农业与信息技术的发展前景Word

农业与信息技术的发展前景

一、农业生产管理呼唤信息技术

1．作物栽培技术是发展农业信息技术的基础

建国以来，作物栽培技术发展较快。20世纪50年代注重研究影响作物生育的各种环境因子及其变化规律，形成经验，示范和推广。60年代至70年代初，主要研究作物的外部形态指标，重点研究作物的株高、分蘖、叶面积等数量性状同栽培措施的关系，探讨群体的合理结构，全国出现了研究作物群体结构热。70年代至80年代末，研究作物生长发育规律、指标化栽培、高产数学模型以及模式化栽培，90年代以高产群体质量指标体系及其优化调控理论研究为主，突出质量型栽培，使研究工作的深度和广度都得到明显提高。这些理论和技术基本定量了各种环境因子对作物生育的影响；明确了作物某些基本生理过程及其相互影响，如光合作用、呼吸作用、蒸腾作用之间的关系；定性描述了一些农艺措施如施肥、灌溉等对作物生育的影响；制订了一系列定量或定性描述作物系统行为的指标。这些成果为建立数据库、专家系统和作物生长模型提供了重要的数据和依据。

2.信息技术提供新的研究手段

农业生产系统是一个复杂的多因子系统，受气象、土壤、作物及栽培管理技术等多种因素的影响，在综合考虑这些多因子的互相作用、预测和分析作物生长趋势等方面，信息技术有其它工具不可替代的优势。数据库能储存多年、多种作物的生产和生育资料，便于查询；专家系统能模仿专家的思维，解决生产问题；作物模拟模型能快速决策农艺措施的效应和进行目前在大田无法实施的试验研究，如大气二氧化碳浓度增加对农作物生产的影响等。

3．发展市场农业和调整农业结构需要信息技术

在市场经济条件下，农业生产必须以市场为导向，瞄准国内外市场需求及发展趋势，灵活组织和安排农业生产，不断调整经营方向，生产适销对路的农副产品。因此要保证决策的科学性、准确性和高效性，必须有充分、准确、及时、可靠的信息以及信息处理技术。合理的农业产业结构是农业现代化水平的重要标志，农业产业结构主要依据国家政策、经济发展目标、社会需求和当地资源优势加以调整，调整农民种植作物的种类，生产丰富的农产品，满足市场的各个层次的需求，从而提高农业生产的效益。作物种类的增多，迫切需要相关的栽培、加工、储藏等新技术和营销新信息，农业信息技术能可推进市场农业的发展，也有助于和农业结构的调整。

4.信息技术是农业新技术的高度浓缩与传播载体

我国农业的发展，最终必须依靠科技。因此，如何使科学技术在广大农业区得以迅速推广，关系到农业的长远发展。而我国目前还缺少一种合适的途径，来实现农业科技的快速传播和推广。技术传播过程分为技术需求、革新、确认、销售、应用和评价六个阶段，每个阶段都有频繁的信息交流，都有可能因为信息不畅而延缓下一阶段的到来，从而减慢技术传播进程。信息技术在这里可以发挥很大的作用，比如将一些科技成果、高产经验总结归纳

形成软件，制作成光盘，推广和普及，既生动、形象，具有趣味性，保证了推广的质量，又能根据不同条件灵活运用而产生不同的决策结果。

二、农业信息技术的应用方兴未艾

农业信息技术是收集、存贮、传递、处理、分析和利用与农业有关的信息的技术，运用农业信息技术可建成农业信息数据库、农业生产管理系统、专家决策系统，可进行不同方式的模拟和预测，目前应用得比较多的有数据库技术、专家系统技术、作物生长模拟、多媒体技术和网络技术。

1．农业信息数据库

信息是一种特殊的资源和财富，农业领域的信息量大、面广而分散，建立相应的数据库是开发利用信息资源的前提。我国农业数据库建设发展较快；目前已建数据库100多个，内容包括种质资源、家禽品种、农产品价格行情、农村经济等数据库，设有检索、查询、分析对比等功能。

2．专家系统

专家系统是侧重开发利用特定领域中专家知识和经验的软件，可以完成与专家水平相当的咨询工作，为用户提供建议和决策。我国农业专家系统研究始于80年代初，在短短二十多年中，取得了很大进展。一些农业信息技术人员把专家系统从实验室拿到生产第一线，不仅给农业生产者送去了新技术，而且有力地推动了农业知识工程研究。1985年中国科学院人工智能所开发的砂疆黑土小麦施肥专家咨询系统，在安徽淮北平原得到很好的推广应用。通过“七五”、“八五”科技攻关，又研制开发了更多的农业专家系统，应用于水稻、小麦、玉米等作物，内容包括栽培技术、新品种选育、病虫害防治、杂草识别与防治等。

3．作物生长模拟系统

作物生长模拟系统是用系统科学的观点，把作物生产看成一个由作物、环境、技术、经济四要素构成的整体系统，综合作物生理学、生态学、栽培学、农业气象学、土壤肥料学、植物保护学、农业经济学和计算机科学等相关学科的理论和成就，通过建立数学模型来描述作物生长发育、器官建成和产量形成等生理生态过程与环境之间的数量关系，并在计算机上实现，来模拟作物生产全过程的软件系统。它是农业多学科基础性研究的结晶，体现了系统工程的思想方法，把农业科学和计算机技术紧密结合，定量而系统地描述作物生长发育及其和农业环境相互作用的关系，因而被称为“把农业带入信息时代的主要工具”。

我国作物生长模拟研究虽起步较迟，但发展很快。江苏省农科院在大规模水稻生态试验的基础上，20世纪80年代建成了水稻计算机模拟模型（RICEMOD），1992年又把作物模拟技术与水稻栽培的优化原理结合起来，建成了水稻计算机模拟优化和决策系统（RCSODS），用户输入常年气候资料和水稻品种遗传参数，可以做出常年优化决策，根据当前苗情和未来天气预报可以提出肥水和其它管理措施及对策。此外，中国农科院的棉花生产管理模拟系统，可有效地将播种期、密度、施肥量、化学调控等结合起来，按不同地区和不同年份提供高产优质棉花栽培优化方案。

三、农业信息技术的发展趋势与应用前景

1．集成化

现代农业十分重视与资源环境的协调发展，对农业信息资源的综合开发利用需求日益迫切，单项信息技术往往不能满足需求。随着数据库、系统模拟、人工智能、管理信息系统、决策支持系统、计算机网络，及遥感、地理信息系统和全球定位系统等单项技术在农业领域的应用日趋成熟，各种信息技术的组合与集成，越来越受到人们的关注。如作物模型和专家系统相结合，开发智能决策系统。这些集成技术可以更有效地用于研究气候变化对农业的影响、土地利用评价以及农业环境问题。

专家系统与作物模拟结合成功例子是美国开发的棉花生产管理系统

（GOSSYM/COMAX）。GOSSYM是一个机理性较强的棉花生长模型，它依据植株碳氢平衡、热量与水分平衡等原理，将温、光、降水等气象要素作为驱动变量，将土壤理化性状和肥水供应能力视为初始条件，对棉株的生长发育和产量形成进行动态分析，最终模拟在不同气候、土壤条件下棉花的生育期和产量。COMAX则是由美国农业部和密西西比州立大学联合研制的棉花管理专家系统。两者集成以后，整个系统可根据模拟结果与专家经验，对棉花的长势及环境进行监测，还能提供棉花管理上的咨询服务。我国南京农业大学也在小麦生长模型与专家系统的结合方面取得了突出的进展。

遥感（RS）是指远距离探测和识别地表各类地物的综合技术。美国宇航局和农业部等1975年实施的大面积作物调查试验计划，利用RS技术，分别对美国本土和前苏联当年的小麦长势和产量进行监测、预测，为美国在对苏粮食贸易上牟取巨额好处。此后，欧洲、日本、中国和澳大利亚等也将RS技术广泛应用于农业资源清查、农业生态环境评价、农作物面积估算、作物长势监测、作物产量预报和农林牧业灾害的监测等各个方面。

地理信息系统（GIS）是对地理空间信息进行采集、存储、管理、分析和图像表达的一种实用工具，具有很强的分析、查询和辅助决策的功能。在农业信息化中，GIS将专家系统、作物模拟模型、RS和GPS（全球定位系统）等高新技术联系在一起。近年来在美国悄然兴起的“精确农业”也是以GPS、GIS和作物模拟的集合技术为支撑点的。一种带有显示屏和数据处理器的GPS接收仪被装置在大型机械上，当机械手进入地块喷施肥料时，显示屏可同时显示两幅彼此重叠的图像，一张是数字化地图，标有各小区的土壤信息，如土壤类型、氮磷钾含量、前季单株产量、当年单产指标等，这些都是事先用GIS做好的：另一张是方格坐标图，可根据GPS讯号随时显示机械所在的小区位置。与此同时，数据处理器可根据作物模型的计算结果，自动给出每个小区的肥分配比和喷施量，并向自动喷施机下达指令。同样的方法也适用于农药的喷洒。

2．专业化