第一讲“精细农作”知识经济时代的农田精耕细作技术 中国工程院院士 中 国农业大学教授 汪懋华 走向21世纪，人类正逐步由工业社会走向知识经济时代的大门。过去20多年来信息技术的高速发展，已使它迅速渗透到国民经济的各个部门和改变着人们的生活方式、工作方式和思维方式，引发着许多传统技术思想和观念的革命。国际的竞争，将更多地转向以知识为基础的科学技术与产业技术的竞争。农业是国民经济的基础产业，保障世界的食物安全和农业的可持续发展，是全球性的永恒主题。过去五十年，世界农业发生了重大的变化。农业生产通过生物和农艺技术的进步和支持农学技术转化为大规模生产力的现代农业工程技术的广泛投入、农业系统经营管理技术的不断改善，使得世界食品产量的增长，超过了人口的增长速度。本世纪后半期世界农业的高速发展，基本上是依靠生物遗传育种技术的进步，耕地和灌溉面积的扩大，物质与化学产品投入的大量增加，机械动力与矿物能源大量投入的条件下获得的。由此而引起的农业水土流失、生态环境恶化、损失生物多样性，全球环境恶化问题，已经引起国际社会的严重关切，并成为推动技术创新，实践农业可持续发展的重要驱动力。 改革开放以来，中国农业和农村经济取得了飞跃的进步。但我国农业发展仍然面临着严峻的挑战。走向新世纪，我国面对的“人多地少，资源短缺，环境恶化，人增地减”的趋势不可逆转。保障21世纪我国16亿人口的食物安全，关键在于推动农业科学技术的进步。近几年来, 在人们探索21世纪农业应用信息高新技术的发展中，关于“精细农业”技术的应用前景尤其令人注目。“精细农业”，即国际上已趋于共识的“Precision Agriculture”或“Precision Farming”学术名词的中译。国内学术界目前尚有各种不同的译法和对其内涵的理解。这一技术的早期研究与实践，在发达国家始于八十年代初期从事作物栽培、土壤肥力、作物病虫草害管理的农学家在进行作物栽培模拟模型，作物管理与植保专家系统应用研究与实践中进一步揭示的农田内以米为单位的小区作物产量和生长环境条件的明显时空差异性，从而提出对作物栽培管理实施定位、按需变量投入，或称“处方农作”而发展起来的；在农业工程领域，自七十年代中期微电子技术迅速实用化而推动的农业机械装备的机电一体化、智能化监控技术，农田信息智能化采集与处理技术研究的发展，加上八十年代中期后各发达国家对农业经营中必需兼顾农业生产力，资源、环境问题的广泛关切和有效利用农业投入、节约成本、提高农业利润、提高农产品市场竞争力和减少环境后果的迫切需求，为精细农作技术体系的形成准备了条件。海湾战争后GPS技术的民用化，使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展，也推动了“精细农作”技术体系的广泛实践。使得近20年来，基于信息技术支持的作物科学、农艺学、土壤学、植保科学、资源环境科学和智能化农业装备与自动监控技术、系统优化决策支持技术等，在GPS、GIS空间信息科技支持下组装集成起来，形成和完善了一个新的“精细农作”技术体系和开展了广泛的试验实践。迄今，支持“精细农作”技术应用的基本技术手段已研究开发出来，在示范应用中显示了良好的发展前景。愈来愈多的技术开发和试验研究成果见诸于国际学术刊物，成为近五、六年来国际农学界和农业工程学术界的重要研讨内容。每年在美国和欧洲都举办相当规模的国际“精细农业”学术研讨会和技术展示会。美、英、加、澳等国都在一些著名大学建立了“精细农业”研究中心，并吸引了农学、农业工程、农业化学工业与环保部门、农机制造工业、信息产业和政府部门的广泛参与。在因特网上已设置有多个专题网址，可以及时查询到有关研究发展信息，有的大学已经开设了“精细农业”的专门课程或设置作为农业工程学科的辅修专业。目前，在美、加、德、澳等国，“精细农作”技术的应用研究已涉及小麦、玉米、大豆、甜菜、土豆、甘蔗、果树等作物生产。在巴西、马来西亚等发展中国家亦已开始了试验示范研究。这一技术发展趋势，已经引起一些国家科技决策部门的高度重视。美国国家研究委员会（National Research Council）为此专门立项对有关发展战略进行研究，经过由美国科学院，美国工程院院士组织评估，于1997年发表了一份“Precision Agriculture in the 21st Century－Geospatial and Information Technologies in Crop Management” 研究报告，全面分析了美国农业面临的压力、信息技术为改善作物生产管理决策和改善经济效益提供的巨大潜力，阐明了精细农作技术研究的发展现状以及为信息产业和支持技术开发研究提供的机遇。1998年夏，日本政府拨专款支持若干大学进行“精细农业”应用研究，日本农林水产省已与洋马公司和久保田公司等企业合资成立了研究机构，开发利用卫星定位系统的农业机械技术。据测算：采用精细农作技术，可以节约30%以上的肥料和农药，可使作物生产成本降低20%以上。我国一些大学和农业科技部门在研究制定推进新的农业科技革命计划中，也已对此给予重视。有的已开始了试验研究工作。 迄今，国外关于Precision Agriculture 的研究，基本上仍是集中于利用全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、作物管理决策支持系统（DSS）基础上的作物生产管理技术，即基于知识和信息技术为基础的现代农田“精耕细作”技术方面。因此，将Precision Farming译作“精细农作”，对引导当前的应用研究更能表达其明确的涵义。由于农业活动涉及到农、林、牧，种、养、加，产、供、销等的广阔领域，随着科学技术的发展，人们对自然与生物资源的利用和调控环境的能力将日益精细化，从而将导至基于知识的传统农业经营技术思想的革命。将“精细农作”的技术思想，扩展到精细园艺、精细养殖、精细加工（产前、产后）…等更为宽广的农业生产领域，建立基于现代科学技术基础上的“精细农业”技术体系将是必然的发展趋势。这方面还有很长的路要走。特别是如何根据我国国情开展精细农业的实践研究，也是我国农业工程师面向21世纪进行技术创新研究的良好机遇。 思考题：对于精细农作概念的理解