摘 要 精准农业技术在广西农业种植中的应用展现了其在提高资源利用效率、降低生产成本、增加农业产出等方面的显著优势，但是仍面临着土壤养分空间变异测绘不足、精准灌溉系统推广受限、病虫害监测与防控效率低及作物生长实时监测技术应用不足等问题。为助力广西农业发展，提出构建高精度土壤养分数据库、完善精准灌溉技术、建立病虫害智能识别与防控体系及优化作物生长动态监测与预警方案等对策。
关键词 精准农业技术；土壤养分检测；精准灌溉；病虫害防控；广西
中图分类号：S127 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.04.051
精准农业技术作为一种新型农业生产模式，在提高资源利用效率、降低生产成本、增加农业产出等方面具有显著优势[1]。然而，精准农业技术在广西农业种植中的应用仍面临诸多挑战。笔者分析了精准农业技术在广西农业种植中的应用现状，探讨其应用过程中存在的问题，并提出相应的优化策略，以期助力广西农业可持续发展。
1 广西农业资源及精准农业技术概述
广西地处亚热带，气候温和，雨量充沛，土壤肥沃，为农业生产提供了优越的自然条件。广西农作物种类繁多，主要经济作物有水稻、甘蔗、柑橘等。精准农业技术在广西的应用旨在实现农业资源的高效利用和精细化管理，其核心是利用地理信息系统、全球定位系统、遥感技术等，构建农田信息采集与分析平台[2]。例如，通过多光谱遥感影像分析，准确识别作物生长状况和病虫害发生情况。在此基础上，结合变量施肥技术，根据土壤养分空间分布特征，实现肥料精准定量施用。同时，精准灌溉系统通过土壤水分传感器和智能控制阀门，根据作物需水规律和土壤墒情，自动调节灌溉量和频次。在病虫害防控方面，利用图像识别算法和无人机喷洒技术，实现早期预警和精准施药[3]。此外，物联网技术的应用使农田环境参数实时监测成为可能，为农事决策提供数据支持。这些技术的综合应用，不仅提高了农业生产效率，还显著减少了资源浪费和环境污染，推动广西农业向智能化、可持续化方向发展。
2 精准农业技术应用问题
2.1 土壤养分空间变异测绘不足
土壤养分空间变异测绘是实施精准农业的基础，然而在广西农业种植中，这一环节仍存在明显短板。当前，大多数农户仍依赖传统的土壤采样方法，难以全面反映田地内土壤养分分布差异。例如，应用常见的五点取样法虽然采样简便，但是忽视了微地形变化对土壤养分积累的影响，易导致测绘精度不足[4]。此外，广西在发展精准农业过程中，土壤养分快速检测技术的应用不足。便携式近红外光谱仪虽然可以快速获取土壤有机质含量、全氮含量等指标，但由于设备成本高昂，校正模型建立复杂，在实际应用中推广受限。同时，土壤养分空间插值技术的应用有待拓展。克里金插值法虽然被广泛应用，但对于复杂地形区域，其预测精度往往不尽如人意。这些问题导致土壤养分空间变异图的精度和可靠性不足，难以为精准施肥决策提供有力支持，最终影响了农业生产效率和资源利用率的提升。
2.2 精准灌溉系统推广应用受限
精准灌溉系统作为提高水资源利用效率的关键技术，在广西农业种植中的应用仍然有限。在广西，传统的漫灌方式依然广泛存在，导致水资源浪费严重。以微喷灌为例，应用该技术虽然能够实现定量、定时、定位灌溉，但是系统设计复杂，初始投入成本高，且对操作人员技术要求较高，因此在广西的果园和蔬菜基地中推广应用缓慢[5]。应用滴灌系统，虽然可以提高水分利用效率，但是易出现滴头堵塞问题，特别是在广西石漠化地区，钙质沉积易造成系统故障。此外，自动控制技术在精准灌溉中的应用也面临挑战。土壤水分传感器在高温多湿的环境下表现不佳，精度和稳定性不高，易影响灌溉决策的准确性。变频调速泵虽然能根据作物需水量调节灌溉压力，但在电网不稳定的农村地区，其使用寿命大大缩短。智能控制阀门在复杂地形条件下，往往难以实现均匀配水。
2.3 病虫害精准监测与防控效率低
广西农业种植中的病虫害精准监测与防控效率仍然处于较低水平，这一问题制约了精准农业技术的应用效果。以水稻为例，稻飞虱的早期监测仍主要依赖人工田间调查，但应用该方法难以及时发现隐蔽性强的害虫。光谱成像技术虽然能检测植株受害程度，但是在复杂光照条件下易产生误判，降低监测准确性。在柑橘种植中，柑橘黄龙病的监测也面临类似挑战。应用叶绿素荧光成像技术能够检测植株生理变化，但难以区分黄龙病与其他营养缺乏症，导致误诊率偏高。在病虫害防控方面，应用变量喷洒技术虽然能根据病虫害分布调整用药量，但是现有喷头难以适应不同作物冠层结构，造成药液分布不均。此外，生物防治技术如释放天敌昆虫，在野外环境中常因天敌适应性差而应用效果不佳。信息化管理系统虽然能整合监测数据，但是由于缺乏本地化的预测模型，难以为农户提供精准的防控建议。
2.4 作物生长状况实时监测技术应用不足
作物生长状况实时监测是精准农业的核心环节，但在广西农业种植中，相关技术的应用仍显不足。以水稻种植为例，叶面积指数（Leaf Area Index，LAI）
是评估作物生长状况的重要参数，但是传统的破坏性采样方法费时、费力，难以实现大范围快速监测。虽然遥感技术可以提供LAI的宏观估算，但是受云层遮挡和重访周期限制，无法满足实时监测需求。在甘蔗种植中，冠层温度是反映作物水分胁迫的关键指标，红外测温仪虽然能进行测量，但是点式采集难以反映整个田块的情况。多光谱成像可以获取归一化植被指数，但在高郁闭度条件下，饱和效应导致监测精度下降。此外，作物氮素营养诊断技术面临挑战。叶绿素测定仪虽然便携，但是测量结果易受叶片厚度、测量位置等因素影响，难以准确反映整株植株的氮素营养状况。应用近地高光谱技术可提供更全面的光谱信息，但设备价格昂贵，数据处理复杂，在实际应用中受到诸多限制。
3 精准农业技术应用策略
3.1 构建高精度土壤养分数据库
考虑到广西地形复杂的特点，宜采用多尺度采样策略构建高精度土壤养分数据库。在平原区域可采用网格法，将田块划分为20 m×20 m的均匀网格，每个网格点取样；在丘陵地带，则可根据地形起伏调整采样密度，坡度变化大的地方适当增加采样点。为提高采样效率，可引入便携式土壤钻机，配合全球定位系统，实现快速、精准采样。在养分检测方面，引入离子选择性电极技术，可实现氮、磷、钾等主要元素的现场快速测定。对于有机质含量，可应用近红外光谱法，通过建立本地化的校正模型，提高测定精度。在数据处理环节，引入地质统计学方法，如协同克里金插值技术，综合考虑地形、土壤质地等辅助变量，提高土壤养分空间分布预测的准确性。为解决复杂地形区域预测精度不足的问题，可引入机器学习算法，如随机森林回归，通过整合多源数据提高预测精度。在数据库构建方面，采用分布式存储架构，确保大量采样点数据的高效处理。同时，开发网络地理信息系统平台，实现土壤养分空间分布的可视化展示，方便农户和技术人员查询使用。为保证数据的时效性，建立定期更新机制，每3年进行一次全面采样，每年进行抽样验证，及时调整土壤养分分布模型。通过实施这些措施，为精准施肥提供可靠的数据支持，有效提高肥料利用效率。
3.2 完善精准灌溉技术
完善精准灌溉技术需要从多个角度入手，切实解决广西农业种植中存在的问题。针对微喷灌系统推广缓慢的问题，可以设计适合广西丘陵地区的分区式微喷头，每个分区配备独立的压力调节阀，实现不同坡度区域的均匀喷灌。同时，开发简易安装工具包，配合图文并茂的操作手册，降低农户安装系统的难度。为解决滴灌系统滴头堵塞问题，可研发带有自清洁功能的滴头，内置微型涡轮，利用水流冲刷沉积物。在石漠化地区，可应用耐腐蚀的陶瓷滴头，延长系统使用寿命。针对应用自动控制技术面临的挑战，可开发一种集成式土壤墒情监测装置，将温度传感器、湿度传感器、电导率传感器封装在防水外壳内，提高该装置在高温多湿环境下的稳定性。为应对农村电网不稳定问题，可在灌溉系统中增加太阳能供电模块和蓄电池组，保证变频调速泵的持续供电。对于复杂地形条件下的配水均匀性问题，可设计地形自适应控制系统，通过全球定位系统和数字地形模型，自动调整各区域的灌溉参数。在系统维护方面，可建立乡镇级的技术服务站，定期组织培训，并配备移动维修车，及时提供现场服务。为提高水资源利用效率，可在灌溉系统中集成雨水收集模块，利用屋顶和温室棚面收集雨水，使其经过简单过滤后能用于灌溉。此外，开发适合广西特色作物的灌溉决策模型，如根据甘蔗生长周期和气候特征，制订精准的灌溉方案。
3.3 建立病虫害智能识别与防控体系
建立病虫害智能识别与防控体系是提高广西农业种植效率的关键。在病虫害识别方面，针对水稻稻飞虱早期监测困难的问题，可以开发便携式声学检测设备，利用稻飞虱振翅声的特征频率进行识别，提高隐蔽性害虫的发现率。该设备可以连接智能手机，通过APP实时分析数据，为农户提供直观的监测结果。在复杂光照条件下提高光谱成像技术的应用准确性，可以采用多时段成像方法，根据早晨、正午、傍晚3个时段的图像数据，通过时间序列分析消除光照变化的干扰。对于柑橘黄龙病的监测，可以开发一种多参数综合诊断系统，同时检测叶绿素荧光、叶片温度、叶片反射光谱，通过机器学习算法综合分析这些参数，提高对黄龙病的识别准确率。
在病虫害防控方面，为解决变量喷洒技术适应性差的问题，可以设计模块化喷头系统。该系统包括不同口径和喷射角度的喷头单元，可以根据作物种类和生长阶段灵活组合，实现精准喷洒。同时，开发一种基于计算机视觉的实时调节系统，通过摄像头识别植株形态，自动调整喷头位置和喷洒角度。针对生物防治效果不佳的问题，可以设计微气候调节装置，在释放天敌昆虫的同时，创造适宜的温湿度环境，提高天敌昆虫的存活率。
为提高信息化管理系统的实用性，可以建立基于广西实际农业种植情况的病虫害预测模型库。通过收集和分析历年病虫害发生数据，结合当地气候特征和种植结构，构建针对不同作物的病虫害预测模型。这些模型可以集成到移动应用中，农户只需输入基本的种植信息，就能获得个性化的防控建议。同时，设立区域监测站网络，定期采集和上传有关病虫害的数据，不断更新和完善病虫害预测模型。
3.4 优化作物生长动态监测与预警方案
优化作物生长动态监测与预警方案需要针对广西农业种植的实际情况，采取切实可行的技术措施。针对水稻LAI监测存在的问题，可以开发一种轻便的手持式LAI快速测定仪。该仪器采用鱼眼镜头拍摄冠层图像，通过内置算法实时计算LAI值，以提高测量效率。为解决传统方法破坏性采样的缺陷，可在水稻田间设置固定观测点，使用小型摄像头定期拍摄植株生长情况，通过图像分析软件自动计算株高、分蘖数等生长指标。在甘蔗种植中，为克服点式测量的局限性，可以设计一种便携式多点测温装置。该装置由伸缩杆和多个红外传感器组成，能够同时测量多个高度和方位的冠层温度，全面反映田块的水分胁迫状况。
为降低多光谱成像在高郁闭度条件下的饱和效应，可以采用改进的植被指数，提高其对高生物量作物的敏感度。同时，开发一种多角度成像系统，通过不同角度的图像融合，减少冠层结构对监测结果的影响。针对作物氮素营养诊断技术面临的挑战，可以设计一种集成式叶片营养诊断仪。该仪器结合植物叶绿素的相对含量、叶片反射光谱、叶温数据，通过多参数综合分析，提高植物氮素营养状况评估的准确性。为克服测量结果受叶片厚度影响的问题，可在仪器中加入叶片厚度测量模块，对测量结果进行自动校正。
在近地高光谱技术应用方面，可以开发一种低成本的窄带多光谱相机，选取几个关键波段，既可保留高光谱技术的应用优势，又可降低设备购买成本和数据处理难度。为了使这些监测技术更好地服务于广西的小规模农户，可以建立乡镇级的农业技术服务站，配备相应监测设备，为周边农户提供定期检测服务。同时，建立适合广西主要作物的生长模型，将监测数据与模型预测结果相结合，为农户提供更精准的管理建议。
4 结语
笔者通过对广西农业种植中精准农业技术应用现状及问题进行深入分析，提出了一系列优化策略，包括构建高精度土壤养分数据库、完善精准灌溉技术、建立病虫害智能识别与防控体系及优化作物生长动态监测与预警方案，以期破解技术应用瓶颈，提高农业生产效率，推动农业资源的高效利用与环境保护。
参考文献：
[1] 刘斐.精准农业技术在农业种植中的应用与效果评估[J].种子科技，2024，42（9）：158-160.
[2] 赵娣.农业机械化与精准农业技术的融合发展[J].河北农机，2024（5）：16-18.
[3] 王潇敏.基于精准农业绿色小麦栽培技术推广与田间管理方法[J].农业开发与装备，2024（2）：136-138.
[4] 张景东.农业种植中的精准农业技术与实施方法[J].黑龙江粮食，2023（12）：35-37.
[5] 刘琪琦.精准农业中的智能农机装备技术[J].河北农机，2023（21）：19-21.
（责任编辑：刘宁宁）
