詳細(xì)分析大數(shù)據(jù)對(duì)于農(nóng)業(yè)的作用

羅德尼?席林是美國(guó)伊利諾伊州的一個(gè)農(nóng)場(chǎng)主，他和父親二人經(jīng)營(yíng)著約7900畝的田地。他的父親已經(jīng)83歲了，地里的活兒全靠席林自己上陣，即便在農(nóng)忙時(shí)節(jié)，他也不用雇工，最好的幫手是農(nóng)場(chǎng)里的那幾臺(tái)農(nóng)業(yè)機(jī)械。

大多數(shù)時(shí)候，席林會(huì)把平板電腦帶在身邊，內(nèi)置的APP軟件會(huì)提醒他何時(shí)適宜下地查看，該打藥或是該施肥了，以及提供實(shí)時(shí)的和未來(lái)幾天的天氣數(shù)據(jù)。

在美國(guó)，像席林這樣“勞作”的農(nóng)場(chǎng)主越來(lái)越多。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式正在從機(jī)械化向信息化轉(zhuǎn)變，以精準(zhǔn)為特征的農(nóng)業(yè)，正在讓種植變得更加容易。

美國(guó)的農(nóng)業(yè)

美國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，但農(nóng)業(yè)產(chǎn)值僅占美國(guó)經(jīng)濟(jì)1.2%。美國(guó)有3億多人口，其中住在農(nóng)村地區(qū)的人僅占約2%，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人不到1%，其中又只有半數(shù)將農(nóng)業(yè)作為主業(yè)，根據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部的數(shù)據(jù)，美國(guó)農(nóng)場(chǎng)數(shù)量1935年達(dá)到峰值680萬(wàn)個(gè)，農(nóng)業(yè)人口超過(guò)1.27億，現(xiàn)如今農(nóng)場(chǎng)數(shù)量只有220萬(wàn)個(gè)，農(nóng)民數(shù)量也降至300萬(wàn)左右。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的盈利性從根本上保證了農(nóng)業(yè)的吸引力。愛(ài)荷華州全職農(nóng)民年收入基本都在5萬(wàn)至7萬(wàn)美元以上，有些農(nóng)民可能會(huì)達(dá)到10萬(wàn)至25萬(wàn)美元，一般而言要比城市居民平均收入水平高。

美國(guó)是對(duì)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)收集比較齊全的國(guó)家，也是較早進(jìn)行農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)開(kāi)放的國(guó)家。目前，有關(guān)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的采集、共享和利用正幫助美國(guó)農(nóng)業(yè)政策制定者對(duì)農(nóng)業(yè)部門(mén)的發(fā)展制定各種政策。不僅如此，美國(guó)各大農(nóng)場(chǎng)主協(xié)會(huì)以及涉農(nóng)企業(yè)也不惜投入大量的時(shí)間、金錢(qián)以及花費(fèi)巨大的精力去搜集被人們稱(chēng)為“大數(shù)據(jù)”的涉農(nóng)數(shù)據(jù)。

大數(shù)據(jù)對(duì)于農(nóng)業(yè)的作用

隨著全球人口的增加，天氣的波動(dòng)更加不穩(wěn)定，以及依賴(lài)石油的農(nóng)業(yè)對(duì)于石化燃料的價(jià)格越來(lái)越敏感，必然激勵(lì)更多地運(yùn)用新技術(shù)來(lái)提高作物產(chǎn)量，并管理風(fēng)險(xiǎn)。圍繞著基因組學(xué)、生物信息學(xué)以及計(jì)算生物學(xué)的研究活動(dòng)都已經(jīng)取得了重大的進(jìn)展，使得科學(xué)家和組織能夠更好地養(yǎng)活全世界，并提高食品和農(nóng)作物的質(zhì)量。

這些技術(shù)都涉及到龐大的數(shù)據(jù)集和計(jì)算分析，那么在此過(guò)程中，大數(shù)據(jù)的作用是什么?

首先，也是最重要的，農(nóng)民需要需要測(cè)量和了解數(shù)據(jù)巨大和種類(lèi)繁多的數(shù)據(jù)能夠帶來(lái)怎樣的影響，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)著他們的耕作質(zhì)量與產(chǎn)量。這些數(shù)據(jù)包括天氣數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、土壤細(xì)節(jié)、種子、化肥和作物藥劑等，充分利用這些數(shù)據(jù)對(duì)于土地進(jìn)行長(zhǎng)期管理和短期模擬，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和利潤(rùn)的最大化。其次，種子和肥料以及藥劑的供應(yīng)商需要接收所有的這些數(shù)據(jù)，將其放入統(tǒng)一的模型中，并使用專(zhuān)用算法，以便向農(nóng)民提供盡可能最優(yōu)化的解決方案和服務(wù)。再次，農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商是整個(gè)價(jià)值鏈的另一個(gè)重要組成部分。他們不僅需要確保其資產(chǎn)能夠在最低成本保持最長(zhǎng)的正常運(yùn)行時(shí)間，還要支持移動(dòng)數(shù)據(jù)采集(如土壤樣本、水分監(jiān)視器和傳感器、田間作物顏色、生長(zhǎng)速率、天氣破壞、營(yíng)養(yǎng)水平、農(nóng)作物品種等)，并讓這些瑣碎的信息在價(jià)值鏈能被實(shí)時(shí)獲取，以進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

除了農(nóng)民、農(nóng)企、種子化肥供應(yīng)商和農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商以外，氣象站和實(shí)驗(yàn)室、貿(mào)易商和行業(yè)合作伙伴、技術(shù)和解決方案提供商也是這個(gè)日益復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)的一部分。他們對(duì)于來(lái)自無(wú)數(shù)信息源的大數(shù)據(jù)也有著巨大的需要。

大數(shù)據(jù)進(jìn)田

大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用最普遍的領(lǐng)域之一就是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。通過(guò)對(duì)氣候、土壤和空氣質(zhì)量、作物成熟度，甚至是設(shè)備和勞動(dòng)力的成本及可用性方面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集，預(yù)測(cè)分析可以用來(lái)做出更明智的決策，而這就是所謂的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。

在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中，控制中心實(shí)時(shí)收集并處理數(shù)據(jù)，來(lái)幫助農(nóng)民在播種、施肥和收割作物等方面做出最明智的決策。遍布田間的傳感器用于測(cè)量土壤和周?chē)諝獾臏囟扰c濕度。

此外，衛(wèi)星圖像和無(wú)人機(jī)會(huì)被用來(lái)拍攝田地的照片。隨著時(shí)間的推移，圖像會(huì)顯示作物成熟，加上對(duì)未來(lái)48小時(shí)的精準(zhǔn)天氣預(yù)測(cè)模型，就可以建立模型并進(jìn)行模擬，從而預(yù)測(cè)未來(lái)的情況，并幫助農(nóng)民做出前瞻性的決策。

對(duì)農(nóng)場(chǎng)的土地情況，農(nóng)民還可以聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)服務(wù)公司。在田地中，每4英畝設(shè)1個(gè)取樣點(diǎn)，做土壤的分析測(cè)試。完成后，農(nóng)民會(huì)得到一份書(shū)面報(bào)告，除了給出各個(gè)地塊詳細(xì)的土壤成分?jǐn)?shù)據(jù)，還有種植不同作物時(shí)所需要的肥料、水分以及未來(lái)產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。據(jù)此，他可以精確安排農(nóng)場(chǎng)的生產(chǎn)計(jì)劃。 隨著種植活動(dòng)，土壤的成分是動(dòng)態(tài)變化的。因此，每過(guò)三年，席林會(huì)重新做一次土壤分析，每次要花費(fèi)5000多美元。不過(guò)，由于精確數(shù)據(jù)意味著幾乎最高的投入產(chǎn)出比，席林還是很樂(lè)意花這筆錢(qián)的。 在席林的平板電腦里，安裝了ClimateCorporation的氣象數(shù)據(jù)軟件。他把農(nóng)場(chǎng)的坐標(biāo)和相關(guān)信息通過(guò)軟件上傳，即可獲得農(nóng)場(chǎng)范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)天氣信息，如溫度、濕度、風(fēng)力、雨水等，這些信息可以幫助他判斷每個(gè)地塊的播種、收獲、耕作時(shí)間。 事實(shí)上，從生產(chǎn)規(guī)劃、種植前準(zhǔn)備、種植期管理，直到采收，席林每年要做40多項(xiàng)決策。這些決策大多環(huán)環(huán)相扣，如果哪一步選錯(cuò)了，那就不得不忍受減產(chǎn)的后果。 影響作物生長(zhǎng)的因素有很多，土壤、氣候、水分、品種、病蟲(chóng)害和雜草等，作物產(chǎn)量是這些因素的綜合結(jié)果。因此，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，農(nóng)民光憑經(jīng)驗(yàn)做出決策已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要依靠科學(xué)、概率和專(zhuān)業(yè)分析得出優(yōu)化決策。

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來(lái)的智能化農(nóng)機(jī)

大數(shù)據(jù)讓農(nóng)民開(kāi)始用移動(dòng)設(shè)備管理農(nóng)場(chǎng)，可以掌握實(shí)時(shí)的土壤濕度、環(huán)境溫度和作物狀況等信息，大幅度提高了管理的精確性。然而，再好的決策，也需要硬件設(shè)備去實(shí)施。

在大田中，即使相隔兩三米遠(yuǎn)的兩塊土地，土壤的水分含量、營(yíng)養(yǎng)情況、農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況都可能不相同。過(guò)去幾千年中，農(nóng)民并不區(qū)分這種差異，會(huì)把同樣的品種以等間距播種下去。

如今，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)顛覆了這一傳統(tǒng)，在肥力高的地方密植，在肥力低的地方稀植，還可以更換種子品種。這些作業(yè)都是隨著播種機(jī)的行進(jìn)，自動(dòng)完成的。僅此一項(xiàng)改變，即可給玉米帶來(lái)每公頃300公斤-600公斤的增產(chǎn)。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)下的農(nóng)業(yè)機(jī)械必須是智能化的，通常安裝有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備，以及必要的傳感器，這樣才能“理解”大數(shù)據(jù)分析軟件給出的信息，并準(zhǔn)確地執(zhí)行。 智能化的農(nóng)業(yè)機(jī)械也大大提高了作業(yè)質(zhì)量，單粒播比率可以提高到99%。農(nóng)民可以實(shí)時(shí)監(jiān)控播種機(jī)的準(zhǔn)確率，如果出現(xiàn)大面積異常，可以馬上停機(jī)，檢查糾正播種機(jī)。以前，如果播種機(jī)出了毛病，農(nóng)民很難立即發(fā)現(xiàn)，而只能接受損失。 理想情況下，播下的種子應(yīng)在地里有同樣的深度。如果種得深了，種子出苗晚，不利于競(jìng)爭(zhēng)陽(yáng)光和養(yǎng)分;淺了，則抗倒伏性不好。現(xiàn)在，智能化的農(nóng)機(jī)可根據(jù)土地的松軟程度，自動(dòng)調(diào)節(jié)播種動(dòng)作，以便所有種子處于同樣的深度。 通過(guò)全流程的精打細(xì)算，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)可以極大地節(jié)約化肥、水、農(nóng)藥等投入，把各種原料的使用量控制在非常準(zhǔn)確的程度，讓農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)像工業(yè)流程一樣連續(xù)地進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)模化經(jīng)營(yíng)。