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1、第15卷第1期农业工程学报Vol.15No.111999年3月TransactionsoftheCSAEMar.1999“精细农业”发展与工程技术创新①汪懋华(中国农业大学精细农业研究中心)摘要综述了目前国外“精细农业”实践的主要目标及其技术思想的内涵。着重围绕其主要支持技术发展,讨论了有关工程技术创新及推动我国开展试验研究的问题。针对目前国外对这一技术体系的研究与实践,主要集中在基于GPS和GIS技术应用的作物生产系统精细管理方面,提出用“精细农作”的译名来表达。进入21世纪,基于知识和信息的“精细农作”技术思想,必将
2、扩展到大农业经营的各个领域,推动农业生产的信息化与知识化,逐步形成一个基于农业生物科学、电子信息技术及工程装备为主导的“精细农业”技术体系,为建立优质、高效和可持续发展的农业系统服务。关键词精细农业精细农作GPS和GIS工程技术创新近两年来,我国科技界在推进新的农业科技革命中,对国外“精细农业”技术的发展,引起了广泛的关注。“精细农业”技术体系是农学、农业工程、电子与信息科技等多种学科知识的组装集成,其应用研究发展必将带动一批直接面向农业生产者应用服务的电子信息高新技术,如:卫星定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)
3、、遥感技术(RS)的农业应用;农田信息快速采集仪器、农田耕作、土肥管理、农药利用、污染控制等适用技术和农业工程装备及其产业化技术的研究与开发,对推动我国基于知识和信息的传统农业现代化,具有深远的战略性意义。“精细农业”,即国际上已趋于共识的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming”学术名词。实际上,目前国外关于PrecisionFarming的研究,基本上仍是集中于利用3S空间信息技术和作物生产管理决策支持技术(DSS)为基础的面向大田作物生产的精细农作技术,即基于信息和先进技术为
4、基础的现代农田“精耕细作”技术。因此,采用“精细农作”译名来表达当前这一技术思想的内涵更为确切。“精细农作”是直接面向农业生产者服务的技术,这一技术体系的早期研究与实践,在发达国家始于80年代初期,由从事作物栽培、土壤肥力、作物病虫草害防治的农学家在进行作物生长模拟模型、栽培管理、测土配方施肥与植保专家系统应用研究与实践中进一步揭示的农田内小区作物产量和生长环境条件的明显时空差异性,从而提出对作物栽培管理实施定位、按需变量投入,或称“处方农作”而发展起来的;在农业工程领域,自70年代中期微电子技术迅速实用化而推动的农业机
5、械装备的机电一体化、智能化监控技术,农田信息智能化采集与处理技术研究的发展,加之80年代各发达国家对农业经营中农业生产力、资源、环境问题的广泛关注和对有效利用农业投入、节约成本、提高农业利润、提高农产品市场竞争力和减少环境后果的迫切需求,为“精细农作”技术体系的形成准备了条件。海湾战争后卫星定位系统(GPS)技术的民用化,使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展,也推动了“精细农作”技术体系的广泛实践。近20年来,基于信息技术支持的作物科学、农艺学、土壤学、植保科学、资源环境科学和智能化农业装备与田间信息采集技术、
6、系统优化决策支持技收稿日期:1998201220①汪懋华,中国工程院院士,教授,CSAE副理事长,北京清华东路中国农业大学(东区)精细农业研究中心,1000832农业工程学报1999年术等,在GPS、GIS空间信息科技支持下组装集成起来,形成和完善了一个新的精细农作技术体系和开展了试验实践。迄今支持“精细农作”示范应用的基本技术手段已逐步研究开发出来,在示范应用中预示了良好的发展前景。1“精细农作”技术思想的内涵及其主要支持技术“精细农作”技术思想的核心,是获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素(如土壤结构、地形、
7、植物营养、含水量、病虫草害等)实际存在的空间和时间差异性信息,分析影响小区产量差异的原因,采取技术上可行、经济上有效的调控措施,区别对待,按需实施定位调控,即“处方农作”。千百年来的作物生产,都是在区域或田块的尺度上,把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理,传统的农业技术推广模式,也是在区域尺度上进行品种选择、土肥监测,通过地区试验积累的适于当地的栽培管理措施向农户推荐使用。实际上,人们早已认识到,即使在同一农田内,地表上、下亦存在影响作物生长条件和产量的明显时空分布差异,包括农田内作物病、虫、草害总是先以斑块形
8、式在小区发生,再逐步按时空变化蔓延的。我国农民几千年来在小块土地上经过劳动密集的投入和积累的丰富生产管理经验形成的“传统精耕细作”技术,也可以在小块农田内达到很好的经济产量,只是没有现代科学方法的定量研究和现代工程手段的支持来形成大规模的生产力。本世纪初期,科学家就研究报告过作物产量和田间土壤特性,如N、P、K、SO
