廣西農(nóng)業(yè)種植中精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用問題與對策

摘 要 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)在廣西農(nóng)業(yè)種植中的應(yīng)用展現(xiàn)了其在提高資源利用效率、降低生產(chǎn)成本、增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)出等方面的顯著優(yōu)勢，但是仍面臨著土壤養(yǎng)分空間變異測繪不足、精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)推廣受限、病蟲害監(jiān)測與防控效率低及作物生長實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用不足等問題。為助力廣西農(nóng)業(yè)發(fā)展，提出構(gòu)建高精度土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)庫、完善精準(zhǔn)灌溉技術(shù)、建立病蟲害智能識(shí)別與防控體系及優(yōu)化作物生長動(dòng)態(tài)監(jiān)測與預(yù)警方案等對策。

關(guān)鍵詞 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)；土壤養(yǎng)分檢測；精準(zhǔn)灌溉；病蟲害防控；廣西

中圖分類號(hào)：S127 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.04.051

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)作為一種新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，在提高資源利用效率、降低生產(chǎn)成本、增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)出等方面具有顯著優(yōu)勢[1]。然而，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)在廣西農(nóng)業(yè)種植中的應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。筆者分析了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)在廣西農(nóng)業(yè)種植中的應(yīng)用現(xiàn)狀，探討其應(yīng)用過程中存在的問題，并提出相應(yīng)的優(yōu)化策略，以期助力廣西農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 廣西農(nóng)業(yè)資源及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)概述

廣西地處亞熱帶，氣候溫和，雨量充沛，土壤肥沃，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了優(yōu)越的自然條件。廣西農(nóng)作物種類繁多，主要經(jīng)濟(jì)作物有水稻、甘蔗、柑橘等。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)在廣西的應(yīng)用旨在實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的高效利用和精細(xì)化管理，其核心是利用地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)等，構(gòu)建農(nóng)田信息采集與分析平臺(tái)[2]。例如，通過多光譜遙感影像分析，準(zhǔn)確識(shí)別作物生長狀況和病蟲害發(fā)生情況。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合變量施肥技術(shù)，根據(jù)土壤養(yǎng)分空間分布特征，實(shí)現(xiàn)肥料精準(zhǔn)定量施用。同時(shí)，精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)通過土壤水分傳感器和智能控制閥門，根據(jù)作物需水規(guī)律和土壤墑情，自動(dòng)調(diào)節(jié)灌溉量和頻次。在病蟲害防控方面，利用圖像識(shí)別算法和無人機(jī)噴灑技術(shù)，實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警和精準(zhǔn)施藥[3]。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使農(nóng)田環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測成為可能，為農(nóng)事決策提供數(shù)據(jù)支持。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用，不僅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，還顯著減少了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，推動(dòng)廣西農(nóng)業(yè)向智能化、可持續(xù)化方向發(fā)展。

2 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用問題

2.1 土壤養(yǎng)分空間變異測繪不足

土壤養(yǎng)分空間變異測繪是實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，然而在廣西農(nóng)業(yè)種植中，這一環(huán)節(jié)仍存在明顯短板。當(dāng)前，大多數(shù)農(nóng)戶仍依賴傳統(tǒng)的土壤采樣方法，難以全面反映田地內(nèi)土壤養(yǎng)分分布差異。例如，應(yīng)用常見的五點(diǎn)取樣法雖然采樣簡便，但是忽視了微地形變化對土壤養(yǎng)分積累的影響，易導(dǎo)致測繪精度不足[4]。此外，廣西在發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)過程中，土壤養(yǎng)分快速檢測技術(shù)的應(yīng)用不足。便攜式近紅外光譜儀雖然可以快速獲取土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量等指標(biāo)，但由于設(shè)備成本高昂，校正模型建立復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中推廣受限。同時(shí)，土壤養(yǎng)分空間插值技術(shù)的應(yīng)用有待拓展?？死锝鸩逯捣m然被廣泛應(yīng)用，但對于復(fù)雜地形區(qū)域，其預(yù)測精度往往不盡如人意。這些問題導(dǎo)致土壤養(yǎng)分空間變異圖的精度和可靠性不足，難以為精準(zhǔn)施肥決策提供有力支持，最終影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和資源利用率的提升。

2.2 精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)推廣應(yīng)用受限

精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)作為提高水資源利用效率的關(guān)鍵技術(shù)，在廣西農(nóng)業(yè)種植中的應(yīng)用仍然有限。在廣西，傳統(tǒng)的漫灌方式依然廣泛存在，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。以微噴灌為例，應(yīng)用該技術(shù)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)定量、定時(shí)、定位灌溉，但是系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，初始投入成本高，且對操作人員技術(shù)要求較高，因此在廣西的果園和蔬菜基地中推廣應(yīng)用緩慢[5]。應(yīng)用滴灌系統(tǒng)，雖然可以提高水分利用效率，但是易出現(xiàn)滴頭堵塞問題，特別是在廣西石漠化地區(qū)，鈣質(zhì)沉積易造成系統(tǒng)故障。此外，自動(dòng)控制技術(shù)在精準(zhǔn)灌溉中的應(yīng)用也面臨挑戰(zhàn)。土壤水分傳感器在高溫多濕的環(huán)境下表現(xiàn)不佳，精度和穩(wěn)定性不高，易影響灌溉決策的準(zhǔn)確性。變頻調(diào)速泵雖然能根據(jù)作物需水量調(diào)節(jié)灌溉壓力，但在電網(wǎng)不穩(wěn)定的農(nóng)村地區(qū)，其使用壽命大大縮短。智能控制閥門在復(fù)雜地形條件下，往往難以實(shí)現(xiàn)均勻配水。

2.3 病蟲害精準(zhǔn)監(jiān)測與防控效率低

廣西農(nóng)業(yè)種植中的病蟲害精準(zhǔn)監(jiān)測與防控效率仍然處于較低水平，這一問題制約了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用效果。以水稻為例，稻飛虱的早期監(jiān)測仍主要依賴人工田間調(diào)查，但應(yīng)用該方法難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱蔽性強(qiáng)的害蟲。光譜成像技術(shù)雖然能檢測植株受害程度，但是在復(fù)雜光照條件下易產(chǎn)生誤判，降低監(jiān)測準(zhǔn)確性。在柑橘種植中，柑橘黃龍病的監(jiān)測也面臨類似挑戰(zhàn)。應(yīng)用葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)能夠檢測植株生理變化，但難以區(qū)分黃龍病與其他營養(yǎng)缺乏癥，導(dǎo)致誤診率偏高。在病蟲害防控方面，應(yīng)用變量噴灑技術(shù)雖然能根據(jù)病蟲害分布調(diào)整用藥量，但是現(xiàn)有噴頭難以適應(yīng)不同作物冠層結(jié)構(gòu)，造成藥液分布不均。此外，生物防治技術(shù)如釋放天敵昆蟲，在野外環(huán)境中常因天敵適應(yīng)性差而應(yīng)用效果不佳。信息化管理系統(tǒng)雖然能整合監(jiān)測數(shù)據(jù)，但是由于缺乏本地化的預(yù)測模型，難以為農(nóng)戶提供精準(zhǔn)的防控建議。

2.4 作物生長狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用不足

作物生長狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的核心環(huán)節(jié)，但在廣西農(nóng)業(yè)種植中，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用仍顯不足。以水稻種植為例，葉面積指數(shù)（Leaf Area Index，LAI）

是評估作物生長狀況的重要參數(shù)，但是傳統(tǒng)的破壞性采樣方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，難以實(shí)現(xiàn)大范圍快速監(jiān)測。雖然遙感技術(shù)可以提供LAI的宏觀估算，但是受云層遮擋和重訪周期限制，無法滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測需求。在甘蔗種植中，冠層溫度是反映作物水分脅迫的關(guān)鍵指標(biāo)，紅外測溫儀雖然能進(jìn)行測量，但是點(diǎn)式采集難以反映整個(gè)田塊的情況。多光譜成像可以獲取歸一化植被指數(shù)，但在高郁閉度條件下，飽和效應(yīng)導(dǎo)致監(jiān)測精度下降。此外，作物氮素營養(yǎng)診斷技術(shù)面臨挑戰(zhàn)。葉綠素測定儀雖然便攜，但是測量結(jié)果易受葉片厚度、測量位置等因素影響，難以準(zhǔn)確反映整株植株的氮素營養(yǎng)狀況。應(yīng)用近地高光譜技術(shù)可提供更全面的光譜信息，但設(shè)備價(jià)格昂貴，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中受到諸多限制。

3 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用策略

3.1 構(gòu)建高精度土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)庫

考慮到廣西地形復(fù)雜的特點(diǎn)，宜采用多尺度采樣策略構(gòu)建高精度土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)庫。在平原區(qū)域可采用網(wǎng)格法，將田塊劃分為20 m×20 m的均勻網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)取樣；在丘陵地帶，則可根據(jù)地形起伏調(diào)整采樣密度，坡度變化大的地方適當(dāng)增加采樣點(diǎn)。為提高采樣效率，可引入便攜式土壤鉆機(jī)，配合全球定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速、精準(zhǔn)采樣。在養(yǎng)分檢測方面，引入離子選擇性電極技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)氮、磷、鉀等主要元素的現(xiàn)場快速測定。對于有機(jī)質(zhì)含量，可應(yīng)用近紅外光譜法，通過建立本地化的校正模型，提高測定精度。在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，引入地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，如協(xié)同克里金插值技術(shù)，綜合考慮地形、土壤質(zhì)地等輔助變量，提高土壤養(yǎng)分空間分布預(yù)測的準(zhǔn)確性。為解決復(fù)雜地形區(qū)域預(yù)測精度不足的問題，可引入機(jī)器學(xué)習(xí)算法，如隨機(jī)森林回歸，通過整合多源數(shù)據(jù)提高預(yù)測精度。在數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方面，采用分布式存儲(chǔ)架構(gòu)，確保大量采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的高效處理。同時(shí)，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分空間分布的可視化展示，方便農(nóng)戶和技術(shù)人員查詢使用。為保證數(shù)據(jù)的時(shí)效性，建立定期更新機(jī)制，每3年進(jìn)行一次全面采樣，每年進(jìn)行抽樣驗(yàn)證，及時(shí)調(diào)整土壤養(yǎng)分分布模型。通過實(shí)施這些措施，為精準(zhǔn)施肥提供可靠的數(shù)據(jù)支持，有效提高肥料利用效率。

3.2 完善精準(zhǔn)灌溉技術(shù)

完善精準(zhǔn)灌溉技術(shù)需要從多個(gè)角度入手，切實(shí)解決廣西農(nóng)業(yè)種植中存在的問題。針對微噴灌系統(tǒng)推廣緩慢的問題，可以設(shè)計(jì)適合廣西丘陵地區(qū)的分區(qū)式微噴頭，每個(gè)分區(qū)配備獨(dú)立的壓力調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)不同坡度區(qū)域的均勻噴灌。同時(shí)，開發(fā)簡易安裝工具包，配合圖文并茂的操作手冊，降低農(nóng)戶安裝系統(tǒng)的難度。為解決滴灌系統(tǒng)滴頭堵塞問題，可研發(fā)帶有自清潔功能的滴頭，內(nèi)置微型渦輪，利用水流沖刷沉積物。在石漠化地區(qū)，可應(yīng)用耐腐蝕的陶瓷滴頭，延長系統(tǒng)使用壽命。針對應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，可開發(fā)一種集成式土壤墑情監(jiān)測裝置，將溫度傳感器、濕度傳感器、電導(dǎo)率傳感器封裝在防水外殼內(nèi)，提高該裝置在高溫多濕環(huán)境下的穩(wěn)定性。為應(yīng)對農(nóng)村電網(wǎng)不穩(wěn)定問題，可在灌溉系統(tǒng)中增加太陽能供電模塊和蓄電池組，保證變頻調(diào)速泵的持續(xù)供電。對于復(fù)雜地形條件下的配水均勻性問題，可設(shè)計(jì)地形自適應(yīng)控制系統(tǒng)，通過全球定位系統(tǒng)和數(shù)字地形模型，自動(dòng)調(diào)整各區(qū)域的灌溉參數(shù)。在系統(tǒng)維護(hù)方面，可建立鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)的技術(shù)服務(wù)站，定期組織培訓(xùn)，并配備移動(dòng)維修車，及時(shí)提供現(xiàn)場服務(wù)。為提高水資源利用效率，可在灌溉系統(tǒng)中集成雨水收集模塊，利用屋頂和溫室棚面收集雨水，使其經(jīng)過簡單過濾后能用于灌溉。此外，開發(fā)適合廣西特色作物的灌溉決策模型，如根據(jù)甘蔗生長周期和氣候特征，制訂精準(zhǔn)的灌溉方案。

3.3 建立病蟲害智能識(shí)別與防控體系

建立病蟲害智能識(shí)別與防控體系是提高廣西農(nóng)業(yè)種植效率的關(guān)鍵。在病蟲害識(shí)別方面，針對水稻稻飛虱早期監(jiān)測困難的問題，可以開發(fā)便攜式聲學(xué)檢測設(shè)備，利用稻飛虱振翅聲的特征頻率進(jìn)行識(shí)別，提高隱蔽性害蟲的發(fā)現(xiàn)率。該設(shè)備可以連接智能手機(jī)，通過APP實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)，為農(nóng)戶提供直觀的監(jiān)測結(jié)果。在復(fù)雜光照條件下提高光譜成像技術(shù)的應(yīng)用準(zhǔn)確性，可以采用多時(shí)段成像方法，根據(jù)早晨、正午、傍晚3個(gè)時(shí)段的圖像數(shù)據(jù)，通過時(shí)間序列分析消除光照變化的干擾。對于柑橘黃龍病的監(jiān)測，可以開發(fā)一種多參數(shù)綜合診斷系統(tǒng)，同時(shí)檢測葉綠素?zé)晒?、葉片溫度、葉片反射光譜，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法綜合分析這些參數(shù)，提高對黃龍病的識(shí)別準(zhǔn)確率。

在病蟲害防控方面，為解決變量噴灑技術(shù)適應(yīng)性差的問題，可以設(shè)計(jì)模塊化噴頭系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括不同口徑和噴射角度的噴頭單元，可以根據(jù)作物種類和生長階段靈活組合，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)噴灑。同時(shí)，開發(fā)一種基于計(jì)算機(jī)視覺的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過攝像頭識(shí)別植株形態(tài)，自動(dòng)調(diào)整噴頭位置和噴灑角度。針對生物防治效果不佳的問題，可以設(shè)計(jì)微氣候調(diào)節(jié)裝置，在釋放天敵昆蟲的同時(shí)，創(chuàng)造適宜的溫濕度環(huán)境，提高天敵昆蟲的存活率。

為提高信息化管理系統(tǒng)的實(shí)用性，可以建立基于廣西實(shí)際農(nóng)業(yè)種植情況的病蟲害預(yù)測模型庫。通過收集和分析歷年病蟲害發(fā)生數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣骱头N植結(jié)構(gòu)，構(gòu)建針對不同作物的病蟲害預(yù)測模型。這些模型可以集成到移動(dòng)應(yīng)用中，農(nóng)戶只需輸入基本的種植信息，就能獲得個(gè)性化的防控建議。同時(shí)，設(shè)立區(qū)域監(jiān)測站網(wǎng)絡(luò)，定期采集和上傳有關(guān)病蟲害的數(shù)據(jù)，不斷更新和完善病蟲害預(yù)測模型。

3.4 優(yōu)化作物生長動(dòng)態(tài)監(jiān)測與預(yù)警方案

優(yōu)化作物生長動(dòng)態(tài)監(jiān)測與預(yù)警方案需要針對廣西農(nóng)業(yè)種植的實(shí)際情況，采取切實(shí)可行的技術(shù)措施。針對水稻LAI監(jiān)測存在的問題，可以開發(fā)一種輕便的手持式LAI快速測定儀。該儀器采用魚眼鏡頭拍攝冠層圖像，通過內(nèi)置算法實(shí)時(shí)計(jì)算LAI值，以提高測量效率。為解決傳統(tǒng)方法破壞性采樣的缺陷，可在水稻田間設(shè)置固定觀測點(diǎn)，使用小型攝像頭定期拍攝植株生長情況，通過圖像分析軟件自動(dòng)計(jì)算株高、分蘗數(shù)等生長指標(biāo)。在甘蔗種植中，為克服點(diǎn)式測量的局限性，可以設(shè)計(jì)一種便攜式多點(diǎn)測溫裝置。該裝置由伸縮桿和多個(gè)紅外傳感器組成，能夠同時(shí)測量多個(gè)高度和方位的冠層溫度，全面反映田塊的水分脅迫狀況。

為降低多光譜成像在高郁閉度條件下的飽和效應(yīng)，可以采用改進(jìn)的植被指數(shù)，提高其對高生物量作物的敏感度。同時(shí)，開發(fā)一種多角度成像系統(tǒng)，通過不同角度的圖像融合，減少冠層結(jié)構(gòu)對監(jiān)測結(jié)果的影響。針對作物氮素營養(yǎng)診斷技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，可以設(shè)計(jì)一種集成式葉片營養(yǎng)診斷儀。該儀器結(jié)合植物葉綠素的相對含量、葉片反射光譜、葉溫?cái)?shù)據(jù)，通過多參數(shù)綜合分析，提高植物氮素營養(yǎng)狀況評估的準(zhǔn)確性。為克服測量結(jié)果受葉片厚度影響的問題，可在儀器中加入葉片厚度測量模塊，對測量結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)校正。

在近地高光譜技術(shù)應(yīng)用方面，可以開發(fā)一種低成本的窄帶多光譜相機(jī)，選取幾個(gè)關(guān)鍵波段，既可保留高光譜技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，又可降低設(shè)備購買成本和數(shù)據(jù)處理難度。為了使這些監(jiān)測技術(shù)更好地服務(wù)于廣西的小規(guī)模農(nóng)戶，可以建立鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)的農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)站，配備相應(yīng)監(jiān)測設(shè)備，為周邊農(nóng)戶提供定期檢測服務(wù)。同時(shí)，建立適合廣西主要作物的生長模型，將監(jiān)測數(shù)據(jù)與模型預(yù)測結(jié)果相結(jié)合，為農(nóng)戶提供更精準(zhǔn)的管理建議。

4 結(jié)語

筆者通過對廣西農(nóng)業(yè)種植中精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及問題進(jìn)行深入分析，提出了一系列優(yōu)化策略，包括構(gòu)建高精度土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)庫、完善精準(zhǔn)灌溉技術(shù)、建立病蟲害智能識(shí)別與防控體系及優(yōu)化作物生長動(dòng)態(tài)監(jiān)測與預(yù)警方案，以期破解技術(shù)應(yīng)用瓶頸，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，推動(dòng)農(nóng)業(yè)資源的高效利用與環(huán)境保護(hù)。

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（責(zé)任編輯：劉寧寧）