精準農業(yè)產(chǎn)生于20世紀90年代，當時(shí)歐美發(fā)達國家為了緩解農業(yè)現代化、集約化生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題以及降低生產(chǎn)成本之需，借助于信息技術(shù)，陸續展開(kāi)精準農業(yè)生產(chǎn)模式的研究與實(shí)踐。
進(jìn)入21世紀之后，精準農業(yè)技術(shù)及生產(chǎn)模式已經(jīng)逐漸成熟，在不同的國家形成了不同的發(fā)展特色，但整體而言，精準農業(yè)所體現的低投入、高產(chǎn)出、污染少等優(yōu)點(diǎn)，是農業(yè)可持續性發(fā)展的方向。
根據目前世界各國農業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平的差異，精準農業(yè)發(fā)展模式也各不相同，有發(fā)達國家的高級精準農業(yè)，有新型工業(yè)化特色精準農業(yè)，還有發(fā)展中國家、欠發(fā)達國家的初級精準農業(yè)。
美國的高級精準農業(yè)發(fā)展模式
美國是世界上最早研究與應用精準農業(yè)技術(shù)的國家，在20世紀90年代中期，美國就進(jìn)行了土壤結構密度傳感技術(shù)、土壤傳導性技術(shù)、電磁感應技術(shù)等農業(yè)工程領(lǐng)域的研究，這些技術(shù)現在已經(jīng)陸續在農業(yè)生產(chǎn)中使用，對土壤元素測定、農作物產(chǎn)量監測、施肥變量反應等耕作技術(shù)起到實(shí)質(zhì)性推動(dòng)。
美國精準農業(yè)發(fā)展模式其核心是技術(shù)層面，將現代化的信息技術(shù)、農業(yè)技術(shù)與工程技術(shù)進(jìn)行了有機的結合，體現了精準農業(yè)所要求的時(shí)間與空間差異，在此基礎上，通過(guò)農田地理信息系統提供的地理信息確定作物的最佳生產(chǎn)模型，決定依據不同作物的差異，采用衛星定位，智能機械，智能施肥、灌溉、噴灑農藥等，最大限度地優(yōu)化各項農業(yè)投入，同時(shí)也保護了農業(yè)生態(tài)環(huán)境及土地資源。
美國的精準農業(yè)追求的不是集約化時(shí)代下的高產(chǎn)，而是強調單位面積的投入與產(chǎn)出的最佳比例，強調效益，因此，更加注重農業(yè)投入、農業(yè)產(chǎn)出、生態(tài)環(huán)境以及精準技術(shù)等不同要素的互動(dòng)，互動(dòng)的結果決定了效益。其效益主要體現在兩個(gè)方面，一是通過(guò)減少投入來(lái)提高農作物的產(chǎn)量與品質(zhì)，二是保護生態(tài)環(huán)境，減少農業(yè)耕種中化學(xué)物質(zhì)濫用造成的環(huán)境污染。
技術(shù)系統
美國的精準農業(yè)領(lǐng)先于世界，技術(shù)非常成熟，已經(jīng)建成了完善的現代農業(yè)管理系統。一種高級的精準農業(yè)發(fā)展模式，在其技術(shù)層面上，核心的部分主要是3s技術(shù)（全球定位系統、遙感技術(shù)、地理信息系統），另外，決策支持系統、專(zhuān)家系統與智能設備控制系統也很重要。
發(fā)展實(shí)踐
1993年，美國首次進(jìn)行精準農業(yè)耕種技術(shù)試驗，取得了較好的成效。當年用全球定位系統指導施肥的農場(chǎng)，其產(chǎn)量比傳統施肥提供了15％，并且在化肥使用總量上減少了。
1995年，美國有5.1%的農場(chǎng)不同程度應用了精準農業(yè)技術(shù)，1996年美國農業(yè)部的統計顯示，在小麥生產(chǎn)中使用了監視器技術(shù)的農田增長(cháng)率為6％左右。2000年，在玉米及大豆種植中，使用精準農業(yè)技術(shù)的農場(chǎng)達到了1／3。從2002年開(kāi)始，遙感技術(shù)、智能機械系統、計算機網(wǎng)絡(luò )系統在美國農業(yè)耕作中得到了廣泛的運用。
2010年之后，精準農業(yè)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)相結合，掀起了美國精準農業(yè)技術(shù)的新浪潮，2013年年底，美國農業(yè)部發(fā)布的數據顯示，美國年生產(chǎn)總值100萬(wàn)美元以上的農場(chǎng)精準農業(yè)技術(shù)的使用率達到了93％，50萬(wàn)～100萬(wàn)美元的農場(chǎng)精準農業(yè)技術(shù)使用率85％左右，一些小型農場(chǎng)也開(kāi)始推廣普及精準農業(yè)技術(shù)。
美國精準農業(yè)技術(shù)目前最具有代表性的系統是約翰迪爾公司在2012年推出的“綠色之星”精準農業(yè)系統和凱斯公司2013年年初推出的新一代“先進(jìn)農業(yè)”精準農業(yè)系統。這兩個(gè)精準農業(yè)技術(shù)系統在美國得到了較為廣泛的應用，是美國精準農業(yè)技術(shù)系統的集大成者。“綠色之星”精準農業(yè)系統是基于全球定位系統與地理信息系統的基礎，結合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展而成的新型精準農業(yè)系統，適合大中規模的機械化生產(chǎn)的農場(chǎng)使用，其在大農場(chǎng)中的市場(chǎng)占有率達到了65％以上。凱斯“先進(jìn)農業(yè)”精準農業(yè)系統是凱斯公司在1996年第一代精準農業(yè)系統基礎上推出的新產(chǎn)品，其在北美洲及澳大利亞得到了廣泛的運用，比較適合種植水稻、玉米、大豆和小麥等作物。
以色列特色精準農業(yè)發(fā)展模式
以色列是一個(gè)自然環(huán)境較為惡劣的國家，國土面積2.5萬(wàn)km2，沙漠就占去了60％以上，可耕地面積占國土面積的20％左右。大部分國土是沙漠地帶，導致了以色列淡水資源極為匱乏，人均可利用的淡水資源只有世界平均水平的1／33。但是，面對如此惡劣的自然環(huán)境，以色列的農業(yè)卻很發(fā)達。
1996年以來(lái)，其農業(yè)總產(chǎn)值連年增長(cháng)，年增長(cháng)率保持在17％左右，其農業(yè)人口只占總人口的3％左右，但以色列的糧食已經(jīng)完全實(shí)現了自給自足。2000年以后，其農產(chǎn)品大量出口到歐洲，以色列的農業(yè)創(chuàng )造了“沙漠奇跡”。其精準農業(yè)技術(shù)水平足可以與美國并駕齊驅?zhuān)兄?zhù)自己的特色。
發(fā)達的自動(dòng)化溫室控制技術(shù)
在20世紀70年代之前，以色列的農產(chǎn)品還是大量依靠進(jìn)口，其后，以色列依據本國的自然資源條件，調整了農作物種植結構，減少了對土地資源要求高的糧食作物種植，積極發(fā)展溫室技術(shù)，改種產(chǎn)值高的花卉、蔬菜及水果，大大改善了其農業(yè)生產(chǎn)狀況。
以色列的溫室技術(shù)從20世紀70年代至今，完全實(shí)現了智能化與自動(dòng)化，一個(gè)溫室大約4000平米，從播種開(kāi)始到收獲，全過(guò)程電腦控制，基本上不需要人力，而且將滴灌技術(shù)引入溫室系統，進(jìn)一步提高了花卉、蔬菜等農作物的產(chǎn)量。截至2012年年底，以色列的溫室花卉種植面積約2000平米，但其產(chǎn)品90％以上用來(lái)出口，以較小的產(chǎn)出獲取了較大的收益。
先進(jìn)的節水灌溉技術(shù)
以色列大部分地區干旱少雨，土地貧瘠，提高水資源的利用率是以色列解決農業(yè)發(fā)展的最大問(wèn)題，因此，節水技術(shù)研究一直是以色列農業(yè)科學(xué)中最顯要的課題。從20世紀50年代開(kāi)始，以色列政府大規模進(jìn)行水利建設，將北部水源引入到沙漠縱深，將地下水抽取連成全國網(wǎng)絡(luò )，在此基礎上積極發(fā)展節水灌溉技術(shù)。滴灌與噴灌是以色列的節水灌溉技術(shù)的主要形式，發(fā)展到今天，已經(jīng)是第七代技術(shù)，廣泛運用于溫室、沙漠地帶、綠化帶等區域，由于其全國的地下水已經(jīng)形成了聯(lián)網(wǎng)，建立節水灌溉設施相對比較容易。
以色列的污水處理技術(shù)也很發(fā)達，所有污水經(jīng)過(guò)過(guò)濾、殺菌處理，用于非食用類(lèi)作物的灌溉。目前，以色列節水灌溉率達到90％以上，水資源利用率達到了98％，位居世界首位。
精確化的育種開(kāi)發(fā)技術(shù)及水肥一體化技術(shù)
以色列十分重視農作物育種技術(shù)的開(kāi)發(fā)與改變，依據市場(chǎng)的需求，不斷開(kāi)發(fā)高效無(wú)公害及抗病蟲(chóng)害農作物種子，利用生物工程技術(shù)開(kāi)發(fā)的新品種能夠降低對農藥和化肥的依賴(lài)，保證能在自然狀態(tài)下生長(cháng)，其良種開(kāi)發(fā)技術(shù)位居世界前列。
以色列在節水灌溉技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，還開(kāi)發(fā)出水肥一體化技術(shù)，灌溉與施肥同時(shí)進(jìn)行，這種精準技術(shù)是建立在對土壤品質(zhì)及作物生長(cháng)過(guò)程的監測之上，實(shí)現了節水、灌溉與平衡施肥的統一化。
越南的初級精準農業(yè)發(fā)展模式
越南的水稻種植、毛里求斯的甘蔗種植、非洲東部的茶葉種植以及中東的椰棗、東南亞的油椰子等作物種植具有一些共同的特點(diǎn)，即是由人工勞作代替機械化作業(yè)，從育種到最后的收獲，全程用人工記錄土壤、作物生長(cháng)過(guò)程、施肥量、噴灑農藥等，這些勞作過(guò)程憑借的是種植者的豐富經(jīng)驗而完成，完全不用機械與儀器，但最后能生產(chǎn)出高品質(zhì)的綠色農產(chǎn)品。
通過(guò)勞動(dòng)力的優(yōu)勢來(lái)彌補其科技的落后，在一定規模的區域內仍然可以從事小農經(jīng)營(yíng)的精準農業(yè)種植方式。這種精準農業(yè)為人力資源型精準農業(yè)，也為發(fā)展中國家和欠發(fā)達國家精準農業(yè)的發(fā)展提供了一種可借鑒的模式。
進(jìn)入21世紀之后，精準農業(yè)技術(shù)及生產(chǎn)模式已經(jīng)逐漸成熟，在不同的國家形成了不同的發(fā)展特色，但整體而言，精準農業(yè)所體現的低投入、高產(chǎn)出、污染少等優(yōu)點(diǎn)，是農業(yè)可持續性發(fā)展的方向。
根據目前世界各國農業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平的差異，精準農業(yè)發(fā)展模式也各不相同，有發(fā)達國家的高級精準農業(yè)，有新型工業(yè)化特色精準農業(yè)，還有發(fā)展中國家、欠發(fā)達國家的初級精準農業(yè)。
美國的高級精準農業(yè)發(fā)展模式
美國是世界上最早研究與應用精準農業(yè)技術(shù)的國家，在20世紀90年代中期，美國就進(jìn)行了土壤結構密度傳感技術(shù)、土壤傳導性技術(shù)、電磁感應技術(shù)等農業(yè)工程領(lǐng)域的研究，這些技術(shù)現在已經(jīng)陸續在農業(yè)生產(chǎn)中使用，對土壤元素測定、農作物產(chǎn)量監測、施肥變量反應等耕作技術(shù)起到實(shí)質(zhì)性推動(dòng)。
美國精準農業(yè)發(fā)展模式其核心是技術(shù)層面，將現代化的信息技術(shù)、農業(yè)技術(shù)與工程技術(shù)進(jìn)行了有機的結合，體現了精準農業(yè)所要求的時(shí)間與空間差異，在此基礎上，通過(guò)農田地理信息系統提供的地理信息確定作物的最佳生產(chǎn)模型，決定依據不同作物的差異，采用衛星定位，智能機械，智能施肥、灌溉、噴灑農藥等，最大限度地優(yōu)化各項農業(yè)投入，同時(shí)也保護了農業(yè)生態(tài)環(huán)境及土地資源。
美國的精準農業(yè)追求的不是集約化時(shí)代下的高產(chǎn)，而是強調單位面積的投入與產(chǎn)出的最佳比例，強調效益，因此，更加注重農業(yè)投入、農業(yè)產(chǎn)出、生態(tài)環(huán)境以及精準技術(shù)等不同要素的互動(dòng)，互動(dòng)的結果決定了效益。其效益主要體現在兩個(gè)方面，一是通過(guò)減少投入來(lái)提高農作物的產(chǎn)量與品質(zhì)，二是保護生態(tài)環(huán)境，減少農業(yè)耕種中化學(xué)物質(zhì)濫用造成的環(huán)境污染。
技術(shù)系統
美國的精準農業(yè)領(lǐng)先于世界，技術(shù)非常成熟，已經(jīng)建成了完善的現代農業(yè)管理系統。一種高級的精準農業(yè)發(fā)展模式，在其技術(shù)層面上，核心的部分主要是3s技術(shù)（全球定位系統、遙感技術(shù)、地理信息系統），另外，決策支持系統、專(zhuān)家系統與智能設備控制系統也很重要。
發(fā)展實(shí)踐
1993年，美國首次進(jìn)行精準農業(yè)耕種技術(shù)試驗，取得了較好的成效。當年用全球定位系統指導施肥的農場(chǎng)，其產(chǎn)量比傳統施肥提供了15％，并且在化肥使用總量上減少了。
1995年，美國有5.1%的農場(chǎng)不同程度應用了精準農業(yè)技術(shù)，1996年美國農業(yè)部的統計顯示，在小麥生產(chǎn)中使用了監視器技術(shù)的農田增長(cháng)率為6％左右。2000年，在玉米及大豆種植中，使用精準農業(yè)技術(shù)的農場(chǎng)達到了1／3。從2002年開(kāi)始，遙感技術(shù)、智能機械系統、計算機網(wǎng)絡(luò )系統在美國農業(yè)耕作中得到了廣泛的運用。
2010年之后，精準農業(yè)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)相結合，掀起了美國精準農業(yè)技術(shù)的新浪潮，2013年年底，美國農業(yè)部發(fā)布的數據顯示，美國年生產(chǎn)總值100萬(wàn)美元以上的農場(chǎng)精準農業(yè)技術(shù)的使用率達到了93％，50萬(wàn)～100萬(wàn)美元的農場(chǎng)精準農業(yè)技術(shù)使用率85％左右，一些小型農場(chǎng)也開(kāi)始推廣普及精準農業(yè)技術(shù)。
美國精準農業(yè)技術(shù)目前最具有代表性的系統是約翰迪爾公司在2012年推出的“綠色之星”精準農業(yè)系統和凱斯公司2013年年初推出的新一代“先進(jìn)農業(yè)”精準農業(yè)系統。這兩個(gè)精準農業(yè)技術(shù)系統在美國得到了較為廣泛的應用，是美國精準農業(yè)技術(shù)系統的集大成者。“綠色之星”精準農業(yè)系統是基于全球定位系統與地理信息系統的基礎，結合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展而成的新型精準農業(yè)系統，適合大中規模的機械化生產(chǎn)的農場(chǎng)使用，其在大農場(chǎng)中的市場(chǎng)占有率達到了65％以上。凱斯“先進(jìn)農業(yè)”精準農業(yè)系統是凱斯公司在1996年第一代精準農業(yè)系統基礎上推出的新產(chǎn)品，其在北美洲及澳大利亞得到了廣泛的運用，比較適合種植水稻、玉米、大豆和小麥等作物。
以色列特色精準農業(yè)發(fā)展模式
以色列是一個(gè)自然環(huán)境較為惡劣的國家，國土面積2.5萬(wàn)km2，沙漠就占去了60％以上，可耕地面積占國土面積的20％左右。大部分國土是沙漠地帶，導致了以色列淡水資源極為匱乏，人均可利用的淡水資源只有世界平均水平的1／33。但是，面對如此惡劣的自然環(huán)境，以色列的農業(yè)卻很發(fā)達。
1996年以來(lái)，其農業(yè)總產(chǎn)值連年增長(cháng)，年增長(cháng)率保持在17％左右，其農業(yè)人口只占總人口的3％左右，但以色列的糧食已經(jīng)完全實(shí)現了自給自足。2000年以后，其農產(chǎn)品大量出口到歐洲，以色列的農業(yè)創(chuàng )造了“沙漠奇跡”。其精準農業(yè)技術(shù)水平足可以與美國并駕齊驅?zhuān)兄?zhù)自己的特色。
發(fā)達的自動(dòng)化溫室控制技術(shù)
在20世紀70年代之前，以色列的農產(chǎn)品還是大量依靠進(jìn)口，其后，以色列依據本國的自然資源條件，調整了農作物種植結構，減少了對土地資源要求高的糧食作物種植，積極發(fā)展溫室技術(shù)，改種產(chǎn)值高的花卉、蔬菜及水果，大大改善了其農業(yè)生產(chǎn)狀況。
以色列的溫室技術(shù)從20世紀70年代至今，完全實(shí)現了智能化與自動(dòng)化，一個(gè)溫室大約4000平米，從播種開(kāi)始到收獲，全過(guò)程電腦控制，基本上不需要人力，而且將滴灌技術(shù)引入溫室系統，進(jìn)一步提高了花卉、蔬菜等農作物的產(chǎn)量。截至2012年年底，以色列的溫室花卉種植面積約2000平米，但其產(chǎn)品90％以上用來(lái)出口，以較小的產(chǎn)出獲取了較大的收益。
先進(jìn)的節水灌溉技術(shù)
以色列大部分地區干旱少雨，土地貧瘠，提高水資源的利用率是以色列解決農業(yè)發(fā)展的最大問(wèn)題，因此，節水技術(shù)研究一直是以色列農業(yè)科學(xué)中最顯要的課題。從20世紀50年代開(kāi)始，以色列政府大規模進(jìn)行水利建設，將北部水源引入到沙漠縱深，將地下水抽取連成全國網(wǎng)絡(luò )，在此基礎上積極發(fā)展節水灌溉技術(shù)。滴灌與噴灌是以色列的節水灌溉技術(shù)的主要形式，發(fā)展到今天，已經(jīng)是第七代技術(shù)，廣泛運用于溫室、沙漠地帶、綠化帶等區域，由于其全國的地下水已經(jīng)形成了聯(lián)網(wǎng)，建立節水灌溉設施相對比較容易。
精確化的育種開(kāi)發(fā)技術(shù)及水肥一體化技術(shù)
以色列十分重視農作物育種技術(shù)的開(kāi)發(fā)與改變，依據市場(chǎng)的需求，不斷開(kāi)發(fā)高效無(wú)公害及抗病蟲(chóng)害農作物種子，利用生物工程技術(shù)開(kāi)發(fā)的新品種能夠降低對農藥和化肥的依賴(lài)，保證能在自然狀態(tài)下生長(cháng)，其良種開(kāi)發(fā)技術(shù)位居世界前列。
以色列在節水灌溉技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，還開(kāi)發(fā)出水肥一體化技術(shù)，灌溉與施肥同時(shí)進(jìn)行，這種精準技術(shù)是建立在對土壤品質(zhì)及作物生長(cháng)過(guò)程的監測之上，實(shí)現了節水、灌溉與平衡施肥的統一化。
越南的初級精準農業(yè)發(fā)展模式
越南的水稻種植、毛里求斯的甘蔗種植、非洲東部的茶葉種植以及中東的椰棗、東南亞的油椰子等作物種植具有一些共同的特點(diǎn)，即是由人工勞作代替機械化作業(yè)，從育種到最后的收獲，全程用人工記錄土壤、作物生長(cháng)過(guò)程、施肥量、噴灑農藥等，這些勞作過(guò)程憑借的是種植者的豐富經(jīng)驗而完成，完全不用機械與儀器，但最后能生產(chǎn)出高品質(zhì)的綠色農產(chǎn)品。
通過(guò)勞動(dòng)力的優(yōu)勢來(lái)彌補其科技的落后，在一定規模的區域內仍然可以從事小農經(jīng)營(yíng)的精準農業(yè)種植方式。這種精準農業(yè)為人力資源型精準農業(yè)，也為發(fā)展中國家和欠發(fā)達國家精準農業(yè)的發(fā)展提供了一種可借鑒的模式。
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