我国精准农业概况及发展对策

我国精准农业概况及发展对策世界农业发展史是一部生产工具的发展史。

农业机械化水平是一个国家现代化程度的重要标志。

在过去十几年间，我国农机化保持了高速度、高质量发展态势，呈现以下几个主要发展特点：首先是农民对农业机械的需求日益扩大；其次是农业机械化的水平也大幅提高；再次是联合收割机的应用越来越广泛；最后是各种新技术也越来越多地被运用在农业机械装备上。

在四大粮食作物中，小麦基本实现生产过程机械化。

在国外，经济发达国家进入全盘机械化和自动化阶段，以美、日、意大利、以色列等为代表。

国外先进的农业机械化水平及特点主要表现为：动力机械进一步向大功率、高速度、大型化方向发展, 复式和联合作业机械大幅提高农业机械的作业效率，卫星定位、激光制导等高新技术在农业机械上得到广泛应用，节约资源、保护环境、促进农业可持续发展的机械受到广泛重视。

农业生产区域化、专业化和社会化程度高, 生产过程全面实现机械化和自动化；高新技术和现代科学研究成果被广泛应用于农业机械化；精确农业技术悄然兴起则是它们的共同特点。

1 精准农业的提出与概念1. 1 精准农业的提出精准农业是美国等发达国家率先发展起来的21世纪农业模式，它是现代信息技术在农业生产中应用的产物。

20世纪80年代初，美国首次提出精准农业的概念和设想，并在1992年4月召开了第1次精准农业学术研讨会，此后精准农业进入生产实际应用。

精准农业是当今世界农业最富吸引力的前沿课题之一，代表了21世纪全球农业发展的方向，是农业的一场革命，面向21世纪农业的新技术。

1. 2 精准农业的概念及技术体系精准农业( precision agriculture) 也称精细农业或精确农业，是20 世纪80 年代初发展起来的以实现农业高产、优质、高效为目的的现代农业生产模式和技术体系。

它是在定位、导航的基础上，根据管理单元的土壤特性和作物生长发育的需要，管理作物的每一个生长过程及各种农业物资的投放( 如肥料、除莠剂、杀虫剂、种子等) ，最大限度地发挥土壤和作物的潜力，做到既满足作物生长发育的需要，又减少农业物资的投入，从而降低物资消耗、增加利润、保护生态环境，实现农业可持续发展。

精准农业是现有农业生产措施与高新技术的有机结合，它由10个系统组成，即全球定位系统(GPS)、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统。

其核心技术是地理信息系统( GIS)、全球卫星定位系统、遥感技术和计算机自动控制系统。

精准农业是在经历了原始农业、传统农业、现代农业（石油农业或机械化农业）后，以技术高度密集为主要特点的知识农业。

它是将现代信息技术、生物技术和自动控制技术综合应用于农业生产的作业形式。

随着现代信息技术、生物技术和自动控制技术的不断发展与整合，精准农业在许多发达国家快速应用与普及，已逐步成为21 世纪现代农业的重要生产形式。

2 国内外精准农业的发展现状2. 1 国外的发展现状精准农业技术已成为国际农学、农业工程高新技术应用研究富有吸引力的领域之一，每年有相当规模的“国际精准农业学术研讨会”。

国外的许多大学开设了“精准农业”技术专门课程，美国的一些大学(如明尼苏达大学) 建立了“精准农业研究中心”。

美国作为世界上实施精准农业最早的国家之一，经多年发展，一些技术和设备已经成熟定型，但尚未系统化，总体还处于研究发展阶段。

美国有200 多万个农场，其中8% 是年收入25 万美元以上的大农场，占整个农场耕地面积的37% ，有60% ～70% 的大农场采用精准农业技术。

精准农业技术的采用给农场主带来了明显的节约效应和规模效益。

1993-1994 年，美国明尼苏达州农场进行了精准农业技术试验，取得了巨大成功，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% ，而且减少了化肥施用量，经济效益大大提高。

此外，加拿大、澳大利亚等国对精准农业技术也非常重视，巴西、马来西亚等国广泛开始了试验示范应用。

以色列的气候干旱、水资源紧张，采用了先进的精准农业灌溉技术，根据作物生长阶段和气候条件等因素，定时、定量、定位供水，大大地提高了水利用率，水肥利用率达到90%。

目前，精准农业的实践已涉及到配方施肥、精量播种、病虫害防治、杂草清除、收获作业和水分管理等相关领域，诸如荷兰的无土栽培切花生产、日本的水培蔬菜生产、美国的生菜生产、欧共体国家和北美国家的计算机管理奶牛场等均已基本实现了精准化。

2. 2 国内的发展现状我国传统农业劳动生产率较低，大量劳动力被束缚在农业上。

近年来，通过大力发展机械化，农业生产率得到了提高，大量投入的现代高耗能工业产品（机械、化肥、农药、燃油、电力等）也相应提高了农业系统的产出，但整个农业的产出和效益已逐渐接近峰值，投入产出比越来越低。

与此同时，现代农业所带来的问题却逐步显现，如土地压实、水土流失、地下水及地表水污染、农药使用导致公共卫生和环境恶化、品种基因单一化危害、农产品品质下降、水土资源及能源制约等。

农业资源与环境压力促使科学家和农民努力寻求既能维持并提高农业产量，又能有效利用有限资源、保护农业生态环境的可持续发展生产方式，并进行了多种探索，提出了多种解决途径，如自然农业、有机农业、生态农业等。

90 年代以来，随着全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、生物基因技术作物栽培模式以及生产管理决策支持系统（DDS）的发展，精准农业已成为一种全新的合理利用农业资源、提高农业作物产量、降低生产成本、改善生态环境的现代农业生产形式。

1994 年我国开始对精准农业的研究应用，分析研讨了精准农业和信息农业在国外的应用现状和发展趋势以及在我国的应用前景，并将其纳入863计划及国家引进国际先进农业科学技术(948) 项目“精确农业技术体系研究”中。

为探索适合我国国情的精准农业发展模式及技术，不少地区针对“精准”差距来调整和改进实施精准农业，引进、消化和吸收国际上精准农业的技术和设备。

吉林省结合其省农业信息网开发了“万维网地理信息系统( GIS )”；北京密云县用GIS 技术建立了县级农业资源管理信息系统; 在智能技术方面，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”。

2004 年以来广西武宣县实施了“智能化精准施肥技术示范推广”项目，经过两年示范，成功探索出了一条促进农业节支增收的新路子。

智能化精准施肥技术在武宣县实施2 年来取得了显著成效。

一是促进了作物产量的增加；二是促进了农民节本增效；三是促进了农民施肥观念的转变：使“粪大水勤，不用问人”的传统施肥观念逐步改变。

2006 年，在北京市实施的“精准农业高科技农业示范工程”项目中采用了国际先进的农田耕作技术。

这些技术的广泛应用为我国精准农业的发展奠定了一定的技术基础，这对打破我国人多地少的农业发展瓶颈及农业走可持续发展之路具有重要的现实意义。

从国内外精准农业的生产实践来看，一些发达国家已形成高新技术和农业结合的新兴产业且发展迅速，我国精准农业的发展刚刚起步，对精准农业的管理方式的研究与应用的步伐正在加快，结合我国的国情探索建立具有中国特色的精准农业运作方法已成当务之急。

3 精准农业机械化技术现代工程装备技术是精准农业技术体系的重要组成部分，也是农业精准化的必要保障，其核心技术是机电一体化。

近年来，现代精准农业已应用于农田整理和农作物播种、施肥、灌溉及收获等农业生产的各个环节。

随着现代信息技术和自动控制技术的发展，精准农业概念下的农业机械化技术具有一些不同于以往的特点。

3.1 精准整地技术在平整地机械中应用卫星定位导航技术、红外激光扫描技术和土壤样品采集技术，可以精确地平整土地，使之具有精耕细作的基本条件，同时建立土地信息模块，为后续的精准播种、施肥打下良好基础。

此技术适于在大型农场或高效农业中推广应用。

3.2 精准播种技术精准播种技术是指将计算机技术和DGPS 技术应用于精量播种机，使其精量播种、均匀播种、播深一致。

精准播种技术既能节约大量优质种子，又能使作物在田间获得最佳分布，从而为作物的生长发育创造最佳环境，并大大提高作物对营养和太阳能的利用率。

3.3 精准施肥技术我国化肥施用的主要问题是结构不合理和利用率低，其突出矛盾是氮肥流失严重而钾肥施用不足，这不仅浪费资源、污染环境，而且不利于粮食增产。

因此，需要采用科学合理的施肥方式和自动控制的精准变量施肥机械来解决这一矛盾。

精准农业可根据不同地区、不同土壤类型及土壤中各养分的盈亏情况，并参考作物类别和产量水平，在土壤测肥的基础上对NPK、可促进作物生长的微量元素与有机肥进行科学配方，从而做到有目的地施肥。

这样既可减少因过量施肥而造成的环境污染和农产品质量下降，又可降低农业生产成本。

3.4 精准灌溉技术灌溉精准化是自动监测、自动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。

它可根据不同作物不同生育期间的土壤墒情和作物需水量，自动实时实施精量灌溉，从而大大节约水资源，提高水资源的有效利用率，促进农产品增产增收。

我国农业节水潜力巨大，据有关专家测算，粮田自动化喷灌可节水30%～40%，果园和菜园微灌可节水50%～60%。

在我国北方缺水地区实施灌溉精准化，社会效益和经济效益尤其显著，是精准农业机械的重点发展方向。

3.5 精准收获技术收获精准化是指根据地理信息系统（GIS）或遥感技术掌握作物的生长情况，适时利用精准收获机械做到颗粒归仓。

根据一定标准对作物果实进行精确分级，也是现代效益农业的发展需求。

3.6 精细设施农业所谓设施农业是指利用某些特制设施来改变动植物生产发育的小气候，达到人为控制其生产效果的农业生产形式。

利用现代信息技术、生物技术和工程装备技术进行设施农业生产，即为精细设施农业。

设施农业主要包括：1）设施种植业。

如温室栽培、塑料大棚栽培、无土栽培。

此工程利用电子信息技术，可实现精准播种和施肥、自动控温（光）、自动微灌、自动监测病虫害等，从而达到增加农产品产出、提高农产品品质、节约水肥资源、保护农业生态环境的目的。

2）设施畜牧业。

如畜禽舍、养殖场及草场建设等。

此工程技术主要是利用自动控制技术，实现自动控温（光）、自动投料、自动投水、自动监测等，从而提高劳动效率和生产率，进而提高畜禽成活率和经济效益。

同普通农业相比，设施农业的产业化程度高、效益好、接受新技术能力强，是精准农业机械发展的重点方向。

4我国发展精准农业的主要制约因素4．1 地形条件复杂，机械化和集约化水平不高国外的精准农业技术是基于大块田地、大平原地区来考虑，而我国农田类型多样，旱、瘠、盐碱地较多，整体上农业生产自然条件较差。

在农业机械化技术水平、土地利用率、集约化程度、综合生产力等方面都与发达国家相比有较大差距，且在相当长的时期内仍然是以农户为单位的小块耕作，大型农业机械，如联合收割机、施肥机械等在有些地区根本就无法实施，中国的农业面临着日益恶化等问题。