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時(shí)間：2023-10-15 09:56:36
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1引言
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效為目的的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和技術(shù)體系，是以信息技術(shù)為支撐，根據(jù)空間變異，定點(diǎn)、定時(shí)、定量的實(shí)施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作與管理的系統(tǒng)。新疆精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)始于20世紀(jì)末，初期發(fā)展緩慢，隨著北斗導(dǎo)航技術(shù)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速。新疆以棉花為主要經(jīng)濟(jì)作物，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2018年棉花產(chǎn)量的公告數(shù)據(jù)，新疆棉花總產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的83.84%，新疆生產(chǎn)的棉花約三分之一產(chǎn)自新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)。近年來，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)正式開啟團(tuán)場(chǎng)改革，兵團(tuán)職工自主組建農(nóng)工合作社，新疆兵團(tuán)土地流轉(zhuǎn)活躍，據(jù)新疆農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門統(tǒng)計(jì)，到2018年全新疆家庭承包耕地流轉(zhuǎn)面積已達(dá)745.8萬畝。合作社規(guī)模不斷增大，田塊不斷整合集中，對(duì)于成套精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用模式在新疆的深入推廣打下了基礎(chǔ)。當(dāng)前，精準(zhǔn)選種、精準(zhǔn)播種、精準(zhǔn)施肥、精準(zhǔn)噴藥、精準(zhǔn)灌溉、精準(zhǔn)田間監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)收獲等所涉及的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)，已有部分在新疆兵團(tuán)規(guī)模化應(yīng)用。本文基于北斗導(dǎo)航融合精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)賦能新疆創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)建設(shè)項(xiàng)目，通過對(duì)新疆兵團(tuán)石河子市石總場(chǎng)大田種植數(shù)字農(nóng)業(yè)建設(shè)試點(diǎn)、石河子市北泉鎮(zhèn)鴻興翔種植專業(yè)合作社等多家大型農(nóng)業(yè)合作社進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，對(duì)新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展需求進(jìn)行總結(jié)分析。
2新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)已應(yīng)用于新疆兵團(tuán)農(nóng)業(yè)的耕、種、管、收四大環(huán)節(jié)，根據(jù)農(nóng)戶對(duì)各種精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的接受度和該技術(shù)的推廣應(yīng)用程度，本文主要從農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、水肥一體化系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)信息化管理系統(tǒng)三方面，對(duì)新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析。
2.1農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)
如圖1，電機(jī)式農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)主要由電機(jī)、角度傳感器、GNSS天線、高精度GNSS接收機(jī)、平板電腦、電臺(tái)及天線等部分組成。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)1000m播行水平誤差不超過3cm，播幅連接行誤差不超過3cm，能有效解決農(nóng)機(jī)播種作業(yè)中出現(xiàn)的“播不直、接不上茬”的老大難問題，可以減少用工成本，延長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間，提高作業(yè)質(zhì)量和土地利用率。2012年，新疆兵團(tuán)農(nóng)機(jī)推廣部門開展了衛(wèi)星導(dǎo)航自動(dòng)駕駛技術(shù)試驗(yàn)示范工作，將該技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用在棉花播種作業(yè)中。2013年，財(cái)政部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在國(guó)家農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼目錄中，增加“農(nóng)業(yè)用北斗終端（含漁船用）”的財(cái)政補(bǔ)貼，當(dāng)年補(bǔ)貼額達(dá)到3.12萬元/臺(tái)套。2014年，國(guó)家發(fā)改委支持新疆兵團(tuán)第八師開展區(qū)域精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范，對(duì)首批800臺(tái)套的北斗農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛導(dǎo)航系統(tǒng)雙重補(bǔ)貼，包括國(guó)家購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼和1萬元的項(xiàng)目補(bǔ)貼。截至2019年4月，兵團(tuán)農(nóng)八師已安裝3000余臺(tái)套農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了全覆蓋。農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)逐步從小面積試驗(yàn)向大面積試驗(yàn)示范邁進(jìn)，且國(guó)產(chǎn)化品牌實(shí)現(xiàn)了從零到主導(dǎo)的突破。
2.2水肥一體化系統(tǒng)
水肥一體化系統(tǒng)是通過配置田間信息精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，全程監(jiān)測(cè)農(nóng)田墑情、氣象、設(shè)備工況等信息，為水肥決策和作業(yè)管理提供信息支撐。目前，使用者可通過PC或手機(jī)APP來發(fā)送指令，通過GPRS通訊模式實(shí)現(xiàn)閥門和自動(dòng)施肥機(jī)的遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)田間的無人作業(yè)功能，全年無需下地手動(dòng)開關(guān)閥門。該技術(shù)既能滿足作物生長(zhǎng)過程中對(duì)灌水時(shí)間、灌水量、灌水位置和灌水成分的精確要求，又能按照田間的每個(gè)操作單元的具體條件，精細(xì)準(zhǔn)確地調(diào)整農(nóng)業(yè)用水管理措施，最大限度地提高水的利用率。水肥一體化系統(tǒng)局部設(shè)備示意圖如圖2。20世紀(jì)后期，新疆兵團(tuán)開始引進(jìn)噴灌、滴灌技術(shù)。2008年以來，膜下滴灌水肥一體化技術(shù)得到當(dāng)?shù)卣拇罅Ψ龀郑S著配套基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)的發(fā)展，逐步將滴灌節(jié)水技術(shù)向智能化、水肥一體化、遠(yuǎn)程操作控制方向發(fā)展。水肥一體化系統(tǒng)已形成了對(duì)應(yīng)的服務(wù)體系，可大面積應(yīng)用于大田作物。新疆自行研發(fā)的系列自動(dòng)反沖洗網(wǎng)式過濾機(jī)組及自動(dòng)施肥機(jī)，單套控制面積100-166.67hm2。當(dāng)前，兵團(tuán)高新節(jié)水灌溉面積1129.07千公頃，是全國(guó)最大的節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)。
2.3農(nóng)業(yè)信息化管理系統(tǒng)
農(nóng)業(yè)信息化管理系統(tǒng)可提供綜合服務(wù)，如利用北斗導(dǎo)航定位終端、農(nóng)機(jī)工況采集終端，通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)將農(nóng)機(jī)位置信息、工況信息傳輸至農(nóng)業(yè)信息化管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)運(yùn)行軌跡的回放、作業(yè)面積的統(tǒng)計(jì)、農(nóng)機(jī)健康情況的監(jiān)管和預(yù)測(cè)。另外，還可通過各種傳感器采集的信息，形成水、肥、藥的變量噴施處方圖，基于農(nóng)業(yè)信息化管理平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)管和下發(fā)作業(yè)任務(wù)?；谠擃愊到y(tǒng)，可提高管理、調(diào)度、維護(hù)效率。圖3為新疆兵團(tuán)八師石總場(chǎng)信息化管理平臺(tái)界面。農(nóng)業(yè)信息化管理系統(tǒng)是隨各類采集終端發(fā)展而來，當(dāng)前，眾多企業(yè)及政府分別建立了對(duì)應(yīng)的農(nóng)業(yè)信息化管理系統(tǒng)。
3新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展需求
新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在北斗農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛方面已取得了矚目的成就，但仍然存在差分信號(hào)服務(wù)受限、基準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題。當(dāng)前農(nóng)村實(shí)際情況是勞動(dòng)力驟減，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的勞動(dòng)力嚴(yán)重不足，因此，北斗農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛技術(shù)應(yīng)向農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈方向發(fā)展，來彌補(bǔ)勞動(dòng)力減少的現(xiàn)況。2015年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《到2020年農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》和《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》，但新疆在節(jié)肥、節(jié)藥等技術(shù)的應(yīng)用方面發(fā)展緩慢，且新疆是缺水地區(qū)，因此，水、肥、藥變量噴施技術(shù)的發(fā)展迫在眉睫。因棉花等作物的覆膜造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，為了環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，必須提高殘膜回收技術(shù)和發(fā)展可復(fù)用膜。下面主要從三方面來分析新疆兵團(tuán)對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的需求。（1）簡(jiǎn)約式農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛技術(shù)農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)主要應(yīng)用在精準(zhǔn)播種環(huán)節(jié)，同樣也可應(yīng)用在不同作物的耕地、施肥、施藥、收獲等環(huán)節(jié)。當(dāng)前的農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)還需由專業(yè)人員安裝、調(diào)試和教學(xué)，嚴(yán)重限制其推廣。因此，農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)應(yīng)該向安裝簡(jiǎn)便、“傻瓜式”操作方向發(fā)展。（2）水、肥、藥變量噴施技術(shù)中國(guó)是全球農(nóng)藥、化肥用量第一大國(guó)，但噴施流程和利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于先進(jìn)國(guó)家水平。基于農(nóng)作物的實(shí)際需要，將水、肥、藥定時(shí)、定點(diǎn)、定量的噴施是節(jié)約資源、提高農(nóng)作物產(chǎn)量的發(fā)展趨勢(shì)，但投入產(chǎn)出比是當(dāng)前最大的限制。如底肥的施用，需基于土壤采樣、上季作物的產(chǎn)量分布圖等共同決定。通過信息技術(shù)手段，感知作物的實(shí)際需水、需藥、需肥量，采用變量投入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)按需精準(zhǔn)灌溉施肥施藥，將是發(fā)展新方向。因此，應(yīng)高度重視研究開發(fā)智能感知技術(shù)、深度學(xué)習(xí)算法、變量投入技術(shù)、機(jī)器人等。（3）殘膜回收技術(shù)地膜使用量不斷增加，但回收率偏低，土壤中的殘膜量逐步增加，土壤結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞、耕地質(zhì)量逐步下降?，F(xiàn)今，新疆已成為殘膜污染嚴(yán)重的地區(qū)之一。因此，應(yīng)向新型可復(fù)用農(nóng)膜和提高殘膜回收技術(shù)方向發(fā)展。
中圖分類號(hào)：F325，1
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
文章編號(hào)：1673-291X(2009)33-0029-03
中國(guó)農(nóng)業(yè)正處于由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)過渡階段，農(nóng)業(yè)整體發(fā)展水平與世界發(fā)達(dá)國(guó)家有較大差距，農(nóng)業(yè)科技水平低則是重要因素之一。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)――未來農(nóng)業(yè)的雛形，是一種基于知識(shí)的農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)效益的必經(jīng)之路，發(fā)展和推廣精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)對(duì)于加速中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化可持續(xù)化進(jìn)程、占領(lǐng)未來農(nóng)業(yè)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)具有十分重要的意義。
一、推廣精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的意義
1 發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是實(shí)現(xiàn)中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的需要。加入WTO后，發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的一些農(nóng)產(chǎn)品憑借其質(zhì)量和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，將更多地進(jìn)入中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)，中國(guó)農(nóng)業(yè)面臨著更嚴(yán)峻考驗(yàn)，依靠科技進(jìn)步，努力降低生產(chǎn)成本，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量成為中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是質(zhì)量效益型農(nóng)業(yè)，以優(yōu)質(zhì)高效為目標(biāo)，重視農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，追求以最少的投入獲得優(yōu)質(zhì)的高產(chǎn)出和高效益。
2 發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是中國(guó)有效利用生態(tài)資源，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。中國(guó)人口最多但自然資源狀況較差且惡化趨勢(shì)嚴(yán)重，如人均耕地占有量逐年下降，近十年人均占有量由0.09公頃下降到0.08公頃?；省⑥r(nóng)藥的大量使用及工業(yè)廢水、廢氣、廢渣的任意排放造成農(nóng)田環(huán)境和農(nóng)作物的嚴(yán)重污染，約占目前耕地總面積1／5的土地受到污染；土地退化嚴(yán)重，致使自然災(zāi)害愈加頻繁。優(yōu)化資源，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展已成為中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本戰(zhàn)略。但從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的角度來看，環(huán)境保護(hù)與農(nóng)業(yè)發(fā)展間存在著一定的矛盾，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要新型技術(shù)的支持，依靠科技技能提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的資源利用率，以充分利用有限的自然資源。
3 發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式和增加農(nóng)民收人的有效途徑。中國(guó)以往農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)主要是靠投入，以粗放經(jīng)營(yíng)解決供不應(yīng)求的總量問題。但在農(nóng)產(chǎn)品基本形成買方市場(chǎng)的條件下，數(shù)量問題已不再是主要矛盾，而被品種、質(zhì)量矛盾所代替。農(nóng)業(yè)面對(duì)和所要解決的主要是農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量問題。粗放經(jīng)營(yíng)難以解決這一矛盾，唯有靠以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的集約經(jīng)營(yíng)方是正途。發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)也是增加農(nóng)民收入的必由之路。增加農(nóng)民收入是關(guān)系全局性的問題，也是農(nóng)業(yè)發(fā)展的根本目的。但在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，僅靠擴(kuò)大數(shù)量和提高農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格已沒有多大潛力，必須瞄準(zhǔn)市場(chǎng)，發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。
二、大河沿子鎮(zhèn)現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣現(xiàn)狀
大河沿子鎮(zhèn)位于新疆精河縣以西45公里處，面積1435.45平方公里，總?cè)丝?.25萬，其中農(nóng)業(yè)人口2.6萬。下轄15個(gè)農(nóng)牧業(yè)村，1個(gè)新農(nóng)生態(tài)農(nóng)業(yè)有限責(zé)任公司和2個(gè)社區(qū)居委會(huì)。大河沿子鎮(zhèn)共有耕地11.7萬畝，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以棉花為主，2007年全鎮(zhèn)棉花播種面積為11.4萬畝，是一個(gè)以農(nóng)為主、農(nóng)牧結(jié)合的大鎮(zhèn)。從2006年開始至今，大河沿子鎮(zhèn)緊緊圍繞著促進(jìn)農(nóng)民增收，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)快速發(fā)展和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)繁榮這一主題，在全鎮(zhèn)開展了以現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)為主的一系列農(nóng)業(yè)科技推廣工作。
1 現(xiàn)有棉花種植技術(shù)。一直以來大河沿子鎮(zhèn)的棉花種植都是很傳統(tǒng)的，2006年開始采用新技術(shù)，大面積棉田采用了“一穴一?！本坎シN技術(shù)，農(nóng)民從繁重的定苗中解放出來，過上了休閑的節(jié)日?！耙谎ㄒ涣！本坎シN對(duì)種子加工提出了更高的要求。按照種子生產(chǎn)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)芽率達(dá)到80％的種子才算合格種子。土壤耕作層90％以上殘膜都得到清理回收，避免因棉種播在殘膜上出不了苗的問題。為消除農(nóng)戶擔(dān)心“一穴一?！辈槐ｋU(xiǎn)的心理，政府部門還給予農(nóng)戶適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼和優(yōu)惠政策，精量播種技術(shù)就這樣在不被普遍看好的情況下推廣下去了。與精量播種相配套的是精準(zhǔn)灌溉，雖然大水漫灌已經(jīng)是落后的灌溉方式了，但在大河沿子鎮(zhèn)依然存在，只有部分耕地采用加壓灌，膜下灌等精準(zhǔn)灌溉方式，2008年還采用了埋式滴灌植棉新技術(shù)，并將繼續(xù)推廣。棉田施肥同樣離不開“精準(zhǔn)二字”，依托滴灌系統(tǒng)實(shí)施的“隨水施肥”在大河沿子鎮(zhèn)也得到了應(yīng)用。
2 精準(zhǔn)技術(shù)設(shè)施配套狀況。大河沿予鎮(zhèn)已推廣加壓灌8000畝，膜下灌7000畝，設(shè)立了兩個(gè)示范點(diǎn)，其中一個(gè)采用精良?xì)馕近c(diǎn)播及高壓滴灌技術(shù)相配套；第二個(gè)示范面積為125畝，采用精良?xì)馕近c(diǎn)播及常壓滴灌技術(shù)相配套，都通過精量播種、精肥精管，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。以建立誘蟲燈監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)為主，采用頻振式殺蟲燈和生物藥劑防治技術(shù)的綜合應(yīng)用，完善植保體系，降低生產(chǎn)成本。與此同時(shí)，該鎮(zhèn)已引進(jìn)小型精量播種機(jī)18臺(tái)，一機(jī)三膜大型精播機(jī)2臺(tái)，拔桿清膜機(jī)100臺(tái)，引進(jìn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種標(biāo)雜Al達(dá)150畝，新陸早33號(hào)5000畝。2008年大河沿子鎮(zhèn)還大力發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，建立蔬菜大篷，增加了高壓滴灌等設(shè)施，其植棉技術(shù)在全縣還處于領(lǐng)先水平，如高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種的引進(jìn)、推廣和滴灌技術(shù)的應(yīng)用。由于棉田病蟲害的綜合防治技術(shù)，農(nóng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)等常規(guī)技術(shù)和新技術(shù)的綜合應(yīng)用為棉花高產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
自從2006年推廣精準(zhǔn)技術(shù)以來，大河沿子鎮(zhèn)棉花種植不僅減少了投入成本和勞動(dòng)力，而且還提高了棉花產(chǎn)量，增加了收入。在2007年由于采用了新技術(shù)，大河沿子鎮(zhèn)11.4萬多畝棉田平均單產(chǎn)籽棉341.5公斤／畝，比去年增加29.1公斤／畝，同年滴灌棉田比淹灌棉田平均畝產(chǎn)高出30-40公斤。
三、大河沿子鎮(zhèn)精準(zhǔn)技術(shù)推廣過程中存在的問題
1 農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣資金投入不足，制約著推廣力度。由于農(nóng)業(yè)技術(shù)的公共物品屬性，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣，需要政府的大力推動(dòng)。發(fā)達(dá)國(guó)家每年農(nóng)技推廣經(jīng)費(fèi)一般占到農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的0.6％～1.0％，發(fā)展中國(guó)家也在0.5％左右，而中國(guó)在現(xiàn)行的農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體制下，政府對(duì)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作的重視力度不夠，農(nóng)技推廣經(jīng)費(fèi)占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的比重不足0.2％，人均經(jīng)費(fèi)更少，多數(shù)技術(shù)推廣機(jī)構(gòu)“無錢打仗”已嚴(yán)重影響到技術(shù)推廣工作的正常開展。每年僅由不到20％的縣會(huì)下?lián)芤欢ǖ募夹g(shù)推廣經(jīng)費(fèi)，很多時(shí)候下?lián)芙?jīng)費(fèi)還會(huì)發(fā)生截留現(xiàn)象，使經(jīng)費(fèi)不能最終用到技術(shù)推廣活動(dòng)中來。因經(jīng)費(fèi)不足等原因，只能夠勉強(qiáng)維持工作人員的工資，而用于技術(shù)推廣項(xiàng)目的資金就很少了，部分地方政府“卸包袱”，還出現(xiàn)了“線斷、網(wǎng)破、人散”的被動(dòng)局面。大河沿子鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣經(jīng)費(fèi)主要是農(nóng)民自籌或非政府部門提供，政府下?lián)芗夹g(shù)推廣資金經(jīng)費(fèi)很少，甚至沒有，2008年大河沿子鎮(zhèn)6個(gè)農(nóng)業(yè)村自籌資金68萬元，增加實(shí)施棉花加壓滴灌面積6700畝。由于推廣經(jīng)費(fèi)少，制約著精準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)一步在更大范同內(nèi)的采用。
2 農(nóng)民對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高新技術(shù)接納能力差。一方面，農(nóng)民的文化素質(zhì)制約了他們對(duì)高新技術(shù)的接納能力。另一方面，在農(nóng)業(yè)內(nèi)部，作為市場(chǎng)主體的農(nóng)戶更加懂得比較科技投入的成本和預(yù)期收益，只有當(dāng)他們認(rèn)為預(yù)期收益高于預(yù)期成本時(shí)才會(huì)選擇新的生產(chǎn)技術(shù)，農(nóng)業(yè)科技使用的高風(fēng)險(xiǎn)性又使得他們?cè)谟邢薜馁Y本和勞力的投向上顯得更為謹(jǐn)慎，農(nóng)戶對(duì)可替代的新技術(shù)選擇反應(yīng)遲鈍，缺乏內(nèi)在的需求動(dòng)力。大河沿子鎮(zhèn)農(nóng)戶基本上都是小學(xué)、初中學(xué)歷，無法很快接受新技術(shù)，他們最注重眼前經(jīng)濟(jì)效益，然而采用新技術(shù)有時(shí)要很高的成本，而且新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)也需要一個(gè)很長(zhǎng)的過程后才會(huì)發(fā)揮，這就導(dǎo)致農(nóng)戶看不到他們想要的收益，造成農(nóng)戶對(duì)高新技術(shù)避而遠(yuǎn)之不愿接受的局面。
3 農(nóng)民居住地分散，組織化程度低，農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣缺乏有效的渠道。下農(nóng)民對(duì)自家的土地具有決定權(quán)，很難統(tǒng)一規(guī)劃和生產(chǎn)，這增加了新技術(shù)推廣工作的難度。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高度分散性和農(nóng)民組織的缺失，使得技術(shù)推廣成本高，導(dǎo)致技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的割裂。在現(xiàn)行農(nóng)業(yè)推廣制度下，農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣及開發(fā)的速度，效果，服務(wù)質(zhì)量，最后效益不能和推廣主體的努力程度或付出掛鉤，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)制度對(duì)農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步缺乏有效的激勵(lì)機(jī)制。大河沿子鎮(zhèn)的技術(shù)推廣工作之所以艱難主要是缺乏有效的農(nóng)民組織，雖然設(shè)有農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，但還是無法填補(bǔ)農(nóng)民組織的作用。
4 農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣隊(duì)伍不穩(wěn)定，精兵強(qiáng)將少。從目前專職農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣隊(duì)伍的現(xiàn)狀分析?；鶎愚r(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站有近1／3的人員不具備農(nóng)業(yè)專業(yè)學(xué)歷或根本是外行。大河沿子鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣機(jī)構(gòu)屬于基層推廣部門，現(xiàn)有專職人員8人，大多為高中學(xué)歷，導(dǎo)致新技術(shù)的推廣工作無法順利進(jìn)行。
5 精準(zhǔn)技術(shù)推廣人員分布不盡合理。當(dāng)前，中國(guó)農(nóng)技推廣體系的一個(gè)突出問題是農(nóng)技推廣人員分布過于集中于縣級(jí)，使技術(shù)推廣的供給與需求發(fā)生錯(cuò)位。隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和城鄉(xiāng)人民需求的多樣化，農(nóng)民對(duì)技術(shù)的需求也越來越細(xì)，隨時(shí)需要得到農(nóng)技推廣人員的指導(dǎo)。但與此需求不相適應(yīng)的是，鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)農(nóng)技推廣人員力量相對(duì)薄弱。目前多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)農(nóng)技推廣站的農(nóng)技推廣人員只有2―3人，且設(shè)備簡(jiǎn)陋。大河沿子鎮(zhèn)技術(shù)推廣人員雖然有8人，但真正在基層做實(shí)際工作的人卻只有3～4人，多數(shù)推廣人員都在精河縣，很難起到新技術(shù)宣傳推廣作用，加之基層推廣人員少且工作量大，工資水平低，推廣工作舉步維艱。
四、深化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系的對(duì)策
1 加強(qiáng)政府對(duì)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣的保障和支持。農(nóng)技推廣是個(gè)系統(tǒng)工程，能否更好發(fā)揮作用和發(fā)揮更大作用，除了農(nóng)技推廣體系自身要深化改革、創(chuàng)造條件外，還需要各級(jí)政府、社會(huì)各界的大力支持和配合，也需要相應(yīng)的政策措施、資金支持等外部環(huán)境和條件作為堅(jiān)強(qiáng)的后盾。加強(qiáng)財(cái)政支持力度，增加農(nóng)技推廣資金投入。首先，保證承擔(dān)公益性技術(shù)推廣職能的鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上農(nóng)技推廣人員全額撥款，確保人員工資。其次，增加農(nóng)技推廣基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金投入，添置必要儀器設(shè)備，搞好技術(shù)示范點(diǎn)建設(shè)，不斷提高現(xiàn)代化水平。2008年大河沿子鎮(zhèn)就增加了蔬菜大棚，加壓灌，低灌等設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)備。
2 確立農(nóng)民對(duì)技術(shù)需求的主體地位，提高農(nóng)民采納農(nóng)業(yè)新技術(shù)的自愿性。農(nóng)民是經(jīng)營(yíng)主體，也是農(nóng)業(yè)技術(shù)的需求和市場(chǎng)主體。采納新的農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)該是農(nóng)民市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)的理性選擇。傳統(tǒng)觀念通常是從技術(shù)供給者的角度看問題，把農(nóng)技推廣的過程僅僅看做是向農(nóng)民提供農(nóng)業(yè)技術(shù)的過程，是農(nóng)業(yè)技術(shù)的被動(dòng)消費(fèi)者，而沒有對(duì)農(nóng)民的技術(shù)需要給予足夠關(guān)注，缺乏針對(duì)性。因此，今后要注重建立農(nóng)民參與選擇推廣技術(shù)的機(jī)制，改變“你給的我不要，我要的你沒有”的技術(shù)供給狀況。作為大河沿子鎮(zhèn)職能部門的農(nóng)業(yè)推廣部門應(yīng)及時(shí)地把市場(chǎng)需求正確信息、先進(jìn)技術(shù)傳遞給農(nóng)民，讓農(nóng)民自己選擇和自愿采納農(nóng)業(yè)新技術(shù)。
3 把技術(shù)推廣與提高農(nóng)民組織化程度密切結(jié)合起來，提高推廣效率。農(nóng)業(yè)推廣體系直接面向經(jīng)營(yíng)規(guī)模小、高度分散的農(nóng)戶進(jìn)行高新技術(shù)推廣，成本高，效果低。單個(gè)農(nóng)戶直接參與農(nóng)業(yè)技術(shù)市場(chǎng)交易，由于經(jīng)營(yíng)規(guī)模限制，技術(shù)交易成本非常高。通過提高農(nóng)民組織化程度，形成“技術(shù)推廣站―農(nóng)民專業(yè)化合作組織―農(nóng)戶”的推廣模式，使農(nóng)民專業(yè)化合作組織成為聯(lián)接農(nóng)技推廣主體和農(nóng)戶的橋梁，則能降低推廣成本和技術(shù)交易成本，有效提高新技術(shù)推廣效果。從“技術(shù)推廣站一農(nóng)民專業(yè)化合作組織”的轉(zhuǎn)移過程來看，一方面，合作制度保證了成員在技術(shù)獲取過程中費(fèi)用較低；另一方面，其組織制度保證了各成員在選擇決策中的主體作用，保證了技術(shù)適用性；其次，農(nóng)民專業(yè)合作組織由于聚集了更多能人，接納高新技術(shù)的能力更高。從“農(nóng)民專業(yè)化合作組織―農(nóng)戶”的擴(kuò)散過程來看，是農(nóng)民自己來傳播農(nóng)業(yè)技術(shù)，其良好效果是其他推廣組織和推廣手段難以替代的，主要原因在于傳播者本人也是農(nóng)民，具有與他人相同的社會(huì)背景和社會(huì)關(guān)系結(jié)構(gòu)，了解當(dāng)?shù)貙?shí)情和農(nóng)民實(shí)際，更易為農(nóng)民所認(rèn)同接納。特別是若他們?cè)诮邮苄畔⒑笤偌右岳茫⑷〉昧己每?jī)效，這種“再傳播”的影響力不言而喻。由于大河沿子鎮(zhèn)在管理運(yùn)行上形成了農(nóng)民合作組織形式的運(yùn)作模式，據(jù)摸底調(diào)查全鎮(zhèn)已有76％的農(nóng)民愿上強(qiáng)壓滴灌，如今棉農(nóng)的種植意識(shí)已從過去高強(qiáng)度、低效益的淹灌向高成本、高效益的加壓滴灌轉(zhuǎn)變，認(rèn)準(zhǔn)了搞滴灌節(jié)水才能給自己帶來最大回報(bào)。所以，由農(nóng)民專業(yè)協(xié)會(huì)來推廣、普及農(nóng)業(yè)技術(shù)，容易做到操作性更強(qiáng)，費(fèi)用更低，更為農(nóng)民所接受，實(shí)際效果亦更為顯著。
4 穩(wěn)定農(nóng)業(yè)推廣隊(duì)伍，提高技術(shù)推廣人員素質(zhì)。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，在縣級(jí)以上的農(nóng)業(yè)推廣機(jī)構(gòu)工作人員占60％以上，而在鄉(xiāng)鎮(zhèn)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)以下農(nóng)業(yè)推廣部門工作人員占40％以下，并且推廣人員的素質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于縣級(jí)以上的推廣人員。為此必須出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)技術(shù)推廣人員到基層去工作，精簡(jiǎn)上層，充實(shí)下層，優(yōu)先充實(shí)鄉(xiāng)村站工作人員，滿足從事實(shí)際農(nóng)業(yè)推廣的需要。加強(qiáng)農(nóng)技推廣人員的技術(shù)培訓(xùn)和政治教育工作，提倡“獻(xiàn)身農(nóng)業(yè)，服務(wù)農(nóng)民”的奉獻(xiàn)精神。重視農(nóng)業(yè)推廣人員脫產(chǎn)學(xué)習(xí)和在職進(jìn)修工作，鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)推廣人員努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，提高業(yè)務(wù)能力，開闊視野，拓展知識(shí)面和專業(yè)知識(shí)的深度和廣度，不斷豐富推廣經(jīng)驗(yàn)，提高推廣技能。就大河沿子鎮(zhèn)的實(shí)際情況，應(yīng)定期對(duì)技推人員進(jìn)行培訓(xùn)，補(bǔ)發(fā)津貼以穩(wěn)定推廣隊(duì)伍。為搞好農(nóng)業(yè)推廣工作，促進(jìn)農(nóng)業(yè)科技成果廣泛、迅速地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)實(shí)踐，建立一支數(shù)量與素質(zhì)兼顧的農(nóng)業(yè)推廣隊(duì)伍。
5 合理布局，形成以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為重點(diǎn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系。鄉(xiāng)鎮(zhèn)是農(nóng)業(yè)技術(shù)走向農(nóng)民用戶的真正出口，鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)推廣機(jī)構(gòu)的改革和隊(duì)伍建設(shè)刻不容緩。針對(duì)大河沿子鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣機(jī)構(gòu)設(shè)置不完善和人員不足的情況，采取各種措施，加強(qiáng)基層農(nóng)技隊(duì)伍建設(shè)。調(diào)整內(nèi)部，減少精河縣級(jí)農(nóng)技人員，充實(shí)基層農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣人員數(shù)量。廣開門路，從各相關(guān)部門抽調(diào)富余人員，增加基層推廣人員數(shù)量。打破條塊、部門和地區(qū)分割，統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)互補(bǔ)形成統(tǒng)一的農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣網(wǎng)絡(luò)。以政府投入為主采取各種途徑，多渠道、多門路集資以安定農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣人員特別是基層農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣人員的從業(yè)信心和決心，穩(wěn)定農(nóng)業(yè)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)。
6 加大信息資源開發(fā)力度。農(nóng)民的信息意識(shí)問題，大河沿子鎮(zhèn)農(nóng)戶的信息意識(shí)較為低下，信息資源作為一種戰(zhàn)略資源的重要性還沒有被人們普遍認(rèn)識(shí)。為此，要加大農(nóng)業(yè)基層的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加大信息的宣傳力度，擴(kuò)大宣傳領(lǐng)域，提高廣大農(nóng)民的信息意識(shí)。為促進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作的發(fā)展，深挖農(nóng)業(yè)內(nèi)部增收潛力，信息資源的捕捉和收集也有著至關(guān)重要的作用。大河沿子鎮(zhèn)已經(jīng)建立了農(nóng)村信息化體系，建立了以“農(nóng)信通”為主的農(nóng)業(yè)科技、農(nóng)資行情、農(nóng)產(chǎn)品交易的農(nóng)業(yè)信息傳遞系統(tǒng)，只是信息化體系和機(jī)制還不健全，有待進(jìn)一步完善。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳榮毅，朱建軍，龔江，王榮棟，試論新疆精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施中的幾個(gè)問題[J]，新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，(2)。
[2]扈立家，唐雪漫，中國(guó)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)問題研究[J]，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，2006，(5)：27-28。
[3]劉焱選，白慧東，蔣桂英，中國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J]中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，(7)。
[4]劉愛民，封志明，徐麗明，現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)及中國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向[J]，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，(2)：24-29。
[5]劉偉明，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)及其應(yīng)用[J]，安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2006，(6)：8-35。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和農(nóng)業(yè)地位的提高，現(xiàn)代信息技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合一方面可以提高農(nóng)作物質(zhì)量，另一方面可以減少化肥對(duì)農(nóng)作物的污染，從而在改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的同時(shí)彌補(bǔ)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的不足。
1精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系
現(xiàn)代通信技術(shù)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)體系的重要組成部分，其在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用[1]。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的最大特點(diǎn)是可以借助計(jì)算機(jī)聯(lián)動(dòng)報(bào)警，其外在表現(xiàn)形式是利用傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將視頻、溫度、土壤有機(jī)物等的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)繪制數(shù)據(jù)的最大值和最小值，并分別繪制最大值和最小值之間的頻數(shù)分布直觀平面圖，觀察頻數(shù)分布狀況，最終確定合適的數(shù)值和報(bào)警值，相關(guān)技術(shù)人員就可以根據(jù)事先確定好的數(shù)值和報(bào)警值在計(jì)算機(jī)中安裝聯(lián)動(dòng)報(bào)警裝置。比如，農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況會(huì)隨著時(shí)間的長(zhǎng)短、溫度的變化、天氣以及土壤影響農(nóng)作物的質(zhì)量。因此，技術(shù)人員就可以利用棚內(nèi)氣候條件通過溫度傳感器向聯(lián)動(dòng)報(bào)警器傳輸信息參數(shù)，向管理電腦發(fā)送農(nóng)作物的實(shí)際生長(zhǎng)情況，如果溫度過低或者溫度過高就會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物面臨死亡的危機(jī)。一旦觸發(fā)報(bào)警裝置農(nóng)作物技術(shù)人員就可以在計(jì)算機(jī)界面上調(diào)整棚內(nèi)溫度，無需工作人員在現(xiàn)象進(jìn)行溫度控制，不僅可以節(jié)約成本，還大大提升了工作效率。在這一過程中涉及的技術(shù)包括定位技術(shù)、傳感技術(shù)、遙感遙測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、無線通信技術(shù)等，這些技術(shù)組成了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系。
2精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對(duì)無線通信技術(shù)的要求
現(xiàn)階段無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)和方式主要包括：IrDA、WiFi、Bluetooth、Zig-Bee等短距離無線通信技術(shù)及GPS、衛(wèi)星遙感等遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)。由于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)自身的特點(diǎn)，其對(duì)通信技術(shù)有一定的要求。主要?dú)w納為以下幾點(diǎn)：其一，實(shí)時(shí)性。可以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)接受到需要的信息和數(shù)據(jù)資料，但是這些信息和數(shù)據(jù)資料并不是連續(xù)不間斷地傳輸，而是非連續(xù)性。其二，相互性。所謂相互性是指節(jié)點(diǎn)之間可相互交換數(shù)據(jù)。其三，可使用語(yǔ)音業(yè)務(wù)。其四，集成節(jié)點(diǎn)。無論是采集數(shù)據(jù)資料還是實(shí)時(shí)監(jiān)控，都可以在無線通信領(lǐng)域中得以實(shí)現(xiàn)。其五，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。采用樹樁網(wǎng)絡(luò)，增加采集點(diǎn)。綜合以上技術(shù)和要求，可以在無線通信領(lǐng)域全方位、多角度地分析精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
3無線通信技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
3.1短距離無線通信技術(shù)
1）所謂IrDA通信技術(shù)是指借助紅外線在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中展開點(diǎn)與點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸活動(dòng)。這種無線通信技術(shù)具有成本低、安全指數(shù)高等特點(diǎn)，但是IrDA是一種視距傳輸，如果在數(shù)據(jù)傳輸過程中沒有校對(duì)設(shè)備或者通信設(shè)備沒有對(duì)準(zhǔn)的話，就會(huì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。另外，這種技術(shù)具有局限性，即只能在相互通信的兩臺(tái)設(shè)備之間展開數(shù)據(jù)傳輸活動(dòng)，不利于在大型農(nóng)業(yè)中的推廣與運(yùn)用。
2）WiFi）無線通信技術(shù)。這種技術(shù)是以太網(wǎng)的一種無線擴(kuò)展，能以最高約11Mbps的速度接入WEB。該技術(shù)具有覆蓋范圍廣、速度快等特點(diǎn)，但是其安裝過程較為復(fù)雜、成本較高。3）藍(lán)牙通信技術(shù)。該技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸頻段為全球通用的2.4GHzISM頻段。能夠在規(guī)定的傳輸時(shí)間內(nèi)提高傳輸速度，實(shí)現(xiàn)雙贏。但是這種技術(shù)與WiFi無線通信技術(shù)一樣，其運(yùn)輸成本較高，且在數(shù)據(jù)傳輸過程中容易被其他信號(hào)干擾。4）ZigBee無線通信技術(shù)。該技術(shù)的傳輸頻率為2.4GHzISM頻段，數(shù)據(jù)速率為20～250Kbit/s，最大傳輸距離為75m[2]。這種技術(shù)具有成本低、性能高和低功耗等特點(diǎn)，但是其數(shù)據(jù)傳輸速度較低。
3.2遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)
遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)主要把包括GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和衛(wèi)星遙感技術(shù)。
1）GPRS技術(shù)屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分之一，無論是在數(shù)據(jù)傳輸方面還是在技術(shù)處理方面，都具有明顯的優(yōu)勢(shì)[3]。①隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展腳步的加快，目前，GPRS技術(shù)是現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（3G）向移動(dòng)通信（4G）演變，并在不斷調(diào)整和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中加快了信號(hào)覆蓋速度和數(shù)據(jù)運(yùn)行速度。其網(wǎng)絡(luò)覆蓋信號(hào)基本不存在“盲區(qū)”這一說。②理論數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)171Kbps。如果將GSM技術(shù)進(jìn)行綜合改造，可以為社會(huì)提供384Kbps帶寬的廣域數(shù)據(jù)通信服務(wù)。③登錄時(shí)間短。由于GSM技術(shù)具有速度快、傳輸效率高、等待接入時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中得到廣泛推廣與應(yīng)用。根據(jù)實(shí)踐表明，在接入網(wǎng)絡(luò)到登錄成功所花費(fèi)的時(shí)間不超過兩秒。除此之外，該技術(shù)還具有實(shí)時(shí)提供在線功能。用戶可以在第一次登陸之后通過記住登陸密碼功能節(jié)約下一次登陸時(shí)間，且長(zhǎng)期在線，不會(huì)被迫下線。這樣不僅可以為用戶提供便利，還可以促使網(wǎng)絡(luò)管理更加簡(jiǎn)單、快捷。該技術(shù)的運(yùn)行模式主要是根據(jù)流量計(jì)費(fèi)為主，無論是用戶接受資料或者發(fā)送數(shù)據(jù)包，都是根據(jù)數(shù)據(jù)包的數(shù)量和占用資源的流量計(jì)費(fèi)。根據(jù)實(shí)踐表明，GPRS的上述優(yōu)點(diǎn)特點(diǎn)一般適用于間歇性、突發(fā)性、頻率性、小流量的數(shù)據(jù)傳輸。與此同時(shí)，改技術(shù)也使用與大流量的數(shù)據(jù)傳輸，尤其適用于現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。全球?qū)Ш叫l(wèi)星體系是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為普遍的一個(gè)系統(tǒng)，我國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)場(chǎng)中大部分安裝了GPS系統(tǒng)的聯(lián)合收割機(jī)。聯(lián)合收割機(jī)作為作業(yè)機(jī)械中的一種，不僅可以促使GPS精準(zhǔn)定位的實(shí)現(xiàn)，還可以幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者快速有效地計(jì)算出農(nóng)作物的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，農(nóng)場(chǎng)主根據(jù)有效完整的產(chǎn)量數(shù)據(jù)利用計(jì)算機(jī)加工、分析、整理數(shù)據(jù)信息，從而在計(jì)算機(jī)中呈現(xiàn)出一幅彩色的圖形，為構(gòu)建農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)提供理論基礎(chǔ)，最終達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化、信息化的目的[4]。
2）衛(wèi)星遙感技術(shù)。該技術(shù)主要是通過衛(wèi)星的傳感器測(cè)得目標(biāo)物體的信息數(shù)據(jù)，再通過處理系統(tǒng)對(duì)所獲得的目標(biāo)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判讀，識(shí)別改目標(biāo)的通信技術(shù)。換而言之，遙感技術(shù)主要依托于超高的分辨率傳感器對(duì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)探測(cè)的目的。利用遙感技術(shù)對(duì)不同的農(nóng)作物生長(zhǎng)期實(shí)行全方位、多角度的監(jiān)控，目的是為了避免農(nóng)作物“被蟲吃”的現(xiàn)象。傳感器、指揮體系、載體是組成遙感技術(shù)的三大成分，指揮體系、傳感器、載體與GPS系統(tǒng)的組合可以提升農(nóng)機(jī)技術(shù)水平，不僅可以確保遙感技術(shù)數(shù)據(jù)的精確度，還可以降低農(nóng)作物遭受自然災(zāi)害破壞的影響[5]。該技術(shù)覆蓋的信息量較大、處理信息數(shù)據(jù)的速度快、分辨率高，因此將其引入精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，可以提高收集相關(guān)信息數(shù)據(jù)的速度以及數(shù)據(jù)信息的精確性和完整性。
4結(jié)束語(yǔ)
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要科學(xué)技術(shù)作為支撐，促使精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代高科技農(nóng)業(yè)方向發(fā)展?？v觀我國(guó)的農(nóng)機(jī)技術(shù)水平還不夠成熟，還需要國(guó)家加大對(duì)信息化農(nóng)業(yè)技術(shù)的投入力度，相關(guān)技術(shù)要利用遠(yuǎn)程技術(shù)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)作物的有效檢測(cè)，為促進(jìn)農(nóng)機(jī)新技術(shù)的發(fā)展提供技術(shù)和理論基礎(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的推廣。
作者:肖維 張闊 單位:西北民族大學(xué)
參考文獻(xiàn)：
[1]李晉，楚栓成.淺談幾種短距離無線通信技術(shù)在精確農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用前景[J].電子世界，2013(11)：78-79.
[2]姜立明，莊衛(wèi)東.ZigBee/GPRS技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2014，36(4)：179-182.
近年來，我國(guó)數(shù)字化農(nóng)業(yè)技術(shù)取得了一些進(jìn)展，主要表現(xiàn)在：農(nóng)業(yè)傳感器微型化、農(nóng)業(yè)灌溉智能化、實(shí)時(shí)監(jiān)控農(nóng)作物生長(zhǎng)、農(nóng)業(yè)信息可移動(dòng)化、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯化等已成為主流。這得益于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化技術(shù)的成熟和發(fā)展，尤其是農(nóng)產(chǎn)品種植、加工智能化技術(shù)的應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)關(guān)于農(nóng)業(yè)園區(qū)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)研究主要涉及溫度監(jiān)控、光溫智能控制、精準(zhǔn)灌溉等方面。如，浙江大學(xué)等單位對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息感知、傳輸和應(yīng)用等方面進(jìn)行研究，主要涉及智能化程度、肥水利用率及農(nóng)產(chǎn)品安全等問題。取得了一系列成果。但總體來看，數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的集成應(yīng)用研究還比較少。本文提出構(gòu)建完全數(shù)字化的生鮮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)基地，該基地基于總線技術(shù)集成，由統(tǒng)一的信息系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和統(tǒng)一調(diào)度，充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息技術(shù)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理及控制，合理布局傳感器（溫度傳感器、濕度傳感器、養(yǎng)分傳感器、土壤成分傳感器等），實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化。
一、生鮮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)園區(qū)數(shù)字一體化精準(zhǔn)管控系統(tǒng)的實(shí)施意義
1.加速信息化。農(nóng)業(yè)發(fā)展越來越受到信息技術(shù)的影響，信息化成為我國(guó)加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高速發(fā)展，新的農(nóng)業(yè)科技革命即將到來。
2.提高數(shù)字化。數(shù)字化有利于發(fā)展我國(guó)自主產(chǎn)權(quán)的農(nóng)業(yè)高技術(shù)體系，對(duì)于我國(guó)在世界范圍內(nèi)新的農(nóng)業(yè)科技革命中占有一席之地，以及提升我國(guó)農(nóng)業(yè)科技在國(guó)際上的整體競(jìng)爭(zhēng)力，具有戰(zhàn)略意義。
3.提高生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的手工勞作、粗放型、分散型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)模式已不適應(yīng)時(shí)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入規(guī)模經(jīng)濟(jì)時(shí)代，設(shè)施的效率決定了生產(chǎn)的效率，也體現(xiàn)了生產(chǎn)力的發(fā)展水平。
4.節(jié)能減排。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在高新技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一種先進(jìn)生產(chǎn)形式和管理模式。為能自動(dòng)感知、獲取并分析作物生產(chǎn)的環(huán)境因素實(shí)際存在的時(shí)間和空間差異信息以及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)診斷和監(jiān)測(cè)，確立起按需投入，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可實(shí)施的應(yīng)對(duì)方案，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提出了系統(tǒng)化的理念和技術(shù)要求。
二、生鮮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)園區(qū)數(shù)字一體化精準(zhǔn)管控系統(tǒng)的構(gòu)成
如圖1所示，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的生鮮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)園區(qū)的數(shù)字一體化精準(zhǔn)管控系統(tǒng)，主要包括設(shè)備執(zhí)行層、通訊層、調(diào)度監(jiān)控層和信息管理層等四個(gè)層級(jí)。整個(gè)管控系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)管理調(diào)度系統(tǒng)（中央控制系統(tǒng)）、水肥一體自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)通風(fēng)控制系統(tǒng)、無線傳感器系統(tǒng)、卷簾控制系統(tǒng)、診斷與監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)等六個(gè)子系統(tǒng)組成。
1.計(jì)算機(jī)管理調(diào)度系統(tǒng)（中央控制系統(tǒng)）
生鮮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)園區(qū)數(shù)字一體化精準(zhǔn)管控系統(tǒng)，是在系統(tǒng)總體規(guī)劃的原則下，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品種植基地的智能化、數(shù)字化、精準(zhǔn)化管控而進(jìn)行的計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在信息自動(dòng)化統(tǒng)一軟件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)作物生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)農(nóng)產(chǎn)品種植系統(tǒng)，采用面向?qū)ο蟮姆治?、設(shè)計(jì)和開發(fā)手段。充分考慮系統(tǒng)的柔性，并為系統(tǒng)的全面集成留有接口。
系統(tǒng)由管理層信息系統(tǒng)集中管理和統(tǒng)一調(diào)度，在監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的監(jiān)控下獲取數(shù)據(jù)采集層下各類型傳感器所提供的作物成長(zhǎng)環(huán)境的物理參數(shù)，如：空氣溫濕度、土壤水分含量、PH值、CO2濃度等，再經(jīng)通訊層傳輸?shù)焦芾韺又醒肟刂破?，農(nóng)產(chǎn)品種植系統(tǒng)對(duì)感知的信息進(jìn)行融合處理，智能對(duì)比適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)的最佳環(huán)境變量，并形成完整的按需配給策略，由通訊層到達(dá)發(fā)出控制指令的具體分管控制器，完成對(duì)農(nóng)作物的按需供給，保障農(nóng)作物的健康成長(zhǎng)環(huán)境。
整個(gè)管控系統(tǒng)形成了一整套完全智能化、數(shù)字化和精準(zhǔn)化的管理理論和實(shí)踐方法，對(duì)智能并聯(lián)調(diào)度系統(tǒng)、診斷與監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、水肥一體化精準(zhǔn)管控系統(tǒng)等新技術(shù)模塊進(jìn)行了研究應(yīng)用。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為四個(gè)層次，即：信息管理層、通訊層、調(diào)度監(jiān)控層和設(shè)備執(zhí)行層。其中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)始終貫徹整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中，從整體調(diào)度到具體信息的收集與傳輸、指令信息的下達(dá)，涵蓋信息管理層、通訊層、調(diào)度監(jiān)控層的所有業(yè)務(wù)以及設(shè)備執(zhí)行層的大部分業(yè)務(wù)，上聯(lián)中央控制系統(tǒng)，下聯(lián)設(shè)備執(zhí)行層。
系統(tǒng)硬件模型，如圖2。
2.水肥一體自動(dòng)控制系統(tǒng)
水肥一體自動(dòng)控制系統(tǒng)是一項(xiàng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新技術(shù)，該技術(shù)可以精確控制灌溉和施肥的數(shù)量與時(shí)間，以微灌系統(tǒng)為基礎(chǔ)，根據(jù)農(nóng)作物的需水需肥規(guī)律及土壤狀況，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)對(duì)水和肥料進(jìn)行調(diào)配和供給。
在滴灌、滲灌、微噴灌等工程節(jié)水的基礎(chǔ)上，通過布置在田間的水分傳感器、養(yǎng)分傳感器、土壤成分傳感器等多種類別傳感器，測(cè)得土壤各指標(biāo)的基本狀況，經(jīng)傳感器將信號(hào)傳到電腦，再由程序智能指導(dǎo)灌水施肥。
由于系統(tǒng)沒有非常復(fù)雜的運(yùn)算，需要低功耗和具有較強(qiáng)抗干擾性，因此采用單片機(jī)作為自動(dòng)控制中心模塊，用來處理灌溉區(qū)的信號(hào)輸入等工作。由于水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)水位的控制精度要求不高，將自制水位傳感器安裝到要求的液位，直接感知液位信息。由液位信息控制電磁閥，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施灌。系統(tǒng)中的很多資料需要長(zhǎng)期保存，同時(shí)需要在系統(tǒng)斷電時(shí)仍能保存信息，根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)以及用戶信息存儲(chǔ)大小需求，選用雙備份磁盤陣列為該系統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備。
水肥一體自動(dòng)控制系統(tǒng)包括兩大類。即葉面施灌和根系施灌，前者采用噴霧頭施灌，后者采用滴灌。
系統(tǒng)將各種農(nóng)作物的特征需求數(shù)據(jù)、種植歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、專家知識(shí)等集成、組構(gòu)、融合，編制成生鮮農(nóng)產(chǎn)品種植專家系統(tǒng)，將測(cè)定的實(shí)時(shí)信息與生鮮農(nóng)產(chǎn)品種植專家系統(tǒng)的參數(shù)對(duì)比后，可計(jì)算出灌溉時(shí)長(zhǎng)、施加肥液時(shí)長(zhǎng)和肥液配比等值。控制程序得到開始工作指令后立即運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行過程的數(shù)據(jù)均可查閱。系統(tǒng)主程序流程，如圖3。
3.自動(dòng)通風(fēng)控制系統(tǒng)
自動(dòng)通風(fēng)控制系統(tǒng)綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)，可以自動(dòng)調(diào)控風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與風(fēng)量，感應(yīng)空氣品質(zhì)，從而改善空氣質(zhì)量，提高通風(fēng)安全，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理智能化。該系統(tǒng)主要由智能中央控制子系統(tǒng)及空氣品質(zhì)感應(yīng)子系統(tǒng)等組成，還包括通風(fēng)管道、可調(diào)節(jié)的風(fēng)口末端及數(shù)字化節(jié)能風(fēng)機(jī)等。
4.無線傳感器子系統(tǒng)
WSN（WirelessSensorNetwork，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)）由多個(gè)部分組成，其主要構(gòu)成：無線傳感網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用支撐層和基于該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)層的一部5y.等，參見圖4。將WSN應(yīng)用于培養(yǎng)種植農(nóng)作物，可提高農(nóng)業(yè)數(shù)字化水平。其工作原理為：在監(jiān)察區(qū)域設(shè)置大量廉價(jià)的微型傳感器，通過傳感器感知并收集所需監(jiān)察對(duì)象的信息，這些信息經(jīng)過處理后發(fā)送給觀察者。
5.卷簾控制系統(tǒng)
當(dāng)前使用的溫室大棚卷簾機(jī)大部分存在安全隱患，其主要原因是動(dòng)力源為現(xiàn)場(chǎng)人工送電，不論溫室中是否有勞動(dòng)任務(wù)，管理人員都必須到現(xiàn)場(chǎng)操控設(shè)備，造成了時(shí)間和人力資源的浪費(fèi)。
為解決上述問題，可以通過自動(dòng)遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)卷簾機(jī)的升降，不僅可以減少安全隱患，而且降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率。其主要做法為.在設(shè)備中嵌入一個(gè)模塊，利用處理器的指令控制來實(shí)現(xiàn)GSM系統(tǒng)的短信息服務(wù)。該方法實(shí)施方便、操控簡(jiǎn)單、成本低，有較高的應(yīng)用率。
6.診斷與監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)
在農(nóng)作物種植基地采用診斷與監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，主要針對(duì)系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備的開關(guān)和運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常情況并及時(shí)處理，從而盡量避免損失的發(fā)生。
為了加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)并充分應(yīng)用無線結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)試驗(yàn)儀器。基于成本和便捷性，該儀器主要應(yīng)用ISM（IndustrialScientificMedical）頻段，這是因?yàn)椋篒SM頻段耗能低、成本少，組網(wǎng)方便且無需授權(quán)申請(qǐng)，非常適合無線結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)使用。其覆蓋范圍，如圖5。
中圖分類號(hào)：S127文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0439－8114（2011）10－1948-03
Application of GPS and GIS Technology in Monitoring System of Precision Agriculture
SHI Guo－bin
（Centre of Modern Education and Technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319，Heilongjiang，China）
Abstract： The monitoring system of precision agriculture based on GPS and GIS with collecting，transmitting，treatment， control and location features， could be used in production and research fields of monitoring environmental factors， such as temperature， humidity， depth， illumination and location． It is the basis of variable technologies of precision agriculture and inevitable trend of the 21st century． The research level and application general situation of monitoring system of precision agriculture based on GPS and GIS technology in domestic and foreign， it provided references for realization of the automation and intelligent development of modern precision agriculture．
Key words： GPS； GIS； monitoring system of precision agriculture； application
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)（Precision agriculture）是近年來國(guó)際上農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，是人們?cè)谔剿?1世紀(jì)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)發(fā)展的過程中為減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的盲目投入、節(jié)約成本增加產(chǎn)量、提高農(nóng)資利用率、減少環(huán)境污染、阻止生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化而提出的一種新理念［1］。
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)充分地利用了作物、土壤和病蟲害的空間和時(shí)間變化量來進(jìn)行耕作和田間管理，改變了傳統(tǒng)的大片土地平均施用化肥的做法，保證了作物生產(chǎn)潛力的充分發(fā)揮，避免了過量施用農(nóng)藥和化肥造成的生產(chǎn)成本增長(zhǎng)和污染農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和價(jià)值下降的嚴(yán)重后果，取得的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境邊際效益非常顯著［2］。
1GPS和GIS技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用概況
1．1全球定位系統(tǒng)（GPS）
GPS（Global positioning system），是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來的新一代精密衛(wèi)星定位系統(tǒng)。它利用地球外空間有一定分布的24顆衛(wèi)星，使地面上任何一點(diǎn)可以同時(shí)與其中4顆衛(wèi)星進(jìn)行通訊，分別測(cè)量該點(diǎn)與衛(wèi)星的距離，最后將該點(diǎn)的幾何坐標(biāo)推算出來，最高地面精度可達(dá)到厘米級(jí)。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中，現(xiàn)在一般基于差分GPS技術(shù)，精度為亞米級(jí)。在作業(yè)機(jī)械的頂部安裝一個(gè)半球形GPS接收天線，可接收衛(wèi)星定位信號(hào)并將此信號(hào)傳給GPS接收機(jī)，GPS接收機(jī)將作業(yè)機(jī)械所處的經(jīng)度和緯度數(shù)據(jù)通過RS－232串行接口傳給機(jī)載液晶顯示計(jì)算機(jī)，以此確定每一時(shí)刻機(jī)械的作業(yè)位置。
1．2地理信息系統(tǒng)（GIS）
GIS（Geographic information systems），是一種綜合處理和分析空間數(shù)據(jù)的通用型技術(shù)體系。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，GIS以很高的空間分辨率來管理田塊基礎(chǔ)信息，存儲(chǔ)、分析和處理空間數(shù)據(jù)，生成作物產(chǎn)量以及土壤屬性和病蟲草害等環(huán)境因素的空間分布圖，支持空間輔助決策，輸出圖形和地理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及田間決策處方圖。
1．3GPS和GIS技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用概況
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用了GPS、GIS技術(shù)和智能決策、自動(dòng)控制理論，將變量播種、變量施肥、變量灌溉、變量噴藥和在線實(shí)時(shí)測(cè)產(chǎn)等技術(shù)集成為一體，有利于提高農(nóng)業(yè)作業(yè)的效率，降低生產(chǎn)成本。目前，作業(yè)信息的采集、處理與實(shí)時(shí)通信滲透到精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的各個(gè)方面，如何快速、有效采集和更新影響作物生長(zhǎng)環(huán)境的空間變量信息，成為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要基礎(chǔ)［3］。農(nóng)田地塊作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本單元，是實(shí)現(xiàn)作物生產(chǎn)規(guī)劃、管理和效益評(píng)價(jià)的基本單元，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田地塊信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)的快速、高效、全面的收集及分析是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，提高生產(chǎn)率的關(guān)鍵技術(shù)；又可有效解決農(nóng)業(yè)勞動(dòng)人口減少的影響。而定位是解決實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)移動(dòng)的基礎(chǔ)性難題和完成其他任務(wù)的前提；因此，基于GPS和GIS的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、控制及定位導(dǎo)航于一體，其主要設(shè)計(jì)思想是利用GPS接收機(jī)與掌上電腦（PDA）組成移動(dòng)數(shù)據(jù)采集端，采集農(nóng)田地塊空間位置信息、時(shí)間信息、農(nóng)田信息，通過SMS方式或者數(shù)據(jù)文件方式傳輸信息至監(jiān)測(cè)更新中心。其中，SMS方式是基于GSM移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)，把野外采集到的數(shù)據(jù)包實(shí)時(shí)通過短消息SMS（Short message service）方式進(jìn)行無線傳輸；數(shù)據(jù)文件方式是把采集到的地塊信息就地存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)交換文件（文本文件或數(shù)據(jù)表文件），然后通過相應(yīng)數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入到監(jiān)測(cè)更新服務(wù)中心［4］。通過在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息采集與監(jiān)控技術(shù)，可以把分散的農(nóng)業(yè)設(shè)施連成統(tǒng)一的整體，因而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、智能化、精準(zhǔn)化［5］。目前，各種已開發(fā)和正在研究的監(jiān)控系統(tǒng)主要集中在農(nóng)業(yè)上的環(huán)境因子，如溫度、濕度、露點(diǎn)、光照和生產(chǎn)中的溫度、濕度、光照、施肥、噴藥等的自動(dòng)化控制和網(wǎng)絡(luò)化管理，通過監(jiān)測(cè)和控制其生長(zhǎng)條件，從而達(dá)到增加產(chǎn)量、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長(zhǎng)周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。少數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)還能達(dá)到預(yù)警的目的，主要是設(shè)定監(jiān)控因子的上限和下限，通過無線傳輸技術(shù)發(fā)送給用戶，達(dá)到預(yù)警的功能，或是通過專家系統(tǒng)等進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)控［6］。
2國(guó)內(nèi)外GPS和GIS精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的研究
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)始于發(fā)達(dá)國(guó)家，其中的主要部分是精準(zhǔn)施肥和收割技術(shù)。隨著發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)市場(chǎng)化程度的提高，降低成本，提高投人產(chǎn)出比、發(fā)展優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)業(yè)的要求以及環(huán)境保護(hù)、資源利用、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面的要求，迫切需要經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益同步的新型農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)概念提出前，農(nóng)業(yè)監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在各國(guó)有了初步的研究和發(fā)展，國(guó)外對(duì)環(huán)境研究較早，始于20世紀(jì)70年代，先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、記錄和控制，后又出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。中國(guó)對(duì)于農(nóng)業(yè)監(jiān)控技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代，但發(fā)展速度很快。劉德義等提出了基于Web的設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象信息監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看、歷史數(shù)據(jù)查詢、K線圖顯示、氣象預(yù)警信息、溫室氣象預(yù)報(bào)、應(yīng)用示范介紹、手機(jī)短信提示、實(shí)時(shí)圖片顯示等功能。楊萬龍等［7］自主研發(fā)的滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)，利用土壤水勢(shì)傳感器監(jiān)測(cè)土壤的含水量，進(jìn)行自動(dòng)灌溉施肥控制，當(dāng)土壤水勢(shì)達(dá)到設(shè)定水勢(shì)上限時(shí)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行施肥灌溉，當(dāng)達(dá)到設(shè)定水勢(shì)下限時(shí)，灌溉施肥停止，計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄該閥門灌水量，其他閥門按此灌溉施肥量依次進(jìn)行，這種控制方式可實(shí)現(xiàn)多個(gè)閥門的無人值守灌溉施肥控制。當(dāng)用戶設(shè)置不當(dāng)、系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提醒用戶介入處理，防止對(duì)系統(tǒng)或作物造成更大危害。國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心開發(fā)研制的便攜式環(huán)境監(jiān)測(cè)產(chǎn)品在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中取得了良好的應(yīng)用［8，9］。
早在20世紀(jì)80年代，美國(guó)提出精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)構(gòu)想，其微電子技術(shù)發(fā)展推動(dòng)了智能化監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，以及作物生長(zhǎng)模擬、栽培管理、測(cè)土配方施肥等農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)成了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)早期技術(shù)基礎(chǔ)。1993～1994年，美國(guó)在明尼蘇達(dá)州農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)試驗(yàn)，用GPS指導(dǎo)施肥的作物產(chǎn)量提高30％左右，而且減少了化肥施用總量，經(jīng)濟(jì)效益大大提高。目前美國(guó)在谷物聯(lián)合收割機(jī)、噴霧機(jī)、播種機(jī)等農(nóng)業(yè)裝備上已經(jīng)采用衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)監(jiān)控作業(yè)等高新技術(shù)。西歐國(guó)家在小麥、玉米的整地、播種、收獲、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)已全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，不少農(nóng)業(yè)機(jī)械也裝備了GPS系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作業(yè)。很多監(jiān)控技術(shù)取得了很大的突破，許多國(guó)際大型農(nóng)業(yè)裝備廠商均推出了自己的智能產(chǎn)量監(jiān)測(cè)儀、變量控制器產(chǎn)品。歐盟ISI啟動(dòng)了Wirelwsslnfo項(xiàng)目（1998～2003），期望運(yùn)用GSM／GPRS／HSDCS無線通信技術(shù)，建立先進(jìn)的農(nóng)林管理多媒體服務(wù)系統(tǒng)［10］。Thysen［11］探討了IT技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的可能性和農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展方向。Mc Kinion等［12］研究了一個(gè)衛(wèi)星寬帶無線接入系統(tǒng)，滿足了棉花害蟲多譜圖像的高速傳輸和實(shí)時(shí)處理的要求，提高了配藥機(jī)械變量作業(yè)的效率和有效性。Geers等［13］應(yīng)用GSM無線技術(shù)開發(fā)了牲畜運(yùn)輸過程遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)“TETRAD”。目前，荷蘭、美國(guó)、日本等國(guó)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了溫度、濕度、光照、施肥、噴藥等的自動(dòng)化控制和網(wǎng)絡(luò)化管理。
中國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展起步較晚，但在國(guó)家“863”計(jì)劃“數(shù)字農(nóng)業(yè)”重大專項(xiàng)和地方政府的支持下，近5年在農(nóng)業(yè)裝備智能化、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控及農(nóng)業(yè)信息化等方面獲得了較快發(fā)展。喬曉軍等［14］開發(fā)了農(nóng)業(yè)設(shè)施環(huán)境數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)設(shè)施信息采集和處理的自動(dòng)化。龐樹杰等開發(fā)了基于GPS和GSM的農(nóng)田信息遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)；句榮輝等［15］應(yīng)用GSM短消息技術(shù)實(shí)現(xiàn)了溫室環(huán)境的實(shí)時(shí)控制，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。在農(nóng)業(yè)資源利用方面，中國(guó)農(nóng)業(yè)在精耕細(xì)作、多層次利用、生態(tài)農(nóng)業(yè)等高效利用農(nóng)業(yè)資源方面獨(dú)樹一幟。各地已總結(jié)出許多具有區(qū)域特色的耕作技術(shù)和農(nóng)業(yè)模式，這些技術(shù)對(duì)提高我國(guó)土地、水、肥等資源的利用率發(fā)揮著重要作用。農(nóng)業(yè)資源監(jiān)控監(jiān)測(cè)技術(shù)也取得了較大的發(fā)展，遙感與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)也成功地應(yīng)用于作物長(zhǎng)勢(shì)、種植面積、產(chǎn)量、災(zāi)害、水土流失等方面的監(jiān)測(cè)［16］。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，在開拓新的前沿科技應(yīng)用領(lǐng)域，一些發(fā)展中國(guó)家和發(fā)達(dá)國(guó)家在起跑線上拉近了距離，發(fā)展中國(guó)家有可能在某些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)上的跨越［17］。
3展望
中國(guó)的農(nóng)業(yè)正由傳統(tǒng)的粗放型向精準(zhǔn)化發(fā)展，如何結(jié)合中國(guó)農(nóng)田實(shí)際特性，充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開發(fā)出基于GPS和GIS的田間農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，通過分析地理信息數(shù)據(jù)，有效地進(jìn)行各種耕作，提高機(jī)械作業(yè)效率，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)變量耕作提供技術(shù)支持［18］。同時(shí)在引進(jìn)消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、低成本的技術(shù)成果，支持精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備的專業(yè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，是中國(guó)實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中迫切需要解決的問題。因此，要重視世界前沿科技領(lǐng)域的研究，重視和研究GPS和GIS技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的重要作用，對(duì)于加速像我國(guó)這樣的發(fā)展中國(guó)家農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程、占領(lǐng)未來農(nóng)業(yè)科技競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)具有十分重要的意義。
參考文獻(xiàn)：
［1］ 王熙，于玲，杜向軍．精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)液體肥變量控制技術(shù)要點(diǎn)［J］．農(nóng)機(jī)化研究，2006（11）：5－7．
［2］ 李鳳菊，宋治文，劉紹偉，等，監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究［J］，天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，16（1）：127－129．
［3］ 龐樹杰，楊青，李莉．基于GPS和GSM 短消息的農(nóng)田信息采集系統(tǒng)［J］．農(nóng)機(jī)化研究，2004（1）：1－3．
［4］ 黃興榮，潘瑜春，汪梅． 基于GPS／GlS的農(nóng)田地塊監(jiān)測(cè)更新系統(tǒng)［J］．農(nóng)機(jī)化研究，2006，（12）：95－100．
［5］ 李明，李旭，孫松林，等．基于全方位視覺傳感器的農(nóng)業(yè)機(jī)械定位系統(tǒng)［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26（2）：170－175．
［6］ 汪懋華．精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展與工程技術(shù)創(chuàng)新［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1999，15（1）：1－8．
［7］ 楊萬龍，劉春來，李娟．設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)［J］．農(nóng)業(yè)科技通訊，2009（4）：103－106．
［8］ 張?jiān)弃Q，喬曉軍．自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用系列（一）便攜式環(huán)境監(jiān)測(cè)產(chǎn)品在設(shè)施生產(chǎn)中的研究與應(yīng)用（上）［J］．農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝），2008（3）：14－15．
［9］ 張?jiān)弃Q，喬曉軍．自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用系列（一）便攜式環(huán)境監(jiān)測(cè)產(chǎn)品在設(shè)施生產(chǎn)中的研究與應(yīng)用（下）［J］． 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝），2008（4）：16－17．
［10］ KAREL C，JOSEF F，ADAM S，et al．Wireless supporting of agriculture and forestry information systems―Wireless Info ［A］． In Presentation at the 4th AGILE Conference on Geographic Information Science in Brno［C］． BIOS scientific publishers Ltd.，2001．
［11］ THYSEN I． Agriculture in the information society［J］． Journal of agriculture engineering research，2000，76（3）：297－303．
［12］ MC KINION J M，TURNER S B，W ILLERS J L，et al． Wireless technology and satellite Internet access for high―speed whole farm connectivity in precision agriculture［J］． Agricultural Systems，2004，81（3）：201－212．
［13］ GEERS R，SAATKAMP H W，GOOSSENS K，et al． TETRAD：An on――line telematic surveillance system for animal transports［J］．Computers and Electronics in Agriculture，1998，21（2）：107－116．
［14］ 喬曉軍，沈佐銳，陳青云，等．農(nóng)業(yè)設(shè)施環(huán)境通用監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］． 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2000，16（3）：77－80．
［15］ 句榮輝，沈佐銳．基于短信息的溫室生態(tài)健康呼叫系統(tǒng)［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20（3）：226－268．
遙感可為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供以下兩類農(nóng)田與作物的空間分布信息：一類是基礎(chǔ)信息， 這種信息在作物生育期內(nèi)基本沒有變化或變化較少，主要包括農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施、地塊分布及土壤肥力狀況等信息；另一類是時(shí)空動(dòng)態(tài)變化信息，包括作物產(chǎn)量、土壤熵情、作物養(yǎng)分狀況、病蟲害的發(fā)生/發(fā)展?fàn)顩r、雜草的生長(zhǎng)狀況以及作物物候等信息。
1.基礎(chǔ)信息獲取
（1）農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)查。
（2）地塊分布調(diào)查。
（3）土壤狀況調(diào)查。
2.時(shí)空動(dòng)態(tài)變化信息的獲取及利用
（1）指導(dǎo)農(nóng)田灌溉。
（2）指導(dǎo)施肥。
（3）指導(dǎo)病蟲害防治。
（4）指導(dǎo)雜草控制。
（5）指導(dǎo)作物收獲。
限制遙感技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中進(jìn)一步應(yīng)用的主要因素如下：
（1）精度問題。
（2）時(shí)空精細(xì)度問題。
（3）信息熵問題。
（4）農(nóng)田參數(shù)信息利用問題。
（5）非技術(shù)因素。
針對(duì)上面幾個(gè)問題，遙感技術(shù)需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行突破，以滿足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的需求：
（1）新參數(shù)反演技術(shù)的研發(fā)。
（2）新數(shù)據(jù)的應(yīng)用。
（3）多源數(shù)據(jù)整合。
1 引言
水是生命的根本，是不可代替的資源，同時(shí)也是農(nóng)業(yè)發(fā)展不可或缺的因素。近年來，隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平和人口的不斷提升，水資源的不合理運(yùn)用現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，許多地區(qū)缺水大旱，農(nóng)業(yè)得不到水的灌溉，而且農(nóng)業(yè)灌溉效率低下現(xiàn)象也普遍存在。這一系列問題都警示水資源的不合理運(yùn)用將會(huì)對(duì)人類和社會(huì)造成越來越不可估量的危害。因此，國(guó)家實(shí)施了滴灌技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的灌溉方式，發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)，科學(xué)應(yīng)對(duì)水資源短缺問題，使灌溉技術(shù)脫離人工控制，運(yùn)用自動(dòng)化的技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉。從而降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，是一項(xiàng)利國(guó)利民的節(jié)水技術(shù)。
2 自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)概述
自動(dòng)控制滴灌技術(shù)是針對(duì)高效利用水資源而實(shí)施的一項(xiàng)技術(shù)，對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)方面有重要的意義和作用。而且脫離了人工的控制，自動(dòng)控制的滴灌技術(shù)更加提高了農(nóng)業(yè)灌溉的效率，節(jié)約成本。
2.1 自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)的含義
節(jié)約水資源是自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)的直接目的，這種技術(shù)改變了傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)，高效率用水資源，通過現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)來改變水資源浪費(fèi)和農(nóng)業(yè)灌溉不合理的現(xiàn)狀。自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)通過滴頭，每次用小量的水準(zhǔn)確直接的對(duì)土壤進(jìn)行灌溉，避免不必要的浪費(fèi)。自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)不僅完善了灌溉技術(shù)的不足，同時(shí)也促使灌溉技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
2.2 自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了不同的灌溉技術(shù)，以噴灌和滴灌最為普遍。我國(guó)也大力推廣滴灌技術(shù)，自動(dòng)控制滴灌技術(shù)得到越來越多的應(yīng)用，隨著電子、科技的發(fā)展，自動(dòng)控制滴灌技術(shù)也將進(jìn)一步得到發(fā)展。滴灌技術(shù)在世界上也得到廣泛應(yīng)用，一百多個(gè)國(guó)家實(shí)行節(jié)水灌溉技術(shù)。自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)農(nóng)業(yè)發(fā)展、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展都有推動(dòng)作用。這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展前景也會(huì)越來越好。
3 自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)建設(shè)的應(yīng)用研究
自動(dòng)控制滴灌技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上，推動(dòng)了農(nóng)業(yè)的科技化發(fā)展，自動(dòng)化的灌溉技術(shù)，不僅減少了藥物對(duì)農(nóng)作物的傷害、保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也節(jié)約了人力物力。廣西農(nóng)田智能化灌溉系統(tǒng)中滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和南寧市府城鎮(zhèn)百香果滴灌實(shí)踐技術(shù)為案例具體介紹自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)建設(shè)的應(yīng)用研究。
3.1 以廣西農(nóng)田智能化灌溉系統(tǒng)中滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案為例
廣西農(nóng)田智能化灌溉系統(tǒng)中滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)采用了自動(dòng)控制滴灌技術(shù)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)控制相結(jié)合的技術(shù)對(duì)土壤進(jìn)行控制。實(shí)現(xiàn)了水資源的最大化利用。通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制，為實(shí)驗(yàn)基地的每塊土壤進(jìn)行精準(zhǔn)的灌溉和管理。
3.1.1 滴灌系統(tǒng)規(guī)劃布置
滴灌系統(tǒng)規(guī)劃布置的首要因素是泵站位置的選擇，位置不能選擇貧瘠的土壤，相對(duì)集中靠近路邊的位置是最佳選擇，其次輸水管道的選擇也應(yīng)該合理，項(xiàng)目資金節(jié)約化，管道的內(nèi)徑和長(zhǎng)度要適宜。設(shè)備選擇先進(jìn)、適用、合理的這樣能更大的發(fā)揮滴灌技術(shù)的作用。管道的選擇要考慮土地、水源等，盡量使管道系統(tǒng)相對(duì)均衡。
3.1.2 控制調(diào)節(jié)和保護(hù)設(shè)備
自動(dòng)控制滴灌要控制好設(shè)備的保護(hù)和技術(shù)的控制，電磁閥的設(shè)置要考慮便于管理、控制流量等，在首部水泵前安裝逆止閥。排氣閥要安裝在干管始端。壓力表、閥門箱要安裝在合理的位置，便于維修和使用，同時(shí)也避免受凍。
3.1.3 滴灌系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
電路的設(shè)計(jì)很關(guān)鍵，采用交流電磁閥控制，控制滴灌電磁閥配送和輸出電。
3.2 以南寧市府城鎮(zhèn)百香果種植基地自動(dòng)化控制滴灌工程為例
南寧市府城鎮(zhèn)百香果種植基地于2013年就開始建設(shè)，經(jīng)過幾年的灌溉項(xiàng)目建設(shè)，積累了豐富的節(jié)水用水經(jīng)驗(yàn)，使用了自動(dòng)化控制滴灌技術(shù)，為其他地區(qū)的自動(dòng)化滴灌技術(shù)的發(fā)展起了帶頭作用。
3.2.1 項(xiàng)目建設(shè)情況
南寧市府城鎮(zhèn)百香果種植基地啟用了自動(dòng)控制的滴灌技術(shù)，主要農(nóng)作物是百香果。其灌溉采用的是兩種方式結(jié)合灌溉，冬季采用周邊山塘水進(jìn)行大水漫灌，在農(nóng)作物生長(zhǎng)期則采用滴灌技術(shù)。
3.2.2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成及功能
自動(dòng)控制灌溉技術(shù)能夠?qū)⑺Y源和化肥平均的分配到土壤中，讓農(nóng)作物更好的平衡吸收。自動(dòng)化的控制會(huì)對(duì)流程中每個(gè)步驟進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，使之保持在合理范圍內(nèi)。系統(tǒng)自動(dòng)記錄每個(gè)灌溉系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間和總水量，還安裝了防盜裝置，對(duì)設(shè)備故障自動(dòng)檢查對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中的破壞還可以進(jìn)行警報(bào)，準(zhǔn)確的指出故障位置和故障類型，對(duì)濕度和降雨量準(zhǔn)確測(cè)量。
3.2.3 自動(dòng)化控制滴灌工程建設(shè)對(duì)南寧市府城鎮(zhèn)百香果種植基地的作用
自動(dòng)控制滴灌技術(shù)由機(jī)器對(duì)農(nóng)作物的灌溉進(jìn)行控制，擺脫了認(rèn)為的控制，也就避免了人為因素的誤差，更有利于農(nóng)作物更好的生長(zhǎng)。自動(dòng)控制滴灌是農(nóng)業(yè)灌溉與時(shí)代接軌的標(biāo)志，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必然結(jié)果，農(nóng)業(yè)要想產(chǎn)量高、效率高必須運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)帶動(dòng)發(fā)展。自動(dòng)控制灌溉更加便于操作，更加有效的控制了灌溉時(shí)間，從而節(jié)約了水資源和勞動(dòng)力。實(shí)驗(yàn)區(qū)自動(dòng)控制滴灌技術(shù)的實(shí)施，同時(shí)也為實(shí)驗(yàn)區(qū)積累了經(jīng)驗(yàn)，為其他地區(qū)提供了借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
4 自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)建設(shè)中存在的問題
自動(dòng)控制滴灌技術(shù)有其優(yōu)勢(shì)也必然存在弊端，這項(xiàng)科技化技術(shù)在其他設(shè)備保護(hù)、造價(jià)和控制精準(zhǔn)度等等方面都存在著不足。
4.1 田間設(shè)備的保護(hù)問題
自動(dòng)控制滴灌技術(shù)的實(shí)施運(yùn)行需要通過無線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，無線設(shè)備容易被損壞，在設(shè)備運(yùn)用過程中很可能對(duì)無線傳輸進(jìn)行不必要的干擾，造成數(shù)據(jù)傳輸不準(zhǔn)確。同時(shí)線路也容易受到人為的破壞，導(dǎo)致線路傳輸工作無法正常運(yùn)行。
4.2 系統(tǒng)造價(jià)過高
自動(dòng)控制滴灌技術(shù)需要通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，是一項(xiàng)現(xiàn)代化技術(shù)，需要人力物力以及資金的支持，而很多地區(qū)無法大面積使用這項(xiàng)技術(shù)也是這個(gè)原因。這是自動(dòng)控制滴灌技術(shù)存在的一個(gè)弊端。
4.3 水肥監(jiān)測(cè)精度與控制精度的統(tǒng)一性不夠
要進(jìn)行自動(dòng)控制滴灌技術(shù)就要配合進(jìn)行土壤水分檢測(cè)，而檢測(cè)由于資金并不能覆蓋大面積，這就造成數(shù)據(jù)是能反映部分土壤情況，不能代表大部分。養(yǎng)分監(jiān)測(cè)和作物監(jiān)測(cè)同樣不能覆蓋大部分，因此水肥監(jiān)測(cè)精度與控制精度無法統(tǒng)一。
5 結(jié)語(yǔ)
自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)不僅推動(dòng)了我國(guó)農(nóng)業(yè)的專業(yè)化發(fā)展，同時(shí)也推動(dòng)了現(xiàn)代化、科學(xué)化的進(jìn)步。作為現(xiàn)代的灌溉方式，自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)必須發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，完善其不足，揚(yáng)長(zhǎng)避短，不斷的在實(shí)踐中發(fā)展。同時(shí)也要根據(jù)農(nóng)業(yè)具體實(shí)踐來相應(yīng)的改變技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，推動(dòng)自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)的進(jìn)一步推廣和發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]聞?wù)湎迹锡?，楊海?發(fā)展自動(dòng)控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)加快節(jié)約型農(nóng)業(yè)建設(shè)[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2010（3）.
[2]李健華.基于GPRS技術(shù)的膜下滴灌自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2014（1）.
作者簡(jiǎn)介
覃江峰（1983-），男，壯族，廣西壯族自治區(qū)南寧市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為廣西水利科學(xué)研究院工程師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及自動(dòng)控制技術(shù)。
邱林（1983-），女，廣西壯族自治區(qū)河池市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)。
一、該行三季度取得的主要成績(jī)
截至9月30日，該行各項(xiàng)存款余額112.69億元，比年初增加18.13億元，增幅為19.17%，同比多增2.87億元。其中儲(chǔ)蓄存款余額81.23億元，比年初增加14.51億元，增幅為21.75%，同比多增1.55億元；對(duì)公存款余額31.46億元，比年初增加3.62億元，增幅為13%，同比多增1.32億元。全省增幅排名第14名，全市4家農(nóng)商行排名第一，存量與增量分別占全縣銀行業(yè)金融機(jī)構(gòu)42.18%與46.89%。省聯(lián)社勞動(dòng)競(jìng)賽期間，各項(xiàng)存款共增加5.91億元，增幅為5.53%，比全省平均增幅高1.42個(gè)百分點(diǎn)。各項(xiàng)貸款余額92.45億元，比年初增加9.04億元，增幅為10.84%。其中自然人貸款余額59.71億元，比年初增加3.7億元，增幅為6.61%；企業(yè)貸款余額32.74億元，比年初增加5.34億元，增幅為19.5%，并順利實(shí)現(xiàn)小微企業(yè)貸款“三個(gè)不低于”目標(biāo)。全省增幅排名第26名，全市4家農(nóng)商行排名第二，存量和增量分別占全縣銀行業(yè)金融機(jī)構(gòu)34.22%與30.12%。省聯(lián)社勞動(dòng)競(jìng)賽期間，各項(xiàng)貸款增加4.82億元，增幅為5.50%，比全省平均增幅高0.8個(gè)百分點(diǎn)。扶貧貸款余額1.05億元，累放1.89億元。其中三季度共發(fā)放2094筆，金額0.74億元。全行借記卡存量54.67萬張，比年初凈增3.97萬張，卡內(nèi)存款余額21.34億元，比年初上升3.24億元，卡均存款0.39萬元，活卡率為70.14%；全行累計(jì)發(fā)行圓鼎貸記卡13415張，比年初增加1456張；手機(jī)銀行31130戶，比年初凈增8729戶；個(gè)人網(wǎng)銀23073戶，比年初凈增671戶；企業(yè)網(wǎng)銀3304戶，比年初增加47g戶；支付寶卡通38818戶，比年初新增12104戶；銀村通單臺(tái)月交易量24l筆；POS機(jī)商戶2214戶，比年初新增461戶；自助柜員機(jī)單臺(tái)月交易量3100余筆；電子銀行業(yè)務(wù)柜面替代率達(dá)66.9%。全行各項(xiàng)收入7.64億元，各項(xiàng)支出4.39億元，實(shí)現(xiàn)撥各前利潤(rùn)4.15億元。資本凈額為14.54億元，比年初增加2.48億元，資本充足率14.26%，比銀監(jiān)部門要求的目標(biāo)值高3.06個(gè)百分點(diǎn)。不良貸款撥備覆蓋率為321.17%，超監(jiān)管部門目標(biāo)151.17個(gè)百分點(diǎn)。由該行主發(fā)起的安徽五河永泰村鎮(zhèn)銀行9月末存款余額為5.94億元，比年初增加1.07億元；貸款余額為5.74億元，比年初增加1.05億元；各項(xiàng)收入3916萬元，各項(xiàng)支出3086萬元，實(shí)現(xiàn)撥各前利潤(rùn)1408萬元。資本充足率13.52%，五級(jí)不良占比2.24%。
二、該行在三季度工作中主要做法
中圖分類號(hào)：S-0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2013）09-0118-04
我國(guó)農(nóng)業(yè)資源約束日益突出，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境退化加劇，化肥占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本25%以上，但利用率僅為30%～35%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的50%～60%，不僅造成了經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，更帶來了嚴(yán)重的地下水污染和生態(tài)環(huán)境破壞。國(guó)內(nèi)外研究表明，精準(zhǔn)變量施肥可使多種作物平均增產(chǎn)8.2%～19.8%，降低總成本約15%，化肥施用量減少約20%～40%，土壤理化性質(zhì)得到改善。因此，解決上述問題的最佳途徑是大范圍地推廣應(yīng)用按需變量施肥的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和測(cè)土配方施肥技術(shù)。
1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)及其在我國(guó)的實(shí)踐與發(fā)展
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)[1～5]又稱精細(xì)農(nóng)業(yè)，它以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)田間每一操作單元的具體條件，定位、定時(shí)、定量地調(diào)整土壤和作物的各項(xiàng)管理措施，最大限度地優(yōu)化各項(xiàng)農(nóng)業(yè)投入的量、質(zhì)和時(shí)機(jī)，以期獲得最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)兼顧農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，保護(hù)土地等農(nóng)業(yè)自然資源。
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)是基于信息技術(shù)、生物技術(shù)和工程裝備技術(shù)等一系列科學(xué)技術(shù)成果上發(fā)展起來的一種新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，由全球定位系統(tǒng)、農(nóng)田信息采集系統(tǒng)、農(nóng)田遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、農(nóng)田地理信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、智能化農(nóng)機(jī)具系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)和培訓(xùn)系統(tǒng)等組成。其核心技術(shù)是“3S”（即RS、GIS、GPS）技術(shù)[6，7]及計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)。
遙感（RS）技術(shù)[8]的主要作用是農(nóng)作物種植面積檢測(cè)及產(chǎn)量估算、作物生長(zhǎng)環(huán)境信息檢測(cè)（包括土壤水分分布檢測(cè)、水分虧缺檢測(cè)、作物養(yǎng)分檢測(cè)和病蟲害檢測(cè)）、災(zāi)害損失評(píng)估。地理信息系統(tǒng)（GIS）[9]是精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)的核心。應(yīng)用該系統(tǒng)可以將土地邊界、土壤類型、地形地貌、灌溉系統(tǒng)、歷年土壤測(cè)試結(jié)果、化肥和農(nóng)藥使用情況、歷年產(chǎn)量等各種專題要素地圖組合在一起，為農(nóng)田管理提供數(shù)據(jù)查詢和分析，繪制產(chǎn)量分布圖，指導(dǎo)生產(chǎn)。應(yīng)用全球定位系統(tǒng)（GPS）可以精確定位水、肥、土等作物生長(zhǎng)環(huán)境和病、蟲、草害的空間分布，輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的播種、灌溉、施肥、病蟲害防治工作。另外，農(nóng)機(jī)具上安裝GPS系統(tǒng)還可以進(jìn)行田間導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)變量作業(yè)。
我國(guó)在1994年就有學(xué)者進(jìn)行精細(xì)農(nóng)業(yè)的研究。國(guó)家“十五”科技戰(zhàn)略重點(diǎn)將發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平作為重中之重，并首次在“863”計(jì)劃中支持研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)自主創(chuàng)新。目前一些地區(qū)已經(jīng)將精細(xì)農(nóng)業(yè)引入生產(chǎn)實(shí)踐中，在北京、上海、黑龍江以及新疆一些地區(qū)建立起一批精細(xì)農(nóng)業(yè)示范基地，并取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
2 國(guó)內(nèi)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)研究現(xiàn)狀
從技術(shù)角度來看，完整的精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)由土壤及作物信息獲取、決策支持、處方生成、精準(zhǔn)變量投入四個(gè)環(huán)節(jié)組成（圖1）。信息獲取技術(shù)、信息處理與分析技術(shù)、田間實(shí)施技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)不可或缺的組成部分，三者有機(jī)集成才能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的目標(biāo)。
圖1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)（PA/PF）技術(shù)組成
2.1 土壤及作物信息獲取[10，11]
由全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）獲得的定位信息、遙感系統(tǒng)（RS）獲得的遙感信息和基礎(chǔ)、動(dòng)態(tài)信息構(gòu)成了農(nóng)業(yè)生物環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息。
2.1.1 土壤環(huán)境信息的獲取 （1）土壤養(yǎng)分信息的獲?。和寥鲤B(yǎng)分的快速測(cè)量一直是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)信息采集的難題。目前主要的測(cè)量?jī)x器一是基于光電分色等傳統(tǒng)養(yǎng)分速測(cè)技術(shù)的土壤養(yǎng)分速測(cè)儀，其穩(wěn)定性、操作性和測(cè)量精度雖然尚待改進(jìn)，但對(duì)農(nóng)田主要肥力因素的快速測(cè)量具有實(shí)用價(jià)值。如河南農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)的YN型便攜式土壤養(yǎng)分速測(cè)儀[12]，相對(duì)誤差為5%～10%，盡管每個(gè)項(xiàng)目測(cè)試所需時(shí)間仍在40～50 min，但較傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室化學(xué)儀器分析在速度上提高了20倍。二是基于近紅外（NIR）多光分析技術(shù)、極化偏振激光技術(shù)、離子選擇場(chǎng)效應(yīng)晶體管（ISFET）集成元件[13，14]的土壤營(yíng)養(yǎng)元素快速測(cè)量?jī)x器，相關(guān)研究己取得初步進(jìn)展，有的已裝置在移動(dòng)作業(yè)機(jī)上支持快速信息采集。
（2）土壤水分信息的獲?。和寥浪值臏y(cè)量是精細(xì)農(nóng)業(yè)實(shí)施節(jié)水灌溉的基礎(chǔ)。目前常用的水分測(cè)量方法有基于時(shí)域反射儀（TDR）原理的測(cè)量方法、基于中子法技術(shù)的測(cè)量方法、基于土壤水分張力的測(cè)量方法和基于電磁波原理的測(cè)量方法[15]。
（3）土壤電導(dǎo)率信息的獲?。和寥离妼?dǎo)率能不同程度地反映土壤中的鹽分、水分、有機(jī)質(zhì)含量、土壤質(zhì)地結(jié)構(gòu)和孔隙率等參數(shù)的大小[16，17]。有效獲取土壤電導(dǎo)率值對(duì)于確定各種田間參數(shù)時(shí)空分布的差異具有重要意義?？焖贉y(cè)量土壤電導(dǎo)率的方法有電流-電壓四端法和基于電磁感應(yīng)原理的測(cè)量方法。
（4）土壤pH值的獲?。耗壳斑m合精細(xì)農(nóng)業(yè)要求的pH值檢測(cè)儀器主要有光纖pH值傳感器和pH-ISFET電極[18～21]。光纖pH值傳感器雖然易受環(huán)境干擾，但在精度和響應(yīng)時(shí)間上基本能滿足田間實(shí)時(shí)快速采集的需要?；趐H-ISFET電極的測(cè)量方法具有良好的精度和較短的響應(yīng)時(shí)間，但易受溫度影響，需要溫度補(bǔ)償，且電極的壽命較短。
（5）土壤耕作層深度和耕作阻力：圓錐指數(shù)CI（Cone Index）可以綜合反映土壤機(jī)械物理性質(zhì)，表征土壤耕作層深度和耕作阻力[22]。圓錐指數(shù)CI是用圓錐貫入儀（簡(jiǎn)稱圓錐儀）來測(cè)定的。圓錐儀的研制工作不斷發(fā)展，從手動(dòng)貫入到機(jī)動(dòng)貫入，從目測(cè)讀數(shù)到電測(cè)記錄，出現(xiàn)了多種多樣的圓錐儀。
2.1.2 作物生長(zhǎng)信息的獲取 作物生長(zhǎng)信息包括作物冠層生化參數(shù)（葉綠素含量、作物水分脅迫和營(yíng)養(yǎng)缺素脅迫）、植物物理參數(shù)（如根莖原位形態(tài)、葉片面積指數(shù)）等。作物長(zhǎng)勢(shì)信息是調(diào)控作物生長(zhǎng)、進(jìn)行作物營(yíng)養(yǎng)缺素診斷、分析和預(yù)測(cè)作物產(chǎn)量的重要基礎(chǔ)和根據(jù)。主要方法有三種：一是從宏觀角度利用RS遙感的多時(shí)相影像信息研究植被生長(zhǎng)發(fā)育的節(jié)律特征[23]。二是在區(qū)域或田塊的尺度上，近距離直接觀測(cè)分析作物的長(zhǎng)勢(shì)信息。三是基于地物光譜特征間接測(cè)定作物養(yǎng)分和生化參數(shù)。
2.1.3 病蟲草害信息的采集 病蟲害和雜草是限制農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)提高的重要因素，及時(shí)、準(zhǔn)確、有效檢測(cè)病蟲害的發(fā)生時(shí)間、發(fā)生程度是采取治理措施的基礎(chǔ)。目前，病蟲草害信息的自動(dòng)快速采集主要是基于計(jì)算機(jī)圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)，以研究植株的根、莖、冠層（葉、花、果實(shí)）等的形態(tài)特征作為診斷判讀的目標(biāo)。主要分析方法有光譜特征分析法、紋理特征分析法、形狀特征分析法等[24～29]。
2.1.4 作物產(chǎn)量信息的獲取 獲取作物產(chǎn)量信息是實(shí)現(xiàn)作物生產(chǎn)過程中變量管理的重要依據(jù)。國(guó)際上已商品化的谷物聯(lián)合收割機(jī)產(chǎn)量監(jiān)視系統(tǒng)主要有美國(guó)CASE IH公司的AFS（advanced farming system ）系統(tǒng)、英國(guó)AGCO公司的FieldStar系統(tǒng)、美國(guó)John-Deree公司的Greenstar系統(tǒng)、美國(guó)AgLeader公司PF（precision farming）系統(tǒng)及英國(guó)RDS公司的產(chǎn)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等[30]。這些系統(tǒng)具有功能較強(qiáng)的GIS綜合功能，能自動(dòng)完成產(chǎn)量監(jiān)測(cè)和生成產(chǎn)量分布圖。我國(guó)谷物產(chǎn)量測(cè)產(chǎn)系統(tǒng)的研究起步較晚，目前尚在研制中。
2.2 決策支持與處方生成
分析決策系統(tǒng)[31]主要包括地理信息系統(tǒng)（GIS）、作物生產(chǎn)函數(shù)或生長(zhǎng)模型和決策系統(tǒng)三部分，決定變量施肥效果[14]。
地理信息系統(tǒng)（GIS）用于描述農(nóng)田屬性的空間差異和建立土壤數(shù)據(jù)、自然條件、作物苗情等空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行空間屬性數(shù)據(jù)的地理統(tǒng)計(jì)。它主要應(yīng)用于離線的處方控制方式中，而在實(shí)時(shí)控制模式中沒有使用的必要。
作物生產(chǎn)函數(shù)或生長(zhǎng)模型是生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。它將作物、氣象和土壤等作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，應(yīng)用系統(tǒng)分析的原理和方法，綜合農(nóng)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)多個(gè)學(xué)科的理論和研究成果，對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育與土壤環(huán)境的關(guān)系加以理論概括和數(shù)量分析，并建立起相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。該模型描述了作物的生長(zhǎng)過程及養(yǎng)分需求，是變量施肥決策的根本依據(jù)。
決策系統(tǒng)根據(jù)農(nóng)業(yè)專家長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)或GIS與作物生長(zhǎng)模型的組合分析計(jì)算[11]，這些存儲(chǔ)在GIS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息經(jīng)由作物生產(chǎn)管理輔助決策支持系統(tǒng)，最終生成具有針對(duì)性的優(yōu)化了的投入決策及對(duì)策圖，即進(jìn)行時(shí)、空、量、質(zhì)全方位的田間管理實(shí)施處方圖，得到施肥的處方圖（離線形式）或具體的施肥量（在線形式），并將其存入存儲(chǔ)卡或者數(shù)據(jù)庫(kù)中，供施肥作業(yè)使用。
2.3 變量投入技術(shù)
由配套農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)備（ICS農(nóng)機(jī)裝備和VRT變量投入設(shè)備）組成調(diào)控實(shí)施系統(tǒng)，經(jīng)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS定位，在田間管理處方圖的指導(dǎo)下實(shí)施精細(xì)控制，田間實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)是現(xiàn)代工程裝備技術(shù)，是“硬件”，其核心技術(shù)是“機(jī)電一體化”。田間實(shí)施技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)作物播種、施肥、化學(xué)農(nóng)藥噴灑、精準(zhǔn)灌溉和聯(lián)合收割機(jī)計(jì)產(chǎn)收獲等各個(gè)環(huán)節(jié)中。
3 國(guó)內(nèi)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)策
3.1 宣傳普及，提升對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的認(rèn)識(shí)
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)本身能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)生態(tài)效益，同時(shí)對(duì)提高農(nóng)民收入、減少農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度、改善環(huán)境質(zhì)量等有非常重要的作用。
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣應(yīng)用涉及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)本身的發(fā)展、農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平、農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)、農(nóng)民承擔(dān)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的能力等，其中農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)是推廣應(yīng)用過程中的關(guān)鍵。由于農(nóng)民獲得信息的渠道有限，只有通過農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，農(nóng)民才能認(rèn)識(shí)到精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)并在技術(shù)培訓(xùn)過程中掌握這項(xiàng)技術(shù)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)才能在生產(chǎn)實(shí)踐中大范圍地推廣應(yīng)用。
3.2 完善精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的配套技術(shù)
通過測(cè)土配方和相應(yīng)的變量施肥技術(shù)，改變農(nóng)民傳統(tǒng)施肥觀念，根據(jù)土地的肥力現(xiàn)狀按需變量配合施用肥料，提高肥料利用率，減少面源污染，增產(chǎn)增收。
做好精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)資料收集和信息標(biāo)準(zhǔn)化工作，應(yīng)用3S技術(shù)建立農(nóng)作物品種、栽培技術(shù)、病蟲害防治等技術(shù)信息網(wǎng)絡(luò)以及農(nóng)業(yè)科研成果、新材料等科研信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的社會(huì)化、產(chǎn)業(yè)化。
3.3 選準(zhǔn)適合國(guó)情的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)項(xiàng)目
我國(guó)大部分地區(qū)尤其是較落后地區(qū)的農(nóng)村承包地普遍處于碎片化狀態(tài)，難以支撐起發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的要求，必須通過土地流轉(zhuǎn)達(dá)到規(guī)模經(jīng)營(yíng)的效果。
另一方面，隨著農(nóng)村市場(chǎng)化和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，在墾區(qū)農(nóng)場(chǎng)（如黑龍江大型農(nóng)場(chǎng)、新疆建設(shè)兵團(tuán)）和大面積作物生產(chǎn)平原區(qū)建立“精確施肥”技術(shù)示范工程，或聯(lián)合一些高效益企業(yè)（煙草企業(yè)、中藥材企業(yè)等）帶動(dòng)“精確施肥”的發(fā)展是結(jié)合中國(guó)國(guó)情發(fā)展精確施肥的有效途徑。
4 結(jié)束語(yǔ)
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展在我國(guó)尚處于起步階段，面臨諸多問題與困難。而且我國(guó)土地相對(duì)分散，技術(shù)落后，環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍然是小農(nóng)經(jīng)濟(jì)占主導(dǎo)成分。因此建立一個(gè)集資源化、信息化、知識(shí)化、生態(tài)化于一體的全方位生態(tài)系統(tǒng)，走具有中國(guó)特色的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展之路，是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然。
《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020年）》中明確把農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)作業(yè)與信息化作為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域科技發(fā)展的優(yōu)先主題，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對(duì)提高我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代科技水平具有重要作用，具有廣闊的發(fā)展前景。
參 考 文 獻(xiàn)：
[1] 汪懋華.“精細(xì)農(nóng)業(yè)”發(fā)展與工程技術(shù)創(chuàng)新[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1999， 15（1）： 1-8.
[2] 汪懋華.發(fā)展精細(xì)農(nóng)業(yè)的思考[J].農(nóng)機(jī)科技推廣，2002，2：4-6.
[3] 汪懋華.“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的實(shí)踐與農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新[J].中國(guó)軟科學(xué)，1999，4：21-25.
[4] 趙春江，薛緒掌，王 秀，等.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的研究進(jìn)展與展望[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003，19（4）： 7-12.
[5] 劉 微，趙同科，方 正，等. 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2005，33（3）：506-507.
[6] 母金梅，申志永. 3S 技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程，2011，1（2）：68-70.
[7] 索全義，白光哲，孫 智.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)下的土壤養(yǎng)分管理——3S技術(shù)在施肥中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2001，土肥專輯：22-24.
[8] 蒙繼華，吳炳方，李強(qiáng)子，等. 農(nóng)田農(nóng)情參數(shù)遙感監(jiān)測(cè)進(jìn)展及應(yīng)用展望[J]. 遙感信息，2010，3：35-43.
[9] 潘瑜春，趙春江. 地理信息技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003，19（4）：1- 61.
[10]王鳳花，張淑娟. 精細(xì)農(nóng)業(yè)田間信息采集關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2008，39（5）：112-121.
[11]羅錫文，臧 英，周志艷. 精細(xì)農(nóng)業(yè)中農(nóng)情信息采集技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22（1）：167-173.
[12]胡建東，段鐵城.便攜式土壤養(yǎng)分速測(cè)儀技術(shù)研究[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器， 2002，4：27-30.
[13]Hummel J W， Sudduth K A， Hollinger S E. Soil moisture and organic matter prediction of surface and subsurface soils using an NIR sensor[J]. Computers and Electronics in Agriculture， 2001，32（2）：149-165.
[14]Birrell S J， Hummel J W. Real-time multi ISFET/FIA soil analysis system with automatic sample extraction[J].Computers and Electronics in Agriculture， 2001，32（1）：45-67.
[15]張小超，王一鳴，方憲法，等.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的信息獲取技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2002，33（6）：125-128.
[16]李子忠，龔元石.農(nóng)田土壤水分和電導(dǎo)率空間變異性及確定其采樣數(shù)的方法[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2000，5（5）：59-66.
[17]Sudduth K， Drummond S， Kitchen N. Accuracy issues in electromagnetic induction sensing of soil electrical conductivity for precision agriculture[J]. Computers and Electronics in Agriculture， 2001，32（3）：239-264.
[18]張 靖，李先立.光纖pH計(jì)的設(shè)計(jì)[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，1999，1：46-49.
[19]荊 淼，李 偉，莊峙廈，等.光纖化學(xué)pH傳感技術(shù)的現(xiàn)狀和進(jìn)展[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2002，3：263-267.
[20]貢 獻(xiàn).離子敏場(chǎng)效應(yīng)晶體管pH電極[J].分析儀器，1995，4：44-47.
[21]楊百勤，杜寶中，李向陽(yáng)，等.全固態(tài)復(fù)合pH傳感器的研制與應(yīng)用[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，34（10）：181-183，188.
[22]張利民，羅錫文.差分GPS定位技術(shù)在土壤耕作阻力測(cè)量中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 1999，15（4）：35-39.
[23]楊敏華，劉良云，劉團(tuán)結(jié)，等.小麥冠層理化參量的高光譜遙感反演試驗(yàn)研究[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)， 2002， 31（4）：316-321.
[24]紀(jì)壽文，王榮本，陳佳娟，等.應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)識(shí)別玉米苗田間雜草的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2001，17（2）：154-156.
[25]王月青，毛文華，王一鳴.麥田雜草的實(shí)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2004，11：63-68.
[26]馬 駿，王建華.一種基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的植物病蟲識(shí)別方法[J].深圳大學(xué)學(xué)報(bào)（理工版）， 2004，21（1）：72-75.
[27]陳佳娟，紀(jì)壽文，李 娟.采用計(jì)算機(jī)視覺進(jìn)行棉花蟲害程度的自動(dòng)測(cè)定[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2001，17（2）：157-160.
[28]田有文，李成華.基于統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別的植物病害彩色圖像分割方法[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)， 2004，34（2）：291-293.
2地理信息技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
以GPS/GLONASS,以及歐盟即將通過“伽利略”計(jì)劃建立起的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)為代表的全球衛(wèi)星定位技術(shù)具有快速、方便地獲取高精度位置信息的優(yōu)勢(shì)。目前,差分定位(DifferentialGPS,簡(jiǎn)稱DGPS)系統(tǒng)的定位精度可達(dá)到亞米級(jí)水平,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分(RealTimeKine-matic,簡(jiǎn)稱RTK)技術(shù)能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)的定位精度,特別是美國(guó)政府取消GPS數(shù)據(jù)精度選用政策(SA),GPS的民間用戶將能夠使定位精度提高10倍。因此,全球衛(wèi)星定位技術(shù)將在很多領(lǐng)域逐漸取代常規(guī)的光學(xué)和電子測(cè)量定位儀器。衛(wèi)星定位技術(shù)與現(xiàn)代通訊技術(shù)的結(jié)合,使空間定位技術(shù)發(fā)生巨大變革,為信息化農(nóng)業(yè)獲取高精度定位信息提供了技術(shù)保障。遙感技術(shù)蓬勃發(fā)展,能夠獲取多傳感器、多時(shí)相、高分辨率(空間分辨率、時(shí)間分辨率、光譜分辨率)的直接或間接反映地球表層地物光譜特征的遙感數(shù)據(jù)。極高分辨率的衛(wèi)星遙感影像(如0.61m分辨率QuickBird)民用化和商業(yè)化,能夠滿足大比例尺的農(nóng)業(yè)、資源環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用,將成為信息獲取的重要數(shù)據(jù)源。高光譜遙感的發(fā)展,展現(xiàn)出遙感在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的蓬勃生機(jī)。在遙感影像處理方面,引入多源信息融合技術(shù)和智能專家系統(tǒng)使遙感信息提取邁上一個(gè)新的臺(tái)階[9]。地理信息系統(tǒng)正向網(wǎng)絡(luò)化、組件化發(fā)展[10],GIS逐步融入IT主流,其應(yīng)用正走向企業(yè)化和社會(huì)化。GIS傳統(tǒng)功能日臻完善,如查詢統(tǒng)計(jì)、空間分析、編輯、地理數(shù)據(jù)可視化、制圖等;系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)全面采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)(OOA&OOD),以及空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展等都為GIS在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用提供很強(qiáng)的理論和技術(shù)基礎(chǔ)[11]。所有這些核心地理信息技術(shù)的發(fā)展為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)田間信息獲取、分析、管理和決策,以及系統(tǒng)集成研究與實(shí)踐提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
3精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)思想
3.1精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)思想
上世紀(jì)80年代初期,根據(jù)農(nóng)田內(nèi)以米為單位的小區(qū)作物產(chǎn)量、生長(zhǎng)環(huán)境條件等具有明顯的時(shí)空差異性,國(guó)外學(xué)者產(chǎn)生了對(duì)農(nóng)作物實(shí)施定位管理(Site-specificManagement)、根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行變量投入(VariableRateTechnology)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)管理思想,進(jìn)而提出了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(PrecisionAgriculture)的概念。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的思想實(shí)質(zhì)就是通過各種技術(shù)手段來獲取農(nóng)田內(nèi)不同單元小區(qū)的農(nóng)作物具體生產(chǎn)環(huán)境信息,并根據(jù)這些信息確定各個(gè)小區(qū)內(nèi)的最為經(jīng)濟(jì)和科學(xué)合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入,達(dá)到獲得經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面最高回報(bào)的目的,從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)管理[2,3]。
3.2精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益的統(tǒng)一,實(shí)現(xiàn)定位、定量、定時(shí)的最優(yōu)化生產(chǎn)管理,由此可見,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是一種基于空間信息管理和變異分析的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理策略和農(nóng)業(yè)操作技術(shù)體系,以地理信息技術(shù)為主體的信息技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)核心,基于知識(shí)和先進(jìn)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)田精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系至少包括以下方面:地理信息技術(shù)(GIS、RS、GPS)、生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)(ES)、決策支持系統(tǒng)(DSS)、工程裝備技術(shù)等[13]。通常所說的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的核心是強(qiáng)調(diào)減少種植管理過程中的農(nóng)業(yè)投入,因此研究將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)分為田間信息獲取、信息分析處理、決策分析、精準(zhǔn)實(shí)施4個(gè)過程[12]。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的目標(biāo)不單是盡量減少投入,更重要的是要獲得經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面的最高回報(bào),因此筆者認(rèn)為整個(gè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)種植循環(huán)過程應(yīng)該經(jīng)過產(chǎn)前規(guī)劃、產(chǎn)中種植管理、產(chǎn)后分析、產(chǎn)后加工和產(chǎn)后銷售等5個(gè)環(huán)節(jié)。其中產(chǎn)中種植管理是體現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)核心思想的重要環(huán)節(jié),幾乎涉及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中的所有技術(shù)。目前,國(guó)內(nèi)外研究的核心在于種植管理中的時(shí)空變異信息獲取與提取(傳感器、遙感軟硬件研制)技術(shù)、信息處理與分析方法、決策分析集成系統(tǒng),以及攜帶DGPS的智能農(nóng)機(jī)系統(tǒng),這些正是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施和推廣必須解決的關(guān)鍵技術(shù)。
3.3精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
20世紀(jì)90年代以來,發(fā)達(dá)國(guó)家許多學(xué)者著力于研究運(yùn)用高新技術(shù)提高農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率和農(nóng)資利用率,以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益的最大統(tǒng)一,最終實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。他們的研究取得了令人矚目的成果,并建立了若干支持精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)的示范應(yīng)用系統(tǒng)[1,4～7],如美國(guó)CaseIH公司的AFS(AdvancedFarm-ingSystem)、英國(guó)MasseyFerguson的FieldStar、美國(guó)JohnDeree公司的GreenStar等。在實(shí)踐過程中,也已經(jīng)獲得較好的效果,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在大農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)中已得到較廣泛的應(yīng)用,并且許多成熟的技術(shù)已經(jīng)形成。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年,美國(guó)約有5%的作物面積上不同程度地應(yīng)用了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)[12],在西方發(fā)達(dá)國(guó)家,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)思想也逐漸被農(nóng)場(chǎng)管理人員了解和接受,并且成立了許多以精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的服務(wù)機(jī)構(gòu)。近年來不僅西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)實(shí)踐引起重視,在日本、韓國(guó)、巴西、馬來西亞等國(guó)亦已開始了試驗(yàn)示范研究[8]。在我國(guó),從事農(nóng)業(yè)研究的人員首先開始了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究,隨后生物技術(shù)、信息技術(shù)、地理科學(xué)和生態(tài)學(xué)研究人員對(duì)此表示了濃厚的興趣,并且先后開展了關(guān)于技術(shù)體系、發(fā)展策略等方面的研究[14～23]。但從總體上我國(guó)對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的研究還處在引進(jìn)和消化吸收階段,還沒有形成較為系統(tǒng)的學(xué)術(shù)思想和技術(shù)體系。目前已經(jīng)在北京和上海建成兩個(gè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范區(qū)。
4地理信息技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中應(yīng)用
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施的前提是及時(shí)采集分析土壤肥力和作物生長(zhǎng)狀況的空間差異信息,生成田間管理處方,以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位和定量的田間管理,因此,地理信息技術(shù)應(yīng)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中扮演重要的角色。國(guó)外關(guān)于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的研究基本上仍是集中于利用3S空間信息技術(shù)和作物生產(chǎn)管理決策支持技術(shù)(DSS)為基礎(chǔ)的、面向大田作物生產(chǎn)的精準(zhǔn)農(nóng)作技術(shù),而沒有較全面地研究地理信息技術(shù)在整個(gè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中的應(yīng)用。
4.1全球定位系統(tǒng)應(yīng)用
GPS技術(shù)為土壤類型、土壤肥力特性、水分、作物生長(zhǎng)發(fā)育狀況、病蟲草害及農(nóng)作物產(chǎn)量等田間信息采樣和決策方案的田間實(shí)施提供準(zhǔn)確的空間位置信息。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中,GPS作用主要有三點(diǎn):控制測(cè)量、農(nóng)田信息采集定位(采樣定位和遙感信息定位)和控制導(dǎo)航。目前,GPS應(yīng)用研究主要在研制基于移動(dòng)電腦或掌上電腦的農(nóng)田信息采集系統(tǒng)和攜帶GPS接收機(jī)的智能農(nóng)機(jī)系統(tǒng)兩個(gè)方面。如美國(guó)FieldWorker公司的基于掌上電腦的信息采集軟件FieldWorker能很好地滿足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)農(nóng)田信息采集的需要;美國(guó)Trimble公司的AgGPS160PortableComputer能實(shí)現(xiàn)田間成圖、各種作物及其生長(zhǎng)環(huán)境屬性信息記錄、獲取來自各種田間環(huán)境傳感器的信息。智能農(nóng)業(yè)機(jī)械在田間進(jìn)行農(nóng)作生產(chǎn)時(shí)通過GPS獲取的精確定位信息實(shí)施導(dǎo)航監(jiān)控,同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)獲得農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)信息和與之相關(guān)的空間位置信息。目前智能農(nóng)機(jī)應(yīng)用研究最為成功的是帶有GPS定位系統(tǒng)的能夠獲取田間作物產(chǎn)量信息的聯(lián)合收割機(jī)[24]。變量施用機(jī)具是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的田間實(shí)現(xiàn),國(guó)內(nèi)外的研究均很多,如變量施肥機(jī)、變量播種機(jī)、變量灌溉和噴藥機(jī)等,其中變量施肥是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)變量施用技術(shù)的第一項(xiàng)內(nèi)容,也是研究最多的項(xiàng)目,但無論如何,單純用于農(nóng)田信息采集的軟件系統(tǒng)將隨著遙感在農(nóng)田信息獲取應(yīng)用的不斷深入而被淘汰,取代它的將是集成GPS的遙感系統(tǒng)與智能農(nóng)機(jī)系統(tǒng)?？梢灶A(yù)見,集成GPS的遙感成像系統(tǒng)將在獲取田間“空間差異”信息方面發(fā)揮巨大作用。
4.2遙感應(yīng)用
田間時(shí)空變異信息獲取方式有傳統(tǒng)田間采樣測(cè)試、GPS田間信息采集、智能農(nóng)機(jī)系統(tǒng)作業(yè)采集和多平臺(tái)遙感信息采集系統(tǒng)。然而遙感能夠以“無損測(cè)試”方式方便、及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取反映較大面積內(nèi)的“面狀”地物性質(zhì)與狀態(tài)信息。而其它方式獲取的“點(diǎn)狀”信息顯然不足以了解全局,而且人工采樣都會(huì)對(duì)作物造成不同程度上破壞。因此遙感將在實(shí)現(xiàn)大面積情況下作物長(zhǎng)勢(shì)與營(yíng)養(yǎng)實(shí)時(shí)診斷中發(fā)揮不可替代的作用。目前遙感應(yīng)用研究主要集中在對(duì)地面光譜測(cè)量數(shù)據(jù)和采樣測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)的分析,建立遙感數(shù)據(jù)與土壤狀況或作物生物物理化學(xué)參數(shù)(如葉面積指數(shù)、葉綠素含量、土壤特性等)之間的相關(guān)關(guān)系,結(jié)合作物生態(tài)生理過程間接獲取作物農(nóng)學(xué)特性(作物冠層營(yíng)養(yǎng)水平、籽粒與生物質(zhì)產(chǎn)量、質(zhì)量等信息)。在大面積農(nóng)作物宏觀長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、農(nóng)作物宏觀估產(chǎn)、農(nóng)情宏觀預(yù)報(bào)、農(nóng)業(yè)資源調(diào)查等方面,遙感已經(jīng)發(fā)揮其應(yīng)有的作用,而且研制出了可行的技術(shù)路線[28,29],如東北玉米、華北小麥和南方水稻估產(chǎn)精度達(dá)到90%以上。高光譜遙感是遙感發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì),光譜分辨率達(dá)到納米級(jí)的高光譜遙感數(shù)據(jù)可以很好地描述作物的“紅邊”特性(紅邊位置、紅邊斜率、“紅移”、“藍(lán)移”),區(qū)分作物葉片生化成分、含量及其變化[27],還可以用來減弱土壤對(duì)作物光譜的影響,作物具有一些明顯的、獨(dú)特的吸收特征。作物生物物理和生物化學(xué)信息是研究理解植被生態(tài)系統(tǒng)過程和生理機(jī)制的重要參數(shù),是診斷植物營(yíng)養(yǎng)狀況的重要依據(jù),國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)涉足高光譜遙感在植被生物物理信息和生物化學(xué)信息提取方面的研究[25,26]。高光譜遙感以其高光譜分辨率特性所攜帶的豐富光譜信息為遙感應(yīng)用帶來了強(qiáng)大的活力,通過分析高光譜植被指數(shù)與農(nóng)作物特征的關(guān)系,選擇表征農(nóng)作物特征的特定波段和光譜參量可以較好地反演作物生物物理和生物化學(xué)信息。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中,遙感(特別是高光譜遙感)將為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施提供大量的田間時(shí)空變化信息,遙感技術(shù)將成為監(jiān)測(cè)土壤和作物養(yǎng)分變化、水分脅迫和病蟲害等的主要數(shù)據(jù)源。由于航空、航天遙感成本較高,而且受信息獲取的滯后性、信息分析處理方法等因素的限制,目前許多學(xué)者開始研制基于地物光譜特征,并用于田間低成本間接測(cè)定作物養(yǎng)分和生化參數(shù)的儀器和工具,如NDVI測(cè)量?jī)x、LAI測(cè)量?jī)x、谷物品質(zhì)測(cè)量?jī)x等,這在衛(wèi)星和航空遙感技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和成熟前,正在被發(fā)展為高密度獲取農(nóng)田信息的技術(shù)手段。
4.3地理信息系統(tǒng)應(yīng)用
GIS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中的地位舉足輕重,其作用不僅在于從田間信息采集、信息處理與管理、信息分析,到田間決策方案實(shí)施的整個(gè)種植管理過程,而且貫穿規(guī)劃、種植管理、產(chǎn)后分析、產(chǎn)后加工及銷售的整個(gè)種植循環(huán)過程。這要?dú)w功于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施對(duì)空間信息的依賴性。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中,GIS不再是一個(gè)孤立的系統(tǒng),而是圍繞精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)核心思想而提供較全面的地理信息服務(wù)的平臺(tái),而且該平臺(tái)與其它系統(tǒng)或用戶之間通過信息交換而緊密聯(lián)系。概括來說,這種地理信息服務(wù)主要包括信息管理服務(wù)、信息交換與更新服務(wù)、信息決策分析服務(wù)和信息服務(wù)等4項(xiàng),如圖2所示。
4.3.1農(nóng)田信息管理
農(nóng)田信息具有多源性,具體表現(xiàn)在存儲(chǔ)格式多樣性、多尺度性、獲取方式多樣性,另外還包括系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)組織的復(fù)雜性。通過GIS平臺(tái),在融合多源數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立農(nóng)田管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)多源、多時(shí)相農(nóng)田信息的有序管理和分析,這是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施的基礎(chǔ),其作用表現(xiàn)在數(shù)據(jù)組織和集成管理、空間分析查詢、空間數(shù)據(jù)更新與綜合處理、可視化分析與表達(dá)。GIS為田間信息采集提供基礎(chǔ)信息,也為田間變量實(shí)施決策分析提供信息源,因此農(nóng)田地理信息系統(tǒng)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施的信息管理員。目前GIS在國(guó)外精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用中還處在農(nóng)田邊界圖管理、土壤肥力管理、產(chǎn)量分布圖管理分析和GIS制圖階段,并沒有充分發(fā)揮GIS應(yīng)有的作用,相應(yīng)的管理軟件也不成熟。雖然經(jīng)過幾十年的發(fā)展,國(guó)外許多GIS產(chǎn)商開發(fā)了諸如ArcGIS產(chǎn)品系列、MapInfo系列等通用GIS軟件,但這些軟件與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的功能只是很小一部分,而且它們價(jià)格昂貴。然而,應(yīng)用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的GIS應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)該是小型廉價(jià)且適用的農(nóng)場(chǎng)信息系統(tǒng)FIS(FarmInformationSystem)。因此根據(jù)農(nóng)業(yè)信息采集、存儲(chǔ)和處理分析的特點(diǎn),研發(fā)功能針對(duì)性強(qiáng)的FIS是農(nóng)業(yè)GIS發(fā)展的一個(gè)方向。
4.3.2信息更新與交換
信息更新與交換服務(wù)是服務(wù)平臺(tái)的重要組成部分。數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的血液,平臺(tái)的生命力在于信息的現(xiàn)勢(shì)性及可更新性。信息更新一般分為兩個(gè)層次:一是不定期的局部數(shù)據(jù)更新;二是周期性的全局?jǐn)?shù)據(jù)更新。信息交換是信息進(jìn)出服務(wù)平臺(tái)的通道,解決服務(wù)平臺(tái)與各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換問題。遙感信息的特點(diǎn)決定了它必將成為農(nóng)田信息獲取的主要手段,然而從遙感獲取的不是直接用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的信息,如土壤水分、作物冠層生化參數(shù)等,而需要通過分析建立遙感信息與土壤和作物生長(zhǎng)狀態(tài)相關(guān)的參數(shù)之間的關(guān)系,這是限制遙感信息應(yīng)用與農(nóng)業(yè)信息獲取的“瓶頸”。GIS的參與將為遙感信息提取提供新的思路,提供背景數(shù)據(jù)和分析方法。遙感和地理信息集成研究,脫離龐大昂貴的遙感影像處理系統(tǒng),開發(fā)服務(wù)于具體應(yīng)用的遙感和GIS集成系統(tǒng),是GIS應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的又一個(gè)重要方向。
4.3.3決策分析
決策分析服務(wù)是整個(gè)地理信息服務(wù)平臺(tái)的核心部分,利用已有的信息,根據(jù)不同應(yīng)用目的,集成相應(yīng)的知識(shí)和模型,分析生成供決策服務(wù)的知識(shí),這是地理信息技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的首要目的。信息分析服務(wù)是一個(gè)知識(shí)挖掘的過程,其關(guān)鍵是GIS與專家系統(tǒng)、模型庫(kù)系統(tǒng)集成,其集成程度決定分析效率和分析結(jié)果的可靠性。決策分析可以歸納為產(chǎn)前規(guī)劃評(píng)價(jià)分析、產(chǎn)中監(jiān)測(cè)與控制分析,以及產(chǎn)后分析與銷售管理。規(guī)劃評(píng)價(jià)主要利用區(qū)域自然要素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素、產(chǎn)量歷史數(shù)據(jù)、作物品種特性等進(jìn)行農(nóng)業(yè)區(qū)的規(guī)劃、種植區(qū)劃、作物種植適宜性評(píng)價(jià)和作物品質(zhì)區(qū)劃,這方面的GIS應(yīng)用研究取得了一定的進(jìn)展[32,33]。實(shí)現(xiàn)以高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)和實(shí)時(shí)管理為目標(biāo),為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供一個(gè)合理、詳細(xì)、完整的農(nóng)田作業(yè)規(guī)劃,它是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施的基礎(chǔ)。如通過分析產(chǎn)量數(shù)據(jù)、肥力水平和作物生長(zhǎng)的適宜性,選擇合適的品種、肥料和農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備,制定合理的耕作計(jì)劃。監(jiān)測(cè)與控制分析是信息分析決策服務(wù)的一個(gè)重要內(nèi)容,是最能體現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)核心思想的內(nèi)容。將GIS作為決策分析的平臺(tái)為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施提供決策和控制的依據(jù)是其在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的另一個(gè)發(fā)展方向。通過GIS集成作物栽培管理輔助決策支持系統(tǒng)與作物生產(chǎn)管理與長(zhǎng)勢(shì)預(yù)測(cè)模擬模型、投入產(chǎn)出模擬模型和智能化農(nóng)作專家系統(tǒng),根據(jù)作物長(zhǎng)勢(shì)和其背景狀況做出診斷,提出科學(xué)處方,調(diào)控操作。將不同類型的地理數(shù)據(jù),如土壤、作物、氣象和土地歷史等,與水分運(yùn)動(dòng)、溶質(zhì)運(yùn)移、農(nóng)藥滲漏、作物生長(zhǎng)、土壤侵蝕等各種模擬模型和專家知識(shí)和推理機(jī)整合,產(chǎn)生支持定位實(shí)施的“農(nóng)作處方”,這一切都需要集成模擬模型和專家系統(tǒng)的GIS應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的支持。也正是GIS的這一功能才使得用于變量作業(yè)的農(nóng)藝處方生成得以實(shí)現(xiàn),同時(shí)也能夠通過專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施中的自動(dòng)控制。國(guó)內(nèi)有學(xué)者開始研究采用GIS進(jìn)行施肥推薦處方生成[30,31]。
4.3.4產(chǎn)后分析與銷售管理
從精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施的經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)業(yè)化角度考慮,GIS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用并沒有隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)田間實(shí)施全過程的結(jié)束而終止,它還在后續(xù)工作中起著重要作用。利用產(chǎn)后產(chǎn)量分析為下一種植循環(huán)的規(guī)劃提供決策信息,這是當(dāng)前國(guó)外精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中注意得比較多的一項(xiàng)內(nèi)容,但僅此而已,它們并沒有從市場(chǎng)銷售角度考慮GIS的應(yīng)用。目前,作物生產(chǎn)已開始由單純追求高產(chǎn)模式向優(yōu)質(zhì)、專用和高效的方向轉(zhuǎn)變,利用品質(zhì)監(jiān)測(cè)信息可用于指導(dǎo)糧食分類加工,大幅度提高加工品質(zhì)和附加值,這是產(chǎn)后基于GIS分析的又一個(gè)內(nèi)容。市場(chǎng)分析是根據(jù)作物產(chǎn)量和品質(zhì),以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素進(jìn)行分析,用于指導(dǎo)糧食銷售價(jià)格和銷售方向,從而提高糧食生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。銷售管理主要對(duì)客戶和糧食配送的管理,分為客戶關(guān)系管理和物流管理,它是提高糧食銷售管理效率的必要前提。因此研發(fā)為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)服務(wù)的產(chǎn)后市場(chǎng)分析和銷售管理的應(yīng)用軟件是GIS應(yīng)用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的一個(gè)重要補(bǔ)充,具有較大應(yīng)用前景。
4.3.5空間信息
利用GIS進(jìn)行空間信息服務(wù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中“空間變異信息”的重要消費(fèi)者,它通過Internet或無線(有線)通訊向公眾原始和分析結(jié)果信息。的空間信息可以包括農(nóng)田作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)信息、作物產(chǎn)量及品質(zhì)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)信息、產(chǎn)品供需分布信息等,空間信息將使地理信息技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用走向社會(huì)化,這是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要方向。
2.水稻精準(zhǔn)種植技術(shù)的應(yīng)用對(duì)連云港的環(huán)境影響。對(duì)于水稻精準(zhǔn)種植技術(shù)的初期評(píng)價(jià)分析表明，進(jìn)行精準(zhǔn)種植農(nóng)業(yè)能夠充分地確保農(nóng)業(yè)資源的有效使用，降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染與破壞程度，在符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的同時(shí)，充分完善資源狀況，有利于促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)發(fā)展。實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)集感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通訊和網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)于一體應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，可以明顯提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化管理水平。精準(zhǔn)種植技術(shù)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益是長(zhǎng)期階段的綜合效益，在短時(shí)期以內(nèi)精準(zhǔn)種植農(nóng)業(yè)技術(shù)實(shí)施的耕地?zé)o法產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，其長(zhǎng)期階段的經(jīng)濟(jì)效益可以直接體現(xiàn)在耕地區(qū)域的空間分布狀況，合理使用相應(yīng)的農(nóng)藥化肥，不斷改善耕地區(qū)域的環(huán)境條件。
信息化的農(nóng)業(yè)是未來階段現(xiàn)代化發(fā)展的重要標(biāo)志，信息科學(xué)技術(shù)是達(dá)到農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必備方法，然而我國(guó)的信息化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)仍然處在起步階段，實(shí)施精準(zhǔn)種植農(nóng)業(yè)技術(shù)具有良好形式的市場(chǎng)發(fā)展前景，通過精準(zhǔn)有效的農(nóng)業(yè)技術(shù)和儀器設(shè)備，能夠獲得一定程度的經(jīng)濟(jì)效益，能夠促進(jìn)智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械、農(nóng)業(yè)信息服務(wù)等一系列有關(guān)產(chǎn)業(yè)的實(shí)質(zhì)發(fā)展。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的效益有限，需要大量的耕地，這和連云港地區(qū)的當(dāng)前情況不符。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化的進(jìn)程，連云港地區(qū)的可用耕地越來越少，而有限的耕地再不適合粗糙的傳統(tǒng)種植方法，采用水稻精準(zhǔn)種技術(shù)可以提高有限的耕地利用率。同時(shí)，傳統(tǒng)的種植方法需要大量的化肥才能提高產(chǎn)量，使連云港地區(qū)的水質(zhì)和土壤受到極大的污染，采用新的種植方法能極大的提高連云港地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。
