精准农业_百度文库

发布日期： 2025-09-23 阅读量： 作者： 小编

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　　精准农业技术成为国际农学、农业工程高新技术应用研究富有吸引力的领域之一。愈来愈多的技术开发和研究成果见诸于国际学术刊物；每年都举办有相当规模的“国际精准农业学术研讨会”；美国—些大学（如明尼苏达大学）建立“精准农业研究中心”；在万维网(World Wide Web)上设有多个专题网址，可以及时查询到有关研究发展信息；有的大学已经开设了“精准农业”技术专门课程。

　　精准农业在美国还处于起始阶段，但精准农业的理念和技术投入应用，已经显示出很多优越性，可以省种、省工，提高水肥的利用率，增加经济收入，精准农业技术将在现代农业管理和技术上发挥重要的作用。精准农业技术的研究与推广，需要做好精准农业理念的普及与教育，而精准农业技术的应用，不同的地区和不同基础可以采用不同的方法，美国精准农业也都是各地根据自己的实际情况采用不同的模式。我国精准农业经过几年的研究和应用，已经有较好的基础。学习借鉴美国的做法与经验，促进我国精准农业的研究与应用。用精准农业技术理论与原则改造传统农业，发展中国精准农业技术，是未来农业发展的重要趋势。

　　精准农业是农业信息技术和现代农业机械制造技术的高度融合，我国农业信息技术应用目前与国际水平差距并不很大，精准农业综合技术的研究和美国相比具有自己的独特之处，因此，学习美国精准农业的发展经验和管理理念，开展适合我国精准农业技术体系研究和应用，目前应该是一个比较好的时机。

　　全球卫星定位系统（GPS）是利用地球上空的24颗GPS卫星和地面上的接受站及用户设备等，组成的高经度、全天候、全球性的精确定位系统。该技术主要用于田间信息的定位采集以及田间操作的准确定位。

　　地理信息系统（GIS）的主要功能是对各种空间数据进行管理，通过把地形地貌、土壤类型、土壤测试结果、化肥农药使用情况以及产量等数据输入GIS系统，对这些信息进行加工处理，绘制信息电子地图，并抽取相关信息提供给施肥专家系统等决策支持系统，形成施肥、灌水、喷药等田间操作决策。

　　近年来，我国有关单位在精准农业的研究与应用方面也取得了一些进展。农业部农垦局、黑龙江农垦总局在黑龙江省友谊农场五分场二队建立了精准农业示范试验基地，从美国凯斯（CASE）公司购进一套精准农业机械设备，这套设备包括带有GPS接收器和产量监测系统的谷物联合收割机，变量施肥播种机、大型自走式变量喷药机等。黑龙江八一农垦大学精准农业技术研究中心，于2000年～2004年在友谊农场五分场二队进行了GPS定位产量监测试验、土壤采样分析，施肥决策，变量施肥播种等试验，并在友谊农场五分场二队建立了区域自主型GPS差分站。

　　在收获机上安装有DGPS、产量监测系统等智能化电子设备；在播种机上安装变量施肥播种设备；在拖拉机上安装有DGPS自动导航驾驶设备；在喷药机上安装GPS自动导航驾驶设备、变量喷药设备等。

　　如作物生长过程模式，在耕作之前，在计算机上模拟各种管理决策模型，确定最佳效益模型，采用变量投入实现目标；排水和精准灌溉技术研究，包括土壤湿度传感器，变量喷灌、滴灌技术等。

　　目前我国精准农业技术主要实际应用是在收获机上安装GPS及产量监测系统，可以形成粮食产量分布图、粮食水份含量分布图、田间高程分布图。使用GPS定位土壤取样化验、利用地理信息系统（GIS）生产氮、磷、钾、PH值、有机质层图，并利用农业专家系统和地理信息系统产生变量施肥处方图，控制变量施肥播种机进行变量施肥播种（黑龙江垦区友谊农场试验）。利用遥感技术和田间调查作出变量喷药、喷叶面肥处方图，控制变量喷药机进行变量喷药和喷肥作业（黑龙江垦区友谊农场凯斯公司自走式变量喷药机）。利用喷灌、滴灌系统进行变量控制液体化肥使用和精准灌溉作业。利用GPS进行直线作业导航（黑龙江垦区大西江农场约翰迪尔自走式喷药机）。利用GPS进行直线作业导航自动控制（黑龙江垦区大西江农场约翰迪尔变量施肥播种机）。利用田间高程分布图可以有利于提高排灌设施的效率。GPS在农田面积计算、规划、林业调查、农田水利、草原建设等方面应用技术比较成熟。GPS和地理信息（GIS）与农业专家系统、网络化数据库管理相结合，在农业生产管理、农产品追踪管理、农机运用与管理方面逐步得到应用。其它方面的精准农业技术的应用有待于研究开发，需要不断提高完善。

　　精准农业也称为精确农业、精细农作（Precision Agriculture or Precision Farming），是近年来国际上农业科学研究的热点领域，其含义是按照田间每一操作单元的具体条件，精细准确地调整各项土壤和作物管理措施，最大限度的优化使用各项农业投入（如化肥、农药、水、种子和其它方面的投入量）以获取最高产量和最大经济效益，同时减少化学物质使用，保护农业生态环境，保护土地等自然资源。精准农业是现有农业生产措施与新近发展的高新技术的有机结合，集成了信息技术与3S等高新技术，是全球卫星定位系统（GPS），地理信息系统（GIS），遥感技术（RS）,计算机自动控制系统，网络抽样技术、产量监测器、变量控制技术、作物模拟模型等技术兴起的一场新的农业技术革命，其核心技术是“3SΒιβλιοθήκη Baidu（GPS、GIS、RS）技术和计算机自动控制系统。

　　精准农业包括六个主要环节：地理信息系统（GIS）、全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、产量监测器、精准导航、变量控制技术(VRT)。目前，美国已有实施精准农业技术的农机产品及其配套技术设备供应市场。主要产品有：美国约翰迪尔（JOHN DEERE）公司推出的“绿色之星”精准农业系统，美国凯斯（CASE）公司的“先进农业”(AFS)系统，美国天宝（Trimble）公司的AG系列农用GPS设备，美国ESRI公司的ArcGIS地理信息系统等。

　　4.精准农业硬件接口、软件信息格式标准化，通用化技术研究逐步深化。可望解决目前信息数据格式不兼容，各种精准农业信息数据各软件之间不通用的问题，实现硬件设备标准化、软件及信息管理标准化，实现农业信息共享。

　　2004年10月美国农业部与美国太空署签署协议，美国太空署提供更多的高性能遥感卫星支持美国农业的发展。以前这些卫星只用于军事上，今后这些高性能遥感卫星可以探测感应害虫迁移，提供更高分辨率的遥感图像，更多通道的光谱信息。这些高性能遥感卫星在精准农业中的使用，对精准农业的发展起到很大的推动作用。

　　土壤养分快速或实时采集技术研究，目前土壤养分数据采集是在田间划分网格进行土壤取样，化验分析，此方法由于土壤取样数较多，成本比较高，因此有必要研究低成本的土壤养分快速或实时采集技术。作物中的杂草信息的实时快速采集技术研究，杂草精确防治机械设备的研制；作物生长发育营养信息的实时快速诊断技术，叶面肥变量施用设备的研制；作物病害、虫害信息的实时快速采集、诊断技术研究，作物病害、虫害精准防治设备的研制，减少农药的投放总量，减少农药的残留和污染；

　　70年代初期，由于美国电脑业的发展，信息技术开始进入农业领域，1970年美国部分农场与电脑公司合作，进行农业生产信息资料的分析，充分了解土壤状况对作物产量影响，进一步把一个农场划分为若干小块地块，对每一小块地块进行更深入的了解，从而采用不同的农业作业措施，这是精准农业的初期。随着精准农业技术的进一步发展，尤其是GPS技术和农机制造商介入精准农业领域，使精准农业的应用进入快速发展阶段，1995年美国有2000台收获机安装有产量监测器，到1996年就有9000台收获机安装有产量监测器。变量控制技术从1995年开始商业使用，当年售出2000台，1996年售出9000台，到2001年进入平稳增长期。从政府角度来说，精准农业还处于初期阶段，还仅部分使用精准农业技术。

　　2004年11月23日至12月13日，由中国农垦经济发展中心、农业部农业机械化管理司、黑龙江垦区、新疆生产建设兵团、江苏垦区、宁夏垦区、黑龙江八一农垦大学、上海精准信息技术有限公司等单位组成的中国农业部赴美精准农业及3S技术培训团一行13人在美国洛杉矶加州州立大学等地进行精准农业及3S技术培训和实地参观考察。在美期间，在加州州立大学听取了美国农业与农业管理体制的专题报告，Stephen K.Pollard教授进行了精准农业技术培训，主要内容有：美国精准农业基本情况，21世纪的美国精准农业，GPS、GIS和RS技术在农业中的应用，培训团成员就精准农业有关技术与美国专家进行了交流和讨论。美国ESRI公司的中国地区经理陈子坦博士、农业GIS专家Max Crandall先生介绍了该公司的ArcGIS地理信息系统在精准农业中的应用等。访问了美国精准农业实验室，参观了棕榈泉精准农业示范区，参观了精准灌溉技术在西芹滴灌、胡萝卜滴灌、柑橘滴灌、葡萄喷灌、甘兰沟灌、草莓地膜滴灌、棕榈椰枣生产方面的应用。访问了加州科恩县农业委员会，观看了科恩县农业地理信息系统，参观了液体肥料服务站，观看了GPS导航自动驾驶拖拉机起垄作业现场。另外，还参观了美国百威啤酒厂、加州那帕葡萄酒生产厂、硅谷地区的斯坦福大学、英特尔和甲骨文等IT公司。现将学习考察情况报告如下：

　　美国有200多万个农场，其中8%是年收入25万美元以上的规模经济的大农场，占整个农场耕地面积的37%，精准农业主要应用于大农场，有60%—70%的大农场采用精准农业技术，精准农业技术的采用也给农场主带来明显的效益。精准农业应用的主要地区在美国中西部，应用的主要作物是大豆、小麦、玉米和部分经济作物。

　　精准农业设备，美国公司提供整套服务。农场拉动，企业推动比较多，但美国政府在财政资金和项目支持较少。由于目前精准农业与3S技术的应用还主要来自于精准农业设备制造商的推动，所以现在还以单项技术应用居多。精准农业作为一项综合技术，只有GPS、GIS技术结合土壤信息采集、产量监测、分析决策以及智能化农机作业，才能更充分发挥精准农业技术带来的经济、环境的综合效益。只有政府在精准农业技术研究、教育、培训方面给予更大的支持，精准农业技术应用才能持续发展。

　　友谊农场精准农业示范试验已经取得了阶段性的成果。2003年黑龙江垦区大西江农场引进美国约翰迪尔（JOHN DEERE）公司整套精准农业机械设备。上海农垦（上海农工商总公司）与上海精准信息技术股份公司合作，在上海五四农场进行精准农业研究试验，并与上海交通大学机器人研究所合作，研究开发谷物联合收割机产量监测系统；新疆生产建设兵团在农八师149团开展棉花生产精准农业技术研究，目前已经引进美国凯斯（CASE）公司的棉花收获机，该收获机带有棉花产量监测系统，进行了初步试验；北京农林科学研究院与中国农业大学精准农业研究中心合作，在北京昌平小汤山精准农业试验研究基地已引进美国凯斯（CASE）公司技术与设备，建立了区域自主型GPS差分站，在进行精准农业技术试验研究。宁夏垦区暖泉农场、江苏垦区也在进行精准农业研究工作。精准农业技术已引起广大专家学者的关注，有些大学（如中国农业大学、浙江大学、吉林大学、黑龙PG电子文化有限公司江八一农垦大学、吉林农业大学、新疆农业大学等）也开始进行精准农业技术部分项目研究，将对我国农业现代化发展起推动作用。

　　遥感（RS）和传感器监测系统，主要用于数据采集及田间作业监测，现代遥感技术已可达到1米以下分辩率，通过多波段的遥感、遥测，能够获得多时段的大量的地面信息。传感器的应用能够及时获得相关的信息，例如产量、水份等。

　　精准农业技术发展得益于海湾战争后GPS技术的民用化。1993年，精准农业技术首先在美国明尼苏达州的两个农场进行试验，结果当年用GPS指导施肥的产量比传统平衡施肥的产量提高30%左右，而且减少了化肥施用总量，经济效益大大提高。

　　1.加强我国精准农业技术研究与发展的统一规划，发挥研究单位、高校、企业、生产单位各方面的积极性，进行适合当地的精准农业技术研究与应用。可以考虑制定垦区精准农业2005年—2010发展规划，垦区精准农业规划工作可以考虑由黑龙江八一农垦大学精准农业研究中心、上海精准信息技术有限公司等单位参加。

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