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【摘 要】农业是第一产业,是国民经济的基础产业.俗话说“民以食为天”,农业不仅是人民赖以生存的产业,也是影响一个国家实力的重要因素.在工业和服务业快速发展的新时代,对农业也提出了新的要求和标准.在这种形势下,加快发展精准农业既是转变经济发展方式,全面建设小康社会的重要内容,也是提高农业综合生产能力、增加农民收入、建设社会主义新农村的必然要求.本文介绍了精准农业的内涵及其技术体系,并对我国精准农业发展现状进行了研究.
【关 键 词】精准农业；技术体系；发展现状
1精准农业产生的原因
精确农业（precisionagriculture）是由美国农业工作者在20世纪九十年代初倡导并实施的.精准农业的兴起主要有两个原因：一是可持续农业为世人所接受.传统农业的发展在很大程度上依赖于化肥、农药的大量投入的增加而实现.但是由于化学物质的过量投入造成生态环境污染和农产品质量下降,高能耗的生产方式导致农业生产效益低下.在当今农产品市场竞争日趋激烈的时代,急需精准农业这种新的生产模式来适应农业持续发展的需要.二是全球定位系统、地理信息系统、遥感、人工智能等高新技术的产生以及民用化.前者给精准农业的产生提供了思想准备,后者给精准农业的实现提供了技术准备.
2精准农业内涵及其关键技术
精准农业指的是利用全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、连续数据采集技术、决策支持系统（DSS）、变量控制技术等现代高新技术获取农田小区作物产量和影响作物生产的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间及时间差异性信息,分析影响小区产量差异的原因,并采取技术上可行、经济上有效的调控措施,区域对待,按需实施定位调控的“处方农业”.其技术体系由信息数据采集、信息数据处理和决策生成、决策实施等3个环节组成的[1].如图1所示：
图1精准农业技术体框架
2.1地理信息系统（GIS）
地理信息系统是用于输入、存储、查询、分析、和显示地理数据的计算机系统[2].地理信息系统开始应用于农业领域是在20世纪70年代,最先应用在耕地调查、土地资源评价、农业资源信息管理等方面.到20世纪90年代以后,地理信息系统开始广泛的应用于农业领域,和全球定位系统、遥感、计算机网络技术、自动控制等技术紧密地结合起来,主要用于采集、建立影响农田小区作物生产的地理环境数据、土壤数据、作物苗情数据、病虫害数据、作物产量等空间数据库.并且进行空间信息的地理统计处理、图形处理和表达等,为分析空间和时间差异性和实施调控提供决策方案.
2.2全球定位系统（GPS）
全球定位系统是指利用定位卫星在全球范围进行定位、导航的系统.利用全球定位系统快速准确的定位系统可以实时的用于农田面积精准测量、农药化肥的精准喷洒,在作物收获时不仅可以精准收获还可以不断地记录下几乎每平方米的产量和其他信息.不仅有助于提高作物的产量还可以降低因化肥农药的过量使用而造成的环境污染.
2.3遥感（RS）
遥感是指在一定的距离之外,不与目标物体直接接触,通过传感器收集被测目标所发射出来的电磁波能量而加以记录并形成影响,以供有关专业进行信息识别、分类、和分析的一门技术学科[3].因此遥感技术是未来精准农业主要采用的信息获取手段,是支持大面积快速获得田间数据的重要工具.主要用于土壤数据采集、农业资源监测、作物产量预测、农情预报等方面.
2.4专家系统（ES）
专家系统是一个能够利用某个领域人类专家水平的知识和经验来解决领域问题的智能计算机程序系统.一般是由知识获取、知识库、推理机和人机界面等几个部分组成的.20世纪70年代专家系统在农业领域初次应用,随着农业专家系统的不断发展,专家系统在农业领域中的应用越来越广泛,已经由单一的施肥、灌溉、病虫害等服务扩展到播前、播种、施肥、灌溉、病虫害、田间管理等全过程.
2.5决策支持系统（DSS）
决策支持系统是一种以计算机为辅助工具,应用决策科学以及有关科学的理论与方法,以人机交互方式辅助决策者解决半结构或非结构化的决策问题的信息系统.在精准农业技术体系中,决策支持系统可以根据农作物的生长情况、环境因素、结合经济分析以及作物生长相关的数据进行决策,并且根据专家知识,对不同的决策给出最优方案,从而指导田间操作.
2.6作物模拟模型（CG）
作物模拟模型,是指能够定量和动态地描述作物的生长、发育和产量形成过程及其对环境反应的计算机模拟程序[4].作物模拟技术是60年代初在欧洲及美国出现的[5],主要通过作物模拟模型研究不同播种时期、不同作物密度以及灌溉时间、灌溉次数、肥料使用量在不同的环境状况下对作物布局和产量的影响.现在将作物生长模拟模型与专家系统、多媒体技术、网络技术、3S技术等技术相结合使得作物模拟模型在生产力预测预警、品种设计与评价、时空尺度分析、环境效应评估等方面发挥更大的作用.
3我国精准农业的发展现状
我国在1994年就提出在我国进行精准农业研究应用的建议,但是由于当时条件的限制,并没有引起有关部门的重视.近几年随着信息技术的快速发展,信息技术在农业上的应用也得到了重视.国家计委刘江副主任访美后,认为我们应该跟踪国际农业生产技术的前沿领域,开展“精准农业”的研究应用.科技部徐冠华副部长在谈发展“数字地球”时认为,“精准农业”是中国“数字地球”发展战略的切入点之一.国家在863计划中已列入了精准农业的内容,国家计委和北京市政府共同出资在北京搞精准农业示范区.中科院也把精准农业列入知识创新工程计划,我国精准农业的思想已经为科技界和社会广为接受,并在实践上有一些应用.但是“精准农业”在理论上目前还是一些概念性的东西,没有建立先进的体系,不足以对指导精准农业进行深入研究和实践运作.且我国发展精准农业存在诸多限制因素：1）农田类型多种多样、分布零星、人均耕地面积较少不利于联合作业机械的实施.2）农业机械化水平较低且农业科技投入不足精准农业技术一时很难推广.3）农民的信息意识不强、科研成果实用性不足高投入的精准农业在我国的多大部分很难付诸实施.所以我国精准农业的发展还处在起步阶段.
【参考文献】
[1]徐国强,高献坤,田辉,侯瑞娟,余泳昌.精细农业研究[J].农机化研究,2001,01.
[2]Kang-tsungChang.地理信息系统导论[M].陈建飞,等,译.北京：科学出版社.
[3]张学检,李晓瑞.精准农业及其支撑技术[J].甘肃农业科技,2006.
[4]马波,田军仓.作物生长模拟模型研究综述[J].节水灌溉,2010（02）.
[5]杨京平,王兆骞.作物生长模拟模型及其应用[J].应用生态学报,1999,08.
[责任编辑：陈双芹]