互聯網+農業，美國如何經過農業大數據提高效益

互聯網+農業，美國如何經過農業大數據提高效益

來源：一點資訊      發表日期：2015-10-16 12:10:23

農場主案例

羅德尼•席林(RodneySchilling)是美國伊利諾伊州的一個農場主，他和父親二人經營着1300英畝(約7900畝)田地。他的父親已經83歲了，地裏的活兒全靠席林本身上陣，即使在農忙時節，他也不用僱工，最好的幫手是農場裏的那幾臺農業機械。跟國內常見的農業機械比，這些機器高大得多，一臺噴藥機徹底張開「臂膀」，翼展達36米。更重要的是，這些「你們夥」還頗有「頭腦」——駕駛室裏配備的全球衛星導航系統和自動駕駛系統。即便在下田做業時，席林也遠沒有傳統農民那麼辛苦，只要他願意，徹底能夠坐在駕駛座上，一邊喝着咖啡，一邊用平板電腦瀏覽新聞，機器會按照設定的路線工做，施肥、打藥徹底自動化，哪些地方打過，哪些地方沒打，絕對不會搞混，GPS上都顯示得清清楚楚。 大多數時候，席林會把平板電腦帶在身邊，內置的APP軟件會提醒他什麼時候適宜下地查看，該打藥或是該施肥了，以及提供實時的和將來幾天的天氣數據。

美國農業概況

在美國，像席林這樣「勞做」的農場主愈來愈多。農業生產模式正在從機械化向信息化轉變，以精準爲特徵的農業，正在讓種植變得更加容易。 美國的農業 美國農業約佔其GDP的1.2%。美國不只是世界上最大的工業化國家，並且也是世界上最大的農業發達國家。美國土地肥沃，氣候溫和，現有可耕地約1.52億公頃，牧場5.6億公頃。美國約有220萬個農場，每一個農場平均面積約170公頃。2011年農業就業人數213萬人，佔整個就業人口的1.45%。

美國是農業大國，但農業產值僅佔美國經濟1.2%。美國有3億多人口，其中住在農村地區的人僅佔約2%，從事農業生產的人不到1%，其中又只有半數將農業做爲主業，根據美國農業部的數據，美國農場數量1935年達到峯值680萬個，農業人口超過1.27億，現現在農場數量只有220萬個，農民數量也降至300萬左右。 農業生產的盈利性從根本上保證了農業的吸引力。愛荷華州全職農民年收入基本都在5萬至7萬美圓以上，有些農民可能會達到10萬至25萬美圓，通常而言要比城市居民平均收入水平高。

農業大數據利用

美國是對農業數據收集比較齊全的國家，也是較早進行農業數據開放的國家，目前，有關農業數據的採集、共享和利用正幫助美國農業政策制定者對農業部門的發展制定各類政策。不只如此，美國各大農場主協會以及涉農企業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爲「大數據」的涉農數據。 大數據對於農業的做用 隨着全球人口的增長，天氣的波動更加不穩定，以及依賴石油的農業對於石化燃料的價格愈來愈敏感，必然激勵更多地運用新技術來提升做物產量，並管理風險。圍繞着基因組學、生物信息學以及計算生物學的研究活動都已經取得了重大的進展，使得科學家和組織可以更好地養活全世界，並提升食品和農做物的質量。

這些技術都涉及到龐大的數據集和計算分析，那麼在此過程當中，大數據的做用是什麼?

首先，也是最重要的，農民須要測量和了解數據巨大和種類繁多的數據可以帶來怎樣的影響，由於這些數據驅動着他們的耕做質量與產量。這些數據包括天氣數據、GPS數據、土壤細節、種子、化肥和做物藥劑等，充分利用這些數據對於土地進行長期管理和短時間模擬，以實現產量和利潤的最大化。

其次，種子和肥料以及藥劑的供應商須要接收全部的這些數據，將其放入統一的模型中，並使用專用算法，以便向農民提供儘量最優化的解決方案和服務。

再次，農業機械製造商是整個價值鏈的另外一個重要組成部分。他們不只須要確保其資產可以在最低成本保持最長的正常運行時間，還要支持移動數據採集(如土壤樣本、水分監視器和傳感器、田間做物顏色、生長速率、天氣破壞、養分水平、農做物品種等)，並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。

除了農民、農企、種子化肥供應商和農業機械製造商之外，氣象站和實驗室、貿易商和行業合做夥伴、技術和解決方案提供商也是這個日益複雜的生態系統的一部分。他們對於來自無數信息源的大數據也有着巨大的須要。

大數據進田的收益

大數據在農業中應用最廣泛的領域之一就是精準農業。經過對氣候、土壤和空氣質量、做物成熟度，甚至是設備和勞動力的成本及可用性方面的實時數據收集，預測分析能夠用來作出更明智的決策，而這就是所謂的精準農業。在精準農業中，控制中心實時收集並處理數據，來幫助農民在播種、施肥和收割做物等方面作出最明智的決策。遍及田間的傳感器用於測量土壤和周圍空氣的溫度與溼度。此外，衛星圖像和無人機會被用來拍攝田地的照片。隨着時間的推移，圖像會顯示做物成熟，加上對將來48小時的精準天氣預測模型，就能夠創建模型並進行模擬，從而預測將來的狀況，並幫助農民作出前瞻性的決策。

就如文中剛開始所提到的農場主席林對農場的土地狀況瞭如指掌，他甚至聘請了專業服務公司，在田地中，每4英畝設1個取樣點，作土壤的分析測試。完成後，席林獲得一份書面報告，除了給出各個地塊詳細的土壤成分數據，還有種植不一樣做物時所須要的肥料、水分以及將來產量等數據。據此，他能夠精確安排農場的生產計劃。 隨着種植活動，土壤的成分是動態變化的。所以，每過三年，席林會從新作一次土壤分析，每次要花費5000多美圓。不過，因爲精確數據意味着幾乎最高的投入產出比，席林仍是很樂意花這筆錢的。在席林的平板電腦裏，安裝了ClimateCorporation的氣象數據軟件。他把農場的座標和相關信息經過軟件上傳，便可得到農場範圍內的實時天氣信息，如溫度、溼度、風力、雨水等，這些信息能夠幫助他判斷每一個地塊的播種、收穫、耕做時間。 事實上，從生產規劃、種植前準備、種植期管理，直到採收，席林每一年要作40多項決策。這些決策大多環環相扣，若是哪一步選錯了，那就不得不忍受減產的後果。 影響做物生長的因素有不少，土壤、氣候、水分、品種、病蟲害和雜草等，做物產量是這些因素的綜合結果。所以，在現代農業領域，農民光憑經驗作出決策已遠遠不夠，須要依靠科學、機率和專業分析得出優化決策。

物聯網發展帶來的智能化農機

大數據讓農民開始用移動設備管理農場，能夠掌握實時的土壤溼度、環境溫度和做物情況等信息，大幅度提升了管理的精確性。然而，再好的決策，也須要硬件設備去實施。 其實，精準農業的概念和設想，最先由美國在20世紀80年代初提出，經10年後才進入生產應用，彼時技術和設備的儲備已基本具有。

PrecusionPlanting專門製造與精準農業配套的設備。這些設備能夠固定在大馬力拖拉機後部，同步運行的播種機和其餘設備上。以播種爲例，通過數據加載，它們可以根據天氣的變化進行不一樣深度、不一樣間距以及不一樣品種的播種活動。 在大田中，即便相隔兩三米遠的兩塊土地，土壤的水分含量、養分狀況、農做物的生長狀況均可能不相同。

過去幾千年中，農民並不區分這種差別，會把一樣的品種以等間距播種下去。現在，精準農業顛覆了這一傳統，在肥力高的地方密植，在肥力低的地方稀植，還能夠更換種子品種。這些做業都是隨着播種機的行進，自動完成的。僅此一項改變，便可給玉米帶來每公頃300公斤-600公斤的增產。

精準農業下的農業機械必須是智能化的，一般安裝有衛星導航系統、自動駕駛系統、計算機設備，以及必要的傳感器，這樣才能「理解」大數據分析軟件給出的信息，並準確地執行。 智能化的農業機械也大大提升了做業質量，單粒播比率能夠提升到99%。農民能夠實時監控播種機的準確率，若是出現大面積異常，能夠立刻停機，檢查糾正播種機。之前，若是播種機出了毛病，農民很難當即發現，而只能接受損失。 理想狀況下，播下的種子應在地裏有一樣的深度，若是種得深了，種子出苗晚，不利於競爭陽光和營養;淺了，則抗倒伏性很差。如今，智能化的農機可根據土地的鬆軟程度，自動調節播種動做，以便全部種子處於一樣的深度。 經過全流程的精打細算，精準農業能夠極大地節約化肥、水、農藥等投入，把各類原料的使用量控制在很是準確的程度，讓農業經營像工業流程同樣連續地進行，從而實現規模化經營。

大數據公司在農業應用中的案例

(1)孟山都公司(Monsanto)

雖然該公司已經被妖魔化爲企業貪婪和罪惡的表明，但也正是它使得農業產業發生了革命性的改變。成立於1901年的孟山都公司最初是銷售DDT、牛激素、多氯聯苯(PCB)和阿斯巴甜的化學公司。從20世紀80年代起，孟山都公司開始購買種子企業並投資於生物技術研究，戰略性地過渡成爲一家農業公司。孟山都公司早在公衆認識到以前就看到了農業的長期機會，並投注於此。該公司認爲，農業大數據是個價值數十億美圓的投資，而其在2012年5月到2014年2月間收購的幾家農場數據分析公司也驗證了這一點。

2012年初，孟山都公司收購了精密播種(Precision Planting)公司，該公司生產的硬件和軟件可以在田間播種空間、深度以及根系方面向農民提供幫助。2013年10月，孟山都公司以9.3億美金收購了農業數據科學的最大的公司之一，即位於舊金山的氣象數據分析公司——氣候集團(Climate Corporation)，標誌着要轉向數據與生物技術解決方案的整合。而金融時報(Financial Times)報道說，孟山都公司的這一收購行動標誌着首宗重大的「大數據」收購順利完成。隨後，在2014年2月，氣候集團買下了總部設在舊金山的土壤測試服務公司Solum。而孟山都公司的主要軟件產品FieldScripts適用於全部的這些系統，以肯定土壤的生產力和產量。

(2)MySmartFarm

農民都不可避免地要使用數據，有機農業運營更須要採集大量的耕做數據。MySmartFarm的創始人兼首席執行官Wolfgang van Loeper正在利用大數據來改造農業。MySmartFarm致力於爲農民創造一種環境，讓他們的耕種更適應天然，即更多地利用大天然的技巧，用更低的成本收穫莊稼，並讓做物含有更多的重要的自然植物養分素，這些養分素在通過大量化學處理的農產品中含量不多。

MySmartFarm是個SaaS系統，它將收集到的數據與預測數據相結合，幫助農民對預測或趨勢作出反應。經過MySmartFarm系統，農民可以擁有他全部的數據，包括收穫、施肥、實驗室、天氣、疾病，以及來自當地土壤或葉片水分和衛星傳感器的傳感器數據，同時還能有重要的映射和地理信息系統數據。MySmartFarm將全部這些數據與氣候數據相結合，併產生新的情報。將其加入農民自身完整的安全存儲的數據中，農民能夠得出一個很是方便的管理儀表板，指明面對衆多的參數時，要作出快速而高效的決策，最重要的是什麼，從而更及時地採起行動。

MySmartFarm將推進農民走向更可持續的耕做實踐活動，這不只僅是節約水和化學品，更是幫助他們經過知識轉移(好比成功而且盈利的，或者是更加生態的耕做實踐)，轉向更農業生態化的作法。

(3)FarmLogs

FarmLogs依靠移動網絡，經過數據驅動的方式幫助耕做的農民快速有效地預測利潤、跟蹤開支，更有效地安排工做。最棒的是，該軟件利用GPS能夠給出任何給定位置的歷史氣象數據。農民朋友們能夠利用該軟件的移動應用，快速記下筆記和輸入數據。它爲古老的農業行業帶來了一場根本性革命。

「FarmLogs讓農民得到他們的田間狀況變得很是容易。雨水、營養、做物健康、土壤條件以及機器的全部數據均可以經過直觀的Web/移動用戶界面進行分析和交付，」FarmLogs的創始人以及CEO沃爾馬錶示。「咱們從學術界得到了最早進的精準農業研究，而後咱們把它用在美國的每個農場。」

結語：

有人認爲，數據帶來的趨勢會鼓勵大規模種植單一做物，從而實現技術有效性的最大化，所以可能會形成科技趨勢排擠小型農場;但另外一些人認爲，隨着大數據成本的迅速降低，小農場主也能使用這些技術來不斷增強自身。但不管如何，咱們正在邁進一我的口更多、資源更少的時代，這使得農業成爲世界上最重要的產業之一。最終，農業會贏得全世界的尊重。