农业生物技术的好处范文篇1

1良好农业规范的基本概念和相关背景

根据联合国粮农组织（FAO）的定义，GAP是指应用现有知识来处理农场生产和产后过程的环境、经济和社会可持续性，从而获得安全而健康的食物和非食用农产品。也就是试图通过全程质量控制体系的建立，打破农产品生产、加工、销售脱节的传统格局，关注种植、养殖、采收、清洗、包装、贮藏和运输过程中的有害物质和有害微生物危害控制，从根本上解决质量和安全问题[1]。良好农业规范是国际通行的农产品质量安全体系，是农产品质量安全工作的前提保障，是一种采用危害分析与关键控制点方法，对农产品生产的产前、产中和产后粗加工进行全面质量安全控制的管理规范。其核心是建立严密的生产档案，建立农产品生产可追溯制度，从农业生产的源头做起，最大限度地保证人们食用农产品的安全，保护环境，同时也考虑到员工的健康福利和动物保护。

1997年欧洲零售商协会农产品工作组（Euro-RetailerProduceWorkingGroup，EUREP）发起并组织零售商、农产品供应商、生产者制定了GAP标准[2]。2001年EUREPGAP标准首次对外公开。2003年4月，国家认证认可监督管理委员会首次提出在我国食品链源头建立“良好农业规范”体系，启动了ChinaGAP标准的编写和制定工作[3]，组织质检、农业、认证认可领域相关科研院所及有关专家，经过广泛调研和深入研究，在欧盟良好农业规范（EUREPGAP）的基础上建立了中国良好农业规范（ChinaGAP）合格评价体系。2005年12月31日，2006年5月1日正式实施。目前，ChinaGAP标准包括：术语、农场基础控制点与符合性规范、作物基础控制点与符合性规范等共24个部分。ChinaGAP标准的和实施，有力地推动了我国农业生产可持续发展，提升了我国农产品的安全水平和国际竞争力。有助于将我国农产品的质量管理由以最终产品控制为主转为以过程控制为主，真正实现“自农田到餐桌”的全程控制。近几年来，我国中药材行业应用GAP比较普遍，但将GAP应用于农产品还处于探索阶段[4]。

2种子包衣处理技术的发展和现状

种子包衣处理技术是在常规的化学药物浸种拌种、土壤处理、苗期喷洒等方法防治病虫成本高、效果差、污染严重的情况下，利用现代先进的生物、化工和物理等技术，以种子为载体，采用机械的方法，将含有杀虫剂、杀菌剂、微肥、植物生长调节剂等成分的种衣剂均匀包覆在种子表面，达到防治苗期病虫危害、促进作物生长、提高产量的一项种子综合处理技术[5]。

国外种子包衣剂的开发应用较早。20世纪20年代，美国的Thornton和Ganulee率先提出了种子包衣处理。但真正把种子包衣剂与苗期病虫害综合治理有机地结合到一起是在20世纪70年代末，1978年美国得克萨斯试验站研制出种子包衣新产品，即用山梨糖（Sorbose，C6H12O6）和黏合剂醋酸纤维等配成种衣剂处理棉花种子，有效防治了棉花立枯病。1983年美国FMC公司研制开发了呋喃丹种子处理剂，在世界各地诸如阿根廷、墨西哥、巴西、埃塞俄比亚、罗马尼亚和中国等地应用在玉米、棉花、豌豆、苜蓿和大麦等多种作物上，对种子包衣剂的研究和应用起到了巨大的推动作用。1984年日本住友化学株式会社对蔬菜种子进行工厂化包衣，使小粒种子大粒化、丸粒化，既方便播种又节省用种量。近年来，新西兰、澳大利亚、加拿大、德国和荷兰等许多国家都广泛采用种子包衣新技术，应用的范围扩展到多种作物上，并且包括发展中国家在内的许多国家都颁布了专门的法案、条例，明确规定种子包衣才能出售使用[6]。

我国种子包衣技术研究起步较晚。1976年轻工业部甜菜糖业研究所对甜菜种子进行包衣处理，标志着中国种子包衣技术研究工作的开始。1981年中国农业科学院土壤肥料研究所对机播牧草种子进行了包衣接种根瘤菌技术研究，结果发现含有根瘤菌的包衣种子固氮能力明显提高，同时，由于小粒牧草种子经过包衣以后增加了质量和体积，机播牧草出苗均匀，提高了牧草产量。中国全面系统地开展种子包衣技术研究是从研究种衣剂开始的，1980-1985年在中国农业大学（原北京农业大学）李金玉教授的主持下，在考察国外种衣剂开发情况的基础上，与国内外许多单位协作，先后开发了20余种含不同活性组分、具不同作用的药肥复合型种衣剂，分别应用于玉米、高梁、小麦、水稻、棉花、花生、瓜菜、药材等多种作物和不同地区，1984、1985、1990年分别通过了化学工业部和农业部技术鉴定，1991年获得国家专利。1993年，国家经济贸易委员会将种衣剂列入产学研科技项目；农业部将“种子包衣综合技术开发研究”列为“八五”重点科研计划开发研究项目，国家“九五”种子工程将种子包衣作为一个重要环节，提高包衣种子率作为一项重要指标[5]。1996年农业部提出实施“种子下程”，使该项技术得到迅速发展[7]。目前，中国种子包衣技术日趋成熟，已经取得了一定的成就，但由于起步较晚，包衣技术的研究和使用还落后于发达国家，种子包衣工艺还达不到国际先进水平的要求，种衣剂的开发和作用机理尚需深入研究，包衣机械设备还不能满足各种包衣工艺和种子市场的需求，种子包衣技术还只是侧重于农作物种子，对于林木种子尝试较少等问题亟待解决[8]。

3种子包衣处理中推行GAP的意义和必要性

种子包衣技术是在传统浸种、拌种技术的基础上发展起来的一项种子加工新技术，使种子处理更加方便、安全和有效。种衣剂中包括杀虫剂、杀菌剂、微肥、植物生长调节剂、着色剂、填充剂、成膜剂、扩散剂、稳定剂、防腐剂等多种材料[9]。包衣种子播种后，种衣剂遇水吸涨但几乎不溶解，而在种子周围形成一个屏障，随着种子的萌动、发芽、成苗，有效成分缓慢有序释放，并被根系吸收传导到幼苗各部分，使药、肥得到充分利用，以增强种子及幼苗对病菌和病虫害的抗性，提高种子质量，促进幼苗生长，达到节本增效的目的。种子包衣技术是提高种子科技含量、实现种子质量标准化的一项重要内容。种子包衣不仅可以防治病虫害，调控作物生长，从而提高产量，同时，由于种子包衣剂具有用药少、毒性低、效率高等特点，是实现我国资源节约型和环境友好型社会的有效途径。

由于种子包衣技术含量较高，我国开展此项技术研究较晚，致使我国种子包衣技术较为落后，主要表现在以下几个方面：一是剂型落后、技术水平低。我国目前种子包衣的制剂大多是悬乳剂胶体，常会出现分层、沉淀和包衣不牢固等现象，产品质量差，严重影响了种衣剂的推广和使用。二是生产企业较多、规模小。目前，我国种衣剂生产企业众多，但能真正生产种衣剂原药的企业很少，缺乏竞争力。三是种衣剂总体质量合格率低。由于技术水平不高，助剂加工技术落后，使产品质量合格率低、纯度低、杂质多。种衣剂质量问题造成抑制出苗的事件时有发生。四是产品结构不合理、发展不平衡，新产品的开发滞后[10]。五是种子加工装备环境污染问题突出，种子包衣过程中和包衣后种子不能及时成膜和包装，种衣剂有毒气体（呋喃丹等）逸散，对人体和环境造成污染：GhinaGAP主要应用于水果、蔬菜、禽畜、水产、茶叶、中草药等[11]。目前，在我国种子包衣处理上尚没有相关GAP标准。因此，为适应国际农产品市场准入规则，进一步提升我国种子包衣处理技术水平、管理水平，执行良好农业规范（GAP）是当务之急。

种子包衣处理GAP体系是种子包衣处理前、处理过程中、处理后、直到其销售到农民手中伞程质量监控的保障体系，包括种子包衣处理技术规程、监控管理体系和检测技术体系。其中包衣处理技术规程和检测技术体系作为种子包衣处理过程的技术性支持，而监控管理体系则是种子包衣处理过程的管理性支持。如果要让三者相辅相成，就必须足够了解种子包衣处理过程、种子包衣处理过程主要包括包衣处理前、处理过程中、处理后3个环节，包衣处理前环节包括品种选择与种子精选、种衣剂的选择、包衣机的选择；处理过程中环节包括包衣机械空载运行、调试、包衣作业、清理、记录等；处理后环节就是包衣种子质量检验、标志、包装、运输、贮存等；而废弃物和污染物管理、环境保护和人员健康、安全、福利则贯穿于整个种子包衣处理过程。

近30年来，随着化肥、农药、良种等增产要素在农业生产经营活动中的广泛使用，农业生产总量明显增长，但伴随着大量农业投入品的使用和农业生产经营活动的不当，土壤板结、肥力下降、农产品中农药和重金属残留超标等食品安全、环保问题日趋严重[12]。从种子包衣在国内的发展与应用现状不难看出，目前国内研究主要集中在种子包衣对种子萌发、幼苗素质、植株生长与产量、病虫害防治的影响以及与种子贮藏的关系等方面，而关于种子包衣对环境、农产品质量安全等的影响则鲜见报道。农产品的品质主要受遗传因素和外界环境所控制，作为一个农产品质量安全控制保障体系，这些恰恰是GAP所关注的。因此，建立既适应我国国情又能够得到国际互认的GAP认证的包衣种子商品质量关键技术势在必行。

4建立种子包衣处理GAP的做法

结合GAP在我国的发展与应用情况，笔者认为建立种子包衣良好农业规范，应从以下几方面着手。一是明确影响种子包衣质量安全的因素，规范种子包衣详细流程；二是在种子包衣处理GAP体系中，要使生产者和监管者都集中到种子包衣处理过程中的关键环节上，确定在种子包衣操作过程中的关键控制点，采用危害分析与关键控制点（HACCP）方法识别、评价和控制种子包衣质量安全危害，形成种子包衣过程的全程质量控制[13]；三是协调好种子包衣技术与人、环境的关系，不仅能提高生产者的生产效率，还能大大提高包衣种子质量安全，更好地保障农民利益、生产者和消费者身体健康、种子产业的可持续发展[14]。

农业生物技术的好处范文篇2

关键词：农村生活污水；污水治理技术；发展方向

Abstract:inrecentyears,ruralsewagehasbecometheinfluenceofsustainabledevelopmentofagriculture,endangerthecountrysideecologicalenvironment,andevendamagethefarmersthemainfactorsofphysicalhealth.Combiningwiththeauthor'spracticalexperience,theanalysisinruraldomesticsewageproducewayonthebasisofthecharacteristicextremely,introducesthecurrentmanagementinourcountryruralsewagetreatmentprocess,thecommoncharacteristicsandapplicationsituation,andsewagedisposaltechnologydevelopmentprospectsandthediscussion.

Keywords:ruralsewage;Sewagedisposaltechnology;Developmentdirection

中图分类号：[R123.3]文献标识码：A文章编号：

随着社会经济的快速发展以及农村生活条件的持续改善，农民群众的生活方式发生了巨大的改变。和以往相比，农村生活污水的污染范围和污染程度逐年增加，一直没能得到妥善的解决和有效的控制。据统计，目前我国农村生活污水每年产生量超过80亿吨，90%以上的村庄缺乏污水处理设施，超过3亿人面临着生活用水不安全的状况，农村水环境污染已经成为阻碍新农村建设的绊脚石。因此，分析我国农村生活污水的产生途径及其特征，进而研究并推广先进的、有效的、适宜的污水处理技术，对于促进社会主义新农村建设具有积极的现实意义。

一、农村生活污水的产生途径及其特征

1、农村生活污水的产生途径

农村生活污水的来源主要包括厨房污水、清洁污水、人类粪便及生活垃圾产生的渗滤污水等。由于农村缺乏科学完善的污水处理系统，各种污水处理设施不健全，或者采用的污水处理技术落后，导致各种本可以被有效处理的生活污水最终成为危及农业生产、生态环境及农民群众身体健康的重大问题。

2、农村生活污水的特征

和城镇相比，农村的居住人口较为分散，多数的人口聚居点缺少专门的、完备的排水及收集系统。从排放形式上讲，农村生活污水主要是就地就近排放，缺乏有效的约束和正确的引导。从水质成分上讲，农村生活污水水质简单且浓度较低，污水中的成分以氮、磷居多，通常会在雨水的作用下带来水资源富营养化的问题，许多藻类灾害便是有机物含量过高的生活污水造成的。

此外，农村生活污水的产生量一般较小，但水量变化波动较大，具有持续但不稳定的特点。

二、农村生活污水的治理技术

目前，农村生活污水的主要治理技术包括人工湿地净化技术、地下土壤渗滤净化技术、好氧生物处理技术等。

1、人工湿地净化技术

人工湿地净化技术是结合农村生活污水独有的特点，依靠人工湿地对农村生活污水实现半生态净化治理。具体做法是在人工湿地中种植各种沼泽植物，借助沼泽植物根系和微生物的过滤作用，实现多层过滤消除污染的目的，从而完成对生活污水的净化。由于这种技术充分利用了湿地的缓冲作用和植物的吸收作用，不仅净化效果较好，而且净化方式自然，不会带来新的污染。人工湿地的剖面图如图1所示：

图1人工湿地剖面图

目前用于农村生活污水处理的人工湿地主要形式有表面流和潜流，这两种湿地运行费用较低，建造、运行和维护简单，同时具有水力负荷与污染负荷较大的特点，卫生条件好，少有恶臭和滋生蚊蝇的现象。

2、地下土壤渗滤净化技术

该技术的原理在于依靠碎石、沙土等土层的过滤和微生物的作用，使农村生活污水得到有效的过滤和降解，达到可供灌溉使用的标准和要求。操作方法是几户人家统一进行污水收集，选择合适的地点设置集水、渗水设施。该技术的优势在于对水质的治理效果较好，并且技术简单易操作，设备少，成本少，不需要大量的维护，还不会产生异味。然而该技术还存在一些弊端，例如需要处理的生活污水量较大时，该技术就难以满足污水治理的要求。

3、好氧生物处理技术

好氧生物处理技术的原理是利用好氧生物来消耗污染物质，从而达到净化污水的目的。常用的工艺有生物接触氧化、生物滤池、生物转盘、序批式反应器（SBR）等。目前应用较多的是生物接触氧化法。

生物接触氧化法是介于活性污泥法和生物膜法之间的处理技术。它是在填料表面上培养微生物，形成生物膜，并采用与曝气池相同的方法向微生物供氧，污水流过时与填料上的生物膜接触，通过微生物的新陈代谢作用降解污水中的污染物，从而达到净化的目的。生物接触氧化工艺对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下仍能保持良好的处理效果，对于水量不均匀的农村生活污水处理更具有实际意义。然而对于农村生活污水来说生物接触氧化工艺的投资和运行费用偏高，所以此工艺适合在我国南方及东部城市化速度快、比较富裕的农村推广应用。

三、农村生活污水治理技术的发展方向

根据我国农村生活污水分散、水质单一且浓度低、水量不大但变化幅度大等特点，结合我国农村经济现状，我国农村生活污水处理工艺的总体发展方向应满足以下要求：建设及管理运行费用低、操作管理简便、处理稳定、低耗能、耐负荷冲击等。

1、厌氧生物处理是农村生活污水处理工艺发展的潜在方向

厌氧生物处理主要是利用厌氧微生物的代谢过程，在无氧的条件下，把有机物转化为无机物和少量细胞物质。厌氧生物处理适用于处理不同浓度、不同性质的污水，其污泥产率低，所以可节省污泥处理费用。同时厌氧生物处理还具有低耗能和运行管理费用低等优点。

2、生物－生态组合工艺是农村生活污水处理工艺发展的主要方向

组合工艺是目前污水处理技术发展的主要方向，不同的单一处理工艺的组合可以实现优势互补，从而取得更好更高效的处理效果。例如对于农村生活污水，生态处理工艺（地下渗滤、人工湿地等）因其建设运行费用低、能耗低、运行管理方便等特点而拥有广阔的发展前景，好氧生物处理工艺则可以弥补生态处理工艺受气候影响大，处理效果不稳定的缺点。

四、结束语

我国社会主义新农村建设正处于关键时期，尽快研究开发出新的有效的农村生活污水的治理工艺和技术，对新农村建设具有重要的意义。目前已有的治理技术各有特点，能够在适宜的情况下取得较好的治理效果，未来应着重加大厌氧生物处理及组合工艺的推广应用，同时应积极借鉴国外的成功经验并在国内因地制宜引进和消化吸收，以全面推进我国农村生活污水治理事业的发展，为新农村建设保驾护航。

参考文献：

[1]梁卓,何国富,刘伟,王凡.城郊农村生活污水排放现状分析及对策研究[J].安徽农学通报(上半月刊),2009,(05)

[2]姚铁锋,程永玲,赵树冬.农村生活污水处理工艺应用现状和发展前景[J].广西轻工业,2009,(08)

[3]白晓龙,顾卫兵,杨春和,金胜哲,姚进一,花海蓉,乔启成.农村生活污水处理模式研究[J].安徽农业科学,2010,(26)

[4]刘呈波,樊娟,石静,李国良.净化槽在农村生活污水处理中的应用前景分析[J].农业环境与发展,2007,(05)

农业生物技术的好处范文篇3

关键词：精细农业精细农作GPS和GIS工程技术创新

引言

近两年来，我国科技界在研究推进新的农业科技革命中，关于国外“精细农业”技术的发展，引起了广泛的关注。新闻媒体陆续有了一些报导，科技部在筛选“面向21世纪解决16亿人口食物安全的关键技术”项目、组织S-863农业高技术领域发展计划研究以及农业部948引进项目立项中，也受到了重视。有的单位已开展了有关研究和试验示范工程准备工作,加强了和国外的学术交流与合作联系，国内学术交流也开始活跃。国外有关产业界开始向我国推荐其技术产品，密切关注中国走向21世纪实现农业现代化、信息化中这一巨大的潜在技术市场。可以预言：“精细农业”技术体系的试验示范及其相关技术产品的开发研究，将在世纪之交成为推进我国新的农业科技革命中的重要研究课题。信息技术革命为农业生产现代化发展提供了新机遇，在开拓新的前沿科技应用研究领域中，发达国家和一些发展中国家的起跑线拉近了距离，时间上的差距在缩小。在某些重要领域实现技术发展上的跨越，将是机遇性的挑战。主席1998.9在安徽考察工作时的讲话中指出：“现在一些发达国家，已经把基因育种工程、电子信息互联网络、卫星地面定位系统等高新技术应用于农业。我们必需有紧迫感，尽快迎头赶上”。“精细农业”技术体系是?┭А⑴┮倒こ獭⒌缱佑胄畔⒖萍嫉榷嘀盅Э浦兜淖樽凹桑溆τ醚芯糠⒄贡亟慌苯用嫦蚺┮瞪哂τ梅竦牡缱有畔⒏咝录际酰纾何佬嵌ㄎ幌低场⒌乩硇畔⑾低场⒁8屑际醯呐┮涤τ茫慌镄畔⒖焖俨杉瞧鳌⑴锔鳌⑼练使芾怼⑴┮├谩⑽廴究刂频仁视眉际鹾团┮倒こ套氨讣捌洳祷际醯难芯坑肟ⅲ酝贫夜谥逗托畔⒌拇撑┮迪执哂猩钤兜恼铰孕砸庖濉?nbsp;“精细农业”，即国际上已趋于共识的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming”学术名词的中译。国内科技界及媒体报导中目前尚有各种不同的译法和对其内涵的理解。实际上，目前国外关于PrecisionFarming的研究，基本上仍是集中于利用3S空间信息技术和作物生产管理决策支持技术（DSS）为基础的面向大田作物生产的精细农作技术，即基于信息和先进技术为基础的现代农田“精耕细作”技术。因此，作者认为采用“精细农作”译名来表达当前这一技术思想的内涵可能更为确切。“精细农作”是直接面向农业生产者服务的技术，这一技术体系的早期研究与实践，在发达国家始于八十年代初期从事作物栽培、土壤肥力、作物病虫草害管理的农学家在进行作物生长模拟模型、栽培管理、测土配方施肥与植保专家?低秤τ醚芯坑胧导薪徊浇沂镜呐锬谛∏魑锊亢蜕せ肪程跫拿飨允笨詹钜煨裕佣岢龆宰魑镌耘喙芾硎凳┒ㄎ弧葱璞淞客度耄虺啤按Ψ脚鳌倍⒄蛊鹄吹模辉谂┮倒こ塘煊颍云呤甏衅谖⒌缱蛹际跹杆偈涤没贫呐┮祷底氨傅幕缫惶寤⒅悄芑嗫丶际酰镄畔⒅悄芑杉氪砑际跹芯康姆⒄梗由习耸甏鞣⒋锕叶耘┮稻斜匦杓婀伺┮瞪Α⒆试础⒒肪澄侍獾墓惴汗厍泻陀行Ю门┮低度搿⒔谠汲杀尽⑻岣吲┮道蟆⑻岣吲┎肥谐【赫图跎倩肪澈蠊钠惹行枨螅熬概鳌奔际跆逑档男纬勺急噶颂跫：M逭秸驡PS技术的民用化，使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展，也推动了“精细农作”技术体系的广泛实践。使得近20年来，基于信息技术支持的作物科学、农艺学、土壤学、植保科学、资源环境科学和智能化农业装备与田间信息采集技术、系统优化决策支持技术等，在GPS、GIS空间信息科技支持下组装集成起来，形成和完善了一个新的精细农作技术体系和开展了试验实践。迄今支持“精细农作”示范应用的基本技术手段已逐步研究开发出来，在示范应用中预示了良好的发展前景。近五、六年来，已有数千计的研究成果，实验报告见诸于国际学术会议或学术刊?铮幻磕甓季侔熳ㄌ狻肮示概┮笛跹刑只帷焙陀泄刈氨讣际醪氛故净幔辉谕蛭仙柚糜卸喔鲎ㄌ馔罚梢约笆辈檠接泄匮芯糠⒄剐畔ⅲ幻馈⒂ⅰ摹⒓拥裙恍笱枇⒘恕熬概┮怠毖芯恐行模枇擞泄夭┦俊⑺妒垦芯糠较蚣芭嘌悼纬蹋蝗铡⒑裙昀匆鸭涌炜寡芯抗ぷ鳎⒌玫搅苏棵藕拖喙仄笠档拇罅χС帧9噬隙哉庖患际跆逑档姆⒄骨绷坝τ们熬坝辛斯惴旱墓彩叮晌兰椭环⒄古┮蹈咝录际跤τ醚芯康闹匾翁狻?/P

“精细农作”技术思想的内涵及其主要支持技术：

“精细农作”技术思想的核心，是获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间和时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区别对待，按需实施定位调控的“处方农作”。正是信息技术革命为这一技术思想的实践，提供了先进的技术手段。千百年来的作物生产，都是以地区或田块为基础，在区域或田块的尺度上，把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理，如利用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施，满足于获得区域、农场或田块的平均产量的认识水平，很少顾及对农田的盲目投入及过量施肥施药造成的环境后果。传统的农业技术推广模式，也是在区域尺度上进行品种选择、土肥监测，通过地区试验积累的适于当地的栽培管理措施向农户推荐使用。实际上，即使在同一农田内，地表上、下影响作物生长条件和产量的明显时空分布差异性，包括农田内作物病、虫、草害总是先以斑块形式在小区发生，再逐步按时空变化蔓延的特性，早已为人们所认识。几世纪前，农民把土地划分为小田块来耕作经营，正是受到对作物生长环境和产量空间变异的感性知识的影响。我国农民几千年来在小块土地上经过劳动密集的投入和积累的丰富生产管理经验而形成的“传统精耕细作”技术，也可以在小块农田内达到很好的经济产量，只是没有现代科学方法的定量研究和现代工程手段的支持来形成大规模的生产力。本世纪初期，科学家就研究报告过作物产量和田间土壤特性，如N、P、K、pH、SOM含量等在田间分布具有明显的差异性。1929年，Illinois大学C.M.Linsley和F.C.Bauer发表文章劝告农户应绘制自己田区内的土壤酸度分布图和按小区需求使用石灰的建议。之后，一直都有关于农田土壤和收获量空间变异性研究的报导。八十年代以来，关于在农田中实施土壤肥力、植保和作物生产定位管理（SiteSpecificCropManagement）的技术研究受到广泛的重视。世界著名厂商先后向市场提供了装有空间定位和产量传感器的现代谷物联合收获机，已可以在收获过程中自动生成以12-15m2为单元组成的农田小区产量分布图。多年的试验实践表明，田区内小区平均产量的最大差异可以超过100％。由于作物生产还受到气候变异的影响，经连续多年对同一田区积累的数据表明，同一小区年际间的产量差异性也可能是十分明显的。田区内产量上述明显的时空分布差异性，显示了农田资源利用存在的巨大潜力。现代农学技术与电子信?⒓际醯姆⒄梗炕袢≌庑跋熳魑锷ひ蛩丶白钪帐粘傻目占洳钜煨孕畔ⅲ凳谥逗拖执萍嫉姆植际降骺兀锏教锴谧试辞绷Φ木饫煤突袢【】赡芨叩木貌砍晌赡堋M?是精细农作技术思想的示意图。其实施过程可描述为：带定位系统和产量传感器的联合收获机每秒自动采集田间定位及对应小区平均产量数据通过计算机处理，生成作物产量分布图根据田间地形、地貌、土壤肥力、墒情等参数的空间数据分布图，作物生长发育模拟模型，投入、产出模拟模型，作物管理专家知识库等建立作物管理辅助决策支持系统，并在决策者的参与下生成作物管理处方图根据处方图采用不同方法与手段或相应的处方农业机械按小区实施目标投入和精细农作管理。上述精细农作技术体系在许多发达国家的试验和应用表明，可以显著节约投入，获得良好的经济效益，受到农户的欢迎。

“精细农作”是基于田间小区农作条件的空间差异性，为实现优化作物生产系统的目标而提出的。但工程支持技术的开发研究，对实现这一技术思想起着关键的作用。如：农田信息采集与处方农作的空间定位，需依靠卫星定位系统（GPS）；地理空间信息管理和数据处理，需要应用地理信息系统(GIS)；未来大量地理空间数据的更新，需要遥感技术(RS)的支持；作物产量计量与小区产量图的生成需要能按秒记录收获机累计产量和对应地理坐标位置的智能型收获机械，以及计算机数据处理和产量图自动生成技术；田区空间变量信息的快速实时采集，需要研究基于新原理的传感技术与信号处理技术；按小区实施自动处方农作、调控目标投入需要变量处方农业机械；制定科学的农作处方需要计算机作物管理辅助决策支持系统的支持；作为一个能协调运作的智能化系统需要有高效的信息集成以及有关信息传输、标准化技术的研究等等。

迄今“精细农业”在发达国家也不过五、六年的应用试验历史，部分支持技术手段还不十分成熟，有待不断研究完善，相关的应用基础研究还比较薄弱。“精细农作”应用实践可根据不同国家、不同地区的社会、经济条件，围绕提高生产、节本增效、保护环境的目标，采用不同的技术组装方式，逐步提高作物生产管理的科学化与精细化水平。其中，获取农田小区产量空间分布的差异性信息是实践精细农作的基础。有了小区产量分布图，农户既可以根据自己的经验知识，分析小区产量差异的原因，选择经济适用的对策，在现实可行条件下采取适当措施实施调控；也可以根据技术经济发展的条件，利用先进的科技手段或智能化变量处方农业机械实现生产过程的自动调控。建立一个完整的精细农作技术体系，需要有多种技术知识和先进技术装备的集成支持

图1.精细农作技术思想示意图

（来源：MasseyFergusonInc.）

，这为农业工程师提供了进行技术创新的机遇。

3.“精细农作”技术发展与工程技术创新

3.13S技术农业应用研究：

“精细农作”中的定位信息采集与处方农作实施，需要采用全球卫星定位系统（GPS）。已经建成投入运行的有美国GPS系统和俄罗斯的GLONASS系统。美国GPS系统包括在离地球约20,000km高空近似圆形轨道上运行的24颗地球卫星，其轨道参数和时钟，由设于世界各大洲的五个地面监测站和设于其本土的一个地面控制站进行监测和控制。使得在近地旷野的GPS接收机在昼夜任何时间、任何气象条件下最少能接受到4颗以上卫星的信号，通过测量每一卫星发出的信号到达接收机的传输时间，即可计算出接收机所在的地理空间位置。信号处理技术的发展，可使微弱的卫星信号为便携式或掌上型接收机的小型天线所接收。这是一个功能强大、对任何人、在全球任何地方都可以免费享用的空间信息资源。尽管美国政府对其GPS系统施加了“选择可用性政策”(SA)的影响和卫星信号在空间传输过程中发生的各种累积误差，但技术上可通过差分误差校正方式及信息处理技术使整理接收机的动态3维定位精度容易达到米级或分米级，测量型GPS接收机动态定位精度可达厘米级要求。近几年来，GPS产业技术发展迅速，若干大公司迅速涉足农业领域，提供了用于农田测量、定位信息采集和与智能化农业机械配套的DGPS产品。这类产品通常均具有12个可选择的卫星信号接收通道、动态条件下每秒能自动提供一个3维定位数据，动态定位精度一般可达分米和米级，并具有与计算机和农机智能监控装置的整理标准接口。如美国Trimble公司Ag13212通道GPS接收机，可接收信标台的地区性差分校正信号免费服务或获得由近地卫星转发的广域差分收费校正信号服务，提供可靠的分米级定位和0.1米/小时的速度测量精度。系统可用于农田面积和周边测量、引导田间变量信息定位采集、作物产量小区定位计量、变量作业农业机械实施定位处方施肥、播种、喷药、灌溉和提供农业机械田间导航信息等。配置这一系统需要考虑本地区可能提供的差分信号现有条件，或在缺乏上述服务条件下购置两台Ag132和配套通信电台建立独立的自用差分GPS系统，另还可配置必要的专用可选件如：基站附件、导航附件、背负式田间信息采集附件、掌上型计算机及必要的联接信号电缆等。Ashtect公司的AgNavigator结构设计有些不同，但功能大体相当。DGPS技术的迅速发展，使得近几年来各国提供局域差分信号免费服务的信标站迅速建设起来，至1996年末，美国这类信标站的地区覆盖范围已接近国土的2/3。信标站差分信号服务半径约计300km。我国在东南沿海原交通部也建立了近20个这类信标站。以近地卫星作为星载GPS广域差分信号服务系统在今后几年内也可望在我国部分地区相继建立。在竞争中谋求信息高新技术产品市场的商业利益，将是今后GPS技术发展竞争的总趋势。今年3月30日美国副总统戈尔在白宫新闻会上，宣布开放GPS卫星的L2频道并进一步开放L3频道民用服务，这将大大有利于进一步改善GPS卫星服务的精度和可靠性，使用户获得性能价格比更好的精确定位、定时技术服务。GPS用户系统外观结构简单，小型化，操作方便，但技术含量高。现有国外农机厂商配套的GPS产品，大多采用OEM方式引进关键部件进行二次开发后嵌入于农业机械应用系统中，可使性能价格比显著改善。DGPS作为农业空间信息管理的基础设施，一旦建立起来，即不但可服务于“精细农作”，也可用于农村规划、土地测量、资源管理、环境监测、作业调度中的定位服务，其农业应用技术开发的前景广阔。地理信息系统（GIS）作为用于存储、分析、处理和表达地理空间信息的计算机软件平台，技术上已经成熟。它在“精细农作”技术体系中主要用于建立农田土地管理，土壤数据、自然条件、作物苗情、病虫草害发生发展趋势、作物产量的空间分布等的空间信息数据库和进行空间信息的地理统计处理、图形转换与表达等，为分?霾钜煨院褪凳┑骺靥峁Ψ叫畔ⅰK扇胱魑镌耘喙芾砀ㄖ霾咧С窒低常胱魑锷芾碛氤な圃げ饽D饽P汀⑼度氩龇治瞿D饽P秃椭悄芑髯蚁低骋黄穑⒃诰霾哒叩牟斡胂赂莶康目占洳钜煨裕治鲈颉⒆鞒稣锒稀⑻岢隹蒲ТΨ剑涫档紾IS支持下形成的田间作物管理处方图，指导科学的调控操作。由于农业活动涉及广阔的地理空间和各种管理信息都有明显的空间随机分布特征，GIS在农业中具有广泛的应用价值。在形成农业空间信息地理图形时，采样密度、采样成本与信息处理的方法如何能更准确反映参数的空间分布，仍然是尚待深入研究的课题。由于商用GIS系统的功能一般都照顾到各种类型用户的需要，针对农业资源信息管理和精细农业实践的需要和农村用户的特点，开发基于GIS设计规范的简单实用、易于向基层农村用户推广、界面友好的田间地理信息系统（FIS）已引起学术界的注意，值得我国农业工程师进行创新研究。

遥感（RS）技术是未来精细农作技术体系中获得田间数据的重要来源。它可以提供大量的田间时空变化信息。近30多年来，RS技术在大面积作物产量预测，农情宏观预报等方面作出了重要贡献。由于卫星遥感数据目前尚达不到必要的空间分辨率和提供满足农作需要的实时性，目前还未用于作物生产的精细管理。然而，遥感技术领域积累起来的农田和作物多光谱图象信息处理及成像技术、传感技术和作物生产管理需求密切相关。RS获得的时间序列图象，可显示出由于农田土壤和作物特性的空间反射光谱变异性，提供农田作物生长的时空变异性的信息，在一季节中不同时间采集的图象，可用于确定作物长势和条件的变化。基于遥感产业界对“精细农作”的商业兴趣，一系列的地球观测卫星将在近几年内发射，到2005年，将有超过40个这类卫星提供服务。大部分这类卫星采集的全色图象，空间分辩率将达1～3米，多光谱图象分辩率预计可达3～15米，扫视区6～30km。由于采用卫星遥感比航空摄影的成本将低一半以上，卫星遥感技术可预期在近3～5年内，在“精细农作”技术体系中扮演重要角色。农业工程师应该涉足这一领域，了解有关的知识，参与应用研究，现在的RS软件已可装载在PC机上使用，性能价格比已可为普整理户所接受。

3.2收获机械产量计量与产量分布图生成技术

作物产量是许多因素综合影响形成的结果和评价种植管理水平的基础。“精细农作”技术思想也正是从获得田间小区产量的差异性信息出发，分析原因，指导管理决策。在“精细农业”研究发展中，虽然也有关于甜菜、土豆、甘蔗、牧草、棉花、水果等收获机械产量计量及产量分布图自动生成的试验研究成果，但迄今已商品化的产品仍集中于谷类作物收获机械方面。据报导，美国目前约有20个制造商供应谷物联合收获机产量计量系统，1997年底，全国使用这一技术的联合收获机约17,000台，其中约有一半带GPS定位系统可支持产量分布图自动生成。一个主要生产厂商宣称，至2001年其生产的90%谷物联合收获机将装备产量监视器。迄今已进入商品化的这类产品主要是基于冲击式-力传感技术（如美国JohnDeree和CaseIH）、容积式光电计量技术（如英国RDS产品）和γ射线流量传感技术（如MasseyFerguson产品）等。在谷物流量自动传感过程中，还可同时测量净粮含水量，在小区产量分布图基础上结合定位处方投入的成本分析直接显示小区经济效益分布图（GrossMarginVariabilityMap）。“精细农作”体系中的产量图自动生成技术，需要解决如下的科学技术问题：

流量传感器的计量精度、稳定性、整理性、标定简便性的进一步改善；

产量计量中同时获得收获机的实际割幅和前进速度信息；

生成产量分布图需要的空间分辨率不大于收获机械工作幅宽的DGPS定位系统；

针对不同收获机械建立谷物由割台至流量测量点的谷物运移过程模型，以校正产量分布信息的动态误差；

研究采集的定位数据和产量数据编码格式与快速存储传输方式。这些数据通常都是存储在软盘或IC智能卡中，能一次存储至少一个作业班内的全部数据，然后再传入PC机进行处理和生成产量分布图；

开发PC上进行产量分布图生成的软件，含文件结构、数据结构、误差校正、数据图形化、显示方式等；

上述技术都还需要继续完善。研究适于不同国家的农业机械装备、种植特点、适于不同作物和更为精确的上述各环节的智能化技术，仍然是农业工程师面临的挑战。谷物联合收获机电子装置，包括谷物产量自动计量和产量图自动生成技术，是当代农机研究的一个重要方向，也应是我国农机装备机电一体化、信息化研究的优先发展方向之一。对于改善易地收获、农机社会化服务，提高农机作业信息化意识，促进作物生产科学管理，都有十分重要的现实意义，应是世纪之交我国农机技术创新的重要课题。3.3田间变量信息采集与处理技术

快速、有效采集和描述影响作物生长环境的空间变量信息，是实践“精细农作”的重要基础。优先需予考虑的主要是土壤含水量、肥力、SOM、土壤压实、耕作层深度和作物病、虫、草害及作物苗情分布信息采集等。目前田间信息快速采集技术的研究仍大大落后于支持精细农作的其它技术发展，已成为国际上众多单位攻关研究的重要课题。现有的土壤信息采集方法是基于定点采样与实验室分析相结合，耗资费时、空间尺度大、难于较精细地描述这些信息的空间变异性。技术创新的方向是研究开发可快速操作，有利于提高采样密度，测量精度能满足实际生产要求的新传感技术和进一步改善空间分布信息的定量描述与近似处理方法。部分参数将可用扫描方式通过安装于作业机械上的传感器连续采集和进一步自动生成空间信息分布图。已经取得实用化或具有良好开发前景的成果，如：土壤含水量测量将在TDR成熟技术基础上，在开发经济实用的基于驻波比、频域法原理、近红外技术的快速测量仪方面拓宽研究领域。土壤主要肥力因素（N、P、K）测量仪器开发方面，基于传统化学分析技术基础上的快速肥力分析仪，目前国内已有实用化产品投入使用，其稳定性、操作性和测量精度虽然尚待改进，但对农田主要肥力因素的快速近似测量具有实用价值；一?只诮焱饧际跬ü浣右睹娣瓷涔馄滋匦越信锏史柿λ娇焖倨拦酪瞧饕言谑匝槭褂茫胍8屑际醯呐┮涤τ妹芮邢喙兀梢韵嗷ソ杓喙丶际跹芯砍晒灰恢只诶胱友癯⌒в骞埽↖SFET）集成元件的土壤主要矿物元素含量测量技术的研究在国外已取得进展，将是值得关注的技术突破性研究方向。土壤耕作层深度对评价土壤持水能力和指导定位处方耕作，确定播种深度、施肥用量密切相关，在美、加、澳等已经开发出不接触式、基于电磁场测量土壤电导率用于评价土层深度分布图的仪器已试验使用，可对指导定位处方深耕取得良好的经济效益；关于SOM传感器，早在数年前已有报导，通过NIR原理研制的可用于田间在线测量的多光谱SOM测量仪已有商品化产品。在作物生长有关变量信息的采集方面，田间杂草识别是“精细农业”支持技术中引起广泛关注的领域。在杂草识别的光谱响应特性方面已有许多研究成果及参考数据可供借鉴。其它田间作物变量传感与空间信息处理技术方面的研究，将围绕新的物理原理与数学方法的应用，如多光谱识别、NIR视角技术、图象模式识别、人工智能方法（ANN、Fuzzy系统分析、ES应用）、状态空间分析、小波分析、卡尔曼滤波方法等。在实践“精细农作”方面，开发基于新的物?碓淼慕瓶焖傩畔⒉杉际跤敫纳瓶占涞乩硇畔⒋矸椒ǎ匀皇强萍脊ぷ髡呙媪俚募杈奕挝瘛?/P

3.4智能型处方农作机械

七十年代中期微电子应用技术的迅速发展，使得工业化国家的农业机械进入到一个以迅速融合电子技术向机电一体化方向发展的新时期。农业机械的设计中，广泛引入了微电子监控技术用于作业工况监测和控制。八十年代后期起，其监控系统又迅速趋向智能化，由单元控制发展到分布式控制，由单机作业系统向与管理决策系统集成的方向发展。这新一代农业机械装备技术的发展，与过去十多年来基于信息技术的作物生产管理决策支持系统的迅速发展，都是近五年来“精细农作”技术得以进入日益广泛试验实践的重要条件。虽然，迄今支持“精细农作”的若干主要农机装备，除了如前述带产量图自动生成的谷物收获机以外，实施按处方图进行农田投入调控的智能化农业机械,如安装有DGPS定位系统及处方图读入装置的，可自动选择作物品种（二选一）、可按处方图调节播量和播深的谷物精密播种机；可自动选择调控两种化肥配比的自动定位施肥机和自控喷药机；可分别控制喷水量的定位喷灌机均已有商品化产品，并在继续完善。拖拉机驾驶室已安装智能化显示器，在一个LED显示屏上，可随意调用各种图形化可视界面,监控机器各部分的工况和显示处方作业和导航信息。现代带有多处理器的智能型农业机械，已经引用了工业部门中采?玫目刂破骶植客芟呒际酰–AN），相互间采用光缆传输信息，建立了工业化设计标准。我国当今农业机械技术水平从总体上看与发达国家落后了不止20年，需要在某些领域推动高新技术的应用研究与实践。开发适于我国国情的先进技术。“精细农作”的示范试验研究有可能成为农业机械装备领域应用信息高新技术实现技术创新的切入点。3.5系统集成技术

“精细农业”技术体系是一个集成系统，它涉及到多种学科知识的支持，需要学习应用不同子系统已经形成的硬、软件设计规范、标准、数据格式与通信协议，应用已有的单项技术成果，研究建立某些支持技术的新标准。近几年来，国外研究实践中已经积累了一些进行“精细农业”技术体系集成组装的经验。我国科技工作者要研究这方面的进展，参与国际交流。作为工程师，要善于根据工程项目的整体目标，既能从具体技术角度去思考和研究问题，具有不断突破现有解决实际问题的观念与模式的创新意识；又能注意进行项目目标的整体评估，协调技术先进性与经济可行性的综合优化目标，提出推动技术进步的试验实践方案。

问题与思考

迄今，国际上关于“精细农业”的研究仍处于发展的幼年时期，支持技术产品也尚待不断深化研究。其革命性的意义是提出了一种经营现代农业的新技术思想并付诸于实践，发展前景已在国际上具有广泛的共识。1998.1美国副总统戈尔第一次提出要建立以1米分辩率的“数字地球”的概念，在地理信息学术界引起了广泛的反响，它为认识世界科技进步对未来人类生存方式的影响提出了全新的观念。“精细农业”的实践将在下一世纪开发“数字地球”的实践中占有十分重要的地位。我国农业仍处于传统农业向现代农业转化的历史过程中，全面实践这一新技术体系的路程还很遥远。但启动这一新技术的示范与实践研究，将有利与推动实现我国农业生产知识化与信息化进程，改变传统技术思想，追踪科技进步，有利于推动基于信息和知识的农用先进支持技术产品制造业、服务业的发展。在“精细农业”技术体系的实践中，也将可开发出一系列适用新技术产品，为支持当前的“科技兴农”服务。在发展研究中，个人认为需要重视如下问题：4.1加强对国际有关研究发展信息和经验的研究。九十年代以来，国外许多单位已经积累了一大批示范试验数据与支持技术产品开发研究成果。可以采取引进技术思想与部分装备技术和自主创新相结合。找准切入点，注重其支持技术产品的国产化及产业化开发。“精细农作”的技术思想在国际科技界共识的基础上有其特定的涵义，即认识农田内小区产量和影响作物生长条件的空间差异性，实施定位处方农作。它是适应集约化、规模化程度高的作物生产系统可持续发展目标而提出的，在我国可先在规模化农场和农业高新技术综合开发试验区，力求在农田小区的尺度上进行研究与实践。我国广大农村农田经营规模小，生产手段仍较落后，实现广域的农田精细经营尚需有较长的发展过程，有条件的地区可先以村片、农田的尺度上对精细农作的技术思想进行示范试验研究，并应结合农业技术推广性试验和农业社会化服务方式创新中，开拓出新的服务领域。这样，既可以使我国的研究实践与国际上的研究发展趋势相接轨，又可以探索形成具有国情特色、有利于在农村推广的先进农作技术体系。4.2在“精细农作”试验研究与实践过程中，注意组装一批基于信息和知识的单项适用先进技术支持当前的“科技兴农”。如：GPS、GIS技术用于农田管理、节水灌溉、环境监测的实用技术；面向农业生产者应用的电子仪器、实用监控设备；农业装备信息化技术；精细测土配方施肥、病虫草害快速实用监测技术；智能化农业生产管理辅助决策支持系统的推广及支持农业社会化服务体系的先进装备技术与工具的开发等。4.3迄今国外进行的精细农业（PrecisionAgriculture）的实践，实际上是面向大田作物生产的精细农作（PrecisionFarming）系统。实现基于信息和知识的农业产业系统精细经营的技术思想，应该扩展到种、养、加，产前、产中、产后的整个过程，即过渡到建立“精细农业”的技术体系。实际上，“精细农业”的技术思想，早在七十年代后期开始，已优先在发达国家奶牛场根据奶牛产奶量定量配料系统中得到了广泛的推广应用。近十多年来，全自动化设施园艺业的发展和养殖业中动物生长预测模型与配料、环境调控自动化系统的结合，农产品产后储藏、保鲜、加工为达到高品质、高附加值产品的过程中，都已吸收了电子信息科技前沿的成就。“精细农业”的技术思想，尤应在设施园艺，集约养殖，农产品品质优选、加工增值产业中先付诸实践与推广，这对我国目前处于传统农业的结构性调整时期和开始重视强调实现农业增产方式的转变中，依靠先进技术装备和农业精细经营技术的支持，对农业增产、农民增收，具有重要的现实意义。4.4在试验研究中加强多部门、多学科间的相互联系，协同攻关.发展学术讨论交流，加强国际合作，重视应用基础研究。在高等农业工程院系的学科建设与教学内容改革中，要逐步创造条件开设有关GPS、GIS、RS应用课程，加强必要的实验研究设施与课程建设等。

中国农业大学“精细农业研究中心“近二年多来已经启动了有关研究工作，内容涉及DGPS、GIS农业应用，田间信息采集传感技术，智能型农业机械监控技术，精细农作技术的系统集成与发展战略研究。与国外有关研究中心和企业界已建立了比较广泛的联系，积累了比较丰富的信息，我们愿意与国内有关单位、企业发展合作，共同为推动我国农业工程技术创新与“精细农业”技术在我国的应用示范与实践作出贡献。

参考文献

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