基于現(xiàn)代信息技術(shù)的精準農(nóng)業(yè)發(fā)展研究

王金鳳，梁瑞華

基于現(xiàn)代信息技術(shù)的精準農(nóng)業(yè)發(fā)展研究

王金鳳，梁瑞華

通過對我國精準農(nóng)業(yè)發(fā)展分析發(fā)現(xiàn)：目前精準農(nóng)業(yè)發(fā)展存在從前期的測土配方到后期的農(nóng)作物收獲的投入成本較高、進入門檻較高、缺乏基礎(chǔ)配套設(shè)施以及農(nóng)業(yè)從業(yè)人員整體素質(zhì)不高等問題。據(jù)此得出今后我國精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展應(yīng)著重降低精準農(nóng)業(yè)發(fā)展成本，完善農(nóng)戶進入機制，健全精準農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)配套設(shè)施，提高農(nóng)業(yè)從業(yè)人員素質(zhì)等結(jié)論，以進一步加快我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展步伐。

現(xiàn)代信息技術(shù)；精準農(nóng)業(yè)；數(shù)據(jù)化；智能化

一、引言

精準農(nóng)業(yè)是一種以大數(shù)據(jù)科學(xué)為核心的信息化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)理念，其發(fā)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(tǒng)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)而邁向集約化、精準化、智能化、數(shù)據(jù)化，促使我國農(nóng)產(chǎn)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(nóng)業(yè)進行研究，建立了小湯山國家精準農(nóng)業(yè)研究示范基地和黑龍江友誼農(nóng)場的“精準農(nóng)業(yè)示范項目”試驗基地；2012-2013年在黑龍江墾區(qū)農(nóng)機推廣產(chǎn)品中，GPS自動導(dǎo)航和駕駛系統(tǒng)全部由國外進口，這表明我國亟需自主研制開發(fā)精準農(nóng)業(yè)設(shè)施裝備?？傮w上看，我國對精準農(nóng)業(yè)的研究大多局限于對概念的補充和延伸，沒有形成系統(tǒng)成熟的學(xué)術(shù)思想。在實踐中，并未建立較大規(guī)模的試驗示范基地，基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)營規(guī)模和經(jīng)濟效益等都不及發(fā)達國家。因此，需對精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展作進一步研究，以加快我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程。

二、精準農(nóng)業(yè)內(nèi)涵及主要技術(shù)組成

（一）精準農(nóng)業(yè)內(nèi)涵

精準農(nóng)業(yè)(precision agriculture，PA)又稱精細農(nóng)業(yè)，精確農(nóng)業(yè)或處方農(nóng)業(yè)，是以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效為目的的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。它的全部概念建筑在“空間差異”的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理上，在定位、導(dǎo)航的基礎(chǔ)上，根據(jù)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(nóng)資投放量，最大限度地發(fā)揮土壤和農(nóng)作物的潛力，做到既滿足作物生長發(fā)育的需要，又減少農(nóng)資的投入，從而降低物質(zhì)消耗、增加產(chǎn)量、保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

（二）精準農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)組成

精準農(nóng)業(yè)技術(shù)體系是支撐精準農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵部件，精準農(nóng)業(yè)技術(shù)通常不以單項技術(shù)的形式出現(xiàn)，在組裝集成單項技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時，形成了精準農(nóng)業(yè)所獨有的技術(shù)體系，如產(chǎn)量圖、配備有“3S”技術(shù)的播種機、聯(lián)合收割機等。精準農(nóng)業(yè)技術(shù)體系如圖1所示：

圖1 精準農(nóng)業(yè)技術(shù)體系構(gòu)成

1.現(xiàn)代信息技術(shù)

現(xiàn)代信息技術(shù)主要由全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)和計算機自動控制技術(shù)組成，其基本含義是把農(nóng)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(nóng)業(yè)管理技術(shù)。這項技術(shù)依賴全球定位系統(tǒng)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(nóng)藥的利用率，同時在管理決策環(huán)節(jié)上，可根據(jù)具體情況選擇“單純獲取高產(chǎn)”“以適量投入獲取較高經(jīng)濟利潤”或“減少資源消耗、保護生態(tài)環(huán)境”等多種不同優(yōu)化目標。

2.生物技術(shù)

生物技術(shù)是現(xiàn)代生物學(xué)與其相關(guān)學(xué)科交差融合的產(chǎn)物，其中核心是基因工程技術(shù)。隨著人們對動植物基因?qū)W和蛋白質(zhì)學(xué)的認識，生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣。通過對動植物基因重組，可增強農(nóng)作物對生長環(huán)境的適應(yīng)能力，增加農(nóng)作物單產(chǎn)，減少農(nóng)藥化肥的施用量，改善食物的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)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(nóng)藥的使用；在水稻中導(dǎo)入能產(chǎn)生維生素A的基因，可以提高稻米的營養(yǎng)價值。

3.工程裝備技術(shù)

農(nóng)業(yè)工程裝備技術(shù)是精準農(nóng)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是衡量精準農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要指標。用于我國精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)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(jié)水灌溉與水肥一體化設(shè)備、高效能收獲機械等，可實現(xiàn)精準平整土地、建立模塊信息，為農(nóng)作物生產(chǎn)管理收割做好準備。我國于2009年建立農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心，以自主研制適合我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的農(nóng)業(yè)機械，近幾年，我國農(nóng)機科技創(chuàng)新能力提升較快，2016年全國農(nóng)作物耕種收綜合機械化率高達63%。

三、我國精準農(nóng)業(yè)發(fā)展存在的問題

（一）發(fā)展精準農(nóng)業(yè)的成本較高

精準農(nóng)業(yè)技術(shù)在新疆兵團棉花的大面積種植應(yīng)用中取得了客觀的經(jīng)濟、社會及生態(tài)效益:平均單產(chǎn)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(nóng)作物生長環(huán)境的檢測，節(jié)約檢測成本高達90%，檢測效率提高500%以上。但這些農(nóng)業(yè)機械價格昂貴，適合大面積作業(yè)，主要面向大型農(nóng)場。而我國地形復(fù)雜，以小農(nóng)經(jīng)濟為主，農(nóng)戶多分散且產(chǎn)能較低，導(dǎo)致發(fā)展精準農(nóng)業(yè)的成本較高，不適合我國目前的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平和生產(chǎn)作業(yè)規(guī)模。

（二）農(nóng)業(yè)從業(yè)人員素質(zhì)偏低

我國農(nóng)業(yè)勞動力文化程度較低，近年來，市場的各種優(yōu)質(zhì)資源也逐漸由農(nóng)村轉(zhuǎn)移到城市，在農(nóng)村形成了“38、61、99”部隊、“空心村”“末代農(nóng)民”等現(xiàn)象，進一步降低了農(nóng)業(yè)勞動力的素質(zhì)。文化知識的缺乏，降低了農(nóng)業(yè)從業(yè)人員接受新事物、學(xué)習(xí)新技術(shù)的能力，導(dǎo)致一些高新技術(shù)成果難以推廣運用，阻礙了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展向高端升級的進程。雖然我國政府大力提倡精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展，但由于我國基礎(chǔ)薄弱，農(nóng)民吸納新技術(shù)的能力差，精準農(nóng)業(yè)在我國的推廣實踐困難重重。

（三）精準農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施不健全

我國精準農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備遠遠落后于世界先進水平，僅相當于發(fā)達國家20世紀60-70年代的水平。目前我國精準農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)機具多從國外進口，尤其是在技術(shù)含量較高的新型行業(yè)，這種差距還在不斷加大。精準農(nóng)業(yè)裝備研發(fā)和創(chuàng)新的技術(shù)儲備嚴重缺乏，適用農(nóng)業(yè)機具設(shè)備品種少、水平低，而且可靠性極差，遠不能適應(yīng)精準農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。另外，精準農(nóng)業(yè)機械設(shè)備價格高昂，我國零散的農(nóng)戶和小型農(nóng)場無法承擔(dān)高額的費用，導(dǎo)致精準農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施嚴重缺乏。

（四）現(xiàn)代信息技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用有限

我國已利用現(xiàn)代信息技術(shù)建立了農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫及農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)，將3S等各項高科技應(yīng)用到精準農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展中，并在北京、黑龍江、新疆等各地建立了大規(guī)模的精準農(nóng)業(yè)實驗基地，在一定程度上解決了我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中存在的化肥農(nóng)藥利用率低、勞動效率較低、環(huán)境污染嚴重等問題。總體來看，現(xiàn)代信息技術(shù)在我國精準農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用仍處于初級階段，很多技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用都是空白。如：基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、智能控制、機器人技術(shù)、VRA播種等現(xiàn)代信息技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用基本上都處于空白狀態(tài)。

四、我國精準農(nóng)業(yè)發(fā)展的對策建議

（一）降低精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本

加快精準農(nóng)業(yè)核心技術(shù)研究，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、適合國情的低成本精準農(nóng)業(yè)機械設(shè)備，促使農(nóng)業(yè)科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的生產(chǎn)力；降低精準農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用成本，降低我國廣大農(nóng)村地區(qū)邁向精準農(nóng)業(yè)的門檻，改變我國精準農(nóng)業(yè)“只有理論，不能實施”的尷尬局面；建立大型農(nóng)場，發(fā)展多種形式的適度規(guī)模經(jīng)營。培育新型經(jīng)營主體，帶動適度規(guī)模經(jīng)營發(fā)展，如農(nóng)業(yè)專業(yè)大戶和家庭農(nóng)場等，同時簡化精準農(nóng)業(yè)技術(shù)，提高精準農(nóng)業(yè)技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的實用性和易用性，有效降低精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

（二）提高農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的素質(zhì)

精準農(nóng)業(yè)是科技含量較高的新型農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，精準農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的操作需要豐富的專業(yè)知識，而“空心村”等現(xiàn)象導(dǎo)致我國農(nóng)村人才匱乏，尤其是精通精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程專業(yè)人才的匱乏。因此，必須從以下幾個方面提高精準農(nóng)業(yè)從業(yè)人員素質(zhì)：一，完善中小學(xué)課程，把精準農(nóng)業(yè)添加到教科書中，保證下一代全面徹底地了解精準農(nóng)業(yè)；二，加強對現(xiàn)有勞動者的專業(yè)化培訓(xùn)，加快農(nóng)業(yè)科技隊伍建設(shè)和農(nóng)技推廣；三，培育新型職業(yè)農(nóng)民，促使其在精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展中起到“領(lǐng)頭雁”的作用，為我國精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供人才保證。

（三）大力加強精準農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

精準農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施主要指智能化精準農(nóng)業(yè)裝備，其研究與開發(fā)是精準農(nóng)業(yè)能否得到推廣實踐的關(guān)鍵。目前我國精準農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施較差，技術(shù)含量低，特別是大型的農(nóng)機設(shè)備，幾乎是從國外進口的，因此應(yīng)從不同層面加強精準農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，改善精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件。一是政府要加大對精準農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資，加強智能化精準農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)的開發(fā)和實踐應(yīng)用。二是增加精準農(nóng)業(yè)主要農(nóng)機裝備的生產(chǎn)數(shù)量，如多功能谷物精密播種機，可自動調(diào)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(xiàn)代信息技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用面

加快精準農(nóng)業(yè)核心技術(shù)研究，簡化精準農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步驟，降低精準農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本，促使盡可能多的農(nóng)民將精準農(nóng)業(yè)技術(shù)體系應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中；建立一個完整的植物信息數(shù)據(jù)庫，在農(nóng)作物生長的不同階段及時給出合理的操作建議；結(jié)合全國各地農(nóng)業(yè)發(fā)展特點和現(xiàn)狀，加快自主研制開發(fā)適合不同模式精準農(nóng)業(yè)發(fā)展的“3S”技術(shù)及高科技產(chǎn)品，并將“3S”技術(shù)及高科技產(chǎn)品全面運用于精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，進一步拓寬現(xiàn)代信息技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

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F320.1

B

1008-4428（2017）03-11-03

河南省哲學(xué)社會科學(xué)項目：“河南‘互聯(lián)網(wǎng)+’現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新型業(yè)態(tài)生成機制及實踐路徑研究”（2016BJJ012）；河南省科技攻關(guān)項目：“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)融合發(fā)展的技術(shù)路徑研究（162102310083）；河南省教育廳人文社科一般項目“創(chuàng)新驅(qū)動河南省農(nóng)村一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)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(yè)大學(xué)經(jīng)濟貿(mào)易學(xué)院碩士研究生，研究方向：農(nóng)業(yè)經(jīng)濟管理、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；

梁瑞華，女，河南南陽人，河南工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟貿(mào)易學(xué)院教授，博士，研究方向：農(nóng)業(yè)經(jīng)濟管理、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。