精细农业绪论.ppt

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1、精细农业精细农业 王金武王金武绪论绪论一、农业的主导技术一、农业的主导技术21世纪初期，农业主导技术将呈现出群体的形式：现代生物技术农业工程技术农业信息技术。现代生物技术在农业科学技术现代生物技术在农业科学技术中的主导地位将更加突出中的主导地位将更加突出20世纪下半叶以来，随着分子生物学的开展，基因标记技术和基因工程技术的开展，各种动植物基因图谱的建立以及基因重组技术的不断完善，使得现代生物技术能够定向地改变生物的某些性状，动植物品种改进的周期将大大缩短，新品种培育的效率将迅速得到提高，对动植物整体单一层次的改进将开展到分子、细胞、组织和个体等多层次的改进，因而可能大幅度提高农产品的产量与质量

2、和农业资源的利用率。目前，国际上生物技术在动植物新品种的培育等方面不断取得新进展。我国已经在与农业有关的生物技术领域取得了重要的成就。21世纪，现代生物技术将在动植物新品种塑造、作物远缘杂交优势利用、快速无性繁殖、高科技人工种子、种苗制造产业、生物固氮、生物反响器、人体器官克隆、动物胚胎移植与胚胎分割、动植物病害基因工程诊断、单克隆抗体病害防治、生物农药等领域发挥巨大的作用。高产、优质、抗逆的“超级猪、“超级牛、“超级羊、“超级鸡、“超级鱼等动物新品种和抗病虫、抗病毒、抗菌、抗化学制剂、抗旱、抗盐碱、抗寒、抗高温、高品质等作物品种和超级树木都将成为现实。科学家们推测，到2000年，运用农业生物

3、技术及其相关增产措施生产的粮食将占世界增产量的5/6。农业工程技术使农业得到全新的武装农业工程技术使农业得到全新的武装 由于材料科学技术、先进的制造技术、工程技术、控制技术、生物技术和现代农业科技的开展和综合运用，21世纪的工程技术将主导农业科技进入综合集成的新时期，导致21世纪的农业科技上一个全新的台阶。(1)设施农业技术迅速开展设施农业技术迅速开展 传统农业受土壤、气候等自然环境的影响和制约。借助于农业工程设施，自然的障碍得以克服。人工创造的技术高度密集的工厂化、智能化、自动化生产体系能够为农业减少甚至摆脱对于自然条件和人类劳动的依赖程度创造条件。许多过去无法种植农作物的高寒地带或者不毛之

4、地能够变成良好的农业生产基地。许多过去只能在大田一年一季种植的植物，现在可以一年四季在植物工厂中生产。目前，许多国家都建立了大量由电脑来控制的植物工厂。在21世纪，智能化的设施农业将成为重要的农业生产开展方向，并且向更加宽广的领域扩展。(2)农业机械的开展将到达前所未有的水平 21世纪，新型的农业机械技术将使农业劳动生产率进一步得到提高。农业机械化水平目前在各国之间差异很大，但其开展将出现一些共同趋势：农业机械向智能化方向开展，高度智能化的农用机器人的数量将迅速增加；农业领域的各种行业、各个生产环节的农机具品种更加完善地系统配套；以节水、灌溉施肥、灌溉施药为目的的滴灌、浸润灌溉等智能化、自动化

5、灌溉机械将得到飞速开展；农业机械向功率大型化、运作高速化、工作面宽幅化、作业联合化、操作自动化方向开展。农业信息技术成为农业主导技术之一农业信息技术成为农业主导技术之一 面向21世纪，信息技术正在迅速渗透到农业的各个领域，将对整个农业生产、农业经济、农业科研、农业教育以及农村开展和农村文化生活产生无法估量的积极影响。(1)加速传统农业的信息化改造和农业管理自动化 信息技术可以应用于农业环境与控制、动植物生产、改进动物育种、农业机械、防灾减灾、农产品加工、农业经济管理等各个方面，使经验型和分散型的农业技术趋于定量化、标准化和集成化，改变农业科技和生产管理的经验性强、科学性与精确性不够的缺陷。例如

6、，正在兴起的“精密农业就是一种利用信息技术从多种来源获取数据以支持作物生产决策的管理策略，其根本目的就是要改善资源利用、增加利润，减少农业生产对环境的负面影响。80年代中期以来，信息技术使农产品市场的运作也发生着革命性的变化。(2)(2)建立农业数据库建立农业数据库 农业数据库是把农业信息经数据化处理后存储在计算机中的一类信息存在形式。农业数据库领域宽广，有农业资源、生产资料、技术、农产品市场、政策、气象等各种专题性或综合性的数据库。信息网络的开展为克服农业分散性和区域性强的弱点而使信息资源得到有效利用成为可能，能够快速方便地为不同地域的用户提供效劳。目前，许多国家、国际组织、地区甚至农场都在

7、建立各种层次的农业数据库。其中，有许多数据库已进入全球信息资源网，实现了信息资源共享。(3)信息技术为未来农业科技研信息技术为未来农业科技研究提供重要手段究提供重要手段 借助于信息技术手段，系统方法、信息方法和控制方法等将在农业科研中发挥无法估量的巨大作用。信息技术为农业科研开辟了全新的领域，农业各行业均有待于开发出大量的应用软件。全球信息资源网将为农业高新技术的跨国家、远距离的研究、交流和转让创造条件。绪论绪论二、农业机械智能化与二、农业机械智能化与2121世纪精细农业世纪精细农业 精细农业是美国等经济兴旺国家继精细农业是美国等经济兴旺国家继LISALISA(低投入可持续农业低投入可持续农业

8、)后，为适应信息化社会后，为适应信息化社会开展要求对农业开展提出的一个新的课题。开展要求对农业开展提出的一个新的课题。随着信息技术、网络技术、人工智能技术随着信息技术、网络技术、人工智能技术在工业中的广泛应用并已发挥巨大的效能，在工业中的广泛应用并已发挥巨大的效能，在传统农业装备上引入信息化、智能化技在传统农业装备上引入信息化、智能化技术是术是2121世纪农业现代化的必然开展趋势。世纪农业现代化的必然开展趋势。而精细农业的开展为实现农业机械的自动而精细农业的开展为实现农业机械的自动化、智能化提供了技术根底和根本保障。化、智能化提供了技术根底和根本保障。21世纪的精细农业世纪的精细农业 精细农业

9、又称精细农作或计算机辅助农业。精细农业一词译自国外近几年来趋于共识的Preci sion Agriculture技术思想。它是一种关于农业管理系统的战略思想，是信息科学技术在农业中的运用；它又是一种以知识为根底的农业微观管理(micro-management)系统。但农业是一个涉及种植、养殖和加工等领域的产业，而国外Precision Agriculture技术体系的研究应用目前主要仍局限于大田种植业的精细准确的经营管理。因此，我国很多农业专家认为把精细农业译作精细农作更为科学准确。(1)(1)精细农业的技术支持体系精细农业的技术支持体系精细农业的技术支持体系主要指3S技术，即地理信息系统(G

10、IS)、遥感技术(RS)与全球卫星定位系统(GPS)。全球定位系统(GPS)确定农业作业者或农业机器在田间的瞬时位置，通过传感器及监测系统随时随地采集田间数据。这些数据输入地理信息系统(GIS)结合事先储存在GIS中定期输入的或持久性数据、专家系统及其他决策支持系统对信息进行加工、处理，做出适当的农业作业决策，再通过作业者或农业机器携带的计算机控制器(computercontroller)控制变量执行设备，实现对作物的变量投入或操作调整。通过3S自动地监看电脑卫星图像资料，利用全球定位系统，可按照田间每一操作单元(位点)的具体条件，精细准确地调整各项土壤和作物管理措施，最大限度地优化使用各项农

11、业投入，以获取最高产量和最大的经济效益，同时能有效地保护农业生态环境，保护耕地等农业自然资源，把科学的精细性引进了农业生产的过程。3S技术不仅适用于种植业，也适用于畜牧业、园艺和林业。(2)(2)精细农业在农业中的应用领域精细农业在农业中的应用领域 精细农业已成为兴旺国家面向21世纪为合理利用农业资源、提高农作物产量和品质、降低生产本钱、改善生态环境和农业可持续开展的最富有吸引力的前沿性农业科学研究的热点领域。1)1)在资源管理和环境保护中的应用在资源管理和环境保护中的应用 精细农业由于在管理空间数据方面的强大功能和处理资源与环境可持续开展问题上的突出能力，被广泛地应用于各行各业中。瞥理方面主

12、要包括内然资源的分布状况、资源合理开发利用、资源动态监测等，尤其在土地资源管理方面能充分发挥其优势，来解决地籍调查和管理、土地利用规划、土地潜力分析及人地关系状况分析等问题；在环境保护方面，包括环境质量专题制图、现状分析与动态模拟等。2)2)在农作物生产管理中的应用在农作物生产管理中的应用精细农业是基于信息和知识的农田作物生产经营管理技术。它既需要利用先进的田间信息采集技术，以获得农田小区作物产量和影响作物生长主要因素的空间分布信息，又需要对这些信息进行处理，运用农业科学知识制定农田与作物栽培管理决策。指导分布式定位处方农作，以实现资源高效利用和可持续开展的优化目标。如GPS、GIS技术用于作

13、物管理主要包括3方面功能：一是产量监测；二是样本采集；三是投入方案。通过测试分析田间多种样本得到相关的数据信息，并以状态分布图的形式表示出存在的空间差异、采用可变量施用技术来满足不同区域，甚至平方米范围内的作物生长的实际需要，从而实现合理投入、提高效益和保护环境的目标。3)3)在农业机械装备上的应用在农业机械装备上的应用微观计算机技术的开展使得田间数据的采集与高效处理成为可能，农业机械上应用的传感器与控制技术也有了快速进步，工业化国家的农业机械进入到以迅速融合电子技术向机电一体化方向开展的新时期。20世纪80年代后期，在农业机械机电一体化开展中，又迅速跟踪了电子信息科技的进步，其监控系统迅速趋

14、向智能化，由单元控制开展到分布式控制；由单机作业系统向与管理决策系统集成的方向开展。电子学与信息技术府用于农业机械装备中，代表着拖拉机和农业机械技术开展新的里程碑。电子学的应用使一些农业装备具有智能化特征和更易于相互通信，促进了基于信息和知识的精细农作应用于农业机械的研究与开发。4)4)在农业生态工程中的应用在农业生态工程中的应用实现基于信息和知识的农业生态系统精细管理的技术思想，不应仅限于农田生态系统，还应该扩展到种、养、加及产前、产中、产后的整个过程。农产品在产后储藏、保鲜、加工以到达高品质、高附加值的过程中，都已吸收电子信息科技前沿的成就。与信息技术、生物技术有机结合的高新生态技术(尤其

15、应用于设施园艺、集约养殖、农产品品质优选、加工曾值产业中)首先付诸实践与推广。三、新世纪我国农业机械化的开展三、新世纪我国农业机械化的开展 新世纪，我国要实现由传统农业向现代化农业的转变。而农业机械化是农业现代化的重要组成局部，农业机械化的实现过程在一定程度上就是推进农业现代化的过程。21世纪是知识经济时代，科学技术迅猛开展，这就为我国农业机械化的开展创造了良好的条件和机遇，同时也提出了新的目标和更高的要求。a 农业机械必须满足农业产业结构调整的要求 农业产业结构的调整，为农业机械提供了新的开展空间，为农业机械成为农村经济开展的推动器提供了可能。农业机械横向可扩展到林、牧、渔各业；纵向可延仲到

16、产前、产后，向农副产品的贮藏、加工、运输以及立体农业、节水农业、精细农业方向开展。在不远的将来、农田根本建设机械和设施农业机械均会有量的飞跃。畜牧业的牧草生产、加工以及饲养、养殖、废物处理机械也将迅速开展，农业机械的类型、功能将不断变化，且应用领域逐年扩大。b b 农业机械必须适应先进农业技术的需要农业机械必须适应先进农业技术的需要 大面积推广应用先进的农业技术是实现农业现代化的前提条件，而农业机械是大面积实施先进农业技术的主要载体。农业只有和农机结合，实现二者统一，先进的农业技术才能得到应用和推广。因此，实施先进农业技术的纽带和桥梁是农业机械化。如大田作物的种植和收获等高强度劳动更对相关的农

17、机具需求迫切，如水稻育秧设备、插秧设备、摆抛秧机具和直播机具都有很大需求。c 农业机械必须与智能化自动化技术相结合 电子技术和计算机技术的开展以及先进的制造技术、新材料的涌现，推动了农业机械向智能化、自动化方向开展，致使原来传统机械无法作业的工程逐渐实现了机械化。农业机械化技术、自动化技术和智能化技术将互相补充、相互促进，与生物技术一起把农业这一根底产业带入一个全新的阶段。1 农机技术的创新，为先进的农业技术提供保证 农业装备是先进农业技术大面积实施的载体，农业机械化适用技术推广面积的扩大实质上就是普及农业和农业机械化科学技术、推进科技兴农的过程。今后应继续启动水稻生产机械化、机械化旱作农业等

18、示范工程工程，并实施机械化旱作蓄水保墒技术、小麦覆盖种植机械化技术等丰收方案农机化工程。2)重视农业资源高效利用和农业可持续开展所用的机械应着力开展高效低毒农药和防扩散污染施药机械、化肥深施机械、精少量播种机械、节水灌溉(喷、滴灌)设备、低污染动力机械、节省能源和减少对土壤破坏的联合作业机械等。近几年来，美国、加拿大保护性耕作开展所用机械有了较快开展，各国对保护农业生态环境、减少污染方面均较重视，在一些国家开始出现高度机械化的生态农业农场，以确保农业实现优质、高产、高效益的可持续开展。3)加强机电一体化技术在农机中的应用 在联合收割机、植保机械及插种机等机械上，广泛采用作业工况自动监视与控制装置。例如，联合收割机主要工作部件故障显示报警系统、自动对行系统、播种机排种工况监视和农机作业量自动记录等。同时注重提高农业机械的使用平安性、舒适性和操作方便性。