农业是最古老的产业，也是最重要的产业，因为它是人类生存、繁衍物质的基础产业，所以不论是发达国家，还是发展中国家，都非常重视农业生产的发展。

什么是精准农业，主要内涵是什么？

简单地讲，精准农业就是在农业生产过程中，利用信息技术及时发现农作物及其背景空间差异，进行定位、定量、智能化管理，其目的在于充分发挥细小局部土地资源生产能力、减少农业投入、保护生态环境、增加单位面积产量。这种由信息技术指导生产，用计算机网络管理生产及销售产品的形式，称之为精准农业。

实施精准农业，除了有相当大面积的耕地以外，还需要以下设施：

l 全球定位系统（GPS）

GPS在精准农业实施过程中异常重要，它一方面对农田采集的信息进行精确定位输入GIS，另一方面也是确定农机作业轨迹的依据。GPS系统的基本作业有三点：

（1）.农场基本格网定标。

（2）.指挥农机行进，按专家制定的作业空间及作业内容（处方）实施农田作业。

（3）.对采集的农田各种信息进行定位。

农田信息采集系统

农田信息数据采集是实施精准农业的基础工作，是农田GIS和农业专家系统的主要数据源之一，也是智能化农机具行为的基本依据。主要工作内容有：

（1）土壤样品的采集与养分分析；

（2）作物长势地面监测：包括作物光合与呼吸速率，叶面积及冠层温度等数据采集；

（3）田间杂草及病虫害发生发展状况监测；

（4）环境监测数据采集。

遥感系统

遥感系统包括遥感图像数据获取系统合图像处理系统。遥感在精准农业中的用途，在于利用高分辨率遥感信息，获取农田作物长势与背景的差异，为精准农业实施提供定位农作信息。

（1）通过航空像片的处理与分析，发现农作物及背景的差异，指导农田采样点布设和农机作业。

（2）运用遥感技术对农作物冠层进行监测，分析叶绿素密度的变化及其与养分、水分的关系，为专家系统制定作业方案（处方）提供依据。

（3）用多种遥感信息，进行作物全生育期监测，通过模型估算作物生产量和产量。

农田GIS

农田GIS是精准农业的核心系统，是数据处理与分析的核心。

（1）数据库系统，包括地理背景数据库、遥感影像数据库、环境数据库、土壤背景数据库、采样点及其空间坐标数据库等。

（2）农田GIS具有网络传输和指挥农机按专家“处方”实施农机作业的功能。

（3）农田GIS有对整个农场有关数据进行分析、存储和发布的能力。

农作专家系统

根据农田的具体情况及实时的信息结合专家知识，经推理判断制定实时的农机作业方案（专家处方），并通过农田GIS、GPS指挥农机作业。

（1）作物品质知识、农田管理知识、作物营养与施肥知识、农田水分与养分管理知识、作物生长发育知识等。

（2）数据库系统，包括气象数据库、土壤养分空间数据库、品质特性数据库、环境空间数据库等。

（3）农作专家系统有根据农田信息分析、推理和制定农业“处方”功能。

智能化的农机系统

在精准农业中，智能化的农机系统是专家处方的执行系统。

（1）根据专家处方使农机进行实时、定量、定位作业。

（2）根据遥感信息和农田采集数据，使农机实施智能化变量作业，如定位变量施肥、喷洒农药和灌溉等。

（3）自动记录收获产量，并计算各细小单元单位面积产量。

（4）自动采集作物及土壤样品。

环境监测系统

实施精准农业的目标之一就是要改善环境、净化环境。监测农田周边环境变化是检测精准农业实施后对环境影响的措施。

（1）监测前的本底调查。

（2）监测内容包括土壤性状及施肥造成底影响。

（3）地下水监测，主要进行地下水农药残留物质分析。

（4）空气质量监测。

集成系统

精准农业的集成系统，是指将各系统间通过网络传输，能够在异质平台上，相互调用数据和模型，并进行有效地操作。

（1）各种数据录入规范及标准。

（2）各系统间的软、硬件接口，包括软件开发。

（3）具有精确传递农业专家处方的功能。

网络管理系统

中心站通过网络对各系统实施管理，发布指令，同时获取外部市场信息、农产品需求信息及农作物资信息等。

（1）本农场产品数量、质量基本信息。

（2）本区域气象数据的收录（大区域）。

（3）国内、国外粮食市场信息。

（4）国内、国外农用物资市场信息。

技术人员培训及软件开发销售体系

在发达国家实施精准农业有阻力，主要有资金投入问题、农场主的认识问题等等。可以预见，在我国也会有同样问题，所以需要进行人员的培训。通过培训，推销我们自行开发的软件和部分硬件实施。

精准农业的起源与发展

精准农业起源于美国。从本世纪70年代中期到80年代初，随着土壤调查、土壤采样、航空摄影以及作物监测等新调查手段的应用，人们对田内土壤和作物状况的空间变化有了更新的认识。其中一项重要的成果就是将农田进行分块管理，而不是对整个农田进行管理，从而获得更多的效益。同时，微机的广泛应用，以及新型的载有计算机控制器的农用机械的出现，使得对空间数据的获取、处理和利用成为可能，因此，一般称之为“精准农业”（PA）。它很快引起了人们浓厚的兴趣，为工业农业、商业农业提供了崭新的发展方向。今天，精准农业的概念在世界上许多作物系统中得到广泛的应用。一项调查结果表明，在美国有9%的生产谷物的农场进行了精准农业实践，面积占全美耕地面积的20%。目前最为常用的技术是按土壤网格或地图采样和作物长势监测，进行农田管理。实施精准农业的农场主大都年轻、受过良好的教育，经营着大的、效益好的农场。

另一项调查表明，由大学和农业技术人员组成的农业服务中心对PA的实施提供的服务有：用GPS进行土壤采样（82%）；现场专项农学解释（77%）；利用GIS进行农田制图（74%）；产量地图分析（61%）；用简单的控制器进行施肥（59%）。农场主对PA的需求有：用GPS进行土壤采样（40%）；利用GIS进行农田制图（31%）；产量监测（26%）。农场主实施PA的主要障碍有：费用高（49%）；对信息农业观念的认识不足（41%）；对新技术的怀疑（21%）；耕作系统复杂（11%）。

实践表明，PA是一个大的系统，我们只利用了其中的一部分。为使更多人使用PA，必须做进一步的研究。1998年7月在美国明尼苏达召开的第4届国家精准农业会议上，提交了超过200篇论文，多方位地展示了精准农业地应用。

1999年地NCR—180现场专项管理农业试验站研究会议进行的一项调查表明，PA研究的10项最重要条件为：实时传感器、土壤和作物的时空变化参数、遥感技术、数据管理、PA管理策略、作物模型的决策支持系统、产量图解译、采样规范、虫害图和现场专项管理以及产量传感器。

目前，精准农业在世界各地已引起广泛注意，英国、法国、意大利、加拿大等发达国家，都在不同程度上进行精准农业的研究与实践。

中国如何实施精准农业

精准农业是农业发展的必然趋势，是现代技术支持下的农业发展的新阶段。

农业随着科学技术的进步而发展。从刀耕火种到选种育种；从施肥灌溉到精耕细作；从设施农业到绿色农业······，都是科技进步的标志。精准农业是信息时代的农业，也是农业创新工程的模式。

我国是世界上土地资源利用较为充分的国家之一，加之区域性差异较大，农业生产条件复杂，科学技术相对落后于发达国家，所以实施精准农业的困难可能会多一些。因此，我们必须采取循序渐进、分阶段发展的方针，结合我国农业的具体情况，走具有中国特色的精准农业道路，为此必须做好以下三个方面的工作。

1、精准农业是将农业生产与信息技术、自动化技术和现代化管理相结合的产物。首先在有条件的地区，用信息技术融合、改造传统农业，起到示范作用。

2、走农业现代化与农业信息化同步发展的道路，在农业现代化基础上注入高新技术，为占领国内市场和国际市场早作准备。

3、创立中国精准农业体系，在引进消化基础上改造推广国外先进技术。引进关键技术和必要的农机设备，如计算机—农机控制系统；计算机—收割机测产系统和GPS定位系统及其相应软件等。在农机开发方面，根据我国农业生产条件，应大、小农机并举，重点放在小型智能农机具开发上。

由于我国条件所限，精准农业实施将逐步、分阶段进行。

1、引进示范阶段，在以技术引进为主、设备引进为辅的方针指导下，在有条件的地区如北京等地，开展精准农业示范应用研究工作，在消化、吸收的基础上，创立中国的精准农业试验示范农场。

2、扩大推广阶段，在综合示范试验的基础上，向东北、西北及南方经济较发达地区推广。

3、在上述示范与试验的基础上，在我国重点产粮区实施精准农业，初步形成产业体系。要达到此目标，预计10—15年的时间。

关于实施精准农业的措施

我国是社会主义农业大国，党和政府历来对农业的发展非常重视。实施精准农业也必须由政府在资金和政策上给予大力支持。对高新技术的问题，要走科、农、工联合的道路，使科研成果直接转化为生产力，必要时可吸收大型农机企业参加，以便形成一定规模的生产能力。

可以预见，随着我国科学技术的发展，以专家知识和信息技术指导农业生产，用现代化管理的精准农业将会出现在中国的大地上。

一九九九年八月二十五日