農業信息技術在小麥種植田間管理中的具體應用

3.1   地理信息系統（GIS）在田塊規劃與劃分中的應用

小麥作為中國主要的糧食作物之一，在種植過程中面臨著許多問題，例如土壤條件不均勻、光照和水分利用不充分等。這些問題導致了小麥種植的效益和產量無法得到最大化的提升。傳統的小麥種植方式往往是以整片農田為單位進行管理，無法對不同地塊的土壤特性、水分狀況和養分含量等因素進行精細化管理。這就導致了農民很難根據實際情況針對性地采取施肥、灌溉和病蟲害防治等管理措施，造成了資源的浪費和損失。而基于地理信息系統（GIS）的田塊規劃與劃分應用則可以解決這些問題。首先，GIS可以獲取和整合多源數據，包括衛星遙感影像、無人機數據、GPS測量數據等，形成全面的農田地理空間數據庫，張平良等[3]研究發現溝播與常規平作相比水分利用效率提高了9.5％，趙杰等[4]的研宄認為與常規播種相比，寬窄行探墑溝播使產量顯著提高了6.9％-12.4％。楊新田等[5]的研宄表明探墑溝播相對于常規播種穗數增加3.65％，穗粒數增加6.07％，小麥各項農藝性狀指標及產量均有提高。通過對這些數據進行處理和分析，農民可以獲得包括土壤質量、坡度、水源分布等在內的詳細信息。這些數據為田塊規劃提供了科學依據。其次，利用GIS技術，農民可以對不同地塊進行分類和劃分，形成具有差異化管理要求的田塊劃分圖。通過對土壤質量、水源分布等因素進行綜合分析，GIS可以為每個田塊確定適宜的種植作物、施肥方案、灌溉方法等管理措施。這樣，農民可以根據不同地塊的特點，采取有針對性的管理措施，提高資源的利用效率和小麥產量。此外，GIS還能夠結合其他農業信息技術，如無人機遙感技術和智能化農機設備，實現對田塊的實時監測和精準管理。通過與無人機遙感技術結合，GIS可以獲取高分辨率的農田影像，幫助農民對小麥生長狀況、病蟲害發生情況等進行全面、及時的監測和判斷。同時，結合智能化農機設備，GIS可以實現對農田的精準作業，根據田塊劃分圖，調整農機的軌跡和作業深度，實現農田的精細化管理。

3.2   無人機遙感技術在作物監測與圖像識別中的應用

傳統的小麥種植技術主要依賴人工觀察和經驗判斷，由于人為因素和主觀性的存在，其監測結果往往不夠準確和全面。這會導致農民無法及時準確地了解作物生長情況，從而不能及時采取相應的措施，另外，傳統方法需要農民手動采集大量的作物圖像，并通過肉眼觀察進行分析和判斷。然而，這種方法存在識別速度慢、識別準確性低等問題，無法實現實時性和大規模化，由于人力資源有限，農民無法對大面積小麥田進行持續監測和圖像識別。這導致了監測頻率低，識別精度下降，無法及時發現和處理作物生長過程中的問題。無人機遙感技術在作物監測與圖像識別中的應用可以解決傳統種植無法解決的問題。首先，無人機搭載高分辨率攝像設備，可以對小麥田地進行全方位、高清晰度的圖像采集。通過無人機的飛行軌跡規劃，可以實現對小麥田地的全覆蓋式監測，獲取大量的圖像數據。其次，利用無人機采集的圖像數據，可以進行作物生長狀態的監測與分析。無人機遙感技術結合圖像處理與識別算法，可以對小麥的生長情況進行定量化、細致化的評估。通過對圖像的特征提取和分析，無人機可以幫助農民實時了解小麥的生長狀況，包括葉片狀況、病蟲害情況、生長速度等。這些信息對于科學制定施肥、病蟲害防治和灌溉等決策具有重要意義。此外，無人機遙感技術還能夠結合人工智能和機器學習算法，實現對小麥圖像的自動識別和分類。通過訓練模型，可以實現對不同特征的小麥病蟲害或其他異常情況的自動檢測和識別，為農民提供及時的預警和防控措施。這種基于無人機圖像識別的方法，可以大大縮減傳統人工巡視的工作量，并提高識別的準確性和效率。

3.3   物聯網技術在農田自動化管理中的應用

傳統小麥種植技術在農田管理方面存在以下問題：（1）缺乏科學化的土壤管理：傳統小麥種植技術往往忽視了土壤的科學管理。農民通常采用傳統的施肥和灌溉方法，缺乏對土壤養分、水分和酸堿度等指標進行準確監測和調節，導致土壤質量下降，影響小麥生長和產量。（2）病蟲害防治不及時：傳統小麥種植技術對于病蟲害的監測和防治常常依賴于人工觀察和經驗判斷。這種方法容易導致病蟲害的延誤和誤診，增加了防治成本和損失。此外，缺乏科學的病蟲害監測和預警系統，使得農民無法及時采取有效的措施應對病蟲害的發生和蔓延。根據民政部、國家減災委辦公室會同工業和信息化部、國土資源部、農業農村部、氣象局等部門的全國自然災情會商分析數據顯示，2012年上半年全國農作物受災面積11732.8千公頃，其中絕收988.5千公頃。（3）水資源利用不合理：傳統小麥種植技術中的灌溉方法往往存在浪費和不合理利用水資源的問題。農民常常使用傳統的灌溉方式，如洪水灌溉或不適當的噴灌，造成水分的過量或不足，影響小麥的正常生長和發育。針對這些問題，可以采用物聯網技術進行農田自動化管理，第一、物聯網技術可以實現農田的智能監測與控制，通過在農田中部署各種傳感器設備，如溫度傳感器、濕度傳感器、土壤濕度傳感器等，實時獲取農田的環境參數。這些傳感器采集到的數據可以被傳輸到云端進行存儲和分析。農民可以通過手機或電腦等終端設備遠程監測農田的環境指標，如溫度、濕度、土壤濕度等，并根據這些數據進行精確的農業生產決策，例如適時灌溉、合理施肥等。第二，物聯網技術還能夠實現農田自動化的灌溉管理。通過將灌溉設備與物聯網系統連接，實現對農田灌溉的智能化控制。根據農田內土壤濕度、溫度等傳感器采集到的數據，物聯網系統可以自動調節灌溉設備的開啟和關閉，實現精確的水分供給。這樣不僅可以減少人工管理的工作量，還可以提高灌溉效率，避免過度或不足灌溉對小麥生長的不利影響。第三，物聯網技術也可以應用于小麥病蟲害的監測與預警。通過在農田中設置圖像傳感器或攝像頭，將圖像采集設備與物聯網系統連接，實現農田的實時圖像監測。物聯網系統可以自動分析農田圖像中的異常情況，如病蟲害的發生，快速發出預警信號。農民可以及時得知農田內的異常情況，并采取相應的防治措施，避免因病蟲害的蔓延嚴重影響小麥產量。

3.4   大數據分析與決策支持系統在種植管理中的應用

傳統小麥種植技術中，農民往往固守傳統的播種時間和密度。然而，隨著氣候變化和生態環境的變遷，傳統的播種時間和密度可能不再適用。過早或過晚的播種時間會導致小麥受寒害或熱害，影響生長和發育；而過高或過低的播種密度則會影響小麥的養分和空間競爭，進而影響產量。傳統小麥種植還常常依賴于經驗和感覺來進行施肥，缺乏科學的養分調控，導致施肥不均衡，養分浪費和土壤質量下降。同時，缺乏對土壤養分含量和需求的準確監測和調節，使得小麥無法獲得適當的營養，影響產量和品質，而大數據分析與決策支持系統的應用則可以解決這些問題[6]。首先，通過采集并整理大量的小麥種植數據，包括土壤養分、氣象數據、種植記錄等，建立起一個龐大的數據庫。這些數據可以通過專業的數據分析工具進行挖掘和分析。其次，利用大數據分析技術，可以對小麥種植過程中的關鍵指標和關聯關系進行深入研究。通過對數據的統計和分析，可以發現潛在的規律和模式，比如某種肥料對小麥產量的影響、特定氣象條件下小麥生長的情況等。這些分析結果能夠為農民提供科學依據，幫助他們制定更合理的種植管理方案。此外，大數據分析與決策支持系統還能夠結合農學模型和算法，進行農藝決策的預測和優化。通過對歷史種植數據的分析和模型訓練，系統可以自動預測不同種植措施對小麥產量和質量的影響，進而為農民提供最佳的決策建議。這些決策支持系統可以基于實時數據進行更新和調整，保證決策的準確性和時效性。

農業信息技術在小麥種植田間管理中的應用建議

4.1   加強農民培訓和技術推廣

中國東部地區農業信息化發展的三個分維度指數得分由高到低依次為信息裝備、信息資源、信息化應用。就發展趨勢而言，各分維度指數得分均有不同程度的提升，其中，信息裝備指數始終處于最高水平，且一直保持增長；信息資源指數由2011年的0.166逐漸提高到2020年的0.331，增長了近一倍；信息化應用指數起點最低，但發展最為迅猛，十年間均值由0.026快速上升至0.320，年均增長率高達32.05%，說明農業信息化應用水平在提升，與此同時，更需要加強農民培訓和技術推廣，可以組織農民參加系統化的培訓課程，包括理論知識和實踐操作。培訓內容應涵蓋農業信息技術的原理、功能、操作方法以及數據分析和利用等方面。培訓可以結合實地示范，讓農民親自操作設備和軟件，掌握實際應用技巧，針對不同農民的需求和實際情況，提供個性化的指導和支持。可以派遣專業人員到農田進行現場指導，幫助農民解決具體問題，指導他們在日常種植過程中如何利用農業信息技術進行決策和管理。另外，可以在小麥種植區域建立示范基地，展示先進的農業信息技術應用。農民可以通過參觀示范基地，了解最新的技術設備和應用案例，激發他們對農業信息技術的興趣，并且可以實地體驗操作，加深對技術的理解[7]。

4.2   推廣簡化應用

降低小麥種植田間管理中的技術成本是提高農業效益和推動農業信息化發展的重要環節，政府可以加大對農業科技部門、農業企業等的資金支持力度，推動農業信息技術設備的研發和生產。政府還可以通過投入資金設立專項補貼基金，為小麥種植者購買農業信息化設備提供一定的財政補貼。另外，政府可以與金融機構合作，制定針對小麥種植者的優惠貸款政策，降低他們購買農業信息化設備的資金負擔。同時，可以根據具體情況給予適當的設備購置補貼，減輕小麥種植者的經濟壓力。

結語

農業現代化轉型發展是中國農業產業發展的必經道路，傳統的小麥種植形式不僅有著較高的勞動強度，還容易受到各種因素影響，無法保證小麥最終的質量和產量。若是在小麥田間管理工作中有效地運用農業信息技術，可以大幅度降低人員的勞動強度，減少人力的成本投入。同時，借助農業信息技術可以使小麥種植工作實現智能化和自動化，并且及時滿足小麥生長所需。如在小麥生長的過程中，通常需要擁有足夠的光照條件，以此促進葉綠素更好地轉化，使小麥的健康得到保證。在此過程中運用農業信息技術，可以根據小麥各生長階段對光照的要求實施不斷的調控。不僅能夠實現智能化澆灌，還能夠減少傳統灌溉形式造成的水資源浪費；借助信息監測技術，能夠精準地獲取到土壤中的各項數據信息，從而實現肥料的精準施加。既避免了土壤過度營養化，又減少了環境污染。由此可見，農業信息技術在小麥種植田間管理工作中的有效運用，為農業實現現代化轉型發展注入了能量。