摘 要 本文綜述了目前國外“精細(xì)農(nóng)業(yè)”實(shí)踐的主要目標(biāo)及其技術(shù)思想的內(nèi)涵。著重圍繞其主要支持技術(shù)發(fā)展，討論了有關(guān)工程技術(shù)創(chuàng)新及推動(dòng)我國開展試驗(yàn)研究的問題。目前國外對(duì)這一技術(shù)體系的研究與實(shí)踐，主要仍集中在基于GPS和GIS技術(shù)應(yīng)用的作物生產(chǎn)系統(tǒng)精細(xì)管理方面，因此本文提出用“精細(xì)農(nóng)作”的譯名來表達(dá)當(dāng)前研究目標(biāo)的內(nèi)涵，希望引起學(xué)術(shù)界的討論。進(jìn)入21世紀(jì)，基于知識(shí)和信息的“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)思想，必將擴(kuò)展到大農(nóng)業(yè)經(jīng)營的各個(gè)領(lǐng)域，推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息化與知識(shí)化，即進(jìn)一步發(fā)展到設(shè)施園藝、工廠化養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品精細(xì)加工及農(nóng)業(yè)系統(tǒng)精細(xì)經(jīng)營管理方面，逐步形成一個(gè)基于農(nóng)業(yè)生物科學(xué)、電子信息技術(shù)及工程裝備為主導(dǎo)的“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系，為建立優(yōu)質(zhì)、高效和可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：精細(xì)農(nóng)業(yè) 精細(xì)農(nóng)作 GPS和GIS 工程技術(shù)創(chuàng)新

引 言

近兩年來，我國科技界在研究推進(jìn)新的農(nóng)業(yè)科技革命中，關(guān)于國外“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)的發(fā)展，引起了廣泛的關(guān)注。新聞媒體陸續(xù)有了一些報(bào)導(dǎo)，科技部在篩選“面向21世紀(jì)解決16億人口食物安全的關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目、組織S - 863農(nóng)業(yè)高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展計(jì)劃研究以及農(nóng)業(yè)部948引進(jìn)項(xiàng)目立項(xiàng)中，也受到了重視。有的單位已開展了有關(guān)研究和試驗(yàn)示范工程準(zhǔn)備工作， 加強(qiáng)了和國外的學(xué)術(shù)交流與合作聯(lián)系，國內(nèi)學(xué)術(shù)交流也開始活躍。國外有關(guān)產(chǎn)業(yè)界開始向我國推薦其技術(shù)產(chǎn)品，密切關(guān)注中國走向21世紀(jì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、信息化中這一巨大的潛在技術(shù)市場(chǎng)。可以預(yù)言：“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系的試驗(yàn)示范及其相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)研究，將在世紀(jì)之交成為推進(jìn)我國新的農(nóng)業(yè)科技革命中的重要研究課題。信息技術(shù)革命為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展提供了新機(jī)遇，在開拓新的前沿科技應(yīng)用研究領(lǐng)域中，發(fā)達(dá)國家和一些發(fā)展中國家的起跑線拉近了距離，時(shí)間上的差距在縮小。在某些重要領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)發(fā)展上的跨越，將是機(jī)遇性的挑戰(zhàn)。江澤民主席1998.9在安徽考察工作時(shí)的講話中指出：“現(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)把基因育種工程、電子信息互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星地面定位系統(tǒng)等高新技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)。我們必需有緊迫感，盡快迎頭趕上”。“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系是農(nóng)學(xué)、農(nóng)業(yè)工程、電子與信息科技等多種學(xué)科知識(shí)的組裝集成，其應(yīng)用研究發(fā)展必將帶動(dòng)一批直接面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者應(yīng)用服務(wù)的電子信息高新技術(shù)，如：衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用；農(nóng)田信息快速采集儀器、農(nóng)田耕作、土肥管理、農(nóng)藥利用、污染控制等適用技術(shù)和農(nóng)業(yè)工程裝備及其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的研究與開發(fā)，對(duì)推動(dòng)我國基于知識(shí)和信息的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略性意義。 “精細(xì)農(nóng)業(yè)”，即國際上已趨于共識(shí)的“Precision Agriculture”或“Precision Farming”學(xué)術(shù)名詞的中譯。國內(nèi)科技界及媒體報(bào)導(dǎo)中目前尚有各種不同的譯法和對(duì)其內(nèi)涵的理解。實(shí)際上，目前國外關(guān)于Precision Farming的研究，基本上仍是集中于利用3S空間信息技術(shù)和作物生產(chǎn)管理決策支持技術(shù)（DSS）為基礎(chǔ)的面向大田作物生產(chǎn)的精細(xì)農(nóng)作技術(shù)，即基于信息和先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代農(nóng)田“精耕細(xì)作”技術(shù)。因此，作者認(rèn)為采用“精細(xì)農(nóng)作”譯名來表達(dá)當(dāng)前這一技術(shù)思想的內(nèi)涵可能更為確切。“精細(xì)農(nóng)作”是直接面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者服務(wù)的技術(shù)，這一技術(shù)體系的早期研究與實(shí)踐，在發(fā)達(dá)國家始于八十年代初期從事作物栽培、土壤肥力、作物病蟲草害管理的農(nóng)學(xué)家在進(jìn)行作物生長(zhǎng)模擬模型、栽培管理、測(cè)土配方施肥與植保專家系統(tǒng)應(yīng)用研究與實(shí)踐中進(jìn)一步揭示的農(nóng)田內(nèi)小區(qū)作物產(chǎn)量和生長(zhǎng)環(huán)境條件的明顯時(shí)空差異性，從而提出對(duì)作物栽培管理實(shí)施定位、按需變量投入，或稱“處方農(nóng)作”而發(fā)展起來的；在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域，自七十年代中期微電子技術(shù)迅速實(shí)用化而推動(dòng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的機(jī)電一體化、智能化監(jiān)控技術(shù)，農(nóng)田信息智能化采集與處理技術(shù)研究的發(fā)展，加上八十年代各發(fā)達(dá)國家對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)營中必需兼顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、資源、環(huán)境問題的廣泛關(guān)切和有效利用農(nóng)業(yè)投入、節(jié)約成本、提高農(nóng)業(yè)利潤(rùn)、提高農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和減少環(huán)境后果的迫切需求，為“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)體系的形成準(zhǔn)備了條件。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后GPS技術(shù)的民用化，使得它在許多國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用研究獲得迅速發(fā)展，也推動(dòng)了“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)體系的廣泛實(shí)踐。使得近20年來，基于信息技術(shù)支持的作物科學(xué)、農(nóng)藝學(xué)、土壤學(xué)、植保科學(xué)、資源環(huán)境科學(xué)和智能化農(nóng)業(yè)裝備與田間信息采集技術(shù)、系統(tǒng)優(yōu)化決策支持技術(shù)等，在GPS、GIS空間信息科技支持下組裝集成起來，形成和完善了一個(gè)新的精細(xì)農(nóng)作技術(shù)體系和開展了試驗(yàn)實(shí)踐。迄今支持“精細(xì)農(nóng)作”示范應(yīng)用的基本技術(shù)手段已逐步研究開發(fā)出來，在示范應(yīng)用中預(yù)示了良好的發(fā)展前景。近五、六年來，已有數(shù)千計(jì)的研究成果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告見諸于國際學(xué)術(shù)會(huì)議或?qū)W術(shù)刊物；每年都舉辦專題“國際精細(xì)農(nóng)業(yè)學(xué)術(shù)研討會(huì)”和有關(guān)裝備技術(shù)產(chǎn)品展示會(huì)；在萬維網(wǎng)上設(shè)置有多個(gè)專題網(wǎng)址，可以及時(shí)查詢到有關(guān)研究發(fā)展信息；美、英、澳、加等國一些著名大學(xué)設(shè)立了“精細(xì)農(nóng)業(yè)”研究中心，開設(shè)了有關(guān)博士、碩士研究方向及培訓(xùn)課程；日、韓等國近年來已加快開展研究工作，并得到了政府部門和相關(guān)企業(yè)的大力支持。國際上對(duì)這一技術(shù)體系的發(fā)展?jié)摿皯?yīng)用前景有了廣泛的共識(shí)，將成為世紀(jì)之交發(fā)展農(nóng)業(yè)高新技術(shù)應(yīng)用研究的重要課題。

“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)思想的內(nèi)涵及其主要支持技術(shù)：

“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)思想的核心，是獲取農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量和影響作物生長(zhǎng)的環(huán)境因素（如土壤結(jié)構(gòu)、地形、植物營養(yǎng)、含水量、病蟲草害等）實(shí)際存在的空間和時(shí)間差異性信息，分析影響小區(qū)產(chǎn)量差異的原因，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上有效的調(diào)控措施，區(qū)別對(duì)待，按需實(shí)施定位調(diào)控的“處方農(nóng)作”。正是信息技術(shù)革命為這一技術(shù)思想的實(shí)踐，提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。 千百年來的作物生產(chǎn)，都是以地區(qū)或田塊為基礎(chǔ)，在區(qū)域或田塊的尺度上，把耕地看作是具有作物均勻生長(zhǎng)條件的對(duì)象進(jìn)行管理，如利用統(tǒng)一的耕作、播種、灌溉、施肥、噴藥等農(nóng)藝措施，滿足于獲得區(qū)域、農(nóng)場(chǎng)或田塊的平均產(chǎn)量的認(rèn)識(shí)水平，很少顧及對(duì)農(nóng)田的盲目投入及過量施肥施藥造成的環(huán)境后果。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣模式，也是在區(qū)域尺度上進(jìn)行品種選擇、土肥監(jiān)測(cè)，通過地區(qū)試驗(yàn)積累的適于當(dāng)?shù)氐脑耘喙芾泶胧┫蜣r(nóng)戶推薦使用。實(shí)際上，即使在同一農(nóng)田內(nèi)，地表上、下影響作物生長(zhǎng)條件和產(chǎn)量的明顯時(shí)空分布差異性，包括農(nóng)田內(nèi)作物病、蟲、草害總是先以斑塊形式在小區(qū)發(fā)生，再逐步按時(shí)空變化蔓延的特性，早已為人們所認(rèn)識(shí)。幾世紀(jì)前，農(nóng)民把土地劃分為小田塊來耕作經(jīng)營，正是受到對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境和產(chǎn)量空間變異的感性知識(shí)的影響。我國農(nóng)民幾千年來在小塊土地上經(jīng)過勞動(dòng)密集的投入和積累的豐富生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)而形成的“傳統(tǒng)精耕細(xì)作”技術(shù)，也可以在小塊農(nóng)田內(nèi)達(dá)到很好的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，只是沒有現(xiàn)代科學(xué)方法的定量研究和現(xiàn)代工程手段的支持來形成大規(guī)模的生產(chǎn)力。本世紀(jì)初期，科學(xué)家就研究報(bào)告過作物產(chǎn)量和田間土壤特性，如N、P、K、pH、SOM含量等在田間分布具有明顯的差異性。1929年，Illinois大學(xué)C.M. Linsley和F.C.Bauer 發(fā)表文章勸告農(nóng)戶應(yīng)繪制自己田區(qū)內(nèi)的土壤酸度分布圖和按小區(qū)需求使用石灰的建議。之后，一直都有關(guān)于農(nóng)田土壤和收獲量空間變異性研究的報(bào)導(dǎo)。八十年代以來，關(guān)于在農(nóng)田中實(shí)施土壤肥力、植保和作物生產(chǎn)定位管理（Site Specific Crop Management）的技術(shù)研究受到廣泛的重視。世界著名廠商先后向市場(chǎng)提供了裝有空間定位和產(chǎn)量傳感器的現(xiàn)代谷物聯(lián)合收獲機(jī)，已可以在收獲過程中自動(dòng)生成以12-15m2為單元組成的農(nóng)田小區(qū)產(chǎn)量分布圖。多年的試驗(yàn)實(shí)踐表明，田區(qū)內(nèi)小區(qū)平均產(chǎn)量的最大差異可以超過100％。由于作物生產(chǎn)還受到氣候變異的影響，經(jīng)連續(xù)多年對(duì)同一田區(qū)積累的數(shù)據(jù)表明，同一小區(qū)年際間的產(chǎn)量差異性也可能是十分明顯的。田區(qū)內(nèi)產(chǎn)量上述明顯的時(shí)空分布差異性，顯示了農(nóng)田資源利用存在的巨大潛力。現(xiàn)代農(nóng)學(xué)技術(shù)與電子信息技術(shù)的發(fā)展，為定量獲取這些影響作物生長(zhǎng)因素及最終收成的空間差異性信息，實(shí)施基于知識(shí)和現(xiàn)代科技的分布式調(diào)控，達(dá)到田區(qū)內(nèi)資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量成為可能。圖1是精細(xì)農(nóng)作技術(shù)思想的示意圖。其實(shí)施過程可描述為：帶定位系統(tǒng)和產(chǎn)量傳感器的聯(lián)合收獲機(jī)每秒自動(dòng)采集田間定位及對(duì)應(yīng)小區(qū)平均產(chǎn)量數(shù)據(jù) → 通過計(jì)算機(jī)處理，生成作物產(chǎn)量分布圖 → 根據(jù)田間地形、地貌、土壤肥力、墑情等參數(shù)的空間數(shù)據(jù)分布圖，作物生長(zhǎng)發(fā)育模擬模型，投入、產(chǎn)出模擬模型，作物管理專家知識(shí)庫等建立作物管理輔助決策支持系統(tǒng)，并在決策者的參與下生成作物管理處方圖 → 根據(jù)處方圖采用不同方法與手段或相應(yīng)的處方農(nóng)業(yè)機(jī)械按小區(qū)實(shí)施目標(biāo)投入和精細(xì)農(nóng)作管理。上述精細(xì)農(nóng)作技術(shù)體系在許多發(fā)達(dá)國家的試驗(yàn)和應(yīng)用表明，可以顯著節(jié)約投入，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，受到農(nóng)戶的歡迎。

“精細(xì)農(nóng)作”是基于田間小區(qū)農(nóng)作條件的空間差異性，為實(shí)現(xiàn)優(yōu)化作物生產(chǎn)系統(tǒng)的目標(biāo)而提出的。但工程支持技術(shù)的開發(fā)研究，對(duì)實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)思想起著關(guān)鍵的作用。如：農(nóng)田信息采集與處方農(nóng)作的空間定位，需依靠衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）；地理空間信息管理和數(shù)據(jù)處理，需要應(yīng)用地理信息系統(tǒng)(GIS)；未來大量地理空間數(shù)據(jù)的更新，需要遙感技術(shù)(RS) 的支持；作物產(chǎn)量計(jì)量與小區(qū)產(chǎn)量圖的生成需要能按秒記錄收獲機(jī)累計(jì)產(chǎn)量和對(duì)應(yīng)地理坐標(biāo)位置的智能型收獲機(jī)械，以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和產(chǎn)量圖自動(dòng)生成技術(shù)；田區(qū)空間變量信息的快速實(shí)時(shí)采集，需要研究基于新原理的傳感技術(shù)與信號(hào)處理技術(shù)；按小區(qū)實(shí)施自動(dòng)處方農(nóng)作、調(diào)控目標(biāo)投入需要變量處方農(nóng)業(yè)機(jī)械；制定科學(xué)的農(nóng)作處方需要計(jì)算機(jī)作物管理輔助決策支持系統(tǒng)的支持；作為一個(gè)能協(xié)調(diào)運(yùn)作的智能化系統(tǒng)需要有高效的信息集成以及有關(guān)信息傳輸、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的研究等等。

迄今“精細(xì)農(nóng)業(yè)”在發(fā)達(dá)國家也不過五、六年的應(yīng)用試驗(yàn)歷史，部分支持技術(shù)手段還不十分成熟，有待不斷研究完善，相關(guān)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究還比較薄弱。“精細(xì)農(nóng)作”應(yīng)用實(shí)踐可根據(jù)不同國家、不同地區(qū)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)條件，圍繞提高生產(chǎn)、節(jié)本增效、保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)，采用不同的技術(shù)組裝方式，逐步提高作物生產(chǎn)管理的科學(xué)化與精細(xì)化水平。其中，獲取農(nóng)田小區(qū)產(chǎn)量空間分布的差異性信息是實(shí)踐精細(xì)農(nóng)作的基礎(chǔ)。有了小區(qū)產(chǎn)量分布圖，農(nóng)戶既可以根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，分析小區(qū)產(chǎn)量差異的原因，選擇經(jīng)濟(jì)適用的對(duì)策，在現(xiàn)實(shí)可行條件下采取適當(dāng)措施實(shí)施調(diào)控；也可以根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的條件，利用先進(jìn)的科技手段或智能化變量處方農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)調(diào)控。建立一個(gè)完整的精細(xì)農(nóng)作技術(shù)體系，需要有多種技術(shù)知識(shí)和先進(jìn)技術(shù)裝備的集成支持

圖1. 精細(xì)農(nóng)作技術(shù)思想示意圖

（來源：Massey Ferguson Inc.）

，這為農(nóng)業(yè)工程師提供了進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的機(jī)遇。

3. “精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)發(fā)展與工程技術(shù)創(chuàng)新

3.1 3S技術(shù)農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究：

“精細(xì)農(nóng)作”中的定位信息采集與處方農(nóng)作實(shí)施，需要采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）。已經(jīng)建成投入運(yùn)行的有美國GPS系統(tǒng)和俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)。美國GPS系統(tǒng)包括在離地球約20，000 km 高空近似圓形軌道上運(yùn)行的24顆地球衛(wèi)星，其軌道參數(shù)和時(shí)鐘，由設(shè)于世界各大洲的五個(gè)地面監(jiān)測(cè)站和設(shè)于其本土的一個(gè)地面控制站進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。使得在近地曠野的GPS接收機(jī)在晝夜任何時(shí)間、任何氣象條件下最少能接受到4顆以上衛(wèi)星的信號(hào)，通過測(cè)量每一衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的傳輸時(shí)間，即可計(jì)算出接收機(jī)所在的地理空間位置。信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，可使微弱的衛(wèi)星信號(hào)為便攜式或掌上型接收機(jī)的小型天線所接收。這是一個(gè)功能強(qiáng)大、對(duì)任何人、在全球任何地方都可以免費(fèi)享用的空間信息資源。盡管美國政府對(duì)其GPS系統(tǒng)施加了“選擇可用性政策”(SA)的影響和衛(wèi)星信號(hào)在空間傳輸過程中發(fā)生的各種累積誤差，但技術(shù)上可通過差分誤差校正方式及信息處理技術(shù)使通用接收機(jī)的動(dòng)態(tài)3維定位精度容易達(dá)到米級(jí)或分米級(jí)，測(cè)量型GPS接收機(jī)動(dòng)態(tài)定位精度可達(dá)厘米級(jí)要求。近幾年來，GPS產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速，若干大公司迅速涉足農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，提供了用于農(nóng)田測(cè)量、定位信息采集和與智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械配套的DGPS產(chǎn)品。這類產(chǎn)品通常均具有12個(gè)可選擇的衛(wèi)星信號(hào)接收通道、動(dòng)態(tài)條件下每秒能自動(dòng)提供一個(gè)3維定位數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)定位精度一般可達(dá)分米和米級(jí)，并具有與計(jì)算機(jī)和農(nóng)機(jī)智能監(jiān)控裝置的通用標(biāo)準(zhǔn)接口。如美國Trimble 公司Ag132 12 通道GPS接收機(jī)，可接收信標(biāo)臺(tái)發(fā)布的地區(qū)性差分校正信號(hào)免費(fèi)服務(wù)或獲得由近地衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的廣域差分收費(fèi)校正信號(hào)服務(wù)，提供可靠的分米級(jí)定位和0.1米/小時(shí)的速度測(cè)量精度。系統(tǒng)可用于農(nóng)田面積和周邊測(cè)量、引導(dǎo)田間變量信息定位采集、作物產(chǎn)量小區(qū)定位計(jì)量、變量作業(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)施定位處方施肥、播種、噴藥、灌溉和提供農(nóng)業(yè)機(jī)械田間導(dǎo)航信息等。配置這一系統(tǒng)需要考慮本地區(qū)可能提供的差分信號(hào)現(xiàn)有條件，或在缺乏上述服務(wù)條件下購置兩臺(tái)Ag132 和配套通信電臺(tái)建立獨(dú)立的自用差分GPS系統(tǒng)，另還可配置必要的專用可選件如：基站附件、導(dǎo)航附件、背負(fù)式田間信息采集附件、掌上型計(jì)算機(jī)及必要的聯(lián)接信號(hào)電纜等。Ashtect 公司的Ag Navigator結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有些不同，但功能大體相當(dāng)。DGPS技術(shù)的迅速發(fā)展，使得近幾年來各國提供局域差分信號(hào)免費(fèi)服務(wù)的信標(biāo)站迅速建設(shè)起來，至1996年末，美國這類信標(biāo)站的地區(qū)覆蓋范圍已接近國土的2/3。信標(biāo)站差分信號(hào)服務(wù)半徑約計(jì)300 km。我國在東南沿海原交通部也建立了近20個(gè)這類信標(biāo)站。以近地衛(wèi)星作為星載GPS廣域差分信號(hào)服務(wù)系統(tǒng)在今后幾年內(nèi)也可望在我國部分地區(qū)相繼建立。在競(jìng)爭(zhēng)中謀求信息高新技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)的商業(yè)利益，將是今后GPS技術(shù)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)的總趨勢(shì)。今年3月30日美國副總統(tǒng)戈?duì)栐诎讓m新聞發(fā)布會(huì)上，宣布開放GPS衛(wèi)星的L2頻道并進(jìn)一步開放L3頻道民用服務(wù)，這將大大有利于進(jìn)一步改善GPS衛(wèi)星服務(wù)的精度和可靠性，使用戶獲得性能價(jià)格比更好的精確定位、定時(shí)技術(shù)服務(wù)。GPS用戶系統(tǒng)外觀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小型化，操作方便，但技術(shù)含量高。現(xiàn)有國外農(nóng)機(jī)廠商配套的GPS產(chǎn)品，大多采用OEM方式引進(jìn)關(guān)鍵部件進(jìn)行二次開發(fā)后嵌入于農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用系統(tǒng)中，可使性能價(jià)格比顯著改善。DGPS作為農(nóng)業(yè)空間信息管理的基礎(chǔ)設(shè)施，一旦建立起來，即不但可服務(wù)于“精細(xì)農(nóng)作”，也可用于農(nóng)村規(guī)劃、土地測(cè)量、資源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、作業(yè)調(diào)度中的定位服務(wù)，其農(nóng)業(yè)應(yīng)用技術(shù)開發(fā)的前景廣闊。 地理信息系統(tǒng)（GIS）作為用于存儲(chǔ)、分析、處理和表達(dá)地理空間信息的計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)，技術(shù)上已經(jīng)成熟。它在“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)體系中主要用于建立農(nóng)田土地管理，土壤數(shù)據(jù)、自然條件、作物苗情、病蟲草害發(fā)生發(fā)展趨勢(shì)、作物產(chǎn)量的空間分布等的空間信息數(shù)據(jù)庫和進(jìn)行空間信息的地理統(tǒng)計(jì)處理、圖形轉(zhuǎn)換與表達(dá)等，為分析差異性和實(shí)施調(diào)控提供處方信息。它將納入作物栽培管理輔助決策支持系統(tǒng)，與作物生產(chǎn)管理與長(zhǎng)勢(shì)預(yù)測(cè)模擬模型、投入產(chǎn)出分析模擬模型和智能化農(nóng)作專家系統(tǒng)一起，并在決策者的參與下根據(jù)產(chǎn)量的空間差異性，分析原因、作出診斷、提出科學(xué)處方，落實(shí)到GIS支持下形成的田間作物管理處方圖，指導(dǎo)科學(xué)的調(diào)控操作。由于農(nóng)業(yè)活動(dòng)涉及廣闊的地理空間和各種管理信息都有明顯的空間隨機(jī)分布特征，GIS在農(nóng)業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。在形成農(nóng)業(yè)空間信息地理圖形時(shí)，采樣密度、采樣成本與信息處理的方法如何能更準(zhǔn)確反映參數(shù)的空間分布，仍然是尚待深入研究的課題。由于商用GIS系統(tǒng)的功能一般都照顧到各種類型用戶的需要，針對(duì)農(nóng)業(yè)資源信息管理和精細(xì)農(nóng)業(yè)實(shí)踐的需要和農(nóng)村用戶的特點(diǎn)，開發(fā)基于GIS設(shè)計(jì)規(guī)范的簡(jiǎn)單實(shí)用、易于向基層農(nóng)村用戶推廣、界面友好的田間地理信息系統(tǒng)（FIS）已引起學(xué)術(shù)界的注意，值得我國農(nóng)業(yè)工程師進(jìn)行創(chuàng)新研究。

遙感（RS）技術(shù)是未來精細(xì)農(nóng)作技術(shù)體系中獲得田間數(shù)據(jù)的重要來源。它可以提供大量的田間時(shí)空變化信息。近30多年來，RS技術(shù)在大面積作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)，農(nóng)情宏觀預(yù)報(bào)等方面作出了重要貢獻(xiàn)。由于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)目前尚達(dá)不到必要的空間分辨率和提供滿足農(nóng)作需要的實(shí)時(shí)性，目前還未用于作物生產(chǎn)的精細(xì)管理。然而，遙感技術(shù)領(lǐng)域積累起來的農(nóng)田和作物多光譜圖象信息處理及成像技術(shù)、傳感技術(shù)和作物生產(chǎn)管理需求密切相關(guān)。RS獲得的時(shí)間序列圖象，可顯示出由于農(nóng)田土壤和作物特性的空間反射光譜變異性，提供農(nóng)田作物生長(zhǎng)的時(shí)空變異性的信息，在一季節(jié)中不同時(shí)間采集的圖象，可用于確定作物長(zhǎng)勢(shì)和條件的變化。基于遙感產(chǎn)業(yè)界對(duì)“精細(xì)農(nóng)作”的商業(yè)興趣，一系列的地球觀測(cè)衛(wèi)星將在近幾年內(nèi)發(fā)射，到2005年，將有超過40個(gè)這類衛(wèi)星提供服務(wù)。大部分這類衛(wèi)星采集的全色圖象，空間分辯率將達(dá)1～3米，多光譜圖象分辯率預(yù)計(jì)可達(dá)3～15米，掃視區(qū)6～30km。由于采用衛(wèi)星遙感比航空攝影的成本將低一半以上，衛(wèi)星遙感技術(shù)可預(yù)期在近3～5年內(nèi)，在“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)體系中扮演重要角色。農(nóng)業(yè)工程師應(yīng)該涉足這一領(lǐng)域，了解有關(guān)的知識(shí)，參與應(yīng)用研究，現(xiàn)在的RS軟件已可裝載在PC機(jī)上使用，性能價(jià)格比已可為普通用戶所接受。

3.2 收獲機(jī)械產(chǎn)量計(jì)量與產(chǎn)量分布圖生成技術(shù)

作物產(chǎn)量是許多因素綜合影響形成的結(jié)果和評(píng)價(jià)種植管理水平的基礎(chǔ)。“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)思想也正是從獲得田間小區(qū)產(chǎn)量的差異性信息出發(fā)，分析原因，指導(dǎo)管理決策。在“精細(xì)農(nóng)業(yè)”研究發(fā)展中，雖然也有關(guān)于甜菜、土豆、甘蔗、牧草、棉花、水果等收獲機(jī)械產(chǎn)量計(jì)量及產(chǎn)量分布圖自動(dòng)生成的試驗(yàn)研究成果，但迄今已商品化的產(chǎn)品仍集中于谷類作物收獲機(jī)械方面。據(jù)報(bào)導(dǎo)，美國目前約有20個(gè)制造商供應(yīng)谷物聯(lián)合收獲機(jī)產(chǎn)量計(jì)量系統(tǒng)，1997年底，全國使用這一技術(shù)的聯(lián)合收獲機(jī)約17，000臺(tái)，其中約有一半帶GPS定位系統(tǒng)可支持產(chǎn)量分布圖自動(dòng)生成。一個(gè)主要生產(chǎn)廠商宣稱，至2001年其生產(chǎn)的90%谷物聯(lián)合收獲機(jī)將裝備產(chǎn)量監(jiān)視器。迄今已進(jìn)入商品化的這類產(chǎn)品主要是基于沖擊式-力傳感技術(shù)（如美國John Deree和Case IH）、容積式光電計(jì)量技術(shù)（如英國RDS產(chǎn)品）和γ射線流量傳感技術(shù)（如Massey Ferguson產(chǎn)品）等。在谷物流量自動(dòng)傳感過程中，還可同時(shí)測(cè)量?jī)艏Z含水量，在小區(qū)產(chǎn)量分布圖基礎(chǔ)上結(jié)合定位處方投入的成本分析直接顯示小區(qū)經(jīng)濟(jì)效益分布圖（Gross Margin Variability Map）。“精細(xì)農(nóng)作”體系中的產(chǎn)量圖自動(dòng)生成技術(shù)，需要解決如下的科學(xué)技術(shù)問題：

流量傳感器的計(jì)量精度、穩(wěn)定性、通用性、標(biāo)定簡(jiǎn)便性的進(jìn)一步改善；

產(chǎn)量計(jì)量中同時(shí)獲得收獲機(jī)的實(shí)際割幅和前進(jìn)速度信息；

生成產(chǎn)量分布圖需要的空間分辨率不大于收獲機(jī)械工作幅寬的DGPS定位系統(tǒng)；

針對(duì)不同收獲機(jī)械建立谷物由割臺(tái)至流量測(cè)量點(diǎn)的谷物運(yùn)移過程模型，以校正產(chǎn)量分布信息的動(dòng)態(tài)誤差；

研究采集的定位數(shù)據(jù)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)編碼格式與快速存儲(chǔ)傳輸方式。這些數(shù)據(jù)通常都是存儲(chǔ)在軟盤或IC智能卡中，能一次存儲(chǔ)至少一個(gè)作業(yè)班內(nèi)的全部數(shù)據(jù)，然后再傳入PC機(jī)進(jìn)行處理和生成產(chǎn)量分布圖；

開發(fā)PC上進(jìn)行產(chǎn)量分布圖生成的軟件，含文件結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、誤差校正、數(shù)據(jù)圖形化、顯示方式等；

上述技術(shù)都還需要繼續(xù)完善。研究適于不同國家的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備、種植特點(diǎn)、適于不同作物和更為精確的上述各環(huán)節(jié)的智能化技術(shù)，仍然是農(nóng)業(yè)工程師面臨的挑戰(zhàn)。谷物聯(lián)合收獲機(jī)電子裝置，包括谷物產(chǎn)量自動(dòng)計(jì)量和產(chǎn)量圖自動(dòng)生成技術(shù)，是當(dāng)代農(nóng)機(jī)研究的一個(gè)重要方向，也應(yīng)是我國農(nóng)機(jī)裝備機(jī)電一體化、信息化研究的優(yōu)先發(fā)展方向之一。對(duì)于改善易地收獲、農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)，提高農(nóng)機(jī)作業(yè)信息化意識(shí)，促進(jìn)作物生產(chǎn)科學(xué)管理，都有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，應(yīng)是世紀(jì)之交我國農(nóng)機(jī)技術(shù)創(chuàng)新的重要課題。 3.3 田間變量信息采集與處理技術(shù)

快速、有效采集和描述影響作物生長(zhǎng)環(huán)境的空間變量信息，是實(shí)踐“精細(xì)農(nóng)作”的重要基礎(chǔ)。優(yōu)先需予考慮的主要是土壤含水量、肥力、SOM、土壤壓實(shí)、耕作層深度和作物病、蟲、草害及作物苗情分布信息采集等。目前田間信息快速采集技術(shù)的研究仍大大落后于支持精細(xì)農(nóng)作的其它技術(shù)發(fā)展，已成為國際上眾多單位攻關(guān)研究的重要課題。現(xiàn)有的土壤信息采集方法是基于定點(diǎn)采樣與實(shí)驗(yàn)室分析相結(jié)合，耗資費(fèi)時(shí)、空間尺度大、難于較精細(xì)地描述這些信息的空間變異性。技術(shù)創(chuàng)新的方向是研究開發(fā)可快速操作，有利于提高采樣密度，測(cè)量精度能滿足實(shí)際生產(chǎn)要求的新傳感技術(shù)和進(jìn)一步改善空間分布信息的定量描述與近似處理方法。部分參數(shù)將可用掃描方式通過安裝于作業(yè)機(jī)械上的傳感器連續(xù)采集和進(jìn)一步自動(dòng)生成空間信息分布圖。已經(jīng)取得實(shí)用化或具有良好開發(fā)前景的成果，如：土壤含水量測(cè)量將在TDR成熟技術(shù)基礎(chǔ)上，在開發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的基于駐波比、頻域法原理、近紅外技術(shù)的快速測(cè)量?jī)x方面拓寬研究領(lǐng)域。土壤主要肥力因素（N、P、K）測(cè)量?jī)x器開發(fā)方面，基于傳統(tǒng)化學(xué)分析技術(shù)基礎(chǔ)上的快速肥力分析儀，目前國內(nèi)已有實(shí)用化產(chǎn)品投入使用，其穩(wěn)定性、操作性和測(cè)量精度雖然尚待改進(jìn)，但對(duì)農(nóng)田主要肥力因素的快速近似測(cè)量具有實(shí)用價(jià)值；一種基于近紅外技術(shù)通過間接葉面反射光譜特性進(jìn)行農(nóng)田氮肥肥力水平快速評(píng)估儀器已在試驗(yàn)使用，它與遙感技術(shù)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用密切相關(guān)，可以相互借鑒相關(guān)技術(shù)研究成果；一種基于離子選擇場(chǎng)效應(yīng)晶體管（ISFET）集成元件的土壤主要礦物元素含量測(cè)量技術(shù)的研究在國外已取得進(jìn)展，將是值得關(guān)注的技術(shù)突破性研究方向。土壤耕作層深度對(duì)評(píng)價(jià)土壤持水能力和指導(dǎo)定位處方耕作，確定播種深度、施肥用量密切相關(guān)，在美、加、澳等已經(jīng)開發(fā)出不接觸式、基于電磁場(chǎng)測(cè)量土壤電導(dǎo)率用于評(píng)價(jià)土層深度分布圖的儀器已試驗(yàn)使用，可對(duì)指導(dǎo)定位處方深耕取得良好的經(jīng)濟(jì)效益；關(guān)于SOM傳感器，早在數(shù)年前已有報(bào)導(dǎo)，通過 NIR原理研制的可用于田間在線測(cè)量的多光譜SOM測(cè)量?jī)x已有商品化產(chǎn)品。在作物生長(zhǎng)有關(guān)變量信息的采集方面，田間雜草識(shí)別是“精細(xì)農(nóng)業(yè)”支持技術(shù)中引起廣泛關(guān)注的領(lǐng)域。在雜草識(shí)別的光譜響應(yīng)特性方面已有許多研究成果及參考數(shù)據(jù)可供借鑒。其它田間作物變量傳感與空間信息處理技術(shù)方面的研究，將圍繞新的物理原理與數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用，如多光譜識(shí)別、NIR視角技術(shù)、圖象模式識(shí)別、人工智能方法（ANN、Fuzzy 系統(tǒng)分析、ES應(yīng)用）、狀態(tài)空間分析、小波分析、卡爾曼濾波方法等。在實(shí)踐“精細(xì)農(nóng)作”方面，開發(fā)基于新的物理原理的近似快速信息采集技術(shù)與改善空間地理信息處理方法，仍然是科技工作者面臨的艱巨任務(wù)。

3.4 智能型處方農(nóng)作機(jī)械

七十年代中期微電子應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，使得工業(yè)化國家的農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)入到一個(gè)以迅速融合電子技術(shù)向機(jī)電一體化方向發(fā)展的新時(shí)期。農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)中，廣泛引入了微電子監(jiān)控技術(shù)用于作業(yè)工況監(jiān)測(cè)和控制。八十年代后期起，其監(jiān)控系統(tǒng)又迅速趨向智能化，由單元控制發(fā)展到分布式控制，由單機(jī)作業(yè)系統(tǒng)向與管理決策系統(tǒng)集成的方向發(fā)展。這新一代農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備技術(shù)的發(fā)展，與過去十多年來基于信息技術(shù)的作物生產(chǎn)管理決策支持系統(tǒng)的迅速發(fā)展，都是近五年來“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)得以進(jìn)入日益廣泛試驗(yàn)實(shí)踐的重要條件。雖然，迄今支持“精細(xì)農(nóng)作”的若干主要農(nóng)機(jī)裝備，除了如前述帶產(chǎn)量圖自動(dòng)生成的谷物收獲機(jī)以外，實(shí)施按處方圖進(jìn)行農(nóng)田投入調(diào)控的智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械， 如安裝有DGPS定位系統(tǒng)及處方圖讀入裝置的，可自動(dòng)選擇作物品種（二選一）、可按處方圖調(diào)節(jié)播量和播深的谷物精密播種機(jī)；可自動(dòng)選擇調(diào)控兩種化肥配比的自動(dòng)定位施肥機(jī)和自控噴藥機(jī)；可分別控制噴水量的定位噴灌機(jī)均已有商品化產(chǎn)品，并在繼續(xù)完善。拖拉機(jī)駕駛室已安裝智能化顯示器，在一個(gè)LED顯示屏上，可隨意調(diào)用各種圖形化可視界面， 監(jiān)控機(jī)器各部分的工況和顯示處方作業(yè)和導(dǎo)航信息。現(xiàn)代帶有多處理器的智能型農(nóng)業(yè)機(jī)械，已經(jīng)引用了工業(yè)部門中采用的控制器局部網(wǎng)總線技術(shù)（CAN），相互間采用光纜傳輸信息，建立了工業(yè)化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。我國當(dāng)今農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)水平從總體上看與發(fā)達(dá)國家落后了不止20年，需要在某些領(lǐng)域推動(dòng)高新技術(shù)的應(yīng)用研究與實(shí)踐。開發(fā)適于我國國情的先進(jìn)技術(shù)。“精細(xì)農(nóng)作”的示范試驗(yàn)研究有可能成為農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備領(lǐng)域應(yīng)用信息高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的切入點(diǎn)。 3.5 系統(tǒng)集成技術(shù)

“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系是一個(gè)集成系統(tǒng)，它涉及到多種學(xué)科知識(shí)的支持，需要學(xué)習(xí)應(yīng)用不同子系統(tǒng)已經(jīng)形成的硬、軟件設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)格式與通信協(xié)議，應(yīng)用已有的單項(xiàng)技術(shù)成果，研究建立某些支持技術(shù)的新標(biāo)準(zhǔn)。近幾年來，國外研究實(shí)踐中已經(jīng)積累了一些進(jìn)行“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系集成組裝的經(jīng)驗(yàn)。我國科技工作者要研究這方面的進(jìn)展，參與國際交流。作為工程師，要善于根據(jù)工程項(xiàng)目的整體目標(biāo)，既能從具體技術(shù)角度去思考和研究問題，具有不斷突破現(xiàn)有解決實(shí)際問題的觀念與模式的創(chuàng)新意識(shí)；又能注意進(jìn)行項(xiàng)目目標(biāo)的整體評(píng)估，協(xié)調(diào)技術(shù)先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)可行性的綜合優(yōu)化目標(biāo)，提出推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的試驗(yàn)實(shí)踐方案。

問題與思考

迄今，國際上關(guān)于“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的研究仍處于發(fā)展的幼年時(shí)期，支持技術(shù)產(chǎn)品也尚待不斷深化研究。其革命性的意義是提出了一種經(jīng)營現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的新技術(shù)思想并付諸于實(shí)踐，發(fā)展前景已在國際上具有廣泛的共識(shí)。1998.1美國副總統(tǒng)戈?duì)柕谝淮翁岢鲆⒁?米分辯率的“數(shù)字地球”的概念，在地理信息學(xué)術(shù)界引起了廣泛的反響，它為認(rèn)識(shí)世界科技進(jìn)步對(duì)未來人類生存方式的影響提出了全新的觀念。“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的實(shí)踐將在下一世紀(jì)開發(fā)“數(shù)字地球”的實(shí)踐中占有十分重要的地位。我國農(nóng)業(yè)仍處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化的歷史過程中，全面實(shí)踐這一新技術(shù)體系的路程還很遙遠(yuǎn)。但啟動(dòng)這一新技術(shù)的示范與實(shí)踐研究，將有利與推動(dòng)實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識(shí)化與信息化進(jìn)程，改變傳統(tǒng)技術(shù)思想，追蹤科技進(jìn)步，有利于推動(dòng)基于信息和知識(shí)的農(nóng)用先進(jìn)支持技術(shù)產(chǎn)品制造業(yè)、服務(wù)業(yè)的發(fā)展。在“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系的實(shí)踐中，也將可開發(fā)出一系列適用新技術(shù)產(chǎn)品，為支持當(dāng)前的“科技興農(nóng)”服務(wù)。在發(fā)展研究中，個(gè)人認(rèn)為需要重視如下問題： 4.1 加強(qiáng)對(duì)國際有關(guān)研究發(fā)展信息和經(jīng)驗(yàn)的研究。九十年代以來，國外許多單位已經(jīng)積累了一大批示范試驗(yàn)數(shù)據(jù)與支持技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)研究成果。可以采取引進(jìn)技術(shù)思想與部分裝備技術(shù)和自主創(chuàng)新相結(jié)合。找準(zhǔn)切入點(diǎn)，注重其支持技術(shù)產(chǎn)品的國產(chǎn)化及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。“精細(xì)農(nóng)作”的技術(shù)思想在國際科技界共識(shí)的基礎(chǔ)上有其特定的涵義，即認(rèn)識(shí)農(nóng)田內(nèi)小區(qū)產(chǎn)量和影響作物生長(zhǎng)條件的空間差異性，實(shí)施定位處方農(nóng)作。它是適應(yīng)集約化、規(guī)模化程度高的作物生產(chǎn)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)而提出的，在我國可先在規(guī)模化農(nóng)場(chǎng)和農(nóng)業(yè)高新技術(shù)綜合開發(fā)試驗(yàn)區(qū)，力求在農(nóng)田小區(qū)的尺度上進(jìn)行研究與實(shí)踐。我國廣大農(nóng)村農(nóng)田經(jīng)營規(guī)模小，生產(chǎn)手段仍較落后，實(shí)現(xiàn)廣域的農(nóng)田精細(xì)經(jīng)營尚需有較長(zhǎng)的發(fā)展過程，有條件的地區(qū)可先以村片、農(nóng)田的尺度上對(duì)精細(xì)農(nóng)作的技術(shù)思想進(jìn)行示范試驗(yàn)研究，并應(yīng)結(jié)合農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣性試驗(yàn)和農(nóng)業(yè)社會(huì)化服務(wù)方式創(chuàng)新中，開拓出新的服務(wù)領(lǐng)域。這樣，既可以使我國的研究實(shí)踐與國際上的研究發(fā)展趨勢(shì)相接軌，又可以探索形成具有國情特色、有利于在農(nóng)村推廣的先進(jìn)農(nóng)作技術(shù)體系。 4.2 在“精細(xì)農(nóng)作”試驗(yàn)研究與實(shí)踐過程中，注意組裝一批基于信息和知識(shí)的單項(xiàng)適用先進(jìn)技術(shù)支持當(dāng)前的“科技興農(nóng)”。如：GPS、GIS技術(shù)用于農(nóng)田管理、節(jié)水灌溉、環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)用技術(shù)；面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者應(yīng)用的電子儀器、實(shí)用監(jiān)控設(shè)備；農(nóng)業(yè)裝備信息化技術(shù)；精細(xì)測(cè)土配方施肥、病蟲草害快速實(shí)用監(jiān)測(cè)技術(shù)；智能化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理輔助決策支持系統(tǒng)的推廣及支持農(nóng)業(yè)社會(huì)化服務(wù)體系的先進(jìn)裝備技術(shù)與工具的開發(fā)等。 4.3 迄今國外進(jìn)行的精細(xì)農(nóng)業(yè)（Precision Agriculture）的實(shí)踐，實(shí)際上是面向大田作物生產(chǎn)的精細(xì)農(nóng)作（Precision Farming）系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)基于信息和知識(shí)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)精細(xì)經(jīng)營的技術(shù)思想，應(yīng)該擴(kuò)展到種、養(yǎng)、加，產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的整個(gè)過程，即過渡到建立“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的技術(shù)體系。實(shí)際上，“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的技術(shù)思想，早在七十年代后期開始，已優(yōu)先在發(fā)達(dá)國家奶牛場(chǎng)根據(jù)奶牛產(chǎn)奶量定量配料系統(tǒng)中得到了廣泛的推廣應(yīng)用。近十多年來，全自動(dòng)化設(shè)施園藝業(yè)的發(fā)展和養(yǎng)殖業(yè)中動(dòng)物生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型與配料、環(huán)境調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)合，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后儲(chǔ)藏、保鮮、加工為達(dá)到高品質(zhì)、高附加值產(chǎn)品的過程中，都已吸收了電子信息科技前沿的成就。“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的技術(shù)思想，尤應(yīng)在設(shè)施園藝，集約養(yǎng)殖，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)選、加工增值產(chǎn)業(yè)中先付諸實(shí)踐與推廣，這對(duì)我國目前處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的結(jié)構(gòu)性調(diào)整時(shí)期和開始重視強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變中，依靠先進(jìn)技術(shù)裝備和農(nóng)業(yè)精細(xì)經(jīng)營技術(shù)的支持，對(duì)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 4.4 在試驗(yàn)研究中加強(qiáng)多部門、多學(xué)科間的相互聯(lián)系，協(xié)同攻關(guān).發(fā)展學(xué)術(shù)討論交流，加強(qiáng)國際合作，重視應(yīng)用基礎(chǔ)研究。在高等農(nóng)業(yè)工程院系的學(xué)科建設(shè)與教學(xué)內(nèi)容改革中，要逐步創(chuàng)造條件開設(shè)有關(guān)GPS、GIS、RS應(yīng)用課程，加強(qiáng)必要的實(shí)驗(yàn)研究設(shè)施與課程建設(shè)等。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)“精細(xì)農(nóng)業(yè)研究中心“近二年多來已經(jīng)啟動(dòng)了有關(guān)研究工作，內(nèi)容涉及DGPS、GIS農(nóng)業(yè)應(yīng)用，田間信息采集傳感技術(shù)，智能型農(nóng)業(yè)機(jī)械監(jiān)控技術(shù)，精細(xì)農(nóng)作技術(shù)的系統(tǒng)集成與發(fā)展戰(zhàn)略研究。與國外有關(guān)研究中心和企業(yè)界已建立了比較廣泛的聯(lián)系，積累了比較豐富的信息，我們?cè)敢馀c國內(nèi)有關(guān)單位、企業(yè)發(fā)展合作，共同為推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)工程技術(shù)創(chuàng)新與“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)在我國的應(yīng)用示范與實(shí)踐作出貢獻(xiàn)。

參 考 文 獻(xiàn)

National Research Council， Precision Agriculture in the 21st Century， Geospatial and Information Technologies in Crop Management， National Academic Press， Washington， D.C. 1997.

J.K Schueller， Technology for Precision Agriculture， Proceedings of the First European Conference on Precision Agriculture， Warwick University， U.K. 8-10， September 1997.

A.B.McBrathey and M.J.Pringle， Spatial Variability in Soil-implications for Precision Agriculture， Proceedings of the First European Conference on Precision Agriculture， Warwick University， U.K. 8-10， September 1997.

Kenneth A. Sudduth， Engineering for Precision Agriculture - Past， Accomplishments and Future Directions， USDA agricultural Research Service， Copyright 0 1998，Society of Automotive Engineers， Inc.

Simon Blackmore， A Yield Map Primer， Cranfield University， October 1998.

汪懋華，“精細(xì)農(nóng)作” 一 知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的農(nóng)田精耕細(xì)作技術(shù)， 紀(jì)念中國科協(xié)成立40周年 "科學(xué)技術(shù)面向新世紀(jì)" 學(xué)術(shù)年會(huì)，"科技進(jìn)步與學(xué)科發(fā)展"論文集上冊(cè)， pp.296-299， 周光召主編， 中國科學(xué)技術(shù)出版社出版， 1998.9。

[7].汪懋華，“精細(xì)農(nóng)業(yè)”研究的發(fā)展與農(nóng)業(yè)裝備科技創(chuàng)新，中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)第六次全國代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，上海，1998.11。

The Development of Precision Agriculture and

Innovation of Engineering Technology

Research Centre for Precision Agriculture， China Agricultural University

Abstract

This paper summarizes the target of recent precision agriculture research and its technical ideas and discusses the direction of technical innovation for the support technologies. Some proposals for the applied research in the country are presented. Recent research on precision agriculture in the world is still concentrated on precision farming for crop production. The interpretation of the phrase "precision agriculture" into Chinese shall be implicated in the Site Specific Crop Management. Following the rapid application of information technology into the agricultural sector， the ideas for precision management of agricultural resources and production would be expanded into all fields of agricultural system， such as: precision facilities horticulture， precision raising， precision processing to keep high productivity， high efficiency， low cost and less environmental pollution as well as with high value-added technology and so on. Then a real precision agriculture system will be established to support overall sustainable agriculture development based on the new information and biological technological revolution.

Key Words: precision agriculture， precision farming， GPS & GIS， engineering technologies innovation