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增加生產力、競爭力和永續性 美國發展精準農業 提升農作生產效益
美國農業對創新技術和物聯網的運用接受度高,已從人工密集發展到以技術為基礎的產業。隨著精準農業技術採用率大幅增長,不僅實現資源、能源的有效利用,更提高生產力和產量,增加農場邊際收益。
農業是美國主要產業之一,同時美國也是一個農產品淨出口國。根據美國人口普查局數據,2020年臺灣為美國農產品第八大海外市場。2020年美國農業出口額為1,457億美元,比2019年上升了7%,前七大出口國分別為中國大陸、加拿大、墨西哥、日本、歐盟與英國及南韓。其中大豆依然是美國第一大出口農產品,2020年增長38%,達到257億美元,占美國農產品總出口額約18%。
美國農業對創新技術和物聯網(IoT)的運用接受度高,透過使用來自氣象站、感應器和其他機械產生的數據,做進一步產業發展。此外,智慧農業也可以定義為利用大數據、雲端數位服務、牲畜生物辨識、農業機器人、全球定位系統(GPS)以及物聯網等現代化數據來從事農業活動的創新方式。
這些技術的使用有助減少人工、有效利用資源,並提高利潤、永續性、質量及生產力。智慧農業預計將為提高當前農業生產力以滿足日益增長的糧食需求上發揮重要作用。從各方面來說,美國農業已從人工密集發展到以技術為基礎的產業。而智慧農業依類型可分為精準農業、牲畜監測、魚類養殖和智慧溫室。
大數據加持 翻轉農業型態
根據Expert Market Research市調報告,北美精準農業2020年市場規模為33億美元,預計2021至2026年將以11%的複合增長率成長,到2026年估計可達62億美元。精準農業(Precision Agriculture)是由資訊科技支持並根據空間變異,定位、定時、定量地實施一整套現代化農事操作與管理的系統,是資訊科技與農業生產全面結合的一種新型農業。
精準農業使用傳感設備、攝影機、執行器連接模組(actuators connectivity modules)、微控制器和自動系統,控制和監控農業活動。精準農業依靠專業設備、軟體和資訊科技服務,提供有關土壤、環境空氣和作物狀況的即時數據以及其他重要資訊,例如勞力成本、設備使用率和當地天氣預報。農民透過這些蒐集到的數據,精準了解種植時間、輪作和收穫時間。
精準農業技術應用 改變農業生產
(一)自動導航(Auto Guidance)
這項科技運用全球衛星定位系統(GPS)訊號,自動控制曳引機,有助減少耕作、種植、噴灑和收割過程作業的重疊,不僅可以提高生產力,還可以減少燃料的消耗。
(二)機器區域控制(Machine Section Control)
可分區控制播種機、肥料或噴霧器的開關。這有助優化種子播種、肥料與作物的保護。
(三)變異率技術(Variable Rate)
使用感應器或預置地圖保護種子、肥料和作物。科技運用包含可變率控制器、GPS、產量監測器、作物感應器和土壤感應器。
(四)智慧車載系統(Fleet Analytics or Telematics)
實時監控設備,包含GPS位置、路線建議和閒置。任何配置有遠端訊息處理的設備,都可以在運行時進行全年監控。該技術提高了資產利用率,並減少燃料的使用量。
(五)精準灌溉(Precision Irrigation)
能在不同農地區塊提供不同的水量,可減少水資源浪費。
採用率增長 增加農場邊際收益
美國中西部六大農業州對精準農業的採用率,大約是全國平均採用率25%的兩倍以上。北達科他州為54%、南達科他州為53%、愛荷華州52%、內布拉斯加州51%、伊利諾州48%以及堪薩斯州46%。其中愛荷華州是全美第一玉米和豬肉產地;伊利諾州為美國最大黃豆生產地;堪薩斯州和北達科他州則主要生產小麥;內布拉斯加州和堪薩斯州有全美最大的畜牛業;南達科他州則為向日葵、小麥、玉米和黃豆的主要生產州。
過去20年來,精準農業在美國的採用率大幅增長,大型農場都在增加精準農業科技的使用,然而只有少數小型農場使用這些技術。精準農業是一種必須具有技術知識的智慧農業技術,且需要有一定資金來投資設備及技術,這也成為許多小農採用該技術的阻礙之一。
根據美國農業部數據,2020年美國農場數量為202萬,低於2007年的220萬。2020年農場土地總面積為8.97億英畝,平均農場面積為444英畝。其中大多數都屬於小型農場,但大部分的產量仍來自大型農場。2019年小型農場(農場現金總收入低於35萬美元)數量占總數的90%,而大型農場(農場現金總收入100萬美元以上)雖然只占3%,但卻占總體收入的44%,顯見規模大小對農場收益的影響。
糧食需求增加 進一步推動精準農業
精準農業技術的採用不僅減少燃料、肥料、除草劑或水資源的使用,還可望增加美國農業的生產力、競爭力和永續性。美國農業部認定未來農業永續發展的三大支柱,為減少對環境的影響、提高生產力和產量,以及有更好的整體經濟成果。而精準農業技術正幫助農民透過這3個面向獲得顯著收益。
由於城市化、農業用地減少,預計將持續推動美國精準農業市場成長。此外,全球暖化加劇天氣模式變化,促使人們採用先進農業技術,提高農業生產力和作物產量。精準農業可能改變農業生態,使傳統農業活動更有效率且可預測。隨著全球糧食需求增加,為擴大營收和作物產量而進行的農作物健康監測,也將是推動精準農業市場成長的主要因素。
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