試論精確農(nóng)業(yè)及我國行動對策

1、.：.；試論準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)及我國行動對策提要準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)是超前性的農(nóng)業(yè)新技術(shù)。由于準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)充分地利用了作物、土壤和病蟲害的空間和時間變化量來進展耕作和田間管理，因此，獲得的 HYPERLINK /Economic/ 經(jīng)濟和環(huán)境邊沿效益非常顯著。結(jié)合我國國情， HYPERLINK bbs.studa/ 研討 HYPERLINK /fazhan/ 開展適用的準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系、運用體系不僅是必要的，而且是能夠的。準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)的 HYPERLINK bbs.studa/ 研討與 HYPERLINK /fazhan/ 開展將有助于我國人口、資源與環(huán)境方面艱苦 HYPERLINK studa 問題的處理，有助于農(nóng)業(yè)資源

2、的高效利用和農(nóng)業(yè)環(huán)境維護。為了順應(yīng)準(zhǔn)確農(nóng)業(yè) HYPERLINK soft.studa 運用，作為中心技術(shù)的地理信息系統(tǒng)GIS技術(shù)也應(yīng)在界面、功能、可操作性、信息源、實時性和處置速度等方面進展改良，深化研討多層次集成系統(tǒng)。關(guān)鍵詞準(zhǔn)確農(nóng)業(yè) 地理信息系統(tǒng) 現(xiàn)狀 對策國際農(nóng)業(yè)的開展閱歷了原始農(nóng)業(yè)游耕、游牧等、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和 HYPERLINK /dangdai/ 現(xiàn)代農(nóng)業(yè) 3 個主要開展階段1。本世紀(jì)以來，石油農(nóng)業(yè)的開展在獲得成就的同時，帶來了嚴(yán)重的環(huán)境 HYPERLINK studa 問題。對此，人們提出了一系列的替代農(nóng)業(yè)對策，如回歸型農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、有機農(nóng)業(yè)、集約農(nóng)業(yè)、立體農(nóng)業(yè)、繼續(xù)型農(nóng)業(yè)繼續(xù)農(nóng)業(yè)、低

3、投入農(nóng)業(yè)、低熵農(nóng)業(yè)、生態(tài) HYPERLINK /Economic/ 經(jīng)濟農(nóng)業(yè)、綜合農(nóng)業(yè)、精久農(nóng)業(yè)等農(nóng)業(yè)開展方式2。這些想象的主要目的都是為了充分地利用資源，降低不用要的投入，減少環(huán)境污染和獲得最大的 HYPERLINK /Society/ 社會經(jīng)濟效益3、4。80 年代后期和 90 年代初以來，隨著全球定位系統(tǒng)GPS、地理信息系統(tǒng)GIS、延續(xù)數(shù)據(jù)采集傳感器CDS、遙感RS、變率處置設(shè)備VRT和決策支持系統(tǒng)DSS等技術(shù)的開展5，準(zhǔn)確農(nóng)業(yè) (Precision agriculture) 在美國、英國、德國、荷蘭、意大利等西方興隆國家勃然興起68。1 國際上準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)開展的現(xiàn)狀和趨勢1.1 準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)的

4、定義和現(xiàn)狀準(zhǔn)確農(nóng)業(yè) (Precisionagriculture，Precisionfarming，Site-specificcropmanagement 或 Prescription farming) 是利用重要的作物參數(shù)和知識在適當(dāng)?shù)某叨壬蟽?yōu)化消費系統(tǒng)管理7，是根據(jù)特定地塊的作物潛在消費才干控制不同的投入程度如肥料、殺蟲劑、除草劑等9。準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)包含 3 個實施階段：確定田間管理事件、制定對策和實施對策6。準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)的中心是對變化要素進展準(zhǔn)確管理，變化要素包括：空間要素、時間要素和預(yù)測要素10?？臻g要素反映地域變化；時間要素反映年度變化；預(yù)測要素反映預(yù)測與實踐值之間的差別。國外準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)實際闡明：

5、準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)不僅具有重要的經(jīng)濟效益，而且其獲取的詳細耕作信息推上演和有助于處理許多未知問題6。準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)的根本效益表達在降低作物的消費本錢和過量施用農(nóng)化產(chǎn)品的污染風(fēng)險9。如以施肥為例，傳統(tǒng)的施肥方式是在一片地塊內(nèi)運用一個平均施肥量。但實踐上土壤肥力在不同的地塊像元大小為 0.52hm2、不同時段上一茬殘留肥力和耗費差別較大，所以平均施肥就會呵斥部分地域肥力缺乏而部分地域肥力過量。準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)實現(xiàn)了因土、因作物、因時全面平衡施肥，因此，有明顯的經(jīng)濟和環(huán)境效益。1994 年，明尼蘇達大學(xué)在明尼蘇達州漢斯卡農(nóng)場實驗研討闡明：傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)每公頃施肥為 119.8kg，而準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)施肥平均為 82kg。明尼蘇達的扎卡比

6、森甜菜農(nóng)場采用準(zhǔn)確變率施肥技術(shù)減少了氮肥用量，肥料投入每公頃平均減少 15 52 美圓，收益平均每公頃添加 358.32 美圓。又如在產(chǎn)量預(yù)測預(yù)告方面，準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)對投入、產(chǎn)出能按不同地塊、不同時間進展詳細記錄，對預(yù)測產(chǎn)量和耕作決策有著極其重要的意義。在英國夏托沃斯農(nóng)場，結(jié)合收割機上裝的 GPS 和產(chǎn)量測定儀，每隔 1.2 秒，GPS 丈量記錄一次。這樣，在收割完成的同時，就可以產(chǎn)生當(dāng)季準(zhǔn)確的產(chǎn)量分布圖11。再如在提高水資源利用率方面，準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)技術(shù)也具有極大的作用。在以色列，用水管理已實現(xiàn)高度的自動化，全國已全部實施節(jié)水灌溉技術(shù)，其中 25% 為噴灌，75% 為微灌滴灌和微噴灌。一切的灌溉都是由

7、HYPERLINK /pc/ 計算機控制，實現(xiàn)了因時、因作物、因地用水和用肥自動控制。1989 年，以色列水分利用率為每立方米產(chǎn)糧食 2.32kg，與技術(shù)運用前1949 年相比，平均提高了 0.68kgm3；到 2000 年，方案提高到 4.31kgm312、13。但是，準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)的邊沿效益 (marginal effect) 與農(nóng)場的規(guī)模成正比8。興隆國家較小的農(nóng)場精細耕作程度較高，準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)產(chǎn)生效益的能夠性就小得多；而大農(nóng)場，精細耕作程度較低，很大的一塊田地采用一樣的管理方式，因此，實施準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)產(chǎn)生邊沿效益就大。準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)的運用已涉及到施肥、植物維護、播種、耕作、水分管理等相關(guān)領(lǐng)域。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)已漸

8、漸為各農(nóng)場運營者了解和熟習(xí)。歐洲的一項調(diào)查闡明：歐洲大約 2/5 的農(nóng)場主知道準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)技術(shù)8。1.2 準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)的開展趨勢從大趨勢看，準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)將向著完全的時間和空間變量管理和決策支持方向開展。Blackmore 在展望歐洲準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)開展時，指出了三種技術(shù)運用程度與相應(yīng)的耕作管理戰(zhàn)略14：無任何信息技術(shù)IT) 組成的傳統(tǒng)方式；管理信息系統(tǒng)MIS、咨詢方式what ifmodel和簡單機械化；空間信息技術(shù)的充分運用和自動處置：自動數(shù)據(jù)搜集、集成 MISDSS 技術(shù)支持系統(tǒng)。不同的運用程度將包含不同的 IT 組成，產(chǎn)生不同的環(huán)境和操作效應(yīng)及到達不同的經(jīng)濟效果。支持準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)的公用硬件和設(shè)備系統(tǒng)將在不遠的未

9、來實現(xiàn)，而相應(yīng)的決策支持軟件將會得到不斷的、長期的開發(fā)和完善14。隨著相應(yīng)技術(shù)的進一步開展，準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)將很快從實驗運用走向推行運用?？梢怨烙?，21 世紀(jì)的農(nóng)業(yè)可以說是 HYPERLINK /pc/ 計算機輔助管理的準(zhǔn)確農(nóng)業(yè) HYPERLINK news.studa/ 時代12。2 我國的農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀和存在的問題2.1 我國的農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀我國農(nóng)業(yè)正由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向 HYPERLINK /dangdai/ 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開展，但從全局來看，仍處于半自給半商品、半閱歷半 HYPERLINK /gongxue/ 科學(xué)、半人畜半機械的情況，并未完全脫離傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的范圍1。農(nóng)民僅初步溫飽，生活程度較低。1995 年，全國農(nóng)業(yè)人

10、口人均收入僅為 780 元，約 8000萬農(nóng)民尚處于貧困之中1。在農(nóng)業(yè)資源利用方面， HYPERLINK /china/ 中國農(nóng)業(yè)在精耕細作、多層次利用、生態(tài)農(nóng)業(yè)等高效利用農(nóng)業(yè)資源方面獨樹一幟12。各地已 HYPERLINK /work/ 總結(jié)出許多具有區(qū)域特征的耕作技術(shù)和農(nóng)業(yè)方式，如間、套、連作的多熟制、基塘農(nóng)業(yè)、立體山地農(nóng)業(yè)、有機物還田等等。這些技術(shù)對提高我國光能、土地、水、肥力等資源的利用率發(fā)揚著重要的作用。農(nóng)業(yè)新技術(shù)研討與開發(fā)也開場起步。例如，灌溉如噴灌、滴灌、微灌、滲灌、膜上灌等、施肥如配方施肥、復(fù)混肥技術(shù)、多元素平衡施肥等、植保、水土堅持如坡地農(nóng)業(yè)等方面的先進技術(shù)和措施已在研討或部

11、分運用之中。農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測技術(shù)也獲得了較大的進展，遙感與地理信息系統(tǒng)GIS技術(shù)勝利地運用于作物長勢、種植面積、產(chǎn)量、災(zāi)禍、水土流失等方面的監(jiān)測1517。國內(nèi)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)日益深化，主要包括啟發(fā)式專家系統(tǒng)、實時專家系統(tǒng)、專家數(shù)據(jù)庫、模型專家系統(tǒng)、問題公用殼等五類18。全國人工農(nóng)情信息 HYPERLINK /network/ 網(wǎng)絡(luò)為農(nóng)業(yè)決策部門提供消費情勢和對策 HYPERLINK / 分析效力方面，發(fā)揚著日益重要的作用16。全國農(nóng)業(yè) HYPERLINK / 科技信息 HYPERLINK /network/ 網(wǎng)絡(luò)已開場著手建立19，一切這些提高和開展都標(biāo)志著我國農(nóng)業(yè)信息化建立正在邁出重要的一步。 HY

12、PERLINK mind.studa/ 目前，我國政府正在推行的“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、高效的資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)政策12， HYPERLINK /Society/ 社會主義市場經(jīng)濟體制確實定，經(jīng)濟增長方式的迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槲覈鴾?zhǔn)確農(nóng)業(yè)的開展提供了有力的技術(shù)支撐和政策保證。2.2 我國農(nóng)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)1有限農(nóng)業(yè)資源的高效利用我國人口眾多，人均資源少。 HYPERLINK mind.studa/ 目前，人均耕地、草地、林地和水資源分別不到世界平均程度的 13、13、18 和 141。進入下一世紀(jì)中葉， HYPERLINK /china/ 中國人口將增至 1516億12。人地矛盾和人糧矛盾會進一步嚴(yán)峻。而另一方面，

13、我國的資源利用效益很低。如我國灌溉水有效利用率約為 40%，糧食作物用水產(chǎn)出效益即單位耗水量的農(nóng)作物產(chǎn)量少于 1kgm3x，遠低于興隆國家程度約為 50%70%20、12。又如我國化肥的當(dāng)季利用率，氮為 30%35%，磷為 10%20%，鉀為 35%50%，大大低于美國和日本的氮素利用率可達 60%70%，而地域和營養(yǎng)不平衡又進一步減少了肥效12、21、22。因此，充分有效地利用有限的資源，開展以節(jié)地、節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)糧為目的的農(nóng)業(yè)將是當(dāng)前與未來中國農(nóng)業(yè)必需關(guān)注的重點問題。2農(nóng)業(yè)環(huán)境污染的有效控制我國部分地域因施肥不當(dāng)已引起環(huán)境污染，出現(xiàn)了地表水富營養(yǎng)化，地下水和蔬菜中硝態(tài)氮含量超標(biāo)等問題21。

14、水土流失面積占國土總面積的 15；沙漠化的土地到達 3330hm2，且以每年 120萬hm2 左右速度添加1。旱、澇、鹽、堿、風(fēng)等災(zāi)禍又要挾著我國 2000萬hm2 耕地1。如何在當(dāng)前與未來能在不加劇或減少環(huán)境污染的前提下謀求開展是我國農(nóng)業(yè)面臨的另一重要問題。當(dāng)前國際公認(rèn)的準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)的益處就在于其完善的管理、資源的高效利用和環(huán)境維護效益23。因此，我國很有必要進展準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)的研討與實驗。3 我國的準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)行動對策準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)是具有超前性的農(nóng)業(yè)高技術(shù)，代表了當(dāng)前國際上農(nóng)業(yè)開展的新趨勢，對我國農(nóng)業(yè)的開展將發(fā)揚日益重要的推進作用。因此，我們應(yīng)開展準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)的研討，加強我國農(nóng)業(yè)信息化的建立，示范和實際適用的準(zhǔn)確

15、農(nóng)業(yè)體系。3.1 開展多種集成程度的準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)研討和實際按技術(shù)集成程度和機械化程度，準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)至少可劃為三類：無機械化準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)、半機械化準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)和全自動化、信息化的準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)。無機化準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)指無任何 VRT 機械設(shè)備，對某項或某幾項因子的時間、空間變化利用 GIS 進展查詢和輔助決策。這是一種最簡單而有效的準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)，適宜我國絕大部分地域運用和開展，尤其是丘陵和山區(qū)。半機械化準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)指部分采用 VRT 機械化設(shè)備，用于收割、播種、施肥或灌溉，部分設(shè)備實現(xiàn)了自動控制和監(jiān)測，其他部分仍由 GIS 進展查詢，然后人工實施。這能夠適宜我國北方平原已構(gòu)成了規(guī)模化運營、機械化已達一定程度的大農(nóng)場。全自動化、信息化

16、的準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)指全部采用 VRT 機械化設(shè)備，GIS 提供決策根底，DSS 輔助決策，GPSDGPS 定位，自動控制耕作全過程和建立建全田間管理檔案。這在我國實現(xiàn)和運用還會有相當(dāng)大的難度，但作為研討，仍可重點選擇和支持一個實驗點，以便研討高度集成化的準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)技術(shù)系統(tǒng)。針對各種不同的準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)實現(xiàn)程度，我們應(yīng)建立相應(yīng)的實驗示范農(nóng)場。這樣，我們才干在實際中研討準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)技術(shù)、系統(tǒng)集成 HYPERLINK studa/ 方法、信息 HYPERLINK / 分析和決策 HYPERLINK studa/ 方法、自動控制、效益經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益等， HYPERLINK /work/ 總結(jié)出適宜我國開展的準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)

17、體系，指點我國農(nóng)業(yè)的開展。3.2 農(nóng)業(yè)信息根底設(shè)備的建立準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)可以說就是農(nóng)業(yè)信息化的典型產(chǎn)物。農(nóng)業(yè)資源信息和農(nóng)情信息是準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)的信息根底，是決議準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)效益的關(guān)鍵。因此，必需加強農(nóng)業(yè)信息根底設(shè)備建立，建立和制定信息共享和數(shù)據(jù)更新的機制、技術(shù)規(guī)范、規(guī)范和政策法規(guī)，促進我國國產(chǎn)化設(shè)備和軟件的設(shè)計和運用。農(nóng)業(yè)信息根底設(shè)備最根本的是要以各級農(nóng)業(yè)部門為依托，建立中央省市縣信息骨干網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 24。即全國以國家農(nóng)業(yè)部信息中心為中心，以各省市為樞紐，縣市為網(wǎng)點，并與其它網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，構(gòu)成全方位的農(nóng)業(yè)資源和經(jīng)濟信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。3.3 準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)推行系統(tǒng)的建立農(nóng)業(yè)推行系統(tǒng)本質(zhì)是人才的培育，包括政府管理決策人員、研討人員

18、、教學(xué)人員、運營 HYPERLINK /company/ 企業(yè)、農(nóng)民等的培育和 HYPERLINK /jiaoyu/ 教育25。準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)推行系統(tǒng)的目的就是要培育一支多層次的隊伍，使準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)的研討、管理、運用得以實現(xiàn)。其中，社會咨詢認(rèn)識的培育尤其重要26，它關(guān)系著準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)能否能在我國真正得到運用。農(nóng)業(yè)信息化和準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)要求勞動者具有更高的知識和技術(shù)程度27。3.4 多學(xué)科結(jié)合研討體系的建立準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)是一多學(xué) HYPERLINK / 科技術(shù)系統(tǒng)集成的詳細化。它需求多學(xué)科、多層次的專業(yè)人員的協(xié)作。因此，為促進協(xié)作和交流，建議：成立一全國性專業(yè)學(xué)會；每年組織 12 次專業(yè)討論會；建立一供管理人員和研討人員

19、參與國際專業(yè)學(xué)術(shù)交流會和展現(xiàn)會的基金；在英特網(wǎng)上設(shè)立一論壇和準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)圖書館，為多學(xué)科研討者提供交流和信息共享的現(xiàn)代機制。4 GIS 在準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)中的作用和行動對策GIS 在準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)中作用較大，是準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)集成系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。GIS 是人們在 HYPERLINK /pc/ 計算機硬、軟件環(huán)境里，使大量描畫客觀事物、關(guān)系和過程的各種數(shù)據(jù)，按照它們的地理坐標(biāo)或袖章位置，輸入編輯、存貯更新、量測運算、查詢檢索、 HYPERLINK / 分析處置、模型 HYPERLINK soft.studa 運用、動態(tài)模擬、決策支持、模型 HYPERLINK soft.studa 運用、顯示制圖和報表輸出，從而協(xié)助 人們

20、實現(xiàn)認(rèn)識、利用和改造客觀世界的某種或某些義務(wù)目的的一種信息系統(tǒng)28。4.1 GIS 在準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)中的作用GIS 在準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)中的作用主要表達在提供數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù) HYPERLINK / 分析、決策和變率施用途置等方面5。在美國的一項咨詢調(diào)查結(jié)果闡明5：美國準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)任務(wù)者運用 GIS 軟件人數(shù)高達 60%，根底軟件普遍為 ARCINFO、GRASS 和 IDRISI。1GIS 的管理功能 GIS 工具軟件為準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)技術(shù)系統(tǒng)提供了人機對話界面、數(shù)據(jù)獲取和記錄功能、編輯功能、查詢功能、遠程數(shù)據(jù)調(diào)用ODBC等輸入與輸出功能2931。GIS 的管理功能已不僅局限于二維數(shù)據(jù)，而且已擴展到了三維如數(shù)字高程模型及

21、相關(guān)地形分析30，甚至四維如動態(tài)監(jiān)測分析、預(yù)測分析、動態(tài)模擬等31。GIS 的業(yè)務(wù)化也將使其管理功能加強32。2GIS 的信息產(chǎn)品 GIS HYPERLINK mind.studa/ 目前已不僅是指其工具，而且也包括大量的空間信息產(chǎn)品33。農(nóng)業(yè)資源信息和農(nóng)情信息將是準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)決策的根底。GIS 與 RS 的集成系統(tǒng)將不斷地為準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)提供及時、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。3GIS 的決策功能 GIS 是一個在 HYPERLINK studa 問題求解中包含空間信息的決策支持系統(tǒng)34。在準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)中，GIS 將作為空間決策工具，提供決策模型35、VRT 和 GPS 集成決策系統(tǒng)。4.2 GIS 行動對策通用 GIS 軟件和產(chǎn)品在準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)中的運用存在著一定的妨礙。美國 Usery 等的問卷式調(diào)查結(jié)果顯示5，準(zhǔn)確農(nóng)業(yè) GIS 用戶要求通用 GIS 軟件在以下方面進展改善：更完善的