德國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)做法及啟示
——以百年農(nóng)場(chǎng)Gut Derenburg為例

陳章全，吳 勇，陳世雄，邊全樂，曹崇建，陳 宇，尹昌斌，尤 飛，易小燕，尚 斌，朱 崗，王遠(yuǎn)吉

(1.農(nóng)業(yè)部發(fā)展計(jì)劃司，北京 100125； 2.全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，北京 100026；3.中國(guó)農(nóng)學(xué)會(huì)，北京 100026； 4.農(nóng)業(yè)部工程建設(shè)服務(wù)中心，北京 100081；5.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081； 6.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081；7.新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)廳，烏魯木齊 830049； 8.寧夏農(nóng)牧廳農(nóng)業(yè)資源區(qū)劃辦公室,銀川 750002)

·國(guó)外農(nóng)業(yè)·

德國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)做法及啟示
——以百年農(nóng)場(chǎng)Gut Derenburg為例

陳章全1，吳 勇2※，陳世雄1，邊全樂3，曹崇建4，陳 宇4，尹昌斌5，尤 飛5，易小燕5，尚 斌6，朱 崗7，王遠(yuǎn)吉8

(1.農(nóng)業(yè)部發(fā)展計(jì)劃司，北京 100125； 2.全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，北京 100026；3.中國(guó)農(nóng)學(xué)會(huì)，北京 100026； 4.農(nóng)業(yè)部工程建設(shè)服務(wù)中心，北京 100081；5.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081； 6.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081；7.新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)廳，烏魯木齊 830049； 8.寧夏農(nóng)牧廳農(nóng)業(yè)資源區(qū)劃辦公室,銀川 750002)

[目的]通過分析德國(guó)Gut Derenburg農(nóng)場(chǎng)推進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的做法和思路，以期對(duì)我國(guó)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供借鑒。[方法]采用實(shí)證研究法，介紹德國(guó)百年農(nóng)場(chǎng)Gut Derenburg發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基本情況，剖析其在改良土壤、底施磷鉀肥和有機(jī)肥、變量追施氮肥和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、農(nóng)機(jī)作業(yè)等方面實(shí)施精準(zhǔn)管理的應(yīng)用實(shí)例，并總結(jié)其成功經(jīng)驗(yàn)。[結(jié)果]Gut Derenburg農(nóng)場(chǎng)的主要做法：(1)通過建立詳實(shí)的土壤空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)基肥施用(磷鉀肥、有機(jī)肥)和土壤改良(應(yīng)用堆肥和石灰調(diào)控土壤pH)的分區(qū)精準(zhǔn)管理； (2)通過近紅外光譜實(shí)時(shí)測(cè)定葉片營(yíng)養(yǎng)狀況、群體長(zhǎng)勢(shì)等實(shí)現(xiàn)中后期氮肥的變量精準(zhǔn)施用和作物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)控制； (3)基于車載Telematics系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多農(nóng)機(jī)同時(shí)高效作業(yè)的精準(zhǔn)管理。[結(jié)論]Gut Derenburg農(nóng)場(chǎng)對(duì)當(dāng)前中國(guó)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的啟示：(1)以提高經(jīng)濟(jì)效益為前提； (2)以專業(yè)化服務(wù)為依托； (3)以提高資源利用效率為核心； (4)以規(guī)模經(jīng)營(yíng)為基礎(chǔ)； (5)以提升勞動(dòng)力素質(zhì)為支撐。

德國(guó) 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè) 土壤數(shù)據(jù)庫(kù) 分區(qū)管理

0 引言

德國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展在推動(dòng)德國(guó)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程中發(fā)揮了重要作用。筆者于2016年11月到德國(guó)薩克森-安哈爾特州哈爾茲縣的Gut Derenburg農(nóng)場(chǎng)，學(xué)習(xí)該農(nóng)場(chǎng)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的做法和經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)了解了農(nóng)場(chǎng)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)過程及主要內(nèi)容、取得的進(jìn)展和成效，并實(shí)地參觀了農(nóng)場(chǎng)相關(guān)機(jī)械設(shè)施、采樣檢測(cè)設(shè)備、儲(chǔ)糧倉(cāng)庫(kù)和田間作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等。Gut Derenburg農(nóng)場(chǎng)從解決自身實(shí)際問題出發(fā)，循序漸進(jìn)推進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的做法和思路對(duì)我國(guó)有很好的借鑒意義。

1 農(nóng)場(chǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程

1.1 農(nóng)場(chǎng)的基本情況

Gut Derenburg農(nóng)場(chǎng)是由Münchhoff家族經(jīng)營(yíng)超過190年的家庭農(nóng)場(chǎng)，位于薩克森-安哈爾特州中部肥沃的馬格德堡平原。農(nóng)場(chǎng)總經(jīng)營(yíng)面積1068hm2，其中耕地972hm2，耕地地塊平均面積32hm2。近10年平均降雨量575mm，年平均氣溫9.1℃。種植制度為一年一熟的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)。2016年主要種植475hm2冬小麥， 295hm2冬油菜，其他還有冬大麥、豌豆和青皮蘋果。

經(jīng)營(yíng)這樣規(guī)模的農(nóng)場(chǎng)，雇員卻很少。除了農(nóng)場(chǎng)主，主要有1個(gè)秘書， 4個(gè)外貿(mào)員工， 2個(gè)收獲幫工(7月15日至9月30日)，以及耕地、施肥、播種、追肥等作業(yè)時(shí)若干臨時(shí)雇工，平均100hm2只需要0.48個(gè)勞動(dòng)力，換算成長(zhǎng)期雇員整個(gè)農(nóng)場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)、管理、銷售等只有約20人。如此高的勞動(dòng)生產(chǎn)率，得益于大型機(jī)械的應(yīng)用。農(nóng)場(chǎng)擁有4臺(tái)帶有GPS自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的拖拉機(jī)，總動(dòng)力達(dá)到1009馬力； 一臺(tái)145馬力伸縮臂式裝卸車，卷?yè)P(yáng)高度9 m，最大卷?yè)P(yáng)重量4.5 t； 2臺(tái)Lexion770聯(lián)合收割機(jī)， 10.50 m切割寬度，帶有產(chǎn)量制圖系統(tǒng)和GPS導(dǎo)航； 2臺(tái)HAWE 28m3轉(zhuǎn)運(yùn)拖車、1臺(tái)Horsch UW160轉(zhuǎn)運(yùn)拖車； 1個(gè)36m噴幅的拖掛噴灑器，桶容量6000L，其前端配備近紅外光譜儀； 1臺(tái)36m寬幅的Rauch AGT撒肥機(jī)，其前端配備近紅外光譜葉片氮測(cè)定儀(N-Sensor)； 1臺(tái)4.8m松土機(jī)； 1臺(tái)4m寬條播機(jī)。

1.2 發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的動(dòng)因

2000年前后農(nóng)場(chǎng)采用了帶有產(chǎn)量制圖系統(tǒng)的收割機(jī)，實(shí)時(shí)記錄產(chǎn)量數(shù)據(jù)并形成產(chǎn)量空間分布圖，發(fā)現(xiàn)不同地塊間產(chǎn)量差異很大，同樣的耕作管理，產(chǎn)量差異達(dá)到25%～30%。分析原因：一是不同地塊土壤肥力存在很大差異，卻采取了相同的養(yǎng)分管理措施，沒有根據(jù)土壤肥力差異區(qū)別施肥導(dǎo)致產(chǎn)量損失嚴(yán)重。二是作物生長(zhǎng)發(fā)育存在個(gè)體差異，苗情長(zhǎng)勢(shì)有壯弱之分，生育進(jìn)程有快慢之別，沒有針對(duì)不同苗情采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)措施。收獲時(shí)弱苗產(chǎn)量低，生育進(jìn)程慢的地塊小麥尚未成熟，灌漿不飽滿。除了減產(chǎn)，還存在施肥效率不高、貪青晚熟難以收割脫粒、小麥蛋白質(zhì)含量波動(dòng)大等問題。

為解決以上問題，農(nóng)場(chǎng)主決定對(duì)整個(gè)農(nóng)場(chǎng)在科學(xué)分區(qū)的基礎(chǔ)上進(jìn)行精準(zhǔn)管理。一是在充分了解農(nóng)場(chǎng)土壤性質(zhì)空間變異的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)分區(qū)，針對(duì)土壤肥力差異進(jìn)行區(qū)別施肥和有針對(duì)性的土壤改良措施。二是在作物不同的生育階段針對(duì)不同的苗情有區(qū)別的追施氮肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，使其生長(zhǎng)發(fā)育成熟盡量一致。

除了產(chǎn)量差異，農(nóng)場(chǎng)機(jī)械多作業(yè)效率不高的問題也亟待解決。小麥?zhǔn)崭?、脫粒和轉(zhuǎn)運(yùn)等作業(yè)，往往需要收割機(jī)、轉(zhuǎn)運(yùn)拖車、汽車列車、卡車等10多臺(tái)不同機(jī)械同時(shí)作業(yè)。要高效管理這些機(jī)械，將會(huì)面臨很多問題，如：每臺(tái)機(jī)械什么時(shí)候需要補(bǔ)充柴油？如何合理分配油罐車？收割機(jī)往轉(zhuǎn)運(yùn)拖車卸料的合理地點(diǎn)？卸料需要多長(zhǎng)時(shí)間？如何確定轉(zhuǎn)運(yùn)拖車向汽車列車/卡車卸糧的合理地點(diǎn)？如何減少機(jī)械的無效運(yùn)行？等等，需要實(shí)時(shí)了解每臺(tái)機(jī)械的位置和狀態(tài)，對(duì)機(jī)械作業(yè)做出合理的安排，實(shí)現(xiàn)機(jī)械作業(yè)的精準(zhǔn)高效管理。

1.3 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

Gut Derenburg農(nóng)場(chǎng)從2002年開始逐步實(shí)施不同的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目，當(dāng)年實(shí)施精準(zhǔn)追肥氮肥， 2003年實(shí)施精準(zhǔn)施用基肥(有機(jī)肥、磷鉀肥)， 2004年實(shí)施精準(zhǔn)施用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，此后陸續(xù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的土壤改良(調(diào)整土壤pH值)、農(nóng)機(jī)精準(zhǔn)作業(yè)等，以及現(xiàn)在正在研究的精準(zhǔn)播種。實(shí)踐證明，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展大幅提升農(nóng)場(chǎng)管理水平，在節(jié)約投入成本、增加作物產(chǎn)量、改良酸性土壤、提高農(nóng)機(jī)作業(yè)效率等方面都取得了非常明顯的成效。

2 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的主要做法

Gut Derenburg農(nóng)場(chǎng)實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)主要做了3個(gè)方面工作：一是通過建立詳實(shí)的土壤空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)基肥施用(磷鉀肥、有機(jī)肥)和土壤改良(應(yīng)用堆肥和石灰調(diào)控土壤pH)的分區(qū)精準(zhǔn)管理； 二是通過近紅外光譜實(shí)時(shí)測(cè)定葉片營(yíng)養(yǎng)狀況、群體長(zhǎng)勢(shì)等實(shí)現(xiàn)中后期氮肥的變量精準(zhǔn)施用和作物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)控制； 三是基于車載Telematics系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多農(nóng)機(jī)同時(shí)高效作業(yè)的精準(zhǔn)管理。

2.1 基于土壤數(shù)據(jù)庫(kù)的分區(qū)精準(zhǔn)管理

2.1.1 建立土壤數(shù)據(jù)庫(kù)

為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的分區(qū)管理，首先要詳細(xì)了解農(nóng)場(chǎng)土壤性質(zhì)的空間變異，建立包含農(nóng)場(chǎng)空間位置、地塊分布、形狀、高程等信息的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，以及土壤各種物理、化學(xué)、生物等信息的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。空間數(shù)據(jù)來源于衛(wèi)星圖、鳥瞰圖、地形圖、地質(zhì)圖、土壤等級(jí)圖等，可以通過購(gòu)買、網(wǎng)絡(luò)共享等途徑獲取。土壤屬性數(shù)據(jù)需要進(jìn)行實(shí)地取樣測(cè)試，通過以20m等距進(jìn)行網(wǎng)格狀土壤取樣，進(jìn)行理化性狀分析，包括土壤類型、土壤質(zhì)地、pH值、土壤電導(dǎo)率、土壤含水量、田間持水量、陽離子交換量、氮磷鉀及中微量養(yǎng)分元素含量等。

土壤屬性數(shù)據(jù)中，土壤電導(dǎo)率、土壤含水量是通過汽車牽引土壤掃描儀在田間行走的同時(shí)連續(xù)測(cè)定，在1.5m的土壤深度內(nèi)分5層測(cè)量，可得到不同層次的電導(dǎo)率和土壤含水量。其他土壤屬性如土壤質(zhì)地、田間持水量、養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)等通過田間取樣到實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。

將空間數(shù)據(jù)和土壤屬性數(shù)據(jù)疊加，即可得到土壤類型圖、土壤質(zhì)地圖、可用田間持水量圖、土壤pH值圖、土壤電導(dǎo)率圖、土壤各種養(yǎng)分含量圖等。再根據(jù)各土壤屬性值進(jìn)行空間分區(qū)，針對(duì)不同的分區(qū)可采取有針對(duì)性的措施。如圖1為可用田間持水量分區(qū)圖，每一個(gè)圖斑(地塊)都標(biāo)注了不同的顏色和數(shù)字，表示該地塊土壤接納、存儲(chǔ)天然降水并提供作物利用的能力。數(shù)字越高、顏色越綠表示該能力越強(qiáng)，不易受干旱影響。紅色地塊114.56，表示在575mm的年降水中，只有114.56mm的水量能被土壤存儲(chǔ)用于作物生長(zhǎng)，表示該地塊抵御干旱的能力非常弱。

圖1 可用田間持水量分區(qū)(mm)

圖2 土壤pH值分區(qū)

2.1.2 分區(qū)精準(zhǔn)實(shí)施酸性土壤改良

農(nóng)場(chǎng)根據(jù)土壤pH值分區(qū)圖(圖2)對(duì)酸性土壤進(jìn)行了改良。在pH值小于6.1的區(qū)施用堆肥，增加土壤緩沖能力。在pH值小于4.2的區(qū)每公頃每次施用4t石灰，pH值在4.3～5.6的區(qū)每公頃每次施用3t石灰，分別于2004年秋季和2006年春季施用2次。pH值高于5.6的區(qū)不施用石灰。2007年再次測(cè)定，結(jié)果所有酸性地塊pH值均明顯上升，增幅為0.5～1.7，土壤酸性得到明顯好轉(zhuǎn)，如表1。

表1 酸性土壤精準(zhǔn)改良后土壤pH值變化情況

地塊編號(hào)年份pH值變化34820045 65 6=>6 120076 134920044 54 5=>6 320076 335020044 44 4=>5 820075 835120043 93 9=>5 320075 335220044 14 1=>5 520075 535320044 54 5=>5 620075 635420044 44 4=>6 120076 1

2.1.3 分區(qū)精準(zhǔn)施用磷鉀肥

根據(jù)土壤有效磷(圖3)和速效鉀含量分區(qū)圖(圖4)，有針對(duì)性地對(duì)每一個(gè)分區(qū)進(jìn)行區(qū)別施肥。每公頃節(jié)約17～35kg過磷酸鈣(45%P2O5)，節(jié)約11～39kg鉀肥(40%K2O)。每公頃節(jié)約購(gòu)肥費(fèi)用29.5歐元，其中:磷肥節(jié)約19歐元，鉀肥節(jié)約10.5歐元。由于累積相關(guān)數(shù)據(jù)和制作相關(guān)軟件、改造施肥機(jī)械等，每公頃施肥作業(yè)成本增加1.95歐元。最后每公頃每年節(jié)約成本27.55歐元。920hm2耕作面積每年節(jié)約2.53萬歐元，從2002年開始實(shí)施該項(xiàng)目， 15年在分區(qū)精準(zhǔn)施用磷鉀肥上共節(jié)約超過30萬歐元成本。

圖3 土壤有效磷含量分區(qū) 圖4 土壤速效鉀含量分區(qū)

圖5 安裝在施肥機(jī)械上前方的近紅外光譜氮素測(cè)定儀N-Sensor(左)和氮肥施用量實(shí)時(shí)推薦(右)

圖6 氮測(cè)定儀(N-sensor)測(cè)定的作物葉片營(yíng)養(yǎng)狀況分布，冬小麥， 2008-04-22注：顏色越深代表營(yíng)養(yǎng)狀況好群體旺

圖7 基于葉片氮營(yíng)養(yǎng)測(cè)定的氮肥精準(zhǔn)變量施用，2008-04-22注：顏色越藍(lán)代表施肥量越少

2.2 基于近紅外光譜快速測(cè)定的精準(zhǔn)應(yīng)用

2.2.1 基于近紅外光譜葉片氮素快速測(cè)定的氮肥精準(zhǔn)施用

該應(yīng)用是在施肥機(jī)械的前部上方安裝氮素測(cè)定儀(N-Sensor，圖5)，實(shí)時(shí)掃描作物葉片，通過近紅外光譜法快速測(cè)定葉片營(yíng)養(yǎng)狀況(圖6)，根據(jù)測(cè)定結(jié)果有針對(duì)性地實(shí)時(shí)追施不同用量的氮肥(圖7～9)。圖6 中顏色深的地塊代表營(yíng)養(yǎng)狀況好群體旺，要少施氮肥，相應(yīng)在圖7中表現(xiàn)為藍(lán)色，氮肥使用量20～24kg/hm2。反之則如果顏色淺(淺綠或淺黃)代表營(yíng)養(yǎng)狀況不佳群體不好，需要增施氮肥，在圖7中表現(xiàn)為黃色或紅色，氮肥施用量達(dá)到30～43kg/hm2。該方法有3個(gè)特點(diǎn)：一是實(shí)現(xiàn)連續(xù)變量精準(zhǔn)施肥，根據(jù)葉片營(yíng)養(yǎng)狀況實(shí)時(shí)改變施肥量，真正實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)施肥。二是反應(yīng)快速，即測(cè)即施。三是施肥量的多少依據(jù)作物的營(yíng)養(yǎng)狀況決定，針對(duì)作物而非土壤，對(duì)作物調(diào)控作用更加直接。

通過有針對(duì)性地精準(zhǔn)施用氮肥，不但氮肥成本最小化，而且小麥群體更均勻，成熟度更加一致利于機(jī)械收割脫粒，小麥蛋白質(zhì)含量的波動(dòng)幅度更小。實(shí)施結(jié)果：平均每公頃節(jié)約尿素13.04kg， 900hm2小麥每年節(jié)約11.74t尿素，每t尿素320歐元，每年節(jié)約3755歐元。

脫粒時(shí)作物群體更均勻，平均每667m2產(chǎn)量增加10%， 900hm2面積相當(dāng)于增加90hm2的產(chǎn)量，每公頃產(chǎn)8t小麥，增產(chǎn)720t，每噸小麥約150歐元，增收10.8萬歐元。

圖8 配備近紅外氮素測(cè)定儀的撒肥機(jī)(精準(zhǔn)變量施用顆粒尿素) 圖9 配備近紅外氮素測(cè)定儀的施肥機(jī)(精準(zhǔn)變量噴施尿素硝銨溶液)

2.2.2 基于近紅外光譜作物快速測(cè)定的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑精準(zhǔn)施用

生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑精準(zhǔn)施用的原理和做法與氮肥一致，根據(jù)噴灑機(jī)前部上方的近紅外測(cè)定儀，實(shí)地實(shí)時(shí)掃描作物群體，通過近紅外光譜法快速測(cè)定作物群體大小和長(zhǎng)勢(shì)情況，根據(jù)測(cè)定結(jié)果即時(shí)追施不同用量生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑精準(zhǔn)施用場(chǎng)景見圖10。

據(jù)農(nóng)場(chǎng)主介紹， 2004年開始應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，當(dāng)年種植冬小麥650hm2。之前沒有應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，大約有10%的小麥會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)勢(shì)不一致、成熟期延后等因素減產(chǎn)25%。2004年應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)減少小麥損失130t，減少損失1.95萬歐元，平均每公頃減損30歐元。

圖10 配備近紅外光譜快速測(cè)定儀的噴灑機(jī)正在精準(zhǔn)施用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑 圖11 收割機(jī)停車及轉(zhuǎn)運(yùn)拖車卸糧的合理安排

2.3 基于車載Telematics系統(tǒng)的農(nóng)機(jī)作業(yè)精準(zhǔn)管理

圖12 收割機(jī)運(yùn)行時(shí)間分析

多種類型多臺(tái)農(nóng)機(jī)同時(shí)作業(yè)，僅靠人工很難實(shí)現(xiàn)高效精準(zhǔn)管理。農(nóng)場(chǎng)所有的農(nóng)機(jī)都通過車載Telematics系統(tǒng)進(jìn)行管理。Telematics系統(tǒng)通過內(nèi)置在農(nóng)機(jī)上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、無線通信技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及互聯(lián)網(wǎng)來提供服務(wù)。簡(jiǎn)單地說就是通過無線網(wǎng)絡(luò)將配備電腦、衛(wèi)星導(dǎo)航、無線通信等設(shè)備的農(nóng)機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)，提供信息和管理服務(wù)。

運(yùn)用車載Telematics系統(tǒng)，通過車載計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)記錄農(nóng)機(jī)狀態(tài)，如位置、速度、工作狀態(tài)、能耗、油箱油量、收割機(jī)儲(chǔ)糧倉(cāng)狀態(tài)等，通過無線連接互聯(lián)網(wǎng)查看農(nóng)場(chǎng)地圖、道路位置、行駛路線、其他農(nóng)機(jī)位置等，能實(shí)時(shí)了解每臺(tái)農(nóng)機(jī)的位置和狀態(tài)，對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)做出合理規(guī)劃安排，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)的動(dòng)態(tài)、協(xié)同和高效精準(zhǔn)管理。

以2016年8月9日Stadtfeld地塊小麥?zhǔn)斋@轉(zhuǎn)運(yùn)為例。地塊面積85hm2， 2臺(tái)Lexion 600收割機(jī)、2臺(tái)HAWE 28m3轉(zhuǎn)運(yùn)拖車、1臺(tái)Horsch UW160轉(zhuǎn)運(yùn)拖車， 2輛汽車列車， 4輛卡車，共11臺(tái)農(nóng)機(jī)同時(shí)作業(yè)。通過Telematics系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控每臺(tái)機(jī)械油箱油量，合理安排油罐車在合理的位置補(bǔ)充柴油； 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)收割機(jī)儲(chǔ)糧倉(cāng)狀態(tài)，及時(shí)安排轉(zhuǎn)運(yùn)拖車在合理的地點(diǎn)卸糧(圖11)，并預(yù)料卸糧的時(shí)間； 根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)拖車和卡車的相對(duì)位置，合理安排拖車向卡車卸糧的合理地點(diǎn)。通過以上措施減少農(nóng)機(jī)的空駛、繞路、怠車、等待等消耗，提高農(nóng)機(jī)作業(yè)效率，并能對(duì)農(nóng)機(jī)實(shí)際作業(yè)效率進(jìn)行客觀記錄和分析(圖12)。

3 發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與啟示

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)科技精準(zhǔn)應(yīng)用的前沿，是多學(xué)科協(xié)同作用、科技含量較高、綜合性較強(qiáng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)。其應(yīng)用實(shí)踐，將充分挖掘農(nóng)田生產(chǎn)潛力、合理利用水肥資源、減少環(huán)境污染，推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，實(shí)現(xiàn)資源、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的可持續(xù)利用和發(fā)展。當(dāng)前中國(guó)農(nóng)業(yè)正面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)刻，通過發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，全面提升勞動(dòng)生產(chǎn)率、土地產(chǎn)出率、水土肥藥資源利用率，是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式、推進(jìn)綠色發(fā)展的關(guān)鍵舉措。從德國(guó)農(nóng)場(chǎng)推進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)看，要確保其生命力，須注重解決好以下問題。

3.1 以提高經(jīng)濟(jì)效益為前提

Gut Derenburg農(nóng)場(chǎng)實(shí)施的每一項(xiàng)精準(zhǔn)管理措施都是以能提高經(jīng)濟(jì)效益為前提。節(jié)約投入成本、增加作物產(chǎn)量、提高農(nóng)機(jī)運(yùn)行效率，這些都體現(xiàn)在節(jié)約成本和增加收益上。分區(qū)施用堆肥和石灰以調(diào)整土壤pH值等措施改良土壤，最終也體現(xiàn)在產(chǎn)量水平的提高上來。當(dāng)前，我國(guó)很多地方也在探索發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，但個(gè)別地方把精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)當(dāng)形象工程，看上去高大上，卻不能真正發(fā)揮作用解決實(shí)際問題，不能幫老百姓增加收入。唯有錢可賺，有利可圖，老百姓才有動(dòng)力有意愿投入精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，才能充分發(fā)揮農(nóng)民的主觀能動(dòng)性。

3.2 以專業(yè)化服務(wù)為依托

Gut Derenburg農(nóng)場(chǎng)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，其技術(shù)、設(shè)備、軟件等服務(wù)支持，都是通過市場(chǎng)化的手段，依托相關(guān)專業(yè)公司完成，涉及咨詢服務(wù)公司、農(nóng)業(yè)技術(shù)公司、肥料公司、農(nóng)機(jī)公司、軟件公司、計(jì)算機(jī)公司等。單純依靠農(nóng)場(chǎng)主自己是無法發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的。當(dāng)前中國(guó)農(nóng)村涌現(xiàn)出來的家庭農(nóng)場(chǎng)、專業(yè)合作社、種養(yǎng)大戶等是從以前的小農(nóng)生產(chǎn)中脫胎而來，對(duì)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)所需要的思維方式、知識(shí)結(jié)構(gòu)、管理能力等準(zhǔn)備不足，更加需要專業(yè)公司的服務(wù)和支持。近年來隨著現(xiàn)代傳感、通信、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的逐漸成熟，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多，相關(guān)企業(yè)在技術(shù)、人才、經(jīng)驗(yàn)等方面有了積累，為發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供了有利條件。

3.3 以提高資源利用效率為核心

德國(guó)農(nóng)場(chǎng)的人工勞動(dòng)效率非常高， 100hm2只需要0.48個(gè)勞動(dòng)力。相對(duì)的，土地、肥料、燃油等資源產(chǎn)出效率還有很大的提升空間。分區(qū)精準(zhǔn)施用磷鉀肥、變量精準(zhǔn)噴施氮肥和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、分區(qū)土壤改良等措施能減少投入品施用，增加作物產(chǎn)量，最終提高土地及肥料等投入品的產(chǎn)出效率。農(nóng)機(jī)車載Telematics系統(tǒng)管理也是為了減少農(nóng)機(jī)的空駛、繞路、怠車等消耗，提高農(nóng)機(jī)燃油效率、農(nóng)機(jī)工作效率。當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率、土地產(chǎn)出率、水肥油等投入品利用效率都很低，畝均農(nóng)機(jī)動(dòng)力、畝均水肥藥等投入品施用量都高于世界平均水平，與德國(guó)差距更大，更加需要以發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)為突破口，推進(jìn)農(nóng)業(yè)資源的高效利用，推進(jìn)綠色生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.4 以規(guī)模經(jīng)營(yíng)為基礎(chǔ)

Gut Derenburg農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)面積1068hm2，其中耕地972hm2。德國(guó)農(nóng)場(chǎng)平均規(guī)模是58.6hm2，適度的經(jīng)營(yíng)規(guī)模為發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供了有利條件。隨著我國(guó)農(nóng)村承擔(dān)土地“三權(quán)分置”改革推進(jìn)，以及國(guó)家對(duì)家庭農(nóng)場(chǎng)、種養(yǎng)大戶、專業(yè)合作社等新型經(jīng)營(yíng)主體的支持，農(nóng)村土地經(jīng)營(yíng)權(quán)集中和規(guī)模經(jīng)營(yíng)的趨勢(shì)將會(huì)越來越明顯。因此，加快推進(jìn)農(nóng)村土地確權(quán)工作，鼓勵(lì)和引導(dǎo)承包土地的“三權(quán)分立”，支持面向市場(chǎng)、規(guī)模經(jīng)營(yíng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主體，將為我國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造歷史條件。

3.5 以提升勞動(dòng)力素質(zhì)為支撐

Gut Derenburg農(nóng)場(chǎng)主人Christian Münchhoff先生是農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)，與相關(guān)研究機(jī)構(gòu)、農(nóng)業(yè)公司保持長(zhǎng)期的合作研究，具有較高的專業(yè)能力和管理水平，這是保障精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)項(xiàng)目順利實(shí)施的有利條件之一。當(dāng)前中國(guó)農(nóng)村仍然是小農(nóng)生產(chǎn)為主，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者整體的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、業(yè)務(wù)能力不能適應(yīng)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的需要。當(dāng)前農(nóng)村新型經(jīng)營(yíng)主體具有主動(dòng)采用新技術(shù)新方法的開放意識(shí)和相對(duì)較高的業(yè)務(wù)能力，因此，應(yīng)以新型經(jīng)營(yíng)主體為主要對(duì)象開展相關(guān)培訓(xùn)，為發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供人才支持。

歡迎訂閱《中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃》雜志

《中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃》雜志(月刊)是中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所、全國(guó)農(nóng)業(yè)資源區(qū)劃辦公室、中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦的指導(dǎo)性與學(xué)術(shù)性相結(jié)合的綜合性刊物，主要宣傳農(nóng)業(yè)資源開發(fā)利用與保護(hù)治理、農(nóng)業(yè)計(jì)劃、農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)業(yè)投資規(guī)劃、農(nóng)村區(qū)域開發(fā)、商品糧基地建設(shè)等方面的方針政策；介紹農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、農(nóng)業(yè)區(qū)劃、區(qū)域規(guī)劃、區(qū)域開發(fā)、農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局調(diào)整、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略研究、持續(xù)農(nóng)業(yè)等方面的經(jīng)驗(yàn)、成果和國(guó)外動(dòng)態(tài)，以及新技術(shù)、新方法的應(yīng)用，探討市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和運(yùn)行機(jī)制與農(nóng)業(yè)計(jì)劃、農(nóng)業(yè)資源區(qū)劃的關(guān)系和影響，推動(dòng)農(nóng)業(yè)計(jì)劃和農(nóng)業(yè)資源區(qū)劃學(xué)術(shù)理論發(fā)展，普及有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。本刊面向從事農(nóng)業(yè)資源調(diào)查和區(qū)劃、農(nóng)業(yè)發(fā)展計(jì)劃、規(guī)劃的干部、科技人員、大專院校師生及廣大農(nóng)村干部。

《中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃》雜志為月刊、國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行，大16開本。每?jī)?cè)定價(jià)30.00元，全年每套360元。訂閱款可通過郵局匯寄《中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃》編輯部，地址：北京海淀區(qū)中關(guān)村南大街12號(hào)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，郵編：100081?；蚩赏ㄟ^銀行匯款，開戶行：農(nóng)行北京北下關(guān)支行，行號(hào)：103100005063，賬號(hào)：11050601040011896，單位名稱：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所。電話：(010) 82109632 82109628 82109647 82109637，傳真：(010) 82109632 82109637。

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THE PRACTICE AND ENLIGHTENMENT OF PRECISION AGRICULTURE IN GERMAN——TAKING GUT DERENBURG FARM FOR EXAMPLE

Chen Zhangquan1, Wu Yong2※, Chen Shixiong1, Bian Quanle3, Cao Chongjian4,Chen Yu4, Yin Changbin5, You Fei5, Yi Xiaoyan5, Shang Bin6, Zhu Gang7, Wang Yuanji8

(1. Department of Development and Planning, Ministry of Agriculture Beijing 100125, China; 2. National Agricultural Technology Extension Service Center, Beijing 100026, China; 3. Chinese Agricultural Society, Beijing 100026, China; 4. Engineering Construction Service Center, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China; 5. Institute of Agricultural Resources and Agricultural Planning of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 6. Institute of Agricultural Environment and Sustainable Development, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 7. Department of Agriculture, Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi 830049, China; 8. Agricultural Resources Division Office, Ningxia Department of Agriculture and Pastoral, Yinchuan 750002, China).

To provide a reference for the development of precision agriculture in China, this paper introduced the basic situation of the development of precision agriculture in Gut Derenburg farm, existed one hundred in Germany, analyzed management practices in soil improvement, the application of phosphorus and organic fertilizer, and agricultural machinery operation, and summarized the successful experience. The results showed that the main methods in Gut Derenburg farm included (1) through the establishment of detailed soil spatial and attribute database, to implement the basal fertilizer (phosphorus and organic fertilizer) and soil improvement (application of compost and lime to control soil pH) partition precision management;(2) by near infrared spectrum real-time measuring leaf nutritional status to control the variable precision of nitrogen fertilization and crop growth;(3) based on vehicle Telematics system to achieve more accurate and efficient operations of agricultural machinery. The enlightenments were: (1) to improve the economic benefit as the prerequisite,(2) to rely on professional service;(3) to improve resource utilization efficiency;(4) to support scale operation;(5) to improve labor quality.

precision agriculture; soil database; partition management; Germany

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170534

2017-05-02

陳章全(1962—)，男，四川眉山人，本科、副研究員。研究方向：農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用?！ㄓ嵶髡撸簠怯?1978—)，男，四川達(dá)州人，高級(jí)農(nóng)藝師。研究方向：節(jié)水農(nóng)業(yè)、旱作農(nóng)業(yè)、水肥一體化等。Email：wuyong@agri.gov.cn

F31

A

1005-9121[2017]05222-08