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    2023年農業發展的6大趨勢與創新

    2023-12-13 0

    在過去二十年中,全球初級作物產量增長了50%以上。農業公司是如何在20年內將產量翻一番的?面對不斷增長的全球人口,他們如何取得更令人振奮的成果?簡而言之,就是不斷創新農業技術。

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    一、農業中的物聯網創新


    互聯農業是農業最有前景的趨勢之一,有助于我們了解農業企業如何生產足夠的糧食來滿足日益增長的需求。


    互聯農業是指在農業周期的生產前、生產和生產后階段,使用農業中的新技術來監測、管理、控制并最終改進關鍵的農業操作和農業流程。


    互聯農業是通過各種物聯網設備的生態系統實現的,這些設備在現場、設備內、云中和公司辦公室收集和交換數據。


    田間環境監測是一個很好的實例,可以展示物聯網技術等農業創新如何取代低效和耗時的方法。通過布置傳感器在田間跟蹤土壤狀況、空氣溫度和濕度水平。一旦特定參數的級別達到黃色區域,種植人員就會收到實時通知,以便預警他們采取必要的行動。


    由于該系統具有高度的可定制性,通過配套的調整措施,可以在多數情況下不需要人工參與。例如依據傳感器的數據來觸發灌溉系統。


    物聯網創新農業技術已經被用于各種農業場景。主要用例包括:
    * 通過各種類型的田間和農場傳感器進行集成數據收集,包括自動駕駛農機傳感器、控制器、可穿戴設備和監控設備
    * 通過4G、LoRaWAN、Wi-Fi、LTE-M和其他連接技術提供的基于物聯網的監控實現遠程溫室和田間管理
    * 用于灌溉、作物健康管理、田間灌溉等的自動化系統
    * 氣象及田間環境的數據采集報告和預測分析


    二、農業中的大數據預測分析


    在農業生命周期的每個階段,種植者都必須做出數十個及時有效的決策。過去,品種選擇、土壤準備、肥料使用、種子播種、灌溉、除草、收割和儲存都是根據經驗、現場調研后做出的決定。


    如今,農業決策者可以利用機器學習(ML)和人工智能(AI)技術推動的農業創新理念,節省大量時間,獲得準確的預測,并做出更好的決策。


    基于人工智能和機器學習的創新農業技術可用于多種場景,從作物種植可持續性的預測分析和需求預測分析,到雜草和作物病蟲害感染的主動識別,以及在最大限度減少損失的情況下進行采收。大數據分析可以以各種方式應用,例如用于智能放牧、智慧灌溉、水肥需求預測。


    簡單地說,市場上提供的人工智能驅動的農業創新可以分為兩類:功能多樣或專業具體的解決方案。


    現在,考慮一種基于大數據采集分析的解決方案,幫助農藝專家評估田間投入對作物的表現,并揭示作物管理過程的弱點。然而,基于人工智能的農業創新的大規模采用仍然受到最終用戶對算法普遍缺乏信任。好消息是,可解釋的人工智能系統正在快速發展,這意味著越來越多的種植者能夠從數據中了解農場的運作情況。

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    (祥辰植信通大數據平臺)


    三、區塊鏈如何在農業生產中應用


    在談到農業和耕作的關鍵創新時,不可能不提到區塊鏈。
    區塊鏈和分布式賬本技術(DLT)已經在農業商業周期的幾乎每個階段被用于:


    * 簡化農業供應鏈
    * 加強食品安全,杜絕假冒偽劣商品
    * 跟蹤從現場到商店的完整產品路徑
    * 降低金融風險促進公平貿易
    * 提供當局要求的證書
    * 為農民和企業提供順暢的金融和保險服務


    很大程度上是因為農業一直容易受到不可預測的天氣和氣候變化的影響,保險服務對農業企業的財務健康至關重要。


    農業和區塊鏈中的新技術發揮作用,降低了利益相關者的風險,加快了索賠過程,并消除了人為錯誤。有了基于區塊鏈的智能合約,一旦滿足合同條件,就可以自動觸發賠償支付。利用分布式賬本技術開發的智能合約使賠償支付過程快速、簡單、安全。

    四、農業自動化開創新局面


    到2025年,農業自動化產業的價值可能會翻四番,從2020年的46億美元增長到200多億美元。農業的這一趨勢和其他未來趨勢表明,全球人口不斷增長帶來了挑戰,這讓種植者別無選擇,只能提高效率。


    如今,包括無人機、灌溉機和智能拖拉機在內的自動化機械被用來代替體力勞動來完成重復的任務和過程。其結果是優化了用于收割、水果采摘、噴灑、種植、播種和除草的人力資源。


    以GPS引導的用于收割的遙控農機為例。一個操作員可以同時管理和控制數十輛這樣的車輛。最終,整體生產力得到提高,同時將人為失誤的風險降至最低。


    農業創新不僅僅是機器取代體力勞動。它們還涉及流程的自動化和由特定數據驅動觸發的即時行動。

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    無人機作物監測需要數個階段。首先,種植者選擇要被無人機監控的物體和土地。然后,無人機收集這些物體和土地的圖像。接下來,對這些圖像進行排序,以便只保留相關數據。分析選定的數據后,生成報告和分析。


    最后,自動操作被觸發(例如田間灌溉)。這就是農業產業趨勢在實踐中的作用。


    五、垂直與室內農業


    全球氣候變化導致極端天氣條件,進而導致農業用地短缺。政府和企業正在共同努力,將農業創新理念帶到人口稠密的城市地區、沙漠和其他傳統農業實踐和方法不起作用的土地上。


    控制環境農業(CEA)是農業領域的關鍵新技術之一,它將決定可持續農業的未來。CEA使用光照、濕度、空氣溫度和營養物質的正確組合,以確保植物在生長的任何地方都能獲得所需的一切。


    CEA使室內和垂直農業的農業趨勢成為可能。室內和垂直農場幾乎可以在世界任何地方建造,而不考慮周圍的地理和氣候條件。


    想象一下,一個大型農業綜合體在沙漠中央生產各種作物,或者在空間站內有一個農場。這不再是科幻小說。農業的未來趨勢已經出現。


    除了能夠在幾乎任何氣候和天氣條件下種植作物外,垂直農業的好處還包括:

    * 將病蟲害風險降至最低

    * 減少了對化學品、殺蟲劑和除草劑的使用

    * 降低勞動力和收割機械成本

    * 全年不間斷生產

    * 精確的灌溉系統,可減少90%的用水

    * 對農場條件進行實時監測和控制,以維持每個工廠的完美條件

    * 土地維護、機械、勞動力和除草劑方面的節約大大超過了初始投資


    垂直農業與農業中的新技術直接相關,如水培和氣培,這些技術使用液體營養介質代替土壤種植植物。


    垂直農業中使用的另一種可持續農業技術是水培,指的是同時種植植物和魚類。在水產養殖中,植物為魚類凈化水源,而魚類則為植物提供營養。


    六、地理信息系統


    在農業方面,田地產量取決于土地開發的質量和可持續性。這就是為什么土地評估和管理如此重要。過去,土地管理依賴于實地樣本分析、物理觀測,當然還有大量的經驗判斷。


    今天,地理信息系統(GIS)正在快速發展并改變土地管理的方式。GIS解決方案能夠通過硬件、軟件和大數據實現任何領域或其他地理實體的空間表示。硬件-衛星、全球定位系統、無人車輛或無人機-接收并定位數據點,然后將數據點傳輸到集成的中央系統并由其進行分析。最后,種植者會得到一張地圖,顯示最新的作物位置和健康狀況、降水量、地形細節、土壤類型和海拔、施肥統計數據、風速和風向、洪水、坡面、田地侵蝕等。精確的數據集可以根據業務需求和現場規范進行定制。


    在討論農業的未來趨勢時,你可能聽說過“衛星農業”一詞,因為衛星仍然是為GIS提供數據的核心硬件設備。然而,無論用于GIS的設備是什么,GIS系統的實際意義包括:


    * 灌溉地形測繪,排水建模

    * 牲畜監測,放牧管理

    * 洪水、侵蝕和干旱控制

    * 作物長勢監測,農田產量預測分析

    * 土地退化估計分析

    * 病蟲害防治及預警

    * 田間灌溉參數分析

    * 土地侵蝕監測和管理

    2023年,農業與傳統的農業概念幾乎沒有任何共同之處。去年,共有128億美元投資于食品和農業技術,有充分的理由預計2023年將創下新的投資記錄。

    面對包括破紀錄的人口增長和氣候變化在內的全球挑戰,農業和農業的可持續發展趨勢勢在必行。確保足夠的糧食滿足不斷增長的需求的唯一手段是在農業中不斷創新。

    來源:航天科技與農業、國家大豆工程技術研究中心

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