信息技術在我國農業領域的應用及思考

王恒煒

（甘肅省農業科學院農業經濟與信息研究所，甘肅 蘭州 730070）

農業的每一次革命都離不開新技術的強有力支持，信息技術和生物技術的突破與應用帶來了現代農業革命。以數字化和網絡化為代表的現代信息技術作為一種新的生產要素，在作物育種、農業生產經營和信息傳播等領域正在發揮著引擎作用，實現了農業信息資源的共享，推動了農業生產方式轉變。信息與物質、能源已經構成了現代社會的三大基礎資源［1］。

1 信息技術在我國農業領域的應用

農業經歷了原始農業、傳統農業、石油農業，正在進入以現代信息技術、生物技術和工程裝備技術為標志的現代知識農業階段。信息技術已經滲透到農業的各個環節。總體來看，我國農業領域的信息技術應用仍處于起步階段。

1.1 農業創新科技

1.1.1 虛擬農業 虛擬農業是以可計算的農作物環境理論、虛擬現實技術為理論基礎，通過數據采集、建庫模擬、人為改變外界環境，模擬研究對象與環境因子交互作用的仿真農業系統，是農業知識和信息技術的綜合集成，是農業信息化一個很重要的研究領域。

由于受時間、費用、風險、方法等常規條件限制，一些試驗很難實現。20世紀80年代，以信息技術和生物技術為支撐的虛擬農業，開始在農業科研生產、教學推廣、管理規劃、農業資源配置、農機制造、商品流通等領域得到廣泛應用。主要應用領域有：農業科研（動植物品種設計及定向培育、動植物生理及生長發育與生態系統、動植物營養診斷與營養管理、土壤營養診斷與優化、節水農業、立體農業、都市農業、休閑農業、新產品開發等虛擬研究）、農業生產（智能專家系統、農業機械設計與制造參數優化、虛擬病蟲草害防控、設施農業、農產品市場預測等生產優化方案）、農業管理（區域農業發展規劃、數字地球等）、農業知識傳播及技術推廣（虛擬展覽、虛擬環境、農業虛擬實驗室、農機具使用等）等［2］。

1.1.2 精準農業 精準農業又稱精確農業、精細農業，是由信息技術和智能裝備技術支持，對農業生產進行定量決策、變量投入、定位實施的現代農業操作技術系統。傳統農業的發展，在很大程度上依賴于遺傳育種技術以及化肥、農藥、礦物能源、機械動力等投入的大量增加，而精準農業是以提高作物產量和品質、降低生產成本、減少農業活動帶來的污染和改善環境質量為目標的農業生產模式。

精準農業基本技術包括3S技術（全球衛星定位系統GPS、地理信息系統GIS、遙感技術RS）和作物生產管理決策系統、田間信息采集與處理技術及智能化農業機械裝備技術。GPS由空間星座、地面監控和用戶設備3部分組成，為精準農業機械提供導航定位。GIS主要用于存儲、分析、處理和表達地理空間信息，即以帶有地理坐標的地理空間數據庫為基礎系統，建立農田土壤、自然條件、作物苗情、病蟲草害和作物產量等空間信息數據庫和處理系統，為決策提供方案。RS拍攝圖像并根據圖像信息進行農業資源調查、農作物估產、生態環境動態監測、自然災害監測等。其特點是廣域、快速、可重復對同一地區獲取時間序列信息，及時有效地為決策提供數據支持。

精準農業技術在我國已探索應用于土壤定位精準施肥、精準種子工程 （含生物工程與機械工程）、精量播種、病蟲害及雜草防治、作物生長動態調控、精準收獲、精準灌溉、果蔬精細加工、林業、畜牧養殖等。目前研究應用的方向主要包括精準施肥和精準播種、農作物測產和災情監測等［3～5］。

1.1.3 專家系統 專家系統是以知識為基礎，在特定問題領域內能像人類專家那樣解決復雜現實問題的計算機系統。我國主要應用于小麥、玉米等新品種選育，農業氣象、栽培技術、小麥施肥、小麥生產和綜合管理、水稻主要病蟲害診治、雜草識別與防治等方面。國外主要應用在作物栽培、畜禽飼養、農業經濟效益分析、農產品市場銷售管理等方面。比較著名的農用專家系統為棉花綜合管理系統，玉米螟危害預測、蘋果害蟲與果園管理、番茄病害診斷等領域［6］。

1.1.4 農業數據庫與網絡 農業信息的特點是量大、面廣、分散，農業信息資源開發利用的普遍方法是建立相應的數據庫，并通過網絡建立共享系統。我國已建成的農業文獻數據庫有中國農業文獻數據庫、中國農業科技成果庫、中國農業研究項目數據庫、農業實用技術數據庫，以及重慶維普、清華同方中國期刊網、萬方數據、工具書總庫、年鑒類等數據庫，引進了聯合國糧農組織的農業數據庫（AGRIS）、國際食物信息數據庫（I-FIS）、美國農業部農業聯機存取數據庫（AGRICOLA）、國際農業與生物科學中心數據庫（CABI）。建成了農業科研項目管理系統（ARICMS），部、省、市農業信息網，內容包括種質資源、家禽品種、農產品價格行情、農村經濟等數據庫，設有檢索、查詢、分析對比等功能［7］。

1.2 農業生產與管理

1.2.1 農情監測 農情監測包括自然災害監測、農作物估產及生長動態監測、農業環境監測，以及農業生產實時控制等。通過GIS與地面現實信息，對旱、澇、雪災、森林火災、土地沙漠化、病蟲草等自然災害實行動態監測，實現災前預警、災情監控、災后評估。利用計算機技術模擬作物生長過程，利用RS和GIS技術進行面積遙感調查、耕地變化監測、氣候分析預報，建立預報模型，對小麥、水稻等農作物進行遙感估產及生長動態監測，對各類農業資源及其分布、變化進行監測評估，以實現農業資源環境的合理開發利用，保護生態環境，以及農事作業、養殖及農產品加工、農業工廠化生產等農業生產過程實時控制。

1.2.2 土地資源管理 利用GIS強大的空間數據分析處理能力和制圖功能，對決定土壤生產力的內、外部環境條件進行綜合評價，用量化指標進行土地質量等級劃分和針對性的養分管理，為政策制定、中低產田治理、高產田創建，以及促進現代農業可持續發展提供支持［6，8］。

1.2.3 農產品質量管理 應用信息技術和農業知識將農產品產業鏈進行控制點分割，對農業投入品、農業環境、農事操作、農產品加工流通等控制點進行指標量化，研發建立農產品分級、品質監測系統和質量追溯系統。生產者可以及時地控制或調整化學肥料和農藥等用量，避免不必要的浪費和造成環境污染與其在農產品中的殘留；對農產品進行自動分級包裝。消費者可以通過農產品質量安全追溯體系，使手機等終端方便快捷地追溯到生產流通信息。監管者可以快速檢測農產品品質量，對于突發的農產品質量安全公共事件，可以快速準確查清農產品來源和銷售區域，為快速有效處置贏得時間［6，8］。

1.2.4 農資及農產品信息服務 信息技術的應用變革了傳統的農業生產經營方式，互聯網已成為農業生產資料高效配置、農產品產銷信息獲取的一個重要工具。我國已經形成了各級農業信息網，實施了“金農工程”、“三電合一”、12316新農村熱線、農民信箱、全國農機跨區作業等服務平臺，并與中國移動、中國聯通、中國電信合作共同打造無線信息服務平臺等。農產品產銷信息網為農民提供種子、化肥、農藥、農業機械、農用薄膜等農資信息，以及糧油、果蔬、畜禽等的產量、市場價格與供求狀況等農產品信息。“一站通”、農業電子商務平臺、全國農機跨區作業服務平臺等對提高資源配置效率發揮了不可替代的作用。

1.3 農業決策和管理

以網絡和數據庫為代表的信息技術，具有快速準確、低成本、實時動態等優勢，被廣泛應用于農業資源與環境、防災減災、農業科技創新與傳播、農業行政、農業生產管理等領域，為宏觀決策和管理提供了強有力的支持。一是在行政管理和決策中的應用。網上辦事、在線審批、視頻會議、政務公開、良種補貼、農機購置補貼等在線服務，促進了政府職能的轉變和效率的提高。對上傳下達，交流互動，及時了解民情，反映社情民意，促進農村經濟發展和社會進步意義深遠。二是在農業信息服務中的應用。農業網絡為各級政府向農村、農民提供快速、準確的信息服務開辟了快速通道，改變了信息服務的方式。有利于農民及時準確獲得政策法規、產銷信息、科技動態等合理安排農業生產的信息。三是在農業產業領域中運用。對農情調度，提高資源利用和產出效率，增強產業綜合生產能力和市場競爭力意義重大。

1.4 農業教育與傳播

以農業數字圖書館和農業網絡為標志的農業科教信息化，在農業高等教育、農業職業培訓、農民培訓、網絡遠程教育、實驗仿真、數字出版等方面的應用，使農業教育和傳播手段發生了根本性變化，信息的時效性和獲取成本大大降低。

2 農業信息技術發展存在的問題

2.1 缺乏頂層設計，總體水平不高

首先，基礎設施建設缺乏頂層設計。具體表現在各自為政、條塊分割、低水平重復建設、缺乏數據標準和共享機制等方面。涉農部門重復投資建成的信息資源庫內容雷同，專業分布不合理，共享性差，信息系統和數據更新慢，傳輸不暢。其次，總量不足，總體水平不高。相對城市而言，農村信息基礎設施薄弱，設備總量少、檔次低，網絡規模小、網速慢、穩定性差，信息發布傳輸缺乏有機組合和搭配，“最后一公里”、橫向縱向穩定快速大容量交換和共享渠道不暢，資源利用率不高。已建成平臺或配備的設備，也沒有發揮應有的作用。第三，標準化程度低。信息采集、處理標準化程度低，手段比較落后，采集點、面不夠，信息的準確性和權威性差。已建成的數據庫數量不少，但質量不高，實用性差。無論數量和質量均不足以形成信息產業。

2.2 總體投入不足，創新能力不強

我國農業信息技術投入總體水平不高，區域發展很不均衡，重大基礎設施建設項目、科技創新項目、農業信息化項目及其運行維護費等投入嚴重不足。在農業科技創新項目的列項上“重農技，輕信息”。信息技術創新項目立項目標分散，與生產實際結合不緊密，實用價值不高。已取得的信息技術成果轉化嚴重不足，面向基層、面向科研生產一線的實用成果比較少。

2.3 缺乏技術人才，培訓嚴重不足

一是農業信息化人才短缺。二是農技人員和農民獲取、利用信息能力偏低。缺乏高層次農業信息技術人才，是導致目前許多農業信息技術盲目開發、低水平重復、脫離生產實際等問題的癥結所在。缺少培訓使農業科技人員信息意識，獲取利用信息的能力受到極大的限制，農民文化素質也使對信息的需求、獲取和利用能力有限，這些都阻礙了農業信息化的發展［9］。

2.4 成本過高，資源利用不足

一是信息技術裝備成本和使用費用過高。支撐現代農業的信息技術裝備，相對應我國農業產業化程度、農民的文化程度、經營方式、收入水平等，價格和使用費都過于昂貴，因此，農業和農民對信息技術裝備的需求不迫切。二是網絡成本較高。一方面是網絡收費相對于農民收入仍然較高，另一方面網絡延伸、維護成本較高，入戶率較低。多數農業網站都集中在大中城市，信息的采集、加工、發布，網絡向基層的延伸、維護等成本均較高。農民和農技人員通常是通過電視廣播等被動獲得信息。三是資源利用不足。公共信息平臺無差別地向農民提供未經篩選和過濾的信息，目標性和時效性差，缺乏對農民吸引力，往往會產生某些反面效應，造成大量硬件資源和信息資源閑置浪費。另外，受眾為農民的一些公共媒體加密收費，如，央視農業頻道等，也限制了信息資源在部分欠發達地區的利用和傳播。

3 建議

農業信息技術將為21世紀的農業帶來一次新的革命，已經向集成化、專業化、網絡化、多媒體化的趨勢發展，積極利用農業信息技術裝備農業，對于加速改造傳統農業，培育農業信息市場和信息產業，發展現代農業具有重要意義。

3.1 加強頂層設計和基礎設施投入

一是政府引導，強化頂層設計整合。首先，通過技術創新，建設改造數據通訊骨干網。促進有線電視網、電話網、互聯網“三網”融合，普及寬帶和農村綜合信息服務站，推動電子政務向鄉村延伸。其次，引入云計算，建立相應的數據交換標準，加強基礎軟件開發。整合現有“村村通電話工程”、“農村黨員干部遠程教育工程”、“金龍工程”、各級政府主導建立的農業技術信息平臺和辦公系統等，促進現有信息技術裝備共享，提高信息資源的利用率。二是建立多渠道的投融資體制，建立政府主導、企業參與，合作共享的投融資機制。由各級工信委和農業等相關部門牽頭，引導信息企業在農業信息服務公益性原則下，探索盈利模式，力爭建立一個安全可靠，農業企業用得上，農民用得起的農業信息網絡。三是加強農業信息資源及標準化建設。信息資源建設是實現農業信息化的核心，標準化建設是實現共享的前提。通過制定行業標準，引入云計算開發農業資源、農業科技成果、農業數字文獻信息、作物畜禽品種、環境、農業生產資料等信息庫以及與農業生產經營有關的農業知識庫。同時，由政府提供虛擬連接，促進高校、科研院所的農業數字圖書館和各級農業專業網站數據共享，促進農村書屋向網絡化轉變，為基層農技人員和農民提供免費服務。建設中要避免低水平重復，保持數據庫信息現時性和共享。四是抓住機遇，盡快開發基于北斗衛星導航系統的相關農業信息產品，推進北斗衛星導航系統在我國農業上的應用。

3.2 加快農業信息人才培養

首先，在大專院校設立農業信息化相關專業，培養跨學科人才，同時，利用繼續教育及各級各類培訓機構，推動農業信息化的普及教育，逐步培養一支適應我國農業信息化發展的人才梯隊。其次，結合農時利用遠程教育、農村科普基地與農民培訓，開展農村經紀人和農民使用終端和獲取信息技能培訓。

3.3 培育農業信息產業，降低信息成本

農業作為弱質產業，農業科研推廣作為公益性事業，對網絡、數據庫等軟硬件信息基礎設施，應當作為公共設施，由政府主導投資建設，日常維護及個性化服務應當采取企業參與，實行有償服務的營運模式，盡量降低農民使用信息成本。

3.4 加強農資及農產品監管

我國人多、人均耕地面積小、自然災害頻發，保障農產品數量安全和質量安全歸根結底是保障人民群眾吃得飽和吃得好。數量安全包括農產品在總量和結構上的安全，主要由生產風險和市場風險等因素決定；質量安全包括農業生產安全和農產品加工安全，主要受農業投入品包括食品加工添加劑等影響。要及時掌握調整農產品生產、流通，快速準確處置突發食品安全事件，信息技術具有不可替代的作用。

我國農產品生產經營主體的特點是面廣量大、小而分散，監管難度非常大。近年來頻發的農產品價格大跌大落的傷農事件和糧、肉、蛋、奶等食品公共安全事件，促進了對農產品數量、質量監管的重視。目前，要加強電子監管碼、二維碼、射頻識別技術等在農業投入品和農產品市場的監測監管、質量追溯等領域的應用。開發基于物聯網、物流云等信息技術的監管體系，以及農產品期貨、現貨市場交易平臺。

3.5 加快技術創新，增強技術儲備

農業信息技術創新要緊緊圍繞提升我國現代農業裝備，服務農業產業化選題。在前瞻性研究方面重點開發基于3G、三網融合、物聯網技術，基于北斗系統的農業信息技術產品，基于云計算的農業信息資源整合技術等，加強單項農業信息技術的集成。在應用技術開發方面，重點開展信息共享技術、數據庫技術、3S技術、巨型綜合專家系統、輔助決策技術、網絡化應用軟件、虛擬多媒體、質量可追溯系統等方面研究，提高信息資源的開發利用率。

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［5］ 何志文，吳 峰，張會娟.我國精準農業概況及發展對策［J］. 中國農機化，2009（6）：23-26.

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