创新背景

全球人口不断增长和自然环境气候变化导致粮食短缺，而粮食生产排放的温室气体占总排放量的30%，对环境具有一定影响。在现代技术的支持下，农业生产可以精准简化，提高粮食产量的同时不影响环境。

创新过程

精准种植是20世纪80年代美国等发达国家为适应信息化社会提出的农业新课题，以信息技术为支撑，根据空间变化，定时、定量、定位地实施一整套现代化农事操作与管理。瑞典RISE研究所努力推进精准种植，与其他农业措施相结合，在减少使用柴油、化肥和种子的情况下，将实验粮食产量提高了多达20%。

研究人员Mikael Gilbertsson与五名同事一起研究了精准种植，以许多不同的方式进行测量，使用传感器绘制地面状况图，使作物适应田间条件。传感器还可用于收集田间作物的数据，研究人员使用安装在拖拉机或无人机或手持设备上的高光谱相机测量叶绿素水平或作物的绿色程度。将这些结果转化为氮含量，可用于指导农药使用或评估作物的质量。

研究人员表示，通过传感器和信息技术，从使用卫星和自主无人机到采集土壤样本，多种技术结合进行测量、分析和GPS标记，研究得到了高分辨率结果和最详细的测量结果。采集的样本越多，与土壤越近，效果就越好。而对作物绿色程度的测量则是作物越绿越强壮，也就越能针对一些微生物威胁对其进行治疗。

收集的数据还可以用于预测收获量，结合无人机、机器学习和人工智能，可以计算出作物的收获量，生产者可以的得到更精准的预测，减少生产过剩带来的损失。研究人员使用机器学习支持果园的种植决策。用于支持分析和决策的机器学习需要大量数据和不同类型的数据库来训练算法并提高其准确性。

精准种植带来了农业的机器人化，自主机器可以协助播种、收获、犁地和除草。中小型农场使用机器人可以进行高质量的专业栽培，在小规模作物之间除草。

Mikael Gilbertsson认为，精准种植的潜力是巨大的，无论是在减少对环境的影响方面，还是在增加现有耕地的产量方面。根据研究计算，将精准种植与其他措施相结合，应该有可能将现有耕地的产量提高10%至20%。

创新价值

结合传感器、无人机、人工智能、机器学习等多项技术的精准种植可以在提高粮食产量的同时降低对环境的负面影响，促进粮食持续生产，缓解粮食短缺和环境问题。