美国关于美国精准农业考察报告

关于美国精准农业考察报告

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农业部赴美国精准农业及3S技术培训团

2004年11月23日至12月13日，由中国农垦经济发展中心、农业部农业机械化管理司、黑龙江垦区、新疆生产建设兵团、江苏垦区、宁夏垦区、黑龙江八一农垦大学、上海精准信息技术有限公司等单位组成的中国农业部赴美精准农业及3S技术培训团一行13人在美国洛杉矶加州州立大学等地进行精准农业及3S 技术培训和实地参观考察。在美期间，在加州州立大学听取了美国农业与农业管理体制的专题报告，Stephen K.Pollard教授进行了精准农业技术培训，主要内容有：美国精准农业基本情况，21世纪的美国精准农业，GPS、GIS和RS技术在农业中的应用，培训团成员就精准农业有关技术与美国专家进行了交流和讨论。美国ESRI公司的中国地区经理陈子坦博士、农业GIS专家Max Crandall 先生介绍了该公司的ArcGIS地理信息系统在精准农业中的应用等。访问了美国精准农业实验室，参观了棕榈泉精准农业示范区，参观了精准灌溉技术在西芹滴灌、胡萝卜滴灌、柑橘滴灌、葡萄喷灌、甘兰沟灌、草莓地膜滴灌、棕榈椰枣生产方面的应用。访问了加州科恩县农业委员会，观看了科恩县农业地理信息系统，参观了液体肥料服务站，观看了GPS导航自动驾驶拖拉机起垄作业现场。另外，还参观了美国百威啤酒厂、加州那帕葡萄酒生产厂、硅谷地区的斯坦福大学、英特尔和甲骨文等IT公司。现将学习考察情况报告如下：

一、精准农业及3S技术

精准农业也称为精确农业、精细农作（Precision Agriculture or Precision Farming），是近年来国际上农业科学研究的热点领域，其含义是按照田间每一操作单元的具体条件，精细准确地调整各项土壤和作物管理措施，最大限度的优化使用各项农业投入（如化肥、农药、水、种子和其它方面的投入量）以获取最高产量和最大经济效益，同时减少化学物质使用，保护农业生态环境，保护土地等

自然资源。精准农业是现有农业生产措施与新近发展的高新技术的有机结合，集成了信息技术与3S等高新技术，是全球卫星定位系统（GPS），地理信息系统（GIS），遥感技术（RS）,计算机自动控制系统，网络抽样技术、产量监测器、变量控制技术、作物模拟模型等技术兴起的一场新的农业技术革命，其核心技术是“3S”（GPS、GIS、RS）技术和计算机自动控制系统。

全球卫星定位系统（GPS）是利用地球上空的24颗GPS卫星和地面上的接受站及用户设备等，组成的高经度、全天候、全球性的精确定位系统。该技术主要用于田间信息的定位采集以及田间操作的准确定位。

地理信息系统（GIS）的主要功能是对各种空间数据进行管理，通过把地形地貌、土壤类型、土壤测试结果、化肥农药使用情况以及产量等数据输入GIS 系统，对这些信息进行加工处理，绘制信息电子地图，并抽取相关信息提供给施肥专家系统等决策支持系统，形成施肥、灌水、喷药等田间操作决策。

遥感（RS）和传感器监测系统，主要用于数据采集及田间作业监测，现代遥感技术已可达到1米以下分辩率，通过多波段的遥感、遥测，能够获得多时段的大量的地面信息。传感器的应用能够及时获得相关的信息，例如产量、水份等。

二、美国精准农业及其3S技术应用现状

精准农业技术发展得益于海湾战争后GPS技术的民用化。1993年，精准农业技术首先在美国明尼苏达州的两个农场进行试验，结果当年用GPS指导施肥的产量比传统平衡施肥的产量提高30%左右，而且减少了化肥施用总量，经济效益大大提高。

精准农业技术成为国际农学、农业工程高新技术应用研究富有吸引力的领域之一。愈来愈多的技术开发和研究成果见诸于国际学术刊物；每年都举办有相当规模的“国际精准农业学术研讨会”；美国—些大学（如明尼苏达大学）建立“精准农业研究中心”；在万维网(World Wide Web)上设有多个专题网址，可以及时查询到有关研究发展信息；有的大学已经开设了“精准农业”技术专门课程。

精准农业包括六个主要环节：地理信息系统（GIS）、全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、产量监测器、精准导航、变量控制技术(VRT)。目前，美国已有实施精准农业技术的农机产品及其配套技术设备供应市场。主要产品有：美国约翰迪尔（JOHN DEERE）公司推出的“绿色之星”精准农业系统，美国凯斯（CASE）公

司的“先进农业”(AFS)系统，美国天宝（Trimble）公司的AG系列农用GPS 设备，美国ESRI公司的ArcGIS地理信息系统等。

70年代初期，由于美国电脑业的发展，信息技术开始进入农业领域，1970年美国部分农场与电脑公司合作，进行农业生产信息资料的分析，充分了解土壤状况对作物产量影响，进一步把一个农场划分为若干小块地块，对每一小块地块进行更深入的了解，从而采用不同的农业作业措施，这是精准农业的初期。随着精准农业技术的进一步发展，尤其是GPS技术和农机制造商介入精准农业领域，使精准农业的应用进入快速发展阶段，1995年美国有2000台收获机安装有产量监测器，到1996年就有9000台收获机安装有产量监测器。变量控制技术从1995年开始商业使用，当年售出2000台，1996年售出9000台，到2001年进入平稳增长期。从政府角度来说，精准农业还处于初期阶段，还仅部分使用精准农业技术。

美国有200多万个农场，其中8%是年收入25万美元以上的规模经济的大农场，占整个农场耕地面积的37%，精准农业主要应用于大农场，有60%—70%的大农场采用精准农业技术，精准农业技术的采用也给农场主带来明显的效益。精准农业应用的主要地区在美国中西部，应用的主要作物是大豆、小麦、玉米和部分经济作物。

精准农业设备，美国公司提供整套服务。农场拉动，企业推动比较多，但美国政府在财政资金和项目支持较少。由于目前精准农业与3S技术的应用还主要来自于精准农业设备制造商的推动，所以现在还以单项技术应用居多。精准农业作为一项综合技术，只有GPS、GIS技术结合土壤信息采集、产量监测、分析决策以及智能化农机作业，才能更充分发挥精准农业技术带来的经济、环境的综合效益。只有政府在精准农业技术研究、教育、培训方面给予更大的支持，精准农业技术应用才能持续发展。

三、精准农业技术研究的发展趋势

1. 农业信息快速、低成本采集方法研究不断深入

土壤养分快速或实时采集技术研究，目前土壤养分数据采集是在田间划分网格进行土壤取样，化验分析，此方法由于土壤取样数较多，成本比较高，因此有必要研究低成本的土壤养分快速或实时采集技术。作物中的杂草信息的实时快速