浅谈：精细农业在我国的发展及应用农业的发展经历了原始农业、传统农业和现代农业3 个主要发展阶段，传统生产模式虽然给世界农业带来了长足发展，但是其所导致的水土流失、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不容忽视。

对此，人们提出了一系列的替代农业对策，如回归型农业、生态农业、有机农业、综合农业等发展模式。

近年来,随着遥感信息技术、全球定位系统、地理信息系统等技术的发展，以“ 3S”技术为基础的精细农业受到了极大的关注，精细农业作为基于信息高科技的集约化农业的问世，成为农业可持续发展的热门领域。

1.精细农业的总体概念1.1 精细农业的含义“ 精细农业” (Precision Agriculture Precision Farming Precision Crop Management)又称精准农业、精确农业、精准农作和处方农作, 精细农业是指实时地获取地块中每个小区土壤、农作物的信息，诊断作物的长势和产量在空间上差异的原因，并按每一个小区做出决策，准确地在每一个小区上进行灌溉、施肥、喷药，以达到最大限度地提高水、肥和杀虫剂的利用效率，增加产量，减少环境的污染的目的。

它是一个综合性的复杂系统,是实现农业低耗、高效、优质、安全的重要途径,是二十一世纪全球农业科技革命的方向。

1.2 精细农业的产生背景与目标众所周知，农田里田间各个土壤、作物的特性都是不一样的，是随着时间、空间变化的。

而在传统的农田管理中，均采用无差别对待，进行统一的作业管理。

实际存在的差别、空间变异使得目前这种按均一进行田间作业的方式有两种弊害：第一，目前，为了能获得高收成，通常把施肥量设定得比较高，对于比较肥沃的地是明显的浪费；第二，这些过量施用的农药、肥料会流入地表水和地下水，引起环境污染。

精细农业就是要根据田间差异来确定最合适的管理决策，在降低消耗、保护环境的前提下，获得最佳的收成。

1.3 精细农业的基本内容精细农业本身是一种可持续发展的理念，是一种管理方式。

但是为了达到这个目标，需要三方面的工作。

首先，获得田间信息（各种数据）；其次，根据收集的信息作出作业决策，决定相关作业，如施肥量、时间、地点；第三，需要机器来完成。

这三个方面的工作仅凭人力是无法很好完成的，因此需要现代技术来支撑，也就是所谓的3S技术——RS、GIS、GPS技术，并且最终需要利用机器人等先进机械来完成决策。

3S 技术是RS技术即遥感技术(RemoteSensing),、GIS技术即地理信息系统(Geographical Information System) 和 GPS 技术即全球定位系统)(Global Positioning System)的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机与通讯技术相结合，多学科高度集成的现代信息技术，它们在农田土地资源调查、土壤侵蚀调查、农作物估产与监测、自然灾害监测与评估等农业领域已得到了广泛的应用。

“精细农业”就是利用 3S等现代地球空间信息技术实时获取影响作物生长和产量的各类因素，通过分析这些因素的时空差异，对生产过程提供信息决策依据，以便能合理地进行施肥、灌溉、施药、除草等耕作措施，将土地资源潜力均衡利用、获得高产量，避免过量施肥施药造成的环境污染。

2.精细农业在我国的发展2.1 我国精细农业发展现状我国从20世纪80年代开始了RS和GIS在水稻、小麦、棉花、玉米等主要农作物和鸡、猪、牛生产管理的农业专家系统方面的应用研究。

“863”计划批准了北京农林科学院等单位实施小麦、玉米、水稻3种作物的智能化农业信息技术应用示范工程，并建立了国家级智能化农业信息技术应用示范区，取得了一定成绩。

中国农业大学和南京土壤研究所也先后成立了精确农业研究中心或开放实验室。

2000年10月中旬, 农业信息技术及精确农业国际会议在北京召开，标志着以我国农业精耕细作传统技术为基础,加上现代高新技术、现代生物技术、现代信息技术和计算机人工智能技术的有机结合将能够形成有中国特色的“精确农业体系”。

中国科学院长春地理研究所利用卫星图像，对三江平原沼泽资源进行了研究，测定了沼泽地和主要农作物的光谱特征曲线。

中国科学院自然资源综合考察委员会遥感组，利用遥感图像编制了三江平原地区1:25万土地利用现状图，从中可反应出农林牧副渔各业的用地数量、结构、分布状况和规律，从而为合理利用土地资源、因地制宜地布局农业生产、促进生态平衡提供了科学依据。

1984～1986年，我国在京、津、冀地区，进行了大规模的冬小麦卫星遥感试验，取得了一定成果；1985年和1986年小麦产量预报准确率分别为92%和95%。

另外，近几年还出版了《精确农业基础》、《精确农业研究》、《农业专家系统及开发工具》等专著。

由此可见，我国精细农业基本上已步入了有计划、有组织的正规发展阶段。

2.2 精细农业在我国的应用模式我国农业条件复杂, 有大规模经营的农场, 也有极端分散的小农户, 还有高度集约化的保护地栽培。

所以, 我国的精准农业不应是单一的发展模式, 但是我们必须清楚, 精准农业中建立管理信息系统, 因地制宜调整投入物资施用量的原理则适用于任何经营管理体系。

因此我们应结合我国具体情况, 研究发展适合我国国情的土壤养分信息化管理系统和精准农业施肥技术体系。

首先, 在规模化经营地区, 应以精准变量管理的发展模式为主, 选点建立以3S为核心技术的精准农业试验示范区, 引进国外先进技术, 建立健全田间管理档案, 应用3S 技术收集整理现有资料, 逐渐建立起以土壤养分管理和施肥为主体的信息系统;其次是针对家庭联产承包分散经营体制, 应以社会化技术服务体系支持下的精准分区管理发展模式为主。

在主要农业自然经济区选点, 研究不同生产条件下土壤养分状况、变化规律和变异情况, 研究不同种植制度下土壤和植物体系内各种养分的循环规律和变化特征, 应用GIS 研究形成适用于当地条件的土壤养分地理信息系统, 对农田系统中各种养分迁移规律、土壤中各养分状况和变化特征进行图形化描述和信息化管理。

在此基础上, 以县或乡为单位, 研究建立适合当地生产条件的区域性土壤养分信息系统和养分信息化动态管理模式, 分区指导当地的养分管理和肥料合理施用, 逐步建立起适合小规模分散经营体制下的精准农业养分信息化管理模式。

三是在保护地生产情况下, 应以自动或半自动化控制的作物栽培为主的精准农业发展模式。

高投入、高产出是保护地生产的重要特点。

2.3 我国目前发展精细农业存在的问题我国在精细农业的应用研究方面取得了不少研究成果，但在实用上与发达国家差距很大，主要存在以下几个方面的问题；(1) 人才培养滞后，缺乏既精通农业生物技术又熟悉计算机技术和信息技术的专家；(2) 信息标准不统一。

我国计算机农业应用信息管理目前还没有完全做到标准化。

信息库，数据库描述的语言和方法不尽相同，开发的应用系统软件在计算机运用平台、信息接口、软硬件等的兼容性上较差；(3) 是技术不成熟，已开发的不适应推广和使用。

3.精细农业在我国的发展应用方向我国是农业大国，但并非农业强国，面临人口众多而耕地较少的困境，因而对于资源的有效利用和环境保护的要求越来越高，而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，从而可以有效提高经济效益、减少废弃物、降低农业生产对环境所造成的影响。

概括而言，精细农业在我国的发展应用方向包括以下方面：(1) 重点发展节水、节肥精准农业技术体系, 实现精准灌溉, 提高水资源利用率; 实施精准施肥, 提高化肥资源利用率, 降低成本, 提高作物产量。

目前,我国农业仍属于高耗、低效型农业, 而且我国又是个贫水国家, 水资源浪费严重, 农田灌溉水的有效利用率只有45%, 而先进国家达50%～70%。

根据田间土壤水分情况实施精确灌溉, 最大程度地提高田间水分利用率是我国农业资源利用的重要方向。

我国化肥利用率也相当低, 仅在30%～40%, 氮、磷、钾肥施用比例不合理, 中、微量元素缺乏的情况没有得到及时纠正。

氮肥损失率高达70%～80%, 浪费十分严重, 还造成环境问题, 肥料的增产效益没能充分发挥, 养分管理和施肥技术方面研究基础更是薄弱。

实施精细农业, 根据田间土壤养分的变异, 精确施肥,将会大大节省肥的用量, 减低投入。

因此目前我们应该从养分、水分管理和施肥技术入手, 结合我国实际, 研究发展适合我国国情的信息化精细农业技术体系是当务之急。

在项目上更多地开展节水、节肥、控制杂草与病虫害的节约农药措施的试验研究, 积累经验, 为全面实施精准农业提供科学基础。

(2).发展精细设施农业:“设施农业”是指应用某些特制的设施来改变动植物生产发育的小气候, 达到人为控制其生产效果的农业生产形式。

我国精准设施农业跟西欧一些发达国家相比还有很大差距, 应加大推广力度, 以增加农产品产出, 提高农产品品质, 同时应注意节约水、肥资源, 保护农业生态环境。

(3).积极开展控制杂草与病虫害的节约农药措施的试验研究以积累经验, 为全面实施精准农业提供科学依据。

(4).开发精准农业的大脑- 管理决策支持系统: 管理决策支持系统重点可在基于空间变量而制作的“田间处方”。

(5).开发相应的田间信息实时快速采集的先进的传感技术、生物信息模式识别技术、精准农业软硬件系统的系统集成及先进的制造技术要同时起步。

基于作物光合生理生态与环境因子的动力机制的生长数值模型, 作为支持精准农业管理决策的核心控制系统等技术都是推动精准农业推广应用必须开展的基础研究。

4..我国精细农业发展展望近几年来，美国、欧洲一些技术先进的农场在精细农业方面已经进入中等规模的实施阶段。

有的农场将遥测传感器装置、GPS 仪器、微型计算机以及化肥、杀虫剂等全都装在拖拉机上，在拖拉机田间行驶的同时，有传感器获取作物生长状态信息，GPS 给出精确定位，计算机软件系统将事先存贮在地理信息系统中与该地块的土壤、作物品种以及本生长阶段完成的耕作措施等有关参数调出，运行快速诊断决策模型，给出灌溉、施肥、杀虫、除草配方，就地采取耕作措施。

国外精细农业的实践表明：精细农业不仅具有重要的经济效益，而且其获取的详细耕作信息有助于解决许多未知问题。

精细农业的根本效益体现在降低作物的生产成本和过量施用农化产品的污染风险。

“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我国农业仍处于由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。

未来10年，我国在精细农业的研究、示范与推广应用方面将会迈出坚实的步伐，并将遵循如下规律。