精准农业的概念

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1、精准农业的概念 精准农业是当今世界农业发展的新潮流,是由信息技术支持的、根据空间变异定位、定时、 定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土壤性 状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定 农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤 生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各 类农业资源，取得经济效益和环境效益。精准农业由十个系统组成，即全球定位系统、农 田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系 统、环境监

2、测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统。其核心是建立一个完善的农田 地理信息系统(GIS)，可以说是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。精准农业 并不过分强调高产，而主要强调效益。它将农业带入数字和信息时代，是21世纪农业的重 要发展方向.精准农业的发展历史海湾战争后GPS技术的民用化，使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展， 使得精准农业的技术体系广泛运用于生产实践成为可能。1993-1994年，精准农业技术思想 首先在美国明尼苏达州的两个农场进行试验。结果用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。精准农业的试验成

3、功， 使得其技术思想得到了广泛发展。近五年来，世界上每年都举办相当规模的“国际精细农作学术研讨会”和有关装备技术 产品展览会，已有上千篇关于精细农作的专题学术报告和研究成果见诸于重要国际学术会议 或专业刊物。在万维网上设有多个专题网址，可及时检索到有关精细农作研究的最新信息。 美、英、澳、加、德等国的一些著名大学相继设立了精细农作研究中心，开设了有关博士、 硕士的培训课程.在发达国家，精细农作技术体系已实验应用于小麦、玉米、大豆、甜菜和 土豆的生产管理上。1995年美国约有5%的作物面积不同程度的应用了精细农作技术，近年 来又有了更为迅速的发展。在美、加、澳、欧等国，精准农业的实验研究以涉及小

4、麦、玉米、 大豆、甜菜、土豆等作物生产.不仅发达国家对精细农作的技术实践非常重视，巴西、马来 西亚等国亦已开始了试验示范应用.精准农业技术体系的实践与发展，已经引起一些国家科技决策部门的高度重视。美国国 家研究委员会(National Research Council)为此专门立项对有关发展战略进行研究，经 过由美国科学院、美国工程院院士组织评估，于1997年发表了一份“Precision Agriculture in the 21st CenturyGeospatial and Information Technologies in Crop Management研究报告，全面分析了美国农业

5、面临的压力、信息技术为改善作物生产管理决策和改善经济 效益提供的巨大潜力，阐明了 “精准农业”技术研究的发展现状以及为信息产业和支持技术 开发研究提供的机遇。精准农业在美国、英国等发达国家已经形成为一种高新技术与农业生 产结合的产业，且已被广泛承认是发展持续农业的重要途径。目前，适应精准农业技术体系应用的DGPS装置,GIS适用平台及农作物资源空间信息数 据库管理软件，作物生产决策支持模拟模型，带DGPS接收机小区产量传感器和产量分布绘图 装置的谷物联合收割机，自动调控施药、施肥机、播种机均已有商品化产品;支持农田信息实 时采集的田间土壤水份、N、P、K含量、pH值、有机质含量、作物苗情、杂草

6、分布等的传感 器技术，已有初步研究开发成果。可以预言，精准农业技术体系的装备技术发展，到本世纪 末将会日新月异，有关新兴产业将得到快速发展。我国精准农业的思想已经为科技界和社会广为接受，并在实践上有一些应用。如1992 年北京顺义区在1.5万公顷的范围内用GPS导航开展了防治蚜虫的试验示范.在遥感应用方 面，我国已成为遥感大国，在农业监测、作物估产、资源规划等方面已有广泛的应用。在地 理信息系统方面，应用更加广泛，1997年辽宁省用GIS进行下辽河平原农业生态管理的应 用研究，吉林省结合其省农业信息网开发“万维网地理信息系统(GIS)，北京密云县完成以 GIS技术建立的县级农业资源管理信息系统

7、.在智能技术方面，国家863计划在全国20个省 市开展了 “智能化农业信息技术应用示范工程”.这些技术的广泛应用，为我国今后精准农 业的发展奠定了一定的技术基础，但这些研究与应用大部分局限于GIS、GPS、RS、ES、MS 单项技术领域与农业领域的结合,没有形成精准农业完整的技术体系.尽管如此，随着我国农 业技术和相关信息产业、工程制造业的发展，智能控制技术的广泛应用，精准农业的技术必 将得到不断发展完善，且将扩展到更为广泛的设施农作、养殖业和加工业的精细管理与经营。国际上精准农业的实践表明，实施精准农业要求信息技术、生物技术、工程装备技术和 适应市场经济环境的经营技术的集成组装，综合是其典型

8、特征，技术集成是其核心，因此需 要多部门、多学科联合作战。我国实施精准农业的近期目标，一方面是总结国外发展经验， 根据中国的国情找准自己的切入点，另一方面切实做好有关应用技术的研究开发，力求走出 适合中国国情的精确农业的发展道路。精准农业系统体系结构1、全球定位系统.精准农业广泛采用了 GPS系统用于信息获取和实施的准确定位。为了 提高精度广泛采用了 DGPS(Differential Global Positioning System)技术，即所谓“差 分校正全球卫星定位技术”.它的特点是定位精度高，根据不同的目的可自由选择不同精度的GPS系统。2、地理信息系统GIS.精准农业离不开GIS(

9、GeographicalInformation System)的技 术支持，它是构成农作物精准管理空间信息数据库的有力工具，田间信息通过GIS系统予以表达和处理，是精准农业实施的重要。3、遥感系统RS。遥感技术(Remote Sensing)是精准农业田间信息获取的关键技术， 为精准农业提供农田小区内作物生长环境、生长状况和空间变异信息的技术要求。4、作物生产管理专家决策系统.它的核心内容是用于提供作物生长过程模拟、投入产出 分析与模拟的模型库；支持作物生产管理的数据资源的数据库；作物生产管理知识、经验的 集合知识库；基于数据、模型、知识库的推理程序；人机交互界面程序等。5、田间肥力、墒情、苗

10、情、杂草及病虫害监测及信息采集处理技术设备如田间信息适 时采集传感器与数据处理方法。6、带GPS系统的智能化农业机械装备技术。如带产量传感 器及小区产量生成图的收获机械；自动控制精密播种、施肥、洒药机械等等。精准农业的技术体系刘爱民、封志明（中国科学院自然资源综合考察委员会）徐丽明（中国农业大学机械工程学院）精准农业是在现代信息技术、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。1、现代信息技术

11、精准农业从90年代开始在发达国家兴起，目前已成为一种普遍趋势，英美法德等国家 纷纷采用先进的生物、化工乃至航天技术使精准农业更加“精准”。美国把曾在海湾战争中 运用过的卫星定位系统应用于农业，这项技术被称为“精准种植”，即通过装有卫星定位系 统的装置，在农户地里采集土壤样品，取得的资料通过计算机处理，得到不同地块的养分含 量，精准度可达13平方米.技术人员据此制定配方，并输入施肥播种机械的电脑中。这种 机械同样装有定位系统，操作人员进行施肥和播种可以完全做到定位、定量。还可将卫星定 位系统安装在联合收割机上，并配置相连的电子传感器和计算机，收割机工作时可自动记录 每平方米农作物产量、土壤湿度和

12、养分等的精准数据。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、

13、生物技术现代生物技术从广义上讲主要包括基因工程、细胞工程和微生物工程等，最富有生命力 的核心技术是基因工程。现代生物技术最显著的特点是打破了远缘物种不能杂交的禁区，即 用新的生物技术方法开辟一个世界性的新基因库源泉，用新方法把需要的基因组合起来，培 育出抗病性更强、产量更高、品质更好、营养更丰富，且生产成本更低的新作物、新品种； 另外还具有节约能源、连续生产、简化生产步骤、缩短生产周期、降低生产成本、减少环境 污染等功效。如美国把血红蛋白转移到玉米中，不仅保持了玉米的高产性能，而且提高了它 的蛋白含量。抗虫害转基因水稻、玉米、土豆、棉花和南瓜等已在美国、阿根廷、加拿大数 百万公顷土地上试种。微

14、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。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

15、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 而做到有目的地科学施肥，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、

16、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准确分级.精确施肥1、精确农业的概念及简介20世纪后半期世界农业的高速发展，除了依靠生物技术的进步和耕地面积、灌溉面积 的扩大外，基本上是在化肥与农药等化学品和矿物能源的大量投入条件下获得的。但由此引 起的水土流失、土壤生产力下降、农产品和地下水污染、水体富营养化等生态环境问题，已 经引起了国际社会的广泛关注，并推动了农业可持续发展和精确农业理论的产生和发展。” 精确农业”是Precision Agriculture”、Precision Farming、”Site-specific Farming（Agiculture）等名词的中译.4精确农业是现代信息技术（RS，GIS，GPS）, 作物栽培管理技术，农业工程装备技术等一系列高新技术