农业技术的使用可以被看作是农民为实现农作物高产的目标。农民有很多目标：例如风险管理，生活质量，环境管理等等。但是作为依赖农业来增加收入的农民来说，主要的目标就是能使他们的生活得以保障。为了进行农业生产，农民受限于必备生产要素，例如土地，劳动力，机械设备和管理经验。要想获得盈利，就需要使这些资源达到最佳的优化配置，用最少的投入获得最大的回报。盈利性农业的一个相关原则就是平衡投入和使用，因此，对投入的再分配使用可以提高产量，降低消耗。这一原则是指在土地价格相对过高的国家，农民在最佳时间通过使用机械设备来种植农作物，从而达到土地的最大使用程度。相反，在资金相对缺乏的国家，农民可以通过延长种植时间来节约使用机械设备的费用，即便亩产量会有所下降。这一原则也揭示了精准农业这一新技术得到了相对的发展和普及。两个原因推动了精准农业技术的普及。第一，它们提高了机械化农业中投产量的效能，这一技术很有可能在投产使用效率相对高的地区得到最快发展。第二，因为这一技术要求充足的资金来实现人类的自动化进程，因此这一技术更容易在相对于劳动力资金更加充足的地区得以最快发展。
1.2大型机械设备在精准农业中的使用
精准农业技术对设备的要求越来越趋向于“大型化”。也就是说这一技术的使用要求是一个整体，不是个体。这一整体可以使一个系统，不仅包括设备本身，还有特定的投产，服务和技术来提高效率。例如，产量映像不仅需要产量监测和GPS定位系统这些硬件设施，还需要映像软件包括计算机和操控硬件和软件的技术来绘图解释产量。即便是已经决定采用精准农业技术，普及时间也会因为机器的更新周期而有所延误，比如GPS定位系统，传感器和其他电子设备的安装。一些发明家翻新了现有的机械设备，但是一些农民却不愿意接受这种做法。电子应用技术的缺乏，高额的安装服务费和标准化的缺失都会降低成本效率和设备改型。
2精准农业技术的发展前景
2.1发展前景
精准农业技术的基本模型很有可能在将来有很好的发展前景，这一技术的普及应用会在土地资源丰富，有可用的人力资源和金融资本以及劳动力使用和可变投入已经有效发展的地区得到快速的发展。这些地区包括美国，加拿大，澳大利亚，阿根廷和巴西的部分地区。在人口压力较大，土地资源相对较少，但是有丰富的人力资源和资本的地区(例如西欧)，精准农业技术的应用会发展的相对缓慢。尽管目前为止已有一些国家已经有相关的政策规定介入到精准农业，但是如果从精准农业中得到的环境效益能够以文件的形式下发，就会使改变空间格局的普及应用率有所改变成为可能。
对于时间上这一技术的普及还是会有所不平衡，因为大多数的精准农业技术都依赖于高昂的机械设备。如果农作物价格有所提高，那么精准农业技术的普及采用率也会相应的有所提高，否则不均衡现象还是会继续存在。
2.2中国特色的精准化农业
中图分类号：F325，1
文献标志码：A
文章编号：1673-291X(2009)33-0029-03
中国农业正处于由传统农业向现代农业过渡阶段，农业整体发展水平与世界发达国家有较大差距，农业科技水平低则是重要因素之一。精准农业――未来农业的雏形，是一种基于知识的农业技术体系，是实现精准农业效益的必经之路，发展和推广精准农业技术对于加速中国农业现代化可持续化进程、占领未来农业领域竞争制高点具有十分重要的意义。
一、推广精准农业的意义
1 发展精准农业是实现中国农产品高产、优质、高效农业的需要。加入WTO后，发达国家和地区的一些农产品凭借其质量和价格优势，将更多地进入中国农产品市场，中国农业面临着更严峻考验，依靠科技进步，努力降低生产成本，提高农产品质量成为中国农业发展的当务之急。精准农业是质量效益型农业，以优质高效为目标，重视农产品的质量，追求以最少的投入获得优质的高产出和高效益。
2 发展精准农业是中国有效利用生态资源，实现农业可持续发展的需要。中国人口最多但自然资源状况较差且恶化趋势严重，如人均耕地占有量逐年下降，近十年人均占有量由0.09公顷下降到0.08公顷。化肥、农药的大量使用及工业废水、废气、废渣的任意排放造成农田环境和农作物的严重污染，约占目前耕地总面积1／5的土地受到污染；土地退化严重，致使自然灾害愈加频繁。优化资源，保护环境，实现农业可持续发展已成为中国社会经济发展的基本战略。但从传统农业的角度来看，环境保护与农业发展间存在着一定的矛盾，农业可持续发展需要新型技术的支持，依靠科技技能提高农业生产中的资源利用率，以充分利用有限的自然资源。
3 发展精准农业是转变农业经济增长方式和增加农民收人的有效途径。中国以往农业经济的增长主要是靠投入，以粗放经营解决供不应求的总量问题。但在农产品基本形成买方市场的条件下，数量问题已不再是主要矛盾，而被品种、质量矛盾所代替。农业面对和所要解决的主要是农产品的质量问题。粗放经营难以解决这一矛盾，唯有靠以现代科学技术为基础的集约经营方是正途。发展精准农业也是增加农民收入的必由之路。增加农民收入是关系全局性的问题，也是农业发展的根本目的。但在市场经济条件下，仅靠扩大数量和提高农产品价格已没有多大潜力，必须瞄准市场，发挥资源优势，发展精准农业。
二、大河沿子镇现代精准农业技术推广现状
大河沿子镇位于新疆精河县以西45公里处，面积1435.45平方公里，总人口3.25万，其中农业人口2.6万。下辖15个农牧业村，1个新农生态农业有限责任公司和2个社区居委会。大河沿子镇共有耕地11.7万亩，农业生产以棉花为主，2007年全镇棉花播种面积为11.4万亩，是一个以农为主、农牧结合的大镇。从2006年开始至今，大河沿子镇紧紧围绕着促进农民增收，实现农业快速发展和农村经济繁荣这一主题，在全镇开展了以现代精准农业技术为主的一系列农业科技推广工作。
1 现有棉花种植技术。一直以来大河沿子镇的棉花种植都是很传统的，2006年开始采用新技术，大面积棉田采用了“一穴一粒”精量播种技术，农民从繁重的定苗中解放出来，过上了休闲的节日。“一穴一粒”精量播种对种子加工提出了更高的要求。按照种子生产的有关标准，发芽率达到80％的种子才算合格种子。土壤耕作层90％以上残膜都得到清理回收，避免因棉种播在残膜上出不了苗的问题。为消除农户担心“一穴一粒”不保险的心理，政府部门还给予农户适当的补贴和优惠政策，精量播种技术就这样在不被普遍看好的情况下推广下去了。与精量播种相配套的是精准灌溉，虽然大水漫灌已经是落后的灌溉方式了，但在大河沿子镇依然存在，只有部分耕地采用加压灌，膜下灌等精准灌溉方式，2008年还采用了埋式滴灌植棉新技术，并将继续推广。棉田施肥同样离不开“精准二字”，依托滴灌系统实施的“随水施肥”在大河沿子镇也得到了应用。
2 精准技术设施配套状况。大河沿予镇已推广加压灌8000亩，膜下灌7000亩，设立了两个示范点，其中一个采用精良气吸式点播及高压滴灌技术相配套；第二个示范面积为125亩，采用精良气吸式点播及常压滴灌技术相配套，都通过精量播种、精肥精管，实施标准化作业。以建立诱虫灯监测预报系统为主，采用频振式杀虫灯和生物药剂防治技术的综合应用，完善植保体系，降低生产成本。与此同时，该镇已引进小型精量播种机18台，一机三膜大型精播机2台，拔杆清膜机100台，引进优质高产品种标杂Al达150亩，新陆早33号5000亩。2008年大河沿子镇还大力发展设施农业，建立蔬菜大篷，增加了高压滴灌等设施，其植棉技术在全县还处于领先水平，如高产优质新品种的引进、推广和滴灌技术的应用。由于棉田病虫害的综合防治技术，农机标准化作业等常规技术和新技术的综合应用为棉花高产打下了坚实的基础。
自从2006年推广精准技术以来，大河沿子镇棉花种植不仅减少了投入成本和劳动力，而且还提高了棉花产量，增加了收入。在2007年由于采用了新技术，大河沿子镇11.4万多亩棉田平均单产籽棉341.5公斤／亩，比去年增加29.1公斤／亩，同年滴灌棉田比淹灌棉田平均亩产高出30-40公斤。
三、大河沿子镇精准技术推广过程中存在的问题
1 农业技术推广资金投入不足，制约着推广力度。由于农业技术的公共物品属性，现代农业技术的推广，需要政府的大力推动。发达国家每年农技推广经费一般占到农业总产值的0.6％～1.0％，发展中国家也在0.5％左右，而中国在现行的农业技术推广体制下，政府对农业技术推广工作的重视力度不够，农技推广经费占农业总产值的比重不足0.2％，人均经费更少，多数技术推广机构“无钱打仗”已严重影响到技术推广工作的正常开展。每年仅由不到20％的县会下拨一定的技术推广经费，很多时候下拨经费还会发生截留现象，使经费不能最终用到技术推广活动中来。因经费不足等原因，只能够勉强维持工作人员的工资，而用于技术推广项目的资金就很少了，部分地方政府“卸包袱”，还出现了“线断、网破、人散”的被动局面。大河沿子镇农业技术推广经费主要是农民自筹或非政府部门提供，政府下拨技术推广资金经费很少，甚至没有，2008年大河沿子镇6个农业村自筹资金68万元，增加实施棉花加压滴灌面积6700亩。由于推广经费少，制约着精准技术进一步在更大范同内的采用。
2 农民对现代农业高新技术接纳能力差。一方面，农民的文化素质制约了他们对高新技术的接纳能力。另一方面，在农业内部，作为市场主体的农户更加懂得比较科技投入的成本和预期收益，只有当他们认为预期收益高于预期成本时才会选择新的生产技术，农业科技使用的高风险性又使得他们在有限的资本和劳力的投向上显得更为谨慎，农户对可替代的新技术选择反应迟钝，缺乏内在的需求动力。大河沿子镇农户基本上都是小学、初中学历，无法很快接受新技术，他们最注重眼前经济效益，然而采用新技术有时要很高的成本，而且新技术的优势也需要一个很长的过程后才会发挥，这就导致农户看不到他们想要的收益，造成农户对高新技术避而远之不愿接受的局面。
3 农民居住地分散，组织化程度低，农业技术推广缺乏有效的渠道。家庭联产承包责任制下农民对自家的土地具有决定权，很难统一规划和生产，这增加了新技术推广工作的难度。农业生产的高度分散性和农民组织的缺失，使得技术推广成本高，导致技术与产业的割裂。在现行农业推广制度下，农业技术推广及开发的速度，效果，服务质量，最后效益不能和推广主体的努力程度或付出挂钩，导致农业制度对农业科技进步缺乏有效的激励机制。大河沿子镇的技术推广工作之所以艰难主要是缺乏有效的农民组织，虽然设有农业技术推广站，但还是无法填补农民组织的作用。
4 农业技术推广队伍不稳定，精兵强将少。从目前专职农业技术推广队伍的现状分析。基层农业技术推广站有近1／3的人员不具备农业专业学历或根本是外行。大河沿子镇农业技术推广机构属于基层推广部门，现有专职人员8人，大多为高中学历，导致新技术的推广工作无法顺利进行。
5 精准技术推广人员分布不尽合理。当前，中国农技推广体系的一个突出问题是农技推广人员分布过于集中于县级，使技术推广的供给与需求发生错位。随着经济迅速发展和城乡人民需求的多样化，农民对技术的需求也越来越细，随时需要得到农技推广人员的指导。但与此需求不相适应的是，乡镇级农技推广人员力量相对薄弱。目前多数乡镇级农技推广站的农技推广人员只有2―3人，且设备简陋。大河沿子镇技术推广人员虽然有8人，但真正在基层做实际工作的人却只有3～4人，多数推广人员都在精河县，很难起到新技术宣传推广作用，加之基层推广人员少且工作量大，工资水平低，推广工作举步维艰。
四、深化精准农业技术推广体系的对策
1 加强政府对农业技术推广的保障和支持。农技推广是个系统工程，能否更好发挥作用和发挥更大作用，除了农技推广体系自身要深化改革、创造条件外，还需要各级政府、社会各界的大力支持和配合，也需要相应的政策措施、资金支持等外部环境和条件作为坚强的后盾。加强财政支持力度，增加农技推广资金投入。首先，保证承担公益性技术推广职能的乡镇以上农技推广人员全额拨款，确保人员工资。其次，增加农技推广基础设施建设资金投入，添置必要仪器设备，搞好技术示范点建设，不断提高现代化水平。2008年大河沿子镇就增加了蔬菜大棚，加压灌，低灌等设施农业设备。
2 确立农民对技术需求的主体地位，提高农民采纳农业新技术的自愿性。农民是经营主体，也是农业技术的需求和市场主体。采纳新的农业技术应该是农民市场经营的理性选择。传统观念通常是从技术供给者的角度看问题，把农技推广的过程仅仅看做是向农民提供农业技术的过程，是农业技术的被动消费者，而没有对农民的技术需要给予足够关注，缺乏针对性。因此，今后要注重建立农民参与选择推广技术的机制，改变“你给的我不要，我要的你没有”的技术供给状况。作为大河沿子镇职能部门的农业推广部门应及时地把市场需求正确信息、先进技术传递给农民，让农民自己选择和自愿采纳农业新技术。
3 把技术推广与提高农民组织化程度密切结合起来，提高推广效率。农业推广体系直接面向经营规模小、高度分散的农户进行高新技术推广，成本高，效果低。单个农户直接参与农业技术市场交易，由于经营规模限制，技术交易成本非常高。通过提高农民组织化程度，形成“技术推广站―农民专业化合作组织―农户”的推广模式，使农民专业化合作组织成为联接农技推广主体和农户的桥梁，则能降低推广成本和技术交易成本，有效提高新技术推广效果。从“技术推广站一农民专业化合作组织”的转移过程来看，一方面，合作制度保证了成员在技术获取过程中费用较低；另一方面，其组织制度保证了各成员在选择决策中的主体作用，保证了技术适用性；其次，农民专业合作组织由于聚集了更多能人，接纳高新技术的能力更高。从“农民专业化合作组织―农户”的扩散过程来看，是农民自己来传播农业技术，其良好效果是其他推广组织和推广手段难以替代的，主要原因在于传播者本人也是农民，具有与他人相同的社会背景和社会关系结构，了解当地实情和农民实际，更易为农民所认同接纳。特别是若他们在接受信息后再加以利用，并取得良好绩效，这种“再传播”的影响力不言而喻。由于大河沿子镇在管理运行上形成了农民合作组织形式的运作模式，据摸底调查全镇已有76％的农民愿上强压滴灌，如今棉农的种植意识已从过去高强度、低效益的淹灌向高成本、高效益的加压滴灌转变，认准了搞滴灌节水才能给自己带来最大回报。所以，由农民专业协会来推广、普及农业技术，容易做到操作性更强，费用更低，更为农民所接受，实际效果亦更为显著。
4 稳定农业推广队伍，提高技术推广人员素质。据有关统计，在县级以上的农业推广机构工作人员占60％以上，而在乡镇及乡镇以下农业推广部门工作人员占40％以下，并且推广人员的素质远远低于县级以上的推广人员。为此必须出台相关政策，鼓励技术推广人员到基层去工作，精简上层，充实下层，优先充实乡村站工作人员，满足从事实际农业推广的需要。加强农技推广人员的技术培训和政治教育工作，提倡“献身农业，服务农民”的奉献精神。重视农业推广人员脱产学习和在职进修工作，鼓励农业推广人员努力学习专业知识，提高业务能力，开阔视野，拓展知识面和专业知识的深度和广度，不断丰富推广经验，提高推广技能。就大河沿子镇的实际情况，应定期对技推人员进行培训，补发津贴以稳定推广队伍。为搞好农业推广工作，促进农业科技成果广泛、迅速地应用于农业生产经营实践，建立一支数量与素质兼顾的农业推广队伍。
5 合理布局，形成以乡镇为重点的农业技术推广体系。乡镇是农业技术走向农民用户的真正出口，乡镇农业推广机构的改革和队伍建设刻不容缓。针对大河沿子镇农业技术推广机构设置不完善和人员不足的情况，采取各种措施，加强基层农技队伍建设。调整内部，减少精河县级农技人员，充实基层农业技术推广人员数量。广开门路，从各相关部门抽调富余人员，增加基层推广人员数量。打破条块、部门和地区分割，统筹安排，协调互补形成统一的农业技术推广网络。以政府投入为主采取各种途径，多渠道、多门路集资以安定农业技术推广人员特别是基层农业技术推广人员的从业信心和决心，稳定农业技术队伍建设。
6 加大信息资源开发力度。农民的信息意识问题，大河沿子镇农户的信息意识较为低下，信息资源作为一种战略资源的重要性还没有被人们普遍认识。为此，要加大农业基层的信息基础设施建设，加大信息的宣传力度，扩大宣传领域，提高广大农民的信息意识。为促进农业技术推广工作的发展，深挖农业内部增收潜力，信息资源的捕捉和收集也有着至关重要的作用。大河沿子镇已经建立了农村信息化体系，建立了以“农信通”为主的农业科技、农资行情、农产品交易的农业信息传递系统，只是信息化体系和机制还不健全，有待进一步完善。
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遥感可为精准农业提供以下两类农田与作物的空间分布信息：一类是基础信息， 这种信息在作物生育期内基本没有变化或变化较少，主要包括农田基础设施、地块分布及土壤肥力状况等信息；另一类是时空动态变化信息，包括作物产量、土壤熵情、作物养分状况、病虫害的发生/发展状况、杂草的生长状况以及作物物候等信息。
1.基础信息获取
（1）农田基础设施调查。
（2）地块分布调查。
（3）土壤状况调查。
2.时空动态变化信息的获取及利用
（1）指导农田灌溉。
（2）指导施肥。
（3）指导病虫害防治。
（4）指导杂草控制。
（5）指导作物收获。
限制遥感技术在精准农业中进一步应用的主要因素如下：
（1）精度问题。
（2）时空精细度问题。
（3）信息熵问题。
（4）农田参数信息利用问题。
（5）非技术因素。
针对上面几个问题，遥感技术需要从以下几个方面进行突破，以满足精准农业的需求：
（1）新参数反演技术的研发。
（2）新数据的应用。
（3）多源数据整合。
中图分类号：F320.1 文献标识码：B 文章编号：1008-4428（2017）03-11 -03
一、引言
精准农业是一种以大数据科学为核心的信息化的现代农业理念，其发展颠覆了我国日出而作日落而息的手工劳作方式，打破了粗放的传统生产模式转而迈向集约化、精准化、智能化、数据化，促使我国农产品由线上零销售改成私人订制。20世纪80年代，我国开始对精准农业进行研究，建立了小汤山国家精准农业研究示范基地和黑龙江友谊农场的“精准农业示范项目”试验基地；2012-2013年在黑龙江垦区农机推广产品中，GPS自动导航和驾驶系统全部由国外进口，这表明我国亟需自主研制开发精准农业设施装备。总体上看，我国对精准农业的研究大多局限于对概念的补充和延伸，没有形成系统成熟的学术思想。在实践中，并未建立较大规模的试验示范基地，基础设施、经营规模和经济效益等都不及发达国家。因此，需对精准农业的发展作进一步研究，以加快我国农业现代化进程。
二、精准农业内涵及主要技术组成
（一）精准农业内涵
精准农业（precision agriculture，PA）又称精细农业，精确农业或处方农业，是以实现农业高产、优质、高效为目的的现代农业生产模式。它的全部概念建筑在“空间差异”的数据采集和数据处理上，在定位、导航的基础上，根据管理单元的土壤特性和作物生长的需要，管理作物的每个生长过程及各种农资投放量，最大限度地发挥土壤和农作物的潜力，做到既满足作物生长发育的需要，又减少农资的投入，从而降低物质消耗、增加产量、保护生态环境，实现农业的可持续发展。
（二）精准农业的核心技术组成
精准农业技术体系是支撑精准农业发展的关键部件，精准农业技术通常不以单项技术的形式出现，在组装集成单项技术应用于农业生产的同时，形成了精准农业所独有的技术体系，如产量图、配备有“3S”技术的播种机、联合收割机等。精准农业技术体系如图1所示：
1.现代信息技术
现代信息技术主要由全球卫星定位系统、地理信息系统、遥感系统和计算机自动控制技术组成，其基本含义是把农技措施的差异从地块水平精确到平方厘米水平的一套综合农业管理技术。这项技术依赖全球定位系统和计算机控制定位，精确定量实施，极大地提高了种子、化肥、农药的利用率，同时在管理决策环节上，可根据具体情况选择“单纯获取高产”“以适量投入获取较高经济利润”或“减少资源消耗、保护生态环境”等多种不同优化目标。
2.生物技术
生物技术是现代生物学与其相关学科交差融合的产物，其中核心是基因工程技术。随着人们对动植物基因学和蛋白质学的认识，生物技术在农业生产中的应用越来越广。通过对动植物基因重组，可增强农作物对生长环境的适应能力，增加农作物单产，减少农药化肥的施用量，改善食物的营养结构和口感。例如，在棉花中引入抗虫基因，可减少病虫害对棉花的侵蚀，减少农药的使用；在水稻中导入能产生维生素A的基因，可以提高稻米的营养价值。
3.工程装备技术
农业工程装备技术是精准农业发展的物质基础，也是衡量精准农业发展水平的重要指标。用于我国精准农业生产的农机装备主要有新型高效拖拉机、播种施肥灌溉机、精量植保机、节水灌溉与水肥一体化设备、高效能收获机械等，可实现精准平整土地、建立模块信息，为农作物生产管理收割做好准备。我国于2009年建立农业智能装备工程技术研究中心，以自主研制适合我国农业发展的农业机械，近几年，我国农机科技创新能力提升较快，2016年全国农作物耕种收综合机械化率高达63%。
三、我国精准农业发展存在的问题
（一）发展精准农业的成本较高
精准农业技术在新疆兵团棉花的大面积种植应用中取得了客观的经济、社会及生态效益：平均单产增加17%，每亩播种量减少2千克，氮磷肥的利用率提高3%-8%。对农作物生长环境的检测，节约检测成本高达90%，检测效率提高500%以上。但这些农业机械价格昂贵，适合大面积作业，主要面向大型农场。而我国地形复杂，以小农经济为主，农户多分散且产能较低，导致发展精准农业的成本较高，不适合我国目前的农业经济发展水平和生产作业规模。
（二）农业从业人员素质偏低
我国农业劳动力文化程度较低，近年来，市场的各种优质资源也逐渐由农村转移到城市，在农村形成了“38、61、99”部队、“空心村”“末代农民”等现象，进一步降低了农业劳动力的素质。文化知识的缺乏，降低了农业从业人员接受新事物、学习新技术的能力，导致一些高新技术成果难以推广运用，阻碍了农业生产发展向高端升级的进程。虽然我国政府大力提倡精准农业的发展，但由于我国基础薄弱，农民吸纳新技术的能力差，精准农业在我国的推广实践困难重重。
（三）精准农业基础设施不健全
我国精准农业技术装备远远落后于世界先进水平，仅相当于发达国家20世纪60-70年代的水平。目前我国精准农业的生产机具多从国外进口，尤其是在技术含量较高的新型行业，这种差距还在不断加大。精准农业装备研发和创新的技术储备严重缺乏，适用农业机具设备品种少、水平低，而且可靠性极差，远不能适应精准农业发展的需要。另外，精准农业机械设备价格高昂，我国零散的农户和小型农场无法承担高额的费用，导致精准农业基础设施严重缺乏。
（四）现代信息技术在精准农业生产中的应用有限
我国已利用现代信息技术建立了农业数据库及农业信息系统，将3S等各项高科技应用到精准农业的生产发展中，并在北京、黑龙江、新疆等各地建立了大规模的精准农业实验基地，在一定程度上解决了我国农业发展中存在的化肥农药利用率低、劳动效率较低、环境污染严重等问题。总体来看，现代信息技术在我国精准农I中的应用仍处于初级阶段，很多技术在精准农业中的应用都是空白。如：基础设施建设、智能控制、机器人技术、VRA播种等现代信息技术在精准农业中的应用基本上都处于空白状态。
四、我国精准农业发展的对策建议
（一）降低精准农业生产成本
加快精准农业核心技术研究，开发具有自主知识产权的、适合国情的低成本精准农业机械设备，促使农业科研成果转化为现实的生产力；降低精准农业技术的应用成本，降低我国广大农村地区迈向精准农业的门槛，改变我国精准农业“只有理论，不能实施”的尴尬局面；建立大型农场，发展多种形式的适度规模经营。培育新型经营主体，带动适度规模经营发展，如农业专业大户和家庭农场等，同时简化精准农业技术，提高精准农业技术在生产实践中的实用性和易用性，有效降低精准农业生产成本。
（二）提高农业从业人员的素质
精准农业是科技含量较高的新型农业发展方式，精准农业机械设备的操作需要丰富的专业知识，而“空心村”等现象导致我国农村人才匮乏，尤其是精通精准农业生产过程专业人才的匮乏。因此，必须从以下几个方面提高精准农业从业人员素质：一，完善中小学课程，把精准农业添加到教科书中，保证下一代全面彻底地了解精准农业；二，加强对现有劳动者的专业化培训，加快农业科技队伍建设和农技推广；三，培育新型职业农民，促使其在精准农业的发展中起到“领头雁”的作用，为我国精准农业的发展提供人才保证。
（三）大力加强精准农业基础设施建设
精准农业基础设施主要指智能化精准农业装备，其研究与开发是精准农业能否得到推广实践的关键。目前我国精准农业基础设施较差，技术含量低，特别是大型的农机设备，几乎是从国外进口的，因此应从不同层面加强精准农业基础设施建设，改善精准农业生产条件。一是政府要加大对精准农业基础设施建设的投资，加强智能化精准农业装备技术的开发和实践应用。二是增加精准农业主要农机装备的生产数量，如多功能谷物精密播种机，可自动调控配比的自动定位施肥机和喷药机，可控制喷水量的定位喷灌机等。
（四）拓宽现代信息技术在精准农业生产中的应用面
加快精准农业核心技术研究，简化精准农业基础设施建设步骤，降低精准农业基础设施建设成本，促使尽可能多的农民将精准农业技术体系应用到农业生产中；建立一个完整的植物信息数据库，在农作物生长的不同阶段及时给出合理的操作建议；结合全国各地农业发展特点和现状，加快自主研制开发适合不同模式精准农业发展的“3S”技术及高科技产品，并将“3S”技术及高科技产品全面运用于精准农业生产过程中，进一步拓宽现代信息技术在精准农业领域中的应用。
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传统农业发展过程中采用了高耗能的管理方式，投入了过多的农药、化肥、等化学物质，也投入了大量的机械动力。但是，这种高耗能的发展模式是不适合现代农业发展的，导致了生态环境的恶化，土壤酸碱度失衡，致使农产品质量日益下降。在农产品市场竞争日益增强的现代社会，这种不符合可持续发展农业战略的管理模式必将被先进的精准农业管理模式所取代。
一、农业精准化生产管理技术的现状分析
精准农业是一种新型的农业生产管理思想，是在人工智能技术高速发展和信息技术快速发展的基础上诞生的。精准农业是实现农业可持续发展的重要途径，指明了未来农业发展的方向。精准农业管理模式是利用GIS地理信息系统、GPS卫星定位系统以及RS遥感系统等技术，及时了解农作物的生产环境、生长变化状况、病虫灾害情况等。为分析、模拟农作物灾害的发展趋势提供具体的作物信息、数据，作为进一步解决作物灾害问题提供参考标准。在此基础上，精准农业发展模式，利用各种智能系统，准确、细致地计算出精准治理措施。包括：喷洒农药、施肥灌溉、播种收获等生产管理方式。
精准农业的目的是为了通过先进管理模式对农作物进行管理，以最小的投入获得经济和环境的最大利润。目前，精准管理模式的主要技术支撑即以3S技术为基础的多种数据系统为技术支撑的管理模式。包括：变量控制技术、生物信息技术、专家系统、决策支持系统、产量分布图生成系统等。随着数据处理技术的提高，可视化技术和计算机科学的发展，还有网络数据库系统的开发，精准农业获得了快速发展，成为了国际上农业领域的发展热点之一，大大促进了农业产业的升级。
二、发展精准农业的必要性
发展精准农业是我国的社会发展的需要。目前，我国耕地面积大量减少，自然灾害发生频繁，再加上病虫灾害，旱涝灾害等，农业生产的发展也面临着更大的挑战。为了在世界农作物市场上占据优势，只有提高农业生产领域的管理模式，才能更大限度的提高农产品的利润，扩大市场占有率。精准的农业生产模式可以实现对农作物的精准化管理，解决上述各种问题。
发展精准农业是世界农业产业发展的需要。精准农业在世界范围内已经得到了很大的推广，成为了国际农业学、农业技术等高领域的研究对象，世界各国都在采用新型的精准农业管理模式。这符合国际农业发展的趋势。
发展精准农业管理模式是由可持续发展的需要决定的。传统的农业生产模式对生态环境的各方面造成了巨大的破坏，在能源资源供不应求的现代社会，发展精准农业更有利于建设可持续发展的农业体系，缓解建设现代农业过程中遇到的紧张局面。
三、精准农业发展过程中遇到的问题及解决对策
在发展精准农业的过程中，出现了一些水资源利用不当、施肥结构不合理、信息体制不健全的问题。发展精准农业就要着重发展灌溉精准农业、节肥精准农业、精准设施农业。发展精准灌溉农业就要根据信息系统反馈的数据因地制宜地选择灌溉设施，开源节流，节约水源，解决好水资源的时空分布不均的问题。发展节肥精准农业需要系统分析、预算出恰当的施肥时间，施肥数量，以及肥料品种。发展精准设施农业就是利用机械设施改变或者提供农作物生长的小气候，从而为农作物生长提供更为适宜的生长环境，提高作物产量。
更重要的是，要加大3S技术的应用范围，建立全面的农作物管理系统，在GPS和RS技术的基础上运用GIS技术准确分析数据信息，可以先建立实验基地对比分析。另外，建立肥料信息系统和土壤肥力系统，收集不同的土壤类型、作物类型、肥料的使用情况等做好统计分析，随时了解不同地区的土地肥力变化状况，以便进一步进行管理。
精准农业发展模式需要协调好人力与机械的关系，提高农业机械化水平，减少生产成本投入，目的是为了增加我国的农业市场竞争力。
此外，政府要加强基础设施建设，推进管理模式的创新，利用政府的力量大力支持信息技术的提高，建立完整的信息管理系统。建设全方位的农业信息管理中心，及时引进新型农业发展技术，形成农业精准化的发展规模。
结束语：
信息采集技术、网络技术和专家决策系统共同构成了农业精准化生产管理模式。精准化生产模式可以弥补传统生产模式的不足，在此基础上又可以降低生产成本，节约人力。在这种生产模式下可以对农作物信息进行智能采集、计算、判断、分析、预测与预警等，以达到提高农作物质量和产量的目的。由于精准化生产方式涉及到更多信息网络智能领域，因此要加强信息技术的推广。发展农业产业也要考虑地区差异，要根据不同地区的土地状况和实际情况因地制宜地选择不同的发展方式。
精准化农业生产模式符合国际农业发展的趋势，我们作为发展中国家，在发展精准化农业的过程中要遵循可持续发展的原则，学习先进管理模式，引进先进技术，争取在精准化农业发展过程中走出有中国特色的农业发展模式。
[中图分类号] F323.3 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2017）01-0205-01
1 前言
国民经济的迅速健康增长，社会科学技术的不断创新和进步为当前农业技术的良好发展提供了较好的前提条件。农机合作社是已经具有了一定作业规模的专业化服务组织，积极开展相应的作业计划管理、作业进度管理、作业财务管理以及农机调度管理，对于当前农机化工作的需求进行有效满足，促进了农技工作的顺利进行。
2 农机服务合作社精准作业管理系统中的组成部分
2.1 农机作业地理信息
积极应用遥感技术，绘制出全色高分辨率的农区地图，并经过地面几何核准和定点测量工作，从而对全市地区的各种地面信息进行全面涵盖，主要包括了水利、农田、住宅区以及林地和道路等，这样能对城市全面总体的规划和管理工作提供良好前提。通过农机作业地理信息的收集和整理，能够对当地各项土地情况进行全面浏览。
2.2 机耕田管理
在农机合作社的管理区域内，对于小麦和玉米等粮食作物的机耕田信息进行全面的收集和整理，并做好相应的信息管理工作，同时还需要针对各个县、区、乡镇的粮食作物布局以及生长情况进行全面了解和掌握。
2.3 加油站管理
通过GIS地图，能够针对农机合作社内部区域中的加油站进行重点标识和管理工作，相应的建立起加油站自身的档案库，为农机设备提供良好的服务。加油站管理工作中需要对各个加油站的数量和位置进行确定，相应还需要为农机设备的跨区操作提供一定参考。
2.4 维修点管理
在地图绘制完成的基础上，还需要针对区域内的农机设备维修点进行全面的标识和管理，这样能够建立起全面的档案库，和加油站管理工作一样，能够为农机设备的使用提供良好的保障服务。
2.5 服务区管理
需要针对农机合作社进行集中有效管理，这其中主要包括了农机设备、农机设备作业能力以及作业范围，同时还需要针对农机设备的服务社进行有效的管理，制定出全面的布局图，这样能够将农机设备的信息进行良好的交流和对接，这样能够对服务区域内部的信息服务进行全面覆盖。
2.6 农机具管理
在农机合作社的服务区域中，针对不同种类的作物进行全面有效的管理，从不同作为生长过程中需要的农机设备入手，设立起全面的农机具档案库，针对农机具的实际使用信息情r，进行全面有效的记录和整理，主要包括农机具的种类、数量、新增数量、维修信息、分布信息以及更新信息和使用时间等。做好农机具的管理工作，能够为农机作业的全面使用发挥良好作用。
3 精准农业技术在农机合作社作业管理中的应用
3.1 积极开展农机作业计划管理工作
农机作业具有较强的时效性，但是因为农机作业供求的信息在的过程中能使用的渠道有限，这样导致农机资源的调配工作存在着一定的不合理。针对这种情况，需要积极开展农机作业计划管理工作，首先需要针对农户的种植情况进行全面了解，并针对农业生长的关键时期中使用农机作业的情况进行全面掌握，当这些信息汇总之后，积极结合农机数量和作业能力，制定出合理有效的农机作业计划，从而有效促进农机作业的良好进行。
3.2 加强农机作业的进度管理工作
在开展农机作业的过程中，需要对农机设备作业的进度进行全面有效的控制和管理，这样才能够有效实现农机作业的实际效果。从农机作业的进度出发，能够积极开展后续的农机调度和跨区作业工作，这样能够有效提升农机作业的效率。在开展农机作业的过程中，针对农机服务组织系统平台中的信息进行全面汇总，并按照一些区县、市级管理部门的要求，建立起良好的农机作业进度管理体系。
3.3 不断加强技术推广培训工作
积极加强农机技术的推广和培训工作，对于有效提升农机设备的使用效率，促进农机作业取得良好的发展成果具有积极作用和效果。想要积极加强农机技术的推广和培训工作，首先需要提高认识，加强农机推广服务力度，认真贯彻自治区、州、县农业、农村工作及农机工作会议精神，推广中心紧紧围绕县农业农村工作会议部署，牢牢确立“农业生产，农机先行”工作思路，狠狠抓住全程机械化这条主线，扎实开展各项工作。针对农机具的冬修、检验，新机具、新技术的引进、推广等工作中，进行全面有效服务管理。其次，加强培训及科普宣传，促进春耕备耕工作，积极组织农机技术人员深入到农机户家中，及早对投入农田作业机具的技术状况、配套情况进行调查摸底、登记造册，并派技术人员进行现场技术指导、帮助检修。再者还要积极抓好农机新技术推广和农机标准化作业工作，积极开展农机田间作业质量为重点，切实采取有效措施保证农机标准化作业。
4 结束语
农业技术，在当前的农业生产工作中具有十分重要的地位和作用，能有效提升农业生产效益，促进农业经济的良好发展。将农业技术积极投入到农机合作社之中，加强农机作业的管理工作，能够起到良好效果。加强精准农业技术在农机合作社作业管理中的应用，需要积极开展农机作业计划管理工作，加强农机作业的进度管理工作，同时还要不断加强技术推广培训工作。
参考文献
2地理信息技术发展现状
以GPS/GLONASS,以及欧盟即将通过“伽利略”计划建立起的导航卫星系统为代表的全球卫星定位技术具有快速、方便地获取高精度位置信息的优势。目前,差分定位(DifferentialGPS,简称DGPS)系统的定位精度可达到亚米级水平,实时动态差分(RealTimeKine-matic,简称RTK)技术能够在野外实时得到厘米级的定位精度,特别是美国政府取消GPS数据精度选用政策(SA),GPS的民间用户将能够使定位精度提高10倍。因此,全球卫星定位技术将在很多领域逐渐取代常规的光学和电子测量定位仪器。卫星定位技术与现代通讯技术的结合,使空间定位技术发生巨大变革,为信息化农业获取高精度定位信息提供了技术保障。遥感技术蓬勃发展,能够获取多传感器、多时相、高分辨率(空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率)的直接或间接反映地球表层地物光谱特征的遥感数据。极高分辨率的卫星遥感影像(如0.61m分辨率QuickBird)民用化和商业化,能够满足大比例尺的农业、资源环境等领域的应用,将成为信息获取的重要数据源。高光谱遥感的发展,展现出遥感在农业中应用的蓬勃生机。在遥感影像处理方面,引入多源信息融合技术和智能专家系统使遥感信息提取迈上一个新的台阶[9]。地理信息系统正向网络化、组件化发展[10],GIS逐步融入IT主流,其应用正走向企业化和社会化。GIS传统功能日臻完善,如查询统计、空间分析、编辑、地理数据可视化、制图等;系统分析和设计全面采用面向对象技术(OOA&OOD),以及空间数据库技术的发展等都为GIS在农业中应用提供很强的理论和技术基础[11]。所有这些核心地理信息技术的发展为精准农业田间信息获取、分析、管理和决策,以及系统集成研究与实践提供了技术基础。
3精准农业技术思想
3.1精准农业的技术思想
上世纪80年代初期,根据农田内以米为单位的小区作物产量、生长环境条件等具有明显的时空差异性,国外学者产生了对农作物实施定位管理(Site-specificManagement)、根据实际需要进行变量投入(VariableRateTechnology)等农业生产的精准管理思想,进而提出了精准农业(PrecisionAgriculture)的概念。精准农业的思想实质就是通过各种技术手段来获取农田内不同单元小区的农作物具体生产环境信息,并根据这些信息确定各个小区内的最为经济和科学合理的农业生产投入,达到获得经济、环境等方面最高回报的目的,从而实现农业生产的精准管理[2,3]。
3.2精准农业技术体系
精准农业强调经济、生态和社会效益的统一,实现定位、定量、定时的最优化生产管理,由此可见,精准农业是一种基于空间信息管理和变异分析的现代农业管理策略和农业操作技术体系,以地理信息技术为主体的信息技术是精准农业的技术核心,基于知识和先进技术的现代农田精准农业技术体系至少包括以下方面:地理信息技术(GIS、RS、GPS)、生物技术、农业专家系统(ES)、决策支持系统(DSS)、工程装备技术等[13]。通常所说的精准农业的核心是强调减少种植管理过程中的农业投入,因此研究将精准农业分为田间信息获取、信息分析处理、决策分析、精准实施4个过程[12]。精准农业的目标不单是尽量减少投入,更重要的是要获得经济、环境等方面的最高回报,因此笔者认为整个精准农业种植循环过程应该经过产前规划、产中种植管理、产后分析、产后加工和产后销售等5个环节。其中产中种植管理是体现精准农业核心思想的重要环节,几乎涉及精准农业技术体系中的所有技术。目前,国内外研究的核心在于种植管理中的时空变异信息获取与提取(传感器、遥感软硬件研制)技术、信息处理与分析方法、决策分析集成系统,以及携带DGPS的智能农机系统,这些正是精准农业实施和推广必须解决的关键技术。
3.3精准农业发展现状
20世纪90年代以来,发达国家许多学者着力于研究运用高新技术提高农业劳动生产率和农资利用率,以达到经济效益、生态效益和社会效益的最大统一,最终实现农业生产可持续发展。他们的研究取得了令人瞩目的成果,并建立了若干支持精细农业技术的示范应用系统[1,4～7],如美国CaseIH公司的AFS(AdvancedFarm-ingSystem)、英国MasseyFerguson的FieldStar、美国JohnDeree公司的GreenStar等。在实践过程中,也已经获得较好的效果,精准农业在大农场生产中已得到较广泛的应用,并且许多成熟的技术已经形成。据统计,到1995年,美国约有5%的作物面积上不同程度地应用了精准农业技术[12],在西方发达国家,精准农业技术思想也逐渐被农场管理人员了解和接受,并且成立了许多以精准农业为基础的服务机构。近年来不仅西方发达国家对精准农业的技术实践引起重视,在日本、韩国、巴西、马来西亚等国亦已开始了试验示范研究[8]。在我国,从事农业研究的人员首先开始了精准农业研究,随后生物技术、信息技术、地理科学和生态学研究人员对此表示了浓厚的兴趣,并且先后开展了关于技术体系、发展策略等方面的研究[14～23]。但从总体上我国对精准农业的研究还处在引进和消化吸收阶段,还没有形成较为系统的学术思想和技术体系。目前已经在北京和上海建成两个精准农业示范区。
4地理信息技术在精准农业中应用
精准农业实施的前提是及时采集分析土壤肥力和作物生长状况的空间差异信息,生成田间管理处方,以实现精准的定位和定量的田间管理,因此,地理信息技术应在精准农业中扮演重要的角色。国外关于精准农业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准农作技术,而没有较全面地研究地理信息技术在整个精准农业体系中的应用。
4.1全球定位系统应用
GPS技术为土壤类型、土壤肥力特性、水分、作物生长发育状况、病虫草害及农作物产量等田间信息采样和决策方案的田间实施提供准确的空间位置信息。在精准农业中,GPS作用主要有三点:控制测量、农田信息采集定位(采样定位和遥感信息定位)和控制导航。目前,GPS应用研究主要在研制基于移动电脑或掌上电脑的农田信息采集系统和携带GPS接收机的智能农机系统两个方面。如美国FieldWorker公司的基于掌上电脑的信息采集软件FieldWorker能很好地满足精准农业农田信息采集的需要;美国Trimble公司的AgGPS160PortableComputer能实现田间成图、各种作物及其生长环境属性信息记录、获取来自各种田间环境传感器的信息。智能农业机械在田间进行农作生产时通过GPS获取的精确定位信息实施导航监控,同时能够实时获得农作物生长状态信息和与之相关的空间位置信息。目前智能农机应用研究最为成功的是带有GPS定位系统的能够获取田间作物产量信息的联合收割机[24]。变量施用机具是精准农业的田间实现,国内外的研究均很多,如变量施肥机、变量播种机、变量灌溉和喷药机等,其中变量施肥是精准农业变量施用技术的第一项内容,也是研究最多的项目,但无论如何,单纯用于农田信息采集的软件系统将随着遥感在农田信息获取应用的不断深入而被淘汰,取代它的将是集成GPS的遥感系统与智能农机系统。可以预见,集成GPS的遥感成像系统将在获取田间“空间差异”信息方面发挥巨大作用。
4.2遥感应用
田间时空变异信息获取方式有传统田间采样测试、GPS田间信息采集、智能农机系统作业采集和多平台遥感信息采集系统。然而遥感能够以“无损测试”方式方便、及时、准确地获取反映较大面积内的“面状”地物性质与状态信息。而其它方式获取的“点状”信息显然不足以了解全局,而且人工采样都会对作物造成不同程度上破坏。因此遥感将在实现大面积情况下作物长势与营养实时诊断中发挥不可替代的作用。目前遥感应用研究主要集中在对地面光谱测量数据和采样测试相关数据的分析,建立遥感数据与土壤状况或作物生物物理化学参数(如叶面积指数、叶绿素含量、土壤特性等)之间的相关关系,结合作物生态生理过程间接获取作物农学特性(作物冠层营养水平、籽粒与生物质产量、质量等信息)。在大面积农作物宏观长势监测、农作物宏观估产、农情宏观预报、农业资源调查等方面,遥感已经发挥其应有的作用,而且研制出了可行的技术路线[28,29],如东北玉米、华北小麦和南方水稻估产精度达到90%以上。高光谱遥感是遥感发展的一个重要趋势,光谱分辨率达到纳米级的高光谱遥感数据可以很好地描述作物的“红边”特性(红边位置、红边斜率、“红移”、“蓝移”),区分作物叶片生化成分、含量及其变化[27],还可以用来减弱土壤对作物光谱的影响,作物具有一些明显的、独特的吸收特征。作物生物物理和生物化学信息是研究理解植被生态系统过程和生理机制的重要参数,是诊断植物营养状况的重要依据,国内外许多学者已经涉足高光谱遥感在植被生物物理信息和生物化学信息提取方面的研究[25,26]。高光谱遥感以其高光谱分辨率特性所携带的丰富光谱信息为遥感应用带来了强大的活力,通过分析高光谱植被指数与农作物特征的关系,选择表征农作物特征的特定波段和光谱参量可以较好地反演作物生物物理和生物化学信息。在精准农业体系中,遥感(特别是高光谱遥感)将为精准农业实施提供大量的田间时空变化信息,遥感技术将成为监测土壤和作物养分变化、水分胁迫和病虫害等的主要数据源。由于航空、航天遥感成本较高,而且受信息获取的滞后性、信息分析处理方法等因素的限制,目前许多学者开始研制基于地物光谱特征,并用于田间低成本间接测定作物养分和生化参数的仪器和工具,如NDVI测量仪、LAI测量仪、谷物品质测量仪等,这在卫星和航空遥感技术进一步发展和成熟前,正在被发展为高密度获取农田信息的技术手段。
4.3地理信息系统应用
GIS在精准农业技术体系中的地位举足轻重,其作用不仅在于从田间信息采集、信息处理与管理、信息分析,到田间决策方案实施的整个种植管理过程,而且贯穿规划、种植管理、产后分析、产后加工及销售的整个种植循环过程。这要归功于精准农业实施对空间信息的依赖性。在精准农业体系中,GIS不再是一个孤立的系统,而是围绕精准农业核心思想而提供较全面的地理信息服务的平台,而且该平台与其它系统或用户之间通过信息交换而紧密联系。概括来说,这种地理信息服务主要包括信息管理服务、信息交换与更新服务、信息决策分析服务和信息服务等4项,如图2所示。
4.3.1农田信息管理
农田信息具有多源性,具体表现在存储格式多样性、多尺度性、获取方式多样性,另外还包括系统或数据库数据组织的复杂性。通过GIS平台,在融合多源数据的基础上建立农田管理系统,实现对多源、多时相农田信息的有序管理和分析,这是精准农业实施的基础,其作用表现在数据组织和集成管理、空间分析查询、空间数据更新与综合处理、可视化分析与表达。GIS为田间信息采集提供基础信息,也为田间变量实施决策分析提供信息源,因此农田地理信息系统是精准农业实施的信息管理员。目前GIS在国外精准农业应用中还处在农田边界图管理、土壤肥力管理、产量分布图管理分析和GIS制图阶段,并没有充分发挥GIS应有的作用,相应的管理软件也不成熟。虽然经过几十年的发展,国外许多GIS产商开发了诸如ArcGIS产品系列、MapInfo系列等通用GIS软件,但这些软件与农业生产有关的功能只是很小一部分,而且它们价格昂贵。然而,应用于精准农业的GIS应用系统应该是小型廉价且适用的农场信息系统FIS(FarmInformationSystem)。因此根据农业信息采集、存储和处理分析的特点,研发功能针对性强的FIS是农业GIS发展的一个方向。
4.3.2信息更新与交换
信息更新与交换服务是服务平台的重要组成部分。数据是系统的血液,平台的生命力在于信息的现势性及可更新性。信息更新一般分为两个层次:一是不定期的局部数据更新;二是周期性的全局数据更新。信息交换是信息进出服务平台的通道,解决服务平台与各种数据采集系统、应用系统之间的数据交换问题。遥感信息的特点决定了它必将成为农田信息获取的主要手段,然而从遥感获取的不是直接用于精准农业的信息,如土壤水分、作物冠层生化参数等,而需要通过分析建立遥感信息与土壤和作物生长状态相关的参数之间的关系,这是限制遥感信息应用与农业信息获取的“瓶颈”。GIS的参与将为遥感信息提取提供新的思路,提供背景数据和分析方法。遥感和地理信息集成研究,脱离庞大昂贵的遥感影像处理系统,开发服务于具体应用的遥感和GIS集成系统,是GIS应用于农业的又一个重要方向。
4.3.3决策分析
决策分析服务是整个地理信息服务平台的核心部分,利用已有的信息,根据不同应用目的,集成相应的知识和模型,分析生成供决策服务的知识,这是地理信息技术在精准农业应用中的首要目的。信息分析服务是一个知识挖掘的过程,其关键是GIS与专家系统、模型库系统集成,其集成程度决定分析效率和分析结果的可靠性。决策分析可以归纳为产前规划评价分析、产中监测与控制分析,以及产后分析与销售管理。规划评价主要利用区域自然要素、社会经济要素、产量历史数据、作物品种特性等进行农业区的规划、种植区划、作物种植适宜性评价和作物品质区划,这方面的GIS应用研究取得了一定的进展[32,33]。实现以高产、高效、优质和实时管理为目标,为农业生产提供一个合理、详细、完整的农田作业规划,它是精准农业实施的基础。如通过分析产量数据、肥力水平和作物生长的适宜性,选择合适的品种、肥料和农业机械设备,制定合理的耕作计划。监测与控制分析是信息分析决策服务的一个重要内容,是最能体现精准农业核心思想的内容。将GIS作为决策分析的平台为精准农业实施提供决策和控制的依据是其在精准农业中的另一个发展方向。通过GIS集成作物栽培管理辅助决策支持系统与作物生产管理与长势预测模拟模型、投入产出模拟模型和智能化农作专家系统,根据作物长势和其背景状况做出诊断,提出科学处方,调控操作。将不同类型的地理数据,如土壤、作物、气象和土地历史等,与水分运动、溶质运移、农药渗漏、作物生长、土壤侵蚀等各种模拟模型和专家知识和推理机整合,产生支持定位实施的“农作处方”,这一切都需要集成模拟模型和专家系统的GIS应用服务平台的支持。也正是GIS的这一功能才使得用于变量作业的农艺处方生成得以实现,同时也能够通过专家系统实现精准农业实施中的自动控制。国内有学者开始研究采用GIS进行施肥推荐处方生成[30,31]。
4.3.4产后分析与销售管理
从精准农业实施的经济效益和产业化角度考虑,GIS在精准农业中的应用并没有随着精准农业田间实施全过程的结束而终止,它还在后续工作中起着重要作用。利用产后产量分析为下一种植循环的规划提供决策信息,这是当前国外精准农业体系中注意得比较多的一项内容,但仅此而已,它们并没有从市场销售角度考虑GIS的应用。目前,作物生产已开始由单纯追求高产模式向优质、专用和高效的方向转变,利用品质监测信息可用于指导粮食分类加工,大幅度提高加工品质和附加值,这是产后基于GIS分析的又一个内容。市场分析是根据作物产量和品质,以及社会经济要素进行分析,用于指导粮食销售价格和销售方向,从而提高粮食生产的经济效益。销售管理主要对客户和粮食配送的管理,分为客户关系管理和物流管理,它是提高粮食销售管理效率的必要前提。因此研发为精准农业服务的产后市场分析和销售管理的应用软件是GIS应用于精准农业中的一个重要补充,具有较大应用前景。
4.3.5空间信息
利用GIS进行空间信息服务是精准农业体系中“空间变异信息”的重要消费者,它通过Internet或无线(有线)通讯向公众原始和分析结果信息。的空间信息可以包括农田作物长势监测信息、作物产量及品质监测和预测信息、产品供需分布信息等,空间信息将使地理信息技术在精准农业中的应用走向社会化,这是产业化发展的重要方向。
多年来，经过国家和各级政府的积极推进，现代信息技术在农业各环节中的应用逐步深入，特别是在大田种植、设施园艺、畜禽养殖以及水产养殖中的应用越来越广泛，种养大户采用现代信息技术装备的意识越来越强，农业生产信息化水平不断提高，精准农业也得到了迅速发展。
一、精准农业的涵义
精准农业是一种基于空间信息管理和变异分析的现代农业管理策略和农业操作技术体系。根据作物生长的土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源。精准农业能真正让农民群众受益，农产品持续提质增产，农业持续增效，农民持续增收，农业抗御自然灾害的能力显著增强。
二、我国基于农业信息化的精准农业的发展现状
1.农业信息技术的应用正从单项应用向综合集成应用过渡。
基于现代农业高产、优质、高效、生态和安全的要求，我国农业生产方式正向集约化生产、产业化经营、社会化服务、市场化运作以及信息化管理转变。从生产、经营、管理到服务涉及到诸多环节，依靠单一的信息技术很难实现，农业信息技术的应用正从现代信息技术的单项应用向现代信息技术的综合集成应用过渡。自动灌溉系统、精准的农业技术的推送、病虫害诊断系统，种植养殖环境监控系统等，都会产生大量非结构化数据。大数据技术的出现，提供了良好的解决方案。
2. 农业物联网技术在一些地方已经开始试点性应用。
农业本身所具有的特点使得农业在信息化智能化过程中，产生了大量的复杂的非结构化数据，这些数据的处理和挖掘，需要大数据技术。目前，基于无线传感网络的滴灌自动控制系统在北京、上海、黑龙江、河南、山东、新疆等地开始试点性应用。
3. 解决农业信息化海量数据处理和精准服务的问题亟须创建精准农业信息系统。
农村是我国信息化建设最薄弱的区域。海量数据处理和精准服务一直是农业信息中的一大难题。如何整合相关部门的农业信息资源构建大数据精准农业信息系统工程，是我国农业现代化亟待解决的大问题。精准农业信息系统把有线与无线网络、通信服务与信息服务，终端产品的高中低档科学、合理、有效地组织整合在一起，真正解决了农业信息化海量数据处理和精准服务的问题。
三、农业信息化下，精准农业发展实施策略
1. 突破精准农业关键技术瓶颈。
目前精准农业信息获取、决策和实施三个环节均有技术瓶颈的制约，如：在农业信息快速获取方面，要加强生物物理学、生物数学、生物力学和光学的应用基础研究，重点突破农作物形态、营养、水分和土壤氮、磷、钾等营养元素无损快速测试传感技术，病虫草害信息的定性定量识别技术；在精准农业决策方面，要研究农作物不同生长发育阶段与土壤、气象、管理措施的定量关系，为不同尺度的变量处方生成提供理论依据；在精准作业环节，重点解决适合小规模田块和复杂地形的光机电一体化精准农业智能机械。
2.降低精准农业技术应用的门槛。
国外精准农业经过近20多年的研究，形成了很多商品化的技术产品，但主要是面向大规模农场作业需要，且产品价格昂贵，不适合中国目前的农业经济水平和生产作业规模，要实现精准农业技术广泛应用，必须降低精准农业技术应用的门槛。
3. 与当地农业主导产业紧密结合。
当地的农业主导产业是发展的重点和热点，是当地产业经济的支柱，也是当地政府部门、企业、农民关心的焦点，能够解决当地主导产业发展过程中问题的技术，必将成为其优先考虑的技术选择。因此，精准农业技术必须与当地农业主导产业的发展紧密结合，突出解决主导产业发展的难题，只有这样才能使精准农业技术得到社会的关注和大规模应用，彰显其在发展现代农业的地位和作用。
4.采取高效灵活的技术推广模式。
根据用户需求，可采取不同的技术推广模式，提供专业化、社会化的技术服务，通过驻地工程设计实施，实现系统的正常运转，形成“交钥匙工程的技术推广模式”。
5.制定统一的行业或国家标准。
目前国内外市场上精准农业的相关技术产品很多，但不同企业软硬件产品自成体系。在开展精准农业研究应用过程中，难于构建可运行的精准农业系统。在这样情况下，我国必须建立精准农业技术标准，与国际主流产品标准接轨的同时，也是争夺精准农业技术制高点的重要切入点。
参考文献
[1]宣锴，孟未来 路明祥浅析国内外农业信息化进展 农业网络信息 2010年02期
精准农业是基于现代农业空间信息管理和变异分析的物联网操作技术。根据土壤肥力和作物生长的空间差异，定量诊断耕地作物，充分认识农作物生产地的生产力空间差异，管控对农作物的投入，提高常量，平衡土地生产力，实现量化管理的准确性，提高农业资源利用率，促进我国环境可持续发展。传统农业的改造的加速依赖于农业物联网技术的进步，农业各种生产方式的生产效率和农业各类资源的利用效率也因此得以提高，农业生产及农业管理水平得以改善，传统粗放型农业向现代智慧型农业的转变也得到了有效的推动[1-2]。在现实中，最大程度地提高农业和农业生产力，为我国农业实现优质、高产和可持续有效的发展。
1目前我国物联网精准农业发展存在的问题
1.1物联网专业技术问题
1）物联网网技术于现在而言是一个相对新兴的名词，物联网精准农业的技术处于发展阶段。2）精准农业物联网建设的管理系统、作物端的传感器等器械的稳定性、准确性等方面质量参差不齐。3）世界上至今都没有完备的标准体系，这是物联网精准农业发展的大阻碍。4）IP地址不足。物联网精准农业要将作物、监控设施、人都连接起来，就要有充足的IP地址，IP不足已经成为物联网精准农业发展的瓶颈。
1.2复杂的地形使适宜的物联网体系难以建立
1）我国国土面积960万km2，地形条件差异大，为精准农业物联网技术的推广带来环境上的困扰。2）东西经、南北纬跨度大，气候差异明显，使我国不同地区的不同自然灾害难以控制与预防，物联网精准农业的体系就不能从一而终。
1.3物联网精准农业的受众问题
1）经济发展滞后制约了农民文化水平、科技素养的提升，延后了精准农业的操作技术接受且能操作的时间。2）贫困往往使农户会对新兴技术持怀疑态度，不敢冒险，使物联网精准农业的新型农业操作技术内在需求降低。
1.4农业经营模式与精准农业的建设条件冲突
1）物联网精准农业推行规模化、智能化，家庭联产承包责任制导致我国部分地区农田分散，导致与物联网技术设施的开展条件冲突。2）旧有的农业经营模式制约了农业生产力的提高，受众收入提高与经济发展速度不相适应，造成劳动力外流。
1.5物联网精准农业技术研发与推广成本不足
1）国家对精准农业技术的研发投入与对农民补贴不足，发达国家对这方面投入达到0.6%～1.0%，我国在这方面的投入远远达不到高新技术的发展要求。2）有关部门对新兴农业操作方式采用观望态度，不敢或对该技术的推广持犹豫态度。
2我国物联网精准农业发展问题的对策
2.1因地制宜应用物联网精准农业技术
针对我国地形、气候差异，可以将物联网精准农业其分为三种模式：1）发展3S技术，大力推动走大型机械—模型之路，发展与诊断相结合的精准农业[3]。2）开展以GIS技术为操作的基础、将小地块为生产单元的精准农业。3）针对气候恶劣的干旱地区和污染较为严重地区，可以发展设施种植业。
2.2构建互惠互利的物联网商业模式
1）构建各式各样的互惠互利的物联网商业模式，市场机制是推动该种农业操作方式的最大动力。2）可以通过租赁或出售服务减少物联网精准农业的投入，通过后期提取农民营业利润，前期免费使用技术设施来减轻农民担忧。
2.3强化政府对于精准农业推广的导向作用
1）确保发展精准农业需要的充足资金、人才等硬性保障。2）地方政府要以坚定的态度推广物联网技术，制定各项政策，落实到位，鼓励发展物联网农业，加快实现农业现代化的步伐。
2.4加强对精准农业示范区的建设
1）在保证农业示范区发展质量的同时，增加物联网精准农业示范区数量，加强对示范区建设。2）增强各示范区间的技术交流与合作，促进各个示范区间的共同发展。
2.5提高精准农业的受众的科学文化素养
农业发展过程中的某种形态或农业生产形式由农业生产技术（农业生产力水平）和农业生产组织形式（农业生产关系）所决定。影响农业生产形式的主要外界因素有农业自然资源保障系统、农业及农村劳动力资源、农业自然条件和农村经济条件及社会生产力水平4个方面。
传统农业劳动生产率较低，大量劳动力被束缚在农业上。通过大量高能耗工业产品（机械、化肥、农药、燃油、电力等）的投入来维持系统的产出。机械化农业的主要优势是大幅度地提高了农业生产率，但也遇到了许多问题：如土地压实、水土流失、地下水及地表水污染，农药的使用导致了严重的公共卫生和环境方面的问题，品种基因单一化的危害、农产品品质的下降，水土资源及能源制约等。这种农业资源与环境的压力促使科学家和农民努力寻求一种在继续维持并提高农业产量的同时，又能有效利用有限资源、保护农业生态环境的新的可持续发展农业生产方式，并进行了多种探索，提出了多种解决途径，如自然农业、有机农业、生态农业，等等。90年代以来，随着全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、农业应用电子技术和作物栽培有关模拟模型以及生产管理决策支持系统(DDS)技术研究的发展，"精准农业"已成为合理利用农业资源、提高农业作物产量、降低生产成本、改善生态环境的一种重要的现代农业生产形式。
2、精准农业的技术体系
精准农业是现代信息技术、生物技术、工程技术等一系列高新技术最新成就的基础上发展起来的一种重要的现代农业生产形式，其核心技术是地理信息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机自动控制技术。精准农业系统是一个综合性很强的复杂系统，是实现农业低耗、高效、优质、安全的重要途径。精准农业技术体系的构成见表1。
2.1 现代信息技术
精准农业从90年代开始在发达国家兴起，目前已成为一种普遍趋势，英美法德等国家纷纷采用先进的生物、化工乃至航天技术使精准农业更加"精准"。美国把曾在海湾战争中运用过的卫星定位系统应用于农业，这项技术被称为"精准种植"，即通过装有卫星定位系统的装置，在农户地里采集土壤样品，取得的资料通过计算机处理，得到不同地块的养分含量，精准度可达1-3m2。技术人员据此制定配方，并输入施肥播种机械的电脑中。这种机械同样装有定位系统，操作人员进行施肥和播种可以完全做到定位、定量。还可将卫星定位系统安装在联合收割机上，并配置相连的电子传感器和计算机，收割机工作时可自动记录每平方米农作物产量、土壤湿度和养分等的精数据。
现代信息技术的特点是应用地理信息系统将土壤和作物信息资料整理分析，制成具有时效性和可操作性的田间管理信息系统，在此基础上，利用全球卫星定位系统、遥感技术以及计算机自动控制技术，根据空间每一操作单元的具体条件，通过调整资源投入量，达到增加产量、减少投入、保护农业资源和环境质量的目的。同时在农田经营管理决策的环节上，可根据不同情况选择"单纯获取高产"，"以适量投入，获取较好经营利润"或"减少资源消耗、保护生态环境"等多种不同优化目标。这项技术的构成包括空间定位的农作物产量信息采集技术和土壤信息定时采集技术、农田地理信息系统定时更新技术及空间定位的农业投入控制系统等。
2.2生物技术
现代生物技术从广义上讲主要包括基因工程、细胞工程和微生物工程等，最富有生命力的核心技术是基因工程。现代生物技术最显着的特点是打破了远缘物种不能杂交的禁区，即用新的生物技术方法开辟一个世界性的新基因库源泉，用新方法把需要的基因组合起来，培育出抗病性更强、产量更高、品质更好、营养更丰富，且生产成本更低的新作物、新品种；另外还具有节约能源、连续生产、简化生产步骤、缩短生产周期、降低生产成本、减少环境污染等功效。如美国把血红蛋白转移到玉米中，不仅保持了玉米的高产性能，而且提高了它的蛋白含量。抗转基因水稻、玉米、土豆、棉花和南瓜等已在美国、阿根廷、加拿大数百万公顷土地上试种。1998年，全世界利用原生质体培养技术已成功地开发了100多种再生植物，转基因牛、羊、猪和鱼也培育成功。美国是采用转基因技术最多的国家，1998年转基因作物播种面积达2050万hm2，是1997年的2.5倍；目前其转基因种子播种面积已占大豆播种面积的36%，占玉米播种面积的45%。阿根廷是继美国之后大量采用转基因技术的国家，1998年转基因作物播种面积达550万hm2，是1997年的4倍，其中75%的大豆播种面积采用经过改变基因的豆种。加拿大转基因作物播种面积从1997年的130万hm2，增加到1998年的280万hm2；50%的大豆和玉米播种面积采用了经过基因处理的种子。
微生物农业是以微生物为主体的农业。微生物在合成蛋白质、氨基酸、维生素、各种酶方面的能力比动物、植物高上百倍；微生物还可利用有机废弃物，变废为宝、保护生态环境。利用有益微生物，不仅可获得大量生物量，用于制作食用蛋白质以及脂肪、糖类等专门食品，而且在生物防治、土壤改良方面也有突出表现。日本研制的EM(含80余种微生物的生物制剂)，被称为可以挽救地球的有效微生物群。施用EM可少用或不用化肥、农药和抗生素药物，净化环境。
2.3工程装备技术
现代工程装备技术是精准农业技术体系的重要组成部分，是"硬件"，其核心技术是"机电一体化技术"；在现代精准农业中，应用于农作物播种、施肥、灌溉和收获等各个环节。
精准播种。将精准种子工程与精准播种技术有机结合，要求精准播种机播种均匀、精量播种、播深一致。精准播种技术既可节约大量优质种子，又可使作物在田间获得最佳分布，为作物的生长和发育创造最佳环境，从而大大提高作物对营养和太阳能的利用率。
精准施肥。要求能根据不同地区、不同土壤类型以及土壤中各种养分的盈亏情况，作物类别和产量水平，将N、P、K和多种可促进作物生长的微量元素与有机肥加以科学配方，从而做到有目的地肥，既可减少因过量施肥造成的环境污染和农产品质量下降，又可降低成本。要求有科学合理的施肥方式和具有自动控制的精准施肥机械。
精准灌溉。在自动监测控制条件下的精准灌溉工程技术，如喷灌、滴灌、微灌和渗灌等，根据不同作物不同生育期间土壤墒情和作物需水量，实施实时精量灌溉，可大大节约水资源，提高水资源有效利用率。
精准收获。利用精准收获机械做到颗粒归仓，同时可根据一定标准确分级。
3、我国精准农业的重点发展方向
我国各地的自然条件、社会经济条件差异明显，农业生产水平差距较大，农业集约化总体水平较低。表2示出1994年中印日美4国农业集约化程度及世界的平均水平。可以看出，我国农业具有以下特点：1）农业人口人均耕地面积小，仅为世界平均水平的1/5；低于印度、日本，同美国相差甚远。2）农业机械化水平低。每万公顷拖拉机拥有量，仅约为世界平均水平的34.7%，甚至低于印度的水平。3）化肥投入水平高。每公顷化肥投入量是世界平均水平的3.37倍，高于美国，但低于日本。
同农业发达国家相比，我国农业集约化水平较低，要实现现代化，是继续走农业发达国家已走过的以牺牲土质、环境及使用对人类健康有不良影响的大量依靠农药、化肥的石油农业发展道路，还是利用现代信息技术、生物技术和工程装备技术发展具有中国特色的精准农业，答案是不言而喻的。应根据我国农业发展所面临的资源环境问题，走具有中国特色的精准农业发展之路，实现我国农业的可持续发展。
3.1重点发展节水、节肥精准农业技术体系
1）实现精准灌溉，提高水资源利用率。
水资源短缺是我国许多地区农业生产的主要制约因素。据测算，我国全年降水量约为6.19万亿m3，其中约55%消耗于陆面蒸发，只有45%转径流和地下水，实际利用率不到10%（约5000亿m3）。
当前我国农业灌溉用水面临的主要问题是灌溉农区面积约5000hm2，其中渠灌面积较大，多属粗放型灌溉模式。在华北井灌区特别是华北平原地区，自从将"两年三熟制"改为"一年两熟制"后，水分亏缺部分全靠超采地下水来弥补，地下水位连年下降，给北方灌溉农业造成严重威胁。
同时我国农业节水潜力巨大。我国渠灌面积约3900hm2，井灌面积1100多万hm2，合计约5000万hm2。渠水灌溉的利用率约为0.3，井水灌溉利用率约为0.5，两者加权平均值为0.35左右，与发达国家0.7-0.9的利用率相比，差距巨大。有关部门测算，如将农业用水（按4000亿m3计算）的利用率提高0.2，即达到0.55，则可节水800亿m3。
山东海阳引进以色列技术，建成约33hm2（约500亩）果园自动化控制微喷工程，采用微机控制。根据土壤吸水能力、苹果生产阶段和气候条件等因素，定时、定量、定位给果树供水。据有关专家测算，粮田自动化喷灌可节水30%-40%；省地1.5%-2.0%；果园和菜园的微灌可节水50%-60%；防渗渠道与土渠相比可节水约50%。
有研究认为，北京市耕地面积与以色列耕地面积基本相同，但北京市水资源总量和农业用水量都约为以色列的2.4倍，如采用精准农业战略，以管道灌溉、喷灌、滴灌和渗灌等方式取代大水漫灌，在产量上达到以色列现水平，可节水约2/3，即约18亿m3。
2）实施精准施肥，提高化肥资源利用率
据联合国粮农组织统计，化肥对粮食的贡献率约占40%。我国能以占世界7%的耕地养活占世界22%的人口，应该说化肥在其中起了重要作用；但同时也发现，从1980-1995年的十几年间，化肥施用总量增加了183.1%，年均递增率达7.2%。1995年化肥总施用量约达3600万t，而同期粮食总产只增加了46.6%，年均递增率仅为2.7%。期间化肥投入所生产的粮食由31.5kg.kg-1下降至17.70kg.kg-1。我国化肥施用的突出问题是结构不合理，利用率低。据大量试验资料统计，平均单产6500kg.hm-2的谷物，1季产量从土壤中带走N100.5-169.5kg，P2O549.5-75.0kg，K2O120.0-175.5kg，N，P，K比例为1：0.45：1。我国许多省区都存在过量施用氮磷化肥，钾肥施用不足的问题。1995年我国N，P，K实际施用比例为1：0.43：0.17。由于农田复种指数和作物产量的大幅度提高，有机肥施用量下降，化学钾肥投入不足，我国土壤缺钾面积日益扩大。
国外文献报道，氮肥平均利用率可达50%-60%，当季利用率磷一般为10%-30%，钾为20%-60%。据我国有关学者的研究，我国N，P，K平均利用率分别为35.0%，19.5%和47.5%，可见我国氮素化肥利用率低于世界平均水平，不仅浪费了资源、增加了农业生产成本，而且未被作物吸收利用的氮素向大气挥发、向水体淋溶，形成对环境的污染。
近年来我国农田微量元素缺乏面积不断扩大，而目前施用微量元素肥料的面积仅约1600万hm2，为缺乏微量元素面积的11.3%。
在我国通过实施精准施肥技术，不但可以提高化肥资源利用率，还可以降低成本，提高作物产量。
3.2发展精细设施农业
所谓设施农业是指应用某些特制的设施来改变动植物生产发育的小气候，达到人为控制其生产效果的农业生产形式。设施农业主要有：1）设施种植业，如温室栽培、塑料大棚栽培、无土栽培；2）设施畜牧业，如畜禽舍、养殖场及草场建设等。利用现代信息技术、生物技术和工程装备技术，进行设施农业生产，即为精细设施农业。
设施农业在国外发展较早，目前已达相当高的水平。在欧洲，多数国家以温室生产为主，其中荷兰和英国的温室主要是玻璃温室，用来生产蔬菜和花卉。荷兰生产的蔬菜80%用于出口，花卉出口达世界出口量的71%（1987）。日本温室栽培蔬菜和果树的技术十分发达，几乎所有品种的蔬菜在很大程度上都依赖于温室生产。
我国设施农业起步较晚，但发展较快。目前世界塑料大棚和温室面积约36.576万hm2，其中我国面积最大，达15.67万hm2，占42.8%。设施农业同普通农业相比，产业化程度高，效益好，接受新技术的能力强。
在我国设施农业发展较快的地区推广、应用精准设施农业可以达到增加农产品产出、提高农产品品质，节约水、肥资源，保护农业生态环境的目的。
1）精准农业是在现代、生物技术、工程技术等一系列高新技术最新成就基础上发展起来的一种重要的理代农业生产形式。其核心技术是地理信息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机自动控制技术。
2）在我国建立现代精准农业系统应从开始就将现代信息技术、农业生物技术、农业工程装备技术等各方面的专家有机组合在一起，协同攻关，逐步建立起具有中国特色的现代精准农业技术体系。
农业发展过程中的某种形态或农业生产形式由农业生产技术（农业生产力水平）和农业生产组织形式（农业生产关系）所决定。影响农业生产形式的主要外界因素有农业自然资源保障系统、农业及农村劳动力资源、农业自然条件和农村经济条件及社会生产力水平4个方面。
传统农业劳动生产率较低，大量劳动力被束缚在农业上。通过大量高能耗工业产品（机械、化肥、农药、燃油、电力等）的投入来维持系统的产出。机械化农业的主要优势是大幅度地提高了农业生产率，但也遇到了许多问题：如土地压实、水土流失、地下水及地表水污染，农药的使用导致了严重的公共卫生和环境方面的问题，品种基因单一化的危害、农产品品质的下降，水土资源及能源制约等。这种农业资源与环境的压力促使科学家和农民努力寻求一种在继续维持并提高农业产量的同时，又能有效利用有限资源、保护农业生态环境的新的可持续发展农业生产方式，并进行了多种探索，提出了多种解决途径，如自然农业、有机农业、生态农业，等等。90年代以来，随着全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、农业应用电子技术和作物栽培有关模拟模型以及生产管理决策支持系统(DDS)技术研究的发展，"精准农业"已成为合理利用农业资源、提高农业作物产量、降低生产成本、改善生态环境的一种重要的现代农业生产形式。
2、精准农业的技术体系
精准农业是现代信息技术、生物技术、工程技术等一系列高新技术最新成就的基础上发展起来的一种重要的现代农业生产形式，其核心技术是地理信息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机自动控制技术。精准农业系统是一个综合性很强的复杂系统，是实现农业低耗、高效、优质、安全的重要途径。精准农业技术体系的构成见表1。
2.1现代信息技术
精准农业从90年代开始在发达国家兴起，目前已成为一种普遍趋势，英美法德等国家纷纷采用先进的生物、化工乃至航天技术使精准农业更加"精准"。美国把曾在海湾战争中运用过的卫星定位系统应用于农业，这项技术被称为"精准种植"，即通过装有卫星定位系统的装置，在农户地里采集土壤样品，取得的资料通过计算机处理，得到不同地块的养分含量，精准度可达1-3m2。技术人员据此制定配方，并输入施肥播种机械的电脑中。这种机械同样装有定位系统，操作人员进行施肥和播种可以完全做到定位、定量。还可将卫星定位系统安装在联合收割机上，并配置相连的电子传感器和计算机，收割机工作时可自动记录每平方米农作物产量、土壤湿度和养分等的精数据。
现代信息技术的特点是应用地理信息系统将土壤和作物信息资料整理分析，制成具有时效性和可操作性的田间管理信息系统，在此基础上，利用全球卫星定位系统、遥感技术以及计算机自动控制技术，根据空间每一操作单元的具体条件，通过调整资源投入量，达到增加产量、减少投入、保护农业资源和环境质量的目的。同时在农田经营管理决策的环节上，可根据不同情况选择"单纯获取高产"，"以适量投入，获取较好经营利润"或"减少资源消耗、保护生态环境"等多种不同优化目标。这项技术的构成包括空间定位的农作物产量信息采集技术和土壤信息定时采集技术、农田地理信息系统定时更新技术及空间定位的农业投入控制系统等。
2.2生物技术
现代生物技术从广义上讲主要包括基因工程、细胞工程和微生物工程等，最富有生命力的核心技术是基因工程。现代生物技术最显著的特点是打破了远缘物种不能杂交的，即用新的生物技术方法开辟一个世界性的新基因库源泉，用新方法把需要的基因组合起来，培育出抗病性更强、产量更高、品质更好、营养更丰富，且生产成本更低的新作物、新品种；另外还具有节约能源、连续生产、简化生产步骤、缩短生产周期、降低生产成本、减少环境污染等功效。如美国把血红蛋白转移到玉米中，不仅保持了玉米的高产性能，而且提高了它的蛋白含量。抗转基因水稻、玉米、土豆、棉花和南瓜等已在美国、阿根廷、加拿大数百万公顷土地上试种。1998年，全世界利用原生质体培养技术已成功地开发了100多种再生植物，转基因牛、羊、猪和鱼也培育成功。美国是采用转基因技术最多的国家，1998年转基因作物播种面积达2050万hm2，是1997年的2.5倍；目前其转基因种子播种面积已占大豆播种面积的36%，占玉米播种面积的45%。阿根廷是继美国之后大量采用转基因技术的国家，1998年转基因作物播种面积达550万hm2，是1997年的4倍，其中75%的大豆播种面积采用经过改变基因的豆种。加拿大转基因作物播种面积从1997年的130万hm2，增加到1998年的280万hm2；50%的大豆和玉米播种面积采用了经过基因处理的种子。
微生物农业是以微生物为主体的农业。微生物在合成蛋白质、氨基酸、维生素、各种酶方面的能力比动物、植物高上百倍；微生物还可利用有机废弃物，变废为宝、保护生态环境。利用有益微生物，不仅可获得大量生物量，用于制作食用蛋白质以及脂肪、糖类等专门食品，而且在生物防治、土壤改良方面也有突出表现。日本研制的EM(含80余种微生物的生物制剂)，被称为可以挽救地球的有效微生物群。施用EM可少用或不用化肥、农药和抗生素药物，净化环境，。
2.3工程装备技术
现代工程装备技术是精准农业技术体系的重要组成部分，是"硬件"，其核心技术是"机电一体化技术"；在现代精准农业中，应用于农作物播种、施肥、灌溉和收获等各个环节。
精准播种。将精准种子工程与精准播种技术有机结合，要求精准播种机播种均匀、精量播种、播深一致。精准播种技术既可节约大量优质种子，又可使作物在田间获得最佳分布，为作物的生长和发育创造最佳环境，从而大大提高作物对营养和太阳能的利用率。
精准施肥。要求能根据不同地区、不同土壤类型以及土壤中各种养分的盈亏情况，作物类别和产量水平，将N、P、K和多种可促进作物生长的微量元素与有机肥加以科学配方，从而做到有目的地肥，既可减少因过量施肥造成的环境污染和农产品质量下降，又可降低成本。要求有科学合理的施肥方式和具有自动控制的精准施肥机械。
精准灌溉。在自动监测控制条件下的精准灌溉工程技术，如喷灌、滴灌、微灌和渗灌等，根据不同作物不同生育期间土壤墒情和作物需水量，实施实时精量灌溉，可大大节约水资源，提高水资源有效利用率。
精准收获。利用精准收获机械做到颗粒归仓，同时可根据一定标准确分级。
3、我国精准农业的重点发展方向
我国各地的自然条件、社会经济条件差异明显，农业生产水平差距较大，农业集约化总体水平较低。表2示出1994年中印日美4国农业集约化程度及世界的平均水平。可以看出，我国农业具有以下特点：1）农业人口人均耕地面积小，仅为世界平均水平的1/5；低于印度、日本，同美国相差甚远。2）农业机械化水平低。每万公顷拖拉机拥有量，仅约为世界平均水平的34.7%，甚至低于印度的水平。3）化肥投入水平高。每公顷化肥投入量是世界平均水平的3.37倍，高于美国，但低于日本。
同农业发达国家相比，我国农业集约化水平较低，要实现现代化，是继续走农业发达国家已走过的以牺牲土质、环境及使用对人类健康有不良影响的大量依靠农药、化肥的石油农业发展道路，还是利用现代信息技术、生物技术和工程装备技术发展具有中国特色的精准农业，答案是不言而喻的。应根据我国农业发展所面临的资源环境问题，走具有中国特色的精准农业发展之路，实现我国农业的可持续发展。
3.1重点发展节水、节肥精准农业技术体系
1）实现精准灌溉，提高水资源利用率。
水资源短缺是我国许多地区农业生产的主要制约因素。据测算，我国全年降水量约为6.19万亿m3，其中约55%消耗于陆面蒸发，只有45%转径流和地下水，实际利用率不到10%（约5000亿m3）。
当前我国农业灌溉用水面临的主要问题是灌溉农区面积约5000hm2，其中渠灌面积较大，多属粗放型灌溉模式。在华北井灌区特别是华北平原地区，自从将"两年三熟制"改为"一年两熟制"后，水分亏缺部分全靠超采地下水来弥补，地下水位连年下降，给北方灌溉农业造成严重威胁。
同时我国农业节水潜力巨大。我国渠灌面积约3900hm2，井灌面积1100多万hm2，合计约5000万hm2。渠水灌溉的利用率约为0.3，井水灌溉利用率约为0.5，两者加权平均值为0.35左右，与发达国家0.7-0.9的利用率相比，差距巨大。有关部门测算，如将农业用水（按4000亿m3计算）的利用率提高0.2，即达到0.55，则可节水800亿m3。
山东海阳引进以色列技术，建成约33hm2（约500亩）果园自动化控制微喷工程，采用微机控制。根据土壤吸水能力、苹果生产阶段和气候条件等因素，定时、定量、定位给果树供水。据有关专家测算，粮田自动化喷灌可节水30%-40%；省地1.5%-2.0%；果园和菜园的微灌可节水50%-60%；防渗渠道与土渠相比可节水约50%。
有研究认为，北京市耕地面积与以色列耕地面积基本相同，但北京市水资源总量和农业用水量都约为以色列的2.4倍，如采用精准农业战略，以管道灌溉、喷灌、滴灌和渗灌等方式取代大水漫灌，在产量上达到以色列现水平，可节水约2/3，即约18亿m3。
2）实施精准施肥，提高化肥资源利用率
据联合国粮农组织统计，化肥对粮食的贡献率约占40%。我国能以占世界7%的耕地养活占世界22%的人口，应该说化肥在其中起了重要作用；但同时也发现，从1980-1995年的十几年间，化肥施用总量增加了183.1%，年均递增率达7.2%。1995年化肥总施用量约达3600万t，而同期粮食总产只增加了46.6%，年均递增率仅为2.7%。期间化肥投入所生产的粮食由31.5kg.kg-1下降至17.70kg.kg-1。我国化肥施用的突出问题是结构不合理，利用率低。据大量试验资料统计，平均单产6500kg.hm-2的谷物，1季产量从土壤中带走N100.5-169.5kg，P2O549.5-75.0kg，K2O120.0-175.5kg，N，P，K比例为1：0.45：1。我国许多省区都存在过量施用氮磷化肥，钾肥施用不足的问题。1995年我国N，P，K实际施用比例为1：0.43：0.17。由于农田复种指数和作物产量的大幅度提高，有机肥施用量下降，化学钾肥投入不足，我国土壤缺钾面积日益扩大。
国外文献报道，氮肥平均利用率可达50%-60%，当季利用率磷一般为10%-30%，钾为20%-60%。据我国有关学者的研究，我国N，P，K平均利用率分别为35.0%，19.5%和47.5%，可见我国氮素化肥利用率低于世界平均水平，不仅浪费了资源、增加了农业生产成本，而且未被作物吸收利用的氮素向大气挥发、向水体淋溶，形成对环境的污染。
近年来我国农田微量元素缺乏面积不断扩大，而目前施用微量元素肥料的面积仅约1600万hm2，为缺乏微量元素面积的11.3%。
在我国通过实施精准施肥技术，不但可以提高化肥资源利用率，还可以降低成本，提高作物产量。
3.2发展精细设施农业
所谓设施农业是指应用某些特制的设施来改变动植物生产发育的小气候，达到人为控制其生产效果的农业生产形式。设施农业主要有：1）设施种植业，如温室栽培、塑料大棚栽培、无土栽培；2）设施畜牧业，如畜禽舍、养殖场及草场建设等。利用现代信息技术、生物技术和工程装备技术，进行设施农业生产，即为精细设施农业。
设施农业在国外发展较早，目前已达相当高的水平。在欧洲，多数国家以温室生产为主，其中荷兰和英国的温室主要是玻璃温室，用来生产蔬菜和花卉。荷兰生产的蔬菜80%用于出口，花卉出口达世界出口量的71%（1987）。日本温室栽培蔬菜和果树的技术十分发达，几乎所有品种的蔬菜在很大程度上都依赖于温室生产。
我国设施农业起步较晚，但发展较快。目前世界塑料大棚和温室面积约36.576万hm2，其中我国面积最大，达15.67万hm2，占42.8%。设施农业同普通农业相比，产业化程度高，效益好，接受新技术的能力强。
在我国设施农业发展较快的地区推广、应用精准设施农业可以达到增加农产品产出、提高农产品品质，节约水、肥资源，保护农业生态环境的目的。
1）精准农业是在现代、生物技术、工程技术等一系列高新技术最新成就基础上发展起来的一种重要的理代农业生产形式。其核心技术是地理信息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机自动控制技术。
2）在我国建立现代精准农业系统应从开始就将现代信息技术、农业生物技术、农业工程装备技术等各方面的专家有机组合在一起，协同攻关，逐步建立起具有中国特色的现代精准农业技术体系。
