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农业环境气象观测站采集的数据,如何转化为种植决策?
农业环境气象观测站采集的温湿度、光照、土壤墒情、风速等数据,是指导种植决策的 “数字依据"。但原始数据需经过 “筛选 - 分析 - 匹配 - 落地" 的转化流程,才能从 “数据符号" 变为 “可执行的种植动作"。其核心逻辑是围绕作物全生育期的生长需求,将气象数据与具体种植场景(如灌溉、施肥、病虫害防治、采收)深度结合,形成精准决策,具体转化路径可从四方面解析:
一、数据筛选与清洗:提取有价值的 “决策原料"
观测站每秒都会产生大量数据,第一步需筛选出与种植决策直接相关的核心数据,剔除无效信息,避免 “数据过载" 干扰判断。
首先,按种植场景筛选核心参数:不同决策对应不同关键数据 —— 灌溉决策优先提取土壤墒情(0-20cm、20-40cm 含水量)、降雨量、蒸发量数据;病虫害防治决策重点关注温度(昼夜温差)、湿度、叶片湿度数据;施肥决策需结合光照强度(影响光合作用效率)、土壤温度(影响根系吸收能力)数据。例如,判断是否需要灌溉时,可暂不关注风速数据,聚焦土壤含水量是否低于作物适宜阈值;而判断是否需搭建防风障时,则重点分析风速、风向的连续变化数据。

其次,清洗异常与冗余数据:通过算法剔除传感器故障导致的异常值(如温度瞬时骤升 10℃)、重复数据(如 1 分钟内重复采集的相同湿度值),同时对缺失数据进行补全(如基于前后 30 分钟数据趋势插值)。例如,某时段土壤墒情传感器因短暂故障未采集数据,可通过前 1 小时的 “含水量缓慢下降" 趋势,补全缺失时段的近似值,确保数据连续性,为后续分析提供可靠基础。
二、数据与作物需求匹配:找到决策的 “核心依据"
不同作物、不同生育期对环境的需求差异显著,需将清洗后的数据分析结果与作物生长模型匹配,判断当前环境是否 “达标",为决策提供方向。
一是建立作物生育期需求库:提前录入目标作物的全生育期环境需求参数,例如小麦拔节期适宜温度 15-20℃、土壤含水量 18%-22%、光照强度≥30000lux;番茄结果期适宜温度 20-28℃、空气湿度 60%-80%、CO₂浓度 800-1200ppm。观测站数据通过云端平台与需求库自动比对,生成 “达标 / 不达标" 判断结果 —— 若小麦拔节期土壤含水量连续 2 天监测值为 16%(低于 18%),则判定 “水分不足,需灌溉";若番茄结果期空气湿度连续 3 天为 85%(高于 80%),则判定 “湿度偏高,需通风降湿"。
二是结合趋势预测提前预判:除实时数据外,将观测站数据与未来 3-7 天气象预报(如降雨量、降温预警)结合,预测环境变化趋势,提前调整决策。例如,观测站监测到当前土壤含水量为 19%(小麦拔节期适宜范围),但预报未来 5 天无降雨,且蒸发量预计达 8mm / 天,可预判 5 天后土壤含水量将降至 15%(低于阈值),因此提前制定 “3 天后启动灌溉" 的决策,避免临时缺水影响生长。
三、生成具体种植决策:从 “判断" 到 “可执行动作"
基于数据与需求的匹配结果,进一步转化为具体、可落地的种植动作,明确 “做什么、怎么做、做多久",避免决策模糊。
灌溉决策转化:若土壤含水量低于阈值,结合作物类型、土壤质地计算灌溉量与时长 —— 沙壤土保水性差,小麦拔节期土壤含水量 16% 时,需灌溉 30m³/ 亩,灌溉时长 2 小时(滴灌系统流量 15m³/ 亩・小时);黏土保水性好,相同含水量下灌溉量可减少至 25m³/ 亩,时长 1.5 小时。同时结合降雨量调整:若未来 2 天预报有 10mm 降雨(约相当于 6.7m³/ 亩灌溉量),则可将灌溉量降至 23m³/ 亩,避免过灌。
病虫害防治决策转化:若监测到温度 25-28℃(适宜蚜虫繁殖)、空气湿度 70%-75%(利于蚜虫活动),且连续 3 天符合该条件,可生成 “喷施吡虫啉乳油(1000 倍液),每亩用量 50L,选择上午 9-11 点(无露水、风速<3m/s)作业" 的决策,明确药剂类型、浓度、用量与作业时间,确保防治效果。
施肥决策转化:若光照强度连续 5 天≥40000lux(光合作用强)、土壤温度 18℃(根系吸收活跃),且玉米处于大喇叭口期(需肥关键期),可生成 “追施尿素 15kg / 亩,采用穴施方式,深度 10cm(避免烧根),施肥后灌溉 5m³/ 亩(促进肥料溶解吸收)" 的决策,将环境数据与施肥量、方式、配套措施结合,提升施肥效率。
四、决策落地与动态调整:适配田间实际差异
大田环境存在土壤不均、作物长势差异等问题,需在决策落地时灵活调整,同时根据执行效果反馈优化,形成 “决策 - 执行 - 反馈 - 优化" 的闭环。
一是分区适配调整:若观测站数据显示 “需灌溉",但田间存在沙壤土与黏土分区,需对沙壤土区域缩短灌溉间隔(如 7 天 1 次)、黏土区域延长间隔(如 10 天 1 次),避免 “一刀切" 导致部分区域过灌或漏灌。可通过在不同土壤类型区域增设辅助监测点,获取分区数据,细化决策。
二是结合田间实操反馈修正:决策执行后,观察作物长势并对比观测站数据,若灌溉后小麦仍出现萎蔫,且监测到土壤含水量已达 20%(适宜范围),可能是根系受损导致吸水能力下降,需调整决策为 “喷施叶面肥(磷酸二氢钾,300 倍液),补充水分与养分",而非继续灌溉。
三是长期数据积累优化模型:定期汇总 “数据 - 决策 - 产量" 的对应关系,优化作物需求库与决策算法。例如,连续 3 年记录 “小麦拔节期土壤含水量 18%-20% 时,产量比 16%-18% 时高 8%-10%",可将适宜土壤含水量下限从 18% 上调至 19%,让后续决策更精准。
综上,农业环境气象观测站数据向种植决策的转化,是 “从数据到需求、从需求到动作、从动作到优化" 的完整流程。核心在于以作物生长需求为导向,将抽象数据转化为具体、可落地的种植方案,同时结合田间实际灵活调整,最终实现 “数据驱动种植,提升产量与品质" 的目标。
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