基于現代信息技術的精準農業發展研究

王金鳳，梁瑞華

基于現代信息技術的精準農業發展研究

王金鳳，梁瑞華

通過對我國精準農業發展分析發現：目前精準農業發展存在從前期的測土配方到后期的農作物收獲的投入成本較高、進入門檻較高、缺乏基礎配套設施以及農業從業人員整體素質不高等問題。據此得出今后我國精準農業的發展應著重降低精準農業發展成本，完善農戶進入機制，健全精準農業基礎配套設施，提高農業從業人員素質等結論，以進一步加快我國農業現代化的發展步伐。

現代信息技術；精準農業；數據化；智能化

一、引言

精準農業是一種以大數據科學為核心的信息化的現代農業理念，其發展顛覆了我國日出而作日落而息的手工勞作方式，打破了粗放的傳統生產模式轉而邁向集約化、精準化、智能化、數據化，促使我國農產品由線上零銷售改成私人訂制。20世紀80年代，我國開始對精準農業進行研究，建立了小湯山國家精準農業研究示范基地和黑龍江友誼農場的“精準農業示范項目”試驗基地；2012-2013年在黑龍江墾區農機推廣產品中，GPS自動導航和駕駛系統全部由國外進口，這表明我國亟需自主研制開發精準農業設施裝備。總體上看，我國對精準農業的研究大多局限于對概念的補充和延伸，沒有形成系統成熟的學術思想。在實踐中，并未建立較大規模的試驗示范基地，基礎設施、經營規模和經濟效益等都不及發達國家。因此，需對精準農業的發展作進一步研究，以加快我國農業現代化進程。

二、精準農業內涵及主要技術組成

（一）精準農業內涵

精準農業(precision agriculture，PA)又稱精細農業，精確農業或處方農業，是以實現農業高產、優質、高效為目的的現代農業生產模式。它的全部概念建筑在“空間差異”的數據采集和數據處理上，在定位、導航的基礎上，根據管理單元的土壤特性和作物生長的需要，管理作物的每個生長過程及各種農資投放量，最大限度地發揮土壤和農作物的潛力，做到既滿足作物生長發育的需要，又減少農資的投入，從而降低物質消耗、增加產量、保護生態環境，實現農業的可持續發展。

（二）精準農業的核心技術組成

精準農業技術體系是支撐精準農業發展的關鍵部件，精準農業技術通常不以單項技術的形式出現，在組裝集成單項技術應用于農業生產的同時，形成了精準農業所獨有的技術體系，如產量圖、配備有“3S”技術的播種機、聯合收割機等。精準農業技術體系如圖1所示：

圖1 精準農業技術體系構成

1.現代信息技術

現代信息技術主要由全球衛星定位系統、地理信息系統、遙感系統和計算機自動控制技術組成，其基本含義是把農技措施的差異從地塊水平精確到平方厘米水平的一套綜合農業管理技術。這項技術依賴全球定位系統和計算機控制定位，精確定量實施，極大地提高了種子、化肥、農藥的利用率，同時在管理決策環節上，可根據具體情況選擇“單純獲取高產”“以適量投入獲取較高經濟利潤”或“減少資源消耗、保護生態環境”等多種不同優化目標。

2.生物技術

生物技術是現代生物學與其相關學科交差融合的產物，其中核心是基因工程技術。隨著人們對動植物基因學和蛋白質學的認識，生物技術在農業生產中的應用越來越廣。通過對動植物基因重組，可增強農作物對生長環境的適應能力，增加農作物單產，減少農藥化肥的施用量，改善食物的營養結構和口感。例如，在棉花中引入抗蟲基因，可減少病蟲害對棉花的侵蝕，減少農藥的使用；在水稻中導入能產生維生素A的基因，可以提高稻米的營養價值。

3.工程裝備技術

農業工程裝備技術是精準農業發展的物質基礎，也是衡量精準農業發展水平的重要指標。用于我國精準農業生產的農機裝備主要有新型高效拖拉機、播種施肥灌溉機、精量植保機、節水灌溉與水肥一體化設備、高效能收獲機械等，可實現精準平整土地、建立模塊信息，為農作物生產管理收割做好準備。我國于2009年建立農業智能裝備工程技術研究中心，以自主研制適合我國農業發展的農業機械，近幾年，我國農機科技創新能力提升較快，2016年全國農作物耕種收綜合機械化率高達63%。

三、我國精準農業發展存在的問題

（一）發展精準農業的成本較高

精準農業技術在新疆兵團棉花的大面積種植應用中取得了客觀的經濟、社會及生態效益:平均單產增加17%，每畝播種量減少2千克，氮磷肥的利用率提高3%-8%。對農作物生長環境的檢測，節約檢測成本高達90%，檢測效率提高500%以上。但這些農業機械價格昂貴，適合大面積作業，主要面向大型農場。而我國地形復雜，以小農經濟為主，農戶多分散且產能較低，導致發展精準農業的成本較高，不適合我國目前的農業經濟發展水平和生產作業規模。

（二）農業從業人員素質偏低

我國農業勞動力文化程度較低，近年來，市場的各種優質資源也逐漸由農村轉移到城市，在農村形成了“38、61、99”部隊、“空心村”“末代農民”等現象，進一步降低了農業勞動力的素質。文化知識的缺乏，降低了農業從業人員接受新事物、學習新技術的能力，導致一些高新技術成果難以推廣運用，阻礙了農業生產發展向高端升級的進程。雖然我國政府大力提倡精準農業的發展，但由于我國基礎薄弱，農民吸納新技術的能力差，精準農業在我國的推廣實踐困難重重。

（三）精準農業基礎設施不健全

我國精準農業技術裝備遠遠落后于世界先進水平，僅相當于發達國家20世紀60-70年代的水平。目前我國精準農業的生產機具多從國外進口，尤其是在技術含量較高的新型行業，這種差距還在不斷加大。精準農業裝備研發和創新的技術儲備嚴重缺乏，適用農業機具設備品種少、水平低，而且可靠性極差，遠不能適應精準農業發展的需要。另外，精準農業機械設備價格高昂，我國零散的農戶和小型農場無法承擔高額的費用，導致精準農業基礎設施嚴重缺乏。

（四）現代信息技術在精準農業生產中的應用有限

我國已利用現代信息技術建立了農業數據庫及農業信息系統，將3S等各項高科技應用到精準農業的生產發展中，并在北京、黑龍江、新疆等各地建立了大規模的精準農業實驗基地，在一定程度上解決了我國農業發展中存在的化肥農藥利用率低、勞動效率較低、環境污染嚴重等問題。總體來看，現代信息技術在我國精準農業中的應用仍處于初級階段，很多技術在精準農業中的應用都是空白。如：基礎設施建設、智能控制、機器人技術、VRA播種等現代信息技術在精準農業中的應用基本上都處于空白狀態。

四、我國精準農業發展的對策建議

（一）降低精準農業生產成本

加快精準農業核心技術研究，開發具有自主知識產權的、適合國情的低成本精準農業機械設備，促使農業科研成果轉化為現實的生產力；降低精準農業技術的應用成本，降低我國廣大農村地區邁向精準農業的門檻，改變我國精準農業“只有理論，不能實施”的尷尬局面；建立大型農場，發展多種形式的適度規模經營。培育新型經營主體，帶動適度規模經營發展，如農業專業大戶和家庭農場等，同時簡化精準農業技術，提高精準農業技術在生產實踐中的實用性和易用性，有效降低精準農業生產成本。

（二）提高農業從業人員的素質

精準農業是科技含量較高的新型農業發展方式，精準農業機械設備的操作需要豐富的專業知識，而“空心村”等現象導致我國農村人才匱乏，尤其是精通精準農業生產過程專業人才的匱乏。因此，必須從以下幾個方面提高精準農業從業人員素質：一，完善中小學課程，把精準農業添加到教科書中，保證下一代全面徹底地了解精準農業；二，加強對現有勞動者的專業化培訓，加快農業科技隊伍建設和農技推廣；三，培育新型職業農民，促使其在精準農業的發展中起到“領頭雁”的作用，為我國精準農業的發展提供人才保證。

（三）大力加強精準農業基礎設施建設

精準農業基礎設施主要指智能化精準農業裝備，其研究與開發是精準農業能否得到推廣實踐的關鍵。目前我國精準農業基礎設施較差，技術含量低，特別是大型的農機設備，幾乎是從國外進口的，因此應從不同層面加強精準農業基礎設施建設，改善精準農業生產條件。一是政府要加大對精準農業基礎設施建設的投資，加強智能化精準農業裝備技術的開發和實踐應用。二是增加精準農業主要農機裝備的生產數量，如多功能谷物精密播種機，可自動調控配比的自動定位施肥機和噴藥機，可控制噴水量的定位噴灌機等。

（四）拓寬現代信息技術在精準農業生產中的應用面

加快精準農業核心技術研究，簡化精準農業基礎設施建設步驟，降低精準農業基礎設施建設成本，促使盡可能多的農民將精準農業技術體系應用到農業生產中；建立一個完整的植物信息數據庫，在農作物生長的不同階段及時給出合理的操作建議；結合全國各地農業發展特點和現狀，加快自主研制開發適合不同模式精準農業發展的“3S”技術及高科技產品，并將“3S”技術及高科技產品全面運用于精準農業生產過程中，進一步拓寬現代信息技術在精準農業領域中的應用。

[1]田家治.精準農業的作用及發展現狀概述[J].農業科技與裝備，2014，（03）：68-69.

[2]張福貴.孟慶國，張樹寶.黑龍江墾區精準農業試驗與發展[J].現代化農業，2006，（01）：41-42.

[3]董力偉.我國精準農業發展現狀 [J].產業觀察，2014，（02）：52-54.

[4]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，（06）：175-179.

[5]許海云，張嫻.精準農業技術與系統專利分析[J].科學觀察，2015，（05）：15-33.

[6]梁瑞華.基于物聯網技術的溫室大棚智能管理系統構建[J].河南農業大學學報，2016，（06）：346-352.

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

[8]陳忠軍.精準農業的研究現狀和發展趨勢 [J].農墾農機化，2015，（06）：114-119.

[9]何志文.我國精準農業概況及發展對策[J].中國農機化，2009，（06）：23-26.

[10]張純潔.基于巧的精準農業發展模式—以江漢平原為例[D].華中師范大學，2008.

[11]趙春江.對我國未來精準農業發展的思考[J].農業網絡信息，2010，（04）：5-8.

[12]何志文.我國精準農業概況及發展對策[J].中國農機化，2009，（06）：23-26.

[13]寧建.智能化精準農業裝備的發展趨勢[J].機電產品開發與創新，2011，（03）：77-79.

F320.1

B

1008-4428（2017）03-11-03

河南省哲學社會科學項目：“河南‘互聯網+’現代農業新型業態生成機制及實踐路徑研究”（2016BJJ012）；河南省科技攻關項目：“互聯網+”現代農業融合發展的技術路徑研究（162102310083）；河南省教育廳人文社科一般項目“創新驅動河南省農村一二三產業融合發展研究”（2017-ZZJH-097）的階段性成果。

王金鳳，女，河南周口人，河南工業大學經濟貿易學院碩士研究生，研究方向：農業經濟管理、現代農業；

梁瑞華，女，河南南陽人，河南工業大學經濟貿易學院教授，博士，研究方向：農業經濟管理、現代農業。