罗伯特·贝克在特拉华州米德尔敦经营着占地 3,000 英亩的家庭农场，多年的耕作让他深谙精准的重要性。为了从玉米、小麦和豆类的田地里榨取每一分利润，他需要沿着精确的路径喷洒杀虫剂和肥料。任何一点误差都会侵蚀利润：“如果有空隙，就会出现杂草竞争。如果重叠，就会损害作物或浪费喷雾剂。”
一代人以前，他的父亲可能会插上方向旗、喷洒泡沫，甚至雇佣工人像稻草人一样站在庄稼中间。如今，在花费了约 6,000 美元的计算机软件和便携式定位跟踪设备后，贝克和他的两个兄弟在头顶上环绕的全球定位系统（GPS）卫星星座发出的无线电信号的指引下工作。当拖拉机 on course 时，仪表盘上的“并行跟踪”显示屏上的指示灯会发绿光。但如果拖拉机偏离了轨道，红色的警告灯就会亮起，标记错误。贝克说：“有了 GPS，你可以完美地完成作业，这样就不会重叠或太窄。”即使在地面无法看清的黑暗或大雾中，该系统也能正常工作。
现在，有了制造商普遍将 GPS 单元集成到机器中，夜间耕作变得轻而易举。照片由迪尔公司提供
直到最近，贝克和许多其他小农户都对精准农业的承诺——利用计算机控制、无线连接和 GPS 来消除作物种植和收获过程中的猜测——持可以理解的怀疑态度。普渡大学原地管理中心主任詹姆斯·劳森伯格-德博尔说：“农民必须安装设备、校准设备、学习制作地图和解读地图。这是一个巨大的调整。”早期的计算机化农场管理设备价格昂贵且笨重。此外，国防部一直在干扰 GPS 卫星信号，限制了其在民用领域的分辨率。
现在，精准农业正在赢得怀疑者的信任，并引发了另一场绿色革命。克林顿政府在 2000 年 5 月停止 GPS 干扰后，为精准方法提供了巨大的推动。与此同时，制造商开始生产更便宜的设备和更流畅的第二代软件。农民们出于必要，一直乐于接受提高效率的技术，他们很快就注意到了精准农业日益增长的好处。贝克说：“这项技术已经存在了 10 年，但我们认为制作地图不值得购买设备。所以我们一直在等待——这个光条实际上会为我们省钱。”
他还开始欣赏他曾经怀疑过其用处的地图。这些地图是由另一种更复杂但正在迅速改进的精准工具——产量监测器——产生的，它能汇总关于播种和收获之间关系的数据。贝克可以轻松地将拖拉机顶部的白色 GPS 接收器取下，并将其安装到他的 Case International 联合收割机上。然后，当他穿过田地时，联合收割机上的计算机和一系列传感器会收集从当地天气状况到土壤养分含量等所有信息。联合收割机内的屏幕，类似于一个超大的 PalmPilot，以图形形式显示数据，帮助贝克 pinpoint 出现问题的区域。他说：“它有助于你做出管理决策。例如，你可以看到哪些种子品种每英亩生产了 150 蒲式耳玉米。”他可以将产量与其他变量（如土壤酸度）相关联。他甚至可以将其结果与来自其他精准农场的地图进行比较。
尽管有这些好处，伊利诺伊州农业遥感实验室主任雷·田（Lei Tian）认为，这项技术还有很大的提升空间。他正在开发升级的测绘程序，这些程序将提供更详细的作物生长状况分析。他期望有一天农民能够用微型传感器“播种”他们的田地，这些传感器将持续监测土壤状况，使地图保持最新和完整。
为了获得更宏观的视角，一些农民已经开始将精准农业与飞机或卫星的高分辨率图像相结合。宾夕法尼亚州兰开斯特县地理信息系统部门前主任杰伊·帕里什（Jay Parrish）通过建立一个包含该县所有农场 Landsat 快照的参考目录，推动了这一进程。这些图像将在网站上发布，并根据可用情况进行更新。可见光和红外线的地球对比视图可以显示植物生长状况良好或受压迫的区域。帕里什说：“我们正在研究生物量——植物的数量有多少，它们有多健康。现在农民可以将其农场与邻近农场进行比较。”该项目由美国宇航局（NASA）提供的 25,000 美元赠款资助，NASA 还在全国范围内支持类似的努力。
技术的涌入不仅使农业更加高效，而且更加环保。 GPS 引导的拖拉机意味着减少了肥料、杀虫剂和除草剂的浪费。卫星图像和产量监测图显示了哪些区域产量较低，从而使农民能够只在真正需要的地方使用化学品。结合高精度喷洒，这些进步可以显著减少地下水污染物的消耗。劳森伯格-德博尔说：“目前的做法是全部喷洒。如果你能集中使用杀虫剂和除草剂，就有可能同时节省成本并有益于环境。”
这张 Landsat 7 拍摄的密西西比河谷图像经过处理，可帮助农民追踪土地利用模式。
照片由美国地质调查局提供
精准农业还可以减轻人们对转基因作物的担忧，或者至少使其更容易管理。农场设备制造商约翰·迪尔（John Deere）开发了 CropTracer 系统，用于跟踪种子在其整个生命周期中的信息。在种植作物之前，农民扫描种子袋上的条形码，以识别将要播种的内容。CropTracer 是 GPS 和数据库的结合，然后记录播种时间和地点、喷洒量和频率，以及最终收获的时间和地点。如此详细的记录应该可以更容易地将转基因作物与非转基因作物分开，并避免 StarLink 惨剧的重演，在该惨剧中，原本用于动物饲料的生物工程玉米出现在了零食中，导致了代价高昂的召回。
从长远来看，精准技术似乎肯定会消除农业的一个标志性景象——农民驾驶拖拉机穿过田地。许多新拖拉机和粪肥撒布机已经内置了 GPS 引导的信号灯。在过去的五年里，斯坦福大学 W. W. 汉森实验物理实验室的 GPS 先驱布拉德福德·帕金森（Bradford Parkinson）与约翰·迪尔合作，创造了一款能够可靠地在雾中或夜间执行预编程移动的自主拖拉机。在测试运行中，即使在没有驾驶员的情况下操作，拖拉机也运行良好。“问题在于职业安全与健康管理局（OSHA）是否允许农民这样做。”他说。
迈克尔·奥康纳（Michael O'Connor）是帕金森在自主拖拉机项目中的学生之一，他相信他们很快就会实现。作为加利福尼亚州门洛帕克的 Integri-Nautics 的工程总监，他创建了 Autofarm，一个耗资 45,000 美元的基于 GPS 的导航系统，可以实现一英寸的精确度来控制拖拉机。该公司要求有人乘坐，但吹捧 Autofarm 是一个“免提系统”，这意味着驾驶员主要是为了样子。那完全自动化的机器呢？奥康纳说：“要使其安全且具有成本效益，还需要大量的研发。五年可能是一个合适的估计。”宾夕法尼亚州新荷兰市的农场设备制造商 New Holland 已经与 NASA 和卡内基梅隆大学合作制造了一台自主打捆机。在测试运行中，该打捆机在加利福尼亚州成功收获了 100 英亩苜蓿干草田，而无需人工引导。
当设备完善后，贝克乐于让计算机来驾驶。“美国公众对农场生活有一种浪漫化的梦想，”他说。“在联合收割机上工作六百个小时并不光彩。我支持任何能让事情变得更容易的事情。”
要了解研究人员如何将卫星图像提供给农民，请访问阿肯色大学的 RAPID 项目（www.cast.uark.edu/cast/rapid/index.html）、伊利诺伊大学的遥感项目（www.age.uiuc.edu/ remote-sensing/Sensing.html）或普渡大学的原地管理中心（mollisol.agry.purdue.edu/SSMC）。
DEMETER 项目（www.rec.ri.cmu.edu/projects/demeter）制造了自动干草打捆机。IntegriNautics（www.integrinautics.com）和 John Deere（www.deere.com）在其网站上提供了大量面向商业的精准农业信息。
