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西南干旱北方低溫,農(nóng)業(yè)政策助生產(chǎn)
水稻種子干燥技術(shù)規(guī)程
原國標(biāo)GB8876-88《糧食干燥機技術(shù)條件》修訂說明
新時期,中國人們通過不斷努力地探索農(nóng)業(yè)發(fā)展道路,促使中國農(nóng)業(yè)有了非常大的發(fā)展,取得很大的突破,更加獲得了一些全球矚目的成果,并且同國際接軌,躋身成為了農(nóng)業(yè)大國?,F(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)研究工作以及探索工作,有著非常重要的意義,一方面在推動我們國家經(jīng)濟發(fā)展上有著積極的作用;另一方面對國際的農(nóng)業(yè)格局也有著重大影響。面對這樣的形式,需要對農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的發(fā)展做深入的研究,認真分析現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的建設(shè)[1]。
1農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展離不開農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的應(yīng)用和轉(zhuǎn)化,這就要求相關(guān)人員去加強農(nóng)業(yè)有關(guān)技術(shù)的研究工作,突破現(xiàn)有農(nóng)業(yè)技術(shù),加大力度發(fā)展先進農(nóng)業(yè)技術(shù)。在實踐中改進原有技術(shù),且將基層群眾的力量調(diào)動起來,參加到技術(shù)的推廣中,這樣才真正做到推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程,加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程。
1.1農(nóng)業(yè)工程技術(shù)內(nèi)容
農(nóng)業(yè)工程技術(shù)可以涉及到的范圍非常廣泛,可以應(yīng)用在種植業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)、林業(yè)中或其他農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中。農(nóng)業(yè)工程技術(shù)通常包含內(nèi)容也有很多,比如基因工程技術(shù)、農(nóng)業(yè)環(huán)境的保護、農(nóng)業(yè)方面的計算機信息技術(shù)、現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)機械設(shè)備、優(yōu)良品種的研發(fā)、生物技術(shù)或有關(guān)的其他新技術(shù)[2]。
1.2農(nóng)業(yè)工程技術(shù)轉(zhuǎn)化成為生產(chǎn)力
1)農(nóng)業(yè)形式的高新技術(shù)開發(fā)區(qū)。這樣的開發(fā)區(qū)應(yīng)該同該地區(qū)所在的政府進行合作,政府需要參與并且協(xié)調(diào)該開發(fā)區(qū)的形成,實際含義就是在一塊特定的區(qū)域內(nèi),建設(shè)農(nóng)業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)的基地,還要能帶動有關(guān)技術(shù)繼續(xù)發(fā)展以及推廣?,F(xiàn)今,條件比較優(yōu)越的地方已經(jīng)建立開發(fā)區(qū)。這樣優(yōu)越的地域必須具有集中的人科技力量、優(yōu)越的種植條件、發(fā)達的經(jīng)濟。例如,東部的沿海地區(qū)建立出農(nóng)業(yè)領(lǐng)域開發(fā)的實驗區(qū),或者是農(nóng)業(yè)的高新技術(shù)園區(qū)。這樣園區(qū)是同有關(guān)單位一同建設(shè)出來的,這是一種經(jīng)濟實體,為農(nóng)業(yè)工程技術(shù)開展實踐提供一個必要的場所,進而可以促進農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)的進程。另一些模式就是建立農(nóng)業(yè)的示范區(qū)以及農(nóng)業(yè)科技的示范區(qū),農(nóng)業(yè)的示范園具有觀光的性質(zhì),自身特征也很鮮明,具有生態(tài)、高效、綠色特點。2)一體化科技的轉(zhuǎn)化模式。一體化的科技農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式包含的內(nèi)容主要有農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)、農(nóng)業(yè)開發(fā)、農(nóng)產(chǎn)品銷售,將這些工作由同一個科技性質(zhì)的企業(yè)完成,稱之為一體化科技企業(yè)。例如廣州花卉生產(chǎn)企業(yè),一些地區(qū)的有關(guān)農(nóng)產(chǎn)品的科技研究中心等。
2現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的建設(shè)概況
現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)是對新興農(nóng)業(yè)的一種概述,主要是指農(nóng)業(yè)的外在形態(tài)。主要從農(nóng)業(yè)要素方面,對農(nóng)業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、加工、銷售等進行科學(xué)化、合理化、系統(tǒng)化的處理,提升農(nóng)業(yè)和信息技術(shù)、裝備制造、地理科學(xué)、旅游等融合程度,從而大大提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)出效率,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的產(chǎn)出最大化、最優(yōu)化。世界范圍,不少國家的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平已經(jīng)非常之高,我國農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速,但是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的建設(shè)由于種種原因,仍然較為艱巨[3]。
2.1現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的特征
首先,現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)具有科學(xué)化,因為科學(xué)是第一生產(chǎn)力,當(dāng)今農(nóng)業(yè)需要有科學(xué)的支撐,科學(xué)能驅(qū)動其向前一步發(fā)展。科技將人力和物力進行解放,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率也就得到了提高,農(nóng)業(yè)的發(fā)展更加迅猛;其次,農(nóng)業(yè)的信息化,這是當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展最為重要的一項基礎(chǔ)性工程,能有效的推動農(nóng)業(yè)的高端化發(fā)展,促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提升,品質(zhì)的更優(yōu)化發(fā)展。農(nóng)業(yè)集約化是國家當(dāng)前農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略中較為突出的一個方向,主要從注重農(nóng)業(yè)生產(chǎn)品質(zhì),尋求更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品;提升資源的利用效率,使用先進科學(xué)設(shè)備,節(jié)約資源;從大量資金的投入轉(zhuǎn)變到科技的投入,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高效和快速發(fā)展。另外是農(nóng)業(yè)的市場化,這是農(nóng)業(yè)能走到國際市場的必然要求;最后,農(nóng)產(chǎn)品的多樣化,農(nóng)產(chǎn)品要更加多樣和優(yōu)質(zhì),這能提升農(nóng)業(yè)在國際上的競爭力。
2.2現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的主要目標(biāo)以及功能
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的建設(shè)不僅僅具有生產(chǎn)的供給功能,還具有滿足生活休閑的功能、生態(tài)的保護功能。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)成功后,追求目標(biāo)在原有的目標(biāo)上更進一步。①提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)出效率和商品率;②高效使用資源,融合社會效益、經(jīng)濟效益、生態(tài)效益。
3結(jié)束語
綜上所述,現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)研究工作以及探索工作,對我們國家的農(nóng)業(yè)發(fā)展有著非常重要的意義,一方面在推動我們國家經(jīng)濟發(fā)展上有著積極的作用;另一方面在國際的農(nóng)業(yè)現(xiàn)有局勢上也有著重大影響。新時期,更應(yīng)重視到農(nóng)業(yè)工程技術(shù)帶來的促進作用,在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的建設(shè)工作中,不斷嘗試更多的農(nóng)業(yè)工程技術(shù),提升農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的轉(zhuǎn)化能力,加強自主創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)工程技術(shù),推動我們國家現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)上升到更高的層次。
參考文獻:
[1]朱沛軍.農(nóng)業(yè)工程技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)[J].南方農(nóng)業(yè),2015(3):177-178.
中圖分類號 TP391 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)082-0188-01
在目前,計算機信息技術(shù)得到了高速的發(fā)展,計算機信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用也得到了深入的發(fā)展,計算機技術(shù)已經(jīng)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的設(shè)備當(dāng)中重要的組成部分。如今計算機技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)x種、驗種養(yǎng)殖等相關(guān)的環(huán)境起到了一定的促進作用,它一直起著十分重要的作用。
1 計算機技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展
世界上第一臺計算機是在1946年誕生于美國,從計算機誕生后,人們就對計算機在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方面開始了關(guān)注,關(guān)注農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程自動化和農(nóng)業(yè)的科研以及農(nóng)業(yè)的教育現(xiàn)代化領(lǐng)域的應(yīng)用。美國在20世紀(jì)50年代的初期就在農(nóng)業(yè)的領(lǐng)域上已經(jīng)開始運用了計算機的技術(shù)。在當(dāng)時,美國的一些農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟學(xué)家只是進行簡單的處理線性的規(guī)劃等一些小的問題。到了60年代的時候,計算機技術(shù)就已經(jīng)普遍的進入到了美國農(nóng)業(yè)的決策和科研部門。到了70年代,基本已經(jīng)推廣到了農(nóng)場的范圍。而到了1985年的時候,美國已經(jīng)有百分之八的農(nóng)場以計算機的技術(shù)來處理農(nóng)場中的一些事物,這些農(nóng)場當(dāng)中有一些比較大的農(nóng)場已經(jīng)完成了計算機化。而我國的農(nóng)業(yè)則是在上個世紀(jì)70年代才將計算機的技術(shù)融入到農(nóng)業(yè)當(dāng)中。真正獲得了較好的發(fā)展是從80年代才開始的?,F(xiàn)今的計算機技術(shù)在農(nóng)業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用范圍變得廣泛了,例如從原來的種植業(yè)、畜牧業(yè)已經(jīng)擴展到了現(xiàn)在的漁業(yè)以及林業(yè),從科研教學(xué)發(fā)展到了現(xiàn)在的生產(chǎn)管理。應(yīng)用途徑也從原來單純的科學(xué)計算發(fā)展到了現(xiàn)在能夠進行處理信息,對實驗進行模擬以及實時控制等。
2 計算機技術(shù)在數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)中的應(yīng)用
數(shù)字農(nóng)業(yè)一直被現(xiàn)代化信息技術(shù)和農(nóng)業(yè)工程技術(shù)支撐著,使用數(shù)字化的技術(shù)針對農(nóng)業(yè)所涉及到的對象和全過程進行一種數(shù)字化的和可視化的表達、控制、設(shè)計、管理的現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的體系。數(shù)字農(nóng)業(yè)已經(jīng)把工業(yè)的可控生產(chǎn)與計算機輔助設(shè)計的相反融入到了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方面,把計算機信息技術(shù)當(dāng)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的重要的支配因素,參與到了農(nóng)業(yè)的每個環(huán)節(jié)當(dāng)中,這將是我國實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的信息化進行跨越與發(fā)展的切入點與突破口。現(xiàn)在,美國在數(shù)字農(nóng)業(yè)的領(lǐng)域方面已經(jīng)得到了很大成功,計算機在數(shù)字農(nóng)業(yè)的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)形成了比較專業(yè)化的生產(chǎn)、集約經(jīng)營方式、企業(yè)化的管理現(xiàn)代的產(chǎn)業(yè)模式。形成了現(xiàn)在完善的一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系,已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的供應(yīng)與生產(chǎn)當(dāng)中得到了應(yīng)用,以及在農(nóng)業(yè)產(chǎn)品收貨后一些工序,詳述儲藏、加工、運輸、以及銷售等,使得農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)變的高效起來。形成了對農(nóng)業(yè)的推廣、教育以及科研的三位一體。
3 計算機信息技術(shù)在精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)和設(shè)備當(dāng)中的運用
利用計算機以及當(dāng)中一些專用的地理信息的軟件,把四季的農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)工作的環(huán)節(jié)進行有機的聯(lián)系,形成了精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備中的技術(shù)系統(tǒng),這種系統(tǒng)技術(shù)能夠?qū)π∶娣e的土地進行管理,具體一點就是對土地土壤的特性與一些農(nóng)作物的產(chǎn)量評估潛力。調(diào)節(jié)控制農(nóng)作物之間的差異精細精準(zhǔn)的對農(nóng)作物的用料和農(nóng)作物的生產(chǎn)進行調(diào)整。對于農(nóng)作物所需要的養(yǎng)料使用方法進行優(yōu)化,對物料所投放的數(shù)量、時間、空間的位置等進行掌握從而降低了成本、對經(jīng)濟效益有所增加,同時還可以減低對于環(huán)境的污染,從而對生態(tài)環(huán)境進行改善,來實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性的發(fā)展。
在20世紀(jì)90年代的時候,英國、美國、德國等一些發(fā)達的國家在一些大面積的機械化進行生產(chǎn)的條件下發(fā)展和研究,因此便有了精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)裝備。這種裝備是新時代農(nóng)業(yè)所必然發(fā)展的趨勢,不可阻擋,目前與精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)裝備有關(guān)的公司已經(jīng)在世界比較發(fā)達的公司開始普遍了。而我國在1994年的時候就有科學(xué)家提出了相同的建議,并且啟動了一項與之有關(guān)的工程。目前我國把精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向已經(jīng)進行分部的實施:第一,對于農(nóng)田的樣本進行采集與分析;第二,對耕種期間所需要的一切都是有計算機技術(shù)進行控制并且完成;第三,將精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)進行集成。
4 運用在農(nóng)業(yè)上的計算機模擬技術(shù)
計算機的模擬技術(shù)對于科學(xué)的研究作用主要有幾個方面:對于一些耗時較長。費用較高的一些實驗可以幫助進行選定的方案;對于一些因為條件對其的限制而不能進行的實驗,可以幫助其預(yù)報出結(jié)果;對于一些意義比較重大的,但是還有一定的風(fēng)險的研究,就可以用計算機進行一下預(yù)備的試驗。在農(nóng)業(yè)中,實時控制運用的同樣比較廣泛,實施控制又稱之為過程的控制就是在生產(chǎn)以及科學(xué)的試驗中,利用計算機系統(tǒng)當(dāng)中一些信息對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)實現(xiàn)自動化的控制,這種技術(shù)在園藝和畜牧業(yè)當(dāng)中有著顯著的作用。
5 在農(nóng)業(yè)傳播當(dāng)中計算機所起到的作用
隨著網(wǎng)絡(luò)的普及,人們已經(jīng)離不開網(wǎng)絡(luò)了,同樣的,農(nóng)業(yè)也在依靠著網(wǎng)絡(luò),農(nóng)業(yè)產(chǎn)品是人們生活時所必需的,但是只有符合社會所需求的,才會得到社會的認可,由于農(nóng)產(chǎn)品具有較強的季節(jié)性,所以短時間內(nèi)銷售不了的話就會出現(xiàn)囤積的現(xiàn)象,所以,了解市場信息對于農(nóng)產(chǎn)品的銷路有著很大的作用,因此網(wǎng)絡(luò)的信息對于農(nóng)業(yè)的作用將會是越來越大。
6 總結(jié)
在全球化的經(jīng)濟的形勢下,用計算機技術(shù)對于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)進行支撐,對于農(nóng)業(yè)的領(lǐng)域也會是更加的深入,也將會對隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展而完善,從而更好的服務(wù)于現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)。
參考文獻
[1]王江楓,羅錫文,洪添勝,戈振揚.計算機視覺技術(shù)在芒果重量及果面壞損檢測中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,1998,04.
(一)農(nóng)業(yè)特色不彰顯
電子科技大學(xué)的電子信息專業(yè)以圖像信息處理與傳輸為重點。西安電子科技大學(xué)的電子信息專業(yè)則以雷達信息處理為特長[2 ]。農(nóng)業(yè)院校的電子信息專業(yè)應(yīng)該突出農(nóng)業(yè)特色。但是由于電子信息專業(yè)在農(nóng)業(yè)院校一般都成立時間不長,屬于新興專業(yè),因而經(jīng)驗不豐富,尚未形成農(nóng)業(yè)特色。由于專業(yè)特色不明顯,導(dǎo)致專業(yè)實驗室特色不明顯,實驗內(nèi)容更多的是通用的驗證實驗。以南京農(nóng)業(yè)大學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為例,綜合設(shè)計實驗未能與農(nóng)業(yè)工程有機結(jié)合,以致很多學(xué)生畢業(yè)時對農(nóng)業(yè)工程都不是十分清楚。雖然近幾年畢業(yè)的學(xué)生都能找到工作,卻沒有明確的就業(yè)方向,什么行業(yè)都有,且就業(yè)的層次不夠高。而國家在“十二五”規(guī)劃中已經(jīng)將農(nóng)業(yè)工程納入十大重點投入項目之一,農(nóng)業(yè)工程有著很好的發(fā)展前景,電子信息專業(yè)如果能和農(nóng)業(yè)工程結(jié)合,必能得到良好的發(fā)展。
(二)實驗室設(shè)備和實驗老師尚未轉(zhuǎn)型
農(nóng)業(yè)院校電子信息專業(yè)實驗室一般是在原有的相關(guān)專業(yè)實驗室基礎(chǔ)上建設(shè)的,由于時間短,尚未真正轉(zhuǎn)型為電子信息專業(yè)自身的實驗室,并且實驗室設(shè)備使用時間已經(jīng)較長,實驗條件比較差。如南京農(nóng)大電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實驗室依托于原先的農(nóng)業(yè)電氣化和自動化兩個專業(yè)的實驗室,只是針對高頻、通信原理等補充了一些實驗設(shè)備。缺乏實質(zhì)意義上專業(yè)實驗室,實驗條件就捉襟見肘,使得教師在理論教學(xué)過程中講授的是新設(shè)備知識,而實驗教學(xué)時接觸到的卻是一些陳舊的設(shè)備,教學(xué)難以得心應(yīng)手,從而降低了教學(xué)質(zhì)量。從學(xué)生方面看,在課堂上可以學(xué)到先進的理論知識,實驗室陳舊的設(shè)備卻影響了學(xué)生做實驗的興趣,以致學(xué)生把做實驗當(dāng)成是一項無聊的任務(wù),實驗過程中僅是看別人做實驗,實驗后抄一下實驗報告,這樣實踐能力的培養(yǎng)效果大打折扣。實驗老師也未能轉(zhuǎn)型。由于農(nóng)業(yè)院校原來沒有電子信息這個專業(yè),專業(yè)增加后,實驗室規(guī)模相對是擴大了,但是實驗室老師都是從相關(guān)專業(yè)轉(zhuǎn)過來的,如南京農(nóng)大電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實驗室教師許多原先是從事農(nóng)業(yè)電氣化和自動化實驗教學(xué)的,他們對電子信息這個專業(yè)還不是很了解,在很多實驗教學(xué)中并不能游刃有余。另外,許多農(nóng)業(yè)高校沒有建立對實驗教師開展相應(yīng)培訓(xùn)的機制,實驗教師的工作量核算又缺乏科學(xué)性,從而影響了實驗教師學(xué)習(xí)新專業(yè)知識的積極性。在實驗教師人才引進方面,一般學(xué)校認為實驗教學(xué)是理論教學(xué)的附屬物,因而沒有給予實驗教師相應(yīng)的待遇,很難吸引優(yōu)秀的人才投身到實驗技術(shù)隊伍中。
(三)實驗室的封閉式管理與電子信息專業(yè)的開放性相悖
電子信息專業(yè)教學(xué)離不開一個開放式的實驗室,學(xué)生需要不斷的實踐才能打好基礎(chǔ),才能學(xué)好專業(yè)知識,才能擁有良好的專業(yè)能力。但一般高校將實驗室物資和實驗教學(xué)放在不同的部門進行管理,這就造成了實驗室管理上的不協(xié)調(diào),既難以形成跨學(xué)科的實驗?zāi)芰?,又不易實現(xiàn)整體效益。如南京農(nóng)大工學(xué)院電氣工程系實驗室原來是按教研室分,有三個實驗室管理辦公室。后來該校將三個實驗室合并為一個電學(xué)實驗中心,就部分解決了這個問題。實驗室管理上的這個問題,使得“學(xué)生等實驗室開門、實驗室開門等學(xué)生”這種情況時有發(fā)生。為了進一步加強實驗室管理,南京農(nóng)大電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實驗室還采用了學(xué)生勤工助學(xué)的方法來參與管理。但由于工作不成熟,未能制定對應(yīng)的規(guī)章制度,使得部分實驗室變成了學(xué)生自己的場所,反而更增加了實驗室的封閉型。
(四)實驗教學(xué)保守性與電子信息專業(yè)創(chuàng)新要求不符
電子信息專業(yè)實驗教學(xué)應(yīng)該更注重動手能力,但是現(xiàn)在的實驗課堂完全沒有體現(xiàn)靈活的動手,師生更像是在完成一項任務(wù)。老師注重理論教學(xué),沒有把時間過多地投入到實驗環(huán)節(jié)中,實驗教學(xué)中只是把一些驗證性實驗和被做了很多遍的簡單的設(shè)計題目布置給學(xué)生做,創(chuàng)新性在其中難以實現(xiàn),從而影響到學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
二、農(nóng)業(yè)院校電子信息專業(yè)實驗室建設(shè)的對策
(一)依靠優(yōu)勢學(xué)科,強化農(nóng)業(yè)特色
電子信息本科專業(yè)學(xué)生可以參加國家級、省級大學(xué)生電子競賽、挑戰(zhàn)杯、GIS 大賽、機器人大賽等等。這些比賽可以很好地提高學(xué)生的能力,但是需要有特色的創(chuàng)新實驗室作為支撐。電子信息專業(yè)實驗室只有和學(xué)校的優(yōu)勢學(xué)科水融,才能走出自己的特色之路。以南京農(nóng)業(yè)大學(xué)為例,該校的農(nóng)業(yè)工程學(xué)科歷史悠久,學(xué)術(shù)源遠流長,20 世紀(jì) 80 年代就已經(jīng)有碩士、博士點。因而可以考慮將電子信息融入農(nóng)業(yè)工程,在農(nóng)業(yè)工程一級學(xué)科下開設(shè)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。這樣既能使農(nóng)業(yè)工程學(xué)科“老樹春深更著花”,也能使農(nóng)業(yè)院校的電子信息專業(yè)“借力好風(fēng)上青云”。在此基礎(chǔ)上,更多地將農(nóng)業(yè)工程項目引入到電子信息實驗環(huán)節(jié)中,如可以考慮農(nóng)業(yè)自動灌溉里的控制裝置的設(shè)計,農(nóng)業(yè)害蟲識別的簡易智能裝置設(shè)計等等。
(二)投入經(jīng)費 ,推動實驗室設(shè)備和實驗教師轉(zhuǎn)型
中國工程院院士左鐵鏞教授說過:大學(xué)有將近一半以上的資產(chǎn)在實驗室,因此實驗室是學(xué)校的“半壁江山”。農(nóng)業(yè)高校的領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)該充分認識到電子信息專業(yè)實驗室建設(shè)的重要性和緊迫性,在保證實驗室專項資金無虞之外,還需進一步加大對實驗室建設(shè)的投入,使實驗室最大限度地向電子信息專業(yè)需要高效轉(zhuǎn)型。實驗室教師是實驗室最具有活力的因素,其素質(zhì)是建設(shè)實驗室的關(guān)鍵。提高實驗教師團隊的整體素質(zhì)是加強實驗室強大支撐作用的有效途徑。由于電子信息技術(shù)發(fā)展迅猛,以前的實驗教師跟不上專業(yè)實驗教學(xué)需求,因而可以轉(zhuǎn)型為管理人員,同時另外招聘專業(yè)能力較強的專職實驗教師。學(xué)校每年不斷地以博士畢業(yè)生充實教師團隊的同時,應(yīng)該引進優(yōu)秀的碩士研究生學(xué)歷以上的畢業(yè)生充實到實驗技術(shù)隊伍中,培養(yǎng)專職的實驗老師。
(三)科學(xué)管理,建設(shè)開放式實驗室
中圖分類號:S-0文獻標(biāo)識號:A文章編號:1001-4942(2013)09-0118-04
我國農(nóng)業(yè)資源約束日益突出,農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境退化加劇,化肥占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本25%以上,但利用率僅為30%~35%,遠低于發(fā)達國家的50%~60%,不僅造成了經(jīng)濟上的巨大損失,更帶來了嚴(yán)重的地下水污染和生態(tài)環(huán)境破壞。國內(nèi)外研究表明,精準(zhǔn)變量施肥可使多種作物平均增產(chǎn)8.2%~19.8%,降低總成本約15%,化肥施用量減少約20%~40%,土壤理化性質(zhì)得到改善。因此,解決上述問題的最佳途徑是大范圍地推廣應(yīng)用按需變量施肥的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和測土配方施肥技術(shù)。
1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)及其在我國的實踐與發(fā)展
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)[1~5]又稱精細農(nóng)業(yè),它以信息技術(shù)為基礎(chǔ),根據(jù)田間每一操作單元的具體條件,定位、定時、定量地調(diào)整土壤和作物的各項管理措施,最大限度地優(yōu)化各項農(nóng)業(yè)投入的量、質(zhì)和時機,以期獲得最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟效益,同時兼顧農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境,保護土地等農(nóng)業(yè)自然資源。
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)是基于信息技術(shù)、生物技術(shù)和工程裝備技術(shù)等一系列科學(xué)技術(shù)成果上發(fā)展起來的一種新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù),由全球定位系統(tǒng)、農(nóng)田信息采集系統(tǒng)、農(nóng)田遙感監(jiān)測系統(tǒng)、農(nóng)田地理信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、智能化農(nóng)機具系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)和培訓(xùn)系統(tǒng)等組成。其核心技術(shù)是“3S”(即RS、GIS、GPS)技術(shù)[6,7]及計算機自動控制技術(shù)。
遙感(RS)技術(shù)[8]的主要作用是農(nóng)作物種植面積檢測及產(chǎn)量估算、作物生長環(huán)境信息檢測(包括土壤水分分布檢測、水分虧缺檢測、作物養(yǎng)分檢測和病蟲害檢測)、災(zāi)害損失評估。地理信息系統(tǒng)(GIS)[9]是精細農(nóng)業(yè)技術(shù)的核心。應(yīng)用該系統(tǒng)可以將土地邊界、土壤類型、地形地貌、灌溉系統(tǒng)、歷年土壤測試結(jié)果、化肥和農(nóng)藥使用情況、歷年產(chǎn)量等各種專題要素地圖組合在一起,為農(nóng)田管理提供數(shù)據(jù)查詢和分析,繪制產(chǎn)量分布圖,指導(dǎo)生產(chǎn)。應(yīng)用全球定位系統(tǒng)(GPS)可以精確定位水、肥、土等作物生長環(huán)境和病、蟲、草害的空間分布,輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的播種、灌溉、施肥、病蟲害防治工作。另外,農(nóng)機具上安裝GPS系統(tǒng)還可以進行田間導(dǎo)航,實現(xiàn)變量作業(yè)。
我國在1994年就有學(xué)者進行精細農(nóng)業(yè)的研究。國家“十五”科技戰(zhàn)略重點將發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平作為重中之重,并首次在“863”計劃中支持研究機構(gòu)進行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)自主創(chuàng)新。目前一些地區(qū)已經(jīng)將精細農(nóng)業(yè)引入生產(chǎn)實踐中,在北京、上海、黑龍江以及新疆一些地區(qū)建立起一批精細農(nóng)業(yè)示范基地,并取得了可觀的經(jīng)濟效益。
2 國內(nèi)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)研究現(xiàn)狀
從技術(shù)角度來看,完整的精細農(nóng)業(yè)技術(shù)由土壤及作物信息獲取、決策支持、處方生成、精準(zhǔn)變量投入四個環(huán)節(jié)組成(圖1)。信息獲取技術(shù)、信息處理與分析技術(shù)、田間實施技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)不可或缺的組成部分,三者有機集成才能實現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的目標(biāo)。
圖1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(PA/PF)技術(shù)組成
2.1 土壤及作物信息獲取[10,11]
由全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)獲得的定位信息、遙感系統(tǒng)(RS)獲得的遙感信息和基礎(chǔ)、動態(tài)信息構(gòu)成了農(nóng)業(yè)生物環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)信息。
2.1.1 土壤環(huán)境信息的獲取 (1)土壤養(yǎng)分信息的獲?。和寥鲤B(yǎng)分的快速測量一直是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)信息采集的難題。目前主要的測量儀器一是基于光電分色等傳統(tǒng)養(yǎng)分速測技術(shù)的土壤養(yǎng)分速測儀,其穩(wěn)定性、操作性和測量精度雖然尚待改進,但對農(nóng)田主要肥力因素的快速測量具有實用價值。如河南農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)的YN型便攜式土壤養(yǎng)分速測儀[12],相對誤差為5%~10%,盡管每個項目測試所需時間仍在40~50 min,但較傳統(tǒng)的實驗室化學(xué)儀器分析在速度上提高了20倍。二是基于近紅外(NIR)多光分析技術(shù)、極化偏振激光技術(shù)、離子選擇場效應(yīng)晶體管(ISFET)集成元件[13,14]的土壤營養(yǎng)元素快速測量儀器,相關(guān)研究己取得初步進展,有的已裝置在移動作業(yè)機上支持快速信息采集。
(2)土壤水分信息的獲?。和寥浪值臏y量是精細農(nóng)業(yè)實施節(jié)水灌溉的基礎(chǔ)。目前常用的水分測量方法有基于時域反射儀(TDR)原理的測量方法、基于中子法技術(shù)的測量方法、基于土壤水分張力的測量方法和基于電磁波原理的測量方法[15]。
(3)土壤電導(dǎo)率信息的獲?。和寥离妼?dǎo)率能不同程度地反映土壤中的鹽分、水分、有機質(zhì)含量、土壤質(zhì)地結(jié)構(gòu)和孔隙率等參數(shù)的大小[16,17]。有效獲取土壤電導(dǎo)率值對于確定各種田間參數(shù)時空分布的差異具有重要意義??焖贉y量土壤電導(dǎo)率的方法有電流-電壓四端法和基于電磁感應(yīng)原理的測量方法。
(4)土壤pH值的獲取:目前適合精細農(nóng)業(yè)要求的pH值檢測儀器主要有光纖pH值傳感器和pH-ISFET電極[18~21]。光纖pH值傳感器雖然易受環(huán)境干擾,但在精度和響應(yīng)時間上基本能滿足田間實時快速采集的需要。基于pH-ISFET電極的測量方法具有良好的精度和較短的響應(yīng)時間,但易受溫度影響,需要溫度補償,且電極的壽命較短。
(5)土壤耕作層深度和耕作阻力:圓錐指數(shù)CI(Cone Index)可以綜合反映土壤機械物理性質(zhì),表征土壤耕作層深度和耕作阻力[22]。圓錐指數(shù)CI是用圓錐貫入儀(簡稱圓錐儀)來測定的。圓錐儀的研制工作不斷發(fā)展,從手動貫入到機動貫入,從目測讀數(shù)到電測記錄,出現(xiàn)了多種多樣的圓錐儀。
2.1.2 作物生長信息的獲取 作物生長信息包括作物冠層生化參數(shù)(葉綠素含量、作物水分脅迫和營養(yǎng)缺素脅迫)、植物物理參數(shù)(如根莖原位形態(tài)、葉片面積指數(shù))等。作物長勢信息是調(diào)控作物生長、進行作物營養(yǎng)缺素診斷、分析和預(yù)測作物產(chǎn)量的重要基礎(chǔ)和根據(jù)。主要方法有三種:一是從宏觀角度利用RS遙感的多時相影像信息研究植被生長發(fā)育的節(jié)律特征[23]。二是在區(qū)域或田塊的尺度上,近距離直接觀測分析作物的長勢信息。三是基于地物光譜特征間接測定作物養(yǎng)分和生化參數(shù)。
2.1.3 病蟲草害信息的采集 病蟲害和雜草是限制農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)提高的重要因素,及時、準(zhǔn)確、有效檢測病蟲害的發(fā)生時間、發(fā)生程度是采取治理措施的基礎(chǔ)。目前,病蟲草害信息的自動快速采集主要是基于計算機圖像處理和模式識別技術(shù),以研究植株的根、莖、冠層(葉、花、果實)等的形態(tài)特征作為診斷判讀的目標(biāo)。主要分析方法有光譜特征分析法、紋理特征分析法、形狀特征分析法等[24~29]。
2.1.4 作物產(chǎn)量信息的獲取 獲取作物產(chǎn)量信息是實現(xiàn)作物生產(chǎn)過程中變量管理的重要依據(jù)。國際上已商品化的谷物聯(lián)合收割機產(chǎn)量監(jiān)視系統(tǒng)主要有美國CASE IH公司的AFS(advanced farming system )系統(tǒng)、英國AGCO公司的FieldStar系統(tǒng)、美國John-Deree公司的Greenstar系統(tǒng)、美國AgLeader公司PF(precision farming)系統(tǒng)及英國RDS公司的產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)等[30]。這些系統(tǒng)具有功能較強的GIS綜合功能,能自動完成產(chǎn)量監(jiān)測和生成產(chǎn)量分布圖。我國谷物產(chǎn)量測產(chǎn)系統(tǒng)的研究起步較晚,目前尚在研制中。
2.2 決策支持與處方生成
分析決策系統(tǒng)[31]主要包括地理信息系統(tǒng)(GIS)、作物生產(chǎn)函數(shù)或生長模型和決策系統(tǒng)三部分,決定變量施肥效果[14]。
地理信息系統(tǒng)(GIS)用于描述農(nóng)田屬性的空間差異和建立土壤數(shù)據(jù)、自然條件、作物苗情等空間信息數(shù)據(jù)庫,進行空間屬性數(shù)據(jù)的地理統(tǒng)計。它主要應(yīng)用于離線的處方控制方式中,而在實時控制模式中沒有使用的必要。
作物生產(chǎn)函數(shù)或生長模型是生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。它將作物、氣象和土壤等作為一個整體進行考慮,應(yīng)用系統(tǒng)分析的原理和方法,綜合農(nóng)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)多個學(xué)科的理論和研究成果,對作物的生長發(fā)育與土壤環(huán)境的關(guān)系加以理論概括和數(shù)量分析,并建立起相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。該模型描述了作物的生長過程及養(yǎng)分需求,是變量施肥決策的根本依據(jù)。
決策系統(tǒng)根據(jù)農(nóng)業(yè)專家長期積累的經(jīng)驗和知識或GIS與作物生長模型的組合分析計算[11],這些存儲在GIS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息經(jīng)由作物生產(chǎn)管理輔助決策支持系統(tǒng),最終生成具有針對性的優(yōu)化了的投入決策及對策圖,即進行時、空、量、質(zhì)全方位的田間管理實施處方圖,得到施肥的處方圖(離線形式)或具體的施肥量(在線形式),并將其存入存儲卡或者數(shù)據(jù)庫中,供施肥作業(yè)使用。
2.3 變量投入技術(shù)
由配套農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)備(ICS農(nóng)機裝備和VRT變量投入設(shè)備)組成調(diào)控實施系統(tǒng),經(jīng)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS定位,在田間管理處方圖的指導(dǎo)下實施精細控制,田間實施的關(guān)鍵技術(shù)是現(xiàn)代工程裝備技術(shù),是“硬件”,其核心技術(shù)是“機電一體化”。田間實施技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)作物播種、施肥、化學(xué)農(nóng)藥噴灑、精準(zhǔn)灌溉和聯(lián)合收割機計產(chǎn)收獲等各個環(huán)節(jié)中。
3 國內(nèi)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展對策
3.1 宣傳普及,提升對精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的認識
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)本身能帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會生態(tài)效益,同時對提高農(nóng)民收入、減少農(nóng)民勞動強度、改善環(huán)境質(zhì)量等有非常重要的作用。
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣應(yīng)用涉及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)本身的發(fā)展、農(nóng)業(yè)機械化水平、農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)、農(nóng)民承擔(dān)生產(chǎn)風(fēng)險的能力等,其中農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)是推廣應(yīng)用過程中的關(guān)鍵。由于農(nóng)民獲得信息的渠道有限,只有通過農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn),農(nóng)民才能認識到精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的優(yōu)點并在技術(shù)培訓(xùn)過程中掌握這項技術(shù),精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)才能在生產(chǎn)實踐中大范圍地推廣應(yīng)用。
3.2 完善精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的配套技術(shù)
通過測土配方和相應(yīng)的變量施肥技術(shù),改變農(nóng)民傳統(tǒng)施肥觀念,根據(jù)土地的肥力現(xiàn)狀按需變量配合施用肥料,提高肥料利用率,減少面源污染,增產(chǎn)增收。
做好精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)資料收集和信息標(biāo)準(zhǔn)化工作,應(yīng)用3S技術(shù)建立農(nóng)作物品種、栽培技術(shù)、病蟲害防治等技術(shù)信息網(wǎng)絡(luò)以及農(nóng)業(yè)科研成果、新材料等科研信息網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的社會化、產(chǎn)業(yè)化。
3.3 選準(zhǔn)適合國情的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)項目
我國大部分地區(qū)尤其是較落后地區(qū)的農(nóng)村承包地普遍處于碎片化狀態(tài),難以支撐起發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的要求,必須通過土地流轉(zhuǎn)達到規(guī)模經(jīng)營的效果。
另一方面,隨著農(nóng)村市場化和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,在墾區(qū)農(nóng)場(如黑龍江大型農(nóng)場、新疆建設(shè)兵團)和大面積作物生產(chǎn)平原區(qū)建立“精確施肥”技術(shù)示范工程,或聯(lián)合一些高效益企業(yè)(煙草企業(yè)、中藥材企業(yè)等)帶動“精確施肥”的發(fā)展是結(jié)合中國國情發(fā)展精確施肥的有效途徑。
4 結(jié)束語
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展在我國尚處于起步階段,面臨諸多問題與困難。而且我國土地相對分散,技術(shù)落后,環(huán)保意識不強,在相當(dāng)長的時期內(nèi)仍然是小農(nóng)經(jīng)濟占主導(dǎo)成分。因此建立一個集資源化、信息化、知識化、生態(tài)化于一體的全方位生態(tài)系統(tǒng),走具有中國特色的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展之路,是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然。
《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006~2020年)》中明確把農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)作業(yè)與信息化作為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域科技發(fā)展的優(yōu)先主題,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對提高我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代科技水平具有重要作用,具有廣闊的發(fā)展前景。
參 考 文 獻:
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當(dāng)前,我國已進入運用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程和手段改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè),走中國特色農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路的關(guān)鍵時刻。農(nóng)業(yè)已到了轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、提高物質(zhì)技術(shù)裝備水平的重要階段,迫切需要構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)工程體系,不斷夯實現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)基礎(chǔ)支撐,切實加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)進程。
1,構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)工程體系是加快建立中國特色現(xiàn)代農(nóng)業(yè)支撐體系的重大舉措
經(jīng)過改革開放30年的努力,我國農(nóng)業(yè)發(fā)展取得了舉世矚目的成就,但我國農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)薄弱,農(nóng)業(yè)靠天吃飯的格局并沒有根本上改變,農(nóng)業(yè)工程體系已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系中較為薄弱和滯后的部分,一方面表現(xiàn)為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工、流通、儲藏、運輸?shù)然A(chǔ)條件和設(shè)施裝備落后,加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的任務(wù)相當(dāng)繁重;另一方面,相對于農(nóng)業(yè)技術(shù),農(nóng)藝技術(shù)和生物技術(shù)的研究人員,農(nóng)業(yè)工程建設(shè)和工程技術(shù)本身的研究不深入,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)工程建設(shè)模式單一、技術(shù)落后、標(biāo)準(zhǔn)缺乏,成為制約現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的短板。為此迫切需要構(gòu)建滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展當(dāng)前長遠需要,既符合我國國情又與農(nóng)業(yè)發(fā)展相適應(yīng)的完善、協(xié)調(diào)、規(guī)范的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)工程體系。
2 構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)工程體系是加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科建設(shè)的有效途徑
世界各地的經(jīng)驗表明,完善的農(nóng)業(yè)工程學(xué)科體系是一個國家農(nóng)業(yè)發(fā)達的重要標(biāo)志,我國農(nóng)業(yè)工程學(xué)科起步比較晚,其中為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施和裝備條件等服務(wù)的農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究就顯得比較薄弱和落后,還遠不能適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的迫切需要,構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)工程支撐體系將在全國范圍內(nèi)整合,包括農(nóng)業(yè)院校、科研單位和工程設(shè)計單位在內(nèi)的工程建設(shè)人才資源,培養(yǎng)造就支高層次的農(nóng)業(yè)工程研究隊伍,這無疑將為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的建設(shè)與繁榮注入強大的活力。與此同時,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)工程體系建設(shè)還將為農(nóng)業(yè)工程學(xué)科建設(shè)和研究提供廣闊的舞臺,促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)和農(nóng)業(yè)工程研究的良性互動,繁榮農(nóng)業(yè)工程學(xué)科體系,有利提升我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的地位和研究水平,促進整個學(xué)科建設(shè)不斷發(fā)展和完善。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)工程體系建設(shè)的內(nèi)容
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)工程體系建設(shè)主要以服務(wù)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)為目標(biāo),以農(nóng)業(yè)工程技術(shù)為主體,以集成創(chuàng)新為特色,緊緊圍繞農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施與裝備工程、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)施與裝備工程、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地加工與儲藏設(shè)施與裝備工程、農(nóng)產(chǎn)品流通設(shè)施與裝備工程、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境保護設(shè)施與裝備工程、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)公共服務(wù)設(shè)施與裝備工程等六大農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施與裝備條件建設(shè)工程領(lǐng)域開展系統(tǒng)、集成研究,收集有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)與建設(shè)信息,形成有關(guān)技術(shù)成果、技術(shù)方案和模式標(biāo)準(zhǔn)等。
1 農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施工程集成技術(shù)及模式研究
針對農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)工程規(guī)劃提出的全國糧食主產(chǎn)區(qū)的12個類型區(qū),選擇面積和產(chǎn)量占全國比重較大的3個類型區(qū):東北、華北(含西北)、南方,開展調(diào)研工作;在研討分析農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀與存在問題的基礎(chǔ)上,研究不同區(qū)域條件下高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)方面的關(guān)鍵技術(shù),主要包括土地平整與田塊集中、坡耕地改造與旱地雨水利用、現(xiàn)代灌溉與排水技術(shù)、機井與農(nóng)電、農(nóng)業(yè)機械化與田間道路設(shè)置、農(nóng)田防護與生態(tài)景觀建設(shè)等工程技術(shù);按照資源優(yōu)化配置原理,提出不同區(qū)域條件下的工程類型、建設(shè)模式、控制指標(biāo)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等。
2 種養(yǎng)業(yè)生產(chǎn)裝備與設(shè)施工程集成技術(shù)及模式研究
根據(jù)全國不同區(qū)域和氣候?qū)υO(shè)施農(nóng)業(yè)(含設(shè)施園藝、設(shè)施養(yǎng)殖)的需求,選擇西南、西北、華北3個區(qū)域,對設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施工程的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢展開調(diào)研,提出3個區(qū)域種養(yǎng)裝備和設(shè)施工程技術(shù)集成和模式優(yōu)化的框架和方法,形成促進設(shè)施農(nóng)業(yè)健康發(fā)展的重大需求和發(fā)展模式,并進行集成試驗示范等。
3 農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地加工儲藏裝備與設(shè)施工程集成技術(shù)及模式研究
根據(jù)優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品布局規(guī)劃以及新增1000億斤糧食規(guī)劃,在糧油、果蔬主產(chǎn)區(qū)各選擇2~3個省分別對玉米、馬鈴薯、花生、香蕉的產(chǎn)地加工儲藏裝備與設(shè)施現(xiàn)狀與需求進行調(diào)研,研究提出上述農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地加工儲藏工程裝備與設(shè)施技術(shù)集成和模式優(yōu)化的框架和方法:通過對現(xiàn)有技術(shù)的對比試驗以及分析篩選,研究提出產(chǎn)地加工儲藏工程裝備與設(shè)施工程的典型集成模式;建立玉米、馬鈴薯、花生、香蕉產(chǎn)地加工裝備與設(shè)施工程技術(shù)集成與模式優(yōu)化的試驗示范基地。
4 農(nóng)產(chǎn)品流通裝備與設(shè)施工程集成技術(shù)及模式研究
主要以果蔬、畜禽產(chǎn)品和水產(chǎn)品為重點研究對象,對其流通運輸技術(shù)與裝備及產(chǎn)地批發(fā)市場有關(guān)工藝技術(shù)進行集成研究,集成農(nóng)產(chǎn)品交易市場體系建設(shè)工程、農(nóng)產(chǎn)品物流(專用運輸車、農(nóng)產(chǎn)品冷鏈運輸網(wǎng)等)體系建設(shè)工程、農(nóng)產(chǎn)品交易物流質(zhì)量控制與監(jiān)測工程和農(nóng)產(chǎn)品交易物流信息化工程等方面的技術(shù),形成農(nóng)產(chǎn)品快捷、高效、安全交易與流通的工程建設(shè)技術(shù)體系、建設(shè)模式、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程規(guī)范等。
5 農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境保護裝備與設(shè)施工程集成技術(shù)及模式研究
針對畜禽糞便和農(nóng)作物秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物處理與資源化利用、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量安全(主要針對水、土對種植業(yè)產(chǎn)地環(huán)境影響)的共性問題及關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié),開展農(nóng)業(yè)廢水與農(nóng)業(yè)固體廢棄物處理工程、土壤重金屬污染修復(fù)工程、農(nóng)藥化肥減施工程等方面的調(diào)研;建立農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境保護裝備與設(shè)施工程技術(shù)評價數(shù)據(jù)庫。對主要技術(shù)進行分析、對比,開展農(nóng)業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)固體廢棄物處理適宜技術(shù)試驗驗證;篩選、集成農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境保護裝備與設(shè)施工程優(yōu)化技術(shù):形成典型區(qū)域的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境保護裝備與設(shè)施工程優(yōu)化模式;提出標(biāo)準(zhǔn)體系框架。
6 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)公共服務(wù)裝備與設(shè)施工程集成技術(shù)及模式研究
主要建立支撐農(nóng)田基礎(chǔ)、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地加工與儲藏、農(nóng)產(chǎn)品流通、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境保護、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)公共服務(wù)等六大設(shè)施與裝備工程的綜合服務(wù)管理信息平臺;集成農(nóng)業(yè)信息化工程、農(nóng)業(yè)重大疫病防控工程、農(nóng)業(yè)災(zāi)害防減工程、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全(檢測)工程、農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣與農(nóng)民培訓(xùn)工程等方面的建設(shè)技術(shù),并開展試驗示范;開展功能實驗室設(shè)備配置模式與選型集成研究;提出現(xiàn)代農(nóng)業(yè)公共服務(wù)裝備與設(shè)施工程建設(shè)的政策建議。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)工程體系建設(shè)的預(yù)期目標(biāo)
大會分為主題報告、專題報告、專題論壇三個版塊,共安排了19個行業(yè)專家及企業(yè)代表作報告,其內(nèi)容涉及行業(yè)發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新、栽培模式、信息技術(shù)、資本投資、溫室結(jié)構(gòu)、設(shè)施裝備、無土栽培、集約化育苗等。報告內(nèi)容均是以創(chuàng)新發(fā)展為出發(fā)點,深入探討了實際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗及面臨的問題,同時也引發(fā)了與會代表們的思考。
[中圖分類號] S27 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1003-1650 (2015)05-0294-01
進入新世紀(jì)以來,環(huán)境問題已經(jīng)成為全世界高度關(guān)注的問題,全球性的缺水和干旱問題越來越嚴(yán)重。而我國是一個農(nóng)業(yè)大國,對水資源的需求很高,最近幾年,節(jié)水問題逐漸成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中重點研究的問題之一。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)過程中,發(fā)展現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)對確保國家糧食生產(chǎn)安全,居民正常用水以及保護生態(tài)環(huán)境平衡有著十分重要的作用和意義?,F(xiàn)階段我國現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展正處于一個傳統(tǒng)技術(shù)和高科技技術(shù)相互融合和發(fā)展的階段,在這個關(guān)鍵時期,如何確定我國現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的研究和發(fā)展重點,對于我國現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)以及確保我國農(nóng)業(yè)用水安全,保護生態(tài)環(huán)境和糧食生產(chǎn)安全有著十分重要的現(xiàn)實意義。
1 現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)研究現(xiàn)狀分析
在我國節(jié)水經(jīng)驗不斷積累和實踐的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,我國節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和研究成果的應(yīng)用發(fā)揮了十分重要的作用,但是在技術(shù)研究過程中依然存在很大的瓶頸,主要表現(xiàn)為我國現(xiàn)有節(jié)水技術(shù)還不能為建立一個現(xiàn)代高效節(jié)水農(nóng)業(yè)體系而提供完善的技術(shù)支持,在經(jīng)驗和數(shù)據(jù)不斷積累的基礎(chǔ)上,缺少對節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)研究。在節(jié)水技術(shù)研究和發(fā)展過程中,依然缺乏有效地監(jiān)督和管理,缺乏規(guī)范化、定性定量以及綜合節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)體系。在我國節(jié)水農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中,節(jié)水設(shè)備不能緊跟現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)和發(fā)展的步伐,很多設(shè)備都比較落后,在使用過程中表現(xiàn)的很不穩(wěn)定,而且出現(xiàn)故障的概率很高。此外,我國節(jié)水設(shè)備的研究還不是很令人滿意,很多節(jié)水材料和技術(shù)都遠遠落后于發(fā)達國家。同時,我國的現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)還沒有建立完善的制度,對農(nóng)業(yè)節(jié)水的信息技術(shù)的傳播比較落后,其信息的可靠性也比較差,相關(guān)的技術(shù)人員對節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)不是很重視或者說重視程度不足。
2 現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢分析
2.1 積極利用生物技術(shù)充分挖掘作物本身的節(jié)水能力
現(xiàn)階段,研究比較熱門的節(jié)水技術(shù)就是對作物自身的接水潛能進行全面的挖掘和開發(fā),農(nóng)作物在生長過程中,自身就具備了一定的節(jié)水能力,因此,在進行生物技技術(shù)節(jié)水方法研究過程中,應(yīng)該對作物的自身生物調(diào)節(jié)作用進行分析,將其應(yīng)用到現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)中去。在研究過程中應(yīng)該從作物自身生物技能入手,在做好作物生物節(jié)水技術(shù)的同時,還要切實提高農(nóng)作物的茶涼以及對水分的利用率。最終保證將水是從傳統(tǒng)的濕法生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楦弋a(chǎn)量、高品質(zhì)變化的關(guān)鍵技術(shù)。
2.2 非傳統(tǒng)的水資源開發(fā)和利用技術(shù)成為了研究的熱點
非傳統(tǒng)的水資源開發(fā)和利用技術(shù)也就是區(qū)別與傳統(tǒng)的水資源開發(fā)和利用技術(shù)。在非傳統(tǒng)的水資源開發(fā)和利用技術(shù)中研究比較熱門的技術(shù)主要包括了天然雨水收集、儲存和利用,對生活污水能進行凈化處理后循環(huán)使用,苦水和咸水經(jīng)常處理之后回收利用,這些技術(shù)都已經(jīng)成為了我國乃至世界各個國家重點研究用于解決農(nóng)業(yè)用水危機的主要研究領(lǐng)域。同時這些節(jié)水技術(shù)也成為社會大眾廣泛關(guān)注的熱點。我們在進行現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)研究過程中應(yīng)該對上述的幾個技術(shù)進行充分的研究。
2.3 節(jié)水技術(shù)研究過程中逐漸融入了信息技術(shù)和智能技術(shù)
隨著計算機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,以及互聯(lián)網(wǎng)時代的到來,信息技術(shù)以及智能技術(shù)等的高新技術(shù)逐漸的應(yīng)用到現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)中,這些高新技術(shù)與現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)進行完全的融合和發(fā)展,使得現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)研究逐漸的進入到了科技化和智能化領(lǐng)域。目前,在現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)中,融合高新技術(shù)主要包括了以下幾個方面的內(nèi)容:首先,利用計算機技術(shù)和信息技術(shù)對作物的生長情況進行模擬,通過對作物生長周期進行模擬發(fā)現(xiàn)作物的節(jié)水點在那個階段,然后在作物種植過程中就能根據(jù)模擬的節(jié)水點采取相應(yīng)的節(jié)水措施;其次,通過利用現(xiàn)代智能技術(shù),對本地區(qū)的氣候環(huán)境等多個方面的節(jié)水因素進行實施的管理和控制;最后一種就是利用3S循環(huán)技術(shù)對作物的需求情況進行實時動態(tài)的監(jiān)測,對作物生長的蓄水情況進行智能監(jiān)測,并結(jié)合有效地動態(tài)信息管理、采集、傳輸和分析等技術(shù)的應(yīng)用對需要灌溉的農(nóng)作物面積進行有效地灌溉處理。
2.4 新材料和設(shè)備不斷的應(yīng)用
在未來現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的趨勢采用功能齊全,能耗低,環(huán)保、經(jīng)濟節(jié)約以及智能化的控制技術(shù),利用先進的生產(chǎn)和制造技術(shù),不斷促進現(xiàn)代節(jié)水產(chǎn)品的研究和開發(fā),提高產(chǎn)品的應(yīng)用性能,保證設(shè)備和產(chǎn)品能夠更好為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)發(fā)展而服務(wù)。
3 現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展建議
3.1 積極宣傳,統(tǒng)一思想,提高認知
在農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中,水資源缺乏已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了我國現(xiàn)代化建設(shè)的步伐。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展缺水問題已經(jīng)是一個不爭的事實,但是很多人在使用水資源過程中存在嚴(yán)重的浪費現(xiàn)象,在生產(chǎn)和生活過程中還會對水資源造成污染。因此,在節(jié)水工作開展過程中需要我們做好對保護水資源和節(jié)約用水的宣傳和教育工作,讓社會上每一個成員都提高節(jié)約用水的意識,節(jié)約用水從自身開始,在社會上還要積極的宣傳和倡導(dǎo)建設(shè)節(jié)約型社會,這是現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)得以全面實施的思想方面的準(zhǔn)備。
3.2 多部門聯(lián)合工作提高農(nóng)業(yè)用水的效率
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中節(jié)約用水不單單是農(nóng)業(yè)部門的事情,還包括了水利部門、氣象部門、環(huán)保部門以及政府宣傳部門和行政部門的支持。提高農(nóng)業(yè)用水的效率緊緊依靠一個部門的是難以實現(xiàn)的,必須加強各個部門之間的溝通和協(xié)作。對于上述的各個部門做到以下幾點:首先,建立綜合協(xié)調(diào)辦公機構(gòu),從組織角度出發(fā)為部門聯(lián)合創(chuàng)建一個必要的條件;其次,按照項目管理的辦法聯(lián)合其他部門組織和實施;再次,制定完善的各個部門都能參與其中的規(guī)劃方案,為保證多個部門協(xié)同合作奠定堅實基礎(chǔ);最后,充分發(fā)揮地方各個部門的作用。在現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展過程中只有保證全面發(fā)揮各個部門的積極性,才能保證工作順利的進行下去。
3.3 強化對現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的研究和推廣
現(xiàn)代生物節(jié)水是利用和開發(fā)生物體自身的生理和基因潛力,實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)節(jié)水的目的,其特點是研究時間長、難度大,應(yīng)用中投入小而效益高,潛力大而應(yīng)用前景廣闊。因此,在今后應(yīng)把現(xiàn)代節(jié)水技術(shù)的研究,作為農(nóng)業(yè)節(jié)水的重點來抓,不斷促進現(xiàn)代的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用和推廣。同時針對目前農(nóng)民,對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)了解的不多,認識不足的現(xiàn)狀,加大示范和推廣力度也是非常重要的。
參考文獻
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多年來,我國在依靠科技振興農(nóng)業(yè)、振興農(nóng)村經(jīng)濟方面有了很大的進步,全國大部分的縣(市)已開展“星火計劃”,共實施了十萬多個科技示范項目,有力地推動了農(nóng)村生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變,促進了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
引言
近兩年來,我國科技界在研究推進新的農(nóng)業(yè)科技革命中,關(guān)于國外“精細農(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)”項目、組織S-863農(nóng)業(yè)高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展計劃研究以及農(nóng)業(yè)部948引進項目立項中,也受到了重視。有的單位已開展了有關(guān)研究和試驗示范工程準(zhǔn)備工作,加強了和國外的學(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。可以預(yù)言:“精細農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系的試驗示范及其相關(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)展提供了新機遇,在開拓新的前沿科技應(yīng)用研究領(lǐng)域中,發(fā)達國家和一些發(fā)展中國家的起跑線拉近了距離,時間上的差距在縮小。在某些重要領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)發(fā)展上的跨越,將是機遇性的挑戰(zhàn)。主席1998.9在安徽考察工作時的講話中指出:“現(xiàn)在一些發(fā)達國家,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)科知識的組裝集成,其應(yīng)用研究發(fā)展必將帶動一批直接面向農(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),對推動我國基于知識和信息的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化,具有深遠的戰(zhàn)略性意義?!熬氜r(nóng)業(yè)”,即國際上已趨于共識的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming”學(xué)術(shù)名詞的中譯。國內(nèi)科技界及媒體報導(dǎo)中目前尚有各種不同的譯法和對其內(nèi)涵的理解。實際上,目前國外關(guān)于PrecisionFarming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)的精細農(nóng)作技術(shù),即基于信息和先進技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代農(nóng)田“精耕細作”技術(shù)。因此,作者認為采用“精細農(nóng)作”譯名來表達當(dāng)前這一技術(shù)思想的內(nèi)涵可能更為確切?!熬氜r(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踐,在發(fā)達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)家在進行作物生長模擬模型、栽培管理、測土配方施肥與植保專家系統(tǒng)應(yīng)用研究與實踐中進一步揭示的農(nóng)田內(nèi)小區(qū)作物產(chǎn)量和生長環(huán)境條件的明顯時空差異性,從而提出對作物栽培管理實施定位、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)迅速實用化而推動的農(nóng)業(yè)機械裝備的機電一體化、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)達國家對農(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、提高農(nóng)產(chǎn)品市場競爭力和減少環(huán)境后果的迫切需求,為“精細農(nóng)作”技術(shù)體系的形成準(zhǔn)備了條件。海灣戰(zhàn)爭后GPS技術(shù)的民用化,使得它在許多國民經(jīng)濟領(lǐng)域的應(yīng)用研究獲得迅速發(fā)展,也推動了“精細農(nóng)作”技術(shù)體系的廣泛實踐。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,形成和完善了一個新的精細農(nóng)作技術(shù)體系和開展了試驗實踐。迄今支持“精細農(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)千計的研究成果,實驗報告見諸于國際學(xué)術(shù)會議或?qū)W術(shù)刊物;每年都舉辦專題“國際精細農(nóng)業(yè)學(xué)術(shù)研討會”和有關(guān)裝備技術(shù)產(chǎn)品展示會;在萬維網(wǎng)上設(shè)置有多個專題網(wǎng)址,可以及時查詢到有關(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,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。
“精細農(nóng)作”技術(shù)思想的內(nèi)涵及其主要支持技術(shù):
“精細農(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)實際存在的空間和時間差異性信息,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)濟上有效的調(diào)控措施,區(qū)別對待,按需實施定位調(diào)控的“處方農(nóng)作”。正是信息技術(shù)革命為這一技術(shù)思想的實踐,提供了先進的技術(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條件的對象進行管理,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)場或田塊的平均產(chǎn)量的認識水平,很少顧及對農(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)域尺度上進行品種選擇、土肥監(jiān)測,通過地區(qū)試驗積累的適于當(dāng)?shù)氐脑耘喙芾泶胧┫蜣r(nóng)戶推薦使用。實際上,即使在同一農(nóng)田內(nèi),地表上、下影響作物生長條件和產(chǎn)量的明顯時空分布差異性,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,再逐步按時空變化蔓延的特性,早已為人們所認識。幾世紀(jì)前,農(nóng)民把土地劃分為小田塊來耕作經(jīng)營,正是受到對作物生長環(huán)境和產(chǎn)量空間變異的感性知識的影響。我國農(nóng)民幾千年來在小塊土地上經(jīng)過勞動密集的投入和積累的豐富生產(chǎn)管理經(jīng)驗而形成的“傳統(tǒng)精耕細作”技術(shù),也可以在小塊農(nóng)田內(nèi)達到很好的經(jīng)濟產(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導(dǎo)。八十年代以來,關(guān)于在農(nóng)田中實施土壤肥力、植保和作物生產(chǎn)定位管理(SiteSpecificCropManagement)的技術(shù)研究受到廣泛的重視。世界著名廠商先后向市場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,已可以在收獲過程中自動生成以12-15m2為單元組成的農(nóng)田小區(qū)產(chǎn)量分布圖。多年的試驗實踐表明,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)量上述明顯的時空分布差異性,顯示了農(nóng)田資源利用存在的巨大潛力?,F(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因素及最終收成的空間差異性信息,實施基于知識和現(xiàn)代科技的分布式調(diào)控,達到田區(qū)內(nèi)資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的經(jīng)濟產(chǎn)量成為可能。圖1是精細農(nóng)作技術(shù)思想的示意圖。其實施過程可描述為:帶定位系統(tǒng)和產(chǎn)量傳感器的聯(lián)合收獲機每秒自動采集田間定位及對應(yīng)小區(qū)平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)通過計算機處理,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,作物生長發(fā)育模擬模型,投入、產(chǎn)出模擬模型,作物管理專家知識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)機械按小區(qū)實施目標(biāo)投入和精細農(nóng)作管理。上述精細農(nóng)作技術(shù)體系在許多發(fā)達國家的試驗和應(yīng)用表明,可以顯著節(jié)約投入,獲得良好的經(jīng)濟效益,受到農(nóng)戶的歡迎。
“精細農(nóng)作”是基于田間小區(qū)農(nóng)作條件的空間差異性,為實現(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,對實現(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)量計量與小區(qū)產(chǎn)量圖的生成需要能按秒記錄收獲機累計產(chǎn)量和對應(yīng)地理坐標(biāo)位置的智能型收獲機械,以及計算機數(shù)據(jù)處理和產(chǎn)量圖自動生成技術(shù);田區(qū)空間變量信息的快速實時采集,需要研究基于新原理的傳感技術(shù)與信號處理技術(shù);按小區(qū)實施自動處方農(nóng)作、調(diào)控目標(biāo)投入需要變量處方農(nóng)業(yè)機械;制定科學(xué)的農(nóng)作處方需要計算機作物管理輔助決策支持系統(tǒng)的支持;作為一個能協(xié)調(diào)運作的智能化系統(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“精細農(nóng)業(yè)”在發(fā)達國家也不過
五、六年的應(yīng)用試驗歷史,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?!熬氜r(nóng)作”應(yīng)用實踐可根據(jù)不同國家、不同地區(qū)的社會、經(jīng)濟條件,圍繞提高生產(chǎn)、節(jié)本增效、保護環(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踐精細農(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)驗知識,分析小區(qū)產(chǎn)量差異的原因,選擇經(jīng)濟適用的對策,在現(xiàn)實可行條件下采取適當(dāng)措施實施調(diào)控;也可以根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展的條件,利用先進的科技手段或智能化變量處方農(nóng)業(yè)機械實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動調(diào)控。建立一個完整的精細農(nóng)作技術(shù)體系,需要有多種技術(shù)知識和先進技術(shù)裝備的集成支持
3.“精細農(nóng)作”技術(shù)發(fā)展與工程技術(shù)創(chuàng)新
3.13S技術(shù)農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究:
“精細農(nóng)作”中的定位信息采集與處方農(nóng)作實施,需要采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)。已經(jīng)建成投入運行的有美國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20,000km高空近似圓形軌道上運行的24顆地球衛(wèi)星,其軌道參數(shù)和時鐘,由設(shè)于世界各大洲的五個地面監(jiān)測站和設(shè)于其本土的一個地面控制站進行監(jiān)測和控制。使得在近地曠野的GPS接收機在晝夜任何時間、任何氣象條件下最少能接受到4顆以上衛(wèi)星的信號,通過測量每一衛(wèi)星發(fā)出的信號到達接收機的傳輸時間,即可計算出接收機所在的地理空間位置。信號處理技術(shù)的發(fā)展,可使微弱的衛(wèi)星信號為便攜式或掌上型接收機的小型天線所接收。這是一個功能強大、對任何人、在全球任何地方都可以免費享用的空間信息資源。盡管美國政府對其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)使通用接收機的動態(tài)3維定位精度容易達到米級或分米級,測量型GPS接收機動態(tài)定位精度可達厘米級要求。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)田測量、定位信息采集和與智能化農(nóng)業(yè)機械配套的DGPS產(chǎn)品。這類產(chǎn)品通常均具有12個可選擇的衛(wèi)星信號接收通道、動態(tài)條件下每秒能自動提供一個3維定位數(shù)據(jù),動態(tài)定位精度一般可達分米和米級,并具有與計算機和農(nóng)機智能監(jiān)控裝置的通用標(biāo)準(zhǔn)接口。如美國Trimble公司Ag13212通道GPS接收機,可接收信標(biāo)臺的地區(qū)性差分校正信號免費服務(wù)或獲得由近地衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的廣域差分收費校正信號服務(wù),提供可靠的分米級定位和0.1米/小時的速度測量精度。系統(tǒng)可用于農(nóng)田面積和周邊測量、引導(dǎo)田間變量信息定位采集、作物產(chǎn)量小區(qū)定位計量、變量作業(yè)農(nóng)業(yè)機械實施定位處方施肥、播種、噴藥、灌溉和提供農(nóng)業(yè)機械田間導(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現(xiàn)有條件,或在缺乏上述服務(wù)條件下購置兩臺Ag132和配套通信電臺建立獨立的自用差分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、背負式田間信息采集附件、掌上型計算機及必要的聯(lián)接信號電纜等。Ashtect公司的AgNavigator結(jié)構(gòu)設(shè)計有些不同,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免費服務(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)站差分信號服務(wù)半徑約計300km。我國在東南沿海原交通部也建立了近20個這類信標(biāo)站。以近地衛(wèi)星作為星載GPS廣域差分信號服務(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。在競爭中謀求信息高新技術(shù)產(chǎn)品市場的商業(yè)利益,將是今后GPS技術(shù)發(fā)展競爭的總趨勢。今年3月30日美國副總統(tǒng)戈爾在白宮新聞會上,宣布開放GPS衛(wèi)星的L2頻道并進一步開放L3頻道民用服務(wù),這將大大有利于進一步改善GPS衛(wèi)星服務(wù)的精度和可靠性,使用戶獲得性能價格比更好的精確定位、定時技術(shù)服務(wù)。GPS用戶系統(tǒng)外觀結(jié)構(gòu)簡單,小型化,操作方便,但技術(shù)含量高。現(xiàn)有國外農(nóng)機廠商配套的GPS產(chǎn)品,大多采用OEM方式引進關(guān)鍵部件進行二次開發(fā)后嵌入于農(nóng)業(yè)機械應(yīng)用系統(tǒng)中,可使性能價格比顯著改善。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“精細農(nóng)作”,也可用于農(nóng)村規(guī)劃、土地測量、資源管理、環(huán)境監(jiān)測、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、分析、處理和表達地理空間信息的計算機軟件平臺,技術(shù)上已經(jīng)成熟。它在“精細農(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、作物產(chǎn)量的空間分布等的空間信息數(shù)據(jù)庫和進行空間信息的地理統(tǒng)計處理、圖形轉(zhuǎn)換與表達等,為分析差異性和實施調(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)管理與長勢預(yù)測模擬模型、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分布特征,GIS在農(nóng)業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用價值。在形成農(nóng)業(yè)空間信息地理圖形時,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,針對農(nóng)業(yè)資源信息管理和精細農(nóng)業(yè)實踐的需要和農(nóng)村用戶的特點,開發(fā)基于GIS設(shè)計規(guī)范的簡單實用、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)工程師進行創(chuàng)新研究。
遙感(RS)技術(shù)是未來精細農(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,農(nóng)情宏觀預(yù)報等方面作出了重要貢獻。由于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)目前尚達不到必要的空間分辨率和提供滿足農(nóng)作需要的實時性,目前還未用于作物生產(chǎn)的精細管理。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)田作物生長的時空變異性的信息,在一季節(jié)中不同時間采集的圖象,可用于確定作物長勢和條件的變化?;谶b感產(chǎn)業(yè)界對“精細農(nóng)作”的商業(yè)興趣,一系列的地球觀測衛(wèi)星將在近幾年內(nèi)發(fā)射,到2005年,將有超過40個這類衛(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1~3米,多光譜圖象分辯率預(yù)計可達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,參與應(yīng)用研究,現(xiàn)在的RS軟件已可裝載在PC機上使用,性能價格比已可為普通用戶所接受。
3.2收獲機械產(chǎn)量計量與產(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)果和評價種植管理水平的基礎(chǔ)?!熬氜r(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、水果等收獲機械產(chǎn)量計量及產(chǎn)量分布圖自動生成的試驗研究成果,但迄今已商品化的產(chǎn)品仍集中于谷類作物收獲機械方面。據(jù)報導(dǎo),美國目前約有20個制造商供應(yīng)谷物聯(lián)合收獲機產(chǎn)量計量系統(tǒng),1997年底,全國使用這一技術(shù)的聯(lián)合收獲機約17,000臺,其中約有一半帶GPS定位系統(tǒng)可支持產(chǎn)量分布圖自動生成。一個主要生產(chǎn)廠商宣稱,至2001年其生產(chǎn)的90%谷物聯(lián)合收獲機將裝備產(chǎn)量監(jiān)視器。迄今已進入商品化的這類產(chǎn)品主要是基于沖擊式-力傳感技術(shù)(如美國JohnDeree和CaseIH)、容積式光電計量技術(shù)(如英國RDS產(chǎn)品)和γ射線流量傳感技術(shù)(如MasseyFerguson產(chǎn)品)等。在谷物流量自動傳感過程中,還可同時測量凈糧含水量,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)濟效益分布圖(GrossMarginVariabilityMap)?!熬氜r(nóng)作”體系中的產(chǎn)量圖自動生成技術(shù),需要解決如下的科學(xué)技術(shù)問題:
流量傳感器的計量精度、穩(wěn)定性、通用性、標(biāo)定簡便性的進一步改善;
產(chǎn)量計量中同時獲得收獲機的實際割幅和前進速度信息;
生成產(chǎn)量分布圖需要的空間分辨率不大于收獲機械工作幅寬的DGPS定位系統(tǒng);
針對不同收獲機械建立谷物由割臺至流量測量點的谷物運移過程模型,以校正產(chǎn)量分布信息的動態(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傳輸方式。這些數(shù)據(jù)通常都是存儲在軟盤或IC智能卡中,能一次存儲至少一個作業(yè)班內(nèi)的全部數(shù)據(jù),然后再傳入PC機進行處理和生成產(chǎn)量分布圖;
開發(fā)PC上進行產(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)機械裝備、種植特點、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)合收獲機電子裝置,包括谷物產(chǎn)量自動計量和產(chǎn)量圖自動生成技術(shù),是當(dāng)代農(nóng)機研究的一個重要方向,也應(yīng)是我國農(nóng)機裝備機電一體化、信息化研究的優(yōu)先發(fā)展方向之一。對于改善易地收獲、農(nóng)機社會化服務(wù),提高農(nóng)機作業(yè)信息化意識,促進作物生產(chǎn)科學(xué)管理,都有十分重要的現(xiàn)實意義,應(yīng)是世紀(jì)之交我國農(nóng)機技術(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環(huán)境的空間變量信息,是實踐“精細農(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、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?,F(xiàn)有的土壤信息采集方法是基于定點采樣與實驗室分析相結(jié)合,耗資費時、空間尺度大、難于較精細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,測量精度能滿足實際生產(chǎn)要求的新傳感技術(shù)和進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)機械上的傳感器連續(xù)采集和進一步自動生成空間信息分布圖。已經(jīng)取得實用化或具有良好開發(fā)前景的成果,如:土壤含水量測量將在TDR成熟技術(shù)基礎(chǔ)上,在開發(fā)經(jīng)濟實用的基于駐波比、頻域法原理、近紅外技術(shù)的快速測量儀方面拓寬研究領(lǐng)域。土壤主要肥力因素(N、P、K)測量儀器開發(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)已有實用化產(chǎn)品投入使用,其穩(wěn)定性、操作性和測量精度雖然尚待改進,但對農(nóng)田主要肥力因素的快速近似測量具有實用價值;一種基于近紅外技術(shù)通過間接葉面反射光譜特性進行農(nóng)田氮肥肥力水平快速評估儀器已在試驗使用,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效應(yīng)晶體管(ISFET)集成元件的土壤主要礦物元素含量測量技術(shù)的研究在國外已取得進展,將是值得關(guān)注的技術(shù)突破性研究方向。土壤耕作層深度對評價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、基于電磁場測量土壤電導(dǎo)率用于評價土層深度分布圖的儀器已試驗使用,可對指導(dǎo)定位處方深耕取得良好的經(jīng)濟效益;關(guān)于SOM傳感器,早在數(shù)年前已有報導(dǎo),通過NIR原理研制的可用于田間在線測量的多光譜SOM測量儀已有商品化產(chǎn)品。在作物生長有關(guān)變量信息的采集方面,田間雜草識別是“精細農(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,如多光譜識別、NIR視角技術(shù)、圖象模式識別、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。在實踐“精細農(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)機械進入到一個以迅速融合電子技術(shù)向機電一體化方向發(fā)展的新時期。農(nóng)業(yè)機械的設(shè)計中,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“精細農(nóng)作”技術(shù)得以進入日益廣泛試驗實踐的重要條件。雖然,迄今支持“精細農(nóng)作”的若干主要農(nóng)機裝備,除了如前述帶產(chǎn)量圖自動生成的谷物收獲機以外,實施按處方圖進行農(nóng)田投入調(diào)控的智能化農(nóng)業(yè)機械,如安裝有DGPS定位系統(tǒng)及處方圖讀入裝置的,可自動選擇作物品種(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;可自動選擇調(diào)控兩種化肥配比的自動定位施肥機和自控噴藥機;可分別控制噴水量的定位噴灌機均已有商品化產(chǎn)品,并在繼續(xù)完善。拖拉機駕駛室已安裝智能化顯示器,在一個LED顯示屏上,可隨意調(diào)用各種圖形化可視界面,監(jiān)控機器各部分的工況和顯示處方作業(yè)和導(dǎo)航信息?,F(xiàn)代帶有多處理器的智能型農(nóng)業(yè)機械,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)計標(biāo)準(zhǔn)。我國當(dāng)今農(nóng)業(yè)機械技術(shù)水平從總體上看與發(fā)達國家落后了不止20年,需要在某些領(lǐng)域推動高新技術(shù)的應(yīng)用研究與實踐。開發(fā)適于我國國情的先進技術(shù)?!熬氜r(nóng)作”的示范試驗研究有可能成為農(nóng)業(yè)機械裝備領(lǐng)域應(yīng)用信息高新技術(shù)實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的切入點。3.5系統(tǒng)集成技術(shù)新晨
“精細農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系是一個集成系統(tǒng),它涉及到多種學(xué)科知識的支持,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,國外研究實踐中已經(jīng)積累了一些進行“精細農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系集成組裝的經(jīng)驗。我國科技工作者要研究這方面的進展,參與國際交流。作為工程師,要善于根據(jù)工程項目的整體目標(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)有解決實際問題的觀念與模式的創(chuàng)新意識;又能注意進行項目目標(biāo)的整體評估,協(xié)調(diào)技術(shù)先進性與經(jīng)濟可行性的綜合優(yōu)化目標(biāo),提出推動技術(shù)進步的試驗實踐方案。