精准农业技术例1

1引言

精准农业是以实现农业高产、优质、高效为目的的现代农业生产模式和技术体系，是以信息技术为支撑，根据空间变异，定点、定时、定量的实施一整套现代化农事操作与管理的系统。新疆精准农业始于20世纪末，初期发展缓慢，随着北斗导航技术、移动通信网络的发展，精准农业技术发展迅速。新疆以棉花为主要经济作物，根据国家统计局2018年棉花产量的公告数据，新疆棉花总产量占全国总产量的83.84%，新疆生产的棉花约三分之一产自新疆生产建设兵团。近年来，新疆生产建设兵团正式开启团场改革，兵团职工自主组建农工合作社，新疆兵团土地流转活跃，据新疆农业农村部门统计，到2018年全新疆家庭承包耕地流转面积已达745.8万亩。合作社规模不断增大，田块不断整合集中，对于成套精准农业技术应用模式在新疆的深入推广打下了基础。当前，精准选种、精准播种、精准施肥、精准喷药、精准灌溉、精准田间监测、精准收获等所涉及的精准农业技术，已有部分在新疆兵团规模化应用。本文基于北斗导航融合精准农业赋能新疆创新试验区建设项目，通过对新疆兵团石河子市石总场大田种植数字农业建设试点、石河子市北泉镇鸿兴翔种植专业合作社等多家大型农业合作社进行了实地调研，对新疆兵团精准农业技术应用现状及发展需求进行总结分析。

2新疆兵团精准农业技术应用现状

精准农业技术已应用于新疆兵团农业的耕、种、管、收四大环节，根据农户对各种精准农业技术的接受度和该技术的推广应用程度，本文主要从农机自动驾驶系统、水肥一体化系统、农业信息化管理系统三方面，对新疆兵团精准农业技术应用现状进行分析。

2.1农机自动驾驶系统

如图1，电机式农机自动驾驶系统主要由电机、角度传感器、GNSS天线、高精度GNSS接收机、平板电脑、电台及天线等部分组成。该技术可实现1000m播行水平误差不超过3cm，播幅连接行误差不超过3cm，能有效解决农机播种作业中出现的“播不直、接不上茬”的老大难问题，可以减少用工成本，延长作业时间，提高作业质量和土地利用率。2012年，新疆兵团农机推广部门开展了卫星导航自动驾驶技术试验示范工作，将该技术产品应用在棉花播种作业中。2013年，财政部、农业农村部在国家农机购置补贴目录中，增加“农业用北斗终端（含渔船用）”的财政补贴，当年补贴额达到3.12万元/台套。2014年，国家发改委支持新疆兵团第八师开展区域精准农业示范，对首批800台套的北斗农机自动驾驶导航系统双重补贴，包括国家购机补贴和1万元的项目补贴。截至2019年4月，兵团农八师已安装3000余台套农机自动驾驶系统，基本实现了全覆盖。农机自动驾驶系统逐步从小面积试验向大面积试验示范迈进，且国产化品牌实现了从零到主导的突破。

2.2水肥一体化系统

水肥一体化系统是通过配置田间信息精准监测系统，全程监测农田墒情、气象、设备工况等信息，为水肥决策和作业管理提供信息支撑。目前，使用者可通过PC或手机APP来发送指令，通过GPRS通讯模式实现阀门和自动施肥机的远程控制，实现田间的无人作业功能，全年无需下地手动开关阀门。该技术既能满足作物生长过程中对灌水时间、灌水量、灌水位置和灌水成分的精确要求，又能按照田间的每个操作单元的具体条件，精细准确地调整农业用水管理措施，最大限度地提高水的利用率。水肥一体化系统局部设备示意图如图2。20世纪后期，新疆兵团开始引进喷灌、滴灌技术。2008年以来，膜下滴灌水肥一体化技术得到当地政府的大力扶持，随着配套基础设施技术的发展，逐步将滴灌节水技术向智能化、水肥一体化、远程操作控制方向发展。水肥一体化系统已形成了对应的服务体系，可大面积应用于大田作物。新疆自行研发的系列自动反冲洗网式过滤机组及自动施肥机，单套控制面积100-166.67hm2。当前，兵团高新节水灌溉面积1129.07千公顷，是全国最大的节水农业灌溉区。

2.3农业信息化管理系统

农业信息化管理系统可提供综合服务，如利用北斗导航定位终端、农机工况采集终端，通过蜂窝网络将农机位置信息、工况信息传输至农业信息化管理系统，可实现农机运行轨迹的回放、作业面积的统计、农机健康情况的监管和预测。另外，还可通过各种传感器采集的信息，形成水、肥、药的变量喷施处方图，基于农业信息化管理平台进行监管和下发作业任务。基于该类系统，可提高管理、调度、维护效率。图3为新疆兵团八师石总场信息化管理平台界面。农业信息化管理系统是随各类采集终端发展而来，当前，众多企业及政府分别建立了对应的农业信息化管理系统。

3新疆兵团精准农业技术发展需求

新疆兵团精准农业在北斗农机自动驾驶方面已取得了瞩目的成就，但仍然存在差分信号服务受限、基准不统一等问题。当前农村实际情况是劳动力骤减，满足农业生产需求的劳动力严重不足，因此，北斗农机自动驾驶技术应向农业全产业链方向发展，来弥补劳动力减少的现况。2015年，农业农村部《到2020年农药使用量零增长行动方案》和《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，但新疆在节肥、节药等技术的应用方面发展缓慢，且新疆是缺水地区，因此，水、肥、药变量喷施技术的发展迫在眉睫。因棉花等作物的覆膜造成严重的环境污染，为了环境可持续发展，必须提高残膜回收技术和发展可复用膜。下面主要从三方面来分析新疆兵团对精准农业技术的需求。（1）简约式农机自动驾驶技术农机自动驾驶系统主要应用在精准播种环节，同样也可应用在不同作物的耕地、施肥、施药、收获等环节。当前的农机自动驾驶系统还需由专业人员安装、调试和教学，严重限制其推广。因此，农机自动驾驶系统应该向安装简便、“傻瓜式”操作方向发展。（2）水、肥、药变量喷施技术中国是全球农药、化肥用量第一大国，但喷施流程和利用率远远低于先进国家水平。基于农作物的实际需要，将水、肥、药定时、定点、定量的喷施是节约资源、提高农作物产量的发展趋势，但投入产出比是当前最大的限制。如底肥的施用，需基于土壤采样、上季作物的产量分布图等共同决定。通过信息技术手段，感知作物的实际需水、需药、需肥量，采用变量投入技术，实现按需精准灌溉施肥施药，将是发展新方向。因此，应高度重视研究开发智能感知技术、深度学习算法、变量投入技术、机器人等。（3）残膜回收技术地膜使用量不断增加，但回收率偏低，土壤中的残膜量逐步增加，土壤结构遭到严重破坏、耕地质量逐步下降。现今，新疆已成为残膜污染严重的地区之一。因此，应向新型可复用农膜和提高残膜回收技术方向发展。

精准农业技术例2

一、前言

“3S”技术是以遥感技术（RS）、地理信息系统（GlS）、全球定位系统（GPS）为基础,将RS、GlS、GPS三种独立技术领域中的有关部分与其它高技术领域（如网络技术、通讯技术等）有机地构成一个整体而形成的一项新的综合技术。它集信息获取、信息处理、信息应用于一身,突出表现在信息获取与处理的高速、实时与应用的高精度、可定量化方面。

在信息社会，精准农业代表着农业发展的方向，精准农业的诞生和发展受到3S单项技术的推动，目前国内外关于精准农业的研究，主要内容仍然集中在3S技术利用上。

近年来，随着电子计算机技术、无线电通讯技术、空间技术及地球科学的迅猛发展，3S技术已从各自独立发展进入相互融合、共同发展的阶段，并且在农业生命科学、交通网络、环境监测、资源调查、区域管理、城市规划等诸多领域里得到了迅速广泛的应用。3S技术的集成为精准农业的发展提供了科学而适用的技术方法和手段，它不仅可为精准农业工作提供及时、可靠的基础信息，而且还可对所获取的信息进行综合分析、处理，其应用前

景非常广阔。

二、3S技术及其集成

（一）遥感技术（RS）

遥感（Remote Sensing，RS）是指从远距离高空以及外层空间的各种平台上利用可见光、红外光、微波等电磁波探测仪器，通过摄影、扫描及信息感应、传输、处理，从而研究地面物体的形状、大小、位置及其环境的相互关系的现代科学技术。现代遥感技术将向集多种传感器、多级分辨率、多光谱段和多时相为一体的方向发展，并将与GPS、INS、CCD等技术结合，从而以更快的速度、更高的精度和更大的信息量来获取对地观测数据。

（二）全球定位系统（GPS）

全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是美军自70年代初期开始研制的新一代卫星导航和定位系统。

其基本工作原理是通过GPS接收机接收GPS卫星发射的导航电文，获得必要的导航信息及观测量，再经数据处理，从而完成导航和定位工作。目前，GPS可满足高精度实时数据采集的精度要求。

（三）地理信息系统（GIS）

地理信息系统（Geographic Information System,GIS）是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。GIS有两个显著特征：一是它不仅可以像传统的数据库管理系统（DBMS）那样管理数字和文字信息（属性信息），而且可以管理空间信息（图形信息）；二是它可以利用各种空间分析的方法，对多种不同的信息进行综合分析，寻求空间实体间的相互关系，分析和处理在一定区域内分布的现象和过程。

目前，GIS正向多功能、高精度、现势性强的时态GIS（TemporalGIS，TGIS）方向发展。

（四）RS、GPS、GIS技术集成

GPS提供适时而准确的定位信息，对于空间数据的确定有特殊的意义；RS技术利用某些仪器设备在不与被研究对象直接接触的情况下收集数据，通过处理分析最后提取和应用有关对象信息，是一种高效的信息采集手段，具有极高的空间、时间分辨率；GIS是利用现代计算机图形和数据库技术来输入、存储、编辑、查询、分析、决策和输出空间图形及属性数据的计算机系统，即RS发现变化、GPS测量变化区域、GIS统一管理数据，形成“一个大脑，两只眼睛”的框架。

以GIS为核心的3S技术集成，构成了对空间数据适时进行采集、更新、处理、分析及为各种实际应用提供科学决策的强大技术体系。

三、精准农业及其产生背景和国内外发展现状

（一）精准农业的概念

“精准农业”也被称为因地制宜农业（Site Specific Farming）、处方农业（Prescription Farming）。精准农业的含义是按照田间每一操作单元的环境条件和作物产量的时空间差异性（Temporal and Spatial Variability），精细准确地调整各种农艺措施，最大限度地优化各种投入（水、肥、种子、农药等）的量、质和时机，以期获得最高产量和最大经济效益，同时保护农业生态环境，保护土地等农业自然资源。

精准农业要求实时获取地块中每个小区（每1m2到每10Om2）土壤、水、农作物、光、热等信息，诊断作物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，精确地在每一个小区进行施肥、灌溉、杀虫、除草、播种、耕作、收获等。

精准农业要求实现三个精确：一是定位的精确，精确确定灌溉、施肥、杀虫等的地点；二是定量的精确，精确确定水、肥、药、种子等的施用量：三是定时的精确，精确确定各种农艺措施实施的时间。

（二）精准农业的产生背景和国内外发展现状

1、产生背景。传统农业把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理，采用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施。传统农业一直忽视作物和资源环境的时空差异性，实行大田均匀施肥、均匀灌溉、均匀喷药等统一的农艺措施。为了从根本上解决传统农业存在的问题，随着信息技术、人工智能化技术、计算机网络技术和自动化技术的发展和应用普及，美国农业工作者于20世纪90年代初倡导并实施了精准农业。

2、国内外发展现状。精准农业目前在发达国家发展十分迅速，美国国家研究委员会1997年已建议将PA的研究与发展纳入国家发展战略。日本政府专门启动了“2l世纪农业机械开发课题”，也将PA的相关技术研究列入计划。我国精准农业的研究和应用尚处在起步阶段，但已引起各方面的重视。2O02年国家科技部批准在北京农业科学院成立了“国家农业信息化工程技术研究中心”，中国农业大学成立了“精确农业研究中心”。“十五”期间，现代农业信息技术与精准农业列入了国家高技术研究计划（“863”计划）。

四、3S技术集成与精准农业

精准农业是基于作物和资源环境的时空差异性，以最小投入、最大收益和最小环境危害为目标，以管理信息系统（MIS）、计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以3S技术为核心，以宽带网络为纽带，运用海量农业信息对农业生产实行处方作业的一种全新农业发展模式。

（一）作为精准农业的核心技术的GIS在精准农业中的具体应用表现

1、对GPS和传感器采集的各种离散性空间数据进行空间差值运算，形成田间状态图，如土壤养分分布图、土壤水分分布图、作物产量分布图等。

2、对点、线、面不同类型的空间数据进行复合叠置，为决策者提供数字化和可视化分析依据。例如，不同作物由于其不同的生物特性对土壤类型、土壤养分、耕作层深度、水分条件、光热条件、有效积温等均有不同的要求，在进行作物种植规划和布局时，只需将上述各专题图层利用GIS的叠加功能，就可以快速、准确地确定出各种作物的最佳生物布局，如果再将市场、运输等社会经济条件专题图与最佳生物布局图叠加，就可进一步规划出作物的最佳经济布局。

3、利用GIS的缓冲区分析功能，能直观地显示分析灌排系统的控制范围、水肥的有效渗透区域、病虫害的扩散范围以及周围环境对作物生长的影响范围等。

4、利用GIS的路径分析功能，能够快捷地确定出农道、水系、机井等各种农业基础设施的最佳空间布局和机械喷施农药、化肥以及收获作物的最佳作业路线。

5、与专家系统和决策支持系统相结合，生成作物不同生育阶段生长状况“诊断图”（Diagnosis Maps）和播种、施肥、除草、中耕、灌溉、收获等管理措施的“实施计划”（Action Plan）。

6、利用GIS的数字高程模型（DEM），计算作业区的面积、周长、坡度、坡向、通视性等空间属性数值。

（二）精准农业的关键技术需要GPS

精准农业的关键技术之一是实时动态地确定作业对象和作业机械的空间位置，并将此信息转变为地理信息系统能够贮存、管理和分析的数据格式，这就需要采用GPS。

GPS在精准农业中的主要作用有：精确定位水、肥、土等作物生长环境的空间分布；精确定位作物长势和病、虫、草害的空间分布；精确绘制作物产量分布图；自动导航田间作业机械，实现变量施肥、灌溉、喷药等作业。为实现上述功能，需要将GPS接收机和田间变量信息采集仪器、传感器以及农业机械有机的结合起来。安装有GPS接收机的农田机械及田间变量信息采集仪器，除能够不问断地获取土壤含水量、土壤养分、土壤压实、耕作层深度和作物病、虫、草害以及苗情等属性信息，与此同时还同步记录了与这些变量相伴而生的空间位置信息，从而为进一步生成GIS图层和专家决策提供了基础数据。

（三）卫星遥感是精准农业农田信息采集的主要数据源

卫星遥感具有覆盖面大、周期性强、波谱范围广、空间分辨率高等优点，是精准农业农田信息采集的主要数据源。

遥感技术在精准农业中的作用主要表现在以下几个方面：

1、农作物长势监测和产量估算。作物在生长发育的不同阶段，其内部成分、结构和外部形态特征等都会存在一系列的变化。叶面积指数（LAI）是综合反映作物长势的个体特征与群体特征的综合指数。遥感具有周期性获取目标电磁波谱的特点，因此通过建立遥感植被指数（VI）和叶面积指数（LAI）的数学模型，就能够监测作物长势和估测作物产量。

2、土壤水分含量和分布监测。在植被条件和非植被条件下，热红外波段都对水分反映非常敏感，所以利用热红外波段遥感监测土壤和植被水分十分有效。

3、作物水分亏缺监测。干旱时，作物供水不足，一方面作物的生长受到影响，植被指数降低，另一方面由于缺水，没有足够的水分供给植物蒸腾蒸发，迫使叶片关闭部分气孔，导致植物冠层温度升高，因此通过遥感植被指数和作物冠层间数学模型的建立，能够监测作物水分的亏缺。

4、作物养分监测。作物养分供给的盈亏对叶片叶绿素含量有明显的影响，通过遥感植被指数与不同营养素（N、P、K、Ca、Mg等）数学模型的建立，能估测作物营养素供给状态。研究表明，遥感监测作物氮素营养水平的精度比监测其他营养素的精度高。

5、农作物病虫害监测。应用遥感手段能够探测病虫害对作物生长的影响，跟踪其发生演变状况，分析估算灾情损失，同时还能监测虫源的分布和活动习性。

（四）3S技术集成优势

GPS的优势是精确定位，GIS的优势是管理与分析，RS的优势是快速提供各种作物生长与农业生态环境在地表的分布信息，它们可以做到优势互补，促进精准农业的发展。如GPS和GIS结合提供了科学种田需要的定位和定量进行田间操作与田间管理的技术手段。RS与GIS结合提供了多种数据源，为建立农田基础数据库奠定了基础。

五、结论

3S技术集成为精准农业的发展提供了科学适用的技术方法和手段，其应用前景非常广阔。与此同时，3S技术集成在精准农业应用中也存在许多亟待解决的问题，需要通过深入开展遥感机理和农业遥感图像解译机理研究、进一步提高农田作业定位精度、加强农田基础数据库自动更新研究、更加重视新型农田机械与3S技术集成的整合等方法与途径来解决。

参考文献：

1、邝朴生,蒋文科等.精确农业基础[M].中国农业大学出版社,1999.

2、承继成.精准农业技术与应用[M].科学出版社,2004.

3、刘金铜,谢高地等.精准农业概论[M].气象出版社,2002.

4、王长耀,牛铮等．对地观测技术与精细农业[M].科学出版社,2001.

5、王人潮,史舟等.农业信息科学与农业信息技术[M].中国农业出版社,2002.

6、张学俭.精准农业与3S技术[J].宁夏农林科技,2006(3).

精准农业技术例3

随着社会经济的快速发展和农业地位的提高，现代信息技术在精准农业中得到广泛应用。现代信息技术与农业技术的有机结合一方面可以提高农作物质量，另一方面可以减少化肥对农作物的污染，从而在改变农业生产方式的同时弥补精准农业发展的不足。

1精准农业技术体系

现代通信技术作为现代农业体系的重要组成部分，其在精准农业中的应用主要表现在农业物联网中的应用[1]。农业物联网的最大特点是可以借助计算机联动报警，其外在表现形式是利用传感器数据采集系统将视频、温度、土壤有机物等的数据进行采集，以计算机网络信息平台绘制数据的最大值和最小值，并分别绘制最大值和最小值之间的频数分布直观平面图，观察频数分布状况，最终确定合适的数值和报警值，相关技术人员就可以根据事先确定好的数值和报警值在计算机中安装联动报警装置。比如，农作物的生长状况会随着时间的长短、温度的变化、天气以及土壤影响农作物的质量。因此，技术人员就可以利用棚内气候条件通过温度传感器向联动报警器传输信息参数，向管理电脑发送农作物的实际生长情况，如果温度过低或者温度过高就会导致农作物面临死亡的危机。一旦触发报警装置农作物技术人员就可以在计算机界面上调整棚内温度，无需工作人员在现象进行温度控制，不仅可以节约成本，还大大提升了工作效率。在这一过程中涉及的技术包括定位技术、传感技术、遥感遥测技术、数据库技术、无线通信技术等，这些技术组成了精准农业的技术体系。

2精准农业对无线通信技术的要求

现阶段无线传输标准和方式主要包括：IrDA、WiFi、Bluetooth、Zig-Bee等短距离无线通信技术及GPS、卫星遥感等远距离无线通信技术。由于精准农业自身的特点，其对通信技术有一定的要求。主要归纳为以下几点：其一，实时性。可以在规定时间内接受到需要的信息和数据资料，但是这些信息和数据资料并不是连续不间断地传输，而是非连续性。其二，相互性。所谓相互性是指节点之间可相互交换数据。其三，可使用语音业务。其四，集成节点。无论是采集数据资料还是实时监控，都可以在无线通信领域中得以实现。其五，拓扑结构。采用树桩网络，增加采集点。综合以上技术和要求，可以在无线通信领域全方位、多角度地分析精准农业的优点和缺点。

3无线通信技术在精准农业中的应用

3.1短距离无线通信技术

1）所谓IrDA通信技术是指借助红外线在计算机系统中展开点与点的数据传输活动。这种无线通信技术具有成本低、安全指数高等特点，但是IrDA是一种视距传输，如果在数据传输过程中没有校对设备或者通信设备没有对准的话，就会数据传输的安全性。另外，这种技术具有局限性，即只能在相互通信的两台设备之间展开数据传输活动，不利于在大型农业中的推广与运用。

2）WiFi）无线通信技术。这种技术是以太网的一种无线扩展，能以最高约11Mbps的速度接入WEB。该技术具有覆盖范围广、速度快等特点，但是其安装过程较为复杂、成本较高。3）蓝牙通信技术。该技术的数据传输频段为全球通用的2.4GHzISM频段。能够在规定的传输时间内提高传输速度，实现双赢。但是这种技术与WiFi无线通信技术一样，其运输成本较高，且在数据传输过程中容易被其他信号干扰。4）ZigBee无线通信技术。该技术的传输频率为2.4GHzISM频段，数据速率为20～250Kbit/s，最大传输距离为75m[2]。这种技术具有成本低、性能高和低功耗等特点，但是其数据传输速度较低。

3.2远距离无线通信技术

远距离无线通信技术主要把包括GPRS网络系统和卫星遥感技术。

1）GPRS技术属于移动通信技术领域的重要组成部分之一，无论是在数据传输方面还是在技术处理方面，都具有明显的优势[3]。①随着社会经济的快速发展以及现代信息技术发展脚步的加快，目前，GPRS技术是现有GSM网络系统（3G）向移动通信（4G）演变，并在不断调整和优化网络结构中加快了信号覆盖速度和数据运行速度。其网络覆盖信号基本不存在“盲区”这一说。②理论数据传输速率可高达171Kbps。如果将GSM技术进行综合改造，可以为社会提供384Kbps带宽的广域数据通信服务。③登录时间短。由于GSM技术具有速度快、传输效率高、等待接入时间短等优势，在精准农业中得到广泛推广与应用。根据实践表明，在接入网络到登录成功所花费的时间不超过两秒。除此之外，该技术还具有实时提供在线功能。用户可以在第一次登陆之后通过记住登陆密码功能节约下一次登陆时间，且长期在线，不会被迫下线。这样不仅可以为用户提供便利，还可以促使网络管理更加简单、快捷。该技术的运行模式主要是根据流量计费为主，无论是用户接受资料或者发送数据包，都是根据数据包的数量和占用资源的流量计费。根据实践表明，GPRS的上述优点特点一般适用于间歇性、突发性、频率性、小流量的数据传输。与此同时，改技术也使用与大流量的数据传输，尤其适用于现代精准农业领域。全球导航卫星体系是我国农业生产中应用最为普遍的一个系统，我国现代化农场中大部分安装了GPS系统的联合收割机。联合收割机作为作业机械中的一种，不仅可以促使GPS精准定位的实现，还可以帮助农业生产者快速有效地计算出农作物的产量数据，农场主根据有效完整的产量数据利用计算机加工、分析、整理数据信息，从而在计算机中呈现出一幅彩色的图形，为构建农业信息化技术提供理论基础，最终达到农业生产的自动化、信息化的目的[4]。

2）卫星遥感技术。该技术主要是通过卫星的传感器测得目标物体的信息数据，再通过处理系统对所获得的目标信息数据进行分析、判读，识别改目标的通信技术。换而言之，遥感技术主要依托于超高的分辨率传感器对目标实现探测的目的。利用遥感技术对不同的农作物生长期实行全方位、多角度的监控，目的是为了避免农作物“被虫吃”的现象。传感器、指挥体系、载体是组成遥感技术的三大成分，指挥体系、传感器、载体与GPS系统的组合可以提升农机技术水平，不仅可以确保遥感技术数据的精确度，还可以降低农作物遭受自然灾害破坏的影响[5]。该技术覆盖的信息量较大、处理信息数据的速度快、分辨率高，因此将其引入精准农业领域，可以提高收集相关信息数据的速度以及数据信息的精确性和完整性。

4结束语

精准农业的发展需要科学技术作为支撑，促使精准农业向现代高科技农业方向发展。纵观我国的农机技术水平还不够成熟，还需要国家加大对信息化农业技术的投入力度，相关技术要利用远程技术加强对农作物的有效检测，为促进农机新技术的发展提供技术和理论基础，最终实现信息技术在精准农业中的推广。

作者:肖维 张阔 单位:西北民族大学

参考文献：

[1]李晋，楚栓成.浅谈几种短距离无线通信技术在精确农业中的应用前景[J].电子世界，2013(11)：78-79.

[2]姜立明，庄卫东.ZigBee/GPRS技术在精准农业中的应用研究[J].农机化研究，2014，36(4)：179-182.

精准农业技术例4

1引言

水是生命的根本，是不可代替的资源，同时也是农业发展不可或缺的因素。近年来，随着城市现代化的发展，经济水平和人口的不断提升，水资源的不合理运用现象越来越严重，许多地区缺水大旱，农业得不到水的灌溉，而且农业灌溉效率低下现象也普遍存在。这一系列问题都警示水资源的不合理运用将会对人类和社会造成越来越不可估量的危害。因此，国家实施了滴灌技术，改变了传统的灌溉方式，发展节水灌溉技术，科学应对水资源短缺问题，使灌溉技术脱离人工控制，运用自动化的技术进行农业灌溉。从而降低了农业生产成本，改善农业生产方式，是一项利国利民的节水技术。

2自动控制精准滴灌技术概述

自动控制滴灌技术是针对高效利用水资源而实施的一项技术，对农业的可持续发展和保护生态方面有重要的意义和作用。而且脱离了人工的控制，自动控制的滴灌技术更加提高了农业灌溉的效率，节约成本。

2.1自动控制精准滴灌技术的含义

节约水资源是自动控制精准滴灌技术的直接目的，这种技术改变了传统的灌溉技术，高效率用水资源，通过现代化科学技术来改变水资源浪费和农业灌溉不合理的现状。自动控制精准滴灌技术通过滴头，每次用小量的水准确直接的对土壤进行灌溉，避免不必要的浪费。自动控制精准滴灌技术不仅完善了灌溉技术的不足，同时也促使灌溉技术的进一步发展。

2.2自动控制精准滴灌技术的发展现状

农业灌溉技术的发展出现了不同的灌溉技术，以喷灌和滴灌最为普遍。我国也大力推广滴灌技术，自动控制滴灌技术得到越来越多的应用，随着电子、科技的发展，自动控制滴灌技术也将进一步得到发展。滴灌技术在世界上也得到广泛应用，一百多个国家实行节水灌溉技术。自动控制精准滴灌技术农业发展、国民经济和社会发展都有推动作用。这项技术在国内的发展前景也会越来越好。

3自动控制精准滴灌技术在农业建设的应用研究

自动控制滴灌技术的发展应用在农业上，推动了农业的科技化发展，自动化的灌溉技术，不仅减少了药物对农作物的伤害、保护了生态环境，同时也节约了人力物力。广西农田智能化灌溉系统中滴灌自动控制系统设计方案和南宁市府城镇百香果滴灌实践技术为案例具体介绍自动控制精准滴灌技术在农业建设的应用研究。

3.1以广西农田智能化灌溉系统中滴灌自动控制系统设计方案为例

广西农田智能化灌溉系统中滴灌自动控制系统采用了自动控制滴灌技术，运用网络和自动控制相结合的技术对土壤进行控制。实现了水资源的最大化利用。通过计算机远程控制，为实验基地的每块土壤进行精准的灌溉和管理。

3.1.1滴灌系统规划布置

滴灌系统规划布置的首要因素是泵站位置的选择，位置不能选择贫瘠的土壤，相对集中靠近路边的位置是最佳选择，其次输水管道的选择也应该合理，项目资金节约化，管道的内径和长度要适宜。设备选择先进、适用、合理的这样能更大的发挥滴灌技术的作用。管道的选择要考虑土地、水源等，尽量使管道系统相对均衡。

3.1.2控制调节和保护设备

自动控制滴灌要控制好设备的保护和技术的控制，电磁阀的设置要考虑便于管理、控制流量等，在首部水泵前安装逆止阀。排气阀要安装在干管始端。压力表、阀门箱要安装在合理的位置，便于维修和使用，同时也避免受冻。

3.1.3滴灌系统电路设计

电路的设计很关键，采用交流电磁阀控制，控制滴灌电磁阀配送和输出电。

3.2以南宁市府城镇百香果种植基地自动化控制滴灌工程为例

南宁市府城镇百香果种植基地于2013年就开始建设，经过几年的灌溉项目建设，积累了丰富的节水用水经验，使用了自动化控制滴灌技术，为其他地区的自动化滴灌技术的发展起了带头作用。

3.2.1项目建设情况

南宁市府城镇百香果种植基地启用了自动控制的滴灌技术，主要农作物是百香果。其灌溉采用的是两种方式结合灌溉，冬季采用周边山塘水进行大水漫灌，在农作物生长期则采用滴灌技术。

3.2.2自动化控制系统的组成及功能

自动控制灌溉技术能够将水资源和化肥平均的分配到土壤中，让农作物更好的平衡吸收。自动化的控制会对流程中每个步骤进行严格的检验，使之保持在合理范围内。系统自动记录每个灌溉系统的运行时间和总水量，还安装了防盗装置，对设备故障自动检查对系统运行中的破坏还可以进行警报，准确的指出故障位置和故障类型，对湿度和降雨量准确测量。

3.2.3自动化控制滴灌工程建设对南宁市府城镇百香果种植基地的作用

自动控制滴灌技术由机器对农作物的灌溉进行控制，摆脱了认为的控制，也就避免了人为因素的误差，更有利于农作物更好的生长。自动控制滴灌是农业灌溉与时代接轨的标志，是农业现代化的必然结果，农业要想产量高、效率高必须运用现代化技术带动发展。自动控制灌溉更加便于操作，更加有效的控制了灌溉时间，从而节约了水资源和劳动力。实验区自动控制滴灌技术的实施，同时也为实验区积累了经验，为其他地区提供了借鉴的经验。

4自动控制精准滴灌技术在农业建设中存在的问题

自动控制滴灌技术有其优势也必然存在弊端，这项科技化技术在其他设备保护、造价和控制精准度等等方面都存在着不足。

4.1田间设备的保护问题

自动控制滴灌技术的实施运行需要通过无线进行数据传输，无线设备容易被损坏，在设备运用过程中很可能对无线传输进行不必要的干扰，造成数据传输不准确。同时线路也容易受到人为的破坏，导致线路传输工作无法正常运行。

4.2系统造价过高

自动控制滴灌技术需要通过计算机进行控制，是一项现代化技术，需要人力物力以及资金的支持，而很多地区无法大面积使用这项技术也是这个原因。这是自动控制滴灌技术存在的一个弊端。

4.3水肥监测精度与控制精度的统一性不够

要进行自动控制滴灌技术就要配合进行土壤水分检测，而检测由于资金并不能覆盖大面积，这就造成数据是能反映部分土壤情况，不能代表大部分。养分监测和作物监测同样不能覆盖大部分，因此水肥监测精度与控制精度无法统一。

5结语

自动控制精准滴灌技术不仅推动了我国农业的专业化发展，同时也推动了现代化、科学化的进步。作为现代的灌溉方式，自动控制精准滴灌技术必须发挥其优势，完善其不足，扬长避短，不断的在实践中发展。同时也要根据农业具体实践来相应的改变技术的实际应用，推动自动控制精准滴灌技术的进一步推广和发展。

参考文献

精准农业技术例5

1 引言

水是生命的根本，是不可代替的资源，同时也是农业发展不可或缺的因素。近年来，随着城市现代化的发展，经济水平和人口的不断提升，水资源的不合理运用现象越来越严重，许多地区缺水大旱，农业得不到水的灌溉，而且农业灌溉效率低下现象也普遍存在。这一系列问题都警示水资源的不合理运用将会对人类和社会造成越来越不可估量的危害。因此，国家实施了滴灌技术，改变了传统的灌溉方式，发展节水灌溉技术，科学应对水资源短缺问题，使灌溉技术脱离人工控制，运用自动化的技术进行农业灌溉。从而降低了农业生产成本，改善农业生产方式，是一项利国利民的节水技术。

2 自动控制精准滴灌技术概述

自动控制滴灌技术是针对高效利用水资源而实施的一项技术，对农业的可持续发展和保护生态方面有重要的意义和作用。而且脱离了人工的控制，自动控制的滴灌技术更加提高了农业灌溉的效率，节约成本。

2.1 自动控制精准滴灌技术的含义

节约水资源是自动控制精准滴灌技术的直接目的，这种技术改变了传统的灌溉技术，高效率用水资源，通过现代化科学技术来改变水资源浪费和农业灌溉不合理的现状。自动控制精准滴灌技术通过滴头，每次用小量的水准确直接的对土壤进行灌溉，避免不必要的浪费。自动控制精准滴灌技术不仅完善了灌溉技术的不足，同时也促使灌溉技术的进一步发展。

2.2 自动控制精准滴灌技术的发展现状

农业灌溉技术的发展出现了不同的灌溉技术，以喷灌和滴灌最为普遍。我国也大力推广滴灌技术，自动控制滴灌技术得到越来越多的应用，随着电子、科技的发展，自动控制滴灌技术也将进一步得到发展。滴灌技术在世界上也得到广泛应用，一百多个国家实行节水灌溉技术。自动控制精准滴灌技术农业发展、国民经济和社会发展都有推动作用。这项技术在国内的发展前景也会越来越好。

3 自动控制精准滴灌技术在农业建设的应用研究

自动控制滴灌技术的发展应用在农业上，推动了农业的科技化发展，自动化的灌溉技术，不仅减少了药物对农作物的伤害、保护了生态环境，同时也节约了人力物力。广西农田智能化灌溉系统中滴灌自动控制系统设计方案和南宁市府城镇百香果滴灌实践技术为案例具体介绍自动控制精准滴灌技术在农业建设的应用研究。

3.1 以广西农田智能化灌溉系统中滴灌自动控制系统设计方案为例

广西农田智能化灌溉系统中滴灌自动控制系统采用了自动控制滴灌技术，运用网络和自动控制相结合的技术对土壤进行控制。实现了水资源的最大化利用。通过计算机远程控制，为实验基地的每块土壤进行精准的灌溉和管理。

3.1.1 滴灌系统规划布置

滴灌系统规划布置的首要因素是泵站位置的选择，位置不能选择贫瘠的土壤，相对集中靠近路边的位置是最佳选择，其次输水管道的选择也应该合理，项目资金节约化，管道的内径和长度要适宜。设备选择先进、适用、合理的这样能更大的发挥滴灌技术的作用。管道的选择要考虑土地、水源等，尽量使管道系统相对均衡。

3.1.2 控制调节和保护设备

自动控制滴灌要控制好设备的保护和技术的控制，电磁阀的设置要考虑便于管理、控制流量等，在首部水泵前安装逆止阀。排气阀要安装在干管始端。压力表、阀门箱要安装在合理的位置，便于维修和使用，同时也避免受冻。

3.1.3 滴灌系统电路设计

电路的设计很关键，采用交流电磁阀控制，控制滴灌电磁阀配送和输出电。

3.2 以南宁市府城镇百香果种植基地自动化控制滴灌工程为例

南宁市府城镇百香果种植基地于2013年就开始建设，经过几年的灌溉项目建设，积累了丰富的节水用水经验，使用了自动化控制滴灌技术，为其他地区的自动化滴灌技术的发展起了带头作用。

3.2.1 项目建设情况

南宁市府城镇百香果种植基地启用了自动控制的滴灌技术，主要农作物是百香果。其灌溉采用的是两种方式结合灌溉，冬季采用周边山塘水进行大水漫灌，在农作物生长期则采用滴灌技术。

3.2.2 自动化控制系统的组成及功能

自动控制灌溉技术能够将水资源和化肥平均的分配到土壤中，让农作物更好的平衡吸收。自动化的控制会对流程中每个步骤进行严格的检验，使之保持在合理范围内。系统自动记录每个灌溉系统的运行时间和总水量，还安装了防盗装置，对设备故障自动检查对系统运行中的破坏还可以进行警报，准确的指出故障位置和故障类型，对湿度和降雨量准确测量。

3.2.3 自动化控制滴灌工程建设对南宁市府城镇百香果种植基地的作用

自动控制滴灌技术由机器对农作物的灌溉进行控制，摆脱了认为的控制，也就避免了人为因素的误差，更有利于农作物更好的生长。自动控制滴灌是农业灌溉与时代接轨的标志，是农业现代化的必然结果，农业要想产量高、效率高必须运用现代化技术带动发展。自动控制灌溉更加便于操作，更加有效的控制了灌溉时间，从而节约了水资源和劳动力。实验区自动控制滴灌技术的实施，同时也为实验区积累了经验，为其他地区提供了借鉴的经验。

4 自动控制精准滴灌技术在农业建设中存在的问题

自动控制滴灌技术有其优势也必然存在弊端，这项科技化技术在其他设备保护、造价和控制精准度等等方面都存在着不足。

4.1 田间设备的保护问题

自动控制滴灌技术的实施运行需要通过无线进行数据传输，无线设备容易被损坏，在设备运用过程中很可能对无线传输进行不必要的干扰，造成数据传输不准确。同时线路也容易受到人为的破坏，导致线路传输工作无法正常运行。

4.2 系统造价过高

自动控制滴灌技术需要通过计算机进行控制，是一项现代化技术，需要人力物力以及资金的支持，而很多地区无法大面积使用这项技术也是这个原因。这是自动控制滴灌技术存在的一个弊端。

4.3 水肥监测精度与控制精度的统一性不够

要进行自动控制滴灌技术就要配合进行土壤水分检测，而检测由于资金并不能覆盖大面积，这就造成数据是能反映部分土壤情况，不能代表大部分。养分监测和作物监测同样不能覆盖大部分，因此水肥监测精度与控制精度无法统一。

5 结语

自动控制精准滴灌技术不仅推动了我国农业的专业化发展，同时也推动了现代化、科学化的进步。作为现代的灌溉方式，自动控制精准滴灌技术必须发挥其优势，完善其不足，扬长避短，不断的在实践中发展。同时也要根据农业具体实践来相应的改变技术的实际应用，推动自动控制精准滴灌技术的进一步推广和发展。

参考文献

[1]闻珍霞，何龙，杨海清.发展自动控制精准滴灌技术加快节约型农业建设[J].农业装备技术，2010（3）.

[2]李健华.基于GPRS技术的膜下滴灌自动化控制系统的设计[J].中国农机化学报，2014（1）.

作者简介

覃江峰（1983-），男，壮族，广西壮族自治区南宁市人。硕士学位。现为广西水利科学研究院工程师。研究方向为计算机网络及自动控制技术。

邱林（1983-），女，广西壮族自治区河池市人。硕士学位。现为广西农业职业技术学院讲师。研究方向为计算机网络及电子商务。

精准农业技术例6

近7年，兵团精准农业技术体系经历了从核心技术的提出到试验、示范，从单项技术的开发到多项技术的集成创新，从小面积推广到大面积应用，最终形成了一个完整的体系。

兵团精准农业技术体系来源于3个方面。第一是继承和发展了兵团已经实施的种植业十大主体技术和棉花高密度高产栽培技术；第二是引进、吸收国内外的农业先进科学技术和装备；第三是兵团科技人员和干部职工自己创新的科学技术和装备。经过5年的试验、示范、培训、推广，到2004年，兵团总结形成了包含精准农业核心技术体系、精准农业技术指标体系、精准农业技术规程体系和精准农业技术装备体系的4个子系统构筑的比较完善的兵团精准农业技术体系，给新疆和兵团农业带来了巨大的经济、社会和生态效益。2004年，此项成果经农业部专家组鉴定，获得兵团科技进步一等奖。

精准农业技术体系的核心是精准农业六项技术，包括精准种子工程技术、精准播种技术、精准灌溉技术、精准施肥技术、精准收获技术、田间作物生长及环境动态监测技术。它以精准灌溉和精准施肥为核心，以精准监测为保证，以精准播种为接口，前接精准种子，后接精准收获，将六大精准农业技术组装成一个贯穿作物生产全过程的有机整体。

兵团精准农业技术体系由4个子系统构成，其中精准农业六项技术是体系的核心，提出干什么的问题；精准农业技术指标体系是考核精准农业六项技术是否“精准”的定量指标；精准农业技术规程体系用于规范精准农业六项技术实施过程中的技术操作，保证精准农业定量指标的实现；精准农业技术装备体系是支撑精准农业六项技术准确实施的关键装备。4个子系统相辅相成，互相促进，构成缺一不可的完整体系。

二、推广精准农业技术体系的主要经验和做法

l．开展农业“两高、一优、一低”丰产攻关活动，加大行政推动及技术服务力度。一是每年组织两次全兵团范围的农业新科学新技术推广应用现场会，现场观摩兵团精准农业技术的新进展和典型经验；二是每年于棉花生产的关键时期，组织有关专家赴基层开展3次技术咨询、指导服务活动、一次专项技术调研和一次高产田检查验收工作；三是组织石河子大学、塔里木大学、新疆农垦科学院的有关专家和技术人员到基层团场长期蹲点搞技术服务和培训。

2，产、学、研结合，积极鼓励创新，组织精准农业技术联合攻关。一是产、学、研相结合，积极发挥兵团两校一院和师农科所技术人才密集的优势，引导其与基层团场紧密合作，在精准农业六项技术的试验、示范到大面积推广的各个环节，展开联合技术攻关和技术创新活动，解决了一个又一个技术难题，形成了一批技术成果和具有自我知识产权的产品；二是注重及时总结提高基层职工和技术人员的创新实践。

3．积极引进国外先进技术和设备，并逐步消化、吸收，实现国产化。积极引进国外先进技术和先进装备，丰富了精准农业技术的内容，拓宽了思路。如为实现机械采棉，引进了美国迪尔公司和凯斯公司的采棉机240台，并积极与贵州航空工业集团公司合作，在石河子建厂进行采棉机国产化攻关。为了提高精准种子加工水平，积极引进美国、丹麦等国外先进的种子精选加工设备，对兵团17条种子加工生产线进行改造，使棉花种子田间发芽率达到92％以上，为精准播种技术的大面积推广打好了基础。

4．大力开展宣传和培训工作，使精准农业技术深入人心。一是兵团于每年年底召开一次精准农业技术研讨会，每年编印一本《兵团精准农业技术研讨会论文集》，及时总结当年兵团精准农业技术推广的经验；二是近几年陆续编印了《精准农业技术系列丛书》《精准农业技术职工读本》《兵团主要农作物精准栽培技术规程》等书籍，作为职工培训的教材，增强了培训的效果；三是充分利用电视、报纸、期刊等媒体大力宣传兵团精准农业技术，向全国宣传兵团精准农业技术的创新成果；四是利用冬春农闲季节，大力开展“科技之冬”“科技之春”活动，通过多层次、多方位的技术培训，使广大干部职工和技术人员掌握精准农业技术，运用精准农业技术，并不断提高技术到位率。

5．注重技术成果的转化，带动一批支农产业迅速发展。近年来，通过科研院校、生产单位与相关企业的合作，与精准农业相关联的一批支农产业孕育而生，并逐步发展壮大。如精准灌溉技术带动了兵团节水器材和滴灌自动化设备产业的发展，并形成了“新疆天业”等一批支农龙头企业；精准播种技术带动了精准播种机具的生产，生产出气吸式精准取种和鸭嘴式下种相结合的具有自主产权的棉花精量播种机械，壮大了一批机械制造企业；精准灌溉、精准施肥技术的推广带动了复合肥、滴灌专用肥产业的发展，催生了一批复合肥、专用肥生产企业，生产出一系列质量可靠、具有自主知识严权的滴灌专用肥品种，提高了农业社会化服务水平，推进了农业产业化的进程。

6．加大科技投入力度，加快精准农业技术研究和推广速度。自1999年以来，兵团投入大量资金用于精准农业的研究试验、示范和推广工作。机采棉推广之初，对试点单位给予资金补贴；在棉花膜下滴灌推广之初，出台了每亩地补贴100元的奖励政策；对院校及精准农业技术相关研发单位给予资金支持，加快技术创新速度。

三、兵团精准农业技术的应用对推进兵团农业现代化的作用

兵团精准农业技术体系的形成和大面积推广应用，提高了兵团农业科技装备水平和农业科技含量，提高了农业机械化、信息化、自动化水平，职均经营规模扩大，完成了从“经验农业”向精准农业的转变。同时，精准农业是应用现代化高新技术的综合系统工程，带动了相关支农产业的发展，促进了农业产业化水平的提高，推进了兵团农业现代化进程。

1．从种植业十大主体技术到精准农业六项技术的推广，表现出从定性技术到定位、定量、定时技术质变的特点，使兵团种植业技术跃上了新的平台，进一步提高了兵团农业的工业化水平。

2．密切结合国情和兵团农业发展实际，形成了具有中国特色、走出科学试验区和示范园区、能够大面积推广的精准农业技术体系，改造提升了集成型的精准农业技术装备。

3．精准农业技术与高密度栽培模式结合，形成了具有核心技术支撑、关键技术配套、技术含量高、可控性强、能在不同条件下满足作物生长发育水肥需求及调控作物生长，获取优质、高产、高效的标准化农业生产模式。

4．精准农业技术体系体现了可操作性、渐进性、系统性、开放性的实施特点，可不断吸纳和开发新技术、新装备，不断丰富内涵，不断完善提高。在实践中不断发展。

精准农业技术例7

中图分类号：S127文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）03-0143-05

AbstractOn the basis of analyzing the research and applications of precision agriculture at home and abroad， the common restriction factors in the technological development of precision agriculture in China and the main problems in scientific and technological innovation of precision agriculture in Shandong Province were found out. The key direction of scientific and technological innovation of precision agriculture in Shandong was cleared， and the related countermeasures and suggestions were put forward.

KeywordsPrecision agriculture； Scientific and technological innovation； Restriction factors； Countermeasures； Shandong

山东是农业大省，粮食产量全国第三，蔬菜、水果、畜产品和水产品产量全国第一，但存在大而不强、多而不优、快而不稳的问题。通过精准农业科技示范工程，在山东优势农业领域打造一批精准农业绿色发展模式，实现种、肥、水、药等生产要素的高效利用，减少浪费、提高效益、保护环境，提升农业现代化水平，是山东省现代农业发展的内在需求。

本项目从山东农业实际出发，贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，围绕山东精准农业发展的重大需求，以资源环境约束问题为导向，以实现农业生产全过程精准化管理为目标，按照关键技术突破、服务一体化设计[1]，充分利用国家农村农业信息化示范省建设成果，广泛吸纳国内外先进成熟经验，以切实服务山东区域农村经济和社会发展为重点，发挥专家咨询和政府引领作用，有效聚集创新要素和资源，研究提出精准农业科技创新的对策，促进山东农业的转型升级和现代农业的发展。

1精准农业的内涵与发展概况

1.1精准农业的涵义

精准农业作为传统“精耕细作”农业的现代延伸，是科学合理利用农业资源、提高农作物产量和品质、降低生产成本、解决改善生态环境及促进经济和环境协调发展的典范[2]。

精准农业是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统[3]。实施精准农业就是要确保我国农产品总量、调整农业产业结构、改善农产品品质、解决资源缺乏且利用率低及环境污染等问题的有效方式[4]。

1.2国外精准农业研究与应用概况

20世纪90年代精准农业首先在美国、加拿大进行产业化实施，目前部分精准农业技术和装备已经成熟，但还没有形成系统，仍然处在研究发展阶段[5]。

美国最早将3S技术应用于精准作业、农情监测等方面。据统计，美国有近16万个年收入25万美元以上的大规模农场，其中60%～70%采用精准农业技术，提高产量、降低成本[6]。在GPS产业化方面，几家大规模农机制造商成功推出绑定GPS系统的精准农机，并提供精准作业服务。

加拿大多年碇铝τ谝劳GPS系统开展精准耕作，提倡民间资本进入导航产业，鼓励企业将GPS技术用于精准农业领域，参与导航基础设施建设，并由政府购买企业的导航定位、数据挖掘等增值服务。

法国不断探索将卫星应用技术推广到农业生产中，开展精准农业，提高农业生产效率。在精准作业方面，通过引进基于GPS的大型农机、自动导航驾驶仪等设备，农业机械精准作业水平得到了显著提升，逐步实现了变量施肥、变量施药、变量灌溉等精准作业。

韩国注重农业卫星应用技术的实效性和产业的延续性，现已形成完善的农业卫星应用体系，利用农情监测、精准作业等手段实现农业增产、稳产，并通过商业化运营开展数据增值业务，政府和民间资本共同注资建立精准农业应用公司，向大规模农户提供精准作业服务。在精准作业方面，基于GPS发展导航产业，实现农田精细耕作。

1.3国内精准农业研究与应用现状

我国精准农业研究始于20世纪90年代[7]。1999年，黑龙江农垦总局从美国凯斯公司购买了20台2366轴流谷物收获机，并在其中1台上安装了精准农业系统，标志着精准农业在我国实施的开始。此后，北京、陕西、黑龙江、新疆、内蒙古等地相继建起了一批具有一定规模的试验区[8]，如北京小汤山精准农业开发园区。目前，国家“863计划”已在全国20个省市开展了“智能化农业信息技术应用示范工程”。但从总体上看，我国的精准农业仍处于试验示范和孕育发展阶段[9]，目前还存在技术支持不足、信息收集系统不全、专家系统未完善等问题，特别是高精度农业机械精密控制系统产品长期依赖国外产品，成本投入过高，严重影响了我国精准农业的发展。

1.4山东省精准农业技术研究与应用情况

《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006―2020年）》后，山东把农业精准作业与信息化作为农业领域科技发展的优先主题[10]，列入省科技支撑计划、星火计划、农转资金、国际科技合作专项及科研院所技术开发研究专项等计划的支持，以建设智慧农业为目标，依托数字农业技术、精准作业技术、物联网技术、农村信息服务技术等，研发了一批核心关键技术产品，有利地推动了农业生产的智能化、管理数据化、服务在线化，在引领和支撑山东现代农业发展上发挥了重大作用；利用多种方式构建“官产学研用”相结合的协作机制，通过政策引导、产业化推动、人才培养、研究创新以及示范带动[11]，有力地推动了山东精准农业的发展。

近年来，山东省结合国家示范省建设，围绕特色优势农业产业发展需求，重点面向设施蔬菜、设施畜禽、设施水产等领域开展农业物联网、精准农业等规模化示范应用，重点在1 000多个设施蔬菜大棚、300万平方米水产养殖场和200多个规模化设施猪、牛、鸡养殖场推广应用物联网和精准农业生产技术，实现了生产现场的信息采集、无线传输、智能处理、智能控制，生产效率有了明显提升，示范和辐射带动作用明显。

2精准农业发展及其科技创新存在的主要问题2.1制约我国精准农业发展的共性因素

2.1.1成本因素精准农业机构实施的做法在农场产生额外的费用被认为是过度消费，尤其是在以家庭为单位的生产模式和在产品价格比较低时。

2.1.2农艺障碍因素早期的精准农业应用某些谨慎和有效率的方法如产量映射扩展法、选站点的具体做法，包括作物营养和精确农业信息系统等，在大多数情况下精准农业的快速发展受益于改良土壤和投入管理，使得作物产量、品质和销售业务显著提升。但精准农业目前仍处于农艺学婴儿期[6]，存在重大障碍。

2.1.3技术障碍国外对于先进农业技术设备的垄断，国内农业科技的落后，研发能力的不足，致使我国精准农业技术装备大量依靠进口，专用肥料和作物品种的开发也严重依赖进口。

2.1.4传统因素国外精准农业技术是针对大平原地区、大块农田来实施，而我国复杂的地形条件，各式各样的农田类型，农机化技术水平、土地利用率、规模化集约化程度、综合生产力等都与发达国家相比存在相当大的差距，且大都是以农户为单位的小块耕作，大型智能农业机械在有些地区根本就无法实施。

2.1.5基础设施因素我国农业基础相当薄弱，发展相对滞后，还达不到精准农业的相关要求。据调查，由于农田水利灌溉设施老化，现有耕地有效灌溉面积不足45%，中低产田比例高达78%[12]。此外，农村青壮年劳动力中，文化程度在初中及以下的占90%，而大专及以上的仅占0.6%。

2.2制约山东省精准农业发展的主要因素

一是耕地类型差异、地形条件及不同地貌区域经济发展水平差异较大，耕地高度细碎化，农业机械化和集约化水平不高。二是农业基础设施建设滞后，经济效益显现时间漫长，农民素质整体水平不高。三是信息技术和装备对农业支撑不够，设施装备简陋，特别是计算机管理不能完全配套，难以达到精准操作，专用品种及肥料的研发滞后[13]。四是经营管理水平较低，行业质量标准难以统一，产品市场定位不明确针对性不强，缺乏专门的营销配送网络，经济效益不高。五是精准农业关键技术仍依靠国外引进，成本较高且针对性不强。山东精准化养殖走在全国前列，但大田的精准化作业与东北相差很大，智能化农机装备少。

2.3山东省精准农业科技创新存在的主要问题

2.3.1创新效率与产出效益不高山东在人均课题数量、获奖成果、技术性收入等方面与先进省市相比差距较大，在国内外有重大影响的科研成果相对较少，农业科技投入增幅有限，农业科研成果产出效率较低。

2.3.2科研队伍整体实力不强有重大学术影响的专家和创新团队少，部分领域缺乏高水平学科带头人，高层次后备人才储备不足。

2.3.3相关学科发展不平衡农业科研院所、高等院校之间发展不平衡，内部存在着学科研究方向不明、布局重复、传统优势学科弱化、新兴学科发展缓慢、综合学科不强等问题。高水平研究人才主要集中在几个优势学科，分布不均衡，科技推广力量相对薄弱。

2.3.4农业科研成果转化机制不完善农业科研与产业有效对接的机制以及农业科技成果快速转化的渠道还未建立；知识产权的利用、保护和管理水平还比较低，对外农业科技合作的领域层次和机制模式等需要继续拓展和完善，科技产业开发能力需要提升。r业科技对产业发展支撑不足，对农民增收的显示度不高。

3支持山东省精准农业科技创新的对策建议

结合国内外精准农业的发展趋势及具体省情，山东省精准农业科技创新应关注以下主要方向：一是粮食作物精准种植，以各级农业科技园区为主体，结合渤海粮仓工程深度实施，重点研发精准播种、收割技术以及节水、节肥精准农业技术体系。二是自主研发与引进相结合，储备和发展精准农业信息技术、智能设备及种肥等配套物资；因地制宜地引进以以色列、荷兰为代表的小型工厂化精准农业和投资少、对设施要求不高的新西兰数字农业模式，推进集成创新和引进消化吸收再创新。三是开展农田信息和农情监测服务，通过地理网络信息系统和基于传感器的精确田间管理系统提供农田基本信息；利用卫星遥感监测数据进行产量预报，通过基于多源遥感数据的协同反演与监测提供基于农田尺度的关键农情参数，满足农业生产管理的远程调度和即时调整需求。

随着山东农村经济实力的不断增强，农村土地的三权分立使土地流转加速，农业经营规模不断扩大，生产组织形式逐步由单家独户向农业合作社统一经营，精准农业技术在全省大范围应用的时机已经基本成熟。本研究从以下几方面提出支持山东省精准农业创新的对策建议，全面推进精准农业技术的应用和快速发展。

3.1把握精准农业科技创新重点

适应山东现代农业发展需求，坚持“三化两型”，提升精准农业关键核心技术的原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新能力，加快研发性能稳定、操作简单、价格低廉、维护方便的适用“傻瓜”型智能装备，逐步实现精准农业技术重点领域的自主、安全、可控。

工程化：建设精准农业技术学科群，进行工程化技术创新，科学布局一批工程化实验室，培育成果孵化平台，构建“基础研究-工程化-产业化”科技创新链条。

智能化：研发适合省情的传感器、采集器、控制器，推动传统设施装备的智能化改造，提高设施和装备的智能化水平。重点进行光、温、水、土、肥、饲料投喂、灾害防治等精准管理技术研究[14]。

机械化：以农业机械化为突破，研究适合复杂地形的大中小型智能机械，建立农业机械信息收集体系[15]，提升农业生产精准化、智能化水平。

绿色型：围绕高效绿色种养、循环农业、资源综合利用以及资源数据的采集、分析与管理等，开展相关工程化技术创新研发。

安全型：促进农机精准作业、遥感监测、病虫害远程诊断、温室环境自动监测与控制、水肥药智能管理、精准饲喂、水体监控、饵料自动投喂等快速集成应用，构建健康栽培、生态养殖模式和标准化体系以及质量安全可追溯体系。

3.2以农业产业发展需求为导向，开展精准农业关键领域创新

精准农业的发展要由市场定位， 并随着市场的变化在更高层次上实现精准农业科技创新[16]。以市场为主导，面向产业需求，促进精准农业关键适用技术研发和成果转化。一是建立以产业需求为导向的科研立项制度和机制，强化激励机制，鼓励科技人员通过技术入股、技术承包等形式，创办涉农科技型企业、家庭农场、农民专业合作组织等生产经营主体。二是加强关键技术节点的衔接研究，精准对接产销，推进产业链与创新链的整合。三是对接产业技术支撑体系。以创新团队、重点实验室、试验台站为主构建产业技术支撑体系，实行产业配套、技术集成、市场运作相结合，建设农业产业链技术支撑。四是发展科技金融。完善金融资金支持精准农业科技创新的政策措施，探索社会资金投入创新的机制[17]。五是围绕农业转型升级，运用跨界融合、共建共享的互联网思维，促进现代信息技术在精准农业各环节、各行业的应用。

3.3加强政策引导，完善创新管理

充分发挥政府的引导作用，强化精准农业科技创新与服务，促进科技成果转化[18]；持续投入、技术进步、人才储备是精准农业科技创新的不竭动力。要加强协同创新，推进产学研、农科教紧密结合，探索科研与创新并重、创新创业一体化的科技创新管理机制，引导科技人员围绕精准农业创新体系建设开展科学研究、技术创新和市场应用。以科企联合研发为抓手，企业和团队相互融合，搭建科技创业孵化服务和技术交易等平台，加快培育领军人才、专业人才和创新团队，提高科研效率和效果。

3.4研究构建精准农业全程社会化服务体系

工业化、城市化的发展，造成了农村大量劳动力的转移，精准农业是未来农业发展的趋势。围绕“种、管、收、运、储、加”全产业链，探索建立全省精准农业社会化服务体系，通过科研院所、农业企业、专业合作组织与政府管理的紧密结合，实现科技、推广、培训服务一体化，推动全省精准农业科技服务社会化。

3.5构建精准农业科技创新体系

为满足农业现代化发展的要求，研究适度规模的、高度机械化、装备智能化的精准农业技术模式，有针对性地开展精准农业科技创新，构建农机农艺相结合的精准农业标准化技术支撑体系，集成创新支撑精准农业发展的信息化、生态化、标准化关键技术，研发一批适合不同区域、不同对象的精准高效的农业生产智能化装备，培育精准农业产业集群，形成一批适合山东主要粮食作物、设施蔬菜、果树、畜禽、海洋水产等产业特点的精准农业发展模式。具体来说，一是进行农业信息精准处理与决策关键技术研究；二是精矢种控制技术研究；三是水肥药精准施用技术研究；四是高效采收控制技术研究。

3.6实施山东省精准农业科技示范工程

以切实服务山东区域农村经济和社会发展为重点，有效聚集创新要素和资源，建立健全覆盖全省的精准农业协作攻关体系，构建运行高效的协同创新模式。以实现农业节本增效和农田生态环境改善为目标，探索适合山东特点的精准农业发展模式和创新机制。选择农业产业化龙头企业、农民合作社、家庭农场、互联网企业等市场主体，加快主要粮食作物、设施蔬菜、果树等精准农业技术的推广应用，通过信息化、智能控制等技术，实现农业产前、产中、产后全产业链上的精准化、生态化、标准化，促进农业产业结构调整和转型升级。

参考文献：

[1]汪懋华.“精细农业”发展与工程技术创新[J].农业工程学报，1999（1）：1-8.

[2]聂兵.我国精准农业的实施路径及其方向选择[D].泰安：山东农业大学，2009.

[3]赵国锋.国外精准农业发展及其对中国西部地区的启示[J].世界农业，2016（6）：175-179.

[4]徐臣善.国内外精准农业研究进展[J].德州学院学报，2013（4）：82-85.

[5]柳琪.精准农业扬帆起航[J].当代农机，2016（10）：42-44.

[6]张钰珩，张清江，孙繁宇，等.精准农业实施方案与服务[J].卫星应用，2015（6）：27-32.

[7]董力伟.我国精准农业的发展现状[J].数字通信世界，2014（2）：52-54.

[8]张宇.下一站，精准农业[J].农经，2013（6）：46-48.

[9]精准农业刚刚起步技术管理等方面有待提高[J].乡村科技，2013（2）：11.

[10]武军，谢英丽，安丙俭.我国精准农业的研究现状与发展对策[J].山东农业科学，2013，45（9）：118-121.

[11]我国农业信息精准作业与信息化水平显著提高[J].科技促进发展，2014（6）：78-85.

[12]扈立家，李天来.我国发展精准农业的问题及对策[J].沈阳农业大学学报（社会科学版），2005（4）：400-402.

[13]肖志刚，光，么永强，等.精确农业的现状及发展趋势的研究[J].河北农业大学学报，2003，26（增刊）：257-259.

[14]张伟利，丁中文.当前农业科技创新的战略思考与若干对策[J].山东省农业干部管理学院学报，2013（6）：31-36.

[15]信乃诠.实施农业科技创新驱动发展战略[J].农业科技管理，2013（4）：1-4，31.

精准农业技术例8

林业是我国大农业的重要组成部分，我国在全世界发展中属于农业大国，农业发展过程中存在的一些问题也是我国当前工作的重点，农业的发展直接关系到我国社会经济的发展和现代化的建设。但是，近几年在我国农业发展中存在很多问题，例如，生态环境破坏严重和生物多样性遭受巨大的损失等问题，精准林业就是在这样的背景下产生的，精准林业的产生和发展很大程度上解决了农业发展过程中的一些问题，为农业的发展提供了巨大的动力，农业快速发展又能够为社会的发展提供强大动力，从而推进了社会的进步和现代化建设的发展。

1 精准林业的概念以及特点

精准林业指的是在农林业发展过程中最大程度的采用现代高科技技术建立数字化和智能化的先进现代林业技术体系，现代高科技技术主要包括：3S技术、林业机械自动化技术、传感器技术、数字通讯技术以及林业生产过程中育种、施肥、病虫害监测技术等，这些技术的应用很大程度的优化了传统的林业技术体系。现代林业技术体系的建立能够最大限度的发挥生态、经济以及社会效益，从而实现森林可持续发展的战略目标。

精准林业与精准农业在内容上存在很大的区别，精准林业的特点也很大程度的区别于精准农业的特点，主要是因为精准林业中林业生产的周期比较长，在林业生产过程中存在比较多的干扰因素，林业生产的区域比较大，生产条件也比农业生产复杂。精准林业的技术设计目标是最大限度的减少生产投入，降低生产过程中的能源消耗，保证高程度的产出量，在技术上也要更趋于信息化和智能化，保护生态环境，实现林业发展过程中可持续的科学发展战略目标。

2 精准林业与精准农业之间的区别

虽然，精准林业是在精准农业发展的基础上产生的，但是在实际应用过程中，精准林业和精准农业之间还是存在很多方面的区别。所以，在林业生产实践过程中，对精准林业技术的应用要注意和精准农业进行区分，从而保证林业生产质量，提高林业生产效益，以下对精准林业和精准农业两者的区别展开论述。

（一）研究对象不同

从概念上就可以看出精准农业和精准林业是有所不同的，精准农业的主要研究对象是农田和农作物，保证农业生产的质量；而精准林业的研究对象是小班林木，小班是林业上的一个经营单位，具体指的是相同经营条件的林木属于同一个小班。

（二）技术核心不同

精准农业的技术研究核心是建立只有1cm？分辨率的信息实时采集装置，将这种装置应用在田间，就能够实时对田间农作物生长情况进行检测，对于农作物的生长情况也能够及时了解，保证农作物的生产质量和提高农作物产量；精准林业则是以小班林木作为研究对象，利用地理信息系统中的RS、GPS、GPS、以及ES进行技术核心研究，通过这些信息技术对森林生产进行空间结构性和空间差异性研究，优化空间结构调整理论，最大程度的减小差异产生的可能性，从而保证森林的健康生产和可持续战略目标的实现。

3 精准林业技术和精准农业技术的相同点

精准林业技术和精准农业技术在一些方面还存在相同点，首先，两者在实践技术上都存在问题，精准农业的技术难题是信息收集只能建立在未来的实验分析基础上，而精准林业也存在相同的技术问题；除此之外，两者的另一个共同点就是降低生产的资金投入，提高生产产量，保护生态环境，实现生态和谐和可持续发展的观念。

4 精准林业技术的具体实践

随着对精准技术研究的深入，也开始具体实践精准林业技术，在实践的过程中探索精准林业技术存在的问题，通过对这些问题的改善，优化精准林业技术，保证精准林业技术能够更好的应用在林业生产上，解决林业生产中存在的一些问题，提高林业生产的质量，促进林业的发展，从而带动社会经济的发展。例如，在某地进行了精准林业技术的实践，实验的地方具备良好的生产条件，具有充足的水资源、良好的土壤条件和气候条件，在林业生产过程中通过RS技术监测林木生长情况、水分以及病虫害问题，GPS技术对问题区域进行定位，最后利用ES技术分析问题，在这一系列的技术应用中，充分实现对林木生长全过程的监测，保证林木的生产质量。

5 结束语

虽然，精准林业在发展过程中还存在很多方面的不足，但是精准林业技术完善的详细监测技术，以及对林业生产发展的重要意义要求我们必须解决精准林业技术中的这些问题，优化精准林业技术，从而保证林业生产的质量，提高林业生产的效益，实现生态和谐的和可持续发展的观念，从而促进社会经济的发展。

精准农业技术例9

<!--[if!supportLists]-->1<!--[endif]-->精准农业概述

<!--[if!supportLists]-->1．<!--[endif]-->1精准农业技术的组成

精准农业又被称为精细农业（PrecisionAgriculture）、精确农作(PrecisionFarming)。“精准农业”技术思想是在定位的基础上，根据土壤特性和作物生长发育的需要，管理作物每一项生产农用物资的投放，最大限度地发挥产量潜力，做到既满足作物生长需要，又减少浪费，增加利润，同时避免污染生态环境。精准农业技术是20世纪90年代兴起的农业生产新技术，其技术体系是农学、农业工程、电子与信息科技等多种学科知识的集成。关键技术包括全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）、变量投入技术（VRT）、耕地产量图（VM）等。

<!--[if!supportLists]-->1．<!--[endif]-->2实施精准农业技术的步骤

精准农业的实施可分三步：首先是对收获机械产量计算、监测及绘制产量图，通过产量图分析小区产量的差异原因，优化作物管理措施；其次是小区定点取土化验、分析、处理采集的定点数据，挖掘提高产量的潜力，用高级软件处理所获取的信息，决策出要实施的农业技术措施，作为农机具操作和调节的基础；最后用带有定位系统和自控系统的农机具实现定位、变量投放物资的自动控制操作。

<!--[if!supportLists]-->2<!--[endif]-->三江平原农业生产现状

三江平原地处黑龙江省东部，土地总面积10.9万km2，占全省总面积的23.9%，耕地366.77万hm2，区域内有4个农垦分局，54个大中型国营农场，人均耕地1.34hm2。三江平原地势低平，人均耕地面积大，大型机械化农场相对集中，农业增产潜力大。制约农业生产发展的主要因素有三：一是土壤因素，三江平原耕地多为中低产田，占耕地面积的59.22%。土壤物理性状不良，多为白浆土，黑土层薄，养分低，不能满足作物的生长需求。还有相当一部分低洼地，不宜耕种。多年种植，土壤自身肥力下降，长期施用化肥，土壤中氮、磷、钾比例失调。既浪费了肥料又不利于作物生长；二是农业生产高投入、低产出，大豆、水稻等农作物生产成本越来越高，且缺少有竞争力的优质、高产产品；三是农产品结构单一，长期以来形成大田作物为支柱产业，其结构不适应区域经济的发展。

3三江平原实施精准农业的可行性

3．1农业机械化作业程度较高

目前三江垦区农业旱田作物生产已经实现全程机械化，生产规模也较大，适于大型机械作业。农机动力配置除了传统的中等功率的东方红—802型及铁牛—65型拖拉机外，还先后引进、消化了一批具有世界先进水平的农机具如NewhollandM—160型拖拉机、JohnDeere1075型收获机等，这些农机具上都可配置GPS系统及产量检测系统，为精细农业的实施提供了强有力的硬件保障。

3．2农作物高产栽培规模经营

机械化水平高的农场，地块大，采用粗放种植、管理，经验播种、施肥，因而增产潜力大，实施精准农业产生的效益也较大。三江平原土地平坦，地广人稀，长期采用粗放种植规模经营，精细耕作程度低，实施精准农业会取得很大的效益。大豆“暗垄密”机械化高产模式、岗平地白浆土井灌区、自流灌区水稻机械化高产综合栽培模式的形成，培育出适合该地区生长的矮秆、抗倒伏的大豆优良品种和优质、高产、多抗水稻品种，形成了适合当地发展的、有高产潜力的规模经营模式。

3.3科研力量雄厚

三江垦区以农垦总局为后盾，黑龙江八一农垦大学、农垦科学院等科研院所为技术依托，开展精准农业技术的应用研究，已取得初步成果，为精准农业的实施提供了有力的技术支持和保障。

4精准农业技术在三江平原可应用领域

4．1精确灌溉

水田种植面积的扩大，使地下水超采严重，已引起地下水位下降，宝泉岭局水位变幅0.8～3.5m，建三江局水位变幅0.3～5.0m，与此对应，黑龙江、乌苏里江、兴凯湖等水域丰富的过境水量却未被很好地利用。目前蓄、引、提江河湖水能力仅17.2亿m3，占当地产水量的30.4%，占过境水量的0.6%。可见水资源的开发利用不合理，推广精准灌溉势在必行，采用计算机控制的节水灌溉技术，可实现因时、因地、因作物用水，使水的消耗量减少到最低程度，并获得尽可能高的产量。

4．2精确施肥

三江平原土地长期大量施用化肥，造成土壤中N、P、K比例失调，且投肥量偏大，利用率偏低，肥料投入量的增长高于产量的增长率，回报明显减小。准确的优化施肥必将获得较大的经济效益。精准农业技术可因土、因作物、因时全面平衡施肥，不但可提高化肥资源利用率，降低生产成本，提高作物产量，还可取得明显的经济效益和环境效益。

4．3农作物产量预测

农作物产量是农民经济收益的重要标志，利用精确农业技术可确定当地农业技术措施和水平，然后建立方程，优化计算出作物产量，在收获前准确地估产，有助于制定合理的粮食收购及进出口价格政策，利用制定的收获、储运计划等，提高经济效益。

4．4天气、灾情监测与防治

利用精准农业技术，绘制气象卫星云图，预测风暴、冰雹、暴雨等灾害性天气，提早制定预防措施，把灾情降到最低程度。三江垦区地块较大，局部病虫害可很快传播到很大面积。利用精准农业技术做好病虫害的监测，进行病虫害的精确防治，得到尽可能大的经济效益。

5精准农业在三江平原的应用实践及展望

目前，我国精准农业技术的研究和应用还处于初级阶段，许多技术、设施还不十分成熟，有待于进行更深一步的研究与完善。三江平原垦区有规模化经营的大型现代化、机械化农场，有土壤资源和生态环境变异数据的积累，有雄厚的技术实力，已经具备了向现代化集约农业转化的条件。实施精准农业势在必行。黑龙江八一农垦大学主持的农业部精准农业课题已经全面展开，并在友谊农场五分场建立了示范试验基地，先后引进了美国全套凯斯精准农业设备，包括CASE2366IH谷物收获机精准农业系统、保护性耕作设备（四独立式375马力拖拉机、730B复式耕作设备和TMII型耕耘机）、变量播种施肥机、自动导航系统等，并建立了GPS差分基准站，初步完成了产量图的绘制、土壤取样化验分析、变量播种、变量施肥等系统的开发和研究工作，为精准农业的推广实施打下了基础。

精准农业技术在三江平原率先实施，将为其在黑龙江垦区乃至全国推广起到典范作用，提供详实的技术和管理经验。实施精准农业技术对垦区农业的发展具有重大的现实意义和深远的历史意义。

[参考文献]

[1]汪懋华．“精细农业”发展与工程技术创新[J]．农业工程学报，1999，15（1）：1～8．

[2]胡爱民，陈俊武，王淼．黑龙江垦区农田灌溉现状及发展建议[J]．现代化农业，2003，（1）：9～11．

PrecisionAgriculture’sApplicationResearchandDiscussioninSanjiangPlain

LiangChun-ying1,YangTian-wei2

精准农业技术例10

农业发展过程中的某种形态或农业生产形式由农业生产技术（农业生产力水平）和农业生产组织形式（农业生产关系）所决定。影响农业生产形式的主要外界因素有农业自然资源保障系统、农业及农村劳动力资源、农业自然条件和农村经济条件及社会生产力水平4个方面。

传统农业劳动生产率较低，大量劳动力被束缚在农业上。通过大量高能耗工业产品（机械、化肥、农药、燃油、电力等）的投入来维持系统的产出。机械化农业的主要优势是大幅度地提高了农业生产率，但也遇到了许多问题：如土地压实、水土流失、地下水及地表水污染，农药的使用导致了严重的公共卫生和环境方面的问题，品种基因单一化的危害、农产品品质的下降，水土资源及能源制约等。这种农业资源与环境的压力促使科学家和农民努力寻求一种在继续维持并提高农业产量的同时，又能有效利用有限资源、保护农业生态环境的新的可持续发展农业生产方式，并进行了多种探索，提出了多种解决途径，如自然农业、有机农业、生态农业，等等。90年代以来，随着全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、农业应用电子技术和作物栽培有关模拟模型以及生产管理决策支持系统(DDS)技术研究的发展，"精准农业"已成为合理利用农业资源、提高农业作物产量、降低生产成本、改善生态环境的一种重要的现代农业生产形式。

2、精准农业的技术体系

精准农业是现代信息技术、生物技术、工程技术等一系列高新技术最新成就的基础上发展起来的一种重要的现代农业生产形式，其核心技术是地理信息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机自动控制技术。精准农业系统是一个综合性很强的复杂系统，是实现农业低耗、高效、优质、安全的重要途径。精准农业技术体系的构成见表1。

2.1 现代信息技术

现代信息技术的特点是应用地理信息系统将土壤和作物信息资料整理分析，制成具有时效性和可操作性的田间管理信息系统，在此基础上，利用全球卫星定位系统、遥感技术以及计算机自动控制技术，根据空间每一操作单元的具体条件，通过调整资源投入量，达到增加产量、减少投入、保护农业资源和环境质量的目的。同时在农田经营管理决策的环节上，可根据不同情况选择"单纯获取高产"，"以适量投入，获取较好经营利润"或"减少资源消耗、保护生态环境"等多种不同优化目标。这项技术的构成包括空间定位的农作物产量信息采集技术和土壤信息定时采集技术、农田地理信息系统定时更新技术及空间定位的农业投入控制系统等。

2.2生物技术

微生物农业是以微生物为主体的农业。微生物在合成蛋白质、氨基酸、维生素、各种酶方面的能力比动物、植物高上百倍；微生物还可利用有机废弃物，变废为宝、保护生态环境。利用有益微生物，不仅可获得大量生物量，用于制作食用蛋白质以及脂肪、糖类等专门食品，而且在生物防治、土壤改良方面也有突出表现。日本研制的EM(含80余种微生物的生物制剂)，被称为可以挽救地球的有效微生物群。施用EM可少用或不用化肥、农药和抗生素药物，净化环境，。

2.3工程装备技术

现代工程装备技术是精准农业技术体系的重要组成部分，是"硬件"，其核心技术是"机电一体化技术"；在现代精准农业中，应用于农作物播种、施肥、灌溉和收获等各个环节。

精准播种。将精准种子工程与精准播种技术有机结合，要求精准播种机播种均匀、精量播种、播深一致。精准播种技术既可节约大量优质种子，又可使作物在田间获得最佳分布，为作物的生长和发育创造最佳环境，从而大大提高作物对营养和太阳能的利用率。

精准施肥。要求能根据不同地区、不同土壤类型以及土壤中各种养分的盈亏情况，作物类别和产量水平，将N、P、K和多种可促进作物生长的微量元素与有机肥加以科学配方，从而做到有目的地肥，既可减少因过量施肥造成的环境污染和农产品质量下降，又可降低成本。要求有科学合理的施肥方式和具有自动控制的精准施肥机械。

精准灌溉。在自动监测控制条件下的精准灌溉工程技术，如喷灌、滴灌、微灌和渗灌等，根据不同作物不同生育期间土壤墒情和作物需水量，实施实时精量灌溉，可大大节约水资源，提高水资源有效利用率。

精准收获。利用精准收获机械做到颗粒归仓，同时可根据一定标准确分级。

3、我国精准农业的重点发展方向

同农业发达国家相比，我国农业集约化水平较低，要实现现代化，是继续走农业发达国家已走过的以牺牲土质、环境及使用对人类健康有不良影响的大量依靠农药、化肥的石油农业发展道路，还是利用现代信息技术、生物技术和工程装备技术发展具有中国特色的精准农业，答案是不言而喻的。应根据我国农业发展所面临的资源环境问题，走具有中国特色的精准农业发展之路，实现我国农业的可持续发展。

3.1重点发展节水、节肥精准农业技术体系

1）实现精准灌溉，提高水资源利用率。

水资源短缺是我国许多地区农业生产的主要制约因素。据测算，我国全年降水量约为6.19万亿m3，其中约55%消耗于陆面蒸发，只有45%转径流和地下水，实际利用率不到10%（约5000亿m3）。

当前我国农业灌溉用水面临的主要问题是灌溉农区面积约5000hm2，其中渠灌面积较大，多属粗放型灌溉模式。在华北井灌区特别是华北平原地区，自从将"两年三熟制"改为"一年两熟制"后，水分亏缺部分全靠超采地下水来弥补，地下水位连年下降，给北方灌溉农业造成严重威胁。

有研究认为，北京市耕地面积与以色列耕地面积基本相同，但北京市水资源总量和农业用水量都约为以色列的2.4倍，如采用精准农业战略，以管道灌溉、喷灌、滴灌和渗灌等方式取代大水漫灌，在产量上达到以色列现水平，可节水约2/3，即约18亿m3。

2）实施精准施肥，提高化肥资源利用率

在我国通过实施精准施肥技术，不但可以提高化肥资源利用率，还可以降低成本，提高作物产量。

3.2发展精细设施农业

设施农业在国外发展较早，目前已达相当高的水平。在欧洲，多数国家以温室生产为主，其中荷兰和英国的温室主要是玻璃温室，用来生产蔬菜和花卉。荷兰生产的蔬菜80%用于出口，花卉出口达世界出口量的71%（1987）。日本温室栽培蔬菜和果树的技术十分发达，几乎所有品种的蔬菜在很大程度上都依赖于温室生产。

在我国设施农业发展较快的地区推广、应用精准设施农业可以达到增加农产品产出、提高农产品品质，节约水、肥资源，保护农业生态环境的目的。

1）精准农业是在现代、生物技术、工程技术等一系列高新技术最新成就基础上发展起来的一种重要的理代农业生产形式。其核心技术是地理信息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机自动控制技术。

2）在我国建立现代精准农业系统应从开始就将现代信息技术、农业生物技术、农业工程装备技术等各方面的专家有机组合在一起，协同攻关，逐步建立起具有中国特色的现代精准农业技术体系。