農業(yè)信息技術發(fā)展前沿技術展望

1、農業(yè)信息技術發(fā)展前沿技術展望摘要：當今信息技術在農業(yè)的應用上十分廣泛，許多先進國家面向農 業(yè)服務的信息系統(tǒng)基礎設施不斷完善，為農業(yè)資源有效利用、優(yōu)化農 業(yè)生產管理、幫助農戶制定經營決策提供有效的支持，重點在在于吸 收當今農業(yè)信息技術的優(yōu)勢，將其應用在農業(yè)的各個方面，逐步促進 農業(yè)更快更好的發(fā)展。關鍵字：農業(yè)信息技術、應用、發(fā)展趨勢、前景引言：當今生物技術、信息技術等高等技術的發(fā)展與應用，使農業(yè)生 產醞釀出新的突破，信息科學技術的高速發(fā)展，與世界范圍內信息基 礎設備的迅速完善，為實現(xiàn)農業(yè)的高速可持續(xù)發(fā)展，提供了良好機遇， 為發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)提供了強有力的技術手段，為農業(yè)發(fā)展，農業(yè)資源的 勘查、開發(fā)和

2、環(huán)境的保護注入了新的活力。正文：一、農業(yè)信息技術的概述農業(yè)信息技術是指利用信息技術對農業(yè)生產、經營管理、戰(zhàn)略 決策過程中的自然、經濟和社會信息進行采集、存儲、傳遞、處理和 分析，為農業(yè)研究者、生產者和管理者提供資料查詢、技術咨詢、輔 助決策和自動調控等多項服務技術的總稱。農業(yè)信息技術是基于信息科學與農業(yè)科學交叉融合而形成的， 也是信息技術在農業(yè)上的應用，是為解決農業(yè)及環(huán)境問題、資源的可 持續(xù)利用提供全新的技術支持和全方位的信息服務,使農業(yè)的發(fā)展，資 源的開發(fā)利用和環(huán)境保護及管理逐步走上數(shù)字化、定量化、智能化、 精確化、高效化和科學化的軌道，使農業(yè)資源環(huán)境系統(tǒng)和人類-資源環(huán) 境關系向著有利于人類

3、社會生存與發(fā)展的方向演進，從而使人類與自 然更加和諧友好，健康協(xié)調發(fā)展。二、農業(yè)信息技術的主要內容和應用農行業(yè)信息技術主要包括農業(yè)數(shù)據(jù)庫技術、農業(yè)專家系統(tǒng)技術、 作物模擬模型技術、農業(yè)自動控制技術、虛擬現(xiàn)實技術、網(wǎng)絡技術、 3S技術以及網(wǎng)格技術等。信息技術農業(yè)中的應用前景看好，進入20世紀90年代以來， 美國、日本、西歐等發(fā)達國家的信息產業(yè)增長率超過過去15%，是 這些國家同期GDP增長速度的3到5倍。雖然農業(yè)就業(yè)人口很低， 但農產品并不匱乏，工業(yè)品也不匱乏；相反，由于信息產業(yè)的發(fā)展， 促進了各類生物技術的發(fā)展及應用，使農業(yè)生產率得到很大的提高， 農產品、工業(yè)品要比以往的農業(yè)社會、工業(yè)社會時期

4、更加豐富。農業(yè)信息技術目前應用得比較多的有數(shù)據(jù)庫技術、專家系統(tǒng)技 術、作物生長模擬、多媒體技術和網(wǎng)絡技術。農業(yè)信息數(shù)據(jù)庫信息是一種特殊的資源和財富，農業(yè)領域的信息量大、面廣而分散， 建立相應的數(shù)據(jù)庫是開發(fā)利用信息資源的前提。我國農業(yè)數(shù)據(jù)庫建設 發(fā)展較快；目前已建數(shù)據(jù)庫100多個，內容包括種質資源、家禽品種、 農產品價格行情、農村經濟等數(shù)據(jù)庫，設有檢索、查詢、分析對比等 功能。專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng)是側重開發(fā)利用特定領域中專家知識和經驗的軟件，可以完 成與專家水平相當?shù)淖稍児ぷ?，為用戶提供建議和決策。我國農業(yè)專 家系統(tǒng)研究始于80年代初，在短短二十多年中，取得了很大進展。 一些農業(yè)信息技術人員把專家

5、系統(tǒng)從實驗室拿到生產第一線，不僅給 農業(yè)生產者送去了新技術，而且有力地推動了農業(yè)知識工程研究。通 過“七五”、“八五”科技攻關，又研制開發(fā)了更多的農業(yè)專家系統(tǒng)， 應用于水稻、小麥、玉米等作物，內容包括栽培技術、新品種選育、 病蟲害防治、雜草識別與防治等。作物生長模擬系統(tǒng)作物生長模擬系統(tǒng)是用系統(tǒng)科學的觀點，把作物生產看成一個由作 物、環(huán)境、技術、經濟四要素構成的整體系統(tǒng)，綜合作物生理學、生 態(tài)學、栽培學、農業(yè)氣象學、土壤肥料學、植物保護學、農業(yè)經濟學 和計算機科學等相關學科的理論和成就，通過建立數(shù)學模型來描述作 物生長發(fā)育、器官建成和產量形成等生理生態(tài)過程與環(huán)境之間的數(shù)量 關系，并在計算機上實現(xiàn)

6、，來模擬作物生產全過程的軟件系統(tǒng)。它是 農業(yè)多學科基礎性研究的結晶，體現(xiàn)了系統(tǒng)工程的思想方法，把農業(yè) 科學和計算機技術緊密結合，定量而系統(tǒng)地描述作物生長發(fā)育及其和 農業(yè)環(huán)境相互作用的關系，因而被稱為“把農業(yè)帶入信息時代的主要 工具”。我國作物生長模擬研究雖起步較遲，但發(fā)展很快。江蘇省農科院在大 規(guī)模水稻生態(tài)試驗的基礎上，20世紀80年代建成了水稻計算機模擬 模型（RICEMOD），1992年又把作物模擬技術與水稻栽培的優(yōu)化原理 結合起來，建成了水稻計算機模擬優(yōu)化和決策系統(tǒng)（RCSODS），用戶 輸入常年氣候資料和水稻品種遺傳參數(shù)，可以做出常年優(yōu)化決策，根 據(jù)當前苗情和未來天氣預報可以提出肥水和

7、其它管理措施及對策。此 外，中國農科院的棉花生產管理模擬系統(tǒng)，可有效地將播種期、密度、 施肥量、化學調控等結合起來，按不同地區(qū)和不同年份提供高產優(yōu)質 棉花栽培優(yōu)化方案。三、農業(yè)信息技術的發(fā)展趨勢與應用前景集成化：現(xiàn)代農業(yè)十分重視與資源環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，對農業(yè)信息 資源的綜合開發(fā)利用需求日益迫切，單項信息技術往往不能滿足需 求。隨著數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)模擬、人工智能、管理信息系統(tǒng)、決策支持系 統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡，及遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)等單項技術 在農業(yè)領域的應用日趨成熟，各種信息技術的組合與集成，越來越受 到人們的關注。如作物模型和專家系統(tǒng)相結合，開發(fā)智能決策系統(tǒng)。 這些集成技術可以更有效地用于研

8、究氣候變化對農業(yè)的影響、土地利 用評價以及農業(yè)環(huán)境問題。專家系統(tǒng)與作物模擬結合成功例子是美國開發(fā)的棉花生產管理系統(tǒng)（GOSSYM/COMAX）。GOSSYM是一個機理性較強的棉花生長模型，它依據(jù)植株碳氫平衡、熱量與水分平衡等原理，將溫、光、降水等氣象 要素作為驅動變量，將土壤理化性狀和肥水供應能力視為初始條件， 對棉株的生長發(fā)育和產量形成進行動態(tài)分析，最終模擬在不同氣候、 土壤條件下棉花的生育期和產量。COMAX則是由美國農業(yè)部和密西西 比州立大學聯(lián)合研制的棉花管理專家系統(tǒng)。兩者集成以后，整個系統(tǒng) 可根據(jù)模擬結果與專家經驗，對棉花的長勢及環(huán)境進行監(jiān)測，還能提 供棉花管理上的咨詢服務。我國南京農

9、業(yè)大學也在小麥生長模型與專 家系統(tǒng)的結合方面取得了突出的進展。遙感（RS）是指遠距離探測和識別地表各類地物的綜合技術。美國宇 航局和農業(yè)部等1975年實施的大面積作物調查試驗計劃，利用RS技 術，分別對美國本土和前蘇聯(lián)當年的小麥長勢和產量進行監(jiān)測、預測， 為美國在對蘇糧食貿易上牟取巨額好處。此后，歐洲、日本、中國和 澳大利亞等也將RS技術廣泛應用于農業(yè)資源清查、農業(yè)生態(tài)環(huán)境評 價、農作物面積估算、作物長勢監(jiān)測、作物產量預報和農林牧業(yè)災害 的監(jiān)測等各個方面。地理信息系統(tǒng)（GIS）是對地理空間信息進行采集、存儲、管理、分 析和圖像表達的一種實用工具，具有很強的分析、查詢和輔助決策的 功能。在農業(yè)信

10、息化中，GIS將專家系統(tǒng)、作物模擬模型、RS和GPS （全球定位系統(tǒng)）等高新技術聯(lián)系在一起。近年來在美國悄然興起的 “精確農業(yè)”也是以GPS、GIS和作物模擬的集合技術為支撐點的。一種帶有顯示屏和數(shù)據(jù)處理器的GPS接收儀被裝置在大型機械上，當 機械手進入地塊噴施肥料時，顯示屏可同時顯示兩幅彼此重疊的圖 像，一張是數(shù)字化地圖，標有各小區(qū)的土壤信息，如土壤類型、氮磷 鉀含量、前季單株產量、當年單產指標等，這些都是事先用GIS做好 的：另一張是方格坐標圖，可根據(jù)GPS訊號隨時顯示機械所在的小區(qū) 位置。與此同時，數(shù)據(jù)處理器可根據(jù)作物模型的計算結果，自動給出 每個小區(qū)的肥分配比和噴施量，并向自動噴施機下

11、達指令。同樣的方 法也適用于農藥的噴灑。專業(yè)化針對農業(yè)生產中的某一個具體作物，或某一項具體農藝措施，建立計 算機應用系統(tǒng)。在美國的阿肯色州，棉農在制定棉花生育后期管理決 策時經常遇到困難，對客觀地確定封頂?shù)臅r間和最終有效結鈴群體大 小，什么時候停止使用殺蟲劑，什么時候脫葉，什么時候開始收獲， 以及在大片地中各個地塊使用脫葉劑和收獲的時間等問題很難掌 握。于是專門研究了一種集成的作物管理系統(tǒng)COTMAN，將植株監(jiān)測 和天氣信息結合起來，用于制定棉花后期生產管理決策。COTMAN將 植株監(jiān)測、氣象信息和田間情況結合起來，有效地進行生長季節(jié)的后 期決策。COTMAN在診斷植株生長狀態(tài)，選擇結束使用殺

12、蟲劑時機， 安排施用脫葉劑和收獲計劃方面能起到輔助決策作用，因而可用于地 塊級和農場級兩種水平的生產管理。砂姜黑土小麥施肥專家咨詢系統(tǒng)，專門指導農民如何科學施肥，氮、磷、鉀肥如何合理搭配，有機肥與化肥如何配合，微量元素如何施用 等。推廣相對單純而在我國農村又有實用價值的專業(yè)成果，易于產生 效益，是農業(yè)信息技術的發(fā)展方向。網(wǎng)絡化近兩年，隨著Internet網(wǎng)絡的迅速興起了發(fā)展，我國農業(yè)電子信息 技術開始向電子信息網(wǎng)絡化發(fā)展。國家農業(yè)部機關及主要事業(yè)單位的 內部網(wǎng)Intranet已經建成，并作為結點聯(lián)通了 Internet，全國30 個省及直轄市的農業(yè)部門已與農業(yè)部聯(lián)網(wǎng)，建成中國農業(yè)信息網(wǎng)，推 廣

13、科技教育、畜牧畜醫(yī)、菜籃子、花卉、果業(yè)、包裝等信息，以信息 的傳遞和政策介紹為主。最近建成的江蘇農業(yè)網(wǎng)，內容全面、豐富、 更新快，是一個不錯的農業(yè)專業(yè)網(wǎng)站。北京市農林科學院作物所開發(fā) 的小麥管理計算機專家決策系統(tǒng)，利用人工智能技術、網(wǎng)絡技術指導 北京地區(qū)的小麥大田生產，1994、1995年的實際應用和示范證明， 該系統(tǒng)可使小麥產量增加10%15%，生產成本減少5%。多媒體化多媒體技術就是利用計算機技術將文字、聲音、圖形、圖像等多種媒 體綜合起來，進行加工處理，形象生動地表達一個主題，它是計算技 術、影像技術和通信技術高度結合的產物，是計算機技術的一個重要 發(fā)展方向，它的廣泛應用為計算機行業(yè)的發(fā)展提供了一個新舞臺。應用趨勢呈現(xiàn)以下特點：1、智能化農業(yè)信息技術類型繼續(xù)延伸，應 用領域更加拓寬。2、不同類型技術交叉與融合。3、采用構件化計算技術開發(fā)綜合性和實用性強的應用平臺是當前國際上計算機技術發(fā)展的重要趨勢。4、工具化。5、農業(yè)信息技術集成、信息產品商品化。6、網(wǎng)絡技術與農業(yè)智能應用系統(tǒng)的結合是未來重要的發(fā)展趨勢。結束語：二十一世紀是社會高度信息化、經濟高度知識化的時代，