精准林业技术的设计与实践

2022-09-11

作为组成国家生态环境建设的重要部分, 林业是国家重点建设的项目。当前, 我国的林业正在逐步实现两个转变:从计划经济转向市场经济, 从粗放经营转向集约经营。针对这两大转变, 党中央国务院对我国林业发展提出了新的要求, 必须要严格遵循科教兴林的发展原则, 使我国林业实现可持续发展[1]。

林业是我国农业的重要组成部分, 但近些年, 我国农业发展出现了较多的问题, 导致生态环境被严重破坏, 生物多样性也受到一定的损失。在这种背景下, 精准林业应运而生。其产生与发展在一定程度上解决了农业生产造成的各种难题, 为我国农业快速发展创造了条件, 进一步推动了社会现代化建设的发展。

1 精准林业的概述

1.1 精准林业的定义

精准林业主要是指:在发展农林业的过程中, 通过利用现代先进的科学技术, 创建智能化、数字化的林业技术体系。当前, 较为先进的科学技术包含:林业施肥、育种和病虫害监测技术以及数字通讯技术、林业机械自动化技术、3S技术及传感器技术等。在生产过程中广泛应用这些技术, 进一步强化了林业技术体系。建立先进的林业技术体系, 能够大幅度的提高社会效益和经济效益, 全面发挥林业的生态效果, 使森林实现可持续发展。

1.2 精准林业的特点

相较于精准农业, 精准林业的内容与特点都存在较大的差异。由于在精准林业中, 林业具有较长的生长周期, 而且在生产过程中会出现各种干扰因素, 生产区域比较广泛, 生产条件也是更加严苛复杂。对精准林业设置技术目标, 能够有效减少成本投入, 大幅度的降低能源消耗, 最大限度地提高产出量。同时, 在技术层面, 精准林业更加趋向智能化与信息化, 实现生态保护。

2 精准林业技术设计

2.1 研究对象

精准林业的研究对象是小班林木。在林业生产中, 小班就是一个经营单位, 若是经营条件相同, 那么也就同属于一个小班。精准林业主要是通过较低的资金投入和能源消耗, 创建智能化、信息化、高产出的林业技术体系, 为生态保护创造更好的条件。

2.2 研究目标

通过不断研发与创新, 创建出作物栽培管理辅助系统、作物长势预测模型、作物生产管理模型、投入产出分析系统、农业转接模拟模型, 结合林业的产量, 对比差异, 进而做出判断。同时, 制定科学处理方案, 有效减少差异, 实现稳产与高产。这是精准林业一直追求的目标。

2.3 核心技术

通过应用GPS、RS、ES、GIS技术, 建立小班管理、小班坡度、坡向、坡位、立地、自然条件分析、林地管理、造林模式决策支持、营林区管理、病虫害信息、森林光谱数据、森林空间结构与生长信息系统, 对森林生长的空间差异性与结构性进行研究, 利用森林空间结构优化调整理论, 有效减少或者消除各种差异, 使森林实现可持续健康发展。

当前, GPS空间位置采集器的功能已经趋向成熟, RS已经能够成功提供高分辨率的作物光谱与土地信息。CIS与专家系统互相结合, 用作农田土地管理。气候条件、土壤数据、作物苗情、作物产量以及病虫害发展趋势的空间分析、制图也十分成熟, 能够为精准农业提供精确的处方信息, 实现科学种田、精准作业, 这是精准林业一直不断努力的方向。

2.4 技术流程

精准林业的技术流程, 具体可以参见图1。

2.5 技术难题

在实时采集农业机械与其他机械运动状态下的田间信息过程中, 必须要在实验室分析前提下进行, 这是精准农业的发展难题。精准林业的更新区和未造林区也存在同样的问题, 而且我国大部分林区都是山地, 给机械运行带来了较大的阻碍。

3 精准林业技术的具体实践

3.1 精准农业示范工程

北京市小汤山精准农业示范工程研发地点是小汤山科技示范园, 该示范园的土壤条件和气候条件都十分良好, 水资源充足, 适合农业生产, 而且园内还配备了水电、交通、通讯等基础设施。在示范基地应用了水分与谷物产量在线测量技术, 对田间作物进行信息采集;运用RS技术, 对水分、作物长势以及病虫草害等进行监测;通过GPS技术对采样进行定位与导航, 同时通过ES农业专家系统对农业机械实时进行在线控制[2]。