热带农业物联网技术实践与发展

第1篇：基础篇——热区的科技梦()1热带农业概述()11什么是热区()12热区作物科普()2现代热带农业()21现代农业发展状况()22热带农业现代化发展状况及对策()3农业物联网概述()31物联网概述()32农业物联网的发展趋势()第2篇：技术篇——现代热区的技术要素()4传感技术()41农作物信息感知技术()42农业本体信息传感技术()43农业个体标识技术()44土壤信息传感技术()45农田环境信息感知技术()46农业遥感技术()47定位与导航技术()5传输技术()51农业信息传输技术概述()52农业无线传感器网络()534G、5G通信技术()54LoRa与NB-IoT的区别()6农业信息处理技术()61信息处理技术概述()62大数据时代下的信息处理技术()63国内外农业信息技术现状()7农业信息决策与分析()71农业信息决策系统()72农业信息决策系统类型()73决策实施()74定位精度()第3篇：应用篇——让热区插上科技的“翅膀”()8热带作物产业化物联网应用示范()81基地建设情况()82解决方案()83经济效益()9热带大棚设施物联网应用示范()91基地建设情况()92解决方案()93经济效益()10橡胶育苗及立体种植物联网应用示范()101基地建设情况()102解决方案()103经济效益()11热带物联网现代标准示范园()111基地建设情况()112解决方案()113水肥一体化实施过程()114实施水肥一体化工程的重要意义()115经济效益()12热带果木水肥一体化示范基地()121基地建设情况()122解决方案()123经济效益()13物联网中控展示决策中心()131系统简述()132系统特点()14品质资源追溯平台()141基地建设情况()142解决方案()143经济效益()第4篇：未来篇——物联时代的热区机遇()15物联网助力热带农业大数据()151热带农业大数据的内涵()152热带农业大数据的主要应用()153热带农业大数据的主要任务()154热带农业大数据的关键技术()155热带农业大数据带来的思维转变()156大数据对热带农业发展的重要意义()157热带农业大数据发展的挑战与困难()158对我国热带农业大数据发展的建议()16物联网让热带农业更“智慧”()161热带农业物联网关键技术()162区块链技术()163区块链在农业上的应用()164人工智能对世界的改变()参考文献()

李汉棠，男，湖南益阳人。1976年出生，电子与通信工程专业，硕士研究生学历，副研究员职称。现工作于中国热带农业科学院科技信息研究所，目前从事热带农业信息技术应用研究，近年主要在农业物联网、农业大数据处理等领域开展了较多的研究工作，取得了一些研究成果。

    1热带农业概述11什么是热区热带地区简称为“热区”，指南北回归线之间的地带，地处赤道两侧，位于南北纬23°26′之间的热带，面积占全球总面积的398%。特点是全年高温且温度变幅很小。在回归线上，本地带太阳高度终年很大，在两回归线之间的广大地区，一年有一次太阳直射现象，其他热带地区，一年内有两次直射，而且，这里正午太阳高度终年较高，变化幅度不大，因此，这一地带终年能得到强烈的阳光照射，气候炎热，称为热带。赤道上终年昼夜等长，从赤道到南北回归线，昼夜长短变化的幅度逐渐增大。在回归线上，最长和最短的白昼相差2小时50分。热带地区除个别部分外，人口稀疏，大城市少，经济发展比较缓慢，许多地方为单一的种植业，有广阔的未开发土地。热带光热气候资源充足，作物生长周期短，单位面积年净生产力高。热带的动物和植物种类多，矿产资源十分丰富，开发潜力大。热带气候与农业生产密切相关。世界上能够进行热带作物种植的土地面积约5亿多公顷，由于热带地区高温多雨、全年长夏无冬、水热资源丰富、植物生长繁茂，世界主要热带作物有天然橡胶、油棕、椰子、木薯、胡椒、槟榔、香荚兰、咖啡、可可、香蕉、芒果、菠萝、番木瓜、油梨、腰果等多种。热带地区主要是种植园大规模种植单一经济作物的密集型商品农业，种植园农业往往从事的是大规模生产。园内拥有一套完整的生产、生活设施，不少种植园不仅有农业和运输机械，还有园内的道路系统、农产品加工厂、农机具维修厂、供电供水以及教育、卫生设施。在这些地区有许多特殊的植物资源，如咖啡、可可、茶;香蕉、菠萝、芒果;油棕、剑麻、烟草、棉花和黄麻，它们在世界的经济作物中占有重要地位。热带农业普遍具有作物生长季节长，种类及品种繁多，且富于热带性，四时宜农，作物经济价值高等特点。世界热带农业主要分布在东南亚及南亚，南美洲的亚马逊河流域，非洲的刚果河流域及几内亚湾沿岸等地。因受社会经济、历史条件的影响，上述地区除发展少数商品性热带种植园经济外，绝大部分地区仍以传统农业为主，部分地区尚处于原始农业形态。111世界热区科普1111气候特点全年气温较高，四季界限不明显，日温度变化大于年温度变化。1112气候分布（1）热带雨林气候主要分布在赤道附近地区，全年高温多雨，且各月均匀。1热带农业概述（2）热带草原气候主要分布在非洲和南美洲赤道雨林气候的南北两侧。终年高温，一年中有明显的干季和雨季(降水分干湿两季)。（3）热带季风气候以亚洲南部、东南部的印度半岛和中南半岛最为显著。这种气候终年高温，一年中也可以分为旱雨两季，风向随季节而变化。旱季，风从陆地吹向海洋，干旱少雨;雨季，风从海洋吹向陆地，降水集中。（4）热带沙漠气候主要分布在南北回归线附近的大陆西岸和内陆地区，这种气候降水量稀少，终年炎热干燥，地面有大片的沙漠。1113热带地区国家分布情况亚洲:中国(海南岛，台湾、广东、云南等省部分)、越南、老挝、泰国、柬埔寨、缅甸、马来西亚、新加坡、文莱、菲律宾、印度尼西亚、东帝汶、印度(部分)、孟加拉国(部分)、斯里兰卡、马尔代夫；大洋洲:大洋洲除澳大利亚中南部、新西兰外全属于热带；非洲:非洲地区除了北非诸国和南非外，大都属于热带；拉丁美洲:除了阿根廷、智利大部、墨西哥北部不属于热带外，其他都属于热带。112中国热区科普我国热区地域辽阔，55个少数民族中有36个少数民族集中分布在热带地区。中国热带地区包括海南和云南省南部的西双版纳、红河，广东的雷州半岛，广西壮族自治区（全书简称广西）、福建、湖南、四川省河谷南端地带、南海诸岛及台湾省南部。这些地区地形复杂，气候多样，光热充足、降水丰沛，属热带季风气候，有“天然温室”的美称。12热区作物科普热带作物一般具有多年生习性，多起源于或长期栽种于热带，一般要求较高的热量条件。热带作物分为热带经济作物类、天然橡胶类、硬质纤维类及热带作物机械类。主要包括天然橡胶、木薯、油棕等工业原料，香蕉、荔枝、芒果等热带水果以及咖啡、桂皮、八角等香（饮）料，是重要的国家战略资源和日常消费品。121热带经济作物类（1)热带经济作物主要包括热带水果和坚果，热带香辛饮料，热带油料，热带观赏植物，热带块茎作物，糖料，南药及其他。（2)热带水果和坚果：香蕉、芒果、龙眼、荔枝、菠萝、杨桃、红江橙、毛叶枣、番石榴、番木瓜、番荔枝、西番莲、木菠萝、澳洲坚果、榴莲、黄皮、莲雾、腰果、红毛丹、山竹、火龙果等。（3)热带香辛饮料：咖啡、胡椒、可可、香荚兰、苦丁茶等。（4)热带油料：椰子、油棕等。（5)热带观赏植物：花卉等。（6)热带块根（茎）作物：木薯、槟榔芋等。（7)糖料：甘蔗等。（8)南药：槟榔、益智等。（9)其他：牧草、芦荟、四棱豆、石斛等。122天然橡胶类天然橡胶是一种重要的世界性的大宗工业原料和战略资源，具有很强的弹性、良好的绝缘性、耐曲折的可塑性、隔水隔气的气密性、抗拉伸和坚韧的耐磨性能等，是一种综合性能优良的弹性材料，被广泛用于工业、国防、交通、民生、医药和卫生等领域。产地主要集中在泰国、印度尼西亚、马来西亚、中国、印度、斯里兰卡等少数亚洲国家和尼日利亚等少数非洲国家。我国的天然橡胶产地主要分布在海南、云南、广东、广西和福建等地区。天然橡胶是由人工栽培的三叶橡胶树分泌的乳汁经凝固、加工而制得，其主要成分为聚异戊二烯，含量在90％以上，此外还含有少量的蛋白质、脂肪酸、糖分及灰分。天然橡胶按制造工艺和外形的不同，分为烟片胶、颗粒胶、绉片胶和乳胶等。但市场上以烟片胶和颗粒胶为主。天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等特点，广泛地运用于工业、农业、国防、交通运输、机械制造、医药卫生领域和日常生活等方面，如交通运输上用的轮胎；工业上用的运输带、传动带、各种密封圈；医用的手套、输血管；日常生活中所用的胶鞋、雨衣、暖水袋等都是以橡胶为主要原料制造的；国防上使用的飞机、大炮、坦克，甚至很好科技领域里的火箭、人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等都需要大量的橡胶零部件。1221世界天然橡胶技术发展趋势天然橡胶产业关联度大，涉及交通运输业、国防工业、建筑业、消费类产业和医疗业等，世界上主要的天然橡胶生产国和消费国都在采用各种方式加紧争夺对天然橡胶资源及高端技术的实际控制权，并试图以此驾驭全球天然橡胶市场。在未来一段时间，天然橡胶生产将面临着世界性的环境变化、劳动力短缺与合成橡胶等产业竞争的挑战和可持续发展的压力，天然橡胶生产技术呈现出多元化发展趋势。（1）育种目标和手段趋向多元化。随着全球气候变化和特别天气现象增多，植胶园区向非传统植胶区发展、刺激割胶常规化以及对橡胶制品质量和品种的需要，橡胶树选育种需要从过去的生长、产量选择，扩大到抗风、抗寒、抗旱、抗病、耐刺激和胶乳特性等的选择，育种目标渐趋多元化。此外，由于国内外大量研究发现砧木对接穗生长、产量和抗逆性具有显著影响，橡胶树选育种也将从以往关注地上部分——接穗的遗传改良，到关注砧木的改良。随着组织培养技术的不断完善，接穗—砧木一体化育种将成为橡胶树育种研究新方向。（2）胶园管理趋于精细化。关于长期植胶而导致的土壤肥力降低、理化性质恶化问题日益受到关注，胶园土壤管理与施肥技术趋于精准化、高效化态势。近期已开展利用遥感影像解译出橡胶园图，同时对胶园土壤性质和胶树营养状况进行详查，绘制出详细的胶园土壤品质和养分分布图，然后利用橡胶树龄、种植密度、土地指数等参数调整肥料模型，为土壤管理和施肥等精准化管理提供依据。在橡胶树专用肥料研发方面，也向着浓缩化、缓效/长效化、多功能化发展，以满足橡胶树割胶生产期对养分的不同需要。（3）采胶趋于高效安全化。为解决割胶工短缺和死皮病高发问题，高效、安全是未来采胶技术发展的目标。在未来一段时间，低频率、短割线和安全高产刺激技术是采胶技术研究的重点。化学刺激已取得了骄人的成就，更为高效安全的化学刺激尚有待相关理论的突破，而物理刺激是一个崭新的领域。此外，为应对割胶工短缺问题，20世纪90年代由马来西亚首先提出了气刺微割技术，经过10多年的试验与示范，已显示出其在提高割胶劳动生产率上的优势。目前各主要植胶国家都开展了该技术的试验示范。（4）病虫害防治趋于统防统治。随着全球气候变化和植胶区生态安全水平下降，胶园常见病虫害发生的面积和频次逐年增加，新的危险性病虫害不断出现，次要病虫害上升为主要病虫害。而同时鉴于产业化水平的提高和生态环境安全的实际需求，在新的发展时期，胶园病虫害防控将向专业化统防统治方向发展，包括抗逆种植材料培育、区域种植结构优化、天敌资源的开发与利用、植株抗逆性诱导、多效无害化防控技术研发、利用遥感技术等，以减少农药施用对环境造成的危害。（5）加工技术趋于清洁化和节能化。为降低天然橡胶初加工能耗，减少环境污染，满足对初产品质量和品种要求，在近期乃至今后一段时间，天然橡胶初加工技术主要致力于低能耗清洁加工技术研发，如机械脱水、天然气辅助沼气等清洁能源的利用。同时设计封闭式自动化生产线，开发低蛋白橡胶、恒粘橡胶、环氧化胶等新产品。此外，加工与上游的育种开始寻找结合点，如培育适合生产环氧化天然胶乳和恒粘天然橡胶的品种，减少加工所需成本及环节。

MEDIUMCRITICISM

EDITORRECOMMEND

本书主要介绍现代物联网技术在热带农业领域的应用实践，并对未来新技术应用于热带农业进行了展望。在本书中，详细介绍了热区的相关定义及热带农业相关知识，接着引入现代物联网技术相关内容，热带农业现代化与物联网技术融合的内容。依托热带农业信息化示范基地与热带农业物联网标准示范园等现代热带农业信息技术实践基地，对现代物联网技术在热带作物产业化、热带大棚设施、育苗与立体种植、热带果木水肥一体化、中控与展示等方面的示范应用做了详细介绍。最后，提出大数据技术、智慧农业技术在热带农业技术方面的应用将是下一阶段热带农业发展的一大机遇。

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