塔里木大学植物科学学院课程论文
农业信息技术的应用及前景展望
作者 ：梁亚洲
（塔里木大学植物科学学院，农学14-2，学号：1011210232）
摘 要：精确农业农业要实现三方面的精确：一是精确定地即精确地确定灌溉、施肥、杀虫的地点;二是精确定量，即精确地确定水、肥、杀虫剂的施用量；三是精确定时，即精确地确定定农时操作的时间。这三面的精确，是通过组成精确农业体系的若干项信息技术的发展并通过信息系统集成而实现的，其中包括全球定位系统（GPS）、地理信息系统(GIS)/要干技术（RS）/作物管理专家系统、变量投入技术（VRT）等
关键词：农业信息技术
精确农业
农业现状
应用前景
随着信息技术在国民经济和社会发展中的广泛应用，信息化水平已成为衡量一个国家和地区现代化水平的重要标志。没有农业的信息化，就谈不上整个国民经济和社会的信息化。我国正处在由传统农业向现代农业的转型期，不同地区、不同领域发展很不平衡，建设现代农业、推进社会主义新农村建设、解决“三农”问题是一个漫长而复杂的过程，但信息化手段和成果的应用无疑将加速这一进程。不同历史发展阶段，农业信息化具有不同的内涵。目前，至少包括五个方面的内容：（1）农业信息技术应用；（2）农业信息资源；（3）农业信息基础设施；（4）农业信息安全；（5）农业信息化环境。 •1 我国的农业现状及存在的问题
•1.1 在耕地方面
1.11 耕地面积逐渐减少
耕地减少是自然因素和人为因素造成的。水土流失，土地荒漠化和沙漠化这是原因之一，这其实是很小的一部分原因。耕地减少的原因，主要是人为因素。第一，城镇用地浪费严重（城镇面积的扩大基本上是靠征用近郊土地，主要是占用耕地。）；第二，村镇用地扩展无度；第三，工矿交通废弃地多（我国废弃地复垦率低）。还有就是由计划经济体制向市场经济体制改革的过程中，地方经济权力分化日益明显，地方政府为了自身的利益，有强烈的占用耕地的冲动,主要表现在发展地方经济驱动、土地收益日益成为地方财政收入的重要来源、“搭车收费”形成占用耕地的恶性循环。数量经济分析也表明：随着经济体制改革的深入，地方财政收入对占用耕地的依赖在增加。因此，需要对影响我国耕地保护的经济体制障碍进行改革，减少地方财政收入对占用耕地的依赖。
1968至1997年间耕地面积变化[1] 年
份 1968~1978 1978~1997
年平均耕地面积净变化量
16万公顷 23.25万公顷
（图一）
+(增加) —（减少）
— —
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年
份 1949 1952 1957 1962 1965 1970 1975 1979 1949至1979年间我国按人口平均占有耕地面积变化情况[2]平
均
每
人平均 每 个 农 业平均 每 个农业劳 占
有
耕
地 人 均 占 有 耕 地 动 力 占 有 耕 地 2.71 3.28 2.82 3.29 9.35 2.59 3.10 8.69 2.29 2.76 7.25 2.14 2.57 6.64 1.84 2.18 5.45 1.63 1.91 5.08 1.54 1.83 5.01
（图二）
1.12 耕地质量退化。
目前，我国的耕地普遍存在质量下降的问题，主要是由于人们不合理地使用耕地造成的，具体地说，有以下几个方面的原因。
一、水土流失。由于不重视用养结合，土壤中的有机质含量小，吸附营养物质的能力就低，在流水的作用下营养物质流到耕地以外造成地力下降。
二、不合理灌溉造成土壤盐渍化。在灌溉过程中，不注意灌排结合，造成盐分在土壤表面积累，导致盐渍化。
三、土壤污染。造成土壤污染的物质很多，有农药、化肥、污水、垃圾和一些未处理的畜禽粪尿等，都可能造成土壤污染。
四、风力侵蚀。在风力较大的干旱半干旱地区，一场大风可能吹走大量表层土壤，导致土壤退化。
五、酸雨也是造成耕地板结的一个原因。
1.13 耕地人数方面
曾有专家提出这样一个问题“未来，土地谁来耕种”[3]。据调查，近年来我国大部分地区农村出现缺乏劳动力的局面，仅剩下老人、孩子等无劳动能力的留在家中。其主要原因有：一是人均耕地面积少，消费水平逐渐提高，一年到头待在家里种地收入不多，其收入已不能维持家庭生活。二是外出务工可前去大城市，不但见了外面的花花世界更赚了更多的收入。其次，思想上认为务农是一个很丢人的职业。
•2 信息技术（information technology, IT）
信息技术（information technology, IT）是指获取、处理、传递、存储、使用信息的技术，是能够扩展人们的信息功能的技术。它及通信、计算机和控制技术于一体，国外又称之为 “3C”技术，其内容包括信息采集技术、信息传递技术、信息处理技术及信息控制技术，漆工呢过对应着人体信息器官的功能，即感觉器官、传到神经网络、思维器官和效应器官。
•2.1
信息技术的发展历程
2.11 微电子技术
它是随机成电路技术发展起来的一门新兴技术，包括系统与电路设计、器件物理工艺技术、材料制备、自动测试与封装等一系列技术，以芯片和集成电路为研究重点，发展趋势是不断缩小电路元件的尺寸，提高集成度，是集成电路体积变得更小、重量更轻、耗电更少、功能更强。
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2.12 传感技术
传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器（又称换能器）、信息处理和识别的规划设计、开发、制／建造、测试、应用及评价改进等活动。现代传感技术就是人们采集获取信息的技术，包括传感器技术、雷达技术、遥感技术和遥测技术等。
2.13 信息存储技术
它是人们记录保存信息的技术。最原始的信息存储技术或是结绳记事，后来文字符号在石板、木片、树叶、只等介质上记录信息，而现代存储技术包括磁存储技术、光存储技术、微缩存储技术等。
2.14 计算机技术
计算机是一种能自动、快捷、精确进行信息处理的电子设备。它是20世纪最重大的发宁之一，促进了人类社会从工业化向信息化的转变。计算机在科学计算、数据采集和处理、信息传输和处理、实时控制、计算机辅助教育、计算机辅助设计、人工智能与机器人等方面应用广泛。
•2.2 农业信息技术（Agricultural information technology，AIT）
农业信息技术是指利用信息技术对农业生产、经营管理、战略决策过程中的信息进行采集、存储、传递、处理和分析，为农业研究者、生产者、经营者和管理者提供资料查询、技术咨询、辅助决策和自动调控等多项服务的技术的总称。农业信息技术为农业生产和经营管理、科学研究和技术推广提供新的思路、管理技术、试验手段和传播途径，可应用于农业环境与环境监测、农业生产管理决策、农田精细管理、农业技术推广、农业经济管理、农业灾害防治、农业教育与培训等领域，能促进传统经验型农业向现代精确农业转变。
2.21 我国农业信息技术的发展历程及现状
我国农业信息技术的研究和应用起步较晚。在农业领域引进计算机起始于20世纪80年代初期。1981年成立了中国农业科学院计算中心，1986年专刊创刊并公开发行。从1990年开始，我国开展了智能话农业专家系统、农业系统模拟及使用农业信息管理系统等方面的研究与推广应用工作。1995—2000年期间，国家“863”计划306主题在全国相机选择建立北京、云南、杨凌等22个智能化农业信息技术应用示范区。1997年10月，中国农业科技信息网络中心建成，开始组建农业信息网络“金农工程”。2001年国家农业信息化工程技术研究中心。与此同时，我国一批科研院所和大专院校相继成立有关农业信息技术研究机构，开展农业信息技术的科研与教育、示范与推广工作。
进入21世纪，世界上创新型国家几乎都将发展信息技术作为国家战略重点。随着信息技术的迅速发展和应用的普及，信息产业已成为我国的支柱产业，其规模已居世界第二位，但产业大而不强，需尽快改变我国信息产业主要表现在：一是农业信息技术整体水平不高，尽管我国农业信息技术的研究应用初见成效，但整体水平不高。还不能满足农业生产的实际需求。广大农业工作嚣文化素质较低，信息应用的意识和利用信息的能力不强。尤其在我国农业科研工作者中，信息人才匮乏，特别是既懂信息技术又专长农业技术的复合型人右短缺，已成为农业信息技术发展的一大障碍;二是农业信息基础设施比较落后，农业产业化是农业信息化的基础，两者相互依赖共同发展。农业产业化的基础是生产规模的扩大，生产规模小时，信息技术的需求不会太大。而我圈由于地形复杂，难以形成农业产业化、机械化、集约化，使农业信息化程度不高;三是农业信息基础设施比较落后，由于农业信息技术设备成本高，信意基础设施落后，导致信息资源建设水平低、采集手段落后、数据库种类不全、3
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规模不大而且分散。阻碍了农业信息技术的发展。四是农业信息专业化人才匮乏，当前由于缺少能主动、科学地进行信息管理的人员，从而使农业信息咨询服务业和信息技术产业化水平低，信息网络体系不健全，难以满足农业生产、科研、教学、管理和技术推广的要求。核心技术受控于人的局面。因此，在农业信息技术方面我国仍有很长的路要走。
•2.3农业信息技术的应用
2.31 农业数据库建设
数据库系统是存储、维护和向应用过程提供数据的软件系统 ，是存储介质、处理对象和管理系统的集合体它通常由软件、数据库和数据管理员组成。其软件主要包括操作系统、各种宿主语言、实用程序以及数据库管理系统。数据库是依照某种数据模型组织秋来并存放在存储器中的数据集合。崽子额数据位多个应用服务，地理与具体的应用程序。数据库系统的出现使得计算机从以科学计算为主转向以数据处理和事务管理为主，从而使得计算机得意在各行各业包括农业生产领域广泛应用。随着信息技术的发展，数据库技术取得很大的进展，涌现了一些新的技术方法。如分布式数据库、并行数据库、多媒体数据库、面向对象数据库（OODB）、Web数据库、数据仓库、数据挖掘（DataMining）技术等。数据库是重要的信息产品，是信息化的基础。
2.32 农业决策支持系统和专家系统的开发
决策支持系统（Decision support system）和专家系统（Expert system）是人工智能研究的一个重要分支，实质上它是指以知识为基础，在特定的专业领域内能象人类专家一样解决复杂现实。目前农口已开发并应用较好的的决策支持系统和专家系统的有２００多个，分为“高产型”、“经济型”“优势型”等类型，涉及粮食、果树、蔬菜、畜牧、水产等不同的生产领域，如农业规划预测系统、水稻主要病虫害诊治专家系统、小麦玉米品种选育专家系统、小麦计算机专家管理系统、中国农电管理决策支持系统等。
2.33 农业多媒体技术的应用
多媒体技术是利用计算机把文字、声音、图形、图像等综合一体化，并能进行加工处理的技术。多媒体技术与计算机通信技术相结合，可以迅速、生动地传播农业信息和农业技术。它可以实现人机交互式操作，为农业技术的推广普及、农民文化和科学素质的提高提供了强有力的工具。目前我国农业多媒体产品根据载体的不同可分为两大类：一类是网络多媒体产品，在互联网上供用户使用。另一类是多媒体光盘产品，包括数以千计的ＶＣＤ产品和电脑交互式光盘产品。中国农科院科技文献中心在国内最先成立了多媒体农业信息产品研发基地一多媒体制作部，制作了大量的农业多媒体光盘产品，内容涉及大田作物、园艺作物、畜牧兽医、水产养殖、林业特产、食用菌等各个领域。如多媒体小麦管理系统、饲料配方专家系统、农业信息咨询系统等，可脱机使用。
2.34 精确农业
精确农业（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ）也称精准农业，是指由信息技术支持，根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统。广义的精确农业泛指大农业领域应用相关技术，而狭义的精确农业专指在种植业应用这类技术，因而后者也称为精细农业。精确农业要实现三方面的精确：一是精确定即精确地确定灌溉、施肥、杀虫的地点；二是精确定量，即精确地确定水、肥、杀虫剂的施用量；三是精确定时，即精确地确定农事操作的时间。这三方面的精确，是通过组成精确农业体系的若干项信息技术的发展并通过系统集成而实现的，其中包括全球定位系统（ＧＰｓ）、地理信息系统（ＧＩＳ）、遥感技术（Ｒｓ）、作物生产管理专家系统、变量投入技术（Ｖ 4
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ＲＴ）等。
下面以变量施肥所带来的经济效益、生态效益和棉花滴灌技术为例来说明精确在农业上应用的重要性和意义。
例一
变量施肥经济效益分析
不同年份变量施肥经济效益分析[4]
年份 处理 肥 料 投 入（元/公顷） 尿素 磷酸二铵
合计
384
450
834 384
450
834
384
450
834 384
450
834
产量收入 /（元/公顷）
8168
7623
8250 6600
纯收入
/（元/公顷）
7334
6789
7408
5758
产投比
2003~2004
2005~2006 变量区 对照区
变量区 对照区
9.79 9.14 9.89 6.84
（图三）
例二
棉花滴灌技术
一、滴灌在棉花生产上的意义
精准灌溉应用棉花滴灌技术，注重农田灌溉而满足作物生长发育的水、肥需求，其目标是用尽可能少的水投入，取得尽可能多的农作物产出，获取农业的最佳经济效益、社会效益、生态效益。
二、棉花滴灌的类型
新疆多为灌溉农业区，目前在棉花栽培上大面积应用的主要是膜下加压滴灌和膜下自压软管灌。
1.大田膜下滴灌 就是将滴灌系统的末级毛管和灌水器，通过改装后的播种铺膜铺管联合机，在拖拉机的索引下，在膜下与地膜、种子同时一次作业铺设完成后，毛管入口与相应的支管（铺管）干管及配套设备连接组成一体的供水系统。。
2.棉花膜下自压软管灌 自压软管是利用渠道和条田地势差产生的压力，将水通过塑料送到作物行间。其输水系统如：水源（河、库、井水）—水渠—计量装置（闸门、量水堰）—过滤网—施肥箱—中心管—毛管—出水孔。
三、棉花滴灌的优点
1.节水 棉田应用滴灌技术，滴灌为棉花生长发育提供了较好的土壤环境，一般全生育期地面灌溉3～4次，需水600立方米，土壤水分亏缺，旱涝不均。而滴灌每次水量小，灌次多（20～25立方米/次，灌溉11～13次/生育期），土壤基本无旱涝不均的现象，土壤中水、气比较协调，单株成铃多，以利高产。
2.提高肥效利用率 目前新疆大面积推广高密度栽培技术，667平方米留苗由过去的1.2万增加到1.6～1.8万株，产量虽有提高，但增产幅度仍不理想，即高投入、高密度，并不高产，滴灌肥随水入是克服这一缺点的唯一方法，因此人称滴灌是棉花生产上的又一次革命，一般比常规灌溉增产15%～20%，中低产田效果尤为明显。 结论
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农业信息技术作为21世纪农业科技创新的前沿领域，不仅为农业科学研究提供了先进的思想方法和试验手段，受到农业科学家的高度评价和广泛重视，而且作为农业高新技术成果推广应用的先进技术工具和高效传播载体，能够像各级农业生产管理和经营者的普遍欢迎。为了促进我国农业信息技术的快速发展和生产应用，首先需要在高等农业院校开设农业信息技术课程，开展农业信息技术教学与研究，使学生具备现代信息技术带来的新思想、新方法和新技术来改造传统农业的研究、示范、生产、经营和管理的能力。
致谢词
本论文是在我5天坚持不懈的努力下，通过往图书馆查阅有关资料和网上参考有关书籍下完成的。并特别是老师给我们的论文格式中，让我对论文的格式有了清晰的认识。值得一提的是，老师对我们的亲近随和，认真负责，我们可以感受到一个学者的严谨和务实，这些都让我们获益菲浅，并且将终生受用无穷。毕竟“经师易得，人师难求”，希望借此机会向关心我们的所有老师表示最衷心的感谢！
•参考文献
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·附录
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2009-12-07
6
塔里木大学植物科学学院课程论文
http://biyelunwen.yjbys.com/
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