现代精准农业及我国精准农业的发展方向

" 农业现代化是相对于传统农业而言的，其实质体现了当代科学技术在农业上的综合应用，它是一个历史的、动态的概念。在经历了原始农业、传统农业、工业化农业（石油农业或机械化农业）后，农业正在进入以知识高度密集为主要特点的知识农业发展阶段，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"精准（PrecisionAgriculture）"，已成为发达国家面向21世纪的现代知识农业的重要生产形式。

1、精准农业

农业发展过程中的某种形态或农业生产形式由农业生产技术（农业生产力水平）和农业生产组织形式（农业生产关系）所决定。影响农业生产形式的主要外界因素有农业自然资源保障系统、农业及农村劳动力资源、农业自然条件和农村经济条件及社会生产力水平4个方面。

传统农业劳动生产率较低，大量劳动力被束缚在农业上。通过大量高能耗工业产品（机械、化肥、农药、燃油、电力等）的投入来维持系统的产出。机械化农业的主要优势是大幅度地提高了农业生产率，但也遇到了许多问题：如土地压实、水土流失、地下水及地表水污染，农药的使用导致了严重的公共卫生和环境方面的问题，品种基因单一化的危害、农产品品质的下降，水土资源及能源制约等。这种农业资源与环境的压力促使科学家和农民努力寻求一种在继续维持并提高农业产量的同时，又能有效利用有限资源、保护农业生态环境的新的可持续发展农业生产方式，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，等等。90年代以来，随着全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、农业应用电子技术和作物栽培有关模拟模型以及生产管理决策支持系统(DDS)技术研究的发展，"精准农业"已成为合理利用农业资源、提高农业作物产量、降低生产成本、改善生态环境的一种重要的现代农业生产形式。

2、精准农业的技术体系

精准农业是现代信息技术、生物技术、工程技术等一系列高新技术最新成就的基础上发展起来的一种重要的现代农业生产形式，其核心技术是地理信息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机自动控制技术。精准农业系统是一个综合性很强的复杂系统，是实现农业低耗、高效、优质、安全的重要途径。精准农业技术体系的构成见表1。

2.1 现代信息技术

现代信息技术的特点是应用地理信息系统将土壤和作物信息资料整理分析，制成具有时效性和可操作性的田间管理信息系统，在此基础上，利用全球卫星定位系统、遥感技术以及计算机自动控制技术，根据空间每一操作单元的具体条件，通过调整资源投入量，达到增加产量、减少投入、保护农业资源和环境质量的目的。同时在农田经营管理决策的环节上，可根据不同情况选择"单纯获取高产"，"以适量投入，获取较好经营利润"或"减少资源消耗、保护生态环境"等多种不同优化目标。这项技术的构成包括空间定位的农作物产量信息采集技术和土壤信息定时采集技术、农田地理信息系统定时更新技术及空间定位的农业投入控制系统等。

2.2生物技术

微生物农业是以微生物为主体的农业。微生物在合成蛋白质、氨基酸、维生素、各种酶方面的能力比动物、植物高上百倍；微生物还可利用有机废弃物，变废为宝、保护生态环境。利用有益微生物，不仅可获得大量生物量，用于制作食用蛋白质以及脂肪、糖类等专门食品，而且在生物防治、土壤改良方面也有突出表现。日本研制的EM(含80余种微生物的生物制剂)，被称为可以挽救地球的有效微生物群。施用EM可少用或不用化肥、农药和抗生素药物，净化环境，。

2.3工程装备技术

现代工程装备技术是精准农业技术体系的重要组成部分，是"硬件"，其核心技术是"机电一体化技术"；在现代精准农业中，应用于农作物播种、施肥、灌溉和收获等各个环节。

精准播种。将精准种子工程与精准播种技术有机结合，要求精准播种机播种均匀、精量播种、播深一致。精准播种技术既可节约大量优质种子，又可使作物在田间获得最佳分布，为作物的生长和发育创造最佳环境，从而大大提高作物对营养和太阳能的利用率。

精准施肥。要求能根据不同地区、不同土壤类型以及土壤中各种养分的盈亏情况，作物类别和产量水平，将N、P、K和多种可促进作物生长的微量元素与有机肥加以科学配方，从而做到有目的地肥，既可减少因过量施肥造成的环境污染和农产品质量下降，又可降低成本。要求有科学合理的施肥方式和具有自动控制的精准施肥机械。

精准灌溉。在自动监测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，根据不同作物不同生育期间土壤墒情和作物需水量，实施实时精量灌溉，可大大节约水资源，提高水资源有效利用率。

精准收获。利用精准收获机械做到颗粒归仓，同时可根据一定标准确分级。

3、我国精准农业的重点发展方向

同农业发达国家相比，我国农业集约化水平较低，要实现现代化，是继续走农业发达国家已走过的以牺牲土质、环境及使用对人类健康有不良影响的大量依靠农药、化肥的石油农业发展道路，还是利用现代信息技术、生物技术和工程装备技术发展具有中国特色的精准农业，答案是不言而喻的。应根据我国农业发展所面临的资源环境问题，走具有中国特色的精准农业发展之路，实现我国农业的可持续发展。

3.1重点发展节水、节肥精准农业技术体系

1）实现精准灌溉，提高水资源利用率。

水资源短缺是我国许多地区农业生产的主要制约因素。据测算，我国全年降水量约为6.19万亿m3，其中约55%消耗于陆面蒸发，只有45%转径流和地下水，实际利用率不到10%（约5000亿m3）。

当前我国农业灌溉用水面临的主要问题是灌溉农区面积约5000hm2，其中渠灌面积较大，多属粗放型灌溉模式。在华北井灌区特别是华北平原地区，自从将"两年三熟制"改为"一年两熟制"后，水分亏缺部分全靠超采地下水来弥补，地下水位连年下降，给北方灌溉农业造成严重威胁。

有研究认为，北京市耕地面积与以色列耕地面积基本相同，但北京市水资源总量和农业用水量都约为以色列的2.4倍，如采用精准农业战略，以管道灌溉、喷灌、滴灌和渗灌等方式取代大水漫灌，在产量上达到以色列现水平，可节水约2/3，即约18亿m3。

2）实施精准施肥，提高化肥资源利用率

在我国通过实施精准施肥技术，不但可以提高化肥资源利用率，还可以降低成本，提高作物产量。

3.2发展精细设施农业

设施农业在国外发展较早，目前已达相当高的水平。在欧洲，多数国家以温室生产为主，其中荷兰和英国的温室主要是玻璃温室，用来生产蔬菜和花卉。荷兰生产的蔬菜80%用于出口，花卉出口达世界出口量的71%（1987）。日本温室栽培蔬菜和果树的技术十分发达，几乎所有品种的蔬菜在很大程度上都依赖于温室生产。

在我国设施农业发展较快的地区推广、应用精准设施农业可以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。

1）精准农业是在现代、生物技术、工程技术等一系列高新技术最新成就基础上发展起来的一种重要的理代农业生产形式。其核心技术是地理信息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机自动控制技术。

2）在我国建立现代精准农业系统应从开始就将现代信息技术、农业生物技术、农业工程装备技术等各方面的专家有机组合在一起，协同攻关，逐步建立起具有中国特色的现代精准农业技术体系。

3）我国农业仍属于高耗、低效型农业，农田灌溉水的有效利用率只有30%-40%（发达国家已达50%-70%），化肥当年利用率仅30%，因此，近期应重点发展节水、节肥的精准农业技术体系。

4）在我国设施农业发展较快的地区，研究、应用、推广适合我国特点的精准设施农业技术，对增加农产品产量、提高农产品品质，节约水、肥资源，保护农业生态环境具有重要作用。

5）同农业发达国家相比，我国农业集约化总体水平较低，但可在一些重点粮棉生产基地，如黑龙江大型国营农场、新疆建设兵团农场等土地经营规模大、农业机械化程度高、农业生产基础较好，且职工素质较高的地区或生产单位，进行现代精准农业的生产实践。