大力发展精确农业研究，本文主要内容关键词为：大力发展论文,精确论文,农业论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、精确农业发展概述
以微电子技术、通讯技术和电子计算机技术为代表的信息技术的发展，使人类社会正由传统的工业时代向信息时代迈进，就农业领域而言，农业原有技术生产体系与现代信息技术相结合形成的一种新型先进农业技术体系——精确农业，正将世界农业带入数字和信息时代，它将推动电子信息技术及人工智能技术应用于农业系统的发展，引发农业科技革命，是21世纪农业的重要发展方向。
精确农业是指由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农业操作技术与管理的系统，其技术支持主要是3S(GPS，全球定位系统；GIS，地理信息系统；RS，遥感遥测系统）集成，这种农业技术体系是信息技术网络化、智能化、数字化综合应用的体现，其核心是实时测知作物个体或小群体或平方米尺度小地块生长及疫病的实际情况，进而确定针对性的农业措施，在取得最优效果和付出最低代价的同时，减少污染，保护生态，实现农业的可持续发展。
精确农业首先始于发达国家。随着发达国家农业生产市场化程度的提高，农业生产中降低成本、提高投入产出率、发展优质高效农业的要求以及环境保护、资源利用、农业可持续发展等方面的要求，迫切呼唤经济效益、社会效益、生态效益同步增长的新型农业的出现。在20世纪80年代美国提出精确农业构想，其间微电子技术发展推动的智能化监控技术的发展以及作物生长模拟、栽培管理、测土配方施肥等农业专家系统构成了精确农业早期技术基础。1990年海湾战争以后，美国将GPS(全球定位系统）技术应用到农业生产领域，标志着精确农业技术体系的初步形成，1992年4月在美国召开第一次精确农业学术研讨会，精确农业这一概念逐渐被人们所接受。1993—1994年，美国明尼苏达州农场进行了精确农业技术试验，取得了巨大的成功，用GPS指导施肥的作物产量比传统平衡施肥作物产量提高30％左右，而且减少了化肥施用总量，经济效益大大提高。精准农业的试验成功，使得其技术思想得到了广泛发展，小麦、玉米、大豆等作物生产管理都开始应用精确农业技术。1995年美国一些地区农场开始采用装备了全球卫星定位系统的联合收割机。通过电子传感器和全球定位卫星，这些农机在收获季节可以不间断记录下几乎每平方米的产量及其他信息。有些数据可以利用专门的电脑软件由农场的计算机加以处理，农场就可以据此绘制出农场各地块产量的地图，从而剔除一些产量低的作物品种。由于精确农业实行了因土而异、因时而异、因作物而异的耕作方法，它在节约各种原料的投入、降低农业生产成本、提高土地收益率和环境保护等方面都明显优于传统农业。
美国非常重视精确农业的实践与发展，国家研究委员会专门立项对有关发展战略进行研究，经过由美国科学院、美国工程院院士组织评估，于1997年发表了“21世纪的精确农业——地理信息技术在农业管理中的应用”研究报告，全面分析了美国农业面临的压力、信息技术为改善作物生产管理决策和改善经济效益提供的巨大潜力，阐明了“精确农业”技术体系研究的发展现状、面临的问题及其支持技术产业化开发研究的机遇。1998年美国副总统戈尔提出要建立1米分辨率的“数字地球”的概念，在地理信息学术界引起了广泛的反响，并有力地推动了精确农业的实践与发展。到1998年末，在美国主要农业区，采用这项集成技术的农场，包括只采用一项组分技术的占农场总数的20％以上。据专家预测，到2005年美国将全面进入精确农业时代。
联邦德国农业研究所最近在马格德堡推出一种高精度犁，这种新型犁能根据不同土质和地型地貌精确地进行松土，德国农业和土地利用研究中心特别研制了一套播种软件，在卫星遥测技术的配合下，这套软件能够精确计算出不同地点的播种密度，使得高精度犁更加适合于开沟播种。日本农林水产省和一些大型农业机械生产厂家正合作研究将卫星技术用于农业生产，计划在2002年前开发出利用卫星定位系统的农业机械。英国、荷兰、巴西、马来西亚等国也开始精确农业的试验示范应用。
二、我国发展精确农业的必要性
(一）精确农业为缩短我国农业与世界发达国家农业发展水平差距，以高科技带动实现农业现代化提供了机遇 目前，我国农业正处于由传统农业向现代农业过渡阶段，农业整体发展水平与世界发达国家有较大差距，其原因当然是多方面的，但农业科技水平低则是重要因素之一。精确农业是一种基于知识的农业技术体系，是知识经济在农业中的最好体现，也是农业创新体系的主要组成部分，可以说是一次世界性农业科技革命的历史机遇。而历史经验表明，在开拓新的前沿科技应用领域时，由于发达国家和一些发展中国家的起跑线拉近了距离，发展中国家极有可能在某些领域实现技术上的跨越。因此，重视这一世界前沿科技领域的研究，对于加速我国农业现代化进程、占领未来农业领域竞争制高点都具有十分重要的意义。
(二）发展精确农业是增强我国农产品竞争力，实现高产、优质、高效农业的需要 我国入世后，发达国家和地区的一些农产品凭借其质量和价格优势，将更多地进入中国农产品市场，我国农业面临着更严峻的考验，依靠科技进步，努力降低生产成本，提高农产品质量成为我国农业发展的当务之急。
精确农业是质量效益型农业，以优质高效为目标，重视农产品的质量，追求以最少的投入获得优质的高产出和高效益。如精细农业研究领域的领先者美国方位特性技术开发集团公司(简称SST）是精细农业所需的地理信息系统(GIS）软件的全球供应者，其开发的最新信息技术方位特性技术采用长势特性技术的手段，可以标出地块里任何一处的潜在利润，帮助农民在其农田的任何部分作出最佳的管理决策，以获取最大利润。在日本，农民从品种选育到不同生长期的管理都有一套严格规范的精细工艺，种葡萄一平方米只允许结4串，每串400克，每颗粒重12克，如此精细的种植使农产品有较高的附加值。
(三）发展精确农业是我国有效利用生态资源，实现农业可持续发展的需要 我国是世界上人口最多的国家，但自然资源禀赋状况较差且恶化趋势严重，如人均耕地占有量逐年下降，近10年人均占有量由0.09公倾下降到0.08公倾。化肥、农药的大量使用及工业废水、废气、废渣的任意排放造成农田环境和农作物的严重污染，约占目前耕地总面积1/5的土地受到污染；土地退化严重，致使自然灾害愈加频繁。优化资源，保护环境，实现农业可持续发展已成为我国社会经济发展的基本战略。但从传统农业的角度来看，环境保护与农业发展间存在着一定的矛盾，农业可持续发展需要新型技术的支持，依靠科技技能提高农业生产中的资源利用率，以充分利用有限的自然资源。
精确农业是发达国家在反思石油农业的基础上，以现代信息技术为依托的技术密集、生态密集型农业，在施肥、植物保护、精量播种、精细耕作和水分管理等领域已有较广泛应用，尤其在施肥和水资源有效利用上的应用最为成熟。以色列气候干旱、水资源紧缺，由于采用先进的精准农业灌溉技术，根据作物生产阶段和气候条件等因素，定时、定量、定位供水，极大地提高了水的利用率，每公顷农田用水量从1960年的8700立方米减少到现在的5250立方米，水肥利用率达到90％。而我国目前全年降水量约为6.19万亿立方米，但只有45％转化为径流和地下水，实际利用率不到10％。如果以滴灌、渗灌取代大水漫灌，可节水30％-40％左右。因此，采用精确农业战略，走具有中国特色的精确农业发展之路，对于我国农业的可持续发展具有非常重要的意义。
三、我国精确农业发展现状及对策建议
目前我国精确农业尚处于探索研究阶段。政府对精确农业工作十分重视，国家“十五”时期科技战略重点将发展精确农业技术、提高农业生产水平作为重中之重，国家863计划在全国20个省市开展了“智能化农业信息技术应用示范工程”；我国广大农业科技工作者积极投身这一农业前沿科技领域的研究，在精确农业技术的研究、示范推广中开展了卓有成效的工作。目前，我国已有了自己的精确农业研究机构，即以中国工程院院士汪懋华为学科带头人的中国农业大学精细农业研究中心，该中心已在国际国内多种期刊和重大农业会议上发表了数篇论文，有利地推动了我国精细农业理论研究发展。目前正在从事GPS定位试验、谷物产量传感器、土壤水分测试和水果图像分级等方面的研究，并参与了“北京市精准农业示范工程”的实施。辽宁省用GIS地理信息系统进行下辽河平原农业生态管理的应用研究；国家973项目“地球表面时空多变要素的定量遥感理论及应用”的科研人员于2000年10月至2001年5月小麦生长期间，在北京顺义地区开展大型星、机、地一体化定量遥感综合试验；一些地区已将精确农业技术引入农业生产实践并取得了可观的经济效益。如新疆生产建设兵团一二七团从1996年开始就实施精确农业技术措施，拓宽了团场经济发展致富路，该团十四连2000年棉花总产达196万公斤，比1999年增加60万公斤。
由于精确农业是在发达国家大规模经营及农业机械化水平较高条件下发展形成的新的技术体系，目前来说与精确农业有关的技术设备及服务成本均较高，要求农业生产经营者具有较高的科技文化素质，具有驾驭计算机、智能化机械设备的能力，掌握丰富的农业科技知识，而我国的国情是农业经营规模较小，各地农业机械化水平发展很不平衡，农民素质较低，借鉴外国先进经验，结合我国农业和农村特点，制定正确的精确农业发展策略是精确农业技术体系得以合理运用的前提。本文提出如下建议：
(一）相关政府职能部门应根据我国农村各地实际情况，制定精确农业发展规划 在规模化及机械化程度较高地区，如新疆、黑龙江等地大型国营农场率先开展精确农业技术应用；对于经济较发达、城市化程度较高、农村劳动力有序转移，最有可能实现规模经营地区建立合理的土地流转机制，引导农户发展适度规模经营，在精确农业试验，示范基础上逐步推广精确农业技术；对于那些经济落后、小规模经营的地区应积极探索新的精确农业形式，如只采用集成技术的某一组分形式(如田间产量分布图等）等，在现实可行条件下采取适当措施实施精细调控。以县或乡为单位，研究建立适合当地生产条件的信息系统，分区指导当地农业生产和管理，逐步建立起适合小规模分散经营体制下的精确农业信息化管理模式。
(二）各级科技工作者应积极攻关 在学习借鉴国外先进经验的同时，开发出有自主知识产权的智能化精确农业机械设备，在智能化、本地化的同时，缩小在精确农业这一前沿科技领域与发达国家差距，占领竞争制高点。在节省外汇的同时，可以降低我国广大农村地区迈向精确农业的门槛。由于精确农业系统是涉及现代信息技术、生物技术、工程装备技术等多学科交叉的综合复杂系统，在实施精确农业过程中，各级科研机构间广泛开展多层次、多形式协作是十分必要的。
(三）大力加强精确农业人才的培养，建立行之有效的农民素质培训渠道 在美国、英国、加拿大等发达国家已开设了有关精确农业的专业、课程或专题技术培训班。我国河北农业大学在河北农业大学名誉教授、中国工程院汪懋华院士的倡导下，于1998年开设了研究生及本科生“精确农业”课程，对于我国农业信息化人才的培养、发展精确农业起到了很好的促进作用。各农业机构、科研院所都应重视人才培养这一工作，并积极开展多种形式的人才培养、培训活动。全国各农业院校应根据实际情况逐渐开设精确农业专业或课程。同时积极吸引出国留学人员回国，并派送更多的人员出国留学、交流合作，学习国外最先进的精确农业技术。
农民文化程度高低、接受新知识能力对发展精确农业具有重大促进或阻碍作用。法国、韩国等农业信息化水平较高的国家在发展农业信息化过程中都十分重视农民培训工作，并探索出了一些先进经验可以借鉴。如韩国采取固定式、流动式等多种方式对农民进行培训，固定式培训价格只收相对社会培训价格的1/3，其余2/3由国家补贴。流动式则由农业部或各级农林水产情报中心配有车载卫星接受传输和培训系统，专门对偏远地区农民免费培训。我国提高农民素质工作显得尤为迫切，除了现有农村教育培训渠道外，应积极探索新的培训形式。如目前国家科技部正在建立全国农业信息服务体系，各级信息服务站在提供信息服务的同时，还应具有培训基地的功能，既可以避免重复建设，也可使农民通过本地信息站获得各种有效培训。
(四）在西部大开发中运用精确农业技术，优化产业结构，保护生态环境 我国西部地广人稀，有较好的规模经营基础，从自然条件来说，比较适于开展精确农业；西部地区占主导的是第一产业，第三产业并未得到充分发展，但如果发展基于知识之上的新技术，西部的产业结构可以得到进一步优化；另外西北地区现阶段水资源开发利用方式不合理，管理落后，灌溉方式不当引起土壤沙化、草场退化和土地次生盐碱化，目前全国水土流失面积约80％发生在西部，每年新增的荒漠化土地也大多分布在西部地区。精确农业系统中在自动监测控制条件下的精准灌溉工程技术，如喷灌、滴灌、微灌和渗灌等，可大大节约西部水资源利用率。