中國農牧業當前狀態及趨勢

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摘要:通過對大量前人已闡述的農牧業信息化概念及理論的深入研究及綜合分析,對農牧業信息化做了進一步歸納釋義。結合國內外農牧業信息化的發展現狀,指出我國現階段農牧業信息化存在的問題,并說明農牧業信息化在我國發展的方向及作用,進而對我國農牧業信息化狀況有一個更加清晰的認識。

關鍵詞:農牧業信息化;發展現狀;發展趨勢

0引言

進入21世紀以來,雖然基于工業社會要求的農業機械化、化學化、水利化和電氣化在世界許多國家還沒有全面完成,但隨著信息技術的迅猛發展,以數字化為核心、網絡化為趨勢的信息化產業逐漸深入到社會的各個領域。信息化技術同時不斷深入到農牧業生產的各環節中,形成了以數字化為特征的“數字農業”,給農牧業這個傳統領域注入了新的活力[1]。農牧業信息化對于農業經濟深入增長具有深遠的影響,并且可以促進傳統農業向現代化農業的轉變[2]。加強農牧業信息化建設是發展現代農業的重要內容。

農牧業信息化是現代農業的重要標志,在駕馭農村市場經濟中處于前置性的基礎地位,是提高農業的綜合生產力和經營管理效率的有力手段[3],是農業實現現代化的必經途徑。隨著信息社會和知識經濟時代的到來,農業信息技術將在農業和農村經濟的發展中發揮越來越大的作用[4]。沒有農牧業的信息化,就沒有國民經濟的信息化,也就沒有整個社會的信息化。農牧業信息化應當成為中國這個農業大國一種必然和必須的發展趨勢,深入研究農牧業信息化是一項亟待探討而且具有重大意義的課題[5]。

1農牧業信息化的概念

1.1信息化信息化概念包括信息和信息化兩個最基本的概念。信息化是一個過程,與工業化和現代化一樣,是一個動態變化的過程。在這個過程中包含3個層面和6大要素。所謂3個層面,一是信息技術的開發和應用過程,是信息化建設的基礎;二是信息資源的開發和利用過程,是信息化建設的核心與關鍵;三是信息產品制造業不斷發展的過程,是信息化建設的重要支撐。6大要素是指信息網絡、信息資源、信息技術、信息產業、信息法規環境與信息人才。信息化就是在經濟和社會活動中通過普遍采用信息技術和電子信息裝備,更有效地開發和利用信息資源,推動經濟發展和社會進步[6]。

1.2農業信息化

農業信息化有狹義和廣義之分:狹義的農業信息化是指農業的數字化和網絡化;廣義的農業信息化是指農業全過程的信息化,在農業領域全面地發展和應用現代信息技術,使之滲透到農業生產、流通、消費以及農村社會、經濟和技術等各個具體環節的全過程,從而極大地提高農業效率和農業生產力水平[7]。賈善剛指出:農村信息化的概念不僅包括計算機技術,還應包括微電子技術、通信技術、光電技術和遙感技術等多項信息技術在農業上普遍而系統的應用過程。

梅方權年認為,農村信息化是一個廣義的概念,應是農業全過程的信息化,是用信息技術裝備現代農業,依靠網絡化和數字化支持農業經營管理,監測管理農業資源和環境,支持農業經濟和農村社會信息化[8]。

農業信息化可以從4個方面來加以描述和概括:一是農業勞動者的高度智能化;二是農業基礎設施裝備信息化;三是農業技術操作自動自控化;四是農業經營管理信息網絡化[5,9]。農業信息化不僅包括計算機技術,還應包括微電子技術、通信技術、光電技術和遙感技術等多項技術在農業上普遍而系統應用的過程。

農業中所應用的信息技術包括計算機、信息存儲和處理、通訊、網格、多媒體、人工智能以及“3S”技術(即地理信息系統GIS、全球定位系統GPS和遙感技術RS)等。在發達國家,信息技術在農業上的應用大致有以下方面:農業生產經營管理、農業信息獲取及處理、農業專家系統、農業系統模擬、農業決策支持系統和農業計算機網絡等[5,10]。數字化作為農業信息化的核心內容,就是按人類需要的目標,對農業所涉及的對象和全過程進行數字化和可視化的表達、設計、控制和管理。在數字水平上,對農業生產、管理、經營、流通、服務以及農業資源環境等領域進行數字化設計、可視化表達和智能化控制,使農業按照人類的需求目標發展。數字農業主要包括農業要素(生物要素、環境要素、技術要素和社會經濟要素)的數字信息化、農業過程的數字信息化(數字化實施和數字化設計)以及農業管理的數字信息化[1,11]。農業信息化實質是充分利用信息技術的最新成果,全面實現農業生產、管理、農產品加工、營銷以及農業科技信息和知識的獲取、處理、傳播與合理利用,加速傳統農業的改造,大幅度地提高農業生產效率、管理和經營決策水平,促進農業持續、穩定、高效發展進程。農業信息技術就是實現農業各種信息采集、處理、傳播和貯存等方面的技術。

根據信息技術在農業應用領域的不同,主要分為氣象遙感技術、衛星定位技術、農業專家系統和農業自動化技術等[4]。數字農業的本質是把信息技術作為農業生產力重要要素,將工業可控生產和計算機輔助設計的思想引入農業,通過計算機、地學空間、網絡通訊和電子工程技術與農業的融合,在數字水平上對農業生產、管理、經營、流通、服務以及農業資源環境等領域進行數字化設計、可視化表達和智能化控制,使農業按照人類的需求目標發展[1]。

筆者認為,農業信息化是指涉農領域(農、林、牧、副、漁)所有對象的數字信息化,具體體現在農業基礎設施裝備的數字信息化、農業生產過程的數字信息化、農業資源環境的數字信息化、農業生產管理的數字信息化、農業經營管理的數字信息化、農業市場流通的數字信息化、農業勞動者的高度智能化以及農民生活的數字信息化,應用計算機技術、微電子技術、人工智能技術、自動控制技術、“3S”技術、通信技術和網絡技術等高新技術實現農業的數字信息化,并付諸實施于農田精耕細作、病蟲害防治、林區規劃管理、畜禽漁業的生產操作自動化和數字化管理以及農民生活消費的網絡信息化等方面,集農業科學、計算機科學、地球科學、信息科學以及網絡科學等高端科學于一體的綜合性領域。

1.3畜牧業信息化

畜牧業信息就是對畜禽品種資源的遺傳育種、飼養管理、飼料營養、疫病防制、器械設備、畜產品加工及其經濟利用的有關理論和應用研究中表現出來的信息,主要包括各種畜禽遺傳育種信息、飼料營養信息、畜禽經濟信息、生產和經營管理信息、疾病防治信息以及專家人才信息等內容。根據畜牧業結構和研究內容,畜牧業信息可以劃分為畜牧業自然資源信息、畜牧業生產信息、畜牧業科技信息、畜牧業經濟信息、畜產品市場流通信息、畜產品加工信息、疫病防治信息、飼料營養信息、器械設備信息和單位屬性信息等類別[12]。畜牧業信息化指的是在畜牧業領域充分利用信息技術的方法手段和最新成果的過程。具體來說,就是在畜牧業生產、流通、消費以及農村經濟、社會和技術等各個環節全面運用現代信息技術與智能工具,實現畜牧業的科學化與智能化過程。畜牧業信息化不僅包括計算機技術,還包括微電子技術、通信技術、光電技術和遙感技術等多種技術在農業上普遍而系統的應用。

畜牧業信息化的內涵至少包括以下領域:一是畜牧業生產管理信息化,包括畜禽疫病防治、畜禽飼養管理等各個方面;二是畜牧業經營管理信息化,包括與畜牧業經營有關的經濟形勢、畜禽供求、國民收入、固定資產投資、物資購銷和物價變動等;三是畜牧業科學技術信息化,是利用信息技術快捷與方便的特點,改變傳統的畜牧業技術推廣方法和手段,加快科技成果的傳播和轉化,提高畜牧業的科技含量和競爭力;四是畜牧業市場流通信息化,指畜牧業生產資料供求信息、動物產品流通(需求量)及收益成本等方面的信息化[13]。畜牧業信息化具有豐富的內涵,主要包括:畜牧業信息服務系統化和網絡化;畜牧業生產設施裝備信息化;畜牧業技術操作機械化和自動化;畜牧業管理決策信息化;畜牧業勞動者的信息化和知識化等[14]。

筆者認為,畜牧業信息化是指畜牧業飼養設施的操作自動化及數字信息化、畜牧業生產管理的數字信息化、畜牧業經營管理的數字信息化、畜牧業市場流通的數字信息化和畜牧業勞動者的高度智能化等,運用計算機技術、人工智能技術、自動控制技術、無線射頻識別技術、“3S”技術、通信以及網絡技術,實現精細飼喂、科學育種、飼養環境的監控、疫情監測、疾病防治以及產品溯源等。

2農牧業信息化的發展狀況

2.1國外發展狀況世界農業信息化技術的發展大致經過3個階段:第1階段是20世紀五六十年代的廣播、電話通訊信息化及科學計算階段;第2個階段是20世紀七八十年代的計算機數據處理和知識處理階段;第3個階段是20世紀90年代以來農業數據庫開發、網絡和多媒體技術應用、農業生產自動化控制等的新發展階段。

農業自動化技術在美國、西歐和日本已廣泛應用于工廠化養殖、工廠化蔬菜花卉生產、倉庫管理、環境監測與控制以及農產品精深加工中,如配合飼料全部生產流程的自動控制、日光溫室中溫濕度控制、灌溉及采收自動化控制。通過研制和使用農業機器人,代替人從事一些繁重的農事操作,如蘋果收獲、擠奶、噴藥、組織培養以及作物育種等方面。

美國自20世紀70年代以來將計算機應用逐步推廣到農場范圍。典型的農業信息化系統有:1975年,美國內布拉斯加大學創建了AGNET聯機網絡,現在已發展成為世界上最大的農業計算機網絡系統;美國國家農業書館和美國農業部共同開發的AGRICOLA;信息研究系統CRIS可提供美國農業所屬各研究所、試驗站和學府的研究摘要。

美國計算機在農牧業信息化中的應用已相當普遍。譬如:畜禽飼養的計算機化,有管理豬生產的計算機信息系統;管理農業機械化的計算機以及在在農副產品加工方面也有廣泛的應用;其中,計算機在溫室環境方面的應用最顯其能。

早在20世紀80年代,日本農林水產省就“人工智能與農業”專門組織了一個調查委員會,列出了知識工程在農業中應用的一整套實施項目;日本已建立了一些農業生產自動化管理系統,如植物工廠的蔬菜生產管理系統(菠菜、番茄、黃瓜、茄子、西紅柿和草莓等已進入批量生產)、陸田水田耕作、畜牧生產、家畜衛生系統、農業工程和機械管理系統等。

德國在農業科學研究中,已廣泛使用電子、信息技術等監測和自動控制各種試驗場所的溫度、濕度、光照時間和強度、風向風速等各項要素,均自動監測和記錄;德國還研究出許多用計算機編程控制的試驗儀器和設備;在農業生產中,裝有遙感地理定位系統的大型農業機械可以在室內計算機自動控制下完成各項農田作業[15-16]。

荷蘭在畜禽養殖基礎設施以及溫室種植方面的信息化工作水平處于世界前列。荷蘭的科研人員在十多年前應用數字化技術,在奶牛自動飼養管理系統Porcod系統的基礎上研發成功母豬自動飼養Velos管理系統[17]。

目前,農業信息技術研究主要集中在以下各方面:農業信息網絡技術、農業數據庫系統、農業管理系統、農業專家系統、“3S”系統、農業自動化控制技術、多媒體技術、精準農業、生物信息技術以及數字化圖書館技術[15,18]。

2.2國內發展狀況

20世紀70年代中期,計算機應用技術開始進入我國農業領域,少數農業研究機構開展了計算機農業應用研究,從此農業信息化逐步在我國農業生產當中得以發展應用,具體發展階段[19]如表1所示。

表1我國農業信息化發展階段

階段時間主要內容起步階段1981-1985年科學計算、科學規劃模型和統計方法應用普及發展階段1986-1995年數據處理(EDP)、大型數據庫的建立和MIS系統開發提高階段1996-2000年國家在“攻關”和“863”項目中都分別設置農業信息技術重大專題和課題快速發展階段2000至今農業信息化技術全面向農業生產實際滲透.

我國農業信息化進程起步較晚。20世紀80年代以來,將系統工程、數據庫與信息管理系統、遙感、專家系統、決策支持系統和地理信息系統等技術應用于農業、資源、環境和災害方面的研究,已取得一些重要成果,不少成果已得到應用,有些成果已達到國際先進水平。如中國農業科學院草原研究所應用現代遙感和地理信息技術建立了“中國北方草地、草畜平衡動態監測系統”[20]。

中國國家科技部從1990年開始連續支持“農業智能應用系統”的研究與應用,“數字農業”漸成氣候,已研制出棉花、水稻、芒果等多種作物的生育全程調控和農事管理專家系統,以及魚病防治和蘋果生產管理專家系統。“十五”期間,國家科技部等部門繼續加大對以“數字農業”為主要內容的農業信息技術研究,以“精準農業”、“虛擬農業”、“智能農業”和“網絡農業”等內容為切入點,組織實施“數字農業科技行動”。通過該行動的實施,突破一批“數字農業”的關鍵技術,建立數字農業技術平臺,開發國家農業信息資源數據庫,研究開發一批實用性強的農業信息服務系統,初步構建我國“數字農業”的技術框架,從而加速了我國農業信息化進程[1]。

2003年,科技部“863計劃”在生物與現代領域啟動實施了“數字農業技術研究示范”重大專項。這些專項以突破一批關鍵技術、研制一批數字農業產品、開發數字農業技術平臺、集成示范應用為目標,構建我國“數字農業”的科學技術體系及示范應用體系。在農田信息自動采集、農田植物生長模擬與數字化設計、稻麥品質遙感檢測、數字化種植技術平臺構建等方面取得了突破性進展[21]。“863計劃”智能計算機主題連續支持“農業智能應用系統”的研究與應用,已研制出棉花、水稻、芒果等多種作物的生育全程調控和農事管理專家系統,以及魚病防治、蘋果生產管理專家系統[22]。由農軟開發的農牧場管理系統、育種分析系統和目前尚待完善的實驗室數據分析系統、專家系統、決策支持系統等已在部分科研管理部門和現代化農牧場推廣使用[15]。現在,國內研制的多媒體小麥管理系統(WMS)和棉花生產管理系統(COTMAS)都可以應用于生產[23]。我國與世界各國一樣,畜牧業信息建設與利用也是從單機到網絡的一個發展過程。在單機應用方面,主要用于生產管理和決策應用[12]。我國畜牧業充分利用以計算機為核心的信息資源優勢,走畜牧業現代化和信息化的道路[24]。

3我國農牧業信息化發展面臨的問題

目前,我國農業信息化存在的問題有:農民素質不高、信息化意識和利用信息的能力不強;農業產業化程度不高,難以形成正常的信息需求;網絡成本較高,阻礙了信息化的普及;農業信息化基礎工作水平低;信息技術實用性差,農業信息服務體系還沒有完成,農業信息網絡人才缺乏[25]。信息技術的進一步發展必須建立在網絡化的基礎上。我國的農牧業信息網絡化的發展雖然對我國農牧業的發展起到了一定作用,但在建設過程中存在許多問題[12]。我國畜牧業信息化水平與發達國家相比還有很大差距,主要表現在:畜牧業基礎設施薄弱,畜牧信息資源缺乏,尤其是能提供給用戶的有效資源嚴重不足;畜牧信息技術成果應用程度低,嚴重阻礙了畜牧業現代化的發展,這也正是當前實施畜牧業信息化迫切需要解決的問題。目前,在畜牧業生產部門及基層畜牧場,由于受地域的限制和傳統畜牧業的束縛,信息技術的普及遠遠不能同其他行業相比,從事畜牧行業的人員平均素質也遠低于其他行業部門,尤其是基層的管理人員及邊遠的農牧場,其受教育程度普遍較低[26]。

筆者認為,我國農牧業信息化發展亟待解決的主要問題依然是農民科學素質的提高、信息化基礎設施的建立與完善及完全解決“最后一公里”的難題。

4我國農牧業信息化的發展方向

1)網絡化。信息技術發展是以微電子技術為基礎、計算機技術和網絡技術相互融合的高新技術。

2)智能化。信息技術的智能化發展進步很快,在農業上的應用也將得到長足的進展。農業專家系統、農業管理信息系統和農業決策支持系統的開發與應用是其中最突出的表現。

3)數字化。數字化內涵包含兩層意思:一是隨著數字技術的發展,原來的模擬信號被轉換成數字信號,實現了在計算機網絡上的高保真和快速傳播,可以制成數字視頻和音頻信號在網絡上傳遞,實現遠程教育等;二是表現在科學計算可視化和虛擬現實技術[25]上。

建立統一的技術標準和規范,突破一批數字農業關鍵技術,建立數字農業技術平臺,開發國家農業信息資源數據庫,建立數字農業應用服務系統,通過系統集成和應用示范,逐步建立我國數字農業的科學技術體系。在統一的技術標準下,對數字農業關鍵技術進行研究開發,通過系統集成構建數字農業技術平臺,初步形成我國數字農業技術框架。在我國不同生態經濟類型和不同農業生產管理類型地區,對數字農業技術進行集成應用示范,取得顯著的社會經濟效益,促進當地農業信息化的跨越發展,加速農業生產由傳統、粗放、經驗型向智能、精準和數字化方向的轉變,提高農業生產力水平。通過該行動的實施,突破一批數字農業關鍵技術,建立數字農業技術平臺,開發國家農業信息資源數據庫,研究開發一批實用性強的農業信息服務系統,初步構建我國數字農業的技術框架,加速我國農業信息化進程,并逐步實現農業生產的精確化、遠程化、自動化和虛擬化[1]。

我國的畜牧業發展已經進入到了新的發展階段,建設集約化、專業化和優質高效的現代畜牧業已經成為必然[27]。在推進信息化的過程中,要通過計算機網絡及通訊技術,把畜牧信息及時與準確地傳達到用戶手中,實現畜牧生產、管理和畜產品營銷網絡化,加速傳統畜牧業的改造和升級,大幅度提高畜牧業生產效率、管理和經營決策水平[26];改變傳統的畜牧業模式,使農民依靠信息引導進入市場、組織生產,走畜牧業現代化和信息化之路;加強對畜牧信息化工作的宣傳,提高人們的信息意識和利用信息的能力積極促進畜牧業信息化的發展[24,26]。當前,現代信息技術與農業融合所衍生的“精準農業\"、“虛擬農業\"、“智能農業\"和“網絡農業\"等均是數字農業的不同側面,成為農業信息化發展的方向[28]。

筆者認為,我國農牧業信息化應逐步實現農牧業生產的操作的全面自動化以及完全智能化,并最終進入網絡化農牧業。

5我國農牧業信息化的作用

農業信息化、智能化、精確化與數字化將是信息技術在農業中應用的結果,必將大大推動農業信息化,推動農業向高產、優質、高效及可持續方向發展。

作為21世紀農業的重要標志,發展數字農業及相關技術是我國發展現代農業必然選擇的支撐技術,因此將數字農業確立為解決“三農”問題的平臺,符合時展的需要。數字農業展現了美好的前景,它將極大解放農業生產力,改變農業作業方式,實現農業生產質的飛躍[1]。先進的信息收集、處理和傳遞技術將有效地克服農業生產的分散化和小型化的行業弱勢。

強大的計算能力、智能化技術和軟件技術,使農業生產中極其復雜和多變的生產要素定量化、規范化和集成化,改善了時空變化大和經驗性強的弱點。將信息技術與航空航天遙感技術(RS)、農業地理信息系統技術(AGIS)以及全球定位系統(GPS)等相結合,加強了對影響農業資源、生態環境、生產條件、氣象、生物災變和生產狀況的宏觀監測與預警預報,提高了農業生產的可控性、穩定性和精確性,并能對農業生產過程實行科學與有效的宏觀管理[5]。信息自動化技術使現代的養殖業有了根本性的改變,是形成統一標準化飼養的一種優化養殖方式。它有利于優化畜牧業區域布局;有利于解決人畜混居、相互交叉感染問題;有利于減少與外界接觸,減少傳染病的預防發生;有利于改善農民的生活環境,保護人們的身體健康;有利于改善畜禽養殖環境和生產性能的發揮;有利于提高畜禽的品質;有利于先進技術和設備的推廣和生產效率的提高;有利于畜禽生產的宏觀管理和相互之間的協調,從而促進畜禽業迅速發展,提高養殖者的經濟效益[29]。同時,利用計算機控制實現自動補料、補水和補光等作業,節約勞動力。另外,通過多媒體模擬,可以在最適宜時期擴大生產,在市場行情最佳時銷售,從而獲得最大利潤[30]。

廣泛應用現代信息技術,促進農業和農村經濟結構調整,增強農業的市場競爭力,發展農村經濟,建設現代農業,增加農民收入,加速農村現代化進程,促進農業生產過程實現自動化和高效益化;通過計算機對來自于農業生產系統中的信息進行及時采集和處理,根據處理結果迅速地去控制系統中的某些設備、裝置或環境,從而實現農業生產過程中的自動檢測、記錄、統計、監視、報警和自動啟停等,實現農業自動化生產和對自然環境的實時監測[4,23]。傳統的農業生產方式得以改造,農業生產效率將大幅度提高,生產成本下降;加快新品種選育,提高病蟲害預測、預報和防止水平,減少損失,增加產出,獲得更大的效益,這將提高人類對自然的認知能力,最大限度地控制和利用水、土、氣等自然資源,減少農業生產的不穩定性[29]。科學指導農業生產管理,增加農副產品產量,提高農產品質量,降低農業生產成本,提高經濟效益;實現科學化管理,提高對農業和農村經濟發展的政策決策水平,最大限度避免自然災害對農業造成的損失。

6結束語

推動農牧業信息化有利于實現農牧業生產的全面自動化及數字化;有利于降低農業生產的成本,提高農業生產的效率;有利于農牧業生產的集中管理,有利于降低傳統農業靠天吃飯的不穩定性;有利于減少農產品市場波動,提高農業市場流通效率,從而增加農業生產的經濟效益。

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