信息农业现状与发展趋势，本文主要内容关键词为：发展趋势论文,现状论文,农业论文,信息论文，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。
信息技术是当今世界发展最快的高新技术，它正推动着全球经济朝着以计算机及信息网络为基础的信息化方向发展，在此背景下我国农业开始从传统农业向现代农业转变。信息技术目前被广泛应用在农业各个领域，农业信息化已成为现代农业的重要标志。
一、信息农业的概念
信息农业现在还是一个理想农业的概念，有待人们进一步探索，但是有一点可以推断，它把信息技术作为基本技术应用于农业生产的各个方面，从而实现农业生产过程的精确化管理。[1]信息农业的本质特征就是更多地使用可重复使用、可发展、可传播、可共享等特性的信息来替代存量有限、可耗竭的自然资源和物质资源，使农业增长从主要依赖自然资源转向主要依赖信息资源，这是农业发展的根本。信息农业是对现代农业的继承和发展，其基本标志是高技术化、信息化、数字化，其核心是对信息的采集、加工、传播和利用，也就是把计算机技术与“3S”技术集成[2]，准确、快速地获得农业生产中的动态和空间上的数据，并将这些数据编辑、分析、显示，为农业生产和农业决策提供依据。信息农业基本特征可概括为：农业基础装备信息化，农业基础操作自动化，农业经营管理信息网络化。信息农业是农业信息化发展的高级阶段。
二、信息农业发展现状
（一）农业信息化发展概况
现代信息技术应用于农业，大致始于20世纪60年代。经历了由简单向综合、由低级向高级、由单机到网络化的发展过程。[3]在短短几十年中，以计算机为基础的现代信息技术特别是微电子技术迅速渗透到农业的各个领域，使农业生产实现了自动化，极大地提高了生产率。“3S”技术和互联网等现代信息技术的发展及其相互间的渗透，形成了以地理信息系统为核心的集成化技术系统。这些现代信息技术在农业中的综合发展及其应用日益深广，最终促使了“农业信息化”的产生与发展。
农业信息化在发达国家已被广泛应用，包括农业硬件设施的操作，农业生产技术和知识的推广普及以及产品市场经营等。例如，在美国的农业生产中，82％的土壤采样使用GIS，74％用GIS制图，38％收割机带测产器，61％采用产量分析系统，90％采用精确农业技术。法国农业部植保总局建立了全国范围的病虫测报计算机网络系统，可适时提供病虫害实况、农药残毒预报和农药评价信息。日本农林水产省建立了水稻、大豆、大麦等多种作物品种、品系的数据库系统。新西兰农牧研究院利用信息技术向农场提供土地肥力测定、动物接种免疫、草场建设、饲料质量分析等信息服务。[4]
我国引进农业信息化的概念是在20世纪80年代。经过20多年发展，我国农业科研部门已在系统开发、数据库、信息管理系统、遥感技术应用、专家系统、决策支持系统、地理信息系统等高层研究领域取得了成果，某些领域已达到了国际先进水平。例如国家“863计划”推动了“农业专家系统”的应用；“九五”攻关重大项目“工厂化农业示范工程”推动了设施农业中的信息自动控制系统应用；“九五”期间，国家建立了一批农业信息网络体系和网站，带动了一大批民间和企业的网站。目前。全国已有2200多个农业网站，这些网站不同程度地为农民提供了科技信息服务。[4]
（二）数据库和农业网络的建设
建立数据库是发展信息事业的一项基本工程。目前，全世界建立了4个大型的农业信息数据库，即联合国粮农组织的农业数据库（AGRIS）、国际食物信息数据库（IFIS）、美国农业部农业联机存取数据库（AGRICOLA）、国际农业与生物科学中心数据库（ABI）。我国除引进以上世界大型数据库外，自己建立了数十个农林数据库。这些数据库的运行和服务都取得了社会效益和经济效益，为农业生产提供了大量农业信息资源和科学技术，推动了生产的发展。
信息网络建设是信息运输的基础。农业信息网络的建设能够使信息资源共享，提高了资源利用率。建立基于信息网络和多媒体的农业推广系统，缩短了农业技术的推广周期。农业部1994年开始筹建的“中国农业信息网”现初具规模，已有1000多个县入网。目前，全国大部分省建立了农业信息服务中心，大多数县配备了微机用于信息管理。全国已建成了一些大型农业信息数据库、农业专家系统、计算机生产管理系统、农业信息中心。例如，北京远程信息服务中心（智能天地）推出的智能远程信息服务系统。这些农业信息服务系统的建设为全国农业信息网络建设奠定了基础。
（三）农业信息技术研究
农业信息技术的研究主要是各种智能专家系统、模拟系统、决策支持系统、诊断系统和管理系统（MIS）以及以“3S”技术为基础的精确农业研究。从1992年起国家“863计划”中设立了“智能化农业信息技术应用示范工程”，该工程集中体现了现代信息技术的最新成果，以专家系统为核心，现已研制出农作物专家管理系统，并取得广泛应用。国家“九五”攻关计划“智能化农业生产管理地理信息系统应用示范工程”通过验收，该系统在GIS、RS、GPS和网络技术的综合集成方面取得了突破性进展。这些系统的研制，加速了我国农业信息化技术的科技进步。
三、信息技术在农业中的主要应用
（一）应用于农情监测
农情监测的主要任务是监测耕地的变化、粮棉作物的面积、长势、灾害与产量。由于信息技术的发展，“3S”技术已应用于国家和全球尺度的农情监测。[5]
1.自然灾害监测。应用高科技改进自然灾害的预测预报与灾情评估方法，提高灾情的客观性与准确性，增强防灾、抗灾能力，受到政府部门的重视与专家们的关注。[6]“3S”技术为自然灾害动态监测与预测提供了新的手段，在GIS技术支持下，可实现对遥感获取的灾情信息与地面现实信息的有机结合，进行干旱[7，8]、洪涝[9]、森林灾情[10]、雪灾[11]、水土侵蚀[12]、病虫害[13，14]等方面的动态监测。
2.作物估产及生长动态监测。作物估产（含生长势监测）历来就是人们十分关注的农业情报。美国于1975～1979年完成了大面积作物清查试验（LACI计划），并在国内推行以Landsat的TM资料为基础的面积框图抽样遥感估产取得成功。我国于1983～1985年就应用Landsat资料进行了小麦遥感综合测产研究，国家“七五”和“八五”计划均将作物遥感估产列为国家科技攻关项目。近年来，应用“3S”集成技术对粮食产区的面积、单位面积产量和总产量的估算试验研究和作物长势进行了动态预测。[15，16]这些长势监测和估产系统的研究为农业生产的预测提供了重要的信息情报。
3.农业环境监测。随着人口的增长，人类对资源的掠夺式的开发，造成了严重的环境问题，影响了农业生产。农业工作者致力于现代信息技术研究环境监测系统，及时采集污染物数据指标，实施时空变化预报和动态监测，以改变农业生产的被动局面。“3S”技术和统计分析系统（SAS）、专家系统构成一个强大的技术系统，这些应用现代信息技术动态监测系统的研究[17，18]能及时获取污染指标，分析、模拟污染状况，准确地为农业环境保护决策提供数据信息。
（二）农产品品质检测
我国加入WTO后，农产品面临着国际化竞争，农产品能否进入国际市场，取决于产品品质的好坏，因此，农产品品质的检测就显得非常重要。1995年美国成功研制出Merling高速高频计算机视觉水果分级系统，用于苹果、梨、桃等的水果的分等定级和品质监测。[19，20]我国农业工作者为了提高农产品质量，应用现代信息技术致力于产品品质检测系统的研究[21，22]，这些系统的研究与应用能够及时地检测产品品质质量指标，分析模拟品质好坏。生产者根据这些信息及时地控制或调整化学肥料和农药的施用，避免化肥和农药的不必要施用而造成在产品中的残留，影响产品品质。
（三）农业化学制品的施用检测
农业化学制品施用的效率直接影响农业生产的环境和经济效益。农业化学制品的施用进行动态监测，就是利用“3S”技术来远程遥控适时、适量化肥施用量。Roz Buiok（1998）开发了应用GPS和GIS评价农业化学制品施用效率的方法和系统，并进行初步试验研究。[23]D.k.Morris和D.R.Ess等研究开发了一个装备GPS的液态有机肥施用系统，用于控制肥料的施用量。[24]
（四）农地分等和土壤养分管理
农用地分等定级是对决定土壤生产力的内在属性和影响土壤生产力的外部环境条件进行综合评价，用量化指标确定土地质量等级，为制定有关农业政策、综合治理中、低土壤，建立高产稳产田、促进农业持续、稳定和协调发展提供依据。GIS强大的空间数据分析处理能力和制图功能为完成农用地分等提供了技术支持。[25]吕新等以新疆兵团农七师125团为例，建立了乡镇、团级土壤肥力信息管理和棉花施肥推荐决策系统。该系统2000年应用推广面积2.87万公顷，每公顷节约化肥投入成本114元，增产皮棉123公斤，合计节本增效1584万元。[26]
（五）在管理和经营决策中的应用
农业管理和经营决策中需要大量的具有地理坐标的数据，如气温、湿度、降水、太阳辐射、土壤类型、地表水流、化肥和农药、侵蚀量等。以RS、GPS为基础，结合GIS的集成技术的发展及其在农业中的应用，为精确、快速获取农业数据和处理地面信息成为可能[27]，给农业管理决策提供了一个有效的工具。“3S”集成技术将模型与真实的数据连接起来，显示影响作物产量的因素，可以与农业模型结合进行作物估产和预测，规划农业生产，控制农药和化肥用量。
四、我国信息农业存在的问题
（一）农民文化素质低，信息化意识和利用信息的能力不强
我国农村人口有80739万人，初中文化程度以下人口54963.3万人，文盲人口8507万人（2000年第五次全国人口普查主要数据），由于农民的文化素质低，农民对信息的利用能力低，成为信息农业实施的一大障碍。
（二）我国山地多，平原少，农业信息化程度低
农业产业化是农业信息化的基础，两者是相互依赖的。农业产业化意味着生产规模的扩大，规模小时，农民已满足自己需要就不可能或不必要加大对信息技术的需求。我国地形复杂，山区面积占全国面积的2/3以上，难于形成农业产业化、机械化、集约化，从而使农业信息化程度不高。
（三）信息农业成本过高，阻碍信息农业的普及
信息农业以信息技术为支撑，信息农业技术装备如监测仪、计算机、GIS软件、GPS装置等设备价格昂贵。而全国农民人均纯收入仅2210.34元（2000年第五次全国人口普查主要数据），农民无力购买昂贵的技术装备，使信息农业难以推广。
（四）农业信息化基础工作水平低
主要表现在：缺少收集、处理、传播信息的软硬件设备，信息网络体系不健全；无信息服务中介组织；缺少能够主动、科学地进行信息管理的人员。
（五）信息农业体系整体服务水平不高
到目前为止，我国还没有建立起一支专业化的农业信息服务队伍，现有的信息技术人才不足，服务人员素质不高，影响了信息服务质量。
五、信息农业发展的趋势
（一）智能化
智能化是信息技术的一个重要功能。即应用人类知识和信息技术的强大处理能力对获取的信息进行解释、推理和决策，是人类思维的延伸。智能化系统的研究和在农业工程中的应用，使农业决策者获取信息知识、推理策略、优化模拟、评估预测等更加自动化。智能化农业专家系统的研究发展很快，1998年在荷兰召开的计算机农业应用国际会议上提出了近百个农业专家系统，覆盖了育种、栽培、施肥、植保、养殖、经营管理和农业经济等各个方面。[28]从研究进展上，农业发展智能化是现代信息技术发展的必然，这也是计算机技术和网络技术发展和应用的结果。
（二）精确化
21世纪农业发展的方向是精确农业（precision agriculture，简称PA）。PA是基于“生物及其所赖以生存的环境资源的时空变异性”，充分利用现代地球空间信息技术获取农田内影响作物生长和产量的各种因素的时空差异，进行精确的耕作和播种、施肥、灌溉、喷洒农药和除草剂，避免因对农田的盲目投入所造成的浪费和过量施肥施药造成的环境污染。[29，30]精确农业是一项新的技术，在国内出现的时间很短，由于我国目前仍处于传统农业向现代农业的转变过程中，农业的工程设施研究基础仍十分薄弱，农业工程的科技与教育投入很有限[31]，精确农业在我国的发展还比较落后，但从政府对农业的资金投入和农业科技专家的培养及农业工程设施的建设来看，由于精确农业在全世界发展劲头强，我国农业向精确化发展是一个必然趋势。
（三）数字化
21世纪数字化技术使所有的行业不得不改变传统的经营管理方法，依靠信息组织生产管理。这种变化的发生，完全决定于数字信息流。无论是文字、声音和影像，都将以数字的形式让电脑储存、处理和输送。比尔·盖茨提出了数字神经系统的概念[32]，认为只有驾驭数字世界的企业才能获得竞争优势。农业领域也不例外，同样面临着信息技术的挑战。而农业是一个具有明显时域特性的领域。在信息采集和数量化表达上数据量大，难度也很大。RS、GIS和GPS的融合发展，构成了一个功能完整和强大的空地采集处理系统，成为农业数字化和信息化的强有力的技术支持，是快速获取和更新农业数据的重要手段。在这一背景下，数字信息技术为农业的快速发展和国际竞争提供了有力的知识和技术援助。
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