精準農(nóng)業(yè)的作用及發(fā)展現(xiàn)狀概述

田家治

摘要：全面概括精準農(nóng)業(yè)的定義、內(nèi)涵及主要技術(shù)體系，探討其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮的主要作用，介紹國內(nèi)外精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展歷程及研究應(yīng)用現(xiàn)狀，展望我國精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，為促進我國精準農(nóng)業(yè)快速發(fā)展提供理論參考。

關(guān)鍵詞：精準農(nóng)業(yè)；信息技術(shù)；經(jīng)濟效益；定量管理

中圖分類號：S12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）03-0068-02

精準農(nóng)業(yè)（Precision Agriculture）是以信息為基礎(chǔ)，利用傳感器及先進監(jiān)測技術(shù)，完整、準確、及時的了解土地和作物的詳細數(shù)據(jù)，結(jié)合精確時空統(tǒng)計分析，及時迅速做出決策的一種農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)。從本質(zhì)上講，精準農(nóng)業(yè)根據(jù)作物生長的土壤性狀調(diào)節(jié)各項投入，即在了解田塊內(nèi)部土壤性狀與生產(chǎn)力空間變異的情況下，確定農(nóng)作物的生產(chǎn)目標，調(diào)動土壤生產(chǎn)力，高效利用各類農(nóng)業(yè)資源，用最少的投入獲得同等或更高的收益，并實現(xiàn)社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 精準農(nóng)業(yè)的作用

1.1 定義及內(nèi)涵

精準農(nóng)業(yè)按照田間每一操作單元的環(huán)境條件和作物產(chǎn)量的時空差異性，精細準確地調(diào)整各種農(nóng)藝措施，最大限度地優(yōu)化水、肥、種子、農(nóng)藥等的量、質(zhì)和時機，以獲得最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟效益，并保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和土地等農(nóng)業(yè)自然資源。

精準農(nóng)業(yè)要求實時獲取地塊中每個小區(qū)（1～100 m2）的土壤、水、農(nóng)作物、光、熱等信息，并據(jù)此診斷作物長勢和產(chǎn)量空間差異，進而做出相應(yīng)決策。精準農(nóng)業(yè)需要實現(xiàn)三方面的精確，即定位精確（精確確定灌溉、施肥、殺蟲的地點）、定量精確（精確確定水、肥、藥、種子的用量）和定時精確（精確確定各種農(nóng)藝措施的實施時間，從而精確進行播種、施肥、灌溉、除草、殺蟲、收獲等）。

精準農(nóng)業(yè)的核心是應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)特別是信息技術(shù)來改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，信息技術(shù)主要包括遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）。其根據(jù)田間條件變化，利用農(nóng)學(xué)、地理學(xué)、生物學(xué)等模型對生產(chǎn)過程實行精準定位、定量管理，從而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加科學(xué)，有利于生態(tài)環(huán)境保護及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。精準農(nóng)業(yè)的主要技術(shù)體系。

1.2 主要作用

實施精準農(nóng)業(yè)技術(shù)主要有以下作用：1） 有效降低生產(chǎn)成本。精準農(nóng)業(yè)根據(jù)資源特點進行布局，能充分發(fā)揮資源優(yōu)勢，使生產(chǎn)資料的結(jié)構(gòu)和規(guī)模合理化，因此單位生產(chǎn)成本較低。2） 節(jié)約流通費用。精準農(nóng)業(yè)重視經(jīng)營規(guī)模、交易方式和供求時空對接等，所以運輸費用、交易費用和倉貯費用等均較低。3） 提高資源利用率。精準農(nóng)業(yè)技術(shù)能夠合理地利用土地，充分發(fā)掘生物個體的生產(chǎn)潛能和單位生產(chǎn)資料的使用價值，可達到地盡其力、物盡其用的目的。4） 提高產(chǎn)品質(zhì)量。生產(chǎn)投入過程的精準，確保生物處于最佳生長發(fā)育狀態(tài)，進而使生物產(chǎn)品的質(zhì)量最佳；5） 確保農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局、規(guī)劃、投入、產(chǎn)出進行精確控制的基礎(chǔ)上，遵循生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展原則，可使農(nóng)業(yè)進入可持續(xù)發(fā)展的軌道。

2 國外精準農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

20世紀80年代初，美國首次提出精準農(nóng)業(yè)的概念，并于90年代初將相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)。此后，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的發(fā)展，許多發(fā)達國家相繼開展精準農(nóng)業(yè)研究。1992年，明尼蘇達大學(xué)土壤系在程惠賢教授的指導(dǎo)下開始使用“Precision Agriculture”一詞，并被學(xué)校、公司、政府機構(gòu)普遍接受。1995年，美國明尼蘇達州和華盛頓州開發(fā)了商品性變量投入技術(shù)及設(shè)備，包括利用GIS和SSCM構(gòu)成電子地圖的種植業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，用計算機控制的變量投入農(nóng)業(yè)裝備，利用傳感器、GPS、GIS采集處理空間數(shù)據(jù)并形成決策的支持系統(tǒng)等。此后精準農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，并在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。

近年來，精準技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，并建立了若干支持精準農(nóng)業(yè)技術(shù)的示范應(yīng)用系統(tǒng)。美國、加拿大、澳大利亞等家率先將GPS技術(shù)應(yīng)用于精準農(nóng)業(yè)。1995年，Usery E L等利用GPS進行采樣和聯(lián)合收割機導(dǎo)航管理。2001年，B.Bassoal等對精準農(nóng)業(yè)的作物模型進行了研究，利用作物模型和遙感技術(shù)確定農(nóng)田管理分區(qū)，分析作物產(chǎn)量差異的原因。2002年，Chun-chieh Yang等在不同的肥料應(yīng)用策略下，運用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對農(nóng)用地進行分類。與此同時，Q.zhang等給出一個信息表模型，基于田間可管理數(shù)量的阻礙，以信息提交的形式管理產(chǎn)量數(shù)據(jù)。2003年，D.Moshou等運用光學(xué)反射信息監(jiān)測病蟲害感染導(dǎo)致的植物應(yīng)力，并且將這一應(yīng)力與作物因營養(yǎng)缺乏而導(dǎo)致的應(yīng)力區(qū)分開來。2004年，F(xiàn)eng chen等研究了預(yù)測表層圖土壤粘度的方法。此后，以變量施肥為代表的精準農(nóng)業(yè)變量施用技術(shù)、自動識別雜草和作物的技術(shù)、肥料播灑機自適應(yīng)建模與控制技術(shù)等相繼被研究應(yīng)用。

目前，農(nóng)業(yè)發(fā)達國家對精準農(nóng)業(yè)體系的發(fā)展?jié)摿皯?yīng)用前景有了廣泛共識，并將其作為發(fā)展農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的重點。美國的精準農(nóng)業(yè)技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)成熟和成型，但還沒有形成系統(tǒng)。在政府部門和相關(guān)企業(yè)的大力支持下，日本和韓國的精準農(nóng)業(yè)迅猛發(fā)展。英國、德國、荷蘭、法國、加拿大、澳大利亞、巴西等國關(guān)于精準農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用較多。

3 我國精準農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

20世紀80年代初，劉巽浩開始倡導(dǎo)進行“精準農(nóng)業(yè)”研究。90年代，在石玉林、汪懋華等院士的倡導(dǎo)下，精準農(nóng)業(yè)這一名詞開始成為農(nóng)業(yè)革命性發(fā)展的代名詞。1994年，科學(xué)家提出研究應(yīng)用精準農(nóng)業(yè)的建議，受當時條件所限，沒有引起政府有關(guān)部門的重視。此后，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用被提到了重要議事日程，成為“數(shù)字地球”發(fā)展戰(zhàn)略的切入點之一，并取得了較為豐碩的成果。例如：在農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)方面，國家及各級產(chǎn)業(yè)部門建立了一批基于3S技術(shù)的數(shù)據(jù)信息與管理系統(tǒng)；遙感技術(shù)廣泛應(yīng)用于災(zāi)害監(jiān)測、土地及農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)獲取、森林資源及環(huán)境監(jiān)測；在精準化投入方面，建立了一套標準化投入的生產(chǎn)技術(shù)體系，為精準農(nóng)業(yè)變量投入提供了堅實的基礎(chǔ)；地理信息系統(tǒng)普遍應(yīng)用于空間數(shù)據(jù)領(lǐng)域。

然而，從總體上看，我國的精準農(nóng)業(yè)仍處于試驗示范階段，在技術(shù)水平、經(jīng)營管理和經(jīng)濟效益等方面遠遠落后于發(fā)達國家。綜觀我國對精準農(nóng)業(yè)的研究，還沒有形成較為系統(tǒng)的學(xué)術(shù)思想和技術(shù)體系，大多局限于對引進概念進行補充和延伸。在實踐與應(yīng)用方面，對精準農(nóng)業(yè)的研究多側(cè)重于某些較為狹窄的方面，未建立規(guī)模較大的示范演示基地，離實際應(yīng)用更是相去甚遠。

我國農(nóng)田類型多樣，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，在今后的工作中，應(yīng)進一步明確精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展思路，在技術(shù)和農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)方面加強研究，探索適合我國特點的精準農(nóng)業(yè)發(fā)展之路。在加強精準農(nóng)業(yè)技術(shù)及人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)適合國情的精準農(nóng)業(yè)項目，例如節(jié)水、節(jié)肥、控制雜草和病蟲害方面的技術(shù)。另外，還應(yīng)加強精準農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫建設(shè)和精準農(nóng)業(yè)試驗示范工作，研制先進適用的變量施肥播種機、變量噴藥機和變量灌溉設(shè)備。

4 結(jié)語

精準農(nóng)業(yè)作為“精耕細作”的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在現(xiàn)代信息社會的延伸，是科學(xué)合理利用農(nóng)業(yè)資源、提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本、改善生態(tài)環(huán)境、促進經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的典范。因此，我國應(yīng)力爭在精準農(nóng)業(yè)的理論和實踐應(yīng)用上取得突破性進展，盡快趕超發(fā)達國家。

摘要：全面概括精準農(nóng)業(yè)的定義、內(nèi)涵及主要技術(shù)體系，探討其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮的主要作用，介紹國內(nèi)外精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展歷程及研究應(yīng)用現(xiàn)狀，展望我國精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，為促進我國精準農(nóng)業(yè)快速發(fā)展提供理論參考。

關(guān)鍵詞：精準農(nóng)業(yè)；信息技術(shù)；經(jīng)濟效益；定量管理

中圖分類號：S12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）03-0068-02

精準農(nóng)業(yè)（Precision Agriculture）是以信息為基礎(chǔ)，利用傳感器及先進監(jiān)測技術(shù)，完整、準確、及時的了解土地和作物的詳細數(shù)據(jù)，結(jié)合精確時空統(tǒng)計分析，及時迅速做出決策的一種農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)。從本質(zhì)上講，精準農(nóng)業(yè)根據(jù)作物生長的土壤性狀調(diào)節(jié)各項投入，即在了解田塊內(nèi)部土壤性狀與生產(chǎn)力空間變異的情況下，確定農(nóng)作物的生產(chǎn)目標，調(diào)動土壤生產(chǎn)力，高效利用各類農(nóng)業(yè)資源，用最少的投入獲得同等或更高的收益，并實現(xiàn)社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 精準農(nóng)業(yè)的作用

1.1 定義及內(nèi)涵

精準農(nóng)業(yè)按照田間每一操作單元的環(huán)境條件和作物產(chǎn)量的時空差異性，精細準確地調(diào)整各種農(nóng)藝措施，最大限度地優(yōu)化水、肥、種子、農(nóng)藥等的量、質(zhì)和時機，以獲得最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟效益，并保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和土地等農(nóng)業(yè)自然資源。

精準農(nóng)業(yè)要求實時獲取地塊中每個小區(qū)（1～100 m2）的土壤、水、農(nóng)作物、光、熱等信息，并據(jù)此診斷作物長勢和產(chǎn)量空間差異，進而做出相應(yīng)決策。精準農(nóng)業(yè)需要實現(xiàn)三方面的精確，即定位精確（精確確定灌溉、施肥、殺蟲的地點）、定量精確（精確確定水、肥、藥、種子的用量）和定時精確（精確確定各種農(nóng)藝措施的實施時間，從而精確進行播種、施肥、灌溉、除草、殺蟲、收獲等）。

精準農(nóng)業(yè)的核心是應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)特別是信息技術(shù)來改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，信息技術(shù)主要包括遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）。其根據(jù)田間條件變化，利用農(nóng)學(xué)、地理學(xué)、生物學(xué)等模型對生產(chǎn)過程實行精準定位、定量管理，從而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加科學(xué)，有利于生態(tài)環(huán)境保護及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。精準農(nóng)業(yè)的主要技術(shù)體系。

1.2 主要作用

實施精準農(nóng)業(yè)技術(shù)主要有以下作用：1） 有效降低生產(chǎn)成本。精準農(nóng)業(yè)根據(jù)資源特點進行布局，能充分發(fā)揮資源優(yōu)勢，使生產(chǎn)資料的結(jié)構(gòu)和規(guī)模合理化，因此單位生產(chǎn)成本較低。2） 節(jié)約流通費用。精準農(nóng)業(yè)重視經(jīng)營規(guī)模、交易方式和供求時空對接等，所以運輸費用、交易費用和倉貯費用等均較低。3） 提高資源利用率。精準農(nóng)業(yè)技術(shù)能夠合理地利用土地，充分發(fā)掘生物個體的生產(chǎn)潛能和單位生產(chǎn)資料的使用價值，可達到地盡其力、物盡其用的目的。4） 提高產(chǎn)品質(zhì)量。生產(chǎn)投入過程的精準，確保生物處于最佳生長發(fā)育狀態(tài)，進而使生物產(chǎn)品的質(zhì)量最佳；5） 確保農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局、規(guī)劃、投入、產(chǎn)出進行精確控制的基礎(chǔ)上，遵循生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展原則，可使農(nóng)業(yè)進入可持續(xù)發(fā)展的軌道。

2 國外精準農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

20世紀80年代初，美國首次提出精準農(nóng)業(yè)的概念，并于90年代初將相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)。此后，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的發(fā)展，許多發(fā)達國家相繼開展精準農(nóng)業(yè)研究。1992年，明尼蘇達大學(xué)土壤系在程惠賢教授的指導(dǎo)下開始使用“Precision Agriculture”一詞，并被學(xué)校、公司、政府機構(gòu)普遍接受。1995年，美國明尼蘇達州和華盛頓州開發(fā)了商品性變量投入技術(shù)及設(shè)備，包括利用GIS和SSCM構(gòu)成電子地圖的種植業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，用計算機控制的變量投入農(nóng)業(yè)裝備，利用傳感器、GPS、GIS采集處理空間數(shù)據(jù)并形成決策的支持系統(tǒng)等。此后精準農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，并在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。

近年來，精準技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，并建立了若干支持精準農(nóng)業(yè)技術(shù)的示范應(yīng)用系統(tǒng)。美國、加拿大、澳大利亞等家率先將GPS技術(shù)應(yīng)用于精準農(nóng)業(yè)。1995年，Usery E L等利用GPS進行采樣和聯(lián)合收割機導(dǎo)航管理。2001年，B.Bassoal等對精準農(nóng)業(yè)的作物模型進行了研究，利用作物模型和遙感技術(shù)確定農(nóng)田管理分區(qū)，分析作物產(chǎn)量差異的原因。2002年，Chun-chieh Yang等在不同的肥料應(yīng)用策略下，運用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對農(nóng)用地進行分類。與此同時，Q.zhang等給出一個信息表模型，基于田間可管理數(shù)量的阻礙，以信息提交的形式管理產(chǎn)量數(shù)據(jù)。2003年，D.Moshou等運用光學(xué)反射信息監(jiān)測病蟲害感染導(dǎo)致的植物應(yīng)力，并且將這一應(yīng)力與作物因營養(yǎng)缺乏而導(dǎo)致的應(yīng)力區(qū)分開來。2004年，F(xiàn)eng chen等研究了預(yù)測表層圖土壤粘度的方法。此后，以變量施肥為代表的精準農(nóng)業(yè)變量施用技術(shù)、自動識別雜草和作物的技術(shù)、肥料播灑機自適應(yīng)建模與控制技術(shù)等相繼被研究應(yīng)用。

目前，農(nóng)業(yè)發(fā)達國家對精準農(nóng)業(yè)體系的發(fā)展?jié)摿皯?yīng)用前景有了廣泛共識，并將其作為發(fā)展農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的重點。美國的精準農(nóng)業(yè)技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)成熟和成型，但還沒有形成系統(tǒng)。在政府部門和相關(guān)企業(yè)的大力支持下，日本和韓國的精準農(nóng)業(yè)迅猛發(fā)展。英國、德國、荷蘭、法國、加拿大、澳大利亞、巴西等國關(guān)于精準農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用較多。

3 我國精準農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

20世紀80年代初，劉巽浩開始倡導(dǎo)進行“精準農(nóng)業(yè)”研究。90年代，在石玉林、汪懋華等院士的倡導(dǎo)下，精準農(nóng)業(yè)這一名詞開始成為農(nóng)業(yè)革命性發(fā)展的代名詞。1994年，科學(xué)家提出研究應(yīng)用精準農(nóng)業(yè)的建議，受當時條件所限，沒有引起政府有關(guān)部門的重視。此后，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用被提到了重要議事日程，成為“數(shù)字地球”發(fā)展戰(zhàn)略的切入點之一，并取得了較為豐碩的成果。例如：在農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)方面，國家及各級產(chǎn)業(yè)部門建立了一批基于3S技術(shù)的數(shù)據(jù)信息與管理系統(tǒng)；遙感技術(shù)廣泛應(yīng)用于災(zāi)害監(jiān)測、土地及農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)獲取、森林資源及環(huán)境監(jiān)測；在精準化投入方面，建立了一套標準化投入的生產(chǎn)技術(shù)體系，為精準農(nóng)業(yè)變量投入提供了堅實的基礎(chǔ)；地理信息系統(tǒng)普遍應(yīng)用于空間數(shù)據(jù)領(lǐng)域。

然而，從總體上看，我國的精準農(nóng)業(yè)仍處于試驗示范階段，在技術(shù)水平、經(jīng)營管理和經(jīng)濟效益等方面遠遠落后于發(fā)達國家。綜觀我國對精準農(nóng)業(yè)的研究，還沒有形成較為系統(tǒng)的學(xué)術(shù)思想和技術(shù)體系，大多局限于對引進概念進行補充和延伸。在實踐與應(yīng)用方面，對精準農(nóng)業(yè)的研究多側(cè)重于某些較為狹窄的方面，未建立規(guī)模較大的示范演示基地，離實際應(yīng)用更是相去甚遠。

我國農(nóng)田類型多樣，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，在今后的工作中，應(yīng)進一步明確精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展思路，在技術(shù)和農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)方面加強研究，探索適合我國特點的精準農(nóng)業(yè)發(fā)展之路。在加強精準農(nóng)業(yè)技術(shù)及人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)適合國情的精準農(nóng)業(yè)項目，例如節(jié)水、節(jié)肥、控制雜草和病蟲害方面的技術(shù)。另外，還應(yīng)加強精準農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫建設(shè)和精準農(nóng)業(yè)試驗示范工作，研制先進適用的變量施肥播種機、變量噴藥機和變量灌溉設(shè)備。

4 結(jié)語

精準農(nóng)業(yè)作為“精耕細作”的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在現(xiàn)代信息社會的延伸，是科學(xué)合理利用農(nóng)業(yè)資源、提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本、改善生態(tài)環(huán)境、促進經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的典范。因此，我國應(yīng)力爭在精準農(nóng)業(yè)的理論和實踐應(yīng)用上取得突破性進展，盡快趕超發(fā)達國家。

摘要：全面概括精準農(nóng)業(yè)的定義、內(nèi)涵及主要技術(shù)體系，探討其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮的主要作用，介紹國內(nèi)外精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展歷程及研究應(yīng)用現(xiàn)狀，展望我國精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，為促進我國精準農(nóng)業(yè)快速發(fā)展提供理論參考。

關(guān)鍵詞：精準農(nóng)業(yè)；信息技術(shù)；經(jīng)濟效益；定量管理

中圖分類號：S12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）03-0068-02

精準農(nóng)業(yè)（Precision Agriculture）是以信息為基礎(chǔ)，利用傳感器及先進監(jiān)測技術(shù)，完整、準確、及時的了解土地和作物的詳細數(shù)據(jù)，結(jié)合精確時空統(tǒng)計分析，及時迅速做出決策的一種農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)。從本質(zhì)上講，精準農(nóng)業(yè)根據(jù)作物生長的土壤性狀調(diào)節(jié)各項投入，即在了解田塊內(nèi)部土壤性狀與生產(chǎn)力空間變異的情況下，確定農(nóng)作物的生產(chǎn)目標，調(diào)動土壤生產(chǎn)力，高效利用各類農(nóng)業(yè)資源，用最少的投入獲得同等或更高的收益，并實現(xiàn)社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 精準農(nóng)業(yè)的作用

1.1 定義及內(nèi)涵

精準農(nóng)業(yè)按照田間每一操作單元的環(huán)境條件和作物產(chǎn)量的時空差異性，精細準確地調(diào)整各種農(nóng)藝措施，最大限度地優(yōu)化水、肥、種子、農(nóng)藥等的量、質(zhì)和時機，以獲得最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟效益，并保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和土地等農(nóng)業(yè)自然資源。

精準農(nóng)業(yè)要求實時獲取地塊中每個小區(qū)（1～100 m2）的土壤、水、農(nóng)作物、光、熱等信息，并據(jù)此診斷作物長勢和產(chǎn)量空間差異，進而做出相應(yīng)決策。精準農(nóng)業(yè)需要實現(xiàn)三方面的精確，即定位精確（精確確定灌溉、施肥、殺蟲的地點）、定量精確（精確確定水、肥、藥、種子的用量）和定時精確（精確確定各種農(nóng)藝措施的實施時間，從而精確進行播種、施肥、灌溉、除草、殺蟲、收獲等）。

精準農(nóng)業(yè)的核心是應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)特別是信息技術(shù)來改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，信息技術(shù)主要包括遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）。其根據(jù)田間條件變化，利用農(nóng)學(xué)、地理學(xué)、生物學(xué)等模型對生產(chǎn)過程實行精準定位、定量管理，從而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加科學(xué)，有利于生態(tài)環(huán)境保護及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。精準農(nóng)業(yè)的主要技術(shù)體系。

1.2 主要作用

實施精準農(nóng)業(yè)技術(shù)主要有以下作用：1） 有效降低生產(chǎn)成本。精準農(nóng)業(yè)根據(jù)資源特點進行布局，能充分發(fā)揮資源優(yōu)勢，使生產(chǎn)資料的結(jié)構(gòu)和規(guī)模合理化，因此單位生產(chǎn)成本較低。2） 節(jié)約流通費用。精準農(nóng)業(yè)重視經(jīng)營規(guī)模、交易方式和供求時空對接等，所以運輸費用、交易費用和倉貯費用等均較低。3） 提高資源利用率。精準農(nóng)業(yè)技術(shù)能夠合理地利用土地，充分發(fā)掘生物個體的生產(chǎn)潛能和單位生產(chǎn)資料的使用價值，可達到地盡其力、物盡其用的目的。4） 提高產(chǎn)品質(zhì)量。生產(chǎn)投入過程的精準，確保生物處于最佳生長發(fā)育狀態(tài)，進而使生物產(chǎn)品的質(zhì)量最佳；5） 確保農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局、規(guī)劃、投入、產(chǎn)出進行精確控制的基礎(chǔ)上，遵循生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展原則，可使農(nóng)業(yè)進入可持續(xù)發(fā)展的軌道。

2 國外精準農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

20世紀80年代初，美國首次提出精準農(nóng)業(yè)的概念，并于90年代初將相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)。此后，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的發(fā)展，許多發(fā)達國家相繼開展精準農(nóng)業(yè)研究。1992年，明尼蘇達大學(xué)土壤系在程惠賢教授的指導(dǎo)下開始使用“Precision Agriculture”一詞，并被學(xué)校、公司、政府機構(gòu)普遍接受。1995年，美國明尼蘇達州和華盛頓州開發(fā)了商品性變量投入技術(shù)及設(shè)備，包括利用GIS和SSCM構(gòu)成電子地圖的種植業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，用計算機控制的變量投入農(nóng)業(yè)裝備，利用傳感器、GPS、GIS采集處理空間數(shù)據(jù)并形成決策的支持系統(tǒng)等。此后精準農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，并在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。

近年來，精準技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，并建立了若干支持精準農(nóng)業(yè)技術(shù)的示范應(yīng)用系統(tǒng)。美國、加拿大、澳大利亞等家率先將GPS技術(shù)應(yīng)用于精準農(nóng)業(yè)。1995年，Usery E L等利用GPS進行采樣和聯(lián)合收割機導(dǎo)航管理。2001年，B.Bassoal等對精準農(nóng)業(yè)的作物模型進行了研究，利用作物模型和遙感技術(shù)確定農(nóng)田管理分區(qū)，分析作物產(chǎn)量差異的原因。2002年，Chun-chieh Yang等在不同的肥料應(yīng)用策略下，運用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對農(nóng)用地進行分類。與此同時，Q.zhang等給出一個信息表模型，基于田間可管理數(shù)量的阻礙，以信息提交的形式管理產(chǎn)量數(shù)據(jù)。2003年，D.Moshou等運用光學(xué)反射信息監(jiān)測病蟲害感染導(dǎo)致的植物應(yīng)力，并且將這一應(yīng)力與作物因營養(yǎng)缺乏而導(dǎo)致的應(yīng)力區(qū)分開來。2004年，F(xiàn)eng chen等研究了預(yù)測表層圖土壤粘度的方法。此后，以變量施肥為代表的精準農(nóng)業(yè)變量施用技術(shù)、自動識別雜草和作物的技術(shù)、肥料播灑機自適應(yīng)建模與控制技術(shù)等相繼被研究應(yīng)用。

目前，農(nóng)業(yè)發(fā)達國家對精準農(nóng)業(yè)體系的發(fā)展?jié)摿皯?yīng)用前景有了廣泛共識，并將其作為發(fā)展農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的重點。美國的精準農(nóng)業(yè)技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)成熟和成型，但還沒有形成系統(tǒng)。在政府部門和相關(guān)企業(yè)的大力支持下，日本和韓國的精準農(nóng)業(yè)迅猛發(fā)展。英國、德國、荷蘭、法國、加拿大、澳大利亞、巴西等國關(guān)于精準農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用較多。

3 我國精準農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

20世紀80年代初，劉巽浩開始倡導(dǎo)進行“精準農(nóng)業(yè)”研究。90年代，在石玉林、汪懋華等院士的倡導(dǎo)下，精準農(nóng)業(yè)這一名詞開始成為農(nóng)業(yè)革命性發(fā)展的代名詞。1994年，科學(xué)家提出研究應(yīng)用精準農(nóng)業(yè)的建議，受當時條件所限，沒有引起政府有關(guān)部門的重視。此后，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用被提到了重要議事日程，成為“數(shù)字地球”發(fā)展戰(zhàn)略的切入點之一，并取得了較為豐碩的成果。例如：在農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)方面，國家及各級產(chǎn)業(yè)部門建立了一批基于3S技術(shù)的數(shù)據(jù)信息與管理系統(tǒng)；遙感技術(shù)廣泛應(yīng)用于災(zāi)害監(jiān)測、土地及農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)獲取、森林資源及環(huán)境監(jiān)測；在精準化投入方面，建立了一套標準化投入的生產(chǎn)技術(shù)體系，為精準農(nóng)業(yè)變量投入提供了堅實的基礎(chǔ)；地理信息系統(tǒng)普遍應(yīng)用于空間數(shù)據(jù)領(lǐng)域。

然而，從總體上看，我國的精準農(nóng)業(yè)仍處于試驗示范階段，在技術(shù)水平、經(jīng)營管理和經(jīng)濟效益等方面遠遠落后于發(fā)達國家。綜觀我國對精準農(nóng)業(yè)的研究，還沒有形成較為系統(tǒng)的學(xué)術(shù)思想和技術(shù)體系，大多局限于對引進概念進行補充和延伸。在實踐與應(yīng)用方面，對精準農(nóng)業(yè)的研究多側(cè)重于某些較為狹窄的方面，未建立規(guī)模較大的示范演示基地，離實際應(yīng)用更是相去甚遠。

我國農(nóng)田類型多樣，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，在今后的工作中，應(yīng)進一步明確精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展思路，在技術(shù)和農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)方面加強研究，探索適合我國特點的精準農(nóng)業(yè)發(fā)展之路。在加強精準農(nóng)業(yè)技術(shù)及人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)適合國情的精準農(nóng)業(yè)項目，例如節(jié)水、節(jié)肥、控制雜草和病蟲害方面的技術(shù)。另外，還應(yīng)加強精準農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫建設(shè)和精準農(nóng)業(yè)試驗示范工作，研制先進適用的變量施肥播種機、變量噴藥機和變量灌溉設(shè)備。

4 結(jié)語

精準農(nóng)業(yè)作為“精耕細作”的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在現(xiàn)代信息社會的延伸，是科學(xué)合理利用農(nóng)業(yè)資源、提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本、改善生態(tài)環(huán)境、促進經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的典范。因此，我國應(yīng)力爭在精準農(nóng)業(yè)的理論和實踐應(yīng)用上取得突破性進展，盡快趕超發(fā)達國家。