《精确农业发展与我国农业生态工程创新》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精确农业发展与我国农业生态工程创新（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、精确农业发展与我国农业生态工程创新精确农业发展与我国农业生态工程创新近 10 年来，为缓解高投入、高产出的石油农业所引起的环境问题与降低生产成本，欧美一些发达国家借助于信息技术的发展，纷纷开展精确农业的研究及实践。精确农业是建立在空间差异数据采集与实时处理之上的，目的在于降低成本、节约资源、减少过量投入对环境的污染破坏。作为一种以信息知识为基础的农业微观管理系统，精确农业属于超前性的农业高新技术。其技术思想与我国农业生态工程原理相比，既有共同之处，又有各自存在的条件与发展基础。本文试图分析精确农业与农业生态工程的关系，借鉴精确农业的有关思路及技术手段，提出我国农业生态工程研究创新构想。 1 西
2、方精确农业技术思路 精确农业是信息技术和人工智能技术在优化管理适当规模的农业生产系统上的集成应用。其技术思想的核心是改变传统的大面积、大群体平均投入的资源浪费型做法，在获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间和时间差异性信息的基础上，分析影响小区产量差异的原因，区别对待，按需实施定位调控。其操作过程一般包括以下 4 个阶段：（1）随时间及空间变化采集数据；（2）绘制电子地图，经加工、处理、形成管理执行图件；（3）精确控制田间作业；（4）对其执行效果进行评估。其主要支持技术包括全球定位系统（） 、地理信息系统（） 、传感器及监测系统、
3、计算机控制器及变量执行设备。 精确农业是在已有较高生产水平和巨额经济效益的前提下，将提高资源利用效率、降低生产成本和减小环境污染风险作为主攻目标，并非追求最大生产能力或大幅度增加产量。而是通过和计算机控制技术准确计算出每块地当时所需投入，从而减少资源浪费，提高投入产出转换效率。由于减少了不必要的化肥、农药等农用化学品的过量投入，也减少了由此造成的土壤、地下水及空气污染。 精确农业是针对集约化、规模化程度高的生产系统提出的，其边际效益与经营规模成正相关。规模较小的农场精细耕作程度较高，实施精确农业产业的效益也较低。美国、加拿大等一些规模较大、生产专业化水平较高的农场，一般有 100hm2 以上的
4、连片土地，耕作相对粗放，如果采用同一种投入水平，就会造成部分地块肥力投入不足而部分地块肥力投入过量。因此，规模较大的连片农场实施精确农业的效益比中小农场要大得多。 西方精确农业发展可划分为 3 个阶段：（1）无任何信息技术（）组成的传统方式（准备和初级阶级） ；（2）管理信息系统（） 、专家咨询系统（）和简单机械化为主的类型（初步阶段） ；（3）空间信息技术的充分应用和全面自动化处理类型，包括自动数据收集、集成/（决策支持系统）等技术支持系统（基本实现阶段） 。欧美发达国家已于 20 世纪 50 年代60 年代完成以农业机械化为特征的农业现代化，目前正进入农业现代化后的农业信息化初建阶段。 2
5、 我国农业生态工程研究面临的挑战 在欧美国家启动精确农业研究与实践精确农业期间，同样追求提高资源利用效率与改善系统环境状况的我国农业生态工程研究也方兴未艾，取得了较大进展。农业生态工程是有效运用生态系统中各生物种充分利用空间和资源的生物群落共生原理，系统内多种组分相互协调和促进的功能原理及地球化学循环规律，实现物质和能量多层次、多途径利用与转化的原则，设计与建设合理利用自然资源、保持生态系统多样性、稳定性和高效、高生产功能的农业系统所涉及的工程理论、工程技术及工程管理。 21 农业生态工程具有不可替代的作用 首先，农业生态工程适合我国人多地少、山丘区面积大，农业生产条件分异明显，农业劳动力资源
6、过剩且文化素质较低的特点，其劳动密集与技术密集有机结合的思想符合我国国情与经营模式的需要。 其次，与欧美规模化、专业化与机械化程度较高的生产格局相比，农业生态工程适合我国农业生产规模小、以分散农户为主、经营综合性强的特点。近期内，无论农户还是农场，仍普遍实行以综合性为主的经营。如我国南方丘陵山区在较小的地域上进行农林牧渔复合产业发展与立体布局设计，包括坡地果草间作、稻稻肥轮作、稻田养鱼、草基鱼塘、畜禽养殖及沼气再生能源工程等，构成一个结构层次多、食物链呈网络状结构的复合生态系统。由于充分利用了整体效应、边缘效应、协调与循环再生原理等，能在较小地域空间上获得较高的整体效益。 第三，农业生态工程的
7、目标是经济、社会、生态效益的统一，并将提高生产能力与经济效益放在首位。这与西方精确农业把改善环境与降低生产成本放在首位的目标不同。 22 农业生态工程研究存在的问题及其改进 221 缺乏定量化模型的指导 我国农业生态工程目前尚难像精确农业那样，依据可靠参数，设计出标准化易操作的生态工程样板。虽然有些工程，如太阳能温室大棚、养猪、沼气池、蔬菜种植四位一体的能源生态工程，已有了地方性的技术标准，但总体上尚处于经验摸索阶段。农业生态工程应借鉴精确农业手段，向定量化、模型化方向发展，能够按设计的模式进行施工，通过量化过程进行优化组合。 222 产业链条设计缺乏高科技含量 农业生态工程主要是在总结农民自
8、己创造的模式与传统经验的基础上发展起来的，高技术应用不够，没有注意组装一批基于信息和高科技的适用先进技术，生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术的支持：如、技术，农田管理、节水灌溉、环境监测的实用技术，面向农业生产者应用的电子仪器、实用监控设备，精细测土配方施肥、病虫草害快速实用监测技术，智能化生态系统管理辅助决策支持系统等。 基于信息技术的精细管理技术不应仅限于农田生态系统，还应扩展到种、养、加与产前、产中、产后的整个过程。近 10 年来，发达国家全自动化设施园艺来和养殖业的发展，均吸收了信息科技前沿的成就。与信息技术、生物技术有机结合的生态高新技术尤应先在设施园艺、集约养殖、加工增值产业化工
9、程中付诸实践。 223 理论研究规范化与支撑手段现代化尚需加强 首先，对种类繁多的生态工程模式，尚缺乏全面的抽象上升和进一步的理论概括，大多停留于单个案例的分析与评价阶段。其次，生态工程的规模主要限于农户村落两级，县级或更大尺度的规范化、区域化工程不多，能量流动太小，物质循环强度较弱，空间尺度较小，不利于规模化经营格局的形成。第三，数据采集困难，周期长，准确性差。数据采集主要靠人力调查或统计报表，缺乏动态更新，更谈不上根据参数变化修正设计与调控方案。生态系统受到天然的或人力因素的冲击可能变得不够稳定，如果缺乏对主要因素变化状况的及时监测，就难以及时采取采馈调控措施修复退化系统。为此必须改进生态
10、数据采集方式与分析处理手段，提高生态科学理论与方法的严密性。 224 学科构成单一 农业生态工程是一个集成系统，涉及多种学科知识的支持，需要应用不同子系统已经形成的硬、软件设计规范、标准、数据格式和已有单项技术成果，研究建立某些支持技术的新标准。但目前从事生态工程研究的人员多来自生物学、地理学、农学等专业，与信息技术、机械工程等专业人员协作不够。生态工程学应采取金字塔型的跨学科综合研究，重视与信息技术、工程等专业的协作。高水平的工程技术与信息技术人员的加盟对提高生态工程设计的可操作性具有重要作用。高校农业生态专业也应逐步开设有关、等应用课程。 3 问题与思考 长期以来，农业一直是投入产出效率较
11、低的产业。精确农业与农业生态工程均以提高资源利用效率、降低生产成本，改善环境状况为目标。二者学术思路与技术手段的相互渗透，将有利于提高农业资源利用效率，改善农业环境，促进农业的可持续发展。 国际上精确农业研究尚处于幼年发展时期，支持技术也尚待不断深化。其意义是提出了一种经营现代农业的新技术思想并付诸于实践，发展前景已在国际上具有广泛的共识。虽然我国农业自然条件分异复杂，经济发展水平低，劳动力资源丰富但文化素质差，经营单位小而分散，生产手段仍较落后，全面实践这一新技术体系的路程还很遥远。但精确农业追求降低生产成本与避免污染的思路同样适合中国国情，对它我们应该持欢迎与响应的态度。按技术集成水平和机
12、械化程度，可将我国精确农业行动类型划分 3 类，它们分别适合不同类型区域的资源环境特点与管理水平。 （1）具有单项实用性较强的农业专家系统与信息软件等信息技术的无机械化精确农业，即无任何变率处理设备（） ，仅利用（地理信息系统）和农业专家技术系统对单项或几项因子的时空变化进行查询和辅助决策。这种简章而有效的精确农业，适合现阶段我国大部分地区，尤其是丘陵地区。此类型可代表我国精确农业的准备阶段。 （2）部分机械化与信息化技术的精确农业，指部分利用机械化设备，用于收割、播种、施肥与灌溉，部分设备具有自动监测与测控功能，其余部分仍由与专家系统查询，然后组织实施。此类型可代表我国精确农业的初建阶段，适
13、合于东北平原、华北平原等已有一定程度规模化经营与机械化作业的大农场开展试验示范。（3）全自动化、信息化的精确农业，即全部利用机械化设备，提供决策基础，辅助决策，定位，自动控制耕作全过程和建立健全田间管理档案。此类型可代表精确农业基本实现阶段。它在全国的应用还有很大难度。但作为超前探索可在黑龙江或新疆建设兵团选择 1 个机械化程度高、集中管理的大农场进行试验示范。 我国农业生态工程研究目前存在缺乏量化模型、与高技术嫁接不够、规范化理论研究与支撑手段现代化尚需加强、学科构成较为单一等问题。软科学研究较为深入，硬技术手段尚不够现代化。借鉴精确农业技术研究手段，启动农业生态工程创新研究，将推动我国农业生产知识化与信息化进程，促进基于信息和知识的农业先进支持技术的发展。为此我们要有紧迫感，不仅重视原理与战略方面研究，还应重视定量化、规范化生态技术与信息工程层面上的战术研究，加强多部门、多学科协同攻关，使农业生态工程研究与实践真正建立在严密的基础上。 王立舒摘自农村生态环境
