1.1调查问卷的设计
调查问卷是研究的基础，调查问卷的设计直接关系到收集数据的真实性，并且还能够影响到研究的结果。所以，调查问卷的设计是一个重要环节，调查问卷的设计主要是通过阅读大量相关文献资料、综合了解精准农业的相关技术和研究成果基础上，结合黑龙江垦区精准农业技术应用特点而设计。调查从2013年5月至2013年7月，以调查问卷的方式对黑龙江垦区北安管理局逊克农场和红色边疆农场农户使用精准农业技术现状进行全面细致的调查研究，为了确保调查数据真实有效，采用访谈的方式对农户进行调查。调查的内容全面，包括农户的基本情况、农户使用精准农业技术的基本情况、考察农户对精准农业技术的认知和需求情况。此次调查共走访109户，发放问卷109份，回收问卷109份。
1.2农户的基本情况
1.2.1农户的性别、年龄、家庭人口规模和文化程度情况调查主要以男性为主，占到83.49%，女性为16.51%。从家庭人口规模上来看，3口人及以下的农户占32.11%，4口人和5口人分别占44.04%和17.43%，6口人及以上的占6.42%。从年龄结构上看，30岁以下占到7.34%，30～39岁之间的占到59.63%，40～49岁之间占到30.28%，50岁以上的占2.75%（如表2）。如图1所示，农户的初中文化程度占67.89%，小学文化程度占5.50%，高中和大专分别占15.60%和11.01%，从以上数据可以得出，农户文化教育程度普遍偏低，主要集中在初中文化程度。
1.2.2农户的家庭收入现状从农户家庭收入情况上看，农户家庭收入在10万元以下占40.37%，10～20万元占24.77%，20～30万元占13.76%，30～40万元占12.84%，40万元以上的占8.26%。
1.2.3农户的家庭收入来源从家庭收入来源结构上看，种植业的收入占75.23%，养殖业的收入占3.67%，经商收入占6.42%，外出打工的占10.09%，其他收入途径占4.59%，从以上数据可以得出，种植业是农户主要的收入来源。
1.2.4农户农机经营现状如图4所示，农户的农业机械化作业水平较高，而且在种植业上普遍使用了精量播种技术。在与农户访谈时了解到，农户家里有两台或两台以上的拖拉机，是由于农业机械补贴实施办法出台后，农户将小型拖拉机（40马力以下）更换成大中型拖拉机及配套的农机具，多数农户家里的小型拖拉机处于闲置状态，甚至有一些等着报废，只有个别农户的小型拖拉机还从事农田作业或者跑运输。
1.2.5农户耕地面积从农户耕地情况上看，10hm2以下的占37.61%，10～20hm2占22.94%，20～30hm2占16.31%，30～40hm2占13.97%，40hm2以上的占9.17%。1.2.6农户关注的信息如表4所示，农户对农业政策的信息关注最高，所占比例为30.19%，其次是气象农情信息关注的比例为27.36%，产品市场信息关注比例占20.75%，相比之下，不被农户关注的信息是休闲娱乐和劳务需求。在与农户访谈过程中了解到，农户现在种地的费用越来越高，这几年的自然灾害频繁发生，使得农户主动去关注农业政策和气象农情。
2农户对精准农业技术的认知和需求情况
2.1农户对精准农业技术的认知情况
农户中有84.40%的农民不知道什么是精准农业技术，没有听说过精准农业技术。对于精准农业技术里的自动导航技术、播种监控技术和GPS面积仪，有77.98%农户对其有一定的了解，只有2.75%从来没听说。由此可以得出，农户不了解精准农业技术，甚至有的农户都没有听说过精准农业技术，但是农户对精准农业技术里的个别一个或两个技术有一定的了解，在精准农业技术里，农户对自动导航技术、播种监控技术和GPS面积仪都有一定的了解。
2.1.1农户获取精准农业技术信息的途径对于农户获取精准农业技术信息的途径，有96.23%的农户是通过农场（或者农业相关部门）的推荐获得的。在农户访谈过程中了解到，由于农场条件的限制和自身文化水平的原因，通过农场（或者农业相关部门）的推荐获得的相关精准农业技术信息的可信度高；只有3.77%的农户是通过互联网获取精准农业技术信息，多数农户利用互联网主要关注时事政治和娱乐。由此可以得出，农户通过农场（或者农业相关部门）推荐获取的精准农业技术信息具有一定的局限性。
2.1.2农户没有使用精准农业技术的原因如表5所示，目前农户没有精准农业技术的原因包括：缺少资金占53.77%，缺少技术占20.75%，信息获取不畅占16.89%，耕地太少占8.59%。可以得出，农民没有使用精准农业技术主要因素是缺少资金。在与农户访谈过程中了解到，由于农场地处偏远，目前市场上销售精准农业技术设备多数是国外的技术产品，普遍购置价格高、操作性复杂，而且零部件更换的费用昂贵，这些已经超出了农户所能接收的范围。
2.2农户对精准农业技术的需求情况
2.2.1农户所关注的精准农业技术对于农户所关注的精准农业技术，如图5所示，有89.91%的农户会关注自动导航技术和播种监控技术，有55.96%的农户会关注GPS面积仪，只有12.31%的农户（种植水稻的农户或打算种植水稻的农户）关注土地精平技术；通过对变量施肥和变量农药喷洒技术的介绍，农户考虑减少农业生产的成本和环境因素，对变量施肥和变量农药喷洒技术也非常感兴趣，变量施肥技术和农药变量喷洒技术吸引了10.53%和6.58%的农户关注。在与农户访谈过程中了解到，农户对自动导航技术和播种监控技术关注率高是因为目前能够给他们带来可观的经济效益。在农户中有31.20%的农民使用过自动导航技术、播种监控技术和GPS面积仪，有47.06%的农户是自己单独购置使用自动导航技术和播种监控技术，其中包括31.87%的农户是自有资金购置使用，有5.28%的农户是借款购置使用，有62.85%的农户是贷款购买使用；农户中使用的GPS面积仪都是自己购置；有23.53%的农民是与别人合伙购置使用；有29.41%的农户是农机手，给别人开车的时候使用过自动导航技术和播种监控技术。
2.2.2农户使用精准农业技术考虑的因素农户使用精准农业技术主要考虑的是：价格占34.91%，相关售后服务占27.36%，工作效率占13.21%，使用的方便性占12.26%，功能和性能占12.26%（如表6）。可以得出，农民在使用精准农业技术的时候主要考虑的因素是价格和相关的售后服务，在与农户访谈过程中了解到，农户使用的精准农业技术设备普遍存在价格高、设备零部件更换费用昂贵的现象，而且农场地处偏远，精准农业技术售后服务不够完善。
2.2.3农户接受精准农业技术培训的意向从表7可以得出，对于组织精准农业技术的培训，有80.19%的农户表示愿意接受精准农业技术培训，对于参加精准农业技术培训，农户的积极性非常高，而且学习精准农业技术能够给他们带来经济效益，农户对精准农业技术很感兴趣。有19.81%的农户表示不愿意参加精准农业技术培训，他们认为自己的耕地都是农场“统一”管理，不需要自己再去学习精准农业技术，也没有时间去参加精准农业技术的培训。
2.2.4农户购置精准农业技术的意向如表8所示，对于使用精准农业技术，有26.41%的农户表示是可以购置使用，他们认为使用精准农业技术收益超出了它的成本，不仅会给他们带来经济效益，而且还可以让他们去发展其他的产业。有29.25%的农户表示不愿意购置使用精准农业技术，农户认为购置使用精准农业技术的投资较高，而且手头没有充裕的资金去购置，再加上现在农场都“统一”管理，自己没有必要再去购置使用精准农业技术设备。有44.34%的农户表示会根据精准农业技术价格等情况再做决定，因为农户把钱都投入到种植业上，没有购置精准农业技术设备的资金，而且购置精准农业技术的投资较高、回报周期长，所以农户会根据精准农业技术价格等情况再做决定。
3精准农业技术推广存在的问题
3.1精准农业技术设备成本过高，农民缺乏购置的资金
与农户访谈时了解到，有71.69%农户手中有借款或者是贷款现象。对于农户来说，农业种植费用越来越高，农户的资金大多都投入到种植业上，农户手里没有资金去购置精准农业技术设备，而且精准农业技术投入的资金较高，回报周期长，普通的农户没有能力去购置使用精准农业技术，再加上农场对购置精准农业技术的补贴力度不够完善，农户购置时还得去银行贷款或者亲朋好友那去借钱，由于农场地处偏远，精准农业技术的售后服务费用昂贵，已经超出了农户所能接收的范围。
3.2农户缺乏对精准农业技术全面的了解
调查结果显示，农户对精准农业技术不了解，甚至有的农户都没有听说过精准农业技术，但是农户对精准农业技术里的个别几个技术有一定的了解，而且目前农场组织的培训种类单一，农场安排什么培训，农户就跟着学什么，主要集中在农业理论方面，几乎没有组织关于精准农业技术的培训，同时，农户渴望对精准农业技术了解和学习。
3.3精准农业技术售后服务体系不健全
目前，黑龙江垦区应用的精准农业主要技术完全依赖于引进国外先进的技术设备，设备安装及使用费用较高，而且农场距离售后服务点远，在农忙时精准农业技术设备出现故障，售后服务人员不能第一时间赶到进行修理，甚至会出现无法联系上售后服务人员，造成售后服务不够完善，而且精准农业技术设备更换零部件费用昂贵。
4促进精准农业技术推广的对策
4.1完善对精准农业技术的补贴政策，降低精准农业技术生产成本国家出台了一系列的支农惠农的政策，应该在实施过程中不断的补充调整完善，并提高偏远地区的补贴比例，同时还应该提供低息贷款、健全基金及贴息方式，以充分调动农户使用精准农业技术的积极性。农场还应该降低精准农业技术设备的作业收费，使之降低农户生产成本，吸引农户使用精准农业技术设备作业，为农户提供一些对精准农业技术设备购置使用的优惠政策和相应的补贴，引导和扶持农户购置使用精准农业技术设备。
4.2加强对精准农业技术宣传力度，完善精准农业技术的培训农场及农业相关部门应加大资金的支持力度，积极组织好精准农业技术宣传工作，加强对农户精准农业技术相关知识的培训和技术指导，重点提高农户精准农业技术的意识、实用技能和经营能力，通过精准农业示范区，带动农户的积极性，让他们全面的了解精准农业技术对农业生产和环境的深刻影响，同时充分利用好冬闲时间，从实际情况出发，有计划的开展培训工作。对农户的培训要以精准农业技术的实际操作规程、使用方法和维修技巧为主，让农户掌握精准农业技术的知识和技能应用在农业生产中。在农场建立推广办公室，农户都可以去推广办公室获取录像、CD等精准农业技术相关资料。农场应该为农户提供技能培训的公共实训基地，并且能够引导农户利用互联网获取相关的精准农业技术的信息，让网络在农场发挥出它的作用。
4.3完善精准农业技术服务体系，提高技术人员技术水平企业应该提高售后服务人员的自身文化素质，掌握操作高科技设备的能力，紧抓住技能培养、技术交流等环节，强化技能操作训练，规划和指导好高技能人才服务人员的建设。建立电话支持服务、现场维护和修理，优化售后服务站，以保证精准农业技术设备出现故障时，能够第一时间赶到进行处理。创新培养企业技能人才，在具备条件的农场，建立布局合理、技能含量高、面向黑龙江垦区的技术服务站。同时，国家应该增加研究费用，加大对精准农业技术的自主研发，创新国产化，提高各个科研单位的积极性。让专家和农民面对面的接触，加快农业实用技术以及农业高新技术的转化速度和效率。农场还应进一步加强农业技术推广力度，针对农民的具体需求，有针对性的进行推广。
5结论
关键词：精准农业，应用现状，北斗导航，农业机械，自动驾驶系统
1引言
精准农业是以实现农业高产、优质、高效为目的的现代农业生产模式和技术体系，是以信息技术为支撑，根据空间变异，定点、定时、定量的实施一整套现代化农事操作与管理的系统。新疆精准农业始于20世纪末，初期发展缓慢，随着北斗导航技术、移动通信网络的发展，精准农业技术发展迅速。新疆以棉花为主要经济作物，根据国家统计局2018年棉花产量的公告数据，新疆棉花总产量占全国总产量的83.84%，新疆生产的棉花约三分之一产自新疆生产建设兵团。近年来，新疆生产建设兵团正式开启团场改革，兵团职工自主组建农工合作社，新疆兵团土地流转活跃，据新疆农业农村部门统计，到2018年全新疆家庭承包耕地流转面积已达745.8万亩。合作社规模不断增大，田块不断整合集中，对于成套精准农业技术应用模式在新疆的深入推广打下了基础。当前，精准选种、精准播种、精准施肥、精准喷药、精准灌溉、精准田间监测、精准收获等所涉及的精准农业技术，已有部分在新疆兵团规模化应用。本文基于北斗导航融合精准农业赋能新疆创新试验区建设项目，通过对新疆兵团石河子市石总场大田种植数字农业建设试点、石河子市北泉镇鸿兴翔种植专业合作社等多家大型农业合作社进行了实地调研，对新疆兵团精准农业技术应用现状及发展需求进行总结分析。
2新疆兵团精准农业技术应用现状
精准农业技术已应用于新疆兵团农业的耕、种、管、收四大环节，根据农户对各种精准农业技术的接受度和该技术的推广应用程度，本文主要从农机自动驾驶系统、水肥一体化系统、农业信息化管理系统三方面，对新疆兵团精准农业技术应用现状进行分析。
2.1农机自动驾驶系统
如图1，电机式农机自动驾驶系统主要由电机、角度传感器、GNSS天线、高精度GNSS接收机、平板电脑、电台及天线等部分组成。该技术可实现1000m播行水平误差不超过3cm，播幅连接行误差不超过3cm，能有效解决农机播种作业中出现的“播不直、接不上茬”的老大难问题，可以减少用工成本，延长作业时间，提高作业质量和土地利用率。2012年，新疆兵团农机推广部门开展了卫星导航自动驾驶技术试验示范工作，将该技术产品应用在棉花播种作业中。2013年，财政部、农业农村部在国家农机购置补贴目录中，增加“农业用北斗终端（含渔船用）”的财政补贴，当年补贴额达到3.12万元/台套。2014年，国家发改委支持新疆兵团第八师开展区域精准农业示范，对首批800台套的北斗农机自动驾驶导航系统双重补贴，包括国家购机补贴和1万元的项目补贴。截至2019年4月，兵团农八师已安装3000余台套农机自动驾驶系统，基本实现了全覆盖。农机自动驾驶系统逐步从小面积试验向大面积试验示范迈进，且国产化品牌实现了从零到主导的突破。
2.2水肥一体化系统
水肥一体化系统是通过配置田间信息精准监测系统，全程监测农田墒情、气象、设备工况等信息，为水肥决策和作业管理提供信息支撑。目前，使用者可通过PC或手机APP来发送指令，通过GPRS通讯模式实现阀门和自动施肥机的远程控制，实现田间的无人作业功能，全年无需下地手动开关阀门。该技术既能满足作物生长过程中对灌水时间、灌水量、灌水位置和灌水成分的精确要求，又能按照田间的每个操作单元的具体条件，精细准确地调整农业用水管理措施，最大限度地提高水的利用率。水肥一体化系统局部设备示意图如图2。20世纪后期，新疆兵团开始引进喷灌、滴灌技术。2008年以来，膜下滴灌水肥一体化技术得到当地政府的大力扶持，随着配套基础设施技术的发展，逐步将滴灌节水技术向智能化、水肥一体化、远程操作控制方向发展。水肥一体化系统已形成了对应的服务体系，可大面积应用于大田作物。新疆自行研发的系列自动反冲洗网式过滤机组及自动施肥机，单套控制面积100-166.67hm2。当前，兵团高新节水灌溉面积1129.07千公顷，是全国最大的节水农业灌溉区。
2.3农业信息化管理系统
农业信息化管理系统可提供综合服务，如利用北斗导航定位终端、农机工况采集终端，通过蜂窝网络将农机位置信息、工况信息传输至农业信息化管理系统，可实现农机运行轨迹的回放、作业面积的统计、农机健康情况的监管和预测。另外，还可通过各种传感器采集的信息，形成水、肥、药的变量喷施处方图，基于农业信息化管理平台进行监管和下发作业任务。基于该类系统，可提高管理、调度、维护效率。图3为新疆兵团八师石总场信息化管理平台界面。农业信息化管理系统是随各类采集终端发展而来，当前，众多企业及政府分别建立了对应的农业信息化管理系统。
3新疆兵团精准农业技术发展需求
新疆兵团精准农业在北斗农机自动驾驶方面已取得了瞩目的成就，但仍然存在差分信号服务受限、基准不统一等问题。当前农村实际情况是劳动力骤减，满足农业生产需求的劳动力严重不足，因此，北斗农机自动驾驶技术应向农业全产业链方向发展，来弥补劳动力减少的现况。2015年，农业农村部《到2020年农药使用量零增长行动方案》和《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，但新疆在节肥、节药等技术的应用方面发展缓慢，且新疆是缺水地区，因此，水、肥、药变量喷施技术的发展迫在眉睫。因棉花等作物的覆膜造成严重的环境污染，为了环境可持续发展，必须提高残膜回收技术和发展可复用膜。下面主要从三方面来分析新疆兵团对精准农业技术的需求。（1）简约式农机自动驾驶技术农机自动驾驶系统主要应用在精准播种环节，同样也可应用在不同作物的耕地、施肥、施药、收获等环节。当前的农机自动驾驶系统还需由专业人员安装、调试和教学，严重限制其推广。因此，农机自动驾驶系统应该向安装简便、“傻瓜式”操作方向发展。（2）水、肥、药变量喷施技术中国是全球农药、化肥用量第一大国，但喷施流程和利用率远远低于先进国家水平。基于农作物的实际需要，将水、肥、药定时、定点、定量的喷施是节约资源、提高农作物产量的发展趋势，但投入产出比是当前最大的限制。如底肥的施用，需基于土壤采样、上季作物的产量分布图等共同决定。通过信息技术手段，感知作物的实际需水、需药、需肥量，采用变量投入技术，实现按需精准灌溉施肥施药，将是发展新方向。因此，应高度重视研究开发智能感知技术、深度学习算法、变量投入技术、机器人等。（3）残膜回收技术地膜使用量不断增加，但回收率偏低，土壤中的残膜量逐步增加，土壤结构遭到严重破坏、耕地质量逐步下降。现今，新疆已成为残膜污染严重的地区之一。因此，应向新型可复用农膜和提高残膜回收技术方向发展。
4新疆兵团精准农业技术应用发展建议
关键词：农业精准化；生产管理；技术研究
农业精准化又被称为农业精确化、农业精细化、农业数字化或农业信息化,是依靠现代信息化技术的发展而发展起来的新型农业生产管理模式。农业精准化需要依靠卫星定位系统、遥感、地理信息系统等技术获取土地每平方米的农作物生长情况，以便及时发现病虫害等不利于农作物生长的情况，从而及时对农业相关情况进行管理。同时还可以实现相关农业资源的高效利用和节约，从而减少农业污染，保证农产品质量，保护生态环境不受污染，进而最大程度地实现农业的生态功能。
1国内外农业精准化发展状况
美国早在20世纪80年代便提出了农业精准化的相关概念及构想，随后便召开了农业精准化学术研讨会，并将相关理论成果运用于实际农业生产活动中，但是相关体系并未得到完善。然而，在以美国为代表的发达国家在规模化经营，机械化操作的情况下，农业精准化逐渐发展起来，并成功获得了良好的经济收益。随后，日本，荷兰等国家也根据本国的农业生产特点，开始了对农业精准化的相关研究与应用。如今，发达国家的农业精准化相关技术设备逐渐成熟，相关控制设备，电子装备已经被运用于农业机械上，变量播种机、变量施药机、联合收割机等一系列智能农业机械已逐渐占据国际市场。由此，发达国家农业精准化技术的成熟并被实际应用于现代农业生产，促进了农业生产效率的提高，加快了其现代农业高技术的发展。如今，在发达国家，农业精准化已成为高科技与农业生产结合的产业，逐渐被认为是农业可持续性发展的有效方法。在我国，20世纪90年代便有专家提出了对农业精准化的研究想法，随后，专家们对农业精准化在国外的实际运用状况进行了分析研究并探讨了农业精准化在国内的发展前景，根据研究结果，我国开始了农业精准化的相关研究。经过一系列研究试验，我国建立了北京小汤山精细农业示范园。
2农业精准化的相关技术基础
农业精准化主要依靠全球定位系统、地理信息系统、遥感系统、监测及信息采集处理技术、专家决策系统以及智能化农业机械装备技术等。
2.1全球定位系统
农业精准化生产管理中，广泛运用了GPS以获取相关农业信息以及精确定位。通常情况下，一般运用DGPS技术以提高精确度。这项技术最主要的特点是定位的精确度极高，并且能够基于不同使用目的选择不同精确度的GPS系统。
2.2地理信息系统
地理信息系统是农业精准化绝对不能缺少的技术之一，它能够帮助我们准确有效地管理农作物生长的相关信息与数据，并且，通过该系统传递处理田间实际信息是实现农业精准化不可缺少的。
2.3遥感技术
遥感技术对农业精准化来说，是获得农作物相关生长信息的关键技术，农作物生长环境，生长状况以及空间相关变异信息都由它准确收集提供。
3农业精准化在设施农业生产中的实际应用
3.1精确灌溉技术在我国设施农业生产中的实际应用
20世纪80年代，我国设施农业开始发展。并在90年展迅速，进入21世纪，更是势如破竹。在我国设施农业发展之初，之中，相关灌溉设备比较落后，存在着一系列的问题。比如，灌溉水浪费，现代化管理水平比较低，源头取水管理水平落后，节水设施研发水平不够等。粗放型的灌溉模式与落后的灌溉技术达不到农业精准化的相关农业生产要求。进入21世纪，为了实现对灌溉系统的灵活管理，使灌溉过程更加准确，迅速，为了实现灌溉用水的自动化现代管理，精准灌溉技术在我国农业生产中得到了广泛地运用，逐渐研发出了滴灌，微喷灌等高效的灌溉设施。同时，全球定位系统、地理信息系统、遥感技术以及信息采集与处理技术都被运用于我国农业生产灌溉过程中，提高了灌溉用水的利用效率。
3.2精确施肥技术在我国设施农业生产中的实际运用
我国的设施农业绝大部分运用于需肥量比较大的蔬菜的生产中，然而，通常情况下，我国的蔬菜种植过程中常常出现各种养分配合比例失调，肥料使用方法不当，肥料使用过量等一系列情况，使我国蔬菜种植质量下降。精确施肥技术能够利用空间与时间的变化量来进行作物的管理，改变传统的肥料使用方法，不仅避免了肥料使用过量造成生产成本增加以及农业环境污染情况的出现，而且确保了作物的生长潜力得到最大限度地发挥。相关农产品的品质得到了保证的同时还能够取得很好地经济效益。
3.3精确施药技术在我国设施农业生产中的实际运用
设施农业使农药使用的品种比传统农业多，使用农药的次数也比传统农业多。同时，农业设施常常使农作物处于封闭状态，空气流动比较慢，风力比较小，这些因素使农药溶解比较慢，可能使产出的农作物农药残余量超标。而使用精确施药技术则可以有效避免这些问题地出现，从而降低农药残余量超标的可能。
4结语
我国设施农业自20世界80年代以来发展迅速，发展后劲足，而不断研发精确农业相关技术，提高农业精准化生产能够不断促进我国农业生产向自动化，现代化方向发展，从而促进农业资源的高效利用，促进农产品作物质量的提高，确保农业环境不受到较大的污染。因而，我国应该在农业精准化生产的道路上继续努力。
作者:管仁华 单位:日照市五莲县洪凝街道办事处
1.1农民对农业的目标要求和限制性因素
农业技术的使用可以被看作是农民为实现农作物高产的目标。农民有很多目标：例如风险管理，生活质量，环境管理等等。但是作为依赖农业来增加收入的农民来说，主要的目标就是能使他们的生活得以保障。为了进行农业生产，农民受限于必备生产要素，例如土地，劳动力，机械设备和管理经验。要想获得盈利，就需要使这些资源达到最佳的优化配置，用最少的投入获得最大的回报。盈利性农业的一个相关原则就是平衡投入和使用，因此，对投入的再分配使用可以提高产量，降低消耗。这一原则是指在土地价格相对过高的国家，农民在最佳时间通过使用机械设备来种植农作物，从而达到土地的最大使用程度。相反，在资金相对缺乏的国家，农民可以通过延长种植时间来节约使用机械设备的费用，即便亩产量会有所下降。这一原则也揭示了精准农业这一新技术得到了相对的发展和普及。两个原因推动了精准农业技术的普及。第一，它们提高了机械化农业中投产量的效能，这一技术很有可能在投产使用效率相对高的地区得到最快发展。第二，因为这一技术要求充足的资金来实现人类的自动化进程，因此这一技术更容易在相对于劳动力资金更加充足的地区得以最快发展。
1.2大型机械设备在精准农业中的使用
精准农业技术对设备的要求越来越趋向于“大型化”。也就是说这一技术的使用要求是一个整体，不是个体。这一整体可以使一个系统，不仅包括设备本身，还有特定的投产，服务和技术来提高效率。例如，产量映像不仅需要产量监测和GPS定位系统这些硬件设施，还需要映像软件包括计算机和操控硬件和软件的技术来绘图解释产量。即便是已经决定采用精准农业技术，普及时间也会因为机器的更新周期而有所延误，比如GPS定位系统，传感器和其他电子设备的安装。一些发明家翻新了现有的机械设备，但是一些农民却不愿意接受这种做法。电子应用技术的缺乏，高额的安装服务费和标准化的缺失都会降低成本效率和设备改型。
2精准农业技术的发展前景
2.1发展前景
精准农业技术的基本模型很有可能在将来有很好的发展前景，这一技术的普及应用会在土地资源丰富，有可用的人力资源和金融资本以及劳动力使用和可变投入已经有效发展的地区得到快速的发展。这些地区包括美国，加拿大，澳大利亚，阿根廷和巴西的部分地区。在人口压力较大，土地资源相对较少，但是有丰富的人力资源和资本的地区(例如西欧)，精准农业技术的应用会发展的相对缓慢。尽管目前为止已有一些国家已经有相关的政策规定介入到精准农业，但是如果从精准农业中得到的环境效益能够以文件的形式下发，就会使改变空间格局的普及应用率有所改变成为可能。
对于时间上这一技术的普及还是会有所不平衡，因为大多数的精准农业技术都依赖于高昂的机械设备。如果农作物价格有所提高，那么精准农业技术的普及采用率也会相应的有所提高，否则不均衡现象还是会继续存在。
2.2中国特色的精准化农业
我国精准农业的思想已经为科技界和社会广为接受，并在实践上有一些应用。如1992年北京顺义区在1.5万公顷的范围内用GPS导航开展了防治蚜虫的试验示范。在遥感应用方面，我国已成为遥感大国，在农业监测、作物估产、资源规划等方面已有广泛的应用。在地理信息系统方面，应用更加广泛，1997年辽宁省用“万维网地理信息系统（GIS）”进行下辽河平原农业生态管理的应用研究，北京密云县完成以GIS技术建立的县级农业资源管理信息系统。在智能技术方面，国家863计划在全国20个省市开展了“智能化农业信息技术应用示范工程”。这些技术的广泛应用，为我国今后精准农业的发展奠定了一定的技术基础，但这些研究与应用大部分局限于GIS、GPS、RS、ES、MS单项技术领域与农业领域的结合，没有形成精准农业完整的技术体系。
关键词：精准农业；技术推广；案例研究
中图分类号：F325，1
文献标志码：A
文章编号：1673-291X(2009)33-0029-03
中国农业正处于由传统农业向现代农业过渡阶段，农业整体发展水平与世界发达国家有较大差距，农业科技水平低则是重要因素之一。精准农业――未来农业的雏形，是一种基于知识的农业技术体系，是实现精准农业效益的必经之路，发展和推广精准农业技术对于加速中国农业现代化可持续化进程、占领未来农业领域竞争制高点具有十分重要的意义。
一、推广精准农业的意义
1 发展精准农业是实现中国农产品高产、优质、高效农业的需要。加入WTO后，发达国家和地区的一些农产品凭借其质量和价格优势，将更多地进入中国农产品市场，中国农业面临着更严峻考验，依靠科技进步，努力降低生产成本，提高农产品质量成为中国农业发展的当务之急。精准农业是质量效益型农业，以优质高效为目标，重视农产品的质量，追求以最少的投入获得优质的高产出和高效益。
2 发展精准农业是中国有效利用生态资源，实现农业可持续发展的需要。中国人口最多但自然资源状况较差且恶化趋势严重，如人均耕地占有量逐年下降，近十年人均占有量由0.09公顷下降到0.08公顷。化肥、农药的大量使用及工业废水、废气、废渣的任意排放造成农田环境和农作物的严重污染，约占目前耕地总面积1／5的土地受到污染；土地退化严重，致使自然灾害愈加频繁。优化资源，保护环境，实现农业可持续发展已成为中国社会经济发展的基本战略。但从传统农业的角度来看，环境保护与农业发展间存在着一定的矛盾，农业可持续发展需要新型技术的支持，依靠科技技能提高农业生产中的资源利用率，以充分利用有限的自然资源。
3 发展精准农业是转变农业经济增长方式和增加农民收人的有效途径。中国以往农业经济的增长主要是靠投入，以粗放经营解决供不应求的总量问题。但在农产品基本形成买方市场的条件下，数量问题已不再是主要矛盾，而被品种、质量矛盾所代替。农业面对和所要解决的主要是农产品的质量问题。粗放经营难以解决这一矛盾，唯有靠以现代科学技术为基础的集约经营方是正途。发展精准农业也是增加农民收入的必由之路。增加农民收入是关系全局性的问题，也是农业发展的根本目的。但在市场经济条件下，仅靠扩大数量和提高农产品价格已没有多大潜力，必须瞄准市场，发挥资源优势，发展精准农业。
二、大河沿子镇现代精准农业技术推广现状
大河沿子镇位于新疆精河县以西45公里处，面积1435.45平方公里，总人口3.25万，其中农业人口2.6万。下辖15个农牧业村，1个新农生态农业有限责任公司和2个社区居委会。大河沿子镇共有耕地11.7万亩，农业生产以棉花为主，2007年全镇棉花播种面积为11.4万亩，是一个以农为主、农牧结合的大镇。从2006年开始至今，大河沿子镇紧紧围绕着促进农民增收，实现农业快速发展和农村经济繁荣这一主题，在全镇开展了以现代精准农业技术为主的一系列农业科技推广工作。
1 现有棉花种植技术。一直以来大河沿子镇的棉花种植都是很传统的，2006年开始采用新技术，大面积棉田采用了“一穴一粒”精量播种技术，农民从繁重的定苗中解放出来，过上了休闲的节日。“一穴一粒”精量播种对种子加工提出了更高的要求。按照种子生产的有关标准，发芽率达到80％的种子才算合格种子。土壤耕作层90％以上残膜都得到清理回收，避免因棉种播在残膜上出不了苗的问题。为消除农户担心“一穴一粒”不保险的心理，政府部门还给予农户适当的补贴和优惠政策，精量播种技术就这样在不被普遍看好的情况下推广下去了。与精量播种相配套的是精准灌溉，虽然大水漫灌已经是落后的灌溉方式了，但在大河沿子镇依然存在，只有部分耕地采用加压灌，膜下灌等精准灌溉方式，2008年还采用了埋式滴灌植棉新技术，并将继续推广。棉田施肥同样离不开“精准二字”，依托滴灌系统实施的“随水施肥”在大河沿子镇也得到了应用。
2 精准技术设施配套状况。大河沿予镇已推广加压灌8000亩，膜下灌7000亩，设立了两个示范点，其中一个采用精良气吸式点播及高压滴灌技术相配套；第二个示范面积为125亩，采用精良气吸式点播及常压滴灌技术相配套，都通过精量播种、精肥精管，实施标准化作业。以建立诱虫灯监测预报系统为主，采用频振式杀虫灯和生物药剂防治技术的综合应用，完善植保体系，降低生产成本。与此同时，该镇已引进小型精量播种机18台，一机三膜大型精播机2台，拔杆清膜机100台，引进优质高产品种标杂Al达150亩，新陆早33号5000亩。2008年大河沿子镇还大力发展设施农业，建立蔬菜大篷，增加了高压滴灌等设施，其植棉技术在全县还处于领先水平，如高产优质新品种的引进、推广和滴灌技术的应用。由于棉田病虫害的综合防治技术，农机标准化作业等常规技术和新技术的综合应用为棉花高产打下了坚实的基础。
自从2006年推广精准技术以来，大河沿子镇棉花种植不仅减少了投入成本和劳动力，而且还提高了棉花产量，增加了收入。在2007年由于采用了新技术，大河沿子镇11.4万多亩棉田平均单产籽棉341.5公斤／亩，比去年增加29.1公斤／亩，同年滴灌棉田比淹灌棉田平均亩产高出30-40公斤。
三、大河沿子镇精准技术推广过程中存在的问题
1 农业技术推广资金投入不足，制约着推广力度。由于农业技术的公共物品属性，现代农业技术的推广，需要政府的大力推动。发达国家每年农技推广经费一般占到农业总产值的0.6％～1.0％，发展中国家也在0.5％左右，而中国在现行的农业技术推广体制下，政府对农业技术推广工作的重视力度不够，农技推广经费占农业总产值的比重不足0.2％，人均经费更少，多数技术推广机构“无钱打仗”已严重影响到技术推广工作的正常开展。每年仅由不到20％的县会下拨一定的技术推广经费，很多时候下拨经费还会发生截留现象，使经费不能最终用到技术推广活动中来。因经费不足等原因，只能够勉强维持工作人员的工资，而用于技术推广项目的资金就很少了，部分地方政府“卸包袱”，还出现了“线断、网破、人散”的被动局面。大河沿子镇农业技术推广经费主要是农民自筹或非政府部门提供，政府下拨技术推广资金经费很少，甚至没有，2008年大河沿子镇6个农业村自筹资金68万元，增加实施棉花加压滴灌面积6700亩。由于推广经费少，制约着精准技术进一步在更大范同内的采用。
2 农民对现代农业高新技术接纳能力差。一方面，农民的文化素质制约了他们对高新技术的接纳能力。另一方面，在农业内部，作为市场主体的农户更加懂得比较科技投入的成本和预期收益，只有当他们认为预期收益高于预期成本时才会选择新的生产技术，农业科技使用的高风险性又使得他们在有限的资本和劳力的投向上显得更为谨慎，农户对可替代的新技术选择反应迟钝，缺乏内在的需求动力。大河沿子镇农户基本上都是小学、初中学历，无法很快接受新技术，他们最注重眼前经济效益，然而采用新技术有时要很高的成本，而且新技术的优势也需要一个很长的过程后才会发挥，这就导致农户看不到他们想要的收益，造成农户对高新技术避而远之不愿接受的局面。
3 农民居住地分散，组织化程度低，农业技术推广缺乏有效的渠道。家庭联产承包责任制下农民对自家的土地具有决定权，很难统一规划和生产，这增加了新技术推广工作的难度。农业生产的高度分散性和农民组织的缺失，使得技术推广成本高，导致技术与产业的割裂。在现行农业推广制度下，农业技术推广及开发的速度，效果，服务质量，最后效益不能和推广主体的努力程度或付出挂钩，导致农业制度对农业科技进步缺乏有效的激励机制。大河沿子镇的技术推广工作之所以艰难主要是缺乏有效的农民组织，虽然设有农业技术推广站，但还是无法填补农民组织的作用。
4 农业技术推广队伍不稳定，精兵强将少。从目前专职农业技术推广队伍的现状分析。基层农业技术推广站有近1／3的人员不具备农业专业学历或根本是外行。大河沿子镇农业技术推广机构属于基层推广部门，现有专职人员8人，大多为高中学历，导致新技术的推广工作无法顺利进行。
5 精准技术推广人员分布不尽合理。当前，中国农技推广体系的一个突出问题是农技推广人员分布过于集中于县级，使技术推广的供给与需求发生错位。随着经济迅速发展和城乡人民需求的多样化，农民对技术的需求也越来越细，随时需要得到农技推广人员的指导。但与此需求不相适应的是，乡镇级农技推广人员力量相对薄弱。目前多数乡镇级农技推广站的农技推广人员只有2―3人，且设备简陋。大河沿子镇技术推广人员虽然有8人，但真正在基层做实际工作的人却只有3～4人，多数推广人员都在精河县，很难起到新技术宣传推广作用，加之基层推广人员少且工作量大，工资水平低，推广工作举步维艰。
四、深化精准农业技术推广体系的对策
1 加强政府对农业技术推广的保障和支持。农技推广是个系统工程，能否更好发挥作用和发挥更大作用，除了农技推广体系自身要深化改革、创造条件外，还需要各级政府、社会各界的大力支持和配合，也需要相应的政策措施、资金支持等外部环境和条件作为坚强的后盾。加强财政支持力度，增加农技推广资金投入。首先，保证承担公益性技术推广职能的乡镇以上农技推广人员全额拨款，确保人员工资。其次，增加农技推广基础设施建设资金投入，添置必要仪器设备，搞好技术示范点建设，不断提高现代化水平。2008年大河沿子镇就增加了蔬菜大棚，加压灌，低灌等设施农业设备。
2 确立农民对技术需求的主体地位，提高农民采纳农业新技术的自愿性。农民是经营主体，也是农业技术的需求和市场主体。采纳新的农业技术应该是农民市场经营的理性选择。传统观念通常是从技术供给者的角度看问题，把农技推广的过程仅仅看做是向农民提供农业技术的过程，是农业技术的被动消费者，而没有对农民的技术需要给予足够关注，缺乏针对性。因此，今后要注重建立农民参与选择推广技术的机制，改变“你给的我不要，我要的你没有”的技术供给状况。作为大河沿子镇职能部门的农业推广部门应及时地把市场需求正确信息、先进技术传递给农民，让农民自己选择和自愿采纳农业新技术。
3 把技术推广与提高农民组织化程度密切结合起来，提高推广效率。农业推广体系直接面向经营规模小、高度分散的农户进行高新技术推广，成本高，效果低。单个农户直接参与农业技术市场交易，由于经营规模限制，技术交易成本非常高。通过提高农民组织化程度，形成“技术推广站―农民专业化合作组织―农户”的推广模式，使农民专业化合作组织成为联接农技推广主体和农户的桥梁，则能降低推广成本和技术交易成本，有效提高新技术推广效果。从“技术推广站一农民专业化合作组织”的转移过程来看，一方面，合作制度保证了成员在技术获取过程中费用较低；另一方面，其组织制度保证了各成员在选择决策中的主体作用，保证了技术适用性；其次，农民专业合作组织由于聚集了更多能人，接纳高新技术的能力更高。从“农民专业化合作组织―农户”的扩散过程来看，是农民自己来传播农业技术，其良好效果是其他推广组织和推广手段难以替代的，主要原因在于传播者本人也是农民，具有与他人相同的社会背景和社会关系结构，了解当地实情和农民实际，更易为农民所认同接纳。特别是若他们在接受信息后再加以利用，并取得良好绩效，这种“再传播”的影响力不言而喻。由于大河沿子镇在管理运行上形成了农民合作组织形式的运作模式，据摸底调查全镇已有76％的农民愿上强压滴灌，如今棉农的种植意识已从过去高强度、低效益的淹灌向高成本、高效益的加压滴灌转变，认准了搞滴灌节水才能给自己带来最大回报。所以，由农民专业协会来推广、普及农业技术，容易做到操作性更强，费用更低，更为农民所接受，实际效果亦更为显著。
4 稳定农业推广队伍，提高技术推广人员素质。据有关统计，在县级以上的农业推广机构工作人员占60％以上，而在乡镇及乡镇以下农业推广部门工作人员占40％以下，并且推广人员的素质远远低于县级以上的推广人员。为此必须出台相关政策，鼓励技术推广人员到基层去工作，精简上层，充实下层，优先充实乡村站工作人员，满足从事实际农业推广的需要。加强农技推广人员的技术培训和政治教育工作，提倡“献身农业，服务农民”的奉献精神。重视农业推广人员脱产学习和在职进修工作，鼓励农业推广人员努力学习专业知识，提高业务能力，开阔视野，拓展知识面和专业知识的深度和广度，不断丰富推广经验，提高推广技能。就大河沿子镇的实际情况，应定期对技推人员进行培训，补发津贴以稳定推广队伍。为搞好农业推广工作，促进农业科技成果广泛、迅速地应用于农业生产经营实践，建立一支数量与素质兼顾的农业推广队伍。
5 合理布局，形成以乡镇为重点的农业技术推广体系。乡镇是农业技术走向农民用户的真正出口，乡镇农业推广机构的改革和队伍建设刻不容缓。针对大河沿子镇农业技术推广机构设置不完善和人员不足的情况，采取各种措施，加强基层农技队伍建设。调整内部，减少精河县级农技人员，充实基层农业技术推广人员数量。广开门路，从各相关部门抽调富余人员，增加基层推广人员数量。打破条块、部门和地区分割，统筹安排，协调互补形成统一的农业技术推广网络。以政府投入为主采取各种途径，多渠道、多门路集资以安定农业技术推广人员特别是基层农业技术推广人员的从业信心和决心，稳定农业技术队伍建设。
6 加大信息资源开发力度。农民的信息意识问题，大河沿子镇农户的信息意识较为低下，信息资源作为一种战略资源的重要性还没有被人们普遍认识。为此，要加大农业基层的信息基础设施建设，加大信息的宣传力度，扩大宣传领域，提高广大农民的信息意识。为促进农业技术推广工作的发展，深挖农业内部增收潜力，信息资源的捕捉和收集也有着至关重要的作用。大河沿子镇已经建立了农村信息化体系，建立了以“农信通”为主的农业科技、农资行情、农产品交易的农业信息传递系统，只是信息化体系和机制还不健全，有待进一步完善。
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一、什么是精准农业技术体系?
兵团精准农业技术体系是由农业适用科学技术、农业工程技术、农业生物工程技术、农业信息技术等先进科学技术组合而成，以精准灌溉技术、精准施肥技术、精准播种技术、精准收获技术、田间作物生产及环境动态监测等6项技术为核心的精准农业技术体系。从1999年4月提出精准农业6项核心技术开始，经过3年的发展，到2003年，把精准农业6项核心技术在实践中运用的经验加以总结，形成具有精准农业核心技术体系、精准农业技术指标体系、精准农业技术规程(规范)体系和精准农业技术装备体系4个子系统构筑的比较完善的精准农业技术体系。
精准农业技术体系中6项核心技术内容丰富。
――精准灌溉技术。兵团棉花生产上应用的精准灌溉技术主要包括膜下滴灌技术、自压微水头软管灌技术、地下滴灌技术和滴灌自动控制灌溉技术。要实施这四项技术，一是要对棉花膜下滴灌、膜下微水头软管灌、地下滴灌、滴灌自动控制灌需水规律进行研究，并根据需水规律制定灌溉制度；二是要有能达到精准灌溉要求的、低成本的、质量上乘的节水设备及器材；三是要合理地进行田间管线设计和合理安装；四是要有灌溉运行中的正确管理；五是要在灌溉期结束后将管线回收并妥善保管。
――精准施肥技术。实施精准施肥技术包括五个环节：第一，对作物需肥规律的研究；第二，测土，搞清土壤中所含肥料成分及有机质含量；第三，用微机决策获得施肥的方案；第四，施专用肥、复合肥、滴灌肥；第五，施肥的方式，采用全层施肥、根外追肥和滴灌肥、自压微水头软管、地下滴灌施肥。
――精准种子工程。实施精准种子工程技术有四个环节：第一，引进或自己培育优良品种；第二，对引进或培育的优良品种进行扩繁；第三，对扩繁的种子进行加工(棉种的加工包括脱绒、清选、包衣等)，加工后的种子要达到精准播种的要求；第四，对合格的种子进行销售。
――精准播种技术。实施精准播种技术有两个环节第一，要有符合精准播种要求的种子；第二，要生产出在膜上实施穴播，每穴播一粒棉种，且整形、铺膜、点种、铺毛管、膜上打孔、膜边覆土、膜孔覆土并镇压八道工序一次完成的播种机。
――精准收获。棉花实施精准收获技术包括六个环节：第一，选择适合机采棉又能丰产、提高质量的品种；第二，制定既能适用机采棉，又能丰产、提高质量的棉花株行距配置方案；第三，制定科学的脱叶剂配方，并选择最佳的喷药方式、喷药时间和适宜的气候条件进行棉花脱叶；第四，使用好采棉机，使所采籽棉达到规定的质量要求和达到一定工效；第五，机采籽棉的田间打垛及拉运；第六，机采籽棉的加工清理。
――田间作物的生产及环境动态的检测技术。实施这项技术包括两个环节：第一，制定棉花田间生长及环境动态监测的要求；第二，设计出能准确而及时反映棉花生长及环境动态的视频系统，把中子测水仪、田间智能化病虫测报、遥控自动化滴灌系统一并纳入其中。田间的棉花生长如何、缺不缺水、缺不缺肥、有无病虫危害都可以从监测系统终端的屏幕中看到。
精准农业6项技术每项技术的关键技术环节：精准灌溉技术推广节水和增产效果显著、成本低、安装简便、易于管理的节水灌溉系统是关键；精准施肥技术搞清棉花需肥规律，建立微机决策施肥系统是关键；精准种子工程技术引进或选育丰产、早熟、优质、抗病优良品种，进行科学加工，使种子的发芽率、纯度、净度达到精量播种要求是关键；精准播种技术研制气吸式精量排种、穴播精量点播机是关键；棉花精准收获技术合理的株行配置、脱叶、机采和籽棉加工是关键；田间作物生产及环境监测技术研制清晰度高、造价低、经久耐用的视频系统是关键。
兵团精准农业技术体系来源于三个方面。第一个方面是继承和发展兵团已经实施的农业科学技术；第二个方面是引进、吸收、消化国内外的农业先进科学技术和装备；第三个方面是兵团科技人员和干部职工自己创新的科学技术和装备。这三个方面的关系是，没有继承就没有产生精准农业技术体系的基础；而引进、吸收、消化国内外的农业先进科学技术和装备，不仅奉富了兵团精准农业技术体系的内容，提高了兵团精准农业技术体系的档次，而且加快了兵团精准农业技术体系产生的步伐，降低了兵团精准农业技术体系产生的成本；但是如果没有发展和创新，兵团精准农业技术体系就不可能成为新的先进的农业科技体系。
二、精准农业技术体系发展和创新了哪些农业科学技术?
(一)发展和创新的具体农业科学技术。
1、精准灌溉技术。第一，吸收国内外技术，结合新疆和兵团的实际创造了膜下滴灌技术和自压微水头软管灌技术；第二，对滴灌系统首部设备进行了7次改进，实现了自动反冲洗；第三，对滴灌系统的设计、管道和连接都进行了改进，在保证滴灌质量的前提下，大大降低了滴灌成本；第四，在一三团、一二七团、九团、一四五团、一三六团建成了一批滴灌自动化、半自动化示范工程；第五，把滴灌肥运用于滴灌中，形成了完美配套的水肥耦合应用技术。
2、精准施肥技术。自主研制了多个棉花微机决策平衡施肥专家系统，建立了以土壤数据和作物营养实时数据的采集、棉田地理信息系统、施肥模型、决策分析系统、综合评价、滴灌肥为主要环节的精准施肥技术体系。
3、精准收获技术。第一，创造了适合采棉机作业，而又能提高棉花质量、增加棉花单产的66+10CM带状高密度播种和栽培技术；第二，通过多次反复试验和大面积生产，创造了在新疆不同棉区、不同气候条件下、不同棉花品种的脱叶技术。
4、田间作物生长及环境动态监测技术。第一，在46平方公里的面积上，实现了利用遥感和视频技术应用于田间作物生长及环境动态监测；第二，自主开发了自动化滴灌系统。
(二)产品创新。
1、在消化国外气吸式播种机的基础上，创造性地研制出将膜床整形、铺设滴灌带、铺地膜、地膜上打孔、精
准投种、地膜边覆土、膜孔覆土并镇压等8道工序合为一体的气吸式铺膜精量穴播棉花播种机。
2、在引进、消化、吸收国内外技术的基础上，大胆进行自主创新，实现了滴灌节水设备全部国产化。开发生产出大流量压力补偿式滴灌带、内镶式滴灌带、单翼迷宫式滴灌带；开发生产出全自动反冲砂石过滤器。
3、开发生产出自压微水头软管灌溉系统的干管、支管、毛管、施肥罐及配套系列管件产品，其中常压节水灌溉系统、步进式双边错位打孔机、软管带、步进式冲孔机和流量调节管路连接件等新产品获国家发明和实用新型专利。
4、开发生产出适用大田作物随水施肥的全营养速溶高效滴灌固态复合肥和棉花滴灌酸性液体肥料，基本实现了“试与测、测与配；配与供”的一条龙肥料供应和配方生产线。
5、5年来培育成20多个丰产、优质、抗病的棉花品种。
(三)精准农业技术规程、规范创新。
在精准农业技术体系的应用中，为了保证各项精准农业技术能达到精准指标，创造性地制定了精准农业技术规程和规范。1、棉种精加工技术操作规程(过量稀硫酸脱溶工艺)；2、棉花高密度栽培亩产150公斤皮棉膜下滴灌技术规程；3、棉花自压软管灌亩产150公斤皮棉技术规程；4、自压微水头软管灌溉技术应用的若干意见(试行)；5、机采棉农艺栽培技术规程；6、采棉机作业技术规程；7、机采籽棉的验收与贮运规程(试行)；8、兵团棉田害虫预测预报调查技术规程。
(四)技术体系创新。
建立了密切结合国情和兵团农业发展实际，具有中国特色，包含精准农业核心技术体系、精准农业技术指标体系、精准农业技术规程体系和精准农业技术装备体系4个子系统构筑的兵团精准农业技术体系。
三、精准农业技术体系在兵团棉花大面积应用情况及所获得的经济、生态和社会效益。
(一)精准农业技术体系推广的方法。
1、不采取命令式或分配指标硬压式方法，而采取试验――示范――引导――服务――推广应用的方法；
2、在节水技术推广初期采取了费用补助方法；
3、组织专家进行技术服务和技术承包；
4、广泛开展职工全员培训，提高职工科技素质；
5、加大行政指导的力度。
(二)精准农业技术体系在棉花种植上的应用情况。
精准农业技术体系在棉花上的应用，总的情况是：从试验到示范，从小面积示范到大面积推广；补助费用示范到职工自己出钱应用推广；由只制定出示范办法到制定技术规程、规范；由技术到位率低到技术到位率高；由个别单位、单项技术应用到13个师110多个团、6项技术一起应用。
1、各项精准农业技术大面积应用获得好的效果。到2003年，推广测土施肥面积558．58万亩，其中测土微机决策平衡施肥189．23万亩，施用专用肥、复合肥269．89万亩；优良种子推广面积达棉花种植面积的90％，种子包衣面积594．99万亩；膜上精量半精量播种面积658．54万亩，其中精量播种7．88万亩；节水灌溉面积438．66万亩，其中膜下滴灌面积247．72万亩，软管灌面积182．92万亩，深埋滴灌8．02万亩；机采棉种植面积98．12万亩，机收面积25．26万亩；自动测水面积1．02万亩，视频技术面积0．5万亩。
2、2004年各项精准农业技术应用获得新突破。
测土微机决策平衡施肥面积达到281．5万亩；棉种包衣推广651．43万亩，引进美国和丹麦的种子精选设备的四十五团、红星二场等单位的种子加工达到精量播种的要求；精量半精量播种面积达到664．39万亩，其中精量播种面积达到18,5万亩，由新疆农垦科学院、一二五团等单位生产的棉花膜上精量点播机空穴率在3％以下，实际出苗率达到82％至92％，从而实现了棉花膜上精量点播的大突破；棉花节水灌溉面积推广到607万亩，其中膜下滴灌面积391．4万亩，软管灌面积177．21万亩，节水技术不断进步，由“一管四行”改为“一管两行”，为了防风，部分单位实施膜下滴灌毛管浅埋5em至8cm；深埋式滴灌面积增加到9．48万亩，首部装备自动反冲洗成功，北疆大部分棉田实施滴水出苗，一二三团实现滴灌毛管回收第二年使用；按机采棉配置种植棉花179．06万亩，计划机采面积40万亩；国产机采籽棉加工设备投入生产，加工质量达到要求，机采棉加湿试验取得阶段性成果；田间作物自动测水、滴灌系统自动化控制、棉铃虫自动化监测系统、GI$、GPS技术已开始示范、“视频农业技术”推广到7万亩。
(三)精准农业技术体系在棉花生产大面积应用获得的经济、社会及生态效益。
1、经济效益。精准农业技术体系的建立及在棉花生产的大面积应用，使兵团棉花生产水平上了一个新的台阶，同时获得了显著的经济效益。
第一，提高了棉花的单产，增加了棉花的总产。据农业局统计，精准农业技术体系推广应用的5年间，累计推广面积937．34万亩，棉花平均单产122公斤，增产17％；新增棉花总产 16590．92万公斤，新增产值171881．91万元。
第二、降低棉花生产成本。一是减少每亩播种量。实施半精量播种的棉田，播种量由原来的6公斤降为4公斤，实施精量播种的棉田又降为2公斤。二是提高了化肥的利用率。实施滴灌施肥的棉田，氮肥的利用率可以提高7至8个百分点，磷肥的利用率可以提高3至5个百分点。三是节约用水。实施滴灌的棉田每亩用水降至240至260立方米，比沟灌可节水140至160立方米。四是可降低每一亩的活劳动成本。实施精准农业技术体系前，一个职工只能管理20至25亩棉花，若该职工年收人7000元，则每亩棉花活劳动成本为240至350元。实施精准农业技术体系后，一个职工能管理100亩棉花，若该职工年收入10000元，则每亩棉花活劳动成本只有100元，比原来每亩降低活劳动成本140至250元。
第三，可以提高职工的劳动生产率。棉花生产实施膜上精量点播、膜下滴灌、机采棉等精准农业技术后，一个职工管理棉花的面积可以达到100至150亩，即便是棉花产量相同，其劳动生产率也是原来的5至7倍。
第四，可以提高土地利用率。，实施精准滴灌技术后，无需筑埂子、毛渠，可提高土地利用率5％左右。
2、社会效益。第一，实施精准农业技术体系可以把职工从定苗、灌水、拾花等繁重的体力劳动中解放出来，改善职工的生产条件，实现社会进步。第二，可以使农业干部职工的思想观念发生变化，由小农经济思想观念转变为大生产的观念。第三，由于职均的管理面积大大增加，可以促进大田劳动力向畜牧业、果蔬园艺业和二、三产业转移，加快畜牧业、果蔬园艺业和二、三产业的发展，使兵团一、二、三产业的结构更趋合理。第四，由于职均承包规模的不断扩
大，必将带来合并连队，减少管理机构层次和管理人员数量，转变团场管理职能等变化。第五，实施精准农业技术体系，增强了团场经济实力、增加了职工的收入、改善了职工的生产和生活条件，必然稳定和发展职工队伍，有利于兵团更好地执行屯垦戍边的使命，有利于稳定边疆，巩固边防。
3、生态效益。第一，实施精准农业技术体系降低了对土地的农药、化肥等化学产品投入，减少了化学制品对土地的污染。第二，实施精准灌溉技术每亩可节水140至160立方米，节省的水可以用来种树种草，为农业生态环境的改善作出贡献。第三，实施精准农业技术体系，由于节约种子、水，提高肥料和土地利用率，可以使农业实现可持续发展。第四，对地下水位较高的地区，实施精准灌溉技术，可以大大减少地下水的补给，降低地下水位，抑制土地次生盐渍化。
四、精准农业技术体系与以往的各项农业技术有什么不同?
(一)精准农业技术体系的实施，使农业生产实现了三方面的精准：一是定位的精准，精准地确定播种、灌溉、施肥的部位；二是定量的精准，精准地确定种子、水、肥、药的施用量；三是定时的精准，精准地确定实施作业的时间。由于三方面的精准，达到了增产、增效、节本，资源合理利用，可持续发展的目的。
(二)精准农业技术体系是由精准农业6项核心技术集成在一起的农业技术体系。精准农业强调综合集成的思想，多学科综合运用。精准农业6项技术以相互关联的互补性、系统性和完整性作用于棉花生产的全过程，使棉花生产达到增产、增效、节本、资源合理利用，可持续发展的目的。
五、精准农业技术体系的发展方向和应用前景。
(一)精准农业技术体系的发展方向。
精准农业技术体系是一个开放的、不断发展的农业技术体系，随着兵团农业的发展和国内外科技的进步，兵团精准农业技术体系也会不断发展，总的发展趋势是向智能化、自动化、信息化方向发展。
(二)精准农业技术体系的应用前景。
1、进一步提高精准农业技术体系在棉花生产上的到位率，使兵团棉花平均单产在近几年内达到150公斤皮棉的目标，到2010年棉花平均单产达到200公斤皮棉的目标。
2、将精准农业技术体系的应用从棉花扩展到酱用西红柿、甜菜、玉米、油料作物、蓖麻等作物，迅速提高各种作物的单产、总产和产品质量，降低成本，从而做大做强兵团整个种植业。
关键词：3S技术集成；精准农业；应用；研究进展
一、前言
“3S”技术是以遥感技术（RS）、地理信息系统（GlS）、全球定位系统（GPS）为基础,将RS、GlS、GPS三种独立技术领域中的有关部分与其它高技术领域（如网络技术、通讯技术等）有机地构成一个整体而形成的一项新的综合技术。它集信息获取、信息处理、信息应用于一身,突出表现在信息获取与处理的高速、实时与应用的高精度、可定量化方面。
在信息社会，精准农业代表着农业发展的方向，精准农业的诞生和发展受到3S单项技术的推动，目前国内外关于精准农业的研究，主要内容仍然集中在3S技术利用上。
近年来，随着电子计算机技术、无线电通讯技术、空间技术及地球科学的迅猛发展，3S技术已从各自独立发展进入相互融合、共同发展的阶段，并且在农业生命科学、交通网络、环境监测、资源调查、区域管理、城市规划等诸多领域里得到了迅速广泛的应用。3S技术的集成为精准农业的发展提供了科学而适用的技术方法和手段，它不仅可为精准农业工作提供及时、可靠的基础信息，而且还可对所获取的信息进行综合分析、处理，其应用前
景非常广阔。
二、3S技术及其集成
（一）遥感技术（RS）
遥感（Remote Sensing，RS）是指从远距离高空以及外层空间的各种平台上利用可见光、红外光、微波等电磁波探测仪器，通过摄影、扫描及信息感应、传输、处理，从而研究地面物体的形状、大小、位置及其环境的相互关系的现代科学技术。现代遥感技术将向集多种传感器、多级分辨率、多光谱段和多时相为一体的方向发展，并将与GPS、INS、CCD等技术结合，从而以更快的速度、更高的精度和更大的信息量来获取对地观测数据。
（二）全球定位系统（GPS）
全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是美军自70年代初期开始研制的新一代卫星导航和定位系统。
其基本工作原理是通过GPS接收机接收GPS卫星发射的导航电文，获得必要的导航信息及观测量，再经数据处理，从而完成导航和定位工作。目前，GPS可满足高精度实时数据采集的精度要求。
（三）地理信息系统（GIS）
地理信息系统（Geographic Information System,GIS）是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。GIS有两个显著特征：一是它不仅可以像传统的数据库管理系统（DBMS）那样管理数字和文字信息（属性信息），而且可以管理空间信息（图形信息）；二是它可以利用各种空间分析的方法，对多种不同的信息进行综合分析，寻求空间实体间的相互关系，分析和处理在一定区域内分布的现象和过程。
目前，GIS正向多功能、高精度、现势性强的时态GIS（TemporalGIS，TGIS）方向发展。
（四）RS、GPS、GIS技术集成
GPS提供适时而准确的定位信息，对于空间数据的确定有特殊的意义；RS技术利用某些仪器设备在不与被研究对象直接接触的情况下收集数据，通过处理分析最后提取和应用有关对象信息，是一种高效的信息采集手段，具有极高的空间、时间分辨率；GIS是利用现代计算机图形和数据库技术来输入、存储、编辑、查询、分析、决策和输出空间图形及属性数据的计算机系统，即RS发现变化、GPS测量变化区域、GIS统一管理数据，形成“一个大脑，两只眼睛”的框架。
以GIS为核心的3S技术集成，构成了对空间数据适时进行采集、更新、处理、分析及为各种实际应用提供科学决策的强大技术体系。
三、精准农业及其产生背景和国内外发展现状
（一）精准农业的概念
“精准农业”也被称为因地制宜农业（Site Specific Farming）、处方农业（Prescription Farming）。精准农业的含义是按照田间每一操作单元的环境条件和作物产量的时空间差异性（Temporal and Spatial Variability），精细准确地调整各种农艺措施，最大限度地优化各种投入（水、肥、种子、农药等）的量、质和时机，以期获得最高产量和最大经济效益，同时保护农业生态环境，保护土地等农业自然资源。
精准农业要求实时获取地块中每个小区（每1m2到每10Om2）土壤、水、农作物、光、热等信息，诊断作物长势和产量在空间上差异的原因，并按每一个小区做出决策，精确地在每一个小区进行施肥、灌溉、杀虫、除草、播种、耕作、收获等。
精准农业要求实现三个精确：一是定位的精确，精确确定灌溉、施肥、杀虫等的地点；二是定量的精确，精确确定水、肥、药、种子等的施用量：三是定时的精确，精确确定各种农艺措施实施的时间。
（二）精准农业的产生背景和国内外发展现状
1、产生背景。传统农业把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理，采用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施。传统农业一直忽视作物和资源环境的时空差异性，实行大田均匀施肥、均匀灌溉、均匀喷药等统一的农艺措施。为了从根本上解决传统农业存在的问题，随着信息技术、人工智能化技术、计算机网络技术和自动化技术的发展和应用普及，美国农业工作者于20世纪90年代初倡导并实施了精准农业。
2、国内外发展现状。精准农业目前在发达国家发展十分迅速，美国国家研究委员会1997年已建议将PA的研究与发展纳入国家发展战略。日本政府专门启动了“2l世纪农业机械开发课题”，也将PA的相关技术研究列入计划。我国精准农业的研究和应用尚处在起步阶段，但已引起各方面的重视。2O02年国家科技部批准在北京农业科学院成立了“国家农业信息化工程技术研究中心”，中国农业大学成立了“精确农业研究中心”。“十五”期间，现代农业信息技术与精准农业列入了国家高技术研究计划（“863”计划）。
四、3S技术集成与精准农业
精准农业是基于作物和资源环境的时空差异性，以最小投入、最大收益和最小环境危害为目标，以管理信息系统（MIS）、计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以3S技术为核心，以宽带网络为纽带，运用海量农业信息对农业生产实行处方作业的一种全新农业发展模式。
（一）作为精准农业的核心技术的GIS在精准农业中的具体应用表现
1、对GPS和传感器采集的各种离散性空间数据进行空间差值运算，形成田间状态图，如土壤养分分布图、土壤水分分布图、作物产量分布图等。
2、对点、线、面不同类型的空间数据进行复合叠置，为决策者提供数字化和可视化分析依据。例如，不同作物由于其不同的生物特性对土壤类型、土壤养分、耕作层深度、水分条件、光热条件、有效积温等均有不同的要求，在进行作物种植规划和布局时，只需将上述各专题图层利用GIS的叠加功能，就可以快速、准确地确定出各种作物的最佳生物布局，如果再将市场、运输等社会经济条件专题图与最佳生物布局图叠加，就可进一步规划出作物的最佳经济布局。
3、利用GIS的缓冲区分析功能，能直观地显示分析灌排系统的控制范围、水肥的有效渗透区域、病虫害的扩散范围以及周围环境对作物生长的影响范围等。
4、利用GIS的路径分析功能，能够快捷地确定出农道、水系、机井等各种农业基础设施的最佳空间布局和机械喷施农药、化肥以及收获作物的最佳作业路线。
5、与专家系统和决策支持系统相结合，生成作物不同生育阶段生长状况“诊断图”（Diagnosis Maps）和播种、施肥、除草、中耕、灌溉、收获等管理措施的“实施计划”（Action Plan）。
6、利用GIS的数字高程模型（DEM），计算作业区的面积、周长、坡度、坡向、通视性等空间属性数值。
（二）精准农业的关键技术需要GPS
精准农业的关键技术之一是实时动态地确定作业对象和作业机械的空间位置，并将此信息转变为地理信息系统能够贮存、管理和分析的数据格式，这就需要采用GPS。
GPS在精准农业中的主要作用有：精确定位水、肥、土等作物生长环境的空间分布；精确定位作物长势和病、虫、草害的空间分布；精确绘制作物产量分布图；自动导航田间作业机械，实现变量施肥、灌溉、喷药等作业。为实现上述功能，需要将GPS接收机和田间变量信息采集仪器、传感器以及农业机械有机的结合起来。安装有GPS接收机的农田机械及田间变量信息采集仪器，除能够不问断地获取土壤含水量、土壤养分、土壤压实、耕作层深度和作物病、虫、草害以及苗情等属性信息，与此同时还同步记录了与这些变量相伴而生的空间位置信息，从而为进一步生成GIS图层和专家决策提供了基础数据。
（三）卫星遥感是精准农业农田信息采集的主要数据源
卫星遥感具有覆盖面大、周期性强、波谱范围广、空间分辨率高等优点，是精准农业农田信息采集的主要数据源。
遥感技术在精准农业中的作用主要表现在以下几个方面：
1、农作物长势监测和产量估算。作物在生长发育的不同阶段，其内部成分、结构和外部形态特征等都会存在一系列的变化。叶面积指数（LAI）是综合反映作物长势的个体特征与群体特征的综合指数。遥感具有周期性获取目标电磁波谱的特点，因此通过建立遥感植被指数（VI）和叶面积指数（LAI）的数学模型，就能够监测作物长势和估测作物产量。
2、土壤水分含量和分布监测。在植被条件和非植被条件下，热红外波段都对水分反映非常敏感，所以利用热红外波段遥感监测土壤和植被水分十分有效。
3、作物水分亏缺监测。干旱时，作物供水不足，一方面作物的生长受到影响，植被指数降低，另一方面由于缺水，没有足够的水分供给植物蒸腾蒸发，迫使叶片关闭部分气孔，导致植物冠层温度升高，因此通过遥感植被指数和作物冠层间数学模型的建立，能够监测作物水分的亏缺。
4、作物养分监测。作物养分供给的盈亏对叶片叶绿素含量有明显的影响，通过遥感植被指数与不同营养素（N、P、K、Ca、Mg等）数学模型的建立，能估测作物营养素供给状态。研究表明，遥感监测作物氮素营养水平的精度比监测其他营养素的精度高。
5、农作物病虫害监测。应用遥感手段能够探测病虫害对作物生长的影响，跟踪其发生演变状况，分析估算灾情损失，同时还能监测虫源的分布和活动习性。
（四）3S技术集成优势
GPS的优势是精确定位，GIS的优势是管理与分析，RS的优势是快速提供各种作物生长与农业生态环境在地表的分布信息，它们可以做到优势互补，促进精准农业的发展。如GPS和GIS结合提供了科学种田需要的定位和定量进行田间操作与田间管理的技术手段。RS与GIS结合提供了多种数据源，为建立农田基础数据库奠定了基础。
五、结论
3S技术集成为精准农业的发展提供了科学适用的技术方法和手段，其应用前景非常广阔。与此同时，3S技术集成在精准农业应用中也存在许多亟待解决的问题，需要通过深入开展遥感机理和农业遥感图像解译机理研究、进一步提高农田作业定位精度、加强农田基础数据库自动更新研究、更加重视新型农田机械与3S技术集成的整合等方法与途径来解决。
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