精細農業范文10篇

21世紀，人類將逐步進入知識經濟的時代，迅速發展與普及的信息技術將推動人們在科學利用資源潛力，發展節本增效生產方式，改善和保護生態環境，實現基于信息和知識的生產過程管理決策方面，突破許多傳統的模式和觀念，開拓出一批具有創新意義的技術體系，以支持社會經濟的可持續發展。在實踐當今新的農業科技革命中，九十年代初以來在一些發達國家開展的“精細農業”技術體系的研究與實踐，就是一種具有創新意義的技術思想，已經引起一些國家政府和科技決策部門的重視。美國國家研究委員會（NationalResearchCouncil）為此曾專門立項組織了一批多學科著名專家對有關發展研究進行了評估，研究報告經過由美國科學院，工程院和醫學科學院院士組成的評估組進行審議后，于1997年發表了“PrecisionAgricultureinthe21stCentury－GeospatialandInformationTechnologiesinCropManagement”研究專著，全面分析了美國農業面臨的壓力、信息技術為改善作物生產管理決策和改善經濟效益提供的巨大潛力，闡明了“精細農業”技術體系研究的發展現狀，面臨的問題及其支持技術產業化開發研究的機遇。近兩年來，我國科技界在研究推進新的農業科技革命中，對國外這一技術體系的發展趨勢，引起了廣泛的關注。新聞媒體陸續有了一些報導，有的單位已開展了有關研究和試驗示范工程準備工作,國內外的學術交流與合作聯系開始活躍，國外有關產業界開始向我國推薦其技術產品，密切關注中國走向21世紀實現農業現代化、信息化中這一巨大的潛在技術市場。可以預言：“精細農業”技術體系的試驗示范及其相關技術產品的開發研究，將在世紀之交成為推進我國新的農業科技革命中的重要研究課題。信息技術革命為農業生產現代化發展提供了新機遇，在開拓新的前沿科技應用研究領域中，發達國家和一些發展中國家的起跑線拉近了距離，時間上的差距在縮小。在某些重要領域實現技術發展上的跨越，將是機遇性的挑戰。主席1998.9在安徽考察工作時的講話中指出：“現在一些發達國家，已經把基因育種工程、電子信息互聯網絡、衛星地面定位系統等高新技術應用于農業。我們必需有緊迫感，盡快迎頭趕上”。“精細農業”技術體系是農學、農業工程、電子與信息科技，管理科學等多種學科知識的組裝集成，其應用研究發展必將帶動一批直接面向農業生產者服務的電子信息高新技術與工程裝備技術的研究與開發，對推動我國基于知識和信息的傳統農業現代化，具有深遠的戰略性意義。“精細農業”，即國際上已趨于共識的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming”學術名詞的中譯。國內科技界及媒體報導中目前尚有各種不同的譯法和對其內涵的理解。如譯為“精準農業”、“精確農業”、“精細農業”等。實際上，目前國外關于PrecisionAgriculture的研究，主要是集中于利用3S空間信息技術和作物生產管理決策支持技術（DSS）為基礎的面向大田作物生產的精細農作技術，即基于信息和先進技術為基礎的現代農田“精耕細作”技術。因此，作者認為采用“精細農業”或“精細農作”譯名來表達當前實踐的這一技術思想的內涵可能更為確切。誠然，當今實踐的“精細農作”技術思想，應該擴展到設施園藝、集約養殖、產品加工及農業系統的精細經營管理方面，而形成為完整的“精細農業”技術體系。“精細農業”技術是直接面向農業生產者服務的技術，這一技術體系的早期研究與實踐，在發達國家始于八十年代初期從事作物栽培、土壤肥力、作物病蟲草害管理的農學家在進行作物生長模擬模型、栽培管理、測土配方施肥與植保專家系統應用研究與實踐中進一步揭示的農田內小區作物產量和生長環境條件的明顯時空差異性，從而提出對作物栽培管理實施定位、按需變量投入，或稱“處方農作”而發展起來的；在農業工程領域，自七十年代中期微電子技術迅速實用化而推動的農業機械裝備的機電一體化、智能化監控技術，農田信息智能化采集與處理技術研究的發展，加上八十年代各發達國家對農業經營中必需兼顧農業生產力、資源、環境問題的廣泛關切和有效利用農業投入、節約成本、提高農業利潤、提高農產品市場競爭力和減少環境后果的迫切需求，為“精細農業”技術體系的形成準備了條件。海灣戰爭后GPS技術的民用化，使得它在許多國民經濟領域的應用研究獲得迅速發展，也推動了“精細農業”技術體系的廣泛實踐。使得近20年來，基于信息技術支持的作物科學、農藝學、土壤學、植保科學、資源環境科學和智能化農業裝備與田間信息采集技術、系統優化決策支持技術等，在GPS、GIS空間信息科技支持下組裝集成起來，形成和完善了一個新的精細農作技術體系和開展了試驗實踐。迄今支持“精細農業”示范應用的基本技術手段已逐步研究開發出來，在示范應用中預示了良好的發展前景。近五、六年來，已有數千計的研究成果，實驗報告見諸于國際學術會議或學術刊物；每年都舉辦專題“國際精細農業學術研討會”和有關裝備技術產品展示會；在萬維網上設置有多個專題網址，可以及時查詢到有關研究發展信息；美、英、澳、加等國一些著名大學設立了“精細農業”研究中心，開設了有關博士、碩士研究方向及培訓課程；日、韓等國近年來已加快開展研究工作，并得到了政府部門和相關企業的大力支持。國際上對這一技術體系的發展潛力及應用前景有了廣泛的共識，將成為世紀之交發展農業高新技術應用研究的重要課題。“精細農作”技術思想的核心，是獲取農田小區作物產量和影響作物生長的環境因素（如土壤結構、地形、植物營養、含水量、病蟲草害等）實際存在的空間和時間差異性信息，分析影響小區產量差異的原因，采取技術上可行、經濟上有效的調控措施，區別對待，按需實施定位調控的“處方農作”。正是信息技術革命為這一技術思想的實踐，提供了先進的技術手段。千百年來的作物生產，都是以地區或田塊為基礎，在區域或田塊的尺度上，把耕地看作是具有作物均勻生長條件的對象進行管理，如利用統一的耕作、播種、灌溉、施肥、噴藥等農藝措施，滿足于獲得區域、農場或田塊的平均產量的認識水平，很少顧及對農田的盲目投入及過量施肥施藥造成的生產成本增加和環境污染后果。傳統的農業技術推廣模式，也是在區域尺度上進行品種選擇、土肥監測，通過地區試驗積累的適于當地的栽培管理措施向農戶推薦使用。實際上，即使在同一農田內，地表上、下影響作物生長條件和產量的明顯時空分布差異性，包括農田內作物病、蟲、草害總是先以斑塊形式在小區發生，再逐步按時空變化蔓延的特性，早已為人們所認識。幾世紀前，農民把土地劃分為小田塊來耕作經營，正是受到對作物生長環境和產量空間變異的感性知識的影響。我國農民幾千年來在小塊土地上經過勞動密集的投入和積累的豐富生產管理經驗而形成的“傳統精耕細作”技術，也可以在小塊農田內達到很好的經濟產量，只是沒有現代科學方法的定量研究和現代工程手段的支持來形成大規模的生產力。本世紀初期，科學家就研究報告過作物產量和田間土壤特性，如N、P、K、pH、SOM含量等在田間分布具有明顯的差異性。1929年，Illinois大學C.M.Linsley和F.C.Bauer發表文章勸告農戶應繪制自己田區內的土壤酸度分布圖和按小區需求使用石

灰的建議。

之后，一直都有關于農田土壤和收獲量空間變異性研究的報導。八十年代以來，關于在農田中實施土壤肥力、植保和作物生產定位管理（SiteSpecificCropManagement）的技術研究受到廣泛的重視。世界著名廠商先后向市場提供了裝有空間定位和產量傳感器的現代谷物聯合收獲機，已可以在收獲過程中自動采集以12-15m2為單元的小區產量與對應地理坐標位置的數據，并進一步通過模糊聚類分析軟件自動生成農田內作物產量分布圖。多年的試驗實踐表明，田區內小區平均產量的最大差異可以超過100％。由于作物生產還受到氣候變異的影響，經連續多年對同一田區積累的數據表明，同一小區年際間的產量差異性也可能是十分明顯的。田區內產量上述明顯的時空分布差異性，顯示了農田資源利用存在的巨大潛力。現代農學技術與電子信息技術的發展，為定量獲取這些影響作物生長因素及最終收成的空間差異性信息，實施基于知識和現代科技的分布式調控，達到田區內資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的經濟產量成為可能。圖1是精細農作技術思想的示意圖。其實施過程可描述為：帶定位系統和產量傳感器的聯合收獲機每秒自動采集田間定位及對應小區平均產量數據→通過計算機處理，生成作物產量分布圖→根據田間地形、地貌、土壤肥力、墑情等參數的空間數據分布圖，作物生長發育模擬模型，投入、產出模擬模型，作物管理專家知識庫等建立作物管理輔助決策支持系統，并在決策者的參與下生成作物管理處方圖→根據處方圖采用不同方法與手段或相應的處方農業機械按小區實施目標投入和精細農作管理。由圖1可以看出，這一技術思想是通過多次循環的實踐，來不斷改善農田資源環境，積累知識，逐步達到作物生產管理精細化的過程。由于大田作物生產受到眾多時空變化因素的影響，利用生產潛力的處方措施，還需要兼顧生產力、經濟性、環境后果的優化目標，因此，其技術思想并不是單純追求技術措施的“準確”。事實上，目前應用于獲取小區產量數據的空間尺度為12-15m2,獲取農田土壤信息的尺度大多還只可能精細到60m左右。在實際操作上，對獲取的空間信息還需要通過模糊聚類處理，生成技術上可行、經濟上合理的處方圖來指導處方農作，因而還談不到“精準”的操作。而且隨著技術的不斷進步，特別是農田土壤、作物苗情、病蟲草害信息實時快速采集技術的突破，農業處方操作也將愈益精細化。上述精細農作技術體系在許多發達國家的試驗和應用表明，可以顯著提高耕地的生產潛力，節約良種、化肥農藥和能源投入，獲得良好的經濟效益，受到農戶的歡迎。

“精細農作”是基于田間小區作物生長條件的空間差異性，為實現優化作物生產系統的目標而提出的。但工程支持技術的開發研究，對實現這一技術思想起著重要的作用。如：農田信息采集與處方農作的空間定位，需依靠全球衛星差分定位系統（DGPS）；地理空間信息管理和數據處理，需要應用地理信息系統(GIS)；未來大量地理空間數據的更新，需要遙感技術(RS)的支持；作物產量計量與小區產量圖的生成需要能按秒記錄收獲機累計產量和對應地理坐標位置的智能型收獲機械，以及計算機數據處理和產量圖自動生成軟件技術；田區空間變量信息的快速實時采集，需要研究基于新原理的傳感技術與信號處理技術；按小區實施自動處方農作、調控目標投入需要變量處方農業機械；制定科學的農作處方需要農學知識和計算機作物管理輔助決策支持系統的支持；作為一個能協調運作的智能化系統需要有高效的信息集成以及有關信息傳輸、標準化技術的研究等等。

迄今“精細農業”在發達國家也不過五、六年的應用試驗歷史，部分支持技術手段還不十分成熟，有待不斷研究完善，相關的應用基礎研究還比較薄弱。“精細農業”應用實踐可根據不同國家、不同地區的社會、經濟條件，圍繞提高生產、節本增效、保護環境的目標，采用不同的技術組裝方式，逐步提高作物生產管理的科學化與精細化水平。其中，獲取農田小區產量空間分布的差異性信息是實踐“精細農作”的基礎。有了小區產量分布圖，農戶既可以根據自己的經驗知識，分析小區產量差異的原因，選擇經濟適用的對策，在現實可行條件下采取適當措施實施調控；也可以根據技術經濟發展的條件，利用先進的科技手段或智能化變量處方農業機械實現生產過程的自動調控。

“精細農業”研究的革命性的意義是提出了一種經營現代農業的新技術思想并付諸于實踐，發展前景已在國際上具有廣泛的共識。1998.1美國副總統戈爾第一次提出要建立以1米分辯率的“數字地球”的概念，在地理信息學術界引起了廣泛的反響，它為認識世界科技進步對未來人類生存方式的影響提出了全新的觀念。“精細農業”的實踐將在下一世紀開發“數字地球”的實踐中占有十分重要的地位。我國農業仍處于傳統農業向現代農業轉化的歷史過程中，全面實踐這一新技術體系的路程還很遙遠。但啟動這一新技術的示范與實踐研究，將有利與推動實現我國農業生產知識化與信息化進程，改變傳統技術思想，追蹤科技進步，有利于推動基于信息和知識的農用先進支持技術產品制造業、服務業的發展。在“精細農業”技術體系的實踐中，也將可開發出一系列適用新技術產品。

摘要：我國人多地少，面對人口日益增加的巨大壓力，對于資源的有效利用和環境保護的要求越來越高，因此，研究和發展適合我國國情的精細農業技術，推動我國農業生產持續穩定發展，是我國農業現代化的重要內容，也是機遇性的挑戰，應當引起我國農業科技界的高度重視。本文首先介紹了國內外“精細農業”技術應用情況，而后對精細農業的一些基本理論進行總結，以供參考。

關鍵詞:精細農業遙感技術全球定位系統地理信息系統

引言

“精細農業”的核心指導思想就是要利用現代地球空間信息技術獲取農田內影響作物的生長和產量的各種因素的時空差異，避免因對農田的盲目投入所造成的浪費和過量施肥施藥造成的環境污染。具體而言，就是利用衛星定位系統對采集的農田信息進行空間定位；利用遙感技術獲取農田小區內作物生長環境、生長狀況和空間變異的大量時空變化信息；利用地理信息系統建立農田土地管理、自然條件(土壤、地形、地貌、水分條件等)、作物產量的空間分布等的空間數據庫，并對作物苗情、病蟲害、墑情的發生發展趨勢進行分析模擬，為分析農田內自然條件、資源有效利用狀況、作物產量的時空差異性和實施調控提供處方信息；在獲取上述信息的基礎上，利用作物生產管理輔助決策支持系統對生產過程進行調控，合理地進行施肥、灌溉、施藥、除草等耕作措施，以達到對田區內資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的產量。精細農業技術是運用全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)、傳感器及檢測系統、計算機控制器及變量執行設備等信息技術，對大田農作物生產和畜牧生產實施監控，從而提高作物和畜牧產量和質量，最大限度地保護生態環境，保證農業的可持續發展。

一、國內外“精細農業”技術的應用情況

1.1國外“精細農業”技術的應用情況在北美、歐洲和澳大利亞等地“精細農業”技術主要用于土地資源的詳查及監測，農作物生長狀況的監測和產量預測，災害性天氣、旱情、澇情和水情的監測，農作物病蟲害的監測與精細防治和大地號農田的優化施肥等方面。

摘要:針對目前特色農業氣象服務現狀，從氣象行業專業用戶、政府及涉農部門決策用戶、廣大生產種植用戶對不同的氣象服務需求開展了分析，重點對柴達木地區特色農業精細化服務需求進行綜合探討，最后基于特色農業高效、穩定發展角度對特色農業氣象服務提出了建議。

關鍵詞:特色農業;氣象服務;需求分析

1引言

農業氣象服務是應用已經被掌握的農業生產和氣象條件的規律及技術，針對農業生產結構調整、農作物生長發育、影響農業生產的氣象條件、農業生態等諸多方面的需求，利用有效的媒介，面向用戶提供決策指導、生產建議等服務信息的過程。目前我國國家級、省級、市級大區域常規農作物服務系統日趨成熟和完善，隨著各地農業結構的不斷調整，經濟型、區域型的特色農業成為農民增收的主要手段之一，相應的特色農業氣象工作也面臨新的機遇和挑戰，常規的農業氣象服務手段已經遠遠不能滿足當前特色農業的氣象服務需求，如何做好區域特色農業氣象服務工作是近年來氣象服務中的重點和難點。作為中國三大盆地之一的柴達木盆地位于青海省的西北部，四周由祁連山脈、昆侖山脈、阿爾金山脈包圍，面積約25×104km2。屬高原干旱大陸性氣候，光照足，降水少，溫差大的氣候特點，特別適宜枸杞、藜麥等特色作物的生長。根據統計，2018年，柴達木盆地枸杞種植面積達到了3．33×104hm2，產量達到85172t，產值達到23億多元。柴達木盆地地域遼闊，地形地貌復雜，生態環境脆弱，氣象災害發生頻率高，災害強度大。隨著枸杞產業的迅速發展，干旱、低溫凍害、秋季連續降水、大風、沙塵暴、洪澇等氣象災害對枸杞生產影響日趨嚴重。據統計，每年由于氣象災害造成當地枸杞產業經濟收入減少15%～30%。近年來，當地氣象部門依托“三農”等專項投入，努力加強氣象監測站網建設，積極探索氣象服務新模式，在農業增產、農民增收、服務新農村等方面取得了一定成效，但由于氣象服務對象分類和需求不明確，造成了氣象服務產品單一、手段不實用、用戶滿足感較低等諸多問題，本文主要針對以上問題的解決方法進行了闡述，供服務中參考。

2特色農業氣象服務需求分析

服務需求分析是指理解用戶需求，就服務內容與用戶需求達成一致，以用戶需求為主體，最終形成服務產品送達至用戶手中的過程。在此過程中，用戶處于主導地位，所有氣象服務應以用戶需求滿足為前提。此項工作是開展氣象服務的基礎，依據柴達木特色農業氣象各用戶的需求將服務對象分為氣象行業用戶、政府及涉農部門決策用戶、廣大生產種植用戶三種。2．1氣象行業專業用戶需求分析。氣象行業專業用戶包括氣象觀測人員、服務人員兩種，其中觀測人員主要以數據收集及記錄為主要目的，服務人員則是根據相關的數據指標和標準的產品模板制作和氣象服務產品，通過面對面采訪交流的形式，得到此類用戶的需求主要包括以下幾方面內容。2．1．1特色農業氣象觀測標準及記錄規范。只有標準的觀測數據和規范的記錄方式才能實現農業氣象基礎信息數據庫的數據結構的統一和標準化，所以制定農業氣象觀測地方行業標準和記錄規范是農業氣象服務信息化的基礎，是農業氣象觀測業務人員進行觀測記錄時執行的標準。2．1．2特色農業氣象服務相關指標。柴達木枸杞特色農業氣象服務相關指標包括枸杞各發育期的平均出現日期、相關氣象要素限值、主要氣象災害指標等等，是服務業務人員開展服務時的重要參考標準。2．1．3特色農業氣象服務產品模板。考慮到服務人員工作經驗、業務水平等因素的差異，提供標準統一的氣象服務產品模板是服務產品制作和生成的重要環節，同時也符合廣大用戶的理解和查閱習慣。2．1．4面向本氣象行業內部用戶服務的產品方式。針對氣象行業的觀測和服務人員，根據其野外監測的工作及需求特點，對其提供服務是應采用移動終端APP和網站等形式，向其提供自主查詢和觀測數據上傳等服務。綜上所述，可以將此類用戶的需求匯總如下表1所示。2．2政府及涉農部門決策用戶需求分析。政府及涉農部門包括縣、鄉(鎮)政府和農牧、水利、國土、民政等相關的涉農部門，作為農業生產中重要的決策、保障主體，由于服務對象專業、數量相對少，主要通過咨詢采訪的形式進行了需求調查，其需求主要包括以下內容。2．2．1服務內容。政府及涉農部門在農業氣象服務中關心的重點是重大災害性天氣過程、農業氣象災害情況等影響范圍較大且有可能或已經造成災害的情況。2．2．2面向政府及決策。部門服務的產品方式針對此類用戶，主要采用網絡或傳真的方式，發送至各縣(區)、鄉鎮及主要涉農單位。其優點是服務內容詳實、精細化程度高，服務材料中可附文字、圖表等信息，為政府、涉農單位等決策提供科學的參考依據。綜上所述，可以將此類用戶的需求匯總如下，見表2。2．3針對廣大生產種植用戶的氣象服務需求分析。廣大農業種植及生產用戶是農業氣象服務的主體，根據其數量大、需求豐富等特點，采用了大范圍的問卷調查和隨機采訪兩種需求調查方式，經過總計和分析主要包括以下幾個方面的內容。2．3．1主要農事活動的氣象服務。農事活動安排是開展特色農業氣象服務的前提，也是農業氣象服務需求調研的首要途徑，每個農事活動期間用戶的需求和關注點都不同，相應的服務重點也應有所不同，是在進行服務產品開發和選擇服務方式時必須考慮的問題。以11月至次年4月柴達木枸杞果樹修剪期為例，晴朗無云的高溫暴曬或大風天氣會引發火災隱患，而沙塵天氣下則不利于田間勞作，所以果樹修剪期間用戶主要關注重點為每日天氣預報信息及氣象災害預警信息，對應的農業氣象服務產品為每日天氣預報信息、旬月天氣預測信息、災害性天氣預警信息，服務手段可采用手機短信、微信公眾號、廣播電視等媒介。以此類推，可以制定出整個農事活動期間的服務方式及手段等。2．3．2柴達木地區枸杞關鍵發育期氣象服務。根據格爾木氣象臺農業氣象觀測數據統計分析，柴達木地區枸杞每年4月下旬開始萌芽生長，11月上旬落葉結束［1］，其發育期歷經6個月之久，期間有多個發育期，不同的發育期要求的氣象條件、面42臨的主要氣象災害及氣象服務重點均有較為明顯的區別。比如在枸杞開花普期，用戶普遍關注的重點是何時進入開花期，開花期內的土壤墑情信息、主要天氣過程預報信息、氣象災害預警信息及防治建議等，相應的服務產品應該為柴達木枸杞開花期預報、旬月天氣展望、土壤墑情信息、大風和霜凍等氣象災害預警信息等等［2］。2．3．3防災減災生產建議及科普宣傳。科學的防災減災及相關內容的科普宣傳是農業氣象服務中的重要組成部分。據調查，在氣象災害和病蟲害發生時，農戶和生產單位最關心的是如何防止或減輕災害對作物的影響，并要求采取的措施方便實施，有可操作性;另外對于一些專業術語和相關知識有地方可查也是其關心的重點之一。2．3．4面向廣大種植戶及生產單位服務的產品方式。此類用戶因為具有涉及面廣、要求實效高等特點，因此在服務時采用手機短信、微信公眾號、網絡及電視廣播、農村大喇叭等直接、快捷的方式服務產品。綜上所述，可以將此類用戶的需求匯總如下，見表3。

編者按：本文主要從發展節水灌溉的必要性；節水灌溉的內涵意義；推廣節水灌溉技術，提高灌溉管理水平；發展節水灌溉應該注意的幾個問題進行論述。其中，主要包括：我國是世界上13個貧水國之一，人均水資源占有量只有世界人均水平的四分之一、我國農業灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪費的問題普遍存在、節水灌溉就是要改變千年以來人們澆地的傳統習慣、節水灌溉是用盡可能少的投入，取得盡可能多的農作物產出的一種灌溉模式、減少從水源到田間系統的滲漏和蒸發損失提高輸水系統的有效利用率、形成配套技術，并大面積推廣田間灌溉科學用水技術、節水灌溉要以科學發展觀為指導與服務"三農"相結合、以提高用水效率為目標，建立科學的節水灌溉規劃體系、突出農田在節水灌溉中的主體地位，充分發揮水利技術員在節水灌溉服務中的主體作用等。具體請詳見。

一、發展節水灌溉的必要性

我國是世界上13個貧水國之一，人均水資源占有量只有世界人均水平的四分之一。而且時空分布很不均勻，南多北少，東多西少，夏秋多，冬春少。近年來隨著人口增加經濟發展和城市化水平的提高，水資源供需矛盾日益尖銳；農業干旱缺水和水資源短缺已成為經濟社會和經濟發展的重要制約因素，而且加劇了生態環境的惡化。按現狀用水量計，全國中等干旱缺水358億立方米。其中農業缺水300億立方米，20世紀90年代以來，我國農業年均受益面積達到2000萬公傾以上，全國660多個城市中有一半以下發生水危機，北方河流斷流的問題日益突出，缺水已從北方蔓延到南方的許多地區，由于地表水不足導致地下水超采，全國區域性地下水降落漏斗面積已達8.26立方公里。

我國農業灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪費的問題普遍存在。目前全國灌溉水利用率約為43%，單方水糧食生成率只有10公斤左右，大大低于發達國家灌溉水利用率70-80%，單方水糧食生產率20公斤以上的水平。通過采用現代節水灌溉技術改造傳統灌溉農業，實現適時適量的"精細灌溉"，具有重要的現實意義和深遠的歷史意義。

二、節水灌溉的內涵意義

節水灌溉就是要改變千年以來人們澆地的傳統習慣，把澆地變為澆作物，按作物的最佳需水要求進行灌溉。

在過去的半個世紀中，隨著生物遺傳育種技術的進步,耕地面積的擴大,化學肥料及農藥的大量使用，世界農業取得了長足發展。但這種農業增長模式也同時帶來了水土流失、生態環境惡化、水資源浪費、生物多樣性遭到破壞等一系列問題。為了解決這些問題，“精細農業”的概念和技術應運而生。

1精細農業的含義

“精細農業”的核心指導思想就是要利用現代地球空間信息技術獲取農田內影響作物的生長和產量的各種因素的時空差異，避免因對農田的盲目投入所造成的浪費和過量施肥施藥造成的環境污染。具體而言，就是利用衛星定位系統對采集的農田信息進行空間定位；利用遙感技術獲取農田小區內作物生長環境、生長狀況和空間變異的大量時空變化信息；利用地理信息系統建立農田土地管理、自然條件(土壤、地形、地貌、水分條件等)、作物產量的空間分布等的空間數據庫，并對作物苗情、病蟲害、墑情的發生發展趨勢進行分析模擬，為分析農田內自然條件、資源有效利用狀況、作物產量的時空差異性和實施調控提供處方信息；在獲取上述信息的基礎上，利用作物生產管理輔助決策支持系統對生產過程進行調控，合理地進行施肥、灌溉、施藥、除草等耕作措施,以達到對田區內資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的產量。

2精細農業技術組成

2.1數據采集技術

“精細農業”技術是通過產量測量、作物監測以及土壤采樣等方法來獲取數據，以便了解整個田塊的作物生長環境的空間變異特性。

摘要“精細農業”技術的核心是用信息技術改造傳統農業，在機械化基礎上，將地理信息系統、定位系統、決策支持系統、傳感技術進行集成，實現農業可持續發展目標。實施這項技術，其結果必然會引起一場新的農業科技革命，也必將會對我國未來農業發展產生重大影響。因此，在充分了解“精細農業”技術組成的基礎上，探討了“精細農業”的應用范圍，尤其是結合我國國情，提出了在我國逐步實施“精細農業”技術方案。

關鍵詞精細農業；地理信息系統；定位系統；決策支持系統；傳感技術

本世紀后半期世界農業的高速發展，除了依靠生物遺傳育種技術的進步，耕地和灌溉面積的擴大以外，基本上是在化肥與農藥等化學品的大量增加和機械動力與礦物能源大量投入的條件下獲得的。由此引起的農業水土流失、土壤生產力下降、農產品和地下水污染、生態環境惡化等問題，已經引起國際社會的廣泛關注，并成為實踐農業可持續發展的重要驅動力。所謂可農業持續發展是指在農業資源和環境的持續支撐下的農業經濟的持續增長。即有效利用農業資源，提高農業利潤，減少農業污染。

中國是一個農業大國，用占世界7％的耕地解決了世界22％人口的溫飽問題，取得了舉世矚目的成就。但是，我國面對的“人多地少，資源短缺，環境惡化，人增地減”的趨勢不可逆轉。保證21世紀我國16億人口的食物安全，關鍵在于推動農業科技的進步。正如同志所指出的“中國的農業問題，糧食問題要靠中國人自己解決。這就要求我們的農業科技必須要有一個大的發展，必然要進行一次新的農業科技革命”。縱觀世界現代農業發展動態，一個新的農業科技革命的序幕已經拉開。以生物技術、信息技術為先導的現代科學技術發展及其在農業上的廣泛應用，為世界各國農業發展提供了前所未有的機遇。“精細農業”技術正是在這種環境下應運而生，成為農業信息技術應用的一個重要分支。其核心是用現代高新技術特別是信息技術來改造傳統農業，在機械化的基礎上，把地理信息系統（GIS）、定位系統（GPS）、決策支持系統、傳感技術進行集成，使作物生產更加科學，減少投入，提高產出，實現高效利用各種農業資源，保護生態環境的農業可持續發展目標。

目前，我國化肥和農藥的利用率都在30％左右，農業灌溉水利用率不足35％，僅及發達國家的一半。以施用化肥為例，1978年到1995年，全國化肥用量增長了97％，而糧食僅增長了36％，糧食產量每增長1％，化肥施用量差不多要增長3％。這種化肥施用量遞增和過低的利用率，造成化肥報酬遞減和對土壤、地下水、谷物的嚴重污染。如果化肥利用率提高10個百分點，每年即可節約1000多萬噸化肥，相當于節約近100億元人民幣。據有關國外報道，“精細農業”技術將會使目前化肥和農藥的施用量減少50％甚至更多。

“精細農業”技術組成

摘要：隨著國家對農業科研項目投入力度的不斷加大，要求農業科學院必須強化預算管理，以精細化管理理念為指導做好科研經費預算編制工作，實現對科研項目資金的合理分配，保障農業科研項目的順利實施。本文從分析農業科研經費預算編制存在的問題入手，對農業科研經費編制精細化管理的措施建議進行論述，期望對提高科研經費預算編制質量有所幫助。

關鍵詞：農業科研經費；預算編制；精細化管理

一、農業科研經費預算編制存在的問題

農業科研經費預算編制是預算管理的基礎，但是從當前預算編制情況來看，普遍呈現出預算脫離實際、預算合理性差、預算內容粗略的現狀，導致農業科研經費預算編制質量不高。造成這一現狀的問題根源在于以下方面：

(一)預算編制影響因素多

農業科研項目的研究對象具備涉及范圍廣、影響因素多、持續時間長的特點，在項目研究過程中，季節、氣候、自然資源、自然災害、生長周期等因素均會影響著研究工作的開展，而這些都是不可控因素，增加了準確預測科研經費的難度。除不可控因素之外，人為因素也會造成預算編制的不合理。由于農業科研經費主要來源于政府財政投入，所以使得預算人員的經濟意識不高，部分農業科學院為了獲取最大額度的預算資金，粗略地預算課題項目支出，甚至捏造項目可行性論證的基礎數據，造成預算嚴重偏離實際。

摘要:自動氣象站目前廣泛應用于氣象、水文、農業和環保等領域，其可以監測地面降雨和空氣溫度等氣象要素，可以在無人值守的惡劣環境下全天候全自動正常運行。農業園精細化氣象服務系統結合了自動氣象站和氣象服務進行設計，該系統可將區域內的多個農田小氣候自動氣象觀測站通過無線或有線網絡組成觀測系統，獲取并分析農田小氣候相關氣象要素。系統可以及時獲取氣象預報和預警服務，并結合本農業園區的情況智能分析提供應對措施，將損失降低到最小，為農業種植和設施農業提供技術支持，合理地指導農業活動的開展。

關鍵詞:農業園;農業氣象;傳感器技術;物聯網;智慧農業

農業是我國國民經濟發展的基礎，為推動農業的發展，我國也在大力發展農業信息化技術。農業作物的生長環境、各類要素均與氣象有關。科技的進步發展為人們創造了良好的條件，目前可以通過各類傳感器進行環境要素的采集，并且人工干預作物的生長環境，在北方也可以種出南方作物。現可設計農業園精細化氣象服務系統，將農田小氣候站資料同氣象預報預警等各類服務綜合到一個平臺，實現實時監控，及時獲取精準的氣象預報預警和相關的災害預防措施，專家可以通過系統進行遠程指導等，為農業園區作物的生長創造最優的氣象條件。

1系統硬件設計

本系統硬件主要使用農田氣象站進行環境要素的測量，通過無線網絡進行數據傳輸，將數據傳輸至服務器終端，再通過移動端APP進行各類資料的調用。

1.1農田氣象站概述

摘要：由于理論的局限性和實踐經驗的缺乏，中國農業發展雖然取得了很大的成績，但并沒有從根本上改變傳統農業的特征。城市工業化對農村剩余勞動力的有限吸收決定了中國不可能照搬劉易斯模式實現農業現代化。規模化和精細化作為現代農業的兩個發展方向，必將成為中國農業經營的現實選擇。

關鍵詞：傳統農業；現代農業；規模化；精細化

改革開放以來，以上世紀80年代初期的聯產承包責任制為主要標志，中國農業經歷了一系列比較成功的發展時期。然而，由于理論的局限性和實踐經驗的缺乏，中國并沒有從根本上改變傳統農業的特征。農業脆弱的基礎地位在中國新一輪的通貨膨脹中暴露無遺。據國家統計局的信息，2007年，中國居民CPI上漲4.8％，漲幅比2006年提高3.3個百分點，而食品價格上漲成為拉動價格總水平上漲的最主要原因。2008年，中國物價上漲的勢頭有增無減，僅2月份的CPI就達到8.4％，創下十二年來的新高。可以說，中國“低通脹、高增長”的黃金發展時期已經過去了。農業是食品加工工業的基礎，深刻反思中國農業發展的不足，不僅有利于從根本上解決目前的通貨膨脹問題，更有利于中國農業抓住契機，迅速向現代農業轉變。

一、傳統農業發展理論的局限性

傳統農業發展理論以阿瑟·劉易斯的《二元經濟論》和舒爾茨的《改造傳統農業》為代表。應該說，這兩大理論都為傳統農業向現代農業的轉變提供了嶄新的思路，對二次世界大戰以后世界農業的發展發揮了一定的積極作用。然而，理論本身的缺陷，非常苛刻的理論應用前提，加上缺乏實踐經驗的必要總結和提煉，很容易導致發展中國家農業在經歷一段短時期的繁榮之后再次陷入停滯，回到那種投入產出的低水平均衡。以《二元經濟論》為例，劉易斯最重要的假設就是農村存在隱性失業，農業勞動的邊際生產率為零或者為負數。在對農業生產沒有任何不利影響的前提下，農村勞動力可以源源不斷地流向城市，加人工業化進程。當農村勞動力流出到一定程度時，農產品產量下降，價格上升，追求利潤的動力將促使農民把現代農業的生產要素引進來，從而實現傳統農業向現代農業的轉變。然而，從發展中國家的實踐來看，不僅是劉易斯的假設站不住腳，劉易斯所描述的二元經濟向一元經濟轉變的過程也過于簡單。首先，正如美國西奧多·W·舒爾茨所指出的，農村勞動的邊際生產力為正，不是零，更不是負數，因此農村勞動力流出帶來的直接后果就是農產品產量和質量的下降。其次，農產品價格的上升幾乎伴隨著勞動力流出的開始而開始，并不是有相當長一段時間的滯后期。因為相對于較低的農業勞動生產率，工業的勞動生產率較高，即使在農產品產量和質量保持不變的情況下，農產品的相對價格也會上升。再次，農產品價格上升所帶來的利潤，并不能肯定把現代農業生產要素引進來。因為現代農業生產要素是多種要素的集合體，其中許多關鍵性的生產要素具有很長的生產周期。農產品市場的價格波動足以扼殺現代農業生產要素的整體引進，取而代之的是增加傳統農業生產要素的投入，從而使得傳統農業向現代農業的轉變功敗垂成。最后，考慮到經濟開放的因素，農產品的進口足以阻止任何農產品的價格上漲和農業生產利潤的獲得。因此，無論是二元經濟理論還是改造傳統農業理論，它們都存在先天的局限性。這種局限性在中國過去三十年的農業發展中充分暴露了出來。

二、中國農業發展存在的問題

21世紀，人類將逐步進入知識經濟的時代，迅速發展與普及的信息技術將推動人們在科學利用資源潛力，發展節本增效生產方式，改善和保護生態環境，實現基于信息和知識的生產過程管理決策方面，突破許多傳統的模式和觀念，開拓出一批具有創新意義的技術體系，以支持社會經濟的可持續發展。在實踐當今新的農業科技革命中，九十年代初以來在一些發達國家開展的“精細農業”技術體系的研究與實踐，就是一種具有創新意義的技術思想，已經引起一些國家政府和科技決策部門的重視。美國國家研究委員會（NationalResearchCouncil）為此曾專門立項組織了一批多學科著名專家對有關發展研究進行了評估，研究報告經過由美國科學院，工程院和醫學科學院院士組成的評估組進行審議后，于1997年發表了“PrecisionAgricultureinthe21stCentury－GeospatialandInformationTechnologiesinCropManagement”研究專著，全面分析了美國農業面臨的壓力、信息技術為改善作物生產管理決策和改善經濟效益提供的巨大潛力，闡明了“精細農業”技術體系研究的發展現狀，面臨的問題及其支持技術產業化開發研究的機遇。近兩年來，我國科技界在研究推進新的農業科技革命中，對國外這一技術體系的發展趨勢，引起了廣泛的關注。新聞媒體陸續有了一些報導，有的單位已開展了有關研究和試驗示范工程準備工作,國內外的學術交流與合作聯系開始活躍，國外有關產業界開始向我國推薦其技術產品，密切關注中國走向21世紀實現農業現代化、信息化中這一巨大的潛在技術市場。可以預言：“精細農業”技術體系的試驗示范及其相關技術產品的開發研究，將在世紀之交成為推進我國新的農業科技革命中的重要研究課題。信息技術革命為農業生產現代化發展提供了新機遇，在開拓新的前沿科技應用研究領域中，發達國家和一些發展中國家的起跑線拉近了距離，時間上的差距在縮小。在某些重要領域實現技術發展上的跨越，將是機遇性的挑戰。主席1998.9在安徽考察工作時的講話中指出：“現在一些發達國家，已經把基因育種工程、電子信息互聯網絡、衛星地面定位系統等高新技術應用于農業。我們必需有緊迫感，盡快迎頭趕上”。“精細農業”技術體系是農學、農業工程、電子與信息科技，管理科學等多種學科知識的組裝集成，其應用研究發展必將帶動一批直接面向農業生產者服務的電子信息高新技術與工程裝備技術的研究與開發，對推動我國基于知識和信息的傳統農業現代化，具有深遠的戰略性意義。“精細農業”，即國際上已趨于共識的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming”學術名詞的中譯。國內科技界及媒體報導中目前尚有各種不同的譯法和對其內涵的理解。如譯為“精準農業”、“精確農業”、“精細農業”等。實際上，目前國外關于PrecisionAgriculture的研究，主要是集中于利用3S空間信息技術和作物生產管理決策支持技術（DSS）為基礎的面向大田作物生產的精細農作技術，即基于信息和先進技術為基礎的現代農田“精耕細作”技術。因此，作者認為采用“精細農業”或“精細農作”譯名來表達當前實踐的這一技術思想的內涵可能更為確切。誠然，當今實踐的“精細農作”技術思想，應該擴展到設施園藝、集約養殖、產品加工及農業系統的精細經營管理方面，而形成為完整的“精細農業”技術體系。“精細農業”技術是直接面向農業生產者服務的技術，這一技術體系的早期研究與實踐，在發達國家始于八十年代初期從事作物栽培、土壤肥力、作物病蟲草害管理的農學家在進行作物生長模擬模型、栽培管理、測土配方施肥與植保專家系統應用研究與實踐中進一步揭示的農田內小區作物產量和生長環境條件的明顯時空差異性，從而提出對作物栽培管理實施定位、按需變量投入，或稱“處方農作”而發展起來的；在農業工程領域，自七十年代中期微電子技術迅速實用化而推動的農業機械裝備的機電一體化、智能化監控技術，農田信息智能化采集與處理技術研究的發展，加上八十年代各發達國家對農業經營中必需兼顧農業生產力、資源、環境問題的廣泛關切和有效利用農業投入、節約成本、提高農業利潤、提高農產品市場競爭力和減少環境后果的迫切需求，為“精細農業”技術體系的形成準備了條件。海灣戰爭后GPS技術的民用化，使得它在許多國民經濟領域的應用研究獲得迅速發展，也推動了“精細農業”技術體系的廣泛實踐。使得近20年來，基于信息技術支持的作物科學、農藝學、土壤學、植保科學、資源環境科學和智能化農業裝備與田間信息采集技術、系統優化決策支持技術等，在GPS、GIS空間信息科技支持下組裝集成起來，形成和完善了一個新的精細農作技術體系和開展了試驗實踐。迄今支持“精細農業”示范應用的基本技術手段已逐步研究開發出來，在示范應用中預示了良好的發展前景。近五、六年來，已有數千計的研究成果，實驗報告見諸于國際學術會議或學術刊物；每年都舉辦專題“國際精細農業學術研討會”和有關裝備技術產品展示會；在萬維網上設置有多個專題網址，可以及時查詢到有關研究發展信息；美、英、澳、加等國一些著名大學設立了“精細農業”研究中心，開設了有關博士、碩士研究方向及培訓課程；日、韓等國近年來已加快開展研究工作，并得到了政府部門和相關企業的大力支持。國際上對這一技術體系的發展潛力及應用前景有了廣泛的共識，將成為世紀之交發展農業高新技術應用研究的重要課題。“精細農作”技術思想的核心，是獲取農田小區作物產量和影響作物生長的環境因素（如土壤結構、地形、植物營養、含水量、病蟲草害等）實際存在的空間和時間差異性信息，分析影響小區產量差異的原因，采取技術上可行、經濟上有效的調控措施，區別對待，按需實施定位調控的“處方農作”。正是信息技術革命為這一技術思想的實踐，提供了先進的技術手段。千百年來的作物生產，都是以地區或田塊為基礎，在區域或田塊的尺度上，把耕地看作是具有作物均勻生長條件的對象進行管理，如利用統一的耕作、播種、灌溉、施肥、噴藥等農藝措施，滿足于獲得區域、農場或田塊的平均產量的認識水平，很少顧及對農田的盲目投入及過量施肥施藥造成的生產成本增加和環境污染后果。傳統的農業技術推廣模式，也是在區域尺度上進行品種選擇、土肥監測，通過地區試驗積累的適于當地的栽培管理措施向農戶推薦使用。實際上，即使在同一農田內，地表上、下影響作物生長條件和產量的明顯時空分布差異性，包括農田內作物病、蟲、草害總是先以斑塊形式在小區發生，再逐步按時空變化蔓延的特性，早已為人們所認識。幾世紀前，農民把土地劃分為小田塊來耕作經營，正是受到對作物生長環境和產量空間變異的感性知識的影響。我國農民幾千年來在小塊土地上經過勞動密集的投入和積累的豐富生產管理經驗而形成的“傳統精耕細作”技術，也可以在小塊農田內達到很好的經濟產量，只是沒有現代科學方法的定量研究和現代工程手段的支持來形成大規模的生產力。本世紀初期，科學家就研究報告過作物產量和田間土壤特性，如N、P、K、pH、SOM含量等在田間分布具有明顯的差異性。1929年，Illinois大學C.M.Linsley和F.C.Bauer發表文章勸告農戶應繪制自己田區內的土壤酸度分布圖和按小區需求使用石灰的建議。之后，一直都有關于農田土壤和收獲量空間變異性研究的報導。八十年代以來，關于在農田中實施土壤肥力、植保和作物生產定位管理（SiteSpecificCropManagement）的技術研究受到廣泛的重視。世界著名廠商先后向市場提供了裝有空間定位和產量傳感器的現代谷物聯合收獲機，已可以在收獲過程中自動采集以12-15m2為單元的小區產量與對應地理坐標位置的數據，并進一步通過模糊聚類分析軟件自動生成農田內作物產量分布圖。多年的試驗實踐表明，田區內小區平均產量的最大差異可以超過100％。由于作物生產還受到氣候變異的影響，經連續多年對同一田區積累的數據表明，同一小區年際間的產量差異性也可能是十分明顯的。田區內產量上述明顯的時空分布差異性，顯示了農田資源利用存在的巨大潛力。現代農學技術與電子信息技術的發展，為定量獲取這些影響作物生長因素及最終收成的空間差異性信息，實施基于知識和現代科技的分布式調控，達到田區內資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的經濟產量成為可能。圖1是精細農作技術思想的示意圖。其實施過程可描述為：帶定位系統和產量傳感器的聯合收獲機每秒自動采集田間定位及對應小區平均產量數據→通過計算機處理，生成作物產量分布圖→根據田間地形、地貌、土壤肥力、墑情等參數的空間數據分布圖，作物生長發育模擬模型，投入、產出模擬模型，作物管理專家知識庫等建立作物管理輔助決策支持系統，并在決策者的參與下生成作物管理處方圖→根據處方圖采用不同方法與手段或相應的處方農業機械按小區實施目標投入和精細農作管理。由圖1可以看出，這一技術思想是通過多次循環的實踐，來不斷改善農田資源環境，積累知識，逐步達到作物生產管理精細化的過程。由于大田作物生產受到眾多時空變化因素的影響，利用生產潛力的處方措施，還需要兼顧生產力、經濟性、環境后果的優化目標，因此，其技術思想并不是單純追求技術措施的“準確”。事實上，目前應用于獲取小區產量數據的空間尺度為12-15m2,獲取農田土壤信息的尺度大多還只可能精細到60m左右。在實際操作上，對獲取的空間信息還需要通過模糊聚類處理，生成技術上可行、經濟上合理的處方圖來指導處方農作，因而還談不到“精準”的操作。而且隨著技術的不斷進步，特別是農田土壤、作物苗情、病蟲草害信息實時快速采集技術的突破，農業處方操作也將愈益精細化。上述精細農作技術體系在許多發達國家的試驗和應用表明，可以顯著提高耕地的生產潛力，節約良種、化肥農藥和能源投入，獲得良好的經濟效益，受到農戶的歡迎。

“精細農作”是基于田間小區作物生長條件的空間差異性，為實現優化作物生產系統的目標而提出的。但工程支持技術的開發研究，對實現這一技術思想起著重要的作用。如：農田信息采集與處方農作的空間定位，需依靠全球衛星差分定位系統（DGPS）；地理空間信息管理和數據處理，需要應用地理信息系統(GIS)；未來大量地理空間數據的更新，需要遙感技術(RS)的支持；作物產量計量與小區產量圖的生成需要能按秒記錄收獲機累計產量和對應地理坐標位置的智能型收獲機械，以及計算機數據處理和產量圖自動生成軟件技術；田區空間變量信息的快速實時采集，需要研究基于新原理的傳感技術與信號處理技術；按小區實施自動處方農作、調控目標投入需要變量處方農業機械；制定科學的農作處方需要農學知識和計算機作物管理輔助決策支持系統的支持；作為一個能協調運作的智能化系統需要有高效的信息集成以及有關信息傳輸、標準化技術的研究等等。

迄今“精細農業”在發達國家也不過五、六年的應用試驗歷史，部分支持技術手段還不十分成熟，有待不斷研究完善，相關的應用基礎研究還比較薄弱。“精細農業”應用實踐可根據不同國家、不同地區的社會、經濟條件，圍繞提高生產、節本增效、保護環境的目標，采用不同的技術組裝方式，逐步提高作物生產管理的科學化與精細化水平。其中，獲取農田小區產量空間分布的差異性信息是實踐“精細農作”的基礎。有了小區產量分布圖，農戶既可以根據自己的經驗知識，分析小區產量差異的原因，選擇經濟適用的對策，在現實可行條件下采取適當措施實施調控；也可以根據技術經濟發展的條件，利用先進的科技手段或智能化變量處方農業機械實現生產過程的自動調控。

“精細農業”研究的革命性的意義是提出了一種經營現代農業的新技術思想并付諸于實踐，發展前景已在國際上具有廣泛的共識。1998.1美國副總統戈爾第一次提出要建立以1米分辯率的“數字地球”的概念，在地理信息學術界引起了廣泛的反響，它為認識世界科技進步對未來人類生存方式的影響提出了全新的觀念。“精細農業”的實踐將在下一世紀開發“數字地球”的實踐中占有十分重要的地位。我國農業仍處于傳統農業向現代農業轉化的歷史過程中，全面實踐這一新技術體系的路程還很遙遠。但啟動這一新技術的示范與實踐研究，將有利與推動實現我國農業生產知識化與信息化進程，改變傳統技術思想，追蹤科技進步，有利于推動基于信息和知識的農用先進支持技術產品制造業、服務業的發展。在“精細農業”技術體系的實踐中，也將可開發出一系列適用新技術產品，

圖1.精細農作技術體系示意圖（來源：FieldStar,MessayFergusonLtd.）

為支持當前的“科技興農”服務。在發展研究中，個人認為需要重視如下問題：