精确农业管理技术，或者叫做定位作物管理技术，目前在大田作物中被广泛应用。现在，华盛顿州立大学的科学家们想知道果树栽培者怎样也能从这项新的监测技术中受益。

精确农业管理包括观察、测量、绘图和管理农场中的各种变量。它在很大程度上依赖于传感器、全球定位系统和地理信息系统，以获得地形、有机质含量、水分和氮含量等各类信息，从而得到植物的耐受范围。

生产商可以通过划分区域来管理农场，根据具体需求来优化生产。可以通过产量监测来评估管理系统的效果。

最终的目标是开发一个决策支持系统来提高效率和增加收益，同时节约资源。

精确农业不涉及树木的大面积集中管理和精确修剪，那属于精确园艺的范畴。

华盛顿州立大学的大卫·布朗博士是土壤科学家，他以前的主要研究对象是小麦和其他一年生作物。但今年夏天，他一直与果树栽培者探讨在果树上使用精确农业的潜力。

他了解到果树种植者也在使用一些精确管理的技术，能专门解决一些基础问题，例如土壤水分，但不是作为整体管理系统的一部分。布朗认为可以收集更多对水果种植者有用的信息。令他惊讶的是，即便水果作物的经济价值这么高，可遥感技术在水果种植领域应用的并不多。

技术是现成的，相对作物的价值来说该技术是廉价的。布朗说：“我认为果园主们只是不知道精确农业，实际上这些是非常简单的，只是没有人真的去做。”

原因之一是精确农业中最专业的科学家往往集中在一年生作物上而对果树或葡萄生产知之甚少。华盛顿州立大学从来没有土壤学家从事果树研究，对果园土壤研究一直是“少到令人震惊”。 

图8-8华盛顿州立大学博士 Matteo Poggio在操作近红外探测器。机器通过红外照射指示土壤矿物含量和有机质含量（图：华盛顿州立大学，戴夫•布朗）

相反，懂园艺的人对土壤和精密农业又懂得不多。

  布朗和均衡可持续农业专家大卫·斯坦，曾希望召集来自全国甚至全世界顶尖的土壤学家，召开一个关注多年生果树土壤研究的研讨会。

“我们想要得到一些关注，”布朗说，“我们想要提高大家在这方面的兴趣。我们必须清楚它的好处，我们应该看看土壤学家怎么帮助果树行业。这就要求把我们劲儿往一处使。”

  他们向特色农作物研究委员会申请资助用以支付会议的费用，但是没有通过。

    一般来讲，收集数据是相对简单的，但是处理数据并能够使种植者很好的利用起来是比较困难的事情。布朗说：“这不像傻瓜相机，肯定需要比较专业的知识来处理这些数据。”

  所有大型种子公司都在大量投资于精确农业，并且向购买他们种子的种植者提供服务。例如，美国孟山都公司最近花费近十亿美元收购了farm-analytics公司的气候集团。所有种植者的投入和产出数据会自动上传到孟山都公司，以便公司给他们提供管理建议。

  布朗设想，咨询公司或果树苗木的供应公司也可以提供这样的服务，尽管一些较大的水果生产者自身可能有遥感和地形建模等方面的经验。

 “如果他们自身具有专业知识，并且想联系我并从我这获得帮助，我很欢迎他们，”他说，“我很兴奋，因为我认为这存在很大潜力。”

图8-9 电磁感应仪测量土壤电导率、水分、盐度和粘土含量，它可以被拖在全地形车的后面（华盛顿州立大学，戴夫•布朗摄）

精确农业：专业工具

目前在果园中，对精确农业技术可能有用的工具包括：

电磁感应：电磁感应仪器，如EM38，测定土壤电导率，水分、盐度和粘土的含量。仪器可以被拖在一辆配备了GPS系统的沙滩车后面以对整个区域进行测量并绘图。

电磁感应仪器经常用于甜菜种植的盐度测试，还可以显示土壤深度的显著性差异。华盛顿州立大学的土壤学家戴夫•布朗博士说，种植者可从仪表直接读出土样的差异。

该技术被咨询公司广泛使用。通常是第一年检测几次，以后不需要再定期检测。

近红外探测器：可见近红外光谱，其中包括一个照射土壤光路，通过测量反射光，可以指示土壤矿物和有机质含量。该设备使用透度计，布朗把它比作一个“逆潜望镜”，可以插到地上观察，而不用采集内部土壤样本。顶端的阻力设备可以指示土壤深度。

布朗说，商业版本对种植者来说太贵。“这不是种植者需要拥有的东西，”他说，“咨询公司可以购买这类设备，他们帮你的土地进行检测并处理。”

遥感：植物在发生光合作用时吸收可见光。卫星图像组合了归一化植被指数，基于光吸收的量，就可以探测出农场的光合成有效植被。布朗说一个农场的干旱或其他逆境胁迫的区域发生的变化，在肉眼可见之前，就可以出现在遥感图像上。这项技术可检测出果园中发病或灌溉不当的那些区域。

一些人造地球卫星，例如地球资源卫星Spot-5和RapidEye可以提供这些服务。RapidEye成像器包含一个额外的处于红色和近红外之间的电磁频谱，这有助于量化叶绿素含量和潜在的氮缺失。RapidEye成像可以每五米一个观察单元覆盖较大面积，并且可以回放。

布朗预计将会有不使用卫星图像而使用全地形交通工具以及安装在无人机上的传感器出现。

激光雷达：这是一种遥感技术，通常在飞机上使用。它测量距离是用激光照射目标，测量光束反弹的距离。这个名字来自于“光”和“雷达”的结合。它生成高分辨率的图像，包括轮廓和三维地图。激光雷达常用于森林3D图像评估生物物质，也是用来测量水土流失和景观演化，例如哪里正在形成沟壑。

地面激光扫描：现在可以在地面上使用激光雷达技术，而不是在空中。这让3D图像精确到1 mm以内。这种分辨率足够精确的看到一片叶子上的叶脉。激光设备可以是水平或者垂直朝向的，可以放在一个平台，或车载穿过果园。布朗发现了它用于区分树上水果的潜力。水果会“跳出来”，因为其形状与叶子有明显区别。

地形建模：已经有一些开源软件可用，这些软件可生成日照地图，显示阳光照射强度以及农场的每个部分所接收到的太阳能。它是基于数字海拔和坡梯度地图，以及计算太阳的角度与地面的角度相结合。布朗认为这些信息对果园和葡萄园，特别对于水果成熟度可能很有价值。它还可以检测低洼地和潮湿的地方，水都会流向那些地方。

无人机：只要需要，无人机有潜力在安装了传感器的农场上飞得很低。尽管无人机非常稳定，但是在有风时操作不好，因为推力不够。但它们商业使用的主要障碍在于获得执照的不确定性。他预计，联邦航空管理局今年冬天将发布规则来解决无人机的安全问题，比如干扰飞行或坠落伤人。

布朗说，“人们迫不及待的想使用这些飞行器，但获得执照太难了。”

空间插值：空间插值软件用以处理各种传感器从数量有限的数据点采集的数据以便生成连续的地图。它假定，位置接近的数据点比位置远的在数据上相似性更大。

（郭永斌 译，王树桐 校）