淺析精準農業技術在農場經營效益提升中的應用

隨著農業現代化進程的加快與數字技術的迅猛發展，傳統農業生產方式已難以滿足高效率、高品質、可持續發展的要求。精準農業技術的出現為農場經營帶來新的發展機遇，將現代信息技術與農業生產深度融合，可以實現農業生產的數字化、智能化與精準化。在農場經營過程中，精準農業技術能夠幫助農場主更好地了解農作物的生長規律，優化農業投入，提高生產效率，從而全面提升經營效益。

一、精準農業設備與系統構成

精準農業設備與系統是實現農場經營效益提升的基礎支撐，構建完整的智能監測、數據傳輸與信息管理體系，可以為農場精準化生產與科學決策提供技術保障。農場管理者需要根據本地作物的種植特點與經營規模，合理選擇與配置相關的設備與系統，確保技術應用效果。

（一）智能監測設備選型與配置

在精準農業技術體系中，智能監測設備的選型與配置是提升農場經營效益的關鍵環節。土壤情監測設備需選用精度達 ±2% 、測量范圍 0%～100% 的電容式傳感器，并按照每公頃設置3個監測點的密度進行布設。氣象監測設備應包括具備數據遠程傳輸功能的自動氣象站，配備溫度、濕度、光照、風速、降雨等多參數傳感器，測量頻率可設定為 15min 測量1次。作物生長監測設備要選用具備葉綠素測定、株高測量、葉面積指數等功能的便攜式作物生理監測儀，農忙季節每3天采集1次數據。所有監測設備均應具備防塵防水功能，工作溫度范圍覆蓋 -20～50^°C ，確保設備在惡劣農業環境下正常工作。同時，農場管理者還需根據種植規模與作物類型，合理規劃設備投資。

（二）數據采集與傳輸系統

數據采集與傳輸系統是連接各類監測設備與管理平臺的重要紐帶，需要建立穩定可靠的數據通道。系統應采用4G/5G通信網絡作為主要傳輸方式，在信號覆蓋不佳區域配備LoRa等低功耗廣域網作為補充。數據采集控制器選用具備多接口擴展能力的工業級網關設備，支持RS485、CAN、 4～20mA 等常見傳感器接口，具備邊緣計算能力，可實現數據預處理與本地緩存。傳輸協議采用MQTT等輕量級物聯網協議，數據包采用AES-256加密算法確保傳輸安全。系統需建立分級存儲架構，將采集頻率較高的生產數據存儲在本地服務器，定期同步至云端數據中心。為確保數據傳輸的連續性，應建立雙通道冗余機制，當主用通道發生故障時自動切換至備用通道。

（三）農業信息管理平臺建設

農業信息管理平臺是精準農業技術應用的核心支撐，必須具備全面的功能模塊與友好的操作界面。平臺采用B/S架構設計，前端采用Vue.js框架構建響應式界面，后端使用SpringBoot框架開發，確保在手機等移動終端上也能良好運行。數據庫選用Post-greSQL，并集成PostGIS擴展以支持空間數據處理。平臺功能模塊應包括設備管理、數據可視化、生產管理、決策支持等核心功能。其中，設備管理模塊實現對監測設備的遠程配置與狀態監控；數據可視化模塊能夠將復雜的監測數據轉化為直觀的圖表，支持多維度數據分析；生產管理模塊對接農事操作，實現生產過程的數字化記錄；決策支持模塊基于機器學習算法，為農場管理提供灌溉、施肥、植保等關鍵環節的優化建議。另外，平臺還需具備完善的權限管理及數據備份機制，確保系統安全可靠運行。

二、農場生產智能化管理技術

智能化管理技術是精準農業在農場生產中的具體應用，通過對作物生長環境、水肥利用及農機作業的精準控制，顯著提升農場生產效率和資源利用率。農場管理者需科學規劃各項技術的實施方案，確保技術應用效果及經濟效益的統一。

（一）作物生長環境智能調控

作物生長環境智能調控系統，主要針對露天及設施農業兩種生產模式進行差異化設計。在露天農業中，系統基于氣象監測數據及作物生長模型，對光照強度、氣溫、土壤溫度等環境因子進行動態監測以及預警。當環境指標超出作物生長適宜范圍時，系統自動啟動相應調控措施，如啟動防霜設備、展開遮陽網等。在設施農業中，系統通過智能控制器連接溫室內的通風設備、補光燈、溫控系統等執行設備，實現環境參數的閉環控制。控制器基于PID算法，對溫室內溫度、濕度、 CO₂ 濃度等參數進行精準調節，確保作物生長環境始終維持在最佳狀態。此外，系統還集成了作物生長期管理模塊，根據不同生長階段的環境需求，自動調整控制參數，實現生長環境的動態優化。同時，系統配備遠程監控功能，農場管理者可通過手機APP實時查看環境數據，并進行遠程操作調整。

（二）水肥一體化精準灌溉

水肥一體化精準灌溉系統采用分區控制策略，根據農田土壤情以及作物需水規律實施精準灌溉。系統依據土壤情傳感器數據，結合作物需水量預測模型，科學計算灌溉用水量。灌溉系統采用壓力補償式滴灌管，確保灌水均勻性系數在 90% 。在施肥方面，系統配備智能配肥裝置，可同時添加多種水溶性肥料，肥料配比精度達到 ±3% 。系統通過變頻水泵控制灌溉壓力，采用時間輪灌或并聯供水方式進行分區輪灌。每個灌區配備電磁閥以及流量計，實時監測灌溉過程，當土壤情達到設定值時自動停止灌溉。同時，系統還建立了作物營養診斷模型，根據葉片圖像分析結果，動態調整施肥配方及施用量。通過水肥耦合調控，有效提高水肥利用效率，系統運行后可節水 30% ，減少化肥施用量 20% ，顯著降低生產成本。

（三）病蟲害智能識別與防控

病蟲害智能識別與防控系統集成計算機視覺、深度學習和物聯網技術以實現農田病蟲害早期發現與精準防治，系統配備高分辨率農田監控攝像頭和便攜式病蟲害識別設備，采用基于卷積神經網絡的圖像識別算法能準確識別常見葉斑病、白粉病、蚜蟲、紅蜘蛛等30多種病蟲害且識別準確率在 95% 。當系統檢測到病蟲害發生時自動啟動預警機制并通過手機APP推送預警信息給農場管理人員，防控方案采用生物防治與化學防治相結合的策略，系統根據病蟲害種類、發生程度和環境條件自動推薦最適宜防治藥劑和施藥方案。配合無人機植保作業實現病蟲害發生區域定點噴灑，相比傳統防治方式，可減少農藥施用量 40% 。在提升防治效果的同時，降低環境污染風險，為農場綠色可持續發展提供技術保障。

（四）農機作業自動化管理

農機作業自動化管理系統基于北斗導航及自動駕駛技術，實現農機作業的智能化、精準化。系統為各類農機具配備自動導航終端，采用RTK差分定位技術，導航精度可達到厘米級。在整地作業中，系統根據地塊數字地圖自動規劃最優作業路線，配合電控轉向系統實現農機直線行駛，避免重復或漏耕。播種作業采用變量播種技術，根據土壤養分圖譜自動調整播種量，確保苗期長勢均勻。在植保作業中，系統結合多光譜遙感數據識別病蟲害發生區域，實現農藥定點噴灑，用藥量可減少 30% 以上。收獲作業通過產量傳感器實時監測作物產量，繪制產量分布圖，為下季生產提供決策依據。此外，系統還包含農機具遠程監控以及作業統計功能，方便管理人員實時掌握作業進度，評估作業質量。

三、農場經營效益提升方案

農場經營效益的提升需要建立科學的管理方案，采取精準成本核算、質量溯源管理及市場信息響應等措施，實現經濟效益的最大化。農場管理者應綜合考慮生產投入、產品品質及市場需求等因素，以構建系統化的效益提升體系。

（一）生產成本精準核算方法

生產成本精準核算是農場經營決策的重要依據，需要建立以數據采集為基礎的全程成本核算體系，該體系應包含直接成本與間接成本兩大類。其中，直接成本涵蓋種子、肥料、農藥等物料投入，以及灌溉用水、機械作業、人工費用等生產投入；間接成本包括設備折舊、土地租金、管理人員工資等固定支出。在核算過程中，應充分利用智能設備采集的數據，如水肥一體化系統記錄的用水用肥數據、農機作業系統記錄的作業時間與油耗數據等，實現成本數據的自動采集。同時，建立標準化的成本分攤方法，將間接成本按照作物種植面積或產量等標準合理分配到不同作物與地塊。此外，系統還應具備成本分析功能，通過數據可視化展示各項成本構成及變化趨勢，并結合產量與市場價格數據，計算不同作物與地塊的利潤率，為種植結構調整與生產投入優化提供決策支持。

（二）農產品質量溯源體系

農產品質量溯源體系是提升產品附加值與市場競爭力的關鍵措施。體系建設應以區塊鏈技術為支撐，實現從種植到銷售全過程的質量信息追溯。在生產環節，通過智能監測設備記錄土壤、水質等環境要素數據，采集農資投入、田間管理、病蟲害防治等生產過程信息。收獲環節需記錄產品批次、貯存條件、檢驗檢測等質量數據。運輸與銷售環節則需跟蹤物流信息、貯存條件與銷售流向。所有信息均需通過區塊鏈技術進行加密存儲，確保數據不可篡改。系統開發二維碼查詢接口，消費者通過掃描產品包裝上的二維碼，可以查看完整的質量追溯信息。同時，建立產品質量評價體系，根據農殘檢測、重金屬含量、營養成分等指標，對產品質量進行綜合評價，并將評價結果與市場定價掛鉤，實現優質優價。此外，體系還應具備質量預警功能，當發現農資使用、生產環境等方面的異常情況時，及時發出預警提醒。

（三）市場信息響應機制

市場信息響應機制是提升農場經營效益的重要保障，需建立覆蓋產前、產中、產后全過程的市場信息監測與響應體系。在產前階段，通過大數據分析歷年市場行情與種植效益數據，預測不同作物的市場需求與價格走勢，指導制訂種植計劃。建立農產品市場信息采集網絡，實時跟蹤主要農產品批發市場、電商平臺的價格與交易量數據，分析市場供需變化趨勢。系統應具備價格預警功能，當市場價格出現異常波動時，及時提醒管理人員調整銷售策略。同時，建立客戶信息管理系統，記錄客戶需求偏好、購買記錄等信息，為產品定制化生產提供依據。在生產過程中，根據市場需求變化適時調整生產管理措施，如通過調整水肥供應影響產品品質，或采用錯峰種植避開市場供應高峰期。銷售環節需建立多渠道營銷體系，根據不同渠道的價格優勢與客戶需求，合理分配銷售量，實現化銷售收益最大化。

（四）數據驅動決策支持系統

數據驅動決策支持系統基于農場積累的海量生產數據和外部市場信息，運用大數據分析和人工智能相關技術，為農場的經營管理提供科學的決策依據。該系統會整合土壤情、氣象條件、作物長勢、投入品使用、產量品質等內部生產數據，以及市場價格、供需狀況、政策變化等外部信息，以此構建多維度的數據倉庫。借助機器學習算法建立作物生長預測模型、產量預估模型和市場價格預測模型，為種植計劃的制訂、生產管理的優化和銷售策略的調整提供量化支撐。系統具備多目標優化的功能，能夠在產量最大化、成本最小化、風險最低化等多個目標之間尋求最優平衡點，進而生成個性化的生產管理方案。決策支持界面采用可視化的設計方式，通過圖表、儀表盤等形式直觀展示分析結果和決策建議，讓農場管理者能夠快速理解復雜的數據信息，作出科學合理的經營決策，從而顯著提升農場管理的智能化水平和經濟效益。

四、精準農業技術推廣要點

精準農業技術的推廣應用需要建立系統化的實施方案，通過加強人員培訓、完善設備維護與規范實施步驟，確保技術應用效果。農場管理者應注重技術推廣的實踐性與可操作性，建立長效推廣機制，實現技術應用的持續改進。

（一）加強技術人員的培訓與考核

技術人員的培訓與考核是確保精準農業技術有效應用的關鍵環節。培訓內容應覆蓋設備操作、系統管理、數據分析等專業知識，采用理論學習與實踐操作相結合的方式。在理論培訓方面，重點講解智能監測設備的工作原理、數據采集規范、分析軟件使用方法等基礎知識；實踐培訓通過現場示范與實操演練，使技術人員掌握設備調試、故障診斷、數據處理等實用技能。考核制度應建立分級評估體系，包括基礎知識測試、操作技能考核與實際應用效果評估。定期組織技術交流會，讓技術人員分享工作經驗與解決方案。同時，建立激勵機制，將考核結果與績效獎勵掛鉤，調動技術人員的學習積極性。此外，農場還應注重培養技術骨干，采用“以老帶新”的方式，形成穩定的技術隊伍，為精準農業技術的持續推廣提供人才保障。

（二）設備維護與系統升級

設備維護與系統升級是保障精準農業技術持續穩定運行的重要保證。維護工作應建立預防性維護制度，制訂詳細的檢查維護計劃表。對于田間監測設備，要定期檢查傳感器的數據準確性，清潔防護罩與太陽能電池板，確保設備正常工作。通信設備的維護重點是檢查信號強度與數據傳輸穩定性，必要時調整天線位置或更換通信模塊。對于自動控制設備，要定期檢查執行機構的靈敏度與可靠性，及時更換老化部件。系統升級應制訂版本更新計劃，包括軟件功能優化、數據庫結構調整、安全漏洞修補等內容。在升級過程中，要做好數據備份，確保系統平穩過渡。維護記錄要詳細記載設備運行狀況、故障原因與處理方法，建立設備檔案，為后續維護提供參考。同時，要貯備必要的備件與耗材，確保設備故障時能夠及時修復。

（三）技術應用實施步驟

技術應用實施步驟需要遵循循序漸進的原則，制訂科學合理的實施方案。第一，進行現狀調查，包括土地條件、種植結構、技術基礎等情況摸底，確定技術應用的重點與難點。根據調查結果，編制詳細的實施計劃，明確各階段的工作目標與完成時限。第二，在設備安裝階段，要嚴格按照技術規范進行布設，確保設備位置與安裝方式的科學性。系統調試階段要進行充分的功能測試，驗證各模塊的協同工作效果。第三，在正式運行階段，要做好運行監測以及數據分析，及時發現以及解決問題。第四，定期組織總結評估會議，分析技術應用效果，找出改進方向。建立技術應用案例庫，記錄成功經驗及失敗教訓，為技術推廣積累實踐經驗。第五，重視用戶反饋，根據實際應用情況不斷優化技術方案，提高應用效果。

五、結語

精準農業技術的應用為農場經營開拓了全新發展路徑，在提升資源利用效率、降低生產成本、優化產品品質等方面成效顯著。通過整合土壤養分精準監測、智能灌溉、病蟲害數字化防控等技術，農場的生產效率與管理水平實現了跨越式提升。未來，隨著技術的不斷進步及創新，精準農業必將在農場經營效益提升中發揮更大的潛力，推動農業生產朝著更高質量、更有效率、可持續的方向發展。

作者簡介：周新生（1968—），男，河南駐馬店人，大專，高級農藝師，主要從事農業產業升級、農村集體經濟發展工作。