山東省精準農業科技創新對策

孔慶富+封文杰+王風云+鄭紀業+黎香蘭+趙泉+阮懷軍

摘要：在對國內外精準農業研究與應用進行分析的基礎上，找出我國精準農業技術發展存在的共性制約因素和山東省精準農業科技創新存在的主要問題，明確山東省精準農業科技創新的重點方向，提出了支持山東省精準農業科技創新的對策建議。

關鍵詞：精準農業；科技創新；制約因素；對策；山東

中圖分類號：S127文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2017）03-0143-05

AbstractOn the basis of analyzing the research and applications of precision agriculture at home and abroad， the common restriction factors in the technological development of precision agriculture in China and the main problems in scientific and technological innovation of precision agriculture in Shandong Province were found out. The key direction of scientific and technological innovation of precision agriculture in Shandong was cleared， and the related countermeasures and suggestions were put forward.

KeywordsPrecision agriculture； Scientific and technological innovation； Restriction factors； Countermeasures； Shandong

山東是農業大省，糧食產量全國第三，蔬菜、水果、畜產品和水產品產量全國第一，但存在大而不強、多而不優、快而不穩的問題。通過精準農業科技示范工程，在山東優勢農業領域打造一批精準農業綠色發展模式，實現種、肥、水、藥等生產要素的高效利用，減少浪費、提高效益、保護環境，提升農業現代化水平，是山東省現代農業發展的內在需求。

本項目從山東農業實際出發，貫徹創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，圍繞山東精準農業發展的重大需求，以資源環境約束問題為導向，以實現農業生產全過程精準化管理為目標，按照關鍵技術突破、服務一體化設計[1]，充分利用國家農村農業信息化示范省建設成果，廣泛吸納國內外先進成熟經驗，以切實服務山東區域農村經濟和社會發展為重點，發揮專家咨詢和政府引領作用，有效聚集創新要素和資源，研究提出精準農業科技創新的對策，促進山東農業的轉型升級和現代農業的發展。

1精準農業的內涵與發展概況

1.1精準農業的涵義

精準農業作為傳統“精耕細作”農業的現代延伸，是科學合理利用農業資源、提高農作物產量和品質、降低生產成本、解決改善生態環境及促進經濟和環境協調發展的典范[2]。

精準農業是由信息技術支持的根據空間變異，定位、定時、定量地實施一整套現代化農事操作技術與管理的系統[3]。實施精準農業就是要確保我國農產品總量、調整農業產業結構、改善農產品品質、解決資源缺乏且利用率低及環境污染等問題的有效方式[4]。

1.2國外精準農業研究與應用概況

20世紀90年代精準農業首先在美國、加拿大進行產業化實施，目前部分精準農業技術和裝備已經成熟，但還沒有形成系統，仍然處在研究發展階段[5]。

美國最早將3S技術應用于精準作業、農情監測等方面。據統計，美國有近16萬個年收入25萬美元以上的大規模農場，其中60%～70%采用精準農業技術，提高產量、降低成本[6]。在GPS產業化方面，幾家大規模農機制造商成功推出綁定GPS系統的精準農機，并提供精準作業服務。

加拿大多年來致力于依托GPS系統開展精準耕作，提倡民間資本進入導航產業，鼓勵企業將GPS技術用于精準農業領域，參與導航基礎設施建設，并由政府購買企業的導航定位、數據挖掘等增值服務。

法國不斷探索將衛星應用技術推廣到農業生產中，開展精準農業，提高農業生產效率。在精準作業方面，通過引進基于GPS的大型農機、自動導航駕駛儀等設備，農業機械精準作業水平得到了顯著提升，逐步實現了變量施肥、變量施藥、變量灌溉等精準作業。

韓國注重農業衛星應用技術的實效性和產業的延續性，現已形成完善的農業衛星應用體系，利用農情監測、精準作業等手段實現農業增產、穩產，并通過商業化運營開展數據增值業務，政府和民間資本共同注資建立精準農業應用公司，向大規模農戶提供精準作業服務。在精準作業方面，基于GPS發展導航產業，實現農田精細耕作。

1.3國內精準農業研究與應用現狀

我國精準農業研究始于20世紀90年代[7]。1999年，黑龍江農墾總局從美國凱斯公司購買了20臺2366軸流谷物收獲機，并在其中1臺上安裝了精準農業系統，標志著精準農業在我國實施的開始。此后，北京、陜西、黑龍江、新疆、內蒙古等地相繼建起了一批具有一定規模的試驗區[8]，如北京小湯山精準農業開發園區。目前，國家“863計劃”已在全國20個省市開展了“智能化農業信息技術應用示范工程”。但從總體上看，我國的精準農業仍處于試驗示范和孕育發展階段[9]，目前還存在技術支持不足、信息收集系統不全、專家系統未完善等問題，特別是高精度農業機械精密控制系統產品長期依賴國外產品，成本投入過高，嚴重影響了我國精準農業的發展。

1.4山東省精準農業技術研究與應用情況

《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》發布后，山東把農業精準作業與信息化作為農業領域科技發展的優先主題[10]，列入省科技支撐計劃、星火計劃、農轉資金、國際科技合作專項及科研院所技術開發研究專項等計劃的支持，以建設智慧農業為目標，依托數字農業技術、精準作業技術、物聯網技術、農村信息服務技術等，研發了一批核心關鍵技術產品，有利地推動了農業生產的智能化、管理數據化、服務在線化，在引領和支撐山東現代農業發展上發揮了重大作用；利用多種方式構建“官產學研用”相結合的協作機制，通過政策引導、產業化推動、人才培養、研究創新以及示范帶動[11]，有力地推動了山東精準農業的發展。

近年來，山東省結合國家示范省建設，圍繞特色優勢農業產業發展需求，重點面向設施蔬菜、設施畜禽、設施水產等領域開展農業物聯網、精準農業等規模化示范應用，重點在1 000多個設施蔬菜大棚、300萬平方米水產養殖場和200多個規模化設施豬、牛、雞養殖場推廣應用物聯網和精準農業生產技術，實現了生產現場的信息采集、無線傳輸、智能處理、智能控制，生產效率有了明顯提升，示范和輻射帶動作用明顯。

2精準農業發展及其科技創新存在的主要問題2.1制約我國精準農業發展的共性因素

2.1.1成本因素精準農業機構實施的做法在農場產生額外的費用被認為是過度消費，尤其是在以家庭為單位的生產模式和在產品價格比較低時。

2.1.2農藝障礙因素早期的精準農業應用某些謹慎和有效率的方法如產量映射擴展法、選站點的具體做法，包括作物營養和精確農業信息系統等，在大多數情況下精準農業的快速發展受益于改良土壤和投入管理，使得作物產量、品質和銷售業務顯著提升。但精準農業目前仍處于農藝學嬰兒期[6]，存在重大障礙。

2.1.3技術障礙國外對于先進農業技術設備的壟斷，國內農業科技的落后，研發能力的不足，致使我國精準農業技術裝備大量依靠進口，專用肥料和作物品種的開發也嚴重依賴進口。

2.1.4傳統因素國外精準農業技術是針對大平原地區、大塊農田來實施，而我國復雜的地形條件，各式各樣的農田類型，農機化技術水平、土地利用率、規模化集約化程度、綜合生產力等都與發達國家相比存在相當大的差距，且大都是以農戶為單位的小塊耕作，大型智能農業機械在有些地區根本就無法實施。

2.1.5基礎設施因素我國農業基礎相當薄弱，發展相對滯后，還達不到精準農業的相關要求。據調查，由于農田水利灌溉設施老化，現有耕地有效灌溉面積不足45%，中低產田比例高達78%[12]。此外，農村青壯年勞動力中，文化程度在初中及以下的占90%，而大專及以上的僅占0.6%。

2.2制約山東省精準農業發展的主要因素

一是耕地類型差異、地形條件及不同地貌區域經濟發展水平差異較大，耕地高度細碎化，農業機械化和集約化水平不高。二是農業基礎設施建設滯后，經濟效益顯現時間漫長，農民素質整體水平不高。三是信息技術和裝備對農業支撐不夠，設施裝備簡陋，特別是計算機管理不能完全配套，難以達到精準操作，專用品種及肥料的研發滯后[13]。四是經營管理水平較低，行業質量標準難以統一，產品市場定位不明確針對性不強，缺乏專門的營銷配送網絡，經濟效益不高。五是精準農業關鍵技術仍依靠國外引進，成本較高且針對性不強。山東精準化養殖走在全國前列，但大田的精準化作業與東北相差很大，智能化農機裝備少。

2.3山東省精準農業科技創新存在的主要問題

2.3.1創新效率與產出效益不高山東在人均課題數量、獲獎成果、技術性收入等方面與先進省市相比差距較大，在國內外有重大影響的科研成果相對較少，農業科技投入增幅有限，農業科研成果產出效率較低。

2.3.2科研隊伍整體實力不強有重大學術影響的專家和創新團隊少，部分領域缺乏高水平學科帶頭人，高層次后備人才儲備不足。

2.3.3相關學科發展不平衡農業科研院所、高等院校之間發展不平衡，內部存在著學科研究方向不明、布局重復、傳統優勢學科弱化、新興學科發展緩慢、綜合學科不強等問題。高水平研究人才主要集中在幾個優勢學科，分布不均衡，科技推廣力量相對薄弱。

2.3.4農業科研成果轉化機制不完善農業科研與產業有效對接的機制以及農業科技成果快速轉化的渠道還未建立；知識產權的利用、保護和管理水平還比較低，對外農業科技合作的領域層次和機制模式等需要繼續拓展和完善，科技產業開發能力需要提升。農業科技對產業發展支撐不足，對農民增收的顯示度不高。

3支持山東省精準農業科技創新的對策建議

結合國內外精準農業的發展趨勢及具體省情，山東省精準農業科技創新應關注以下主要方向：一是糧食作物精準種植，以各級農業科技園區為主體，結合渤海糧倉工程深度實施，重點研發精準播種、收割技術以及節水、節肥精準農業技術體系。二是自主研發與引進相結合，儲備和發展精準農業信息技術、智能設備及種肥等配套物資；因地制宜地引進以以色列、荷蘭為代表的小型工廠化精準農業和投資少、對設施要求不高的新西蘭數字農業模式，推進集成創新和引進消化吸收再創新。三是開展農田信息和農情監測服務，通過地理網絡信息系統和基于傳感器的精確田間管理系統提供農田基本信息；利用衛星遙感監測數據進行產量預報，通過基于多源遙感數據的協同反演與監測提供基于農田尺度的關鍵農情參數，滿足農業生產管理的遠程調度和即時調整需求。

隨著山東農村經濟實力的不斷增強，農村土地的三權分立使土地流轉加速，農業經營規模不斷擴大，生產組織形式逐步由單家獨戶向農業合作社統一經營，精準農業技術在全省大范圍應用的時機已經基本成熟。本研究從以下幾方面提出支持山東省精準農業創新的對策建議，全面推進精準農業技術的應用和快速發展。

3.1把握精準農業科技創新重點

適應山東現代農業發展需求，堅持“三化兩型”，提升精準農業關鍵核心技術的原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新能力，加快研發性能穩定、操作簡單、價格低廉、維護方便的適用“傻瓜”型智能裝備，逐步實現精準農業技術重點領域的自主、安全、可控。

工程化：建設精準農業技術學科群，進行工程化技術創新，科學布局一批工程化實驗室，培育成果孵化平臺，構建“基礎研究-工程化-產業化”科技創新鏈條。

智能化：研發適合省情的傳感器、采集器、控制器，推動傳統設施裝備的智能化改造，提高設施和裝備的智能化水平。重點進行光、溫、水、土、肥、飼料投喂、災害防治等精準管理技術研究[14]。

機械化：以農業機械化為突破，研究適合復雜地形的大中小型智能機械，建立農業機械信息收集體系[15]，提升農業生產精準化、智能化水平。

綠色型：圍繞高效綠色種養、循環農業、資源綜合利用以及資源數據的采集、分析與管理等，開展相關工程化技術創新研發。

安全型：促進農機精準作業、遙感監測、病蟲害遠程診斷、溫室環境自動監測與控制、水肥藥智能管理、精準飼喂、水體監控、餌料自動投喂等快速集成應用，構建健康栽培、生態養殖模式和標準化體系以及質量安全可追溯體系。

3.2以農業產業發展需求為導向，開展精準農業關鍵領域創新

精準農業的發展要由市場定位， 并隨著市場的變化在更高層次上實現精準農業科技創新[16]。以市場為主導，面向產業需求，促進精準農業關鍵適用技術研發和成果轉化。一是建立以產業需求為導向的科研立項制度和機制，強化激勵機制，鼓勵科技人員通過技術入股、技術承包等形式，創辦涉農科技型企業、家庭農場、農民專業合作組織等生產經營主體。二是加強關鍵技術節點的銜接研究，精準對接產銷，推進產業鏈與創新鏈的整合。三是對接產業技術支撐體系。以創新團隊、重點實驗室、試驗臺站為主構建產業技術支撐體系，實行產業配套、技術集成、市場運作相結合，建設農業產業鏈技術支撐。四是發展科技金融。完善金融資金支持精準農業科技創新的政策措施，探索社會資金投入創新的機制[17]。五是圍繞農業轉型升級，運用跨界融合、共建共享的互聯網思維，促進現代信息技術在精準農業各環節、各行業的應用。

3.3加強政策引導，完善創新管理

充分發揮政府的引導作用，強化精準農業科技創新與服務，促進科技成果轉化[18]；持續投入、技術進步、人才儲備是精準農業科技創新的不竭動力。要加強協同創新，推進產學研、農科教緊密結合，探索科研與創新并重、創新創業一體化的科技創新管理機制，引導科技人員圍繞精準農業創新體系建設開展科學研究、技術創新和市場應用。以科企聯合研發為抓手，企業和團隊相互融合，搭建科技創業孵化服務和技術交易等平臺，加快培育領軍人才、專業人才和創新團隊，提高科研效率和效果。

3.4研究構建精準農業全程社會化服務體系

工業化、城市化的發展，造成了農村大量勞動力的轉移，精準農業是未來農業發展的趨勢。圍繞“種、管、收、運、儲、加”全產業鏈，探索建立全省精準農業社會化服務體系，通過科研院所、農業企業、專業合作組織與政府管理的緊密結合，實現科技、推廣、培訓服務一體化，推動全省精準農業科技服務社會化。

3.5構建精準農業科技創新體系

為滿足農業現代化發展的要求，研究適度規模的、高度機械化、裝備智能化的精準農業技術模式，有針對性地開展精準農業科技創新，構建農機農藝相結合的精準農業標準化技術支撐體系，集成創新支撐精準農業發展的信息化、生態化、標準化關鍵技術，研發一批適合不同區域、不同對象的精準高效的農業生產智能化裝備，培育精準農業產業集群，形成一批適合山東主要糧食作物、設施蔬菜、果樹、畜禽、海洋水產等產業特點的精準農業發展模式。具體來說，一是進行農業信息精準處理與決策關鍵技術研究；二是精準耕種控制技術研究；三是水肥藥精準施用技術研究；四是高效采收控制技術研究。

3.6實施山東省精準農業科技示范工程

以切實服務山東區域農村經濟和社會發展為重點，有效聚集創新要素和資源，建立健全覆蓋全省的精準農業協作攻關體系，構建運行高效的協同創新模式。以實現農業節本增效和農田生態環境改善為目標，探索適合山東特點的精準農業發展模式和創新機制。選擇農業產業化龍頭企業、農民合作社、家庭農場、互聯網企業等市場主體，加快主要糧食作物、設施蔬菜、果樹等精準農業技術的推廣應用，通過信息化、智能控制等技術，實現農業產前、產中、產后全產業鏈上的精準化、生態化、標準化，促進農業產業結構調整和轉型升級。

參考文獻：

[1]汪懋華.“精細農業”發展與工程技術創新[J].農業工程學報，1999（1）：1-8.

[2]聶兵.我國精準農業的實施路徑及其方向選擇[D].泰安：山東農業大學，2009.

[3]趙國鋒.國外精準農業發展及其對中國西部地區的啟示[J].世界農業，2016（6）：175-179.

[4]徐臣善.國內外精準農業研究進展[J].德州學院學報，2013（4）：82-85.

[5]柳琪.精準農業揚帆起航[J].當代農機，2016（10）：42-44.

[6]張鈺珩，張清江，孫繁宇，等.精準農業實施方案與服務[J].衛星應用，2015（6）：27-32.

[7]董力偉.我國精準農業的發展現狀[J].數字通信世界，2014（2）：52-54.

[8]張宇.下一站，精準農業[J].農經，2013（6）：46-48.

[9]精準農業剛剛起步技術管理等方面有待提高[J].鄉村科技，2013（2）：11.

[10]武軍，謝英麗，安丙儉.我國精準農業的研究現狀與發展對策[J].山東農業科學，2013，45（9）：118-121.

[11]我國農業信息精準作業與信息化水平顯著提高[J].科技促進發展，2014（6）：78-85.

[12]扈立家，李天來.我國發展精準農業的問題及對策[J].沈陽農業大學學報（社會科學版），2005（4）：400-402.

[13]肖志剛，張曙光，么永強，等.精確農業的現狀及發展趨勢的研究[J].河北農業大學學報，2003，26（增刊）：257-259.

[14]張偉利，丁中文.當前農業科技創新的戰略思考與若干對策[J].山東省農業干部管理學院學報，2013（6）：31-36.

[15]信乃詮.實施農業科技創新驅動發展戰略[J].農業科技管理，2013（4）：1-4，31.

[16]黎香蘭，趙文祥，焦喜東.我國精準農業的研究應用現狀和發展對策[J].農業圖書情報學刊，2002（5）：1-2，4.

[17]任秀梅.我國現代農業科技創新現狀及對策[J].西南石油大學學報（社會科學版），2013（5）：20-24.

[18]吳維琴，李榮光.我國農業科技創新的難點及發展對策[J].山東省農業干部管理學院學報，2000（2）：42-43.山 東 農 業 科 學2017，49（3）：148～153Shandong Agricultural Sciences