對于農(nóng)場主來說，收獲季節(jié)到來前的幾個月總會令人感到焦慮不安，因為在這段時間里，天氣和土壤情況的變化以及害蟲將會造成多大損失等不確定的因素都是無法預知的。雖然農(nóng)場主們主要依靠以往的經(jīng)驗和謹慎的推測來判斷情況的變化，但是也有很多人正在著手實踐一種被稱為精確農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式，即利用技術手段應付可能會對他們的農(nóng)作物造成危害的不確定因素。
精確農(nóng)業(yè)技術
幾年前可能還在整個種植區(qū)大面積施用統(tǒng)一的肥料或殺蟲劑的農(nóng)場主，現(xiàn)在也許已經(jīng)在利用標有精確位置數(shù)據(jù)的土壤和作物分析結果，將適當劑量的化學制品送到合適的地點了。他們現(xiàn)在還可以利用安裝在聯(lián)合收割機上的數(shù)字式產(chǎn)量監(jiān)視器來追蹤某塊土地的“表現(xiàn)”，實際上他們可以獲得每一排作物的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。
大部分的精確農(nóng)業(yè)技術需要依靠各種全球定位系統(tǒng)裝置和可以將天氣模式、土壤性質和蟲害控制等方面的信息在地圖上用一個個點表示出來的軟件。農(nóng)場主們可以利用這些信息來指揮能夠根據(jù)種植區(qū)的每個部分需要多少肥料和殺蟲劑來調整施用量的可變速率噴灑器。目前精確農(nóng)業(yè)技術在美國中西部地區(qū)應用得最為廣泛，主要用于甜菜、玉米和大豆等作物的種植。
使用了精確農(nóng)業(yè)技術的農(nóng)場主認為這種種植方法給他們提供了一些新的方式來分析他們對土地的投入和他們從土地中獲得的回報之間的關系，并且使他們可以在成本不變的情況下管理更多的土地。但是精確農(nóng)業(yè)技術的推廣應用一直進展得相當緩慢，這主要是因為有關設備和服務的成本太高，小型農(nóng)場是無法支負擔這筆費用的，還有一個原因就是精確農(nóng)業(yè)技術帶來的好處并不總是十分明確的。
明尼蘇達大學精確農(nóng)業(yè)研究中心負責人皮埃爾·羅伯特博士指出：“南北達科他和蒙大拿州的小麥生產(chǎn)者現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，根據(jù)目前的國際市場價格，要想通過種植小麥來獲取利潤確實非常困難。如果你沒有取得利潤，你就沒有額外的資金購買和使用新技術。”
另一個問題是設法使各種不同的農(nóng)業(yè)軟件和全球定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式協(xié)同工作不僅會使人感到沮喪而且會讓人望而生畏。
在伊利諾伊州的尚佩恩經(jīng)營一個面積為1800英畝的玉米和大事種植農(nóng)場的約翰·賴夫斯特克指出：“大多數(shù)農(nóng)場主并不想整天坐在計算機前。”
大多數(shù)購買精確種植技術的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者都承認，如果想在激烈的競爭中取得勝利，精確農(nóng)業(yè)技術的各個組成部分都是必不可少的。設在羅切斯特的阿格里林克食品合作組織的副主席托馬斯·費瑟指出：“對精確農(nóng)業(yè)技術有抵觸情緒的人將無法在競爭中生存下來。”
精確農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程
紐約勒羅伊（位于羅切斯特西南大約50英里處）的M-B農(nóng)場的總面積為2000英畝，其中900英畝用于種植甜玉米。在播種之前，馬丁利先生委托農(nóng)業(yè)咨詢服務公司（設在羅切斯特的一家農(nóng)作物顧問公司）對其農(nóng)場各個不同部分的土壤進行分析以便確定每個部分需要多少肥料。
農(nóng)業(yè)咨詢服務公司派遣理查德·懷爾德曼到馬丁利先生的農(nóng)場提取了400份土壤樣品，每份樣品代表4至5英庫存大小的區(qū)域。農(nóng)業(yè)咨詢服務公司對土壤樣品中的大約15種成分進行了分析，其中包括磷酸鈣和氮的濃度。懷爾德曼隨后將土壤分析結果與根據(jù)上年的收藏情況繪制的產(chǎn)量地圖進行了比較。
上個月某一天清晨的田間，馬丁利先生正與懷爾德曼和J·D·巴克利父子公司（紐約斯塔福德的一家出售肥料和殺蟲劑的公司）的噴灑器操作員邁克·貝爾莫爾在一起。這3位先生弓著身子坐在一輛卡車的車廂擋板上，仔細研究懷爾德曼帶來的一張經(jīng)過數(shù)字化處理的農(nóng)場地圖，懷爾德曼繪制這張地圖的目的是要說明哪些地方應該用高速率噴灑磷酸鹽和氮，哪些地方應該使用中、低速率。
同樣的地圖還被輸入了安裝在裝載著肥料罐的噴灑拖拉機里的計算機中；這臺計算機已經(jīng)與一臺全球定位系統(tǒng)設備連通。拖拉機兩側各有一條15英尺長的懸臂，懸臂上是一排間距大約為30英尺的噴嘴。拖拉機里的一個控制器將施肥地圖上的信息傳送給噴嘴，從而達到控制噴灑速度和在拖拉機從農(nóng)場的一個區(qū)域移動到另一個區(qū)域時改變施用的肥料類型的目的。
每天可以給多達520英畝的土地施肥的貝爾莫爾全天時間都在根據(jù)屏幕上顯示的、可以提示他目前處于什么位置的全球定位系統(tǒng)坐標來駕駛拖拉機。
同一周晚些時候，馬丁利先生駕駛著一臺播種拖拉機將種子播撒到了田里。種植季節(jié)開始幾個星期后，貝爾莫爾又回到農(nóng)場給生有雜草的區(qū)域施用除草劑并且噴灑了殺蟲劑以便使農(nóng)作免受玉米蛀蟲和其他害蟲的侵擾。農(nóng)場的咨詢顧問可以通過察看航拍照片發(fā)現(xiàn)蟲害破壞的跡象，然后在需要的地方施用殺蟲劑。
馬丁利指出，與幾年前相比，現(xiàn)在他施用肥料的時候更加謹慎，而且使用的殺蟲劑也有所減少，這全都是因為有了可變速率噴灑器。但是他認為現(xiàn)在就斷言精確農(nóng)業(yè)技術會對他的農(nóng)作物產(chǎn)量造成怎樣的影響還為時過早。
人造衛(wèi)星和空中成像技術
給土地施肥并播種后，農(nóng)場主和農(nóng)作物咨詢顧問可以借助人造衛(wèi)星和空中成像技術監(jiān)視他們的作物每星期或每個月的生長情況。這些圖像對于大型農(nóng)場來說特別有幫助，因為農(nóng)場主要想在地面上監(jiān)視大型農(nóng)場的各個不同區(qū)域是非常困難的。
農(nóng)場主們利用的人造衛(wèi)星圖像來自美國的陸地衛(wèi)星系統(tǒng)，它由幾顆聯(lián)邦政府操作的對陸地情況進行觀測的人造衛(wèi)星組成。這些人造衛(wèi)星可以從距離地面大約2萬英尺（原文如此）的高空拍攝紅外線照片；照片上的每一個像素代表地面上5平方碼多一點到10平方碼大小的區(qū)域。紅外線照相機可以探測出某塊種植區(qū)的溫度和濕度水平。這些圖像與農(nóng)場地圖繪制程序結合起來就可以顯示出發(fā)生干旱或洪水的區(qū)域。農(nóng)場主購買這些圖像的成本為每英畝土地2至3美元。
但是如果某位農(nóng)場主委托陸地衛(wèi)星系統(tǒng)在某天的某個時候拍攝某個農(nóng)場的照片，而當時正好有云層阻檔了視線，那么這位農(nóng)場主就是太不走運了，因為他仍然必須支付拍攝費用。人造衛(wèi)星圖像對于小型農(nóng)場的作用不如對大型農(nóng)場顯著，這是因為圖像的分辨率非常低。
航空紅外線攝影的成本為每英畝土地5至6美元，不過這種照片的分辨率要稍好一些，而且不會出現(xiàn)云層阻礙視線的風險。羅切斯特的一位飛行員齊克·赫德駕駛小型飛機低空飛行并利用紅外線照相機為農(nóng)場主拍攝農(nóng)田照片時收取的費用為每小時大約200美元。飛機的飛行速度最低可以降至每小時40英里，這使得赫德的飛機上安裝的哈塞爾布拉德紅外線數(shù)碼相機拍攝的照片的分辨率，可以達到每個像素代表大約6平方英寸的區(qū)域。安裝在照相機上面的一臺全球定位系統(tǒng)設備可以自動標示出每張照片拍攝時的地理位置。
產(chǎn)量監(jiān)視器
本世紀90年代初問世的產(chǎn)量監(jiān)視器是在精確農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用得最為廣泛的工具。目前Pixall公司、Oxbo國際公司和約翰·迪爾公司等企業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)合收割機中大約有一半安裝了產(chǎn)量監(jiān)視器。現(xiàn)有的聯(lián)合收割機也可以加裝產(chǎn)量監(jiān)視器，費用為每臺大約5000至7000美元。
安裝在聯(lián)合收割機上的產(chǎn)量監(jiān)視器在聯(lián)合收割機收割谷物或者小麥時，可以讓農(nóng)場主了解種植區(qū)的任何一塊土地每英畝的收獲量為多少蒲式耳。
例如，在聯(lián)合收割機轉動著駛過一排排大田玉米的同時，它可以將玉米棒傳送給一臺機器，玉米棒的外皮會被這臺機器除去，而玉米粒則被從穗軸上剝下來并且懼在一個存儲容器中。玉米的外能上能下和剝?nèi)チ擞衩琢５墓鈼U穗軸可以從聯(lián)合收割機的后部“吐”出來。
玉米�？梢杂脗魉蛶磔斔�，同時傳送帶上的傳感器可以分析它們的含水量并將測量結果與以蒲式耳/貢畝為單位的收獲量進行比較。
整個系統(tǒng)需要與一臺全球定位系統(tǒng)設備連通，這臺設備可以追蹤聯(lián)合收割機的位置，同時將每一組坐標存儲在一塊塊閃存儲卡上。收獲結束后，農(nóng)場主可以利用這些數(shù)據(jù)繪制出一幅可以說明農(nóng)場各個不同區(qū)域產(chǎn)量的地圖。類似的技術也可以用于收割小麥和大豆。
農(nóng)場設備制造企業(yè)在研制用于甜玉米（玉米粒不必從穗軸上剝下來）和棉花等作物的產(chǎn)量監(jiān)視器方面的行動一直比較緩慢。但是去年，設在紐約拜倫的Oxbo國際公司推出了一種可以安裝在聯(lián)合收割機上的甜玉米產(chǎn)量監(jiān)視器。這種監(jiān)視器可以在聯(lián)合收割機收割甜玉米穗軸的同時稱出它們的重量，并且得出一個根據(jù)聯(lián)合收割機的速度和收割的刈幅寬度計算出來的以噸/英畝為單位的數(shù)值。該公司目前還在研制可以用于利馬豆和青菜豆等作物的產(chǎn)量監(jiān)視器。
設在威斯康星州拉辛的凱斯IH公司目前正在研制可以利用近紅外傳感器來檢測小麥、玉米和大豆等農(nóng)作物的油脂和蛋白質含量的產(chǎn)量監(jiān)視器。
產(chǎn)量監(jiān)視器使農(nóng)場主們可以明確指出農(nóng)作物的價值，這可以幫助他們決定是否應該將利潤率較低的土地劃入政府保護計劃。例如，自然資源保護計劃（1985年制定的《農(nóng)場法案》的一個組成部分）鼓勵農(nóng)場主在他們的部分土地上種植可以起到水土保持作用的草和樹，從而減少土壤遭到的侵蝕以及通過排水溝流失的殺蟲劑和肥料。政府將會負擔90%的種植費用。
一些使用過精確農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的農(nóng)場主指出，他們希望該系統(tǒng)可以允許他們與其他農(nóng)場主交換信息并且更加有效地與食品工業(yè)的其他成員進行合作。
精確農(nóng)業(yè)技術
幾年前可能還在整個種植區(qū)大面積施用統(tǒng)一的肥料或殺蟲劑的農(nóng)場主，現(xiàn)在也許已經(jīng)在利用標有精確位置數(shù)據(jù)的土壤和作物分析結果，將適當劑量的化學制品送到合適的地點了。他們現(xiàn)在還可以利用安裝在聯(lián)合收割機上的數(shù)字式產(chǎn)量監(jiān)視器來追蹤某塊土地的“表現(xiàn)”，實際上他們可以獲得每一排作物的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。
大部分的精確農(nóng)業(yè)技術需要依靠各種全球定位系統(tǒng)裝置和可以將天氣模式、土壤性質和蟲害控制等方面的信息在地圖上用一個個點表示出來的軟件。農(nóng)場主們可以利用這些信息來指揮能夠根據(jù)種植區(qū)的每個部分需要多少肥料和殺蟲劑來調整施用量的可變速率噴灑器。目前精確農(nóng)業(yè)技術在美國中西部地區(qū)應用得最為廣泛，主要用于甜菜、玉米和大豆等作物的種植。
使用了精確農(nóng)業(yè)技術的農(nóng)場主認為這種種植方法給他們提供了一些新的方式來分析他們對土地的投入和他們從土地中獲得的回報之間的關系，并且使他們可以在成本不變的情況下管理更多的土地。但是精確農(nóng)業(yè)技術的推廣應用一直進展得相當緩慢，這主要是因為有關設備和服務的成本太高，小型農(nóng)場是無法支負擔這筆費用的，還有一個原因就是精確農(nóng)業(yè)技術帶來的好處并不總是十分明確的。
明尼蘇達大學精確農(nóng)業(yè)研究中心負責人皮埃爾·羅伯特博士指出：“南北達科他和蒙大拿州的小麥生產(chǎn)者現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，根據(jù)目前的國際市場價格，要想通過種植小麥來獲取利潤確實非常困難。如果你沒有取得利潤，你就沒有額外的資金購買和使用新技術。”
另一個問題是設法使各種不同的農(nóng)業(yè)軟件和全球定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式協(xié)同工作不僅會使人感到沮喪而且會讓人望而生畏。
在伊利諾伊州的尚佩恩經(jīng)營一個面積為1800英畝的玉米和大事種植農(nóng)場的約翰·賴夫斯特克指出：“大多數(shù)農(nóng)場主并不想整天坐在計算機前。”
大多數(shù)購買精確種植技術的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者都承認，如果想在激烈的競爭中取得勝利，精確農(nóng)業(yè)技術的各個組成部分都是必不可少的。設在羅切斯特的阿格里林克食品合作組織的副主席托馬斯·費瑟指出：“對精確農(nóng)業(yè)技術有抵觸情緒的人將無法在競爭中生存下來。”
精確農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程
紐約勒羅伊（位于羅切斯特西南大約50英里處）的M-B農(nóng)場的總面積為2000英畝，其中900英畝用于種植甜玉米。在播種之前，馬丁利先生委托農(nóng)業(yè)咨詢服務公司（設在羅切斯特的一家農(nóng)作物顧問公司）對其農(nóng)場各個不同部分的土壤進行分析以便確定每個部分需要多少肥料。
農(nóng)業(yè)咨詢服務公司派遣理查德·懷爾德曼到馬丁利先生的農(nóng)場提取了400份土壤樣品，每份樣品代表4至5英庫存大小的區(qū)域。農(nóng)業(yè)咨詢服務公司對土壤樣品中的大約15種成分進行了分析，其中包括磷酸鈣和氮的濃度。懷爾德曼隨后將土壤分析結果與根據(jù)上年的收藏情況繪制的產(chǎn)量地圖進行了比較。
上個月某一天清晨的田間，馬丁利先生正與懷爾德曼和J·D·巴克利父子公司（紐約斯塔福德的一家出售肥料和殺蟲劑的公司）的噴灑器操作員邁克·貝爾莫爾在一起。這3位先生弓著身子坐在一輛卡車的車廂擋板上，仔細研究懷爾德曼帶來的一張經(jīng)過數(shù)字化處理的農(nóng)場地圖，懷爾德曼繪制這張地圖的目的是要說明哪些地方應該用高速率噴灑磷酸鹽和氮，哪些地方應該使用中、低速率。
同樣的地圖還被輸入了安裝在裝載著肥料罐的噴灑拖拉機里的計算機中；這臺計算機已經(jīng)與一臺全球定位系統(tǒng)設備連通。拖拉機兩側各有一條15英尺長的懸臂，懸臂上是一排間距大約為30英尺的噴嘴。拖拉機里的一個控制器將施肥地圖上的信息傳送給噴嘴，從而達到控制噴灑速度和在拖拉機從農(nóng)場的一個區(qū)域移動到另一個區(qū)域時改變施用的肥料類型的目的。
每天可以給多達520英畝的土地施肥的貝爾莫爾全天時間都在根據(jù)屏幕上顯示的、可以提示他目前處于什么位置的全球定位系統(tǒng)坐標來駕駛拖拉機。
同一周晚些時候，馬丁利先生駕駛著一臺播種拖拉機將種子播撒到了田里。種植季節(jié)開始幾個星期后，貝爾莫爾又回到農(nóng)場給生有雜草的區(qū)域施用除草劑并且噴灑了殺蟲劑以便使農(nóng)作免受玉米蛀蟲和其他害蟲的侵擾。農(nóng)場的咨詢顧問可以通過察看航拍照片發(fā)現(xiàn)蟲害破壞的跡象，然后在需要的地方施用殺蟲劑。
馬丁利指出，與幾年前相比，現(xiàn)在他施用肥料的時候更加謹慎，而且使用的殺蟲劑也有所減少，這全都是因為有了可變速率噴灑器。但是他認為現(xiàn)在就斷言精確農(nóng)業(yè)技術會對他的農(nóng)作物產(chǎn)量造成怎樣的影響還為時過早。
人造衛(wèi)星和空中成像技術
給土地施肥并播種后，農(nóng)場主和農(nóng)作物咨詢顧問可以借助人造衛(wèi)星和空中成像技術監(jiān)視他們的作物每星期或每個月的生長情況。這些圖像對于大型農(nóng)場來說特別有幫助，因為農(nóng)場主要想在地面上監(jiān)視大型農(nóng)場的各個不同區(qū)域是非常困難的。
農(nóng)場主們利用的人造衛(wèi)星圖像來自美國的陸地衛(wèi)星系統(tǒng)，它由幾顆聯(lián)邦政府操作的對陸地情況進行觀測的人造衛(wèi)星組成。這些人造衛(wèi)星可以從距離地面大約2萬英尺（原文如此）的高空拍攝紅外線照片；照片上的每一個像素代表地面上5平方碼多一點到10平方碼大小的區(qū)域。紅外線照相機可以探測出某塊種植區(qū)的溫度和濕度水平。這些圖像與農(nóng)場地圖繪制程序結合起來就可以顯示出發(fā)生干旱或洪水的區(qū)域。農(nóng)場主購買這些圖像的成本為每英畝土地2至3美元。
但是如果某位農(nóng)場主委托陸地衛(wèi)星系統(tǒng)在某天的某個時候拍攝某個農(nóng)場的照片，而當時正好有云層阻檔了視線，那么這位農(nóng)場主就是太不走運了，因為他仍然必須支付拍攝費用。人造衛(wèi)星圖像對于小型農(nóng)場的作用不如對大型農(nóng)場顯著，這是因為圖像的分辨率非常低。
航空紅外線攝影的成本為每英畝土地5至6美元，不過這種照片的分辨率要稍好一些，而且不會出現(xiàn)云層阻礙視線的風險。羅切斯特的一位飛行員齊克·赫德駕駛小型飛機低空飛行并利用紅外線照相機為農(nóng)場主拍攝農(nóng)田照片時收取的費用為每小時大約200美元。飛機的飛行速度最低可以降至每小時40英里，這使得赫德的飛機上安裝的哈塞爾布拉德紅外線數(shù)碼相機拍攝的照片的分辨率，可以達到每個像素代表大約6平方英寸的區(qū)域。安裝在照相機上面的一臺全球定位系統(tǒng)設備可以自動標示出每張照片拍攝時的地理位置。
產(chǎn)量監(jiān)視器
本世紀90年代初問世的產(chǎn)量監(jiān)視器是在精確農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用得最為廣泛的工具。目前Pixall公司、Oxbo國際公司和約翰·迪爾公司等企業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)合收割機中大約有一半安裝了產(chǎn)量監(jiān)視器。現(xiàn)有的聯(lián)合收割機也可以加裝產(chǎn)量監(jiān)視器，費用為每臺大約5000至7000美元。
安裝在聯(lián)合收割機上的產(chǎn)量監(jiān)視器在聯(lián)合收割機收割谷物或者小麥時，可以讓農(nóng)場主了解種植區(qū)的任何一塊土地每英畝的收獲量為多少蒲式耳。
例如，在聯(lián)合收割機轉動著駛過一排排大田玉米的同時，它可以將玉米棒傳送給一臺機器，玉米棒的外皮會被這臺機器除去，而玉米粒則被從穗軸上剝下來并且懼在一個存儲容器中。玉米的外能上能下和剝?nèi)チ擞衩琢５墓鈼U穗軸可以從聯(lián)合收割機的后部“吐”出來。
玉米�？梢杂脗魉蛶磔斔�，同時傳送帶上的傳感器可以分析它們的含水量并將測量結果與以蒲式耳/貢畝為單位的收獲量進行比較。
整個系統(tǒng)需要與一臺全球定位系統(tǒng)設備連通，這臺設備可以追蹤聯(lián)合收割機的位置，同時將每一組坐標存儲在一塊塊閃存儲卡上。收獲結束后，農(nóng)場主可以利用這些數(shù)據(jù)繪制出一幅可以說明農(nóng)場各個不同區(qū)域產(chǎn)量的地圖。類似的技術也可以用于收割小麥和大豆。
農(nóng)場設備制造企業(yè)在研制用于甜玉米（玉米粒不必從穗軸上剝下來）和棉花等作物的產(chǎn)量監(jiān)視器方面的行動一直比較緩慢。但是去年，設在紐約拜倫的Oxbo國際公司推出了一種可以安裝在聯(lián)合收割機上的甜玉米產(chǎn)量監(jiān)視器。這種監(jiān)視器可以在聯(lián)合收割機收割甜玉米穗軸的同時稱出它們的重量，并且得出一個根據(jù)聯(lián)合收割機的速度和收割的刈幅寬度計算出來的以噸/英畝為單位的數(shù)值。該公司目前還在研制可以用于利馬豆和青菜豆等作物的產(chǎn)量監(jiān)視器。
設在威斯康星州拉辛的凱斯IH公司目前正在研制可以利用近紅外傳感器來檢測小麥、玉米和大豆等農(nóng)作物的油脂和蛋白質含量的產(chǎn)量監(jiān)視器。
產(chǎn)量監(jiān)視器使農(nóng)場主們可以明確指出農(nóng)作物的價值，這可以幫助他們決定是否應該將利潤率較低的土地劃入政府保護計劃。例如，自然資源保護計劃（1985年制定的《農(nóng)場法案》的一個組成部分）鼓勵農(nóng)場主在他們的部分土地上種植可以起到水土保持作用的草和樹，從而減少土壤遭到的侵蝕以及通過排水溝流失的殺蟲劑和肥料。政府將會負擔90%的種植費用。
一些使用過精確農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的農(nóng)場主指出，他們希望該系統(tǒng)可以允許他們與其他農(nóng)場主交換信息并且更加有效地與食品工業(yè)的其他成員進行合作。