美國、以色列等國發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的模式分析及啟示

楊盛琴

一、美國的高級精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式

美國是世界上最早研究與應(yīng)用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的國家，在20世紀(jì)90年代中，美國就進(jìn)行了土壤結(jié)構(gòu)密度傳感技術(shù)、土壤傳導(dǎo)性技術(shù)、電磁感應(yīng)技術(shù)等農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的研究，這些技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)陸續(xù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用，對土壤元素測定、農(nóng)作物產(chǎn)量監(jiān)測、施肥變量反應(yīng)等耕作技術(shù)起到實質(zhì)性推動。美國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式其核心是技術(shù)層面，將現(xiàn)代化的信息技術(shù)、農(nóng)業(yè)技術(shù)與工程技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，體現(xiàn)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)所要求的時間與空間差異，在此基礎(chǔ)上，通過農(nóng)田地理信息系統(tǒng)提供的地理信息確定作物的最佳生產(chǎn)模型，決定依據(jù)不同作物的差異，采用衛(wèi)星定位，智能機(jī)械，智能施肥、灌溉、噴灑農(nóng)藥等，最大限度地優(yōu)化各項農(nóng)業(yè)投入，同時也保護(hù)了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境及土地資源。美國的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)追求的不是集約化時代下的高產(chǎn)，而是強(qiáng)調(diào)單位面積的投入與產(chǎn)出的最佳比例，強(qiáng)調(diào)效益，因此，更加注重農(nóng)業(yè)投入、農(nóng)業(yè)產(chǎn)出、生態(tài)環(huán)境以及精準(zhǔn)技術(shù)等不同要素的互動，互動的結(jié)果決定了效益。其效益主要體現(xiàn)在兩個方面，一是通過減少投入來提高農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質(zhì)，二是保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少農(nóng)業(yè)耕種中化學(xué)物質(zhì)濫用造成的環(huán)境污染。

1.技術(shù)系統(tǒng)

美國的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)先于世界，技術(shù)非常成熟，已經(jīng)建成了完善的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)。一種高級的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，在其技術(shù)層面上，核心的部分主要是3S技術(shù)（全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)），另外，決策支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)與智能設(shè)備控制系統(tǒng)也很重要。

2.發(fā)展實踐

1993年，美國首次進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕種技術(shù)試驗，取得了較好的成效。當(dāng)年用全球定位系統(tǒng)指導(dǎo)施肥的農(nóng)場，其產(chǎn)量比傳統(tǒng)施肥提供了15%，并且在化肥使用總量上減少了。1995年，美國有5.1%的農(nóng)場不同程度應(yīng)用了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)，1996年美國農(nóng)業(yè)部的統(tǒng)計顯示，在小麥生產(chǎn)中使用了監(jiān)視器技術(shù)的農(nóng)田增長率為6%左右。2000年，在玉米及大豆種植中，使用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的農(nóng)場達(dá)到了1/3。從2002年開始，遙感技術(shù)、智能機(jī)械系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在美國農(nóng)業(yè)耕作中得到了廣泛的運(yùn)用。2010年之后，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，掀起了美國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的新浪潮，2013年年底，美國農(nóng)業(yè)部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，美國年生產(chǎn)總值100萬美元以上的農(nóng)場精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的使用率達(dá)到了93%，50萬～100萬美元的農(nóng)場精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)使用率85%左右，一些小型農(nóng)場也開始推廣普及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)。

美國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)目前最具有代表性的系統(tǒng)是約翰迪爾公司在2012年推出的“綠色之星”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)和凱斯公司201 3年年初推出的新一代“先進(jìn)農(nóng)業(yè)”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。這兩個精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)系統(tǒng)在美國得到了較為廣泛的應(yīng)用，是美國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)系統(tǒng)的集大成者?！熬G色之星”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是基于全球定位系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展而成的新型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系，適合大中規(guī)模的機(jī)械化生產(chǎn)的農(nóng)場使用，其在大農(nóng)場中的市場占有率達(dá)到了65%以上。凱斯“先進(jìn)農(nóng)業(yè)”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是凱斯公司在1996年第一代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上推出的新產(chǎn)品，其在北美洲及澳大利亞得到了廣泛的運(yùn)用。比較適合種植水稻、玉米、大豆和小麥等作物。

二、以色列的新興工業(yè)化國家特色精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式

以色列是一個自然環(huán)境較為惡劣的國家，國土面積2.5萬km²，沙漠就占去了60%以上，可耕地面積占國土面積的20%左右。大部分國土是沙漠地帶，導(dǎo)致了以色列淡水資源極為匱乏，人均可利用的淡水資源只有世界平均水平的1/33。但是，面對如此惡劣的自然環(huán)境。以色列的農(nóng)業(yè)卻很發(fā)達(dá)。1996年以來，其農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值連年增長，年增長率保持在17%左右，其農(nóng)業(yè)人口只占總?cè)丝诘?%左右，但以色列的糧食已經(jīng)完全實現(xiàn)了自給自足。2000年以后，其農(nóng)產(chǎn)品大量出口到歐洲，以色列的農(nóng)業(yè)創(chuàng)造了“沙漠奇跡”。其精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)水平足可以與美國并駕齊驅(qū)，但有著自己的特色。

1.發(fā)達(dá)的自動化溫室控制技術(shù)

在20世紀(jì)70年代之前，以色列的農(nóng)產(chǎn)品還是大量依靠進(jìn)口，其后，以色列依據(jù)本國的自然資源條件，調(diào)整了農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)，減少了對土地資源要求高的糧食作物種植，積極發(fā)展溫室技術(shù)，改種產(chǎn)值高的花卉、蔬菜及水果，大大改善了其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況。以色列的溫室技術(shù)從20世紀(jì)70年代至今，完全實現(xiàn)了智能化與自動化，一個溫室大約4000m²，從播種開始到收獲，全過程電腦控制，基本上不需要人力，而且將滴灌技術(shù)引入溫室系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了花卉、蔬菜等農(nóng)作物的產(chǎn)量。截至2012年年底，以色列的溫室花卉種植面積約2000hm²，但其產(chǎn)品90%以上用來出口，以較小的產(chǎn)出獲取了較大的收益。

2.先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)

以色列大部分地區(qū)干旱少雨，土地貧瘠，提高水資源的利用率是以色列解決農(nóng)業(yè)發(fā)展的最大問題，因此，節(jié)水技術(shù)研究一直是以色列農(nóng)業(yè)科學(xué)中最顯要的課題。從20世紀(jì)50年代開始，以色列政府大規(guī)模進(jìn)行水利建設(shè)，將北部水源引入到沙漠縱深，將地下水抽取連成全國網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上積極發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)。滴灌與噴灌是以色列的節(jié)水灌溉技術(shù)的主要形式，發(fā)展到今天，已經(jīng)是第七代技術(shù)，廣泛運(yùn)用于溫室、沙漠地帶、綠化帶等區(qū)域，由于其全國的地下水已經(jīng)形成了聯(lián)網(wǎng)，建立節(jié)水灌溉設(shè)施相對比較容易。以色列的污水處理技術(shù)也很發(fā)達(dá)，所有污水經(jīng)過過濾、殺菌處理，用于非食用類作物的灌溉。目前，以色列節(jié)水灌溉率達(dá)到90%以上，水資源利用率達(dá)到了98%，位居世界首位。

3.精確化的育種開發(fā)技術(shù)及水肥一體化技術(shù)

以色列十分重視農(nóng)作物育種技術(shù)的開發(fā)與改變，依據(jù)市場的需求，不斷開發(fā)高效無公害及抗病蟲害農(nóng)作物種子，利用生物工程技術(shù)開發(fā)的新品種能夠降低對農(nóng)藥和化肥的依賴，保證能在自然狀態(tài)下生長，其良種開發(fā)技術(shù)位居世界前列。以色列在節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展的同時，還開發(fā)出水肥一體化技術(shù)，灌溉與施肥同時進(jìn)行，這種精準(zhǔn)技術(shù)是建立在對土壤品質(zhì)及作物生長過程的監(jiān)測之，實現(xiàn)了節(jié)水、灌溉與平衡施肥的統(tǒng)一化。

三、越南等國家的初級精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式

越南的水稻種植、毛里求斯的甘蔗種植、非洲東部的茶葉種植以及中東的椰棗、東南亞的油椰子等作物種植具有一些共同的特點(diǎn)，即是由人工勞作代替機(jī)械化作業(yè)，從育種到最后的收獲，全程用人工記錄土壤、作物生長過程、施肥量、噴灑農(nóng)藥等，這些勞作過程憑借的是種植者的豐富經(jīng)驗而完成，完全不用機(jī)械與儀器，但最后能生產(chǎn)出高品質(zhì)的綠色農(nóng)產(chǎn)品。通過勞動力的優(yōu)勢來彌補(bǔ)其科技的落后，在一定規(guī)模的區(qū)域內(nèi)仍然可以從事小農(nóng)經(jīng)營的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)種植方式。這種精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)為人力資源型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，也為發(fā)展中國家和欠發(fā)達(dá)國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了一種可借鑒的模式。

四、不同國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的啟示

美國、以色列和越南等國家所實施的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方式和技術(shù)不同，但適合了本國的國情及經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展水平，對農(nóng)業(yè)效益及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)是一致的。中國是一個農(nóng)業(yè)大國，長期以來，農(nóng)業(yè)發(fā)展模式及生產(chǎn)方式相對來說較為粗放，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料及資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重，走精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展之路是發(fā)展方向。中國地域遼闊、自然條件差異較大，中國可以依據(jù)不同地區(qū)不同的自然條件和農(nóng)業(yè)發(fā)展水平而選用。

1.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式多種多樣

以美國為代表的發(fā)達(dá)國家其精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)及生產(chǎn)方式是在發(fā)達(dá)的信息技術(shù)支撐下，在農(nóng)業(yè)高度現(xiàn)代化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是一種高級的信息化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)；以色列的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)模式側(cè)重于溫室技術(shù)及節(jié)水灌溉系統(tǒng)的支撐，是一種特色化的高級精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)；以越南等國家為代表的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)則是基于人力資源的豐富而發(fā)展起來的手工勞作式初級精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。這3種模式代表了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的3個層級，反映了不同類型的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的高低，也反映了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的差異。隨著科技的發(fā)展與普及，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)會從初級向高級階段發(fā)展。

2.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式應(yīng)該結(jié)合本國國情

美國等發(fā)達(dá)國家的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是建立在大農(nóng)場的生產(chǎn)經(jīng)營體制，是農(nóng)業(yè)高度集約化的結(jié)果；以色列位于沙漠地帶，嚴(yán)重缺水，自然條件惡劣，其精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式體現(xiàn)了其自然條件，憑借著發(fā)達(dá)的技術(shù)，創(chuàng)造了現(xiàn)代化設(shè)施型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)；越南等發(fā)展中國家的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)受制于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平及科技水平的落后，但憑借其良好的自然條件及人力資源優(yōu)勢，發(fā)展出初級的人力資源型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。各國國情的不同，制約了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向及方式，但一樣可以創(chuàng)造出精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的效益價值。

3.中國應(yīng)該分層級、分階段發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)

中國自然條件、地區(qū)發(fā)展差異等情況比較明顯，上述3種精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方式在中國都可以應(yīng)用。在東部、東北部等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)、機(jī)械化程度較高的地區(qū)，可以發(fā)展美國式的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，黑龍江及新疆地區(qū)已經(jīng)開始試驗高度信息化的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)模式。在中國西北地區(qū)缺水干旱地帶，可以使用以色列的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，從節(jié)水、治污及水資源循環(huán)利用等角度，發(fā)展可持續(xù)的特色精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，目前寧夏、甘肅、新疆等多地已經(jīng)引入了以色列的漫灌、滴灌及微灌技術(shù)，取得了較好的效果。在中國西南及東南山區(qū)，受制于自然條件的限制，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度較低，可以發(fā)展初級的綠色精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。中國發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)要循序漸進(jìn)，分階段進(jìn)行。首先，可以試驗、引進(jìn)、示范一些區(qū)域，引進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展理念，制定精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的中長期規(guī)劃。在進(jìn)一步引起精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)與設(shè)備，建立相應(yīng)的示范區(qū)，摸索精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗。第二步可以將試驗示范的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)及經(jīng)驗向全國有條件的地區(qū)推廣，重點(diǎn)區(qū)域是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)及黑龍江農(nóng)墾區(qū)，這些地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，可以普及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。第三步是建立中國特色的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)模式，注重智能化節(jié)水、節(jié)肥、除草及防治病蟲害等技術(shù)，積累經(jīng)驗，為全國全面實施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供科學(xué)依據(jù)，有條件的地區(qū)可以進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。同時，積極建立全國性的農(nóng)田監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，加快農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)及咨詢決策系統(tǒng)建設(shè)，加強(qiáng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)人才培育以及相應(yīng)的法律法規(guī)建設(shè)等。

來源：世界農(nóng)業(yè)