小議精細農業理論在我國的應用與實踐

楊　明　馮昌偉

摘要：“精細農業”是綜合應用地球空間信息技術、計算機輔助決策技術、農業工程技術等現代高新科技，以獲得農田“高產、優質、高級”的現代化農業生產模式和技術體系。是運用全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)、傳感器及檢測系統、計算機控制器及變量執行設備等信息技術，對大田農作物生產和畜牧生產實施監控，從而提高作物和畜牧產量和質量，最大限度地保護生態環境，保證農業的可持續發展。本文結合我國國情，提出了在我國逐步實施“精細農業”技術方案。

關鍵詞：精細農業信息技術含義組成應用

0引言

隨著生物遺傳育種技術的進步，耕地面積的擴大，化學肥料及農藥的大量使用，世界農業取得了長足發展。但這種農業增長模式也同時帶來了水土流失、生態環境惡化、水資源浪費、生物多樣性遭到破壞等一系列問題。為了解決這些問題，“精細農業”的概念和技術應運而生。長期以來，農業生產都是以田塊為基礎，把耕地看作是具有作物均勻生長條件的對象進行管理，如利用統一的耕作、播種、灌溉、施肥、噴藥等農藝措施，滿足于獲得農場或田塊的平均產量。實際上，在同一農田內，有許多因素影響著作物的生長和產量，存在著明顯的時空差異性。

1精細農業技術組成

1.1數據采集技術“精細農業”技術是通過產量測量、作物監測以及土壤采樣等方法來獲取數據，以便了解整個田塊的作物生長環境的空間變異特性。①產量數據采集。帶定位系統和產量測量的谷物聯合收割機在收獲的同時，每隔1.2秒記錄當地的產量，記錄數據以文本形式(經度、緯度、產量和谷物含水量)存儲在磁卡中，然后讀入計算機進行處理。影響產量精度的主要原因是GPS(或DGPS)定位精度、產量傳感器的測量精度、實際割幅和前進速度的準確性。②土壤數據采集。土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、SOM、PH、土壤壓實、耕作層深度等。利用GPS在田間定位，采集土樣。由于采集的土樣一般還要送到實驗室處理分析，耗資費時，成為實施“精細農業”技術實踐的瓶頸。③苗情、病蟲草害數據采集。利用機載GPS或人工攜帶GPS，在田間行走中隨時可定位，記錄位置，并記錄作物長勢或病蟲草害的分布情況。

1.2數據分析一般采集的數據都是以文本表形式表示，需要利用一些數學方法進行處理，生成分布圖。未來的發展趨勢是數據采集和數據分析統一起來，將田間觀測者的地理位置和田間觀測數據，通過便攜PC和天線發往辦公室PC，利用軟件自動生成田間數據分布圖。

1.3決策分析“精細農業”技術是根據田間采集到的不均衡空間分布數據及有關作物其它信息，經過決策分析，來控制投入方式和施用量。決策分析是“精細農業”的核心，直接影響“精細農業”技術的實踐效果。GIS用于描述農田空間上的差異性，而作物生長模擬技術用來描述某一位置上特定生長環境下的生長狀態。只有將G1S與模擬技術緊密地結合在一起，才能制定出切實可行的決策方案。

1.4控制實施“精細農業”技術的目的是科學管理田間小區，降低投入，提高生產效率。作為支持“精細農業”技術的農業機械設備。除了帶有定位系統和產量測量的聯合收割機外，按處方圖進行作業的農業機械還有：帶有定位系統和處方圖讀入設備，控制播深和播量的谷物精密播種機；控制施肥量的施肥機；控制劑量的噴藥機：控制噴水量的噴灌機；控制耕深的翻耕機等。例如，當駕駛拖拉機在田間噴施農藥時，駕駛室中安裝的監視器顯示噴藥處方圖和拖拉機所在的位置。駕駛員監視行走軌跡的同時，數據處理器根據處方圖上的噴藥量，隨時向噴藥機下達命令，控制噴灑。

2精細農業技術的應用

2.1“精細農業”具有以下優點：①提高收益。按照土壤特性、作物需求，實施灌溉、施肥、播種和病蟲草害防治，即能降低用水、肥料、種子、農藥的投入，也能增加作物產量。②保護環境。根據農田作物定點需求，控制化學物品的施用量，即能降低土壤、地下水、作物品質的污染，也能保護生態環境。③提高作物產量和質量。根據作物的實際需求，即能避免因過量施用化肥、農藥、水帶來的副作用，造成作物減產，品質下降，也能改善因缺少養分造成的減產和降低作物品質。④提供更多有用信息。由于可以獲取農田更多的信息，能夠使作物生產管理人員制定出更準確、合理的管理決策。

2.2需要滿足的條件①農田大小。農田大小的概念主要取決于外部環境。不同國家，適于“精細農業”技術實踐的農田大小不一樣。一般需要一個全面的經濟分析，可以計算出一個國家適于“精細農業”技術實踐的最小農田范圍。②農機化程度。農田可大可小，但是，農業作業若不是機械化，“精細農業”就無法實施。如聯合收割機、播種機、施肥機、噴藥機、噴灌機等。另外，還需要GIS、GPS(DGPS)：信息采集、分析設備；隨農業機械配備的定位系統、控制設備、監測設備等。總之，機械化、自動化程度越高，越利于實施“精細農業”技術實踐。③農田差異。一般來說，作物生長沒有空間差異的農田，實施“精細農業”技術實踐，是不會有經濟效益的。農田的空間差異首先表現在產量的空間差異上。產量的差異可能是由于土壤墑情、土壤肥力、病蟲草害分布等因素的差異性造成的。

3精細農業技術實踐

在我國，農田規模較小，機械化水平比較落后，實施廣域的“精細農業”技術實踐尚需較長的發展過程，但是，結合我國國情，在某些具體條件下，開展“精細農業”技術實踐或“精細農業”單項技術實踐是可行的。

3.1了解差異，指導農業生產在我國廣大農村，實行聯產承包責任制的情況下，個體農民主要是根據自己的知識和經驗實施農業作業。盡管每戶的責任田范圍內作物生長條件的空間差異可能不大，但就整個地塊來說，其空間的差異性是顯而易見的。所以，以鄉、村范圍內，建立以GIS為開發平臺的田間地理信息系統，其目的是讓農民了解田間的差異分布，為農民提供合理的管理支持。

3.2建立基于GIS、DGPS技術的作物管理輔助決策支持系統在以縣或大農場范圍內，計算機及一些農業信息技術具有了一定基礎。如果建立DGPS，基本上能夠覆蓋整個作業范圍。

3.3建立“精細農業”技術體系試驗示范工程在墾區農場或大面積作物生產平原地區建立“精細農業”技術體系試驗示范工程，充分利用該地農業規模化經營和先進的技術裝備優勢，實現現代信息技術與農業工程技術集成應用。