精确农业的现状及其发展前景

我国是一个人口众多、土地资源有限、自然灾害频繁的发展中国家，改革开放以来，我国的经济得到了高速发展，人民生活水平也不断提高，然而，资源短缺、环境恶化与人口剧增的矛盾却越来越突出。特别是我国加入世贸组织后，国外价格低廉的优质农副产品源源不断地流入我国，这对我国的农产品市场构成极大威胁。因此，如何降低我国农产品的生产成本，如何对大面积土地的规模化耕种实施信息技术指导下科学的精确管理，是一个既前沿又当务之急的科研课题。

１精确农业

１．１精确农业的产生

世界农业的发展经历了原始农业、传统农业和现代农业三个主要发展阶段。从２０世纪初开始进入工业化农业（石油农业或机械化农业）阶段，经过几十年的发展在欧美已得到广泛使用。与此同时，以使用化肥、农药、除草剂、饲料添加剂等化学品为代表的化学革命和以通过推广高产新品种为代表的农业技术革命得以实现。它的主要优势是大幅度提高了农业生产率，但在绿色革命基础上发展起来的机械化集约农业也遇到了诸多问题，如土地压实、水土流失、地下水及地表水污染、农药使用导致的环境污染、品种基因单一化、农产品品质的下降和能源的制约等一系列问题，这促使科学家和农民努力寻求一种在提高农业产量的同时又可以有效利用有限资源、保护农业生态环境的新的可持续农业生产方式。

２０世纪８０年代后期，随着全球定位系统、地理信息系统、遥感、变量控制技术、专家系统、作物生长模拟系统以及生产管理决策支持系统等技术的研究和发展，一种将现代信息技术、生物技术和工程装备技术应用于农业生产的“精确农业”在美国、英国等西方发达国家勃然兴起，它已逐渐成为２１世纪合理利用农业资源、提高农作物产量、降低生产成本、改善生态环境的主要农业生产形式。

１．２精确农业的概念

精确农业或称精准农业，有的还称为数字农业。传统农业把作物当作均匀生长的对象进行管理，却很少考虑在整片农田中的盲目投入及过量施肥、施药造成的生产成本增加和环境污染。传统农业的管理是针对某一片土地的统一管理，而忽略了大多数土地都存在的空间差异。精确农业则考虑了在同一块农田上各小区之间土壤肥力、质地、含水量、有机质等条件的差异以及杂草、虫害、病害发生的不均匀性，进而对耕作、施肥、播种、灌溉、喷药等作业根据当时当地的具体情况进行控制，以收到更好效果。

２精确农业国内外发展现状

精确农业的设想于２０世纪９０年代初在美国进入实际应用，目前还处在研究发展阶段，但部分技术和设备已经成熟，已实验应用于小麦、玉米、大豆、甜菜和土豆的生产管理上，在英国、德国等发达国家得到迅速发展。精确农业归纳起来主要有两种典型形式：大田化精确农业形式，以美国为代表。由于美国土地辽阔，资金雄厚，机械化、自动化程度高，适合以大田精确播种、精确管理和精确收割为特征的精确农业模式。小型工厂化精确农业形式，以以色列、荷兰、日本等为代表，具有高密度、大容量反季节、多技术、自动化的特点，劳动生产率及专业化水平非常高。

中国改革开放２０多年来，在政治、经济和科技上已取得了举世瞩目的成就，有力地促进了农业的现代化进程和农业产业的优化升级。精确农业的技术思想已开始传播并引起科技和产业界的重视。然而，中国精确农业发展面临着技术支持不足、信息收集系统不全、专家系统未完善，“精确”程度不高的现状。与发达国家相比，中国的精确农业在技术水平、经营管理和经济效益等方面，仍存在着较大差距。如设施简陋，操作难以达到精准；专用品种及肥料的开发滞后；经营管理水平较低等。

３我国实施精确农业的紧要性

３．１加入ＷＴＯ带来的机遇和挑战

加入ＷＴＯ后，关税保护将大幅降低，不但外国质优价廉的农产品会大量涌入，而且进入农业的国际资本也必将凭借其资金、管理和人才方面的优势，并按照市场经济规则和方法对现有的我国农业进行兼并和重组，国内农业生产要素市场将全面与国际市场接轨，我国农业经过整合将纳入国际农业分工体系，小规模的、单一农户式的生产经营方式也将逐步被大规模现代化经营方式所取代。因此，如何发展我国的农业，提高我国农产品的质量和竞争力，这都是亟待解决的问题，而发展精确农业不失为一条可行之路。３．２协调我国人口、资源和环境状况的需要

我国各地的自然条件、社会经济条件差异明显，农业生产水平差距较大，但从总体上看，我国农业自然资源人均指标较低、农户土地经营规模小且利用不尽合理、劳动生产率低、浪费严重。我国人均耕地面积和人均水资源只有世界平均水平的３０％和２５％，且现有耕地中２／３是中低产田，农田灌溉水的有效利用率只有３０％～４０％（发达国家已达５０％～７０％）。化肥、农药等生产资料投入水平高

精确农业的现状及其发展前景

□王海滨朱超平

（湖北大学资环学院湖北・武汉４３００６２）

摘要本文介绍了精确农业的产生、概念及其内涵；综述了精确农业采用的基本技术及其功能；阐述了发展我国精确农业的必要性和紧迫性；简要总结了目前国内外精确农业的发展应用状况；并提出２１世纪发展我国精确农业的对策。

关键词精确农业３Ｓ技术发展前景

中图分类号：Ｆ２３０文献标识码：Ａ文章编号：１００７－３９７３（２００７）０９－０７５－２

科技与三农

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科协论坛・２００７年第９期（下）

而利用率低并导致了农业生态环境污染和破坏，土壤沙化、碱化、盐渍化严重，耕地单位面积产量与世界粮食高产国家相比甚至要低一半以上，２１世纪我国人口增长和土地资源减少的矛盾不可逆转。３．３我国农业及农村社会经济可持续发展的需要

１９９７年以来，我国农产品供求关系发生了重大变化，主要农产品供给由全面短缺变为总量基本平衡，许多农产品甚至出现相对过剩；与此同时，却普遍存在高产不高效、增产不增收的矛盾。农民收入问题已经成为农村发展面临的突出问题。精确农业是在农业产业化成功实践的基础上的延伸和发展。

４新世纪发展我国精确农业的对策

４．１精确农业应分区域发展

由于我国各地经济技术发展水平，自然资源条件和农业产业结构均存在较大的差异。精确农业实现的方法不应相同。大中城市区域在经济、技术、信息、人才和市场方面的优势，为精确农业的发展提供了现实的可能性。在这些区域可发展以工厂化栽培为主的精确农业技术体系和生产经营模式。同时，建立发达的市场体系、信息系统和服务网络，完善精确农业发展的外部条件。在以农业为主而农业资源又相对不足的欠发达地区，着重发展以地栽为主的精确农业生产经营模式。在广大农村地区，则应当充分利用劳动力资源和土地资源，在劳动密集型的基础上，发展技术密集型农业。总之，精确农业的发展应该根据我国东部与西部，内地与沿海，发达地区与欠发达地区，分区域实施。

４．２精确农业应分层次进行

根据技术集成水平和机械化程度，精确农业可划为三类：无机械化、半机械化和全自动化。无机械化精确农业无任何机械设备；半机械化精确农业部分采用机械化设备，用于收割、播种、施肥或灌溉，并实现自动控制和监测；全自动化精确农业全部采用机械化设备，ＧＩＳ提供辅助决策，ＤＧＰＳ定位，自动控制耕作全过程。根据是否利用定位技术，可把精确农业分为基于地图的精确农业和基于传感器的精确农业，前者在实施过程要用到ＤＧＰＳ，后者通过实时传感器测量所需土壤和作物参数，并根据参数信息控制变率实施器，不使用ＤＧＰＳ。各地本着实用、经济、可行的原则，可首先采用无机械化、半机械化和不使用ＤＧＰＳ的方法实施较低层次的精确农业方式。

４．３精确农业发展应循序渐进

由于精确农业技术体系在某些方面不够完善，而且费用很高，大规模推广是不可行的，因此必须分阶段推行逐步实施。在技术上，可首先引进和发展投资小、见效快的精确农业技术，如发展节水、节肥，保护环境的精确农业技术；其次，引进和开发智能控制的农业机械设备，同时开发３Ｓ集成技术应用软件。在推广上，应先在工业化程度较高的设施农业生产中推行，如在大规模的农场和农业高新技术综合开发试验区中实践、完善和成熟后，降低产品成本，向有条件的农村推广。

４．４建立示范区并加强科技人才培训

首先在有条件的地区搞示范和试验研究并建立示范区。另外，加大农业高新技术的开发研究和应用力度，在产前、产中和产后各个阶段，充分利用已成熟的各项技术措施逐步实现精确化操作控制和管理。精确农业涉及信息技术、生物技术、农业技术等多领域和多学科，技术人才是不可缺的，因此，加强农业科技人员培训，培养一直支多层次的科技队伍是积极推动精确农业发展的重要问题。４．５加强农业信息基础设施建设

目前，我国的计算机农业应用信息标准不统一，这样给基于信息的精确农业实施带来了障碍。我国急需规定统一标准，建立和制定信息共享和数据更新的机制、技术规范、标准和政策法规，促进前３Ｓ和后３Ｓ等信息设备硬软件设计应用及国产化。建立全方位的农业资源与信息网络系统，使农业信息、科技等知识和资源得到共享共用。

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