农业进入精准时代

2012年11月06日 来源：《三农直通车》第九期 责任编辑：zengminglian

在电脑前干农活

精准农业(Precision Agriculture )，也叫精细农业，受到全世界的广泛关注。它是将全球定位系统（GPS）、遥感、地理信息系统（GIS）、人工智能等高新技术用于对农作物进行精确管理的方法。它可以根据土壤构成、温度、肥力状况、杂草、病虫害、作物生长情况等因素的差异来调节种子、水、化肥、除草剂和杀虫剂等的施用量，即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，最大限度地优化使用各项农业投入，以获取最高产量和最大经济效益。

　　在应用了精准农业系统的农场，我们可以看到下面的场景——农机司机坐在农机驾驶座上，什么也不需要做，农机就按照一定的路线开始工作，施肥、打药完全自动化，哪个地方打过，哪个地方没打过，全球卫星定位系统上都显示得清清楚楚。

　　在麦浪起伏的田野里，谷物联合收割机一边收割，一边就能测出地块的产量。原来，从全球卫星定位系统中能获得联合收割机的实时位置信息，而通过麦子的流量能计算出每块地的实时产量，全过程仅1秒左右。随后，计算机又把每个地块的产量反馈到地理信息系统中，形成整个农场的产量图。

　　农场的研究人员像航模爱好者一样，用遥控器控制着飞机的路线，而地面视频接收机上便出现了飞机所过之处的低空遥感影像。原来通过微型无人飞机的低空遥感技术，我们就能快速、实时地监测出作物地块内的空间变异情况。这些数据将被输送到信息库中，为农业的精准管理提供决策依据。

　　建立在高新科技之上的精准农业，可以让农民足不出户，只要在电脑前动动手指就能轻松、精确地完成各项农活操作，科技感十足，让人忍不住惊呼“农业也可以很潮！”。

　　精准农业的核心当然是“精准”二字。在传统农业中，由于缺乏可靠、精确的技术手段，农民很难判断土地的不同特性，所以只能根据土地的大概情况来进行投入和管理。而精准农业则可以将耕地划分为较小的单位，并测定每个小单位的各自特性，根据耕地的差异性来进行“精耕细作”。

　　因为“精准”，所以才能“有的放矢”，才能节约资源。配有全球定位系统的拖拉机为庄稼施肥浇水时可以精确到1英寸（0.0254米）以下！采用精准农业技术进行耕作，可以减少50%的种子浪费、95%的农药和70%的化肥使用量，节水12%~38%。中国农业科学院金继运博士说：“精准农业的目标，就是要使农民所花的每一分钱，都能实现最有效率的产出。”

　　由于能够减少水、农药、化肥、杀虫剂等的投入，精准农业对保护环境、防止土地荒漠化也是十分有利的。可见，精准农业实现了经济效益和环境效益的双赢。另外，精准农业采用高新科学技术，依托于先进的农业机械化水平，将“开心农场”搬到了现实中，农民只需要在电脑前就能进行各项操作，极大地解放了劳动力，让农民可以在成本不变的情况下管理更多的土地。

　精准农业创造的奇迹

　　目前，精准农业技术在美国中西部地区和西欧应用得最为广泛。

　　美国是世界上实施精准农业最早的国家之一。上世纪80年代初，美国就提出了精准农业的概念和设想，20世纪90年代初就进入生产实际应用阶段。那时候，美国的农场主为了实现精确种植，在种植作物前要对土壤进行化验检测，大多数农场主会把土样送到土壤研究所，研究所通过仪器检测和电脑分析，向农场主提供一个书面数据图表，表明这块土地在种植各种作物时所需要的肥料、水分以及未来产量等各种情况。据此，农场主会选择该土地本季最适合种植的作物，达到以最低成本得到最高收入的目的。此后，美国的精准农业不断发展成熟，如今，美国有200多万个农场，其中8%是年收入25万美元以上的大农场，占所有农场耕地面积的37%，有60%~70%的大农场采用精准农业技术，节约效应和规模效益明显。

　　2 0 1 0年，美国经济不景气，商品和服务贸易逆差进一步扩大，再次下滑近5 0 0 0亿美元，然而农业出口同比却增长了几乎1/3，创造了近400亿美元的贸易盈余。在2010年，美国农业出口额为1158亿美元，更是创了历史新高。美国农作物的畅销，不得不归功于精准农业的经营模式。精准农业每年可为美国农民节约数百万美元，并避免了不必要的化肥和杀虫剂的使用，从而显著降低了规模化农业对环境的冲击。阿拉巴马州奥本大学（Auburn University）工程与生物系统学教授约翰•富尔顿（JohnFulton）表示，使用指导系统和精细农业基本技术可以使每英亩土地节约2至8美元不等的费用，使用更先进的精细农业工具能够节约更多的费用，约为每英亩15美元。

　　日本农业生产率很高，也少不了精准农业的功劳。日本把精准农业作为未来农业先导技术，并予以高度支持。通过实施精准农业，日本水稻每公顷产量6.52吨，是全球水稻平均产量的3.3倍。而在农业人均产值方面，日本更是达到3.19万美元，是中国农业人均产值的将近9倍。

　　精准农业在中国

　　我国是世界上的农业大国，然而农业生产率长期徘徊不前，发展精准农业具有长远和现实意义。

　　1994年，我国科学家就提出进行精准农业研究应用的建议，并启动了总投资额为5926万元的“北京精准农业示范工程”。中国农业大学汪懋华院士成立了“精细农业研究中心”，中国农科院土肥所购买了Micro-Trak的产品安装在国产的收割机上进行了麦子收割实验，上海成立了精准农业技术有限公司。从2000年开始，中科院地理所、中科院遥感所、中国农大、黑龙江农垦总局、中国农科院等机构也加入进来，在国内开始了大规模的研究。近年来，我国强调提高农业科技创新能力，精准农业在国家的各项政策规划中也屡次被提及，关注热度持续上升。

　　黑龙江省嫩江县双山基地采用的农业生产方案是目前国内第一个完整的精准农业方案，是中科院下属6个研究所的60多位专家与沈阳军区从2010年共同实施的研究项目。双山基地在精准农业帮助下，解决了传统农业的粗放生产方式带来的资源浪费、生态环境恶化等一系列问题。每年，这套精准农业系统会根据上一年自动记录的情况及新一年的指标做出当年的生产计划。如播种时，系统会利用近地面视频监控系统查看地里的冰雪消融、土质情况，用卫星遥感查看地温、水温，以决定播种时间、播种品种等。收割时，在卫星遥感获知各地块的不同成熟时间的基础上，运用GIS技术进行时空运筹计算，确定最佳农机调度方案。算上管理和后勤人员，双山基地的48个人总共管理着71000亩地，可谓奇迹。

　　国家科技支撑计划项目“西北优势农作物生产精准管理系统”，主要针对西部地区优势农产品苹果、猕猴桃、丹参和甜瓜、番茄等主要农作物，以及西部干旱少雨的生态环境特点开展专项技术研究、系统集成与典型应用示范，成功将无线传感器网络技术应用于精准农业生产中。通过精准化育苗和水肥管理，示范基地生产效益提高11％；苹果精准化示范园较常规果园产量提高12％，优质果率提高8％，降低投资17％，每亩合计增加效益1215元；猕猴桃精准化示范园产量提高15％，优质果率提高10％，降低投资16％，每亩合计增效1500元。相关技术已辐射2万余亩，累计增加效益7000多万元。

　　随着技术推广范围扩大，也有越来越多农民获得了精准农业带来的效益。从去年开始，河南省组织开展了“测土配方施肥普及行动”，测土配方施肥技术面积超过了1亿亩，为农民节支增效2亿多元。河南滑县由于推广了包括测土配方施肥推广体系在内的“一集成六统一”精准农业模式，2011年取得了粮食单产首次超千斤、总产“十连增”、连续20年保持全省第一位的骄人成绩。如今，滑县农民足不出户，用鼠标轻轻一点，随时就能在网上得到一份测土配方施肥的科学建议。

　　精准农业的兴起，对我国农机生产水平提出了更高要求。目前我国农机产品总体技术水平与欧美发达国家相比，在自动化、智能化、全程化方面还有很大差距，特别是高端农机产品过度依赖进口。农业部科教司调研员张振华表示，目前我国70%以上的先进农产品加工成套设备依赖进口，大多数国产农机产品仅相当于发达国家上世纪7 0年代的水平。高端农机依赖进口的背后，暴露的是国产农机作业效率低、精准农业技术差距大等问题。农业部农机化司科教处调研员王国占说：“在施肥方面，国外都在搞液体定量施肥，我们还是散施，肥料利用率不到40%，与发达国家相差一倍。在玉米播种时，如果让种芽朝上，会增产10%以上。”

　　“作为传统的农业装备产业技术、产品与业务升级的方向，精准农业是当今科技含量最高、综合性最强的现代农业装备技术的代表。”奇瑞重工总经理王金富表示，2011年10月，奇瑞重工和国家农业智能装备工程技术研究中心结成“精准农业产业和装备技术战略联盟”。根据规划，到2020年，奇瑞重工将实现销售收入1000亿元。同时，精准农业推广示范区形成经济效益，成为全球领先的精准农业示范区。

　　精准农业的发展前景令人振奋，然而，它也不得不面对高成本的问题。国家农业信息化工程技术研究中心精准农业技术部孟志军博士认为，精准农业的推广重点应该放在建立社会化的服务体系上，面向一个乡镇、一个县甚至一个省（区），在较大区域内建立一套这样的技术设备体系，再以社会化服务的方式为农户服务。