不同精准农业的发展模式分析

　　摘要：基于精准农业发展背景，分析了美国、以色列及越南等的精准农业发展模式及方向，这３种不同类型的精准农业发展模式体现了不同的农业经济、农业科技的发展水准，各自适合了本国的国情及生产条件。对而言，要认识到精准农业模式的多样性，发展精准农业要符合国情，可以分层级、分阶段进行，最终形成有特色的精准农业发展模式。

　　关键词：精准农业；技术系统；发展模式

　　精准农业产生于２０世纪９０年代，当时欧美发达为了缓解农业现代化、集约化生产带来的环境污染问题以及降低生产成本之需，借助于信息技术，陆续展开精准农业生产模式的研究与实践。进入２１世纪之后，精准农业技术及生产模式已经逐渐成熟，在不同的国家形成了不同的发展特色，但整体而言，精准农业所体现的低投入、高产出、污染少等优点，是农业可持续性发展的方向。根据目前世界各国农业经济发展水平的差异，精准农业发展模式也各不相同，有发达国家的高级精准农业，有新型工业化特色精准农业，还有发展中国家、欠发达国家的初级精准农业。本文基于美国、以色列、越南等国不同发展模式精准农业的实践，分析精准农业与各自经济社会发展水平的对应性，从而为中国分阶段、分层级发展精准农业提供借鉴。

　　一、美国的高级精准农业发展模式

　　美国是世界上最早研究与应用精准农业技术的，在２０世纪９０年代中期，美国就进行了土壤结构密度传感技术、土壤传导性技术、电磁感应技术等农业工程领域的研究，这些技术现在已经陆续在农业生产中使用，对土壤元素测定、农作物产量监测、施肥变量反应等耕作技术起到实质性推动。美国精准农业发展模式其核心是技术层面，将现代化的信息技术、农业技术与工程技术进行了有机的结合，体现了精准农业所要求的时间与空间差异，在此基础上，通过农田地理信息系统提供的地理信息确定作物的最佳生产模型，决定依据不同作物的差异，采用卫星定位，智能机械，智能施肥、灌溉、喷洒农药等，最大限度地优化各项农业投入，同时也保护了农业生态环境及土地资源。美国的精准农业追求的不是集约化时代下的高产，而是强调单位面积的投入与产出的最佳比例，强调效益，因此，更加注重农业投入、农业产出、生态环境以及精准技术等不同要素的互动（图１），互动的结果决定了效益。其效益主要体现在两个方面，一是通过减少投入来提高农作物的产量与品质，二是保护生态环境，减少农业耕种中化学物质滥用造成的环境污染［１］。

　　１．技术系统

　　美国的精准农业领先于世界，技术非常成熟，已经建成了完善的现代农业管理系统。一种高级的精准农业发展模式，在其技术层面上，核心的部分主要是３Ｓ技术（全球定位系统、遥感技术、地理信息系统），另外，决策支持系统、专家系统与智能设备控制系统也很重要。

　　２．发展实践

　　１９９３年，美国首次进行精准农业耕种技术试验，取得了较好的成效。当年用全球定位系统指导施肥的农场，其产量比传统施肥提供了１５％，并且在化肥使用总量上减少了。１９９５年，美国有５．１％的农场不同程度应用了精准农业技术，１９９６年美国农业部的统计显示，在小麦生产中使用了监视器技术的农田增长率为６％左右。２０００年，在玉米及大豆种植中，使用精准农业技术的农场达到了１／３。从２００２年开始，遥感技术、智能机械系统、计算机网络系统在美国农业耕作中得到了广泛的运用。２０１０年之后，精准农业技术与物联网相结合，掀起了美国精准农业技术的新浪潮，２０１３年年底，美国农业部发布的数据显示，美国年生产总值１００万美元以上的农场精准农业技术的使用率达到了９３％，５０万～１００万美元的农场精准农业技术使用率８５％左右，一些小型农场也开始推广普及精准农业技术。

　　二、以色列的新兴工业化特色精准农业发展模式

　　以色列是一个自然环境较为恶劣的，国土面积２．５万ｋｍ２，沙漠就占去了６０％以上，可耕地面积占国土面积的２０％左右。大部分国土是沙漠地带，导致了以色列淡水资源极为匮乏，人均可利用的淡水资源只有世界平均水平的１／３３。但是，面对如此恶劣的自然环境，以色列的农业却很发达。１９９６年以来，其农业总产值连年增长，年增长率保持在１７％左右，其农业人口只占总人口的３％左右，但以色列的粮食已经完全实现了自给自足。２０００年以后，其农产品大量出口到欧洲，以色列的农业创造了“沙漠奇迹”。其精准农业技术水平足可以与美国并驾齐驱，但有着自己的特色。

　　１．发达的自动化温室控制技术

　　在２０世纪７０年代之前，以色列的农产品还是大量依靠进口，其后，以色列依据本国的自然资源条件，调整了农作物种植结构，减少了对土地资源要求高的粮食作物种植，积极发展温室技术，改种产值高的花卉、蔬菜及水果，大大改善了其农业生产状况。以色列的温室技术从２０世纪７０年代至今，完全实现了智能化与自动化，一个温室大约４０００ｍ２，从播种开始到收获，全过程电脑控制，基本上不需要人力，而且将滴灌技术引入温室系统，进一步提高了花卉、蔬菜等农作物的产量。截至２０１２年年底，以色列的温室花卉种植面积约２０００ｈｍ２，但其产品９０％以上用来出口［２］，以较小的产出获取了较大的收益。

　　２．先进的节水灌溉技术

　　以色列大部分地区干旱少雨，土地贫瘠，提高水资源的利用率是以色列解决农业发展的最大问题，因此，节水技术研究一直是以色列农业科学中最显要的课题。从２０世纪５０年代开始，以色列政府大规模进行水利建设，将北部水源引入到沙漠纵深，将地下水抽取连成全国网络，在此基础上积极发展节水灌溉技术。滴灌与喷灌是以色列的节水灌溉技术的主要形式，发展到今天，已经是第七代技术，广泛运用于温室、沙漠地带、绿化带等区域，由于其全国的地下水已经形成了联网，建立节水灌溉设施相对比较容易。以色列的污水处理技术也很发达，所有污水经过过滤、杀菌处理，用于非食用类作物的灌溉。目前，以色列节水灌溉率达到９０％以上，水资源利用率达到了９８％，位居世界首位［３］。

　　３．精确化的育种开发技术及水肥一体化技术

　　以色列十分重视农作物育种技术的开发与改变，依据市场的需求，不断开发高效无公害及抗病虫害农作物种子，利用生物工程技术开发的新品种能够降低对农药和化肥的依赖，保证能在自然状态下生长，其良种开发技术位居世界前列。以色列在节水灌溉技术发展的同时，还开发出水肥一体化技术，灌溉与施肥同时进行，这种精准技术是建立在对土壤品质及作物生长过程的监测之上，实现了节水、灌溉与平衡施肥的统一化。

　　三、越南等的初级精准农业发展模式

　　越南的水稻种植、毛里求斯的甘蔗种植、非洲东部的茶叶种植以及中东的椰枣、东南亚的油椰子等作物种植具有一些共同的特点，即是由人工劳作代替机械化作业，从育种到最后的收获，全程用人工记录土壤、作物生长过程、施肥量、喷洒农药等，这些劳作过程凭借的是种植者的丰富经验而完成，完全不用机械与仪器，但最后能生产出高品质的绿色农产品。通过劳动力的优势来弥补其科技的落后，在一定规模的区域内仍然可以从事小农经营的精准农业种植方式。这种精准农业为人力资源型精准农业，也为发展家和欠发达国家精准农业的发展提供了一种可借鉴的模式。

　　四、不同精准农业发展模式的启示

　　美国、以色列和越南等国家所实施的精准农业方式和技术不同，但适合了本国的国情及经济技术发展水平，对农业效益及生态环境保护的目标是一致的。是一个农业大国，长期以来，农业发展模式及生产方式相对来说较为粗放，农业生产资料及资源浪费比较严重，走精准农业发展之路是发展方向。地域辽阔、自然条件差异较大，中国可以依据不同地区不同的自然条件和农业发展水平而选用。

　　１．精准农业发展模式多种多样

　　以美国为代表的发达其精准农业技术及生产方式是在发达的信息技术支撑下，在农业高度现代化的基础上发展起来的，是一种高级的信息化精准农业；以色列的精准农业模式侧重于温室技术及节水灌溉系统的支撑，是一种特色化的高级精准农业；以越南等国家为代表的精准农业则是基于人力资源的丰富而发展起来的手工劳作式初级精准农业。这３种模式代表了精准农业的３个层级，反映了不同类型的精准农业技术水平的高低，也反映了农业生产方式的差异。随着科技的发展与普及，精准农业会从初级向高级阶段发展。

　　２．精准农业发展模式应该结合本国国情

　　美国等发达的精准农业是建立在大农场的生产经营体制，是农业高度集约化的结果；以色列位于沙漠地带，严重缺水，自然条件恶劣，其精准农业发展模式体现了其自然条件，凭借着发达的技术，创造了现代化设施型精准农业；越南等发展中国家的精准农业受制于经济社会发展水平及科技水平的落后，但凭借其良好的自然条件及人力资源优势，发展出初级的人力资源型精准农业。各国国情的不同，制约了精准农业的发展方向及方式，但一样可以创造出精准农业的效益价值。

　　３．应该分层级、分阶段发展精准农业

　　中国自然条件、地区发展差异等情况比较明显，上述３种精准农业方式在中国都可以应用。在东部、东北部等农业发达、机械化程度较高的地区，可以发展美国式的精准农业，黑龙江及新疆地区已经开始试验高度信息化的精准农业技术模式。在中国西北地区缺水干旱地带，可以使用以色列的精准农业发展模式，从节水、治污及水资源循环利用等角度，发展可持续的特色精准农业，目前宁夏、甘肃、新疆等多地已经引入了以色列的漫灌、滴灌及微灌技术［４］，取得了较好的效果。在西南及东南山区，受制于自然条件的限制，农业现代化程度较低，可以发展初级的绿色精准农业。

　　发展精准农业要循序渐进，分阶段进行。首先，可以试验、引进、示范一些区域，引进精准农业发展理念，制定精准农业发展的中长期规划。在进一步引起精准农业的技术与设备，建立相应的示范区，摸索精准农业发展经验。第二步可以将试验示范的精准农业技术及经验向全国有条件的地区推广，重点区域是新疆生产建设兵团及黑龙江农垦区，这些地区农业发达，可以普及精准农业。第三步是建立特色的精准农业模式，注重智能化节水、节肥、除草及防治病虫害等技术，积累经验，为全国全面实施精准农业提供科学依据，有条件的地区可以进行产业化发展。同时，积极建立全国性的农田监测网络，加快农业专家系统及咨询决策系统建设，加强精准农业人才培育以及相应的法律法规建设等。

　　参考文献

　　［１］周长．世界各国农业科技发展简述［Ｊ］．世界农业，２０１３（１）：７８－８０，８７．

　　［２］巴青城．云南省温室花卉精准灌溉系统的发展趋势［Ｊ］．安徽农业科学，２０１３（３１）：１２４８０－１２４８２，１２４９２．

　　［３］宋喜斌．以色列节水农业对发展生态农业的启示［Ｊ］．世界农业，２０１４（５）：５６－５８．

　　［４］电信智慧农业研究组．智慧农业：信息通信技术引领绿色发展［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２０１３：１７５．

　　杨盛琴

《不同精准农业的发展模式分析》

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