作物精確栽培技術的構建及實現

張福增

（安丘市石埠子鎮農業服務中心，山東　安丘　262100）

作物精確栽培技術的構建及實現

張福增

（安丘市石埠子鎮農業服務中心，山東安丘262100）

作物精確栽培技術，其基礎是現代作物栽培學，交叉融入了新興的學科領域，并朝著定量化與智能化的方向逐步發展。基于此，闡述作物精確栽培的內涵，分析定量栽培方案的設計、生長指標的光譜監測診斷、作物生長的模擬預測幾個方面，探討如何構建作物的精確栽培技術。

農作物；精確栽培；方案設計；監測診斷；模擬預測

1　作物精確栽培的內涵

隨著農業科學技術的快速發展，現代作物栽培學也取得了較大的進步，并開始與眾多的新興學科領域相互交叉融合，逐步朝著定量化與智能化的方向轉變。在作物栽培學中，運用系統科學和信息技術，能夠對栽培的對象及過程，實施數字化的監控與管理。從栽培方案的設計，到生長指標的診斷，再到產量品質的預測，都能夠實現精確的定量化。所涉及的學科領域也較為廣泛，包括農學、生態學、土壤學等農業類學科，以及管理學、系統學、信息學等新興學科。作物的精確栽培，不僅能夠改善常規的作物栽培模式，更有助于提高作物生產管理的科學化與精確化水平，提升作物栽培學的發展水平。

2　定量栽培方案的設計

近年來，農業信息技術取得了快速的發展，積累了豐富的作物栽培知識。系統建模技術，已經廣泛地應用于作物栽培學研究中，形成了較為成熟的生產管理專家系統。其不僅具備綜合的知識體系，在推理決策方面還有一定的優勢，實現了由經驗性知識規則向數字化知識模型的跨越。將作物栽培管理知識體系進行定量表達，通過借助于基本的創建模型，能夠設計合理的作物栽培方案，從而實現對作物的精確栽培［1］。

2.1技術原理

作物的各項生育指標與栽培技術指標，有著其自身的地域性特征以及季節性變化規律。需要運用系統分析的原理，對其進行全面綜合的解析。通過尋找其內在的定量化函數關系，構建數字化的作物栽培管理知識模型，從而實現對各項生長調控指標的定量設計。究其算法原理來說，一方面基于平均產量和增產系數，另一方面要考慮基因型與環境的適合度，以確定合理的產量目標設計，選取適宜的品種，從而實現栽培方案的精確設計。

2.2方案設計技術的應用

作物管理知識模型的算法，需要在計算機環境中映射，并結合組件化程序設計思想與GIS技術，以開發出適用的管理決策支持系統，如單機版、PDA、網絡版等版本。同時，根據當地氣候、土壤等的具體情況，運用精確管理決策功能，由點到面地進行生態分區與生產分類，以按需投入為準則，確定精細化的栽培管理方案［2］。由于具有動態設計的功能，能夠在不同的情景條件下，自動生成相匹配的栽培管理方案。其不僅動態決策能力強，而且精確管理效果好。在作物生產實踐中，有著十分顯著的適用性和指導性作用。

3　生長指標的光譜監測診斷

3.1技術原理

作物在不同的生長參數下，對于不同的光譜波段，有著不同的吸收、反射或透射規律特征。實施光譜監測與診斷，是根據傳感器快速、無損的工作原理，獲取相關的特征光譜信息，以對作物生長指標狀態進行解析判斷。通過定量反演，實現對作物生長參數的快速診斷。在不同的條件下進行試驗研究，來自于作物冠層及葉片的光譜信息，可以通過傳感器獲取。作物的生長指標與反射光譜特征之間，存在著一定的機理性關系。在生長指標中一些較為敏感的核心波段，有其對應的光譜參數，從而建立定量反演模型。參照優化設計的適宜指標，與作物的實時生長指標進行動態的診斷與調控，保證作物處于更佳的生長狀態。

3.2應用實踐

隨著光譜遙感技術的迅猛發展，多光譜、高光譜分辨技術開始出現，為農作物生長指標的監測診斷，提供了重要的技術支持。尤其是高光譜分辨率技術，能夠對大范圍的作物生長信息，實現實時、快速、無損的監測與診斷，從而達到精確栽培管理的效果。作物的主要生長指標，包括生物量、葉面積指數、葉片含氮量與氮積累量。對其光譜參數進行試驗研究，能夠構建與主要生長參數相匹配的調控模型及監測診斷系統［3］。因此，對作物生長指標實施光譜診斷，能夠實時診斷作物生長狀況，對后期肥水調控實施精確指導，有助于提高作物生產管理水平，促進精確栽培技術的發展。

4　作物生長的模擬預測

對作物的生長過程進行模擬，其主線是作物的生理生態過程，結合氣象數據等因素，構建作物階段發育的各種模型，解釋性和預測性較強。其有助于了解作物生長發育的規律，對技術措施與遺傳潛力、環境效應之間的因果關系，實施定量、綜合的分析。同時，對產量、品質形成的過程進行機理性和預測性動態模擬，有著極佳的機理性和預測性效果，量化物生長的分析與管理。構建模擬與管理決策支持系統，能夠在不同的技術、品種與環境條件下，實現對作物生長過程的可靠性預測。從而對不同條件下的作物生長狀態進行定量分析，評價各種因素變化對作物生長的綜合影響，以及提供最佳的應對策略。

5　結語

當前，精確化、科學化已成為作物栽培學的發展主流，精確栽培技術也獲得了很大的進步。以栽培科學為基礎，結合了相關的信息科學，極大地推動了作物栽培的信息化、數字化及定量化。應當針對不同的生產條件，對作物栽培方案的設計、生長指標的監測診斷、生長過程的預測，實施進一步的改進和完善，以實現作物精確栽培技術的智能化發展。

［1］曹衛星，朱艷，田永超，等.作物精確栽培技術的構建與實現［J］.中國農業科學，2011（19）：3955-3969.

［2］景立權，袁建華，趙福成，等.玉米超高產精確栽培研究進展［J］.江蘇農業學報，2013（2）：429-434.

［3］凌啟鴻.精確定量輕簡栽培是作物生產現代化的發展方向［J］.中國稻米，2010（4）：1-6.

S126

A

1674-7909-（2016）05-40-2

張福增（1980-），男，本科，助理農藝師，研究方向：作物栽培管理。