马新明认为，遥感监测获得“面”的信息，物联网监测获得“点”的信息。

　　马新明说，遥感监测主要靠卫星，从卫星照片来获得大面积粮食作物生长状况信息。但要获得作物叶面系数、株高、叶片含水率等更具体的信息，还要使用地面遥感技术，与卫星数据对应分析。

　　事实上，除了像鹤壁这样较大规模的应用农业物联网技术，在我省的一些基层农技站，也开始有了零星的应用。

　　刘红君，滑县农技推广中心土肥站站长。今年他们在当地的农业示范园和几个农户的田里安装了农业物联网传感器，其中用于监测土壤墒情的4套，用于小气候监测的3套。

　　使用后，刘红君最大的感受是四个字：方便快捷。

　　刘红君说，原来搞监测用的是笨法，推个小推车，走到田头，靠人工去测。要测全县22个乡镇195万亩耕地的情况，开着汽车，就要跑一两天，还得用塑料袋取样，拿回来，慢慢测。

　　现在用上农业物联网，对刘红君这样的基层农技人员，免除了手工测量和记录的奔波之苦，足不出户获得的各种数据，也是最新最快的，能及时反映苗情，指导对农业生产不利的因素及早排除。同时，农业物联网记录的大量详尽数据，对农业生产的规律性研究也非常有用。

　　刘红君告诉记者，因资金有限，目前他们只是在壤土区布设了监测点。下一步还要多上几套设备，实现全县其他类型土壤测量的覆盖。

　　能否大范围推广？

　　对于农业大省的河南，粮食生产中能否全面推广物联网技术？薛海中和马新明等物联网专家都认为，目前从各方面的技术条件来看，物联网技术完全可以用于我省农作物生长管理。

　　现在我省正在实施6000万亩高标准粮田的“百千万”工程。目前的“百千万”工程主要是道路、机井等各种基础设施的建设，“如果把物联网信息系统加入，无疑会大大加快实现我省农业现代化进程。”

　　马新明呼吁，6000万亩高标准粮田建设中，如果能拿出1000万亩来进行信息化建设，实现的效益也是可观的。按他们多年来在滑县每亩地增收47元的实践计算，1000万亩就能增收4.7亿元。

　　马新明说，在土壤质地均一的情况下，1万~5万亩可建一个监测点，每个监测点花费3万~5万元。像豫东那样的大平原，土质非常均一，连片的10万亩建一个监测点即可。

　　薛海中也呼吁，农业物联网是个新兴技术，对农业经济发展有很大支撑作用，我省作为农业大省，在中原经济建设中要把引用这种技术列入专项发展计划，以保障我省农业经济的持续、健康发展。