作物精确栽培技术的构建及实现

张福增

（安丘市石埠子镇农业服务中心，山东　安丘　262100）

作物精确栽培技术的构建及实现

张福增

（安丘市石埠子镇农业服务中心，山东安丘262100）

作物精确栽培技术，其基础是现代作物栽培学，交叉融入了新兴的学科领域，并朝着定量化与智能化的方向逐步发展。基于此，阐述作物精确栽培的内涵，分析定量栽培方案的设计、生长指标的光谱监测诊断、作物生长的模拟预测几个方面，探讨如何构建作物的精确栽培技术。

农作物；精确栽培；方案设计；监测诊断；模拟预测

1　作物精确栽培的内涵

随着农业科学技术的快速发展，现代作物栽培学也取得了较大的进步，并开始与众多的新兴学科领域相互交叉融合，逐步朝着定量化与智能化的方向转变。在作物栽培学中，运用系统科学和信息技术，能够对栽培的对象及过程，实施数字化的监控与管理。从栽培方案的设计，到生长指标的诊断，再到产量品质的预测，都能够实现精确的定量化。所涉及的学科领域也较为广泛，包括农学、生态学、土壤学等农业类学科，以及管理学、系统学、信息学等新兴学科。作物的精确栽培，不仅能够改善常规的作物栽培模式，更有助于提高作物生产管理的科学化与精确化水平，提升作物栽培学的发展水平。

2　定量栽培方案的设计

近年来，农业信息技术取得了快速的发展，积累了丰富的作物栽培知识。系统建模技术，已经广泛地应用于作物栽培学研究中，形成了较为成熟的生产管理专家系统。其不仅具备综合的知识体系，在推理决策方面还有一定的优势，实现了由经验性知识规则向数字化知识模型的跨越。将作物栽培管理知识体系进行定量表达，通过借助于基本的创建模型，能够设计合理的作物栽培方案，从而实现对作物的精确栽培［1］。

2.1技术原理

作物的各项生育指标与栽培技术指标，有着其自身的地域性特征以及季节性变化规律。需要运用系统分析的原理，对其进行全面综合的解析。通过寻找其内在的定量化函数关系，构建数字化的作物栽培管理知识模型，从而实现对各项生长调控指标的定量设计。究其算法原理来说，一方面基于平均产量和增产系数，另一方面要考虑基因型与环境的适合度，以确定合理的产量目标设计，选取适宜的品种，从而实现栽培方案的精确设计。

2.2方案设计技术的应用

作物管理知识模型的算法，需要在计算机环境中映射，并结合组件化程序设计思想与GIS技术，以开发出适用的管理决策支持系统，如单机版、PDA、网络版等版本。同时，根据当地气候、土壤等的具体情况，运用精确管理决策功能，由点到面地进行生态分区与生产分类，以按需投入为准则，确定精细化的栽培管理方案［2］。由于具有动态设计的功能，能够在不同的情景条件下，自动生成相匹配的栽培管理方案。其不仅动态决策能力强，而且精确管理效果好。在作物生产实践中，有着十分显著的适用性和指导性作用。

3　生长指标的光谱监测诊断

3.1技术原理

作物在不同的生长参数下，对于不同的光谱波段，有着不同的吸收、反射或透射规律特征。实施光谱监测与诊断，是根据传感器快速、无损的工作原理，获取相关的特征光谱信息，以对作物生长指标状态进行解析判断。通过定量反演，实现对作物生长参数的快速诊断。在不同的条件下进行试验研究，来自于作物冠层及叶片的光谱信息，可以通过传感器获取。作物的生长指标与反射光谱特征之间，存在着一定的机理性关系。在生长指标中一些较为敏感的核心波段，有其对应的光谱参数，从而建立定量反演模型。参照优化设计的适宜指标，与作物的实时生长指标进行动态的诊断与调控，保证作物处于更佳的生长状态。

3.2应用实践

随着光谱遥感技术的迅猛发展，多光谱、高光谱分辨技术开始出现，为农作物生长指标的监测诊断，提供了重要的技术支持。尤其是高光谱分辨率技术，能够对大范围的作物生长信息，实现实时、快速、无损的监测与诊断，从而达到精确栽培管理的效果。作物的主要生长指标，包括生物量、叶面积指数、叶片含氮量与氮积累量。对其光谱参数进行试验研究，能够构建与主要生长参数相匹配的调控模型及监测诊断系统［3］。因此，对作物生长指标实施光谱诊断，能够实时诊断作物生长状况，对后期肥水调控实施精确指导，有助于提高作物生产管理水平，促进精确栽培技术的发展。

4　作物生长的模拟预测

对作物的生长过程进行模拟，其主线是作物的生理生态过程，结合气象数据等因素，构建作物阶段发育的各种模型，解释性和预测性较强。其有助于了解作物生长发育的规律，对技术措施与遗传潜力、环境效应之间的因果关系，实施定量、综合的分析。同时，对产量、品质形成的过程进行机理性和预测性动态模拟，有着极佳的机理性和预测性效果，量化物生长的分析与管理。构建模拟与管理决策支持系统，能够在不同的技术、品种与环境条件下，实现对作物生长过程的可靠性预测。从而对不同条件下的作物生长状态进行定量分析，评价各种因素变化对作物生长的综合影响，以及提供最佳的应对策略。

5　结语

当前，精确化、科学化已成为作物栽培学的发展主流，精确栽培技术也获得了很大的进步。以栽培科学为基础，结合了相关的信息科学，极大地推动了作物栽培的信息化、数字化及定量化。应当针对不同的生产条件，对作物栽培方案的设计、生长指标的监测诊断、生长过程的预测，实施进一步的改进和完善，以实现作物精确栽培技术的智能化发展。

［1］曹卫星，朱艳，田永超，等.作物精确栽培技术的构建与实现［J］.中国农业科学，2011（19）：3955-3969.

［2］景立权，袁建华，赵福成，等.玉米超高产精确栽培研究进展［J］.江苏农业学报，2013（2）：429-434.

［3］凌启鸿.精确定量轻简栽培是作物生产现代化的发展方向［J］.中国稻米，2010（4）：1-6.

S126

A

1674-7909-（2016）05-40-2

张福增（1980-），男，本科，助理农艺师，研究方向：作物栽培管理。