数字农业——21世纪的新型农业模式文/姚峰刘军梅数字农业的含义数字农业又叫精细农业或信息农业。具体的讲，数字农业就是指运用数字地球技术，包括各种分辨率的遥感、遥测技术、全球定位系统、计算机网络技术、地理信息技术等技术结合的高新技术系统。近年来，数字农业(精细农业)的范围除了农业(耕作)外，还包括精细园艺、精细养殖、精细加工、精细经营与管理，甚至包括农、林、牧、种、养、加工、生产、供销等全部领域。数字农业技术系统以大田耕作为基础，定位到每一寸土地。它从耕地、播种、灌溉、施肥、中耕、田间管理、植物保护、产量预测到收获、保存、管理的全过程实现数字化、网络化和智能化；应用遥感、遥测、遥控、计算机等先进技术，以实现农业生产的信息驱动，科学经营、知识管理、合理作业。它以促进农业增产为目的，使每一寸土地都得到最优化使用，形成一个包括对农作物、土地和土壤从宏观到微观的监测预测、农作物生产发育状况以及环境要素的现状和动态分析等在内的信息农业技术系统。数字农业的运行机制农业具有高度的分散性、区域性和规范化程度差等行业性弱点。新型的农业模式——数字农业借助于3S技术——遥感（ＲＳ）、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)这一完整体系，对农业生产的资源环境、生产状况、气象和生物性灾害等进行有效预测，指导人们根据变异情况实时实地采取相应的农事操作。变过去凭经验进行农事操作为实现智能化科学管理，以提高农业的稳定性和可控程度。通俗地说，数字农业就是利用RS作宏观控制；用GPS精确定位地面位置；用GIS将地面信息(地形、地貌作物种类和长势、土壤质地和养分、水分状况)进行储存、按区内要素的空间变量数据，精确设定最佳耕作、施肥、播种、灌溉、喷药等多种操作，变传统的粗放经营为精细生产。例如，在喷洒农药时，通过传感器获取不同田块不同程度病虫害的具体数据，实地调整喷药量，“对症下药”。有效降低农业成本，使每一寸土地都得到最优化作用，以最经济的投入获得最佳的产出；又能有效减少对环境的污染，保护农业的生态环境，走可持续发展之路。数字农业技术系统的组成(一)遥感和遥测技术美国TASC／ＷＳＩ公司采用多光谱技术为农场提供CD—ROM为载体的遥感信息；一家从事数字农业的服务公司“资源21”计划发射4颗农业多光谱卫星，首先提供种植状况气候图，再结合GIS技术提出诊断结果，最后根据决策支持系统制定实施方案。遥感技术在数字农业中将发挥信息采集与动态监测的优势；气象卫星可提供每天的天气状况信息，加上测雨雷达，可进行降雨预报；高分辨的陆地遥感卫星、海洋遥感卫星也可对农、林、牧及沿海养殖业、远洋捕捞业提供及时的信息与预报。田间信息实时采集装置，主要涉及土壤水分、肥力、杂草和病虫害、作物苗情识别的传感器开发。技术发展的方向将集中于适用化的TDR土壤水分测量技术、杂草和作物苗情多光谱识别技术、视觉图像处理技术、离子选择场应晶体管与射流测量土壤含氮量等。(二)自动化、智能化农业机械操作技术20世纪80年代后期，农业机械装备迅速跟踪了电子信息科技的进步，其监控系统趋向自动化和智能化，已由单元控制发展到分布式控制；由单机作业系统向管理决策系统集成的方面发展。GPS、GIS及带有电脑的各种检测仪器和计量仪器的农业机械，如收割机、播种机、施肥机、喷药机、喷灌机等，除具备一般的农业功能之外，还具有自动化操作及集聚和绘图功能。具体来说，它们可以做到：①采集与编制土地参数(地形、地貌、土壤湿度、有机质等)，并绘制空间分布数据图；②可采集谷物收获后每平方米面积的产量及其它信息和谷物湿度、粒度等数据，并自动生成作物产量分布图；③支持农田管理决策系统，包括农作物管理的数据资源、农作物生产发育模拟模型、作物管理专家知识库等作物辅助决策支持系统，并在决策者的参与下生成作物管理处方图；④精密播种机、自动可控施肥、喷药机、可控喷灌机，根据处方图指导，按小区实施目标投入，进行精确操作管理。要求做到时间精确、空间精确、质量精确、数量精确(种子、肥料、农药的数量、耕作深度、中耕次数、灌溉水量及次数、作物产量等)、预报与预测精确(天气、作物、病虫害及产量)等。GPS、GIS与自动化农机一体化技术1996年，北美约19%的300公顷以上的规模化农场已经利用GPS，目前北美已有2000谷物康拜因安装有产量传感器。近两年来，欧美等若干国家已开始对玉米、甜菜、土豆、甘蔗、棉花等联合收割机产量进行计量传感的研究，以处方图读入装置的可自动选择种子类型、按处方调节播量的小麦精密播种机、自动施肥施药机、可控喷水量的喷灌机等，均有商品化生产。与智能化农业机械配套的GPS定位系统，可用于农田土壤、苗情、病虫害的信息采集和操作，通过电子传感器和GPS装在联合收割机上的仪器，在整个收获季节，可以不断地记录下几乎每平方米面积的产量及其它信息。GIS