高科技提升農業效率但增加南卡農業的複雜性
在南卡羅來納州的Allendale County，一個炎熱的夏日中午，Rachael Sharp坐在她的卡車裡，空調陣陣送來涼意。透過擋風玻璃望向她的農場，Sharp打開了她iPhone上的一個農業應用程式，只需按下按鈕，她距離近半英里的灌溉系統便開始運作，向一片大豆田噴灑水分。
這就是精準農業的未來，這是一個涵蓋了新農業技術的術語，正在改變農業面貌。人工智慧（AI）、衛星影像、雲計算、遠程灌溉、無人機和自駕拖拉機正在成為農業的未來。隨著數十億美元的私人與公共投資進入，精準農業寄予厚望，期望能幫助農業緩解和適應全球氣候危機。
在當地，一些農民對精準農業的推出表示歡迎，而另一些則感到壓力過大。但在Rachael Sharp的家庭農場，精準農業的效果卻是褒貶不一。
“我們節省了投入成本，因為我們不需要像以前那樣使用過多的水、營養物質或肥料，這樣環境中的殘留物也減少了，”Sharp說，當時她的iPhone上顯示著Climate FieldView應用程式的圖表，這些圖表由衛星生成，顯示她農場哪些地方需要水。“但它提供的信息量太大，有時讓人感到不知所措。”
精準農業技術正以積極的方式推向當地農民——在貿易展上、電子郵件中和電話中，主要承諾是能夠降低成本、提高作物產量和優化農業技術。
“我們去年參加了一個貿易展，估計看到有35個不同的人提供精準農業工具和產品，”Sharp說。她提到前一年只有幾個人出售這類產品。“這真是令人感到驚訝和壓力。”
對於預算緊張的當地農民來說，這些承諾非常誘人，因為最近的危機迫使美國農民面對肥料、種子和燃料的高成本，以及不穩定的市場。2022年，美國農民面臨了肥料成本上漲50%的挑戰，這主要是因為其主要成分天然氣在俄烏衝突後價格飆升。隨著氣候變化惡化，越來越高的氣溫迫使農民考慮種植什麼種子以及何時種植。
“我們正在考慮種植一種生長周期較短的大豆種子，”Rachael Sharp說，她對未來的氣溫變化感到擔憂。“我們調整了種植時間，提前播種，以便能夠更快地收割，因為你不會有太多的生長時間。過去兩年的冬天都很溫暖，所以燕麥並沒有得到它所需的肥料。”
在當前當地農民面臨不穩定的時期，精準農業的工具提供了一種應對不穩定的方式。通過使用節點、土壤探頭、傳感器、無人機和衛星影像，精準農業收集有關土壤化學、種子使用、作物損害、氣候模式等變數的數據。然後，通過雲計算、算法和機器學習，這些數據被分析，幫助農民了解田地的哪些區域需要最多或最少的關注。
“從某種意義上說，這就像是對一塊田地的微管理，”克萊姆森大學農藝學助理教授Michael Plumblee說，他參與了當地的精準農業推廣。“我們不再將整個田地視為一樣，而是識別田地中的不同管理區域。”
精準農業數字化了幾乎每一個農業過程的步驟，從耕作、播種到灌溉、施肥，再到病蟲害控制和收割。
“現在已有足夠的精準農業技術，可以在我們有限的資源下做出更好的行動，因為我們沒有無限的水、無限的肥料和無限的勞動力，”WiseConn公司的市場經理Vicente Ossa說，他在七月的貿易展上出售了自動灌溉系統DropControl。
根據BCC Research的一份市場研究報告，精準農業的全球市場預計將從2023年的85億美元增長到2028年底的149億美元。報告指出，北美在全球精準農業市場中擁有最高的市場份額。
隨著氣候變化導致越來越不可預測的生長季節、變暖的冬季和作物產量的威脅，數據分析將成為幫助農民做出更好決策的重要部分，根據黑維爾的Edisto研究與教育中心的精準農業專家Kevin Royal的說法。
“農民根據他們認為今年的天氣會怎樣，以及根據田地條件和歷史數據來選擇種植的品種，但這就是AI的作用，”Royal說。“根據歷史模式和預測的氣溫變化，它為你提供建議。”
利用從田地收集的數據，人工智慧可以幫助農民適應氣候變化並減少田地的排放。例如，針對性使用氮肥可以減少過量使用，因為氮肥會產生一種溫室氣體——一氧化二氮，其暖化效應是二氧化碳的300倍。
隨著農業越來越成為數據驅動的行業，算法和機器學習在農業運作中的使用越來越普遍；到2021年，87%的農場使用某種形式的AI。然而，人工智慧本身也是一個不斷增長的排放源，根據國際能源署的數據，支撐人工智慧運作的數據中心到2026年將消耗的能源是2022年的兩倍。
根據世界資源研究所的一份報告，精準農業的技術創新將在採納符合減排目標的農業實踐中發揮關鍵作用。精準農業正被用來追蹤和減少能源使用，特別是在農民越來越依賴的地下水灌溉中，因為降雨模式變得越來越不可預測。通過減少灌溉用水，Sharp減少了能源消耗；灌溉抽水佔據了美國農業、林業和漁業能源使用中16%的溫室氣體排放。
“在南卡，我們在灌溉上花了很多錢，”克萊姆森大學的灌溉專家Jose Payero說，他開發了一款應用程序，允許農民輸入田地數據和能源變量。Payero在9月12日的農場田地日上進行了灌溉能源消耗的演示。“你可以計算每英畝的成本以及根據你的能源來源計算整個農場的總成本，”他告訴一群農民。
精準農業還幫助農民應對當地的生態問題。正如《人民信使報》之前報導的，該地區野生鹿和豬的數量激增，對當地農場造成了廣泛的損害，迫使當地農民陷入困境。
“現在他們實際上可以計算出該田地中有多少百分比受到野豬的損害，以及這種損害可能隨時間增加的情況，”薩凡納河國家實驗室的研究科學家John Mayer說，他研究野豬族群已有數十年。“這正是精準農業能夠幫助解決野豬問題的主要方式之一。”
在Rachael Sharp的田地裡，野生鹿一直是持續的問題，但衛星映射現在顯示了哪些區域受到鹿的損害更大。“它能看到人眼可能要過很久才能發現的事情，這非常有幫助，因為到了那時候，情況可能就太晚了。”
雖然Rachael正在加入採用精準農業技術的農民行列，但其他農民，如她76歲的父親Don Sharp則持謹慎態度。儘管精準農業的好處被宣傳，但其技術的採用成本高昂，Don Sharp與許多當地農民一樣，對企業對小農場的日益控制感到擔憂。
“我認為再過30年，小型家庭農場將會倒閉，企業將會擁有[他們的土地]，”自1960年代以來一直在同一片土地上耕作的Don Sharp說。當時，美國大約有350萬家農場；現在，美國的農場數量只有189萬家。
將精準農業引入農村地區面臨著許多挑戰。其技術需要高速寬頻來上傳和下載從農場收集的數據，這對當地農民而言是一大障礙；與美國許多農村社區一樣，Barnwell、Allendale和Bamberg等農縣的寬帶接入不平等。
“我們需要在接下來的50年內將全球的糧食供應翻倍，但我們幾乎已經沒有農業用地了，因此寬帶將對精準農業至關重要，”賓州州立大學的電信教授Christopher Ali說。
但農村地區的寬帶接入正在開始改變。2021年11月，喬·拜登總統簽署了《基礎設施投資和工作法案》，其中包含420億美元的資金，用於全國範圍內的寬帶基礎設施建設，稱為寬帶平等接入和部署計劃。
“去年秋天，我們剛剛通過基礎設施補助獲得了高速互聯網，這對我們來說真的很感激，”來自Bamberg縣的農民Richard Rentz說。“這在很多方面都是一個遊戲改變者。”
寬帶基礎設施的部署使Rentz能夠開始實施精準農業實踐，如變速播種，即利用數據在田地的高產區域播種。
“[精準農業]幫助我們節省了各方面的開支，”Rentz說。“當你開始變化石灰和變化肥料時，回報是相當快的，甚至在變速播種方面，回報也是相對快速的……這肯定可以節省所有成本。”
對於Tony和Steve Douglas兩兄弟而言，缺乏互聯網接入造成了許多問題。在使用自動導航的拖拉機時，該拖拉機通過手機塔連接網絡，信號經常掉線。
“你知道信號的情況，”Tony Douglas說。“你可能在田地的底部，手機信號掉了，這會搞砸你的行駛路線。然後你得四處尋找信號，這真的讓人沮喪。”
根據Royal的說法，互聯網和寬帶接入將是實施精準農業的最大障礙之一。
“隨著我們越來越依賴將數據從田地轉移到雲端，無線寬帶是一個大問題，”Royal說，他在聯邦通信委員會（FCC）的一個工作組中任職，鼓勵精準農業的採用。“寬帶可以幫助或阻礙你採用精準農業。在某些地方很好，在某些地方則非常困難。”
美國的農民年齡也在增加；根據美國農業部的統計，美國農民的平均年齡為58.1歲，而Allendale地區大約58%的農民年齡超過65歲。像Don Sharp這樣的老一輩農民對技術的熟悉度較低，擔心自己會被進一步拋在後頭；即使是37歲的Rachael也在努力理解市場上出現的新技術。
“現在進入農業的人很多都只知道使用技術來做決策，”Rachael說。“恐懼不應該成為農民採用這些技術的理由，但感覺上卻是這樣。”
但學習差距和對新技術的排斥是精準農業公司開始調整的問題。Ossa說，精準農業的新創新發展將取決於農民的使用能力，因此與農民合作提高技術素養將是前進的關鍵一步。
“我們有一位客戶年紀很大，對技術一無所知，甚至沒有智能手機，”Ossa說。“我們能夠以一種日常人能夠使用的方式簡化它。他明白我們帶來的價值，並開始使用手機。”
然而，隨著精準農業系統之間的協調改善，人工智慧對農場的了解不斷增強，對農業做出決策的人類需求將繼續下降，根據Royal的說法。
“隨著機器學習的發展，最終你將擁有一個本地機器人或訂閱服務，它將運用多年的數據幫助你建立一個更動態的地圖，顯示出你的高產區域或預測的低產區域，”Royal說。
儘管有著顯著的好處，Sharp一家卻發現，精準農業系統經常無法理解他們通過數十年耕作積累的土地特徵。
“他們確實過於承諾，但實際交付不足，”Sharp說。“他們告訴你這些技術將為你帶來的美好效果，這可能是正確的，但我們已經在努力種植作物，許多農民沒有時間坐下來學習。我覺得矽谷的人以為每個人都知道他們所知道的。”
目前，Don Sharp仍然用筆和紙記錄存貨。儘管他並不反對使用精準農業，但他擔心未來農業生活方式將繼續被推向農業和社會的邊緣。
“我總是說，種下一粒種子並等待它生長的人相信上帝，”Don Sharp說。“你不會再有那樣的農民了。他們正在消失。”
這篇文章由Jessica Kutz為《人民信使報》撰寫。
在當今世界中，精準農業的出現無疑是一個重大的技術進步，能夠幫助農民應對氣候變化所帶來的挑戰。然而，從文章中可以看出，這一過程並非一帆風順。對於許多農民來說，無論是技術的學習還是資金的投入，都需要時間去適應和克服。尤其是在農村地區，基礎設施的缺乏使得這些技術的實施變得更加困難。這不僅僅是農業技術的問題，更是社會結構和政策的問題。
值得注意的是，文章中提到的老一輩農民對新技術的抵觸，反映出一個更大的趨勢：在快速變革的農業環境中，如何平衡傳統與現代化的需求，成為了農業持續發展的關鍵。因此，未來的農業發展不僅需要技術的創新，更需要對農民進行教育和培訓，以確保他們能夠有效地利用這些新技術，從而不被時代所淘汰。
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