精细农业的技术组织、决策分析及在我国的应用实践
2 “精细农业”技术应用
2.1 “精细农业”具有以下优点：
1) 提高收益
按照土壤特性、作物需求，实施灌溉、施肥、播种和病虫草害防治，即能降低用水、肥料、种子、农药的投入，也能增加作物产量。 2) 保护环境
根据农田作物定点需求，控制化学物品的施用量，即能降低土壤、地下水、作物品质的污染，也能保护生态环境。
3) 提高作物产量和质量
根据作物的实际需求，即能避免因过量施用化肥、农药、水带来的副作用，造成作物减产，品质下降，也能改善因缺少养分造成的减产和降低作物品质。
4) 提供更多有用信息
由于可以获取农田更多的信息，能够使作物生产管理人员制定出更准确、合理的管理决策。
2.2 实施“精细农业”技术实践，一般需要满足的条件
1) 农田大小
农田大小的概念主要取决于外部环境。不同国家，适于“精细农业”技术实践的农田大小不一样。一般需要一个全面的经济分析，可以计算出一个国家适于“精细农业”技术实践的最小农田范围。根据国外一篇文章报道，以小麦施肥为例，根据产量分布图显示，若按均一施肥200kg/ha，平均产量为6.85t/ha，保守提出一个产量目标7t/ha，假定ⅰ) 由于农田起头土壤压实度较大，使得20％的农田平均产量为5t/ha或更低，通过三年的深耕，可改善土壤压实，使小麦产量提高10％（0.5t/ha）。ⅱ) 有15％农田产量为6t/ha，由于土质问题，不会达到7t/ha，因此，连同上面的20％的农田，再少施30kg/ha氮。ⅲ) 20％农田能够提高产量到8t/ha，因此，再多施40kg/ha 氮，可将7t/ha提高到8t/ha。根据当前小麦、氮的时价，深耕费用，DGPS服务费用，办公软件费用，带定位系统和产量测量的联合收割机和定位变量施肥机的使用费用，利息等，通过费用－利益分析，适于“精细农业”技术实践的最小面积约为85.6ha。
2) 农机化程度
农田可大可小，但是，农业作业若不是机械化，“精细农业”就无法实施。如联合收割机、播种机、施肥机、喷药机、喷灌机等。另外，还需要GIS、GPS（DGPS）；信息采集、分析设备；随农业机械配备的定位系统、控制设备、监测设备等。总之，机械化、自动化程度越高，越利于实施“精细农业”技术实践。 3) 农田差异
一般来说，作物生长没有空间差异的农田，实施“精细农业”技术实践，是不会有经济效益的。农田的空间差异首先表现在产量的空间差异上。产量的差异可能是由于土壤墒情、土壤肥力、病虫草害分布等因素的差异性造成的。但是，一块农田出现差异并不意味着有益于“精细农业”技术实践。首先，必须确定田间存在的差异有多大；其次，能否寻找到作物生长空间差异与作物产量空间差异之间的关系；再次，根据目前的作业条件，能否解决这些差异问题。
2.3 开展适合我国国情的“精细农业”技术实践
在我国，农田规模较小，机械化水平比较落后，实施广域的“精细农业”技术实践尚需较长的发展过程，但是，结合我国国情，在某些具体条件下，开展“精细农业”技术实践或“精细农业”单项技术实践是可行的。
1) 了解差异，指导农业生产
在我国广大农村，实行联产承包责任制的情况下，个体农民主要是根据自己的知识和经验实施农业作业。尽管每户的责任田范围内作物生长条件的空间差异可能不大，但就整个地块来说，其空间的差异性是显而易见的。所以，以乡、村范围内，建立以GIS为开发平台的田间地理信息系统，其目的是让农民了解田间的差异分布，为农民提供合理的管理支持。该系统可以生成以地块为单位、以相对坐标定位的作物产量（以户为单位）、作物长势、土壤肥力、作物病虫草害的分布图。
2) 建立基于GIS、DGPS技术的作物管理辅助决策支持系统
在以县或大农场范围内，计算机及一些农业信息技术具有了一定基础。如果建立DGPS，基本上能够覆盖整个作业范围。主要内容包括：建立DGPS基准站；定位采集土壤墒情、土壤肥力、作物长势和病虫草害分布等作物生长空间数据；收集有关农田地籍、土壤类型、耕作史、产量史、轮作史以及作物品种、肥料、农药、灌井分布等知识。在GIS软件开发平台中利用作物生长模拟模型和空间决策分析模型，制定出科学的农田作业处方，为农田资源合理利用和作物生产管理决策服务。 3) 建立“精细农业”技术体系试验示范工程
在垦区农场或大面积作物生产平原地区建立“精细农业”技术体系试验示范工程，充分利用该地农业规模化经营和先进的技术装备优势，实现现代信息技术与农业工程技术集成应用。其基本过程是：带DGPS和产量测量的谷物联合收割机在田间定位和自动采集对应小区的平均产量数据，并利用计算机处理，生成作物产量分布图；定位采集土壤肥力、墒情、病虫草害分布、作物长势，并利用计算机处理，生成作物生长的空间差异分布图；利用GIS的空间决策分析和作物生长模拟模型，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；实施按处方图控制农业机械进行田间作业，如带DGPS和处方图读入设备，可调节播量和播深的谷物精密播种机、可调节施肥量的定位施肥机和喷药机、可控制喷水量的定位喷灌机等。通过“精细农业”示范工程，不但能够带动相关产业发展，而且还能够因地制宜地推动应用规模和范围，逐步在较大面积和范围内实现农业高产、优质、低耗、高效生产。
3 远景与讨论
1) 目前，由于遥感（RS）技术应用于“精细农业”的主要限制因素是空间分辨率太低。随着RS技术的迅速发展，分辨率的不断提高，必将成为“精细农业”技术中获取田间信息的重要来源。RS获
取的是作物生长过程中的时间序列图象，提供的是农田土壤和作物生长的空间反映光谱，通过DGPS地面测量，寻找光谱与实地测量值之间的关系，推断农田土壤和作物生长的时空变异性。另外，在作物生长季节，由于RS定期获取土壤和作物生长的基本数据，可用于修正作物生长模拟模型，使作物生长模拟模型更加有效的反映作物生长规律，从而更好地服务于“精细农业”技术实践。
2) 如果说今天实施“精细农业”技术的主要动力是出于经济效益考虑，那么，环境问题将是未来的发展动力。“精细农业”的目标是提高耕地资源的产量潜力，实施合理投入，科学管理，谋求作物生产最好的经济效益。其中，尤以减少化肥和农药的投入引起特别重视。传统的以整块农田平均施用化肥和农田内土壤养分时空需求、平均施用农药与病虫草害时空变化的明显差异相矛盾。既不能保证作物生产潜力的充分发挥，也会导致过量施用造成的生产成本增长、农田和地下水资源污染、农产品品质下降的严重后果。九十年代后期，欧盟大多数国家都实施了限制使用化肥和农药的立法，规定到2000年，要减少农业化学品施用量50％，并开始征收高效农业化学品使用税，这更刺激了寻求新的科学调控农业投入，降低作物生产成本的迫切需求。
3) 实施“精细农业”的前提是田间土壤和作物生长的空间差异性。这些特性不仅沿水平方向和垂直方向变化，而且也随时间变化。有些特征是很稳定的，随时间变化很慢，如土壤质地、SOM等，而有些特性如N和湿度变化较快。所以，在实施“精细农业”技术实践中还要解决：主要采集哪些信息；怎样采集这些信息；采集时间间隔；怎样反映空间差异性等许多问题。例如，采样方法不同，采样和分析费用不同；采样时间间隔的大小直
《精细农业的技术组织、决策分析及在我国的应用实践(第2页)》
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