美国、加拿大等国家土地资源丰富,人口相对稀少,适应土地大规模经营,逐步形成了家庭农场为代表的智能化精准农业物联网模式。这种农业物联网的特点是:“规模化经营+3S技术及智能化高度发达+农民科技文化素质高”的集约化模式。
1 家庭农场成为现代农业生产的主力军
美国土地资源丰富,美国农业生产以农场方式为主,农场可分为家庭型、合作型和公司型,家庭农场是美国农场最普遍的组织形式。2012年美国的农场约有220万个,其中公司性质的农场约占5%,合作农场为8%,其余的87%均为家庭农场。2010年美国收入高于100万美元的农场中88%为家庭农场,其生产的农产品占全美国产量的79%。美国农场一般进行专业化生产——只生产一种产品,即使是大农场,也仅生产有限的几种产品,在销售额超过50万美元的农场中,有75%的农场的产品种类不超过3种。在农业规模化生产的同时美国农业机械化普及程度相当高,每个农场的劳动力平均仅为.6个,高机械化率使得一个美国农民生产的农产品可供养155人。同时,土地规模化经营亦为物联网技术和设备的广泛应用提供了便利条件。
2 广泛采用3S技术(遥感技术RS,地理信息系统GIS,全球定位系统GPS),智能化高度发达
在全球范围内,美国农业在利用物联网技术上处于领先地位。一是作为一个科技强国,美国十分重视3S技术的应用。美国大农场对物联网技术的采用率高达80%,目前几乎所有大农场和中型农场的农机设备均已安装全球定位系统,准确接收卫星遥感遥测信息,从而进行精准的土壤调查、施药、施肥、作物估产、农业环境监测和土地合理利用等。目前此种技术在美国中西部地区应用得最为广泛,主要用于甜菜、玉米和大豆等种植。二是高度智能化的自动化管理。如使用智能化自动灌溉设备,运用WSN(无线传感器网络)技术采集、处理和传输温度、湿度、土壤成分等数据资料,系统便可根据相关数据给予不同的田地浇灌不同的水量,从而做到节水节能;使用近红外实时监测设备检测土壤肥力;采用智能型传感器SmartBob自动监测并实时通知粮仓的温度和湿度,农民可在线实现通风和温度调控,该系统广泛应用于远程监测谷物、种子等散装农作物仓储库存。
3多元化的教育培训机制使得农民科技文化素质很高
美国农业信息化程度已高于工业,不断提高职业农民的综合素质是美国现代农业的保证。一是通过立法大力支持农民高等教育培训。2010年25岁以上的农民中接受大学教育的比例达到46%。2012年出台新农业法草案,进一步扩大了涉农专业学生的招生规模。同时通过政府额外补助鼓励农场主向学生提供兼职实习和学徒机会,帮助其农业从业能力培养。2013—2017年每年提供法定资金5000万美元,划拨到各类大学、农业推广中心、社会组织和其他公益性协会,制定培训计划并用于新型职业农民的生产技能和经营管理能力的教育和培训。二是注重形式多样的中等农业教育培训。一种是在秋冬农闲时期,由当地高中教师在公立学校之外的夜校对成年农民进行培训,向其传授新技术知识。另一种是在公立学校内开设农业课程,对青年学生和准备务农的青壮年人讲授园艺、种植和养殖的最新技术以及农机设备的使用方法。多元化的教育培训机制有助于提高职业农民的农业生产与经营能力,特别是熟练掌握最新农业物联网技术。