精准农业的发展与应用论文

为发展农村生产和保证农民生活而提供的公共服务设施的总称。包括交通邮电、农田水利、供水供电、商业服务、园林绿化、教育、文化、卫生事业等生产和生活服务设施。它们是农村中各项事业发展的基础，也是农村经济系统的一个重要组成部分，应该与农村经济的发展相互协调。农业为通过培育动植物生产食品及工业原料的产业。农业属于第一产业，研究农业的科学是农学。农业的劳动对象是有生命的动植物,获得的产品是动植物本身．我们把利用动物植物等生物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的各部门，统称为农业．农业是支撑国民经济建设与发展的基础产品。 农业是人们利用动植物体的生活机能，把自然界的物质和能转化为人类需要的产品的生产部门。现阶段的农业分为植物栽培和动物饲养两大类。土地是农业中不可替代的在基本生产资料，劳动对象主要是有生命的动植物，生产时间与劳动时间不一致，受自然条件影响大，有明显的区域性和季节性。农业是人类衣食之源、生存之本，是一切生产的首要条件。它为国民经济其他部门提供粮食、副食品、工业原料、资金和出口物资。农村又是工业品的最大市场和劳动力的来源。 21世纪是农业发展的重要阶段，生命科学和其它最新科学技术相结合，将使世界农业发生根本性的变化。随着分子生物学的发展，生物基因库的建成，遗传工程的崛起，克隆技术和生物固氮技术的广泛应用，农业的面貌将为之一新。 工业化农业的发展，以投入大量物质和能量为标志，促进了生产力的大幅度提高，但也带来了能源枯竭、环境污染和生态失调等严重的社会问题。在近年来出现的新科学技术革命中，产生了一批新的技术群，如生物工程技术、新能源技术、微电子技术、原子能技术、空间技术和海洋技术等等。这些科学技术成果正不同程度地在农业中得到应用，为解决工业化农业带来的环境、能源和生态问题，呈现了光明的前景。 目前，在发展中国家，还有8亿以上人口未达到粮食安全线，还有亿的学龄前儿童营养失调，数以亿计的人们正遭受饥饿和营养不良的折磨。在落后的农业生态区，自然资源迅速恶化、人口飞速增长、贫困加剧和食品短缺的主要原因，就是缺乏农业高科技。由于“绿色革命”的巨大成功，国际农业发展研究中心已认识到通过适当调整自然资源来促进农业可持续发展的重要性和紧迫性。在当今和未来的研究中，人们将更注重自然资源的调整、种质的保护和品质的提高。 以“全球卫星定位系统”代表的高科技设备应用于农业生产，导致了“精准农业”的产生，这将大大提高农业的生产水平。这种技术是在联合收割机、播种机和施肥机上安装全球卫星定位仪，驾驶室内的接受器可以将信息传给计算机。这样就具有精确施肥、精确估产和精确作业的特点。目前，美国正在农业领域推广这种精确种植技术。 以因特网为代表的计算机网络技术应用于农业领域，使农业生产活动与整个社会紧密联系在一起，可以充分利用社会资源解决生产过程中的困难，农业生产的社会化将进入一个新阶段。自美国政府决定建造“信息高速公路”以来，计算机网络技术正在美国农业领域内迅速普及。通过因特网，农场主可以浏览全美乃至世界各地上网的信息，如农产品期货价格、国内市场销售量、进出口量、最新农业科技和气象资料等，还可以在网上销售农产品。 以基因工程为核心的现代生物技术应用于农业领域，导致了基因农业，其结果是将培育出更多产量更高、质量更优、适应性更强的新品种，使农业的自然生产越来越多地受到人类的直接控制。比如利用农作物中的基因嵌合技术，可以在传统育种一半的时间内，创造出更理想的全新物种。据美国经济学家分析，5年之内美国市场上采用基因工程方法改造的农产品和食品将达到200亿美元。可以说，第二次绿色革命已指日可待。 以高科技为基础的工厂化种养业正在兴起，这将从根本上改变农业的传统生产方式，使农业的生产活动可以不在大自然中进行，而像工业生产一样在厂房里进行。工厂化农业不是一般意义的温室生产，而是综合利用多种高科技成果的产物。其中既要应用生物技术培育种子，又要应用计算机技术对光照、温度、湿度、施肥、农药等进行控制，还要用新材料、新光源等高科技成果。比如许多温室可以模拟太阳的运行过程，使农作物像在自然界一样进行光合作用，这样就可以不分季节、夜以继日、连续不断地生产，从而提高生产速度，缩短生产周期，增加产量。 以确保食物的稳定生产为目标，改善农业产业结构与功能，进一步提高农业生产力水平的综合研究正引起日本政府的高度重视。其主要研究内容是：扩大经营规模，提高经营效率，降低经营成本，充分利用农田的自然循环机能，减轻环境负荷并开发适合日本的环境低负荷型农业新技术，在水田开发出“稻—麦—大豆—饲料作物”轮作体系，同时，分作物类别、学科领域类别，以及营农等各方面进行相应的研究、试验、示范大协作。 分子生物学为基础的生命科学的飞速发展，深化了人们对生物界的原有认识，而以生命科学为基础的生物产业在21世纪有可能呈现出巨大的发展。日本政府认为有必要促进这些学科领域积累的知识向农业科学领域的应用。主要课题内容有：一是高密度水稻染色体连锁基因图谱的研制。二是在动物方面，主要开展了动物基因组、发生分化、免疫及脑、神经等的研究，拟定要将取得的成果应用于对农业动物的繁殖和产肉性的改善；对天敌等有用昆虫的改良、疾病防治，以及对动物摄食与生殖行为的控制等方面的研究还可能对人体医学作出贡献；三是在生物综合防治基础的他感作用物质、性激素等生物间相互作用物质的探索方面，四是对农业水产生物的机能进行深度开发与仿生，以期创出新的产业，更好的利用生物机能修复环境的技术和生物机能模仿技术等。 以色列是世界上土地资源相对贫瘠,水资源十分缺乏的国家之一，全国有90％的土地是山区和沙漠，一半以上的地区属于典型的干旱和半干旱气候。几十年来，以色列政府根据本国的实际情况，制定和实施了明确的农业发展战略，特别是强调“以科技立国”的指导思想，在不断加大科研、教育投入的基础上，优先重点发展高效节水农业技术、优良品种选育技术、沙漠温室技术等，在保持农业生态环境的发展过程中，走上了农业的可持续发展道路。在进入21世纪的今天，以色列更加强调根据市场机会，发展高技术，加强研究与开发，定时调整产业结构，品种、品质不断创新，使农业生产及其技术全面国际化、专业化和商业化。2002年10月，《中共中央、国务院关于进一步加强农村卫生工作的决定》明确指出：要“逐步建立以大病统筹为主的新型农村合作医疗制度”， “到2010年，新型农村合作医疗制度要基本覆盖农村居民”，“从2003年起，中央财政对中西部地区除市区以外的参加新型合作医疗的农民每年按人均10元安排合作医疗补助资金，地方财政对参加新型合作医疗的农民补助每年不低于人均10元”，“农民为参加合作医疗、抵御疾病风险而履行缴费义务不能视为增加农民负担”。 这是我国政府历史上第一次为解决农民的基本医疗卫生问题进行大规模的投入。从2003年开始，本着多方筹资，农民自愿参加的原则，新型农村合作医疗的试点地区正在不断的增加，通过试点地区的经验总结，为将来新型农村合作医疗在全国的全面开展创造了坚实的理论与实践基础，截至2004年12月，全国共有310个县参加了新型农村合作医疗，有1945万户，6899万农民参合，参合率达到了。 按照“十一五”规划的要求，新型农村合作医疗到2010年的覆盖面达到农村的80％以上。2011年2月17日中国政府网发布了《医药卫生体制五项重点改革2011年度主要工作安排》。这份文件明确，2011年政府对新农合和城镇居民医保补助标准均由上一年每人每年120元提高到200元；城镇居民医保、新农合政策范围内住院费用支付比例力争达到70%左右。弱势群体在城乡均有，而农村弱势群体是弱势群体中的主体。农村弱势群体的主要特征是经济收入水平低下，社会竞争能力差，利益容易受到侵犯。加强农村弱势群体的权利保障，是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重要方面之一。1.要千方百计提高农村弱势群体的经济收入。首先，政府要加大对支持农村发展的投入，并向贫困农村地区倾斜。利用税收加大政府在国民收入再分配中的作用，国家扶贫资金更加向贫困农村倾斜。其次，通过农业科技推广，促进农村弱势群体利用农业科技增加经济收入。要坚持开发式扶贫，实行整村推进扶贫方式，分户制定针对性的扶贫措施，提高扶贫开发的成效。第三，要加大对农村弱势群体转移就业培训支持力度。根据市场需求，鼓励用工企业和培训机构开展定向、订单培训，动员社会力量广泛参加农村弱势群体转移就业培训，提高农民转移就业能力和外出适用能力，对吸收农村弱势群体务工的用人单位给以政策上的扶持。2.通过教育支持，提高农村弱势群体的综合能力。农村弱势群体发展能力的改善，从根本上取决于其受教育的机会和程度，思想意识的贫困往往导致生活的贫困。正如教育部部长周济指出：“贫困家庭子女的就学得不到基本保障，不仅会影响我国国民素质的整体提高，也不利于缩小城乡差距、贫富差距，不利于社会主义和谐社会的建设。”要在农村弱势群体中大力开展扫盲工作，同时做好农村弱势群体青少年的入学工作，为其以后的农业科技教育和职业培训奠定基础。农村弱势群体中普遍存在‘不自信’、‘等、靠、要’的思想，这和农村相对闭塞、思想保守有很大的关系，他们在很大程度上是思想观念落后，所以还需帮助他们改变思想观念，增强自信心。如利用在农村弱势群体的成员中培训农业科技能手的示范作用，可以增强农村弱势群体摆脱弱势状态的信心。提高农村弱势群体的综合能力，拓宽他们就业的途径和农业生产的范围，增加收入，逐渐脱贫致富，以改变由于贫穷而造成的农村弱势群体长辈贫穷、导致晚辈也贫穷的现状。3.健全和完善农村弱势群体社会保障制度。农村弱势群体的社会保障事关农村扶贫的效果，要健全其养老、医疗、最低生活保障和救济制度，以防因病返贫等现象。因此，首先要完善农村最低生活保障制度，各级政府要把为农村弱势群体提供最低生活保障的职责和途径确定下来，并使之制度化。优先将农村五保户、长期特困户纳入低保体系，然后逐步扩展到整个农村弱势群体，使他们生活得到保障。其次，健全县、乡、村农村卫生服务网络。因病致贫、因病返贫是农村弱势群体形成的一个原因，严重疾病不仅影响他们的劳动能力和就业能力，还会使他们的生活状况更为恶化，打击他们脱弱的自信心。要加强农村卫生服务网络的建设，将农村弱势群体纳入农村合作医疗体系。第三，要建立健全养老保险制度，建立农村弱势群体敬老院、农村弱势群体综合性的社会福利院、慈善协会，鼓励社会、集体、企业、个人兴办农村弱势群体的福利事业。4.建立健全农村弱势群体司法救助渠道。当农村弱势群体有司法需要，而又无能力提起诉讼时，一方面要通过建立专门负责农村弱势群体司法保护的国家机构或其他社会团体提供帮助；另一方面通过减免征收案件受理费，缓交诉讼费的司法救助措施，让有理无钱的农村弱势群体打得起官司，打得赢官司。司法机关应及时受理农村弱势群体的申请、使农村弱势群体能够切实、方便、快捷和经济地获得公正的司法保护，充分发挥司法救助在保护农村弱势群体中的重要作用。

农田地理信息系统是实现精准农业概念的核心系统，管理精准农业所有信息，进行农作物空间分析，给出准确可靠的农事操作方案。目前用于精准农业的地理信息系统在国内尚未见报道，除一般地理信息系统的功能外，要建立适合我国国情的、今后可以推广的精准农业地理信息系统，重点需要解决：（1）适合精准农业的数据库应用；（2）适合精准农业的空间分析系统；（3）与信息采集、遥感信息、农机控制等的接口。 农田GIS 数据库系统 数据库是精准农业农田地理信息系统的基础，数据来源于地理背景、本底调查、实时农田采集、以及经济的数据，主要的数据库有： （1）地理背景数据库：试验示范地在北京的位置（行政区），试验示范地在小汤山镇的位置（行政区），1：1000地形图和全要素底图，农业设施，科学（气象站）、境界，地形，和土地利用（耕地、园地、林地、草地等）等； （2）GPS数据库：GPS控制点，土壤、环境、水分等采样点的GPS点数据； （3）土壤数据库：土壤类型、土壤剖面、土壤质地、耕作层与A层厚度、土壤养分淋洗等、土壤容重、土壤养分（土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾）、土壤微量元素（硼、锰、铜、锌等）、土壤含水量、土壤渗透性、田间持水量数据等，与地理背景数据叠加可以形成土壤要素空间分布图，不同深度土壤图等； （4）环境数据库：水（井水）、土壤、植物、空气等，分析铅、汞、镉、 砷、总氮、速效氮、总磷、速效磷、有机质、有机磷等项目； （5）气象资料数据：经纬度、海拔、日照时数、日平均温度、日温度极值、空气相对湿度、风速、日降水量、水汽压等； （6）作物数据库：作物种类、作物品种、生态适应性，生长发育，农艺形状，抗性，品质，作物营养需求（水分、养分等），病虫害等； （7）农业生产条件数据库：化肥投入、灌溉条件、播种面积、种植制度、产量水平、农药使用量、价格等； （8）化肥农药数据库：品名、价格、形状、作用等；（9）影像数据库：航片、卫星数据等； 精准农业的空间分析系统 精准农业需要特别的程序进行空间分析，以决策施肥、灌溉、播种、除草、灭虫等农事操作，要开发适合我国国情的空间分析软件。这种空间分析有： （1）作物产量空间分布； （2）土壤养分的空间分布； （3）土壤水分空间分布； （4）土壤微量元素空间分析； （5）作物需求空间分析； （6）环境空间分析等。 以及综合分析。它是专家系统的信息源之一，也是专家系统决策结果的空间分布载体，系统必须达到准确可靠，便于农业机械执行。 "精准农业"最先应用于发达国家的大型农场，它最基础的技术路线和原则是在充分了解土地资源和作物群体的基础上，因地制宜地根据田间每一操作单元的具体情况，精细准确地调整各项管理措施和各项物资投入的量，获取最大的经济效益。因此，它也适用于以县、乡(镇)、村为单元的我国农业生产。由传统模式逐步向发达国家精准农业发展模式转变过程中，GIS有着巨大作用。 GIS可以被用于农田土地数据管理,查询土壤、自然条件、作物苗情、作物产量等数据，并能够方便地绘制各种农业专题地图，也能采集、编辑、统计分析不同类型的空间数据，在精准农业中GIS可以应用于绘制作物产量分布图和进行农业专题地图分析。通过GIS提供的覆合叠加功能将不同农业专题数据组合在一起，形成新的数据集。例如,将土壤类型、地形、作物覆盖数据采用覆合叠加,建立三者在空间上的联系，可以很容易分析出土壤类型、地形、作物覆盖之间的关系。目前地理信息系统已经进入了新的发展阶段,成为一种包括硬件生产、软件研制、数据采集、空间分析及咨询服务的新兴信息产业。GIS技术的发展一方面是基于Client/Server结构,即客户机可在其终端上调用在服务器上的数据和程序。另一方面是通过互联网络发展InternetGIS或Web-GIS，可以实现远程寻找所需要的各种地理空间数据，包括图形和图像，而且可以进行各种地理空间分析。这种发展是通过现代通讯技术使GIS进一步与信息高速公路相接轨，而且借助于通讯技术，可以将遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）有机地集成起来，成为各行各业，包括农业发展和进步的有力技术手段。 地理信息系统与传统地图相比最大优点是能够很快地将各种专题要素地图组合在一起，产生出新的地图。将不同专题要素地图叠加在一起，可以分析出土地上各种限制因子对作物的相互作用与相互影响，从中可以发现它们之间的关系，如土壤pH值与产量的关系。利用已存贮的土壤背景数据库和农田灌溉、施肥、种子等数据库进行分析，作出判断,形成 "诊断图"，将这些结果与MIS等相结合进行综合分析，结合社会经济信息作出投入产出的估算，提出精准农业实施计划。在土壤普查原始数据及历年农业统计报表基础上，用数据库形式,以县、乡(镇)、村为单位,建立起以土壤、作物信息等数据为基础进行技术分析并提出最佳施肥方案的GIS施肥指导系统，实现精准施肥。