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试论精确农业及我国行动对策

关键词精确农业地理信息系统现状对

国际农业的发展经历了原始农业（游耕、游牧等）、传统农业和现代农业3个主要

发展阶段[1]。本世纪以来，石油农业的发展在取得成就的同时，带来了严重的环境问题。

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、集约农

业、立体农业、持续型农业（持续农业、低投入农业、低熵农业）、生态经济农业、综合

农业、精久农业等农业发展模式[2]。这些设想的主要目的都是为了充分地利用资源，降

低不必要的投入，减少环境污染和取得最大的社会经济效益[3、4]

80年代后期和90年代初以来，随着全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、连

续数据采集传感器（CDS）、遥感（RS）、变率处理设备（VRT）和决策支持系统（DSS）

等技术的发展[5]，精确农业(Precisionagriculture)在美国、英国、德国、荷兰、意

大利等西方发达国家勃然兴起[6～8]

1国际上精确农业发展的现状和趋

1.1精确农业的定义和现

精确农业(Precisionagriculture，Precisionfarming，Site-

specificcropmanagement或Prescriptionfarming)是利用重要的作物参数和知识在适

当的尺度上优化生产系统管理[7]，是根据特定地块的作物潜在生产能力控制不同的投入

水平（如肥料、杀虫剂、除草剂等）[9]。精确农业包含3个实施阶段：确定田间管理事

件、制定对策和实施对策[6]。精确农业的核心是对变化因素进行精确管理，变化因素包

括：空间因素、时间因素和预测因素[10]。空间因素反映地域变化；时间因素反映年度变

化；预测因素反映预测与实际值之间的差异

国外精确农业实践表明：精确农业不仅具有重要的经济效益，而且其获取的详细耕作

信息推演出和有助于解决许多未知问题[6]。精确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[9]。如以施肥为例，传统的施肥方式是在一片地块

内使用一个平均施肥量。但实际上土壤肥力在不同的地块（像元大小为0.5～2hm2）、不

同时段（上一茬残留肥力和消耗）差别较大，所以平均施肥就会造成部分地区肥力不足而

部分地区肥力过量。精确农业实现了因土、因作物、因时全面平衡施肥，因此，有明显的

经济和环境效益①。1994年，明尼苏达大学在明尼苏达州汉斯卡农场实验研究表明：传

统农业每公顷施肥为119.8kg，而精确农业施肥平均为82kg。明尼苏达的扎卡比森甜菜

农场采用精确变率施肥技术减少了氮肥用量，肥料投入每公顷平均减少1552美元，

收益平均每公顷增加358.32美元。又如在产量预测预报方面，精确农业对投入、产出能

按不同地块、不同时间进行详细记录，对预测产量和耕作决策有着极其重要的意义。在英

国夏托沃斯农场，联合收割机上装的GPS和产量测定仪，每隔1.2秒，GPS测量记录一

次。这样，在收割完成的同时，就可以产生当季准确的产量分布图[11]。再如在提高水资

源利用率方面，精确农业技术也具有极大的作用。在以色列，用水管理已实现高度的自动

化，全国已全部实施节水灌溉技术，其中25%为喷灌，75%为微灌（滴灌和微喷灌）。

所有的灌溉都是由计算机控制，实现了因时、因作物、因地用水和用肥自动控制。1989

年，以色列水分利用率为每立方米产粮食2.32kg，与技术使用前（1949年）相比，平均

提高了0.68kg／m3；到2000年，计划提高到4.31kg／m3[12、13]

但是，精确农业的边际效益(marginaleffect)与农场的规模成正比[8]。发达国家

较小的农场精细耕作程度较高，精确农业产生效益的可能性就小得多；而大农场，精细耕

作程度较低，很大的一块田（地）采用一样的管理方式，因而，实施精确农业产生边际效

益就大

精确农业的应用已涉及到施肥、植物保护、播种、耕作、水分管理等相关领域。精准

农业已渐渐为各农场经营者了解和熟悉。欧洲的一项调查表明：欧洲大约2/5的农场主

知道精确农业技术[8]

1.2精确农业的发展趋

从大趋势看，精确农业将向着完全的时间和空间变量管理和决策支持方向发展。

Blackmore在展望欧洲精确农业发展时，指出了三种技术应用水平与相应的耕作管理战略

[14]：①无任何信息技术（IT)组成的传统方式；②管