精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用軟件中的變量施肥處方與遙感解譯訓(xùn)練
同一塊地里的土壤肥力差異往往比課本描述得更明顯，平均施肥既浪費(fèi)成本也影響產(chǎn)量。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用軟件把地塊分區(qū)、處方生成與作業(yè)執(zhí)行串成一條鏈路，讓農(nóng)業(yè)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生看到數(shù)據(jù)如何變成田間的具體動(dòng)作。某農(nóng)業(yè)職業(yè)院校在校內(nèi)試驗(yàn)田開(kāi)展教學(xué)時(shí)，最初只是讓學(xué)生用軟件生成一張施肥處方圖，后來(lái)發(fā)現(xiàn)更有價(jià)值的是讓學(xué)生拿著處方去田間核對(duì)，再回頭修改分區(qū)方案。
地塊分區(qū)與管理單元?jiǎng)澐?/h2>
分區(qū)的依據(jù)來(lái)自土壤采樣與產(chǎn)量數(shù)據(jù)。常用做法是按網(wǎng)格采樣，網(wǎng)格邊長(zhǎng)根據(jù)地塊大小與投入能力確定，田塊規(guī)整、地形平坦時(shí)可用較大的網(wǎng)格，地形起伏明顯則需要加密。采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)插值生成養(yǎng)分分布圖，再按閾值劃分管理單元。分區(qū)數(shù)量不宜過(guò)多，超出機(jī)具作業(yè)能力的分區(qū)在田間無(wú)法執(zhí)行。
教師可以讓學(xué)生對(duì)比兩種插值方法的結(jié)果差異，并討論采樣密度不足時(shí)誤差如何放大。這類(lèi)討論會(huì)引出空間統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，比單獨(dú)講授更自然。分區(qū)界限還應(yīng)考慮田埂、水渠與道路，軟件生成的邊界需要人工調(diào)整，這一點(diǎn)在真實(shí)作業(yè)中幾乎無(wú)法省略。
變量施肥處方的生成與校核
處方生成需要目標(biāo)產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分與肥料利用效率三組參數(shù)。學(xué)生往往只關(guān)注養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)而忽略目標(biāo)產(chǎn)量的合理性，結(jié)果生成一張投入過(guò)高的處方。教學(xué)中應(yīng)要求學(xué)生先做產(chǎn)量目標(biāo)論證，再生成處方，并用投入產(chǎn)出比檢驗(yàn)方案是否可行，讓技術(shù)方案接受經(jīng)濟(jì)性的約束。
處方校核是必不可少的環(huán)節(jié)。生成的施用量要與機(jī)具的排肥能力對(duì)照，單位面積的施用量如果低于機(jī)具可控下限，作業(yè)時(shí)會(huì)出現(xiàn)漏施。學(xué)生把處方導(dǎo)入作業(yè)地圖后，需要檢查最小施用單元與地頭轉(zhuǎn)彎區(qū)域的處理方式。這些細(xì)節(jié)在軟件里只是幾行設(shè)置，在田間卻直接決定作業(yè)質(zhì)量。
遙感影像解譯與長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)
遙感為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供了大范圍的觀測(cè)手段。植被指數(shù)是常用的解譯指標(biāo)，學(xué)生可以下載可見(jiàn)光與近紅外波段影像，計(jì)算歸一化植被指數(shù)并生成長(zhǎng)勢(shì)分布圖。教學(xué)中要注意影像的時(shí)相選擇，同一地塊不同日期的影像反映的是不同生長(zhǎng)階段，混用會(huì)導(dǎo)致結(jié)論錯(cuò)誤。
解譯結(jié)果需要與地面觀測(cè)對(duì)照。若校內(nèi)沒(méi)有多光譜設(shè)備，可用手持葉綠素儀或葉面積儀在若干點(diǎn)位測(cè)量，與影像數(shù)值做相關(guān)分析。學(xué)生親手測(cè)量過(guò)數(shù)據(jù)之后，對(duì)遙感結(jié)果的可信度會(huì)有更實(shí)際的判斷，也不容易把影像圖當(dāng)成直接結(jié)論。
農(nóng)機(jī)作業(yè)數(shù)據(jù)的管理與復(fù)盤(pán)
作業(yè)機(jī)具通常返回軌跡、速度與施用記錄，這些數(shù)據(jù)構(gòu)成復(fù)盤(pán)的素材。學(xué)生可以把實(shí)際作業(yè)軌跡與處方圖疊加，檢查是否存在漏施區(qū)域、重疊區(qū)域與作業(yè)速度異常。重疊施用在配方肥條件下不僅增加成本，還可能造成局部養(yǎng)分過(guò)量，這類(lèi)發(fā)現(xiàn)在教學(xué)中往往引發(fā)很熱烈的討論。
數(shù)據(jù)管理還涉及規(guī)范與安全。地塊邊界、產(chǎn)量與經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)屬于敏感信息，教學(xué)中應(yīng)提醒學(xué)生遵守《中華人民共和國(guó)數(shù)據(jù)安全法》的相關(guān)要求，不得隨意上傳至未經(jīng)審核的第三方平臺(tái)。校內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)宜在校內(nèi)服務(wù)器保存，賬號(hào)與權(quán)限按角色分配，學(xué)生畢業(yè)前完成數(shù)據(jù)交接。
課程最后可以留一個(gè)開(kāi)放問(wèn)題給學(xué)生：如果只有一塊地、一臺(tái)機(jī)具和一季時(shí)間，你會(huì)把有限的采樣經(jīng)費(fèi)花在加密采樣點(diǎn)上，還是花在增加遙感影像的時(shí)相上。這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有統(tǒng)一答案，但學(xué)生在回答時(shí)會(huì)把整門(mén)課的知識(shí)重新組織一遍。