詳細分析大數(shù)據(jù)對于農(nóng)業(yè)的作用

羅德尼?席林是美國伊利諾伊州的一個農(nóng)場主，他和父親二人經(jīng)營著約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)忙時節(jié)，他也不用雇工，最好的幫手是農(nóng)場里的那幾臺農(nóng)業(yè)機械。

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

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

美國的農(nóng)業(yè)

美國是農(nóng)業(yè)大國，但農(nóng)業(yè)產(chǎn)值僅占美國經(jīng)濟1.2%。美國有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)美國農(nóng)業(yè)部的數(shù)據(jù)，美國農(nóng)場數(shù)量1935年達到峰值680萬個，農(nóng)業(yè)人口超過1.27億，現(xiàn)如今農(nóng)場數(shù)量只有220萬個，農(nóng)民數(shù)量也降至300萬左右。

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。愛荷華州全職農(nóng)民年收入基本都在5萬至7萬美元以上，有些農(nóng)民可能會達到10萬至25萬美元，一般而言要比城市居民平均收入水平高。

美國是對農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)收集比較齊全的國家，也是較早進行農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)開放的國家。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農(nóng)業(yè)政策制定者對農(nóng)業(yè)部門的發(fā)展制定各種政策。不僅如此，美國各大農(nóng)場主協(xié)會以及涉農(nóng)企業(yè)也不惜投入大量的時間、金錢以及花費巨大的精力去搜集被人們稱為“大數(shù)據(jù)”的涉農(nóng)數(shù)據(jù)。

大數(shù)據(jù)對于農(nóng)業(yè)的作用

隨著全球人口的增加，天氣的波動更加不穩(wěn)定，以及依賴石油的農(nóng)業(yè)對于石化燃料的價格越來越敏感，必然激勵更多地運用新技術(shù)來提高作物產(chǎn)量，并管理風險。圍繞著基因組學、生物信息學以及計算生物學的研究活動都已經(jīng)取得了重大的進展，使得科學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)集和計算分析，那么在此過程中，大數(shù)據(jù)的作用是什么?

首先，也是最重要的，農(nóng)民需要需要測量和了解數(shù)據(jù)巨大和種類繁多的數(shù)據(jù)能夠帶來怎樣的影響，因為這些數(shù)據(jù)驅(qū)動著他們的耕作質(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)、土壤細節(jié)、種子、化肥和作物藥劑等，充分利用這些數(shù)據(jù)對于土地進行長期管理和短期模擬，以實現(xiàn)產(chǎn)量和利潤的最大化。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)機械制造商是整個價值鏈的另一個重要組成部分。他們不僅需要確保其資產(chǎn)能夠在最低成本保持最長的正常運行時間，還要支持移動數(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、生長速率、天氣破壞、營養(yǎng)水平、農(nóng)作物品種等)，并讓這些瑣碎的信息在價值鏈能被實時獲取，以進行進一步的處理。

除了農(nóng)民、農(nóng)企、種子化肥供應(yīng)商和農(nóng)業(yè)機械制造商以外，氣象站和實驗室、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日益復雜的生態(tài)系統(tǒng)的一部分。他們對于來自無數(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)域之一就是精準農(nóng)業(yè)。通過對氣候、土壤和空氣質(zhì)量、作物成熟度，甚至是設(shè)備和勞動力的成本及可用性方面的實時數(shù)據(jù)收集，預測分析可以用來做出更明智的決策，而這就是所謂的精準農(nóng)業(yè)。

在精準農(nóng)業(yè)中，控制中心實時收集并處理數(shù)據(jù)，來幫助農(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量土壤和周圍空氣的溫度與濕度。

此外，衛(wèi)星圖像和無人機會被用來拍攝田地的照片。隨著時間的推移，圖像會顯示作物成熟，加上對未來48小時的精準天氣預測模型，就可以建立模型并進行模擬，從而預測未來的情況，并幫助農(nóng)民做出前瞻性的決策。

對農(nóng)場的土地情況，農(nóng)民還可以聘請專業(yè)服務(wù)公司。在田地中，每4英畝設(shè)1個取樣點，做土壤的分析測試。完成后，農(nóng)民會得到一份書面報告，除了給出各個地塊詳細的土壤成分數(shù)據(jù)，還有種植不同作物時所需要的肥料、水分以及未來產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。據(jù)此，他可以精確安排農(nóng)場的生產(chǎn)計劃。 隨著種植活動，土壤的成分是動態(tài)變化的。因此，每過三年，席林會重新做一次土壤分析，每次要花費5000多美元。不過，由于精確數(shù)據(jù)意味著幾乎最高的投入產(chǎn)出比，席林還是很樂意花這筆錢的。 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)場的坐標和相關(guān)信息通過軟件上傳，即可獲得農(nóng)場范圍內(nèi)的實時天氣信息，如溫度、濕度、風力、雨水等，這些信息可以幫助他判斷每個地塊的播種、收獲、耕作時間。 事實上，從生產(chǎn)規(guī)劃、種植前準備、種植期管理，直到采收，席林每年要做40多項決策。這些決策大多環(huán)環(huán)相扣，如果哪一步選錯了，那就不得不忍受減產(chǎn)的后果。 影響作物生長的因素有很多，土壤、氣候、水分、品種、病蟲害和雜草等，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)驗做出決策已遠遠不夠，需要依靠科學、概率和專業(yè)分析得出優(yōu)化決策。

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來的智能化農(nóng)機

大數(shù)據(jù)讓農(nóng)民開始用移動設(shè)備管理農(nóng)場，可以掌握實時的土壤濕度、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)備去實施。

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

如今，精準農(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)都是隨著播種機的行進，自動完成的。僅此一項改變，即可給玉米帶來每公頃300公斤-600公斤的增產(chǎn)。

精準農(nóng)業(yè)下的農(nóng)業(yè)機械必須是智能化的，通常安裝有衛(wèi)星導航系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、計算機設(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，并準確地執(zhí)行。 智能化的農(nóng)業(yè)機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)民可以實時監(jiān)控播種機的準確率，如果出現(xiàn)大面積異常，可以馬上停機，檢查糾正播種機。以前，如果播種機出了毛病，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，不利于競爭陽光和養(yǎng)分;淺了，則抗倒伏性不好?，F(xiàn)在，智能化的農(nóng)機可根據(jù)土地的松軟程度，自動調(diào)節(jié)播種動作，以便所有種子處于同樣的深度。 通過全流程的精打細算，精準農(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確的程度，讓農(nóng)業(yè)經(jīng)營像工業(yè)流程一樣連續(xù)地進行，從而實現(xiàn)規(guī)模化經(jīng)營。