精细农业范文10篇

21世纪，人类将逐步进入知识经济的时代，迅速发展与普及的信息技术将推动人们在科学利用资源潜力，发展节本增效生产方式，改善和保护生态环境，实现基于信息和知识的生产过程管理决策方面，突破许多传统的模式和观念，开拓出一批具有创新意义的技术体系，以支持社会经济的可持续发展。在实践当今新的农业科技革命中，九十年代初以来在一些发达国家开展的“精细农业”技术体系的研究与实践，就是一种具有创新意义的技术思想，已经引起一些国家政府和科技决策部门的重视。美国国家研究委员会（NationalResearchCouncil）为此曾专门立项组织了一批多学科著名专家对有关发展研究进行了评估，研究报告经过由美国科学院，工程院和医学科学院院士组成的评估组进行审议后，于1997年发表了“PrecisionAgricultureinthe21stCentury－GeospatialandInformationTechnologiesinCropManagement”研究专著，全面分析了美国农业面临的压力、信息技术为改善作物生产管理决策和改善经济效益提供的巨大潜力，阐明了“精细农业”技术体系研究的发展现状，面临的问题及其支持技术产业化开发研究的机遇。近两年来，我国科技界在研究推进新的农业科技革命中，对国外这一技术体系的发展趋势，引起了广泛的关注。新闻媒体陆续有了一些报导，有的单位已开展了有关研究和试验示范工程准备工作,国内外的学术交流与合作联系开始活跃，国外有关产业界开始向我国推荐其技术产品，密切关注中国走向21世纪实现农业现代化、信息化中这一巨大的潜在技术市场。可以预言：“精细农业”技术体系的试验示范及其相关技术产品的开发研究，将在世纪之交成为推进我国新的农业科技革命中的重要研究课题。信息技术革命为农业生产现代化发展提供了新机遇，在开拓新的前沿科技应用研究领域中，发达国家和一些发展中国家的起跑线拉近了距离，时间上的差距在缩小。在某些重要领域实现技术发展上的跨越，将是机遇性的挑战。主席1998.9在安徽考察工作时的讲话中指出：“现在一些发达国家，已经把基因育种工程、电子信息互联网络、卫星地面定位系统等高新技术应用于农业。我们必需有紧迫感，尽快迎头赶上”。“精细农业”技术体系是农学、农业工程、电子与信息科技，管理科学等多种学科知识的组装集成，其应用研究发展必将带动一批直接面向农业生产者服务的电子信息高新技术与工程装备技术的研究与开发，对推动我国基于知识和信息的传统农业现代化，具有深远的战略性意义。“精细农业”，即国际上已趋于共识的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming”学术名词的中译。国内科技界及媒体报导中目前尚有各种不同的译法和对其内涵的理解。如译为“精准农业”、“精确农业”、“精细农业”等。实际上，目前国外关于PrecisionAgriculture的研究，主要是集中于利用3S空间信息技术和作物生产管理决策支持技术（DSS）为基础的面向大田作物生产的精细农作技术，即基于信息和先进技术为基础的现代农田“精耕细作”技术。因此，作者认为采用“精细农业”或“精细农作”译名来表达当前实践的这一技术思想的内涵可能更为确切。诚然，当今实践的“精细农作”技术思想，应该扩展到设施园艺、集约养殖、产品加工及农业系统的精细经营管理方面，而形成为完整的“精细农业”技术体系。“精细农业”技术是直接面向农业生产者服务的技术，这一技术体系的早期研究与实践，在发达国家始于八十年代初期从事作物栽培、土壤肥力、作物病虫草害管理的农学家在进行作物生长模拟模型、栽培管理、测土配方施肥与植保专家系统应用研究与实践中进一步揭示的农田内小区作物产量和生长环境条件的明显时空差异性，从而提出对作物栽培管理实施定位、按需变量投入，或称“处方农作”而发展起来的；在农业工程领域，自七十年代中期微电子技术迅速实用化而推动的农业机械装备的机电一体化、智能化监控技术，农田信息智能化采集与处理技术研究的发展，加上八十年代各发达国家对农业经营中必需兼顾农业生产力、资源、环境问题的广泛关切和有效利用农业投入、节约成本、提高农业利润、提高农产品市场竞争力和减少环境后果的迫切需求，为“精细农业”技术体系的形成准备了条件。海湾战争后GPS技术的民用化，使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展，也推动了“精细农业”技术体系的广泛实践。使得近20年来，基于信息技术支持的作物科学、农艺学、土壤学、植保科学、资源环境科学和智能化农业装备与田间信息采集技术、系统优化决策支持技术等，在GPS、GIS空间信息科技支持下组装集成起来，形成和完善了一个新的精细农作技术体系和开展了试验实践。迄今支持“精细农业”示范应用的基本技术手段已逐步研究开发出来，在示范应用中预示了良好的发展前景。近五、六年来，已有数千计的研究成果，实验报告见诸于国际学术会议或学术刊物；每年都举办专题“国际精细农业学术研讨会”和有关装备技术产品展示会；在万维网上设置有多个专题网址，可以及时查询到有关研究发展信息；美、英、澳、加等国一些著名大学设立了“精细农业”研究中心，开设了有关博士、硕士研究方向及培训课程；日、韩等国近年来已加快开展研究工作，并得到了政府部门和相关企业的大力支持。国际上对这一技术体系的发展潜力及应用前景有了广泛的共识，将成为世纪之交发展农业高新技术应用研究的重要课题。“精细农作”技术思想的核心，是获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间和时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区别对待，按需实施定位调控的“处方农作”。正是信息技术革命为这一技术思想的实践，提供了先进的技术手段。千百年来的作物生产，都是以地区或田块为基础，在区域或田块的尺度上，把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理，如利用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施，满足于获得区域、农场或田块的平均产量的认识水平，很少顾及对农田的盲目投入及过量施肥施药造成的生产成本增加和环境污染后果。传统的农业技术推广模式，也是在区域尺度上进行品种选择、土肥监测，通过地区试验积累的适于当地的栽培管理措施向农户推荐使用。实际上，即使在同一农田内，地表上、下影响作物生长条件和产量的明显时空分布差异性，包括农田内作物病、虫、草害总是先以斑块形式在小区发生，再逐步按时空变化蔓延的特性，早已为人们所认识。几世纪前，农民把土地划分为小田块来耕作经营，正是受到对作物生长环境和产量空间变异的感性知识的影响。我国农民几千年来在小块土地上经过劳动密集的投入和积累的丰富生产管理经验而形成的“传统精耕细作”技术，也可以在小块农田内达到很好的经济产量，只是没有现代科学方法的定量研究和现代工程手段的支持来形成大规模的生产力。本世纪初期，科学家就研究报告过作物产量和田间土壤特性，如N、P、K、pH、SOM含量等在田间分布具有明显的差异性。1929年，Illinois大学C.M.Linsley和F.C.Bauer发表文章劝告农户应绘制自己田区内的土壤酸度分布图和按小区需求使用石

灰的建议。

之后，一直都有关于农田土壤和收获量空间变异性研究的报导。八十年代以来，关于在农田中实施土壤肥力、植保和作物生产定位管理（SiteSpecificCropManagement）的技术研究受到广泛的重视。世界著名厂商先后向市场提供了装有空间定位和产量传感器的现代谷物联合收获机，已可以在收获过程中自动采集以12-15m2为单元的小区产量与对应地理坐标位置的数据，并进一步通过模糊聚类分析软件自动生成农田内作物产量分布图。多年的试验实践表明，田区内小区平均产量的最大差异可以超过100％。由于作物生产还受到气候变异的影响，经连续多年对同一田区积累的数据表明，同一小区年际间的产量差异性也可能是十分明显的。田区内产量上述明显的时空分布差异性，显示了农田资源利用存在的巨大潜力。现代农学技术与电子信息技术的发展，为定量获取这些影响作物生长因素及最终收成的空间差异性信息，实施基于知识和现代科技的分布式调控，达到田区内资源潜力的均衡利用和获取尽可能高的经济产量成为可能。图1是精细农作技术思想的示意图。其实施过程可描述为：带定位系统和产量传感器的联合收获机每秒自动采集田间定位及对应小区平均产量数据→通过计算机处理，生成作物产量分布图→根据田间地形、地貌、土壤肥力、墒情等参数的空间数据分布图，作物生长发育模拟模型，投入、产出模拟模型，作物管理专家知识库等建立作物管理辅助决策支持系统，并在决策者的参与下生成作物管理处方图→根据处方图采用不同方法与手段或相应的处方农业机械按小区实施目标投入和精细农作管理。由图1可以看出，这一技术思想是通过多次循环的实践，来不断改善农田资源环境，积累知识，逐步达到作物生产管理精细化的过程。由于大田作物生产受到众多时空变化因素的影响，利用生产潜力的处方措施，还需要兼顾生产力、经济性、环境后果的优化目标，因此，其技术思想并不是单纯追求技术措施的“准确”。事实上，目前应用于获取小区产量数据的空间尺度为12-15m2,获取农田土壤信息的尺度大多还只可能精细到60m左右。在实际操作上，对获取的空间信息还需要通过模糊聚类处理，生成技术上可行、经济上合理的处方图来指导处方农作，因而还谈不到“精准”的操作。而且随着技术的不断进步，特别是农田土壤、作物苗情、病虫草害信息实时快速采集技术的突破，农业处方操作也将愈益精细化。上述精细农作技术体系在许多发达国家的试验和应用表明，可以显著提高耕地的生产潜力，节约良种、化肥农药和能源投入，获得良好的经济效益，受到农户的欢迎。

“精细农作”是基于田间小区作物生长条件的空间差异性，为实现优化作物生产系统的目标而提出的。但工程支持技术的开发研究，对实现这一技术思想起着重要的作用。如：农田信息采集与处方农作的空间定位，需依靠全球卫星差分定位系统（DGPS）；地理空间信息管理和数据处理，需要应用地理信息系统(GIS)；未来大量地理空间数据的更新，需要遥感技术(RS)的支持；作物产量计量与小区产量图的生成需要能按秒记录收获机累计产量和对应地理坐标位置的智能型收获机械，以及计算机数据处理和产量图自动生成软件技术；田区空间变量信息的快速实时采集，需要研究基于新原理的传感技术与信号处理技术；按小区实施自动处方农作、调控目标投入需要变量处方农业机械；制定科学的农作处方需要农学知识和计算机作物管理辅助决策支持系统的支持；作为一个能协调运作的智能化系统需要有高效的信息集成以及有关信息传输、标准化技术的研究等等。

迄今“精细农业”在发达国家也不过五、六年的应用试验历史，部分支持技术手段还不十分成熟，有待不断研究完善，相关的应用基础研究还比较薄弱。“精细农业”应用实践可根据不同国家、不同地区的社会、经济条件，围绕提高生产、节本增效、保护环境的目标，采用不同的技术组装方式，逐步提高作物生产管理的科学化与精细化水平。其中，获取农田小区产量空间分布的差异性信息是实践“精细农作”的基础。有了小区产量分布图，农户既可以根据自己的经验知识，分析小区产量差异的原因，选择经济适用的对策，在现实可行条件下采取适当措施实施调控；也可以根据技术经济发展的条件，利用先进的科技手段或智能化变量处方农业机械实现生产过程的自动调控。

“精细农业”研究的革命性的意义是提出了一种经营现代农业的新技术思想并付诸于实践，发展前景已在国际上具有广泛的共识。1998.1美国副总统戈尔第一次提出要建立以1米分辩率的“数字地球”的概念，在地理信息学术界引起了广泛的反响，它为认识世界科技进步对未来人类生存方式的影响提出了全新的观念。“精细农业”的实践将在下一世纪开发“数字地球”的实践中占有十分重要的地位。我国农业仍处于传统农业向现代农业转化的历史过程中，全面实践这一新技术体系的路程还很遥远。但启动这一新技术的示范与实践研究，将有利与推动实现我国农业生产知识化与信息化进程，改变传统技术思想，追踪科技进步，有利于推动基于信息和知识的农用先进支持技术产品制造业、服务业的发展。在“精细农业”技术体系的实践中，也将可开发出一系列适用新技术产品。

摘要：我国人多地少，面对人口日益增加的巨大压力，对于资源的有效利用和环境保护的要求越来越高，因此，研究和发展适合我国国情的精细农业技术，推动我国农业生产持续稳定发展，是我国农业现代化的重要内容，也是机遇性的挑战，应当引起我国农业科技界的高度重视。本文首先介绍了国内外“精细农业”技术应用情况，而后对精细农业的一些基本理论进行总结，以供参考。

关键词:精细农业遥感技术全球定位系统地理信息系统

引言

“精细农业”的核心指导思想就是要利用现代地球空间信息技术获取农田内影响作物的生长和产量的各种因素的时空差异，避免因对农田的盲目投入所造成的浪费和过量施肥施药造成的环境污染。具体而言，就是利用卫星定位系统对采集的农田信息进行空间定位；利用遥感技术获取农田小区内作物生长环境、生长状况和空间变异的大量时空变化信息；利用地理信息系统建立农田土地管理、自然条件(土壤、地形、地貌、水分条件等)、作物产量的空间分布等的空间数据库，并对作物苗情、病虫害、墒情的发生发展趋势进行分析模拟，为分析农田内自然条件、资源有效利用状况、作物产量的时空差异性和实施调控提供处方信息；在获取上述信息的基础上，利用作物生产管理辅助决策支持系统对生产过程进行调控，合理地进行施肥、灌溉、施药、除草等耕作措施，以达到对田区内资源潜力的均衡利用和获取尽可能高的产量。精细农业技术是运用全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、传感器及检测系统、计算机控制器及变量执行设备等信息技术，对大田农作物生产和畜牧生产实施监控，从而提高作物和畜牧产量和质量，最大限度地保护生态环境，保证农业的可持续发展。

一、国内外“精细农业”技术的应用情况

1.1国外“精细农业”技术的应用情况在北美、欧洲和澳大利亚等地“精细农业”技术主要用于土地资源的详查及监测，农作物生长状况的监测和产量预测，灾害性天气、旱情、涝情和水情的监测，农作物病虫害的监测与精细防治和大地号农田的优化施肥等方面。

摘要:针对目前特色农业气象服务现状，从气象行业专业用户、政府及涉农部门决策用户、广大生产种植用户对不同的气象服务需求开展了分析，重点对柴达木地区特色农业精细化服务需求进行综合探讨，最后基于特色农业高效、稳定发展角度对特色农业气象服务提出了建议。

关键词:特色农业;气象服务;需求分析

1引言

农业气象服务是应用已经被掌握的农业生产和气象条件的规律及技术，针对农业生产结构调整、农作物生长发育、影响农业生产的气象条件、农业生态等诸多方面的需求，利用有效的媒介，面向用户提供决策指导、生产建议等服务信息的过程。目前我国国家级、省级、市级大区域常规农作物服务系统日趋成熟和完善，随着各地农业结构的不断调整，经济型、区域型的特色农业成为农民增收的主要手段之一，相应的特色农业气象工作也面临新的机遇和挑战，常规的农业气象服务手段已经远远不能满足当前特色农业的气象服务需求，如何做好区域特色农业气象服务工作是近年来气象服务中的重点和难点。作为中国三大盆地之一的柴达木盆地位于青海省的西北部，四周由祁连山脉、昆仑山脉、阿尔金山脉包围，面积约25×104km2。属高原干旱大陆性气候，光照足，降水少，温差大的气候特点，特别适宜枸杞、藜麦等特色作物的生长。根据统计，2018年，柴达木盆地枸杞种植面积达到了3．33×104hm2，产量达到85172t，产值达到23亿多元。柴达木盆地地域辽阔，地形地貌复杂，生态环境脆弱，气象灾害发生频率高，灾害强度大。随着枸杞产业的迅速发展，干旱、低温冻害、秋季连续降水、大风、沙尘暴、洪涝等气象灾害对枸杞生产影响日趋严重。据统计，每年由于气象灾害造成当地枸杞产业经济收入减少15%～30%。近年来，当地气象部门依托“三农”等专项投入，努力加强气象监测站网建设，积极探索气象服务新模式，在农业增产、农民增收、服务新农村等方面取得了一定成效，但由于气象服务对象分类和需求不明确，造成了气象服务产品单一、手段不实用、用户满足感较低等诸多问题，本文主要针对以上问题的解决方法进行了阐述，供服务中参考。

2特色农业气象服务需求分析

服务需求分析是指理解用户需求，就服务内容与用户需求达成一致，以用户需求为主体，最终形成服务产品送达至用户手中的过程。在此过程中，用户处于主导地位，所有气象服务应以用户需求满足为前提。此项工作是开展气象服务的基础，依据柴达木特色农业气象各用户的需求将服务对象分为气象行业用户、政府及涉农部门决策用户、广大生产种植用户三种。2．1气象行业专业用户需求分析。气象行业专业用户包括气象观测人员、服务人员两种，其中观测人员主要以数据收集及记录为主要目的，服务人员则是根据相关的数据指标和标准的产品模板制作和气象服务产品，通过面对面采访交流的形式，得到此类用户的需求主要包括以下几方面内容。2．1．1特色农业气象观测标准及记录规范。只有标准的观测数据和规范的记录方式才能实现农业气象基础信息数据库的数据结构的统一和标准化，所以制定农业气象观测地方行业标准和记录规范是农业气象服务信息化的基础，是农业气象观测业务人员进行观测记录时执行的标准。2．1．2特色农业气象服务相关指标。柴达木枸杞特色农业气象服务相关指标包括枸杞各发育期的平均出现日期、相关气象要素限值、主要气象灾害指标等等，是服务业务人员开展服务时的重要参考标准。2．1．3特色农业气象服务产品模板。考虑到服务人员工作经验、业务水平等因素的差异，提供标准统一的气象服务产品模板是服务产品制作和生成的重要环节，同时也符合广大用户的理解和查阅习惯。2．1．4面向本气象行业内部用户服务的产品方式。针对气象行业的观测和服务人员，根据其野外监测的工作及需求特点，对其提供服务是应采用移动终端APP和网站等形式，向其提供自主查询和观测数据上传等服务。综上所述，可以将此类用户的需求汇总如下表1所示。2．2政府及涉农部门决策用户需求分析。政府及涉农部门包括县、乡(镇)政府和农牧、水利、国土、民政等相关的涉农部门，作为农业生产中重要的决策、保障主体，由于服务对象专业、数量相对少，主要通过咨询采访的形式进行了需求调查，其需求主要包括以下内容。2．2．1服务内容。政府及涉农部门在农业气象服务中关心的重点是重大灾害性天气过程、农业气象灾害情况等影响范围较大且有可能或已经造成灾害的情况。2．2．2面向政府及决策。部门服务的产品方式针对此类用户，主要采用网络或传真的方式，发送至各县(区)、乡镇及主要涉农单位。其优点是服务内容详实、精细化程度高，服务材料中可附文字、图表等信息，为政府、涉农单位等决策提供科学的参考依据。综上所述，可以将此类用户的需求汇总如下，见表2。2．3针对广大生产种植用户的气象服务需求分析。广大农业种植及生产用户是农业气象服务的主体，根据其数量大、需求丰富等特点，采用了大范围的问卷调查和随机采访两种需求调查方式，经过总计和分析主要包括以下几个方面的内容。2．3．1主要农事活动的气象服务。农事活动安排是开展特色农业气象服务的前提，也是农业气象服务需求调研的首要途径，每个农事活动期间用户的需求和关注点都不同，相应的服务重点也应有所不同，是在进行服务产品开发和选择服务方式时必须考虑的问题。以11月至次年4月柴达木枸杞果树修剪期为例，晴朗无云的高温暴晒或大风天气会引发火灾隐患，而沙尘天气下则不利于田间劳作，所以果树修剪期间用户主要关注重点为每日天气预报信息及气象灾害预警信息，对应的农业气象服务产品为每日天气预报信息、旬月天气预测信息、灾害性天气预警信息，服务手段可采用手机短信、微信公众号、广播电视等媒介。以此类推，可以制定出整个农事活动期间的服务方式及手段等。2．3．2柴达木地区枸杞关键发育期气象服务。根据格尔木气象台农业气象观测数据统计分析，柴达木地区枸杞每年4月下旬开始萌芽生长，11月上旬落叶结束［1］，其发育期历经6个月之久，期间有多个发育期，不同的发育期要求的气象条件、面42临的主要气象灾害及气象服务重点均有较为明显的区别。比如在枸杞开花普期，用户普遍关注的重点是何时进入开花期，开花期内的土壤墒情信息、主要天气过程预报信息、气象灾害预警信息及防治建议等，相应的服务产品应该为柴达木枸杞开花期预报、旬月天气展望、土壤墒情信息、大风和霜冻等气象灾害预警信息等等［2］。2．3．3防灾减灾生产建议及科普宣传。科学的防灾减灾及相关内容的科普宣传是农业气象服务中的重要组成部分。据调查，在气象灾害和病虫害发生时，农户和生产单位最关心的是如何防止或减轻灾害对作物的影响，并要求采取的措施方便实施，有可操作性;另外对于一些专业术语和相关知识有地方可查也是其关心的重点之一。2．3．4面向广大种植户及生产单位服务的产品方式。此类用户因为具有涉及面广、要求实效高等特点，因此在服务时采用手机短信、微信公众号、网络及电视广播、农村大喇叭等直接、快捷的方式服务产品。综上所述，可以将此类用户的需求汇总如下，见表3。

编者按：本文主要从发展节水灌溉的必要性；节水灌溉的内涵意义；推广节水灌溉技术，提高灌溉管理水平；发展节水灌溉应该注意的几个问题进行论述。其中，主要包括：我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量只有世界人均水平的四分之一、我国农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在、节水灌溉就是要改变千年以来人们浇地的传统习惯、节水灌溉是用尽可能少的投入，取得尽可能多的农作物产出的一种灌溉模式、减少从水源到田间系统的渗漏和蒸发损失提高输水系统的有效利用率、形成配套技术，并大面积推广田间灌溉科学用水技术、节水灌溉要以科学发展观为指导与服务"三农"相结合、以提高用水效率为目标，建立科学的节水灌溉规划体系、突出农田在节水灌溉中的主体地位，充分发挥水利技术员在节水灌溉服务中的主体作用等。具体请详见。

一、发展节水灌溉的必要性

我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量只有世界人均水平的四分之一。而且时空分布很不均匀，南多北少，东多西少，夏秋多，冬春少。近年来随着人口增加经济发展和城市化水平的提高，水资源供需矛盾日益尖锐；农业干旱缺水和水资源短缺已成为经济社会和经济发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。按现状用水量计，全国中等干旱缺水358亿立方米。其中农业缺水300亿立方米，20世纪90年代以来，我国农业年均受益面积达到2000万公倾以上，全国660多个城市中有一半以下发生水危机，北方河流断流的问题日益突出，缺水已从北方蔓延到南方的许多地区，由于地表水不足导致地下水超采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达8.26立方公里。

我国农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为43%，单方水粮食生成率只有10公斤左右，大大低于发达国家灌溉水利用率70-80%，单方水粮食生产率20公斤以上的水平。通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业，实现适时适量的"精细灌溉"，具有重要的现实意义和深远的历史意义。

二、节水灌溉的内涵意义

节水灌溉就是要改变千年以来人们浇地的传统习惯，把浇地变为浇作物，按作物的最佳需水要求进行灌溉。

在过去的半个世纪中，随着生物遗传育种技术的进步,耕地面积的扩大,化学肥料及农药的大量使用，世界农业取得了长足发展。但这种农业增长模式也同时带来了水土流失、生态环境恶化、水资源浪费、生物多样性遭到破坏等一系列问题。为了解决这些问题，“精细农业”的概念和技术应运而生。

1精细农业的含义

“精细农业”的核心指导思想就是要利用现代地球空间信息技术获取农田内影响作物的生长和产量的各种因素的时空差异，避免因对农田的盲目投入所造成的浪费和过量施肥施药造成的环境污染。具体而言，就是利用卫星定位系统对采集的农田信息进行空间定位；利用遥感技术获取农田小区内作物生长环境、生长状况和空间变异的大量时空变化信息；利用地理信息系统建立农田土地管理、自然条件(土壤、地形、地貌、水分条件等)、作物产量的空间分布等的空间数据库，并对作物苗情、病虫害、墒情的发生发展趋势进行分析模拟，为分析农田内自然条件、资源有效利用状况、作物产量的时空差异性和实施调控提供处方信息；在获取上述信息的基础上，利用作物生产管理辅助决策支持系统对生产过程进行调控，合理地进行施肥、灌溉、施药、除草等耕作措施,以达到对田区内资源潜力的均衡利用和获取尽可能高的产量。

2精细农业技术组成

2.1数据采集技术

“精细农业”技术是通过产量测量、作物监测以及土壤采样等方法来获取数据，以便了解整个田块的作物生长环境的空间变异特性。

摘要“精细农业”技术的核心是用信息技术改造传统农业，在机械化基础上，将地理信息系统、定位系统、决策支持系统、传感技术进行集成，实现农业可持续发展目标。实施这项技术，其结果必然会引起一场新的农业科技革命，也必将会对我国未来农业发展产生重大影响。因此，在充分了解“精细农业”技术组成的基础上，探讨了“精细农业”的应用范围，尤其是结合我国国情，提出了在我国逐步实施“精细农业”技术方案。

关键词精细农业；地理信息系统；定位系统；决策支持系统；传感技术

本世纪后半期世界农业的高速发展，除了依靠生物遗传育种技术的进步，耕地和灌溉面积的扩大以外，基本上是在化肥与农药等化学品的大量增加和机械动力与矿物能源大量投入的条件下获得的。由此引起的农业水土流失、土壤生产力下降、农产品和地下水污染、生态环境恶化等问题，已经引起国际社会的广泛关注，并成为实践农业可持续发展的重要驱动力。所谓可农业持续发展是指在农业资源和环境的持续支撑下的农业经济的持续增长。即有效利用农业资源，提高农业利润，减少农业污染。

中国是一个农业大国，用占世界7％的耕地解决了世界22％人口的温饱问题，取得了举世瞩目的成就。但是，我国面对的“人多地少，资源短缺，环境恶化，人增地减”的趋势不可逆转。保证21世纪我国16亿人口的食物安全，关键在于推动农业科技的进步。正如同志所指出的“中国的农业问题，粮食问题要靠中国人自己解决。这就要求我们的农业科技必须要有一个大的发展，必然要进行一次新的农业科技革命”。纵观世界现代农业发展动态，一个新的农业科技革命的序幕已经拉开。以生物技术、信息技术为先导的现代科学技术发展及其在农业上的广泛应用，为世界各国农业发展提供了前所未有的机遇。“精细农业”技术正是在这种环境下应运而生，成为农业信息技术应用的一个重要分支。其核心是用现代高新技术特别是信息技术来改造传统农业，在机械化的基础上，把地理信息系统（GIS）、定位系统（GPS）、决策支持系统、传感技术进行集成，使作物生产更加科学，减少投入，提高产出，实现高效利用各种农业资源，保护生态环境的农业可持续发展目标。

目前，我国化肥和农药的利用率都在30％左右，农业灌溉水利用率不足35％，仅及发达国家的一半。以施用化肥为例，1978年到1995年，全国化肥用量增长了97％，而粮食仅增长了36％，粮食产量每增长1％，化肥施用量差不多要增长3％。这种化肥施用量递增和过低的利用率，造成化肥报酬递减和对土壤、地下水、谷物的严重污染。如果化肥利用率提高10个百分点，每年即可节约1000多万吨化肥，相当于节约近100亿元人民币。据有关国外报道，“精细农业”技术将会使目前化肥和农药的施用量减少50％甚至更多。

“精细农业”技术组成

摘要：随着国家对农业科研项目投入力度的不断加大，要求农业科学院必须强化预算管理，以精细化管理理念为指导做好科研经费预算编制工作，实现对科研项目资金的合理分配，保障农业科研项目的顺利实施。本文从分析农业科研经费预算编制存在的问题入手，对农业科研经费编制精细化管理的措施建议进行论述，期望对提高科研经费预算编制质量有所帮助。

关键词：农业科研经费；预算编制；精细化管理

一、农业科研经费预算编制存在的问题

农业科研经费预算编制是预算管理的基础，但是从当前预算编制情况来看，普遍呈现出预算脱离实际、预算合理性差、预算内容粗略的现状，导致农业科研经费预算编制质量不高。造成这一现状的问题根源在于以下方面：

(一)预算编制影响因素多

农业科研项目的研究对象具备涉及范围广、影响因素多、持续时间长的特点，在项目研究过程中，季节、气候、自然资源、自然灾害、生长周期等因素均会影响着研究工作的开展，而这些都是不可控因素，增加了准确预测科研经费的难度。除不可控因素之外，人为因素也会造成预算编制的不合理。由于农业科研经费主要来源于政府财政投入，所以使得预算人员的经济意识不高，部分农业科学院为了获取最大额度的预算资金，粗略地预算课题项目支出，甚至捏造项目可行性论证的基础数据，造成预算严重偏离实际。

摘要:自动气象站目前广泛应用于气象、水文、农业和环保等领域，其可以监测地面降雨和空气温度等气象要素，可以在无人值守的恶劣环境下全天候全自动正常运行。农业园精细化气象服务系统结合了自动气象站和气象服务进行设计，该系统可将区域内的多个农田小气候自动气象观测站通过无线或有线网络组成观测系统，获取并分析农田小气候相关气象要素。系统可以及时获取气象预报和预警服务，并结合本农业园区的情况智能分析提供应对措施，将损失降低到最小，为农业种植和设施农业提供技术支持，合理地指导农业活动的开展。

关键词:农业园;农业气象;传感器技术;物联网;智慧农业

农业是我国国民经济发展的基础，为推动农业的发展，我国也在大力发展农业信息化技术。农业作物的生长环境、各类要素均与气象有关。科技的进步发展为人们创造了良好的条件，目前可以通过各类传感器进行环境要素的采集，并且人工干预作物的生长环境，在北方也可以种出南方作物。现可设计农业园精细化气象服务系统，将农田小气候站资料同气象预报预警等各类服务综合到一个平台，实现实时监控，及时获取精准的气象预报预警和相关的灾害预防措施，专家可以通过系统进行远程指导等，为农业园区作物的生长创造最优的气象条件。

1系统硬件设计

本系统硬件主要使用农田气象站进行环境要素的测量，通过无线网络进行数据传输，将数据传输至服务器终端，再通过移动端APP进行各类资料的调用。

1.1农田气象站概述

摘要：由于理论的局限性和实践经验的缺乏，中国农业发展虽然取得了很大的成绩，但并没有从根本上改变传统农业的特征。城市工业化对农村剩余劳动力的有限吸收决定了中国不可能照搬刘易斯模式实现农业现代化。规模化和精细化作为现代农业的两个发展方向，必将成为中国农业经营的现实选择。

关键词：传统农业；现代农业；规模化；精细化

改革开放以来，以上世纪80年代初期的联产承包责任制为主要标志，中国农业经历了一系列比较成功的发展时期。然而，由于理论的局限性和实践经验的缺乏，中国并没有从根本上改变传统农业的特征。农业脆弱的基础地位在中国新一轮的通货膨胀中暴露无遗。据国家统计局的信息，2007年，中国居民CPI上涨4.8％，涨幅比2006年提高3.3个百分点，而食品价格上涨成为拉动价格总水平上涨的最主要原因。2008年，中国物价上涨的势头有增无减，仅2月份的CPI就达到8.4％，创下十二年来的新高。可以说，中国“低通胀、高增长”的黄金发展时期已经过去了。农业是食品加工工业的基础，深刻反思中国农业发展的不足，不仅有利于从根本上解决目前的通货膨胀问题，更有利于中国农业抓住契机，迅速向现代农业转变。

一、传统农业发展理论的局限性

传统农业发展理论以阿瑟·刘易斯的《二元经济论》和舒尔茨的《改造传统农业》为代表。应该说，这两大理论都为传统农业向现代农业的转变提供了崭新的思路，对二次世界大战以后世界农业的发展发挥了一定的积极作用。然而，理论本身的缺陷，非常苛刻的理论应用前提，加上缺乏实践经验的必要总结和提炼，很容易导致发展中国家农业在经历一段短时期的繁荣之后再次陷入停滞，回到那种投入产出的低水平均衡。以《二元经济论》为例，刘易斯最重要的假设就是农村存在隐性失业，农业劳动的边际生产率为零或者为负数。在对农业生产没有任何不利影响的前提下，农村劳动力可以源源不断地流向城市，加人工业化进程。当农村劳动力流出到一定程度时，农产品产量下降，价格上升，追求利润的动力将促使农民把现代农业的生产要素引进来，从而实现传统农业向现代农业的转变。然而，从发展中国家的实践来看，不仅是刘易斯的假设站不住脚，刘易斯所描述的二元经济向一元经济转变的过程也过于简单。首先，正如美国西奥多·W·舒尔茨所指出的，农村劳动的边际生产力为正，不是零，更不是负数，因此农村劳动力流出带来的直接后果就是农产品产量和质量的下降。其次，农产品价格的上升几乎伴随着劳动力流出的开始而开始，并不是有相当长一段时间的滞后期。因为相对于较低的农业劳动生产率，工业的劳动生产率较高，即使在农产品产量和质量保持不变的情况下，农产品的相对价格也会上升。再次，农产品价格上升所带来的利润，并不能肯定把现代农业生产要素引进来。因为现代农业生产要素是多种要素的集合体，其中许多关键性的生产要素具有很长的生产周期。农产品市场的价格波动足以扼杀现代农业生产要素的整体引进，取而代之的是增加传统农业生产要素的投入，从而使得传统农业向现代农业的转变功败垂成。最后，考虑到经济开放的因素，农产品的进口足以阻止任何农产品的价格上涨和农业生产利润的获得。因此，无论是二元经济理论还是改造传统农业理论，它们都存在先天的局限性。这种局限性在中国过去三十年的农业发展中充分暴露了出来。

二、中国农业发展存在的问题

21世纪，人类将逐步进入知识经济的时代，迅速发展与普及的信息技术将推动人们在科学利用资源潜力，发展节本增效生产方式，改善和保护生态环境，实现基于信息和知识的生产过程管理决策方面，突破许多传统的模式和观念，开拓出一批具有创新意义的技术体系，以支持社会经济的可持续发展。在实践当今新的农业科技革命中，九十年代初以来在一些发达国家开展的“精细农业”技术体系的研究与实践，就是一种具有创新意义的技术思想，已经引起一些国家政府和科技决策部门的重视。美国国家研究委员会（NationalResearchCouncil）为此曾专门立项组织了一批多学科著名专家对有关发展研究进行了评估，研究报告经过由美国科学院，工程院和医学科学院院士组成的评估组进行审议后，于1997年发表了“PrecisionAgricultureinthe21stCentury－GeospatialandInformationTechnologiesinCropManagement”研究专著，全面分析了美国农业面临的压力、信息技术为改善作物生产管理决策和改善经济效益提供的巨大潜力，阐明了“精细农业”技术体系研究的发展现状，面临的问题及其支持技术产业化开发研究的机遇。近两年来，我国科技界在研究推进新的农业科技革命中，对国外这一技术体系的发展趋势，引起了广泛的关注。新闻媒体陆续有了一些报导，有的单位已开展了有关研究和试验示范工程准备工作,国内外的学术交流与合作联系开始活跃，国外有关产业界开始向我国推荐其技术产品，密切关注中国走向21世纪实现农业现代化、信息化中这一巨大的潜在技术市场。可以预言：“精细农业”技术体系的试验示范及其相关技术产品的开发研究，将在世纪之交成为推进我国新的农业科技革命中的重要研究课题。信息技术革命为农业生产现代化发展提供了新机遇，在开拓新的前沿科技应用研究领域中，发达国家和一些发展中国家的起跑线拉近了距离，时间上的差距在缩小。在某些重要领域实现技术发展上的跨越，将是机遇性的挑战。主席1998.9在安徽考察工作时的讲话中指出：“现在一些发达国家，已经把基因育种工程、电子信息互联网络、卫星地面定位系统等高新技术应用于农业。我们必需有紧迫感，尽快迎头赶上”。“精细农业”技术体系是农学、农业工程、电子与信息科技，管理科学等多种学科知识的组装集成，其应用研究发展必将带动一批直接面向农业生产者服务的电子信息高新技术与工程装备技术的研究与开发，对推动我国基于知识和信息的传统农业现代化，具有深远的战略性意义。“精细农业”，即国际上已趋于共识的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming”学术名词的中译。国内科技界及媒体报导中目前尚有各种不同的译法和对其内涵的理解。如译为“精准农业”、“精确农业”、“精细农业”等。实际上，目前国外关于PrecisionAgriculture的研究，主要是集中于利用3S空间信息技术和作物生产管理决策支持技术（DSS）为基础的面向大田作物生产的精细农作技术，即基于信息和先进技术为基础的现代农田“精耕细作”技术。因此，作者认为采用“精细农业”或“精细农作”译名来表达当前实践的这一技术思想的内涵可能更为确切。诚然，当今实践的“精细农作”技术思想，应该扩展到设施园艺、集约养殖、产品加工及农业系统的精细经营管理方面，而形成为完整的“精细农业”技术体系。“精细农业”技术是直接面向农业生产者服务的技术，这一技术体系的早期研究与实践，在发达国家始于八十年代初期从事作物栽培、土壤肥力、作物病虫草害管理的农学家在进行作物生长模拟模型、栽培管理、测土配方施肥与植保专家系统应用研究与实践中进一步揭示的农田内小区作物产量和生长环境条件的明显时空差异性，从而提出对作物栽培管理实施定位、按需变量投入，或称“处方农作”而发展起来的；在农业工程领域，自七十年代中期微电子技术迅速实用化而推动的农业机械装备的机电一体化、智能化监控技术，农田信息智能化采集与处理技术研究的发展，加上八十年代各发达国家对农业经营中必需兼顾农业生产力、资源、环境问题的广泛关切和有效利用农业投入、节约成本、提高农业利润、提高农产品市场竞争力和减少环境后果的迫切需求，为“精细农业”技术体系的形成准备了条件。海湾战争后GPS技术的民用化，使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展，也推动了“精细农业”技术体系的广泛实践。使得近20年来，基于信息技术支持的作物科学、农艺学、土壤学、植保科学、资源环境科学和智能化农业装备与田间信息采集技术、系统优化决策支持技术等，在GPS、GIS空间信息科技支持下组装集成起来，形成和完善了一个新的精细农作技术体系和开展了试验实践。迄今支持“精细农业”示范应用的基本技术手段已逐步研究开发出来，在示范应用中预示了良好的发展前景。近五、六年来，已有数千计的研究成果，实验报告见诸于国际学术会议或学术刊物；每年都举办专题“国际精细农业学术研讨会”和有关装备技术产品展示会；在万维网上设置有多个专题网址，可以及时查询到有关研究发展信息；美、英、澳、加等国一些著名大学设立了“精细农业”研究中心，开设了有关博士、硕士研究方向及培训课程；日、韩等国近年来已加快开展研究工作，并得到了政府部门和相关企业的大力支持。国际上对这一技术体系的发展潜力及应用前景有了广泛的共识，将成为世纪之交发展农业高新技术应用研究的重要课题。“精细农作”技术思想的核心，是获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间和时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区别对待，按需实施定位调控的“处方农作”。正是信息技术革命为这一技术思想的实践，提供了先进的技术手段。千百年来的作物生产，都是以地区或田块为基础，在区域或田块的尺度上，把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理，如利用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施，满足于获得区域、农场或田块的平均产量的认识水平，很少顾及对农田的盲目投入及过量施肥施药造成的生产成本增加和环境污染后果。传统的农业技术推广模式，也是在区域尺度上进行品种选择、土肥监测，通过地区试验积累的适于当地的栽培管理措施向农户推荐使用。实际上，即使在同一农田内，地表上、下影响作物生长条件和产量的明显时空分布差异性，包括农田内作物病、虫、草害总是先以斑块形式在小区发生，再逐步按时空变化蔓延的特性，早已为人们所认识。几世纪前，农民把土地划分为小田块来耕作经营，正是受到对作物生长环境和产量空间变异的感性知识的影响。我国农民几千年来在小块土地上经过劳动密集的投入和积累的丰富生产管理经验而形成的“传统精耕细作”技术，也可以在小块农田内达到很好的经济产量，只是没有现代科学方法的定量研究和现代工程手段的支持来形成大规模的生产力。本世纪初期，科学家就研究报告过作物产量和田间土壤特性，如N、P、K、pH、SOM含量等在田间分布具有明显的差异性。1929年，Illinois大学C.M.Linsley和F.C.Bauer发表文章劝告农户应绘制自己田区内的土壤酸度分布图和按小区需求使用石灰的建议。之后，一直都有关于农田土壤和收获量空间变异性研究的报导。八十年代以来，关于在农田中实施土壤肥力、植保和作物生产定位管理（SiteSpecificCropManagement）的技术研究受到广泛的重视。世界著名厂商先后向市场提供了装有空间定位和产量传感器的现代谷物联合收获机，已可以在收获过程中自动采集以12-15m2为单元的小区产量与对应地理坐标位置的数据，并进一步通过模糊聚类分析软件自动生成农田内作物产量分布图。多年的试验实践表明，田区内小区平均产量的最大差异可以超过100％。由于作物生产还受到气候变异的影响，经连续多年对同一田区积累的数据表明，同一小区年际间的产量差异性也可能是十分明显的。田区内产量上述明显的时空分布差异性，显示了农田资源利用存在的巨大潜力。现代农学技术与电子信息技术的发展，为定量获取这些影响作物生长因素及最终收成的空间差异性信息，实施基于知识和现代科技的分布式调控，达到田区内资源潜力的均衡利用和获取尽可能高的经济产量成为可能。图1是精细农作技术思想的示意图。其实施过程可描述为：带定位系统和产量传感器的联合收获机每秒自动采集田间定位及对应小区平均产量数据→通过计算机处理，生成作物产量分布图→根据田间地形、地貌、土壤肥力、墒情等参数的空间数据分布图，作物生长发育模拟模型，投入、产出模拟模型，作物管理专家知识库等建立作物管理辅助决策支持系统，并在决策者的参与下生成作物管理处方图→根据处方图采用不同方法与手段或相应的处方农业机械按小区实施目标投入和精细农作管理。由图1可以看出，这一技术思想是通过多次循环的实践，来不断改善农田资源环境，积累知识，逐步达到作物生产管理精细化的过程。由于大田作物生产受到众多时空变化因素的影响，利用生产潜力的处方措施，还需要兼顾生产力、经济性、环境后果的优化目标，因此，其技术思想并不是单纯追求技术措施的“准确”。事实上，目前应用于获取小区产量数据的空间尺度为12-15m2,获取农田土壤信息的尺度大多还只可能精细到60m左右。在实际操作上，对获取的空间信息还需要通过模糊聚类处理，生成技术上可行、经济上合理的处方图来指导处方农作，因而还谈不到“精准”的操作。而且随着技术的不断进步，特别是农田土壤、作物苗情、病虫草害信息实时快速采集技术的突破，农业处方操作也将愈益精细化。上述精细农作技术体系在许多发达国家的试验和应用表明，可以显著提高耕地的生产潜力，节约良种、化肥农药和能源投入，获得良好的经济效益，受到农户的欢迎。

“精细农作”是基于田间小区作物生长条件的空间差异性，为实现优化作物生产系统的目标而提出的。但工程支持技术的开发研究，对实现这一技术思想起着重要的作用。如：农田信息采集与处方农作的空间定位，需依靠全球卫星差分定位系统（DGPS）；地理空间信息管理和数据处理，需要应用地理信息系统(GIS)；未来大量地理空间数据的更新，需要遥感技术(RS)的支持；作物产量计量与小区产量图的生成需要能按秒记录收获机累计产量和对应地理坐标位置的智能型收获机械，以及计算机数据处理和产量图自动生成软件技术；田区空间变量信息的快速实时采集，需要研究基于新原理的传感技术与信号处理技术；按小区实施自动处方农作、调控目标投入需要变量处方农业机械；制定科学的农作处方需要农学知识和计算机作物管理辅助决策支持系统的支持；作为一个能协调运作的智能化系统需要有高效的信息集成以及有关信息传输、标准化技术的研究等等。

迄今“精细农业”在发达国家也不过五、六年的应用试验历史，部分支持技术手段还不十分成熟，有待不断研究完善，相关的应用基础研究还比较薄弱。“精细农业”应用实践可根据不同国家、不同地区的社会、经济条件，围绕提高生产、节本增效、保护环境的目标，采用不同的技术组装方式，逐步提高作物生产管理的科学化与精细化水平。其中，获取农田小区产量空间分布的差异性信息是实践“精细农作”的基础。有了小区产量分布图，农户既可以根据自己的经验知识，分析小区产量差异的原因，选择经济适用的对策，在现实可行条件下采取适当措施实施调控；也可以根据技术经济发展的条件，利用先进的科技手段或智能化变量处方农业机械实现生产过程的自动调控。

“精细农业”研究的革命性的意义是提出了一种经营现代农业的新技术思想并付诸于实践，发展前景已在国际上具有广泛的共识。1998.1美国副总统戈尔第一次提出要建立以1米分辩率的“数字地球”的概念，在地理信息学术界引起了广泛的反响，它为认识世界科技进步对未来人类生存方式的影响提出了全新的观念。“精细农业”的实践将在下一世纪开发“数字地球”的实践中占有十分重要的地位。我国农业仍处于传统农业向现代农业转化的历史过程中，全面实践这一新技术体系的路程还很遥远。但启动这一新技术的示范与实践研究，将有利与推动实现我国农业生产知识化与信息化进程，改变传统技术思想，追踪科技进步，有利于推动基于信息和知识的农用先进支持技术产品制造业、服务业的发展。在“精细农业”技术体系的实践中，也将可开发出一系列适用新技术产品，

图1.精细农作技术体系示意图（来源：FieldStar,MessayFergusonLtd.）

为支持当前的“科技兴农”服务。在发展研究中，个人认为需要重视如下问题：