信息技术在我国农业生产应用中存在的问题

2013-08-15石岩，孙垦

华北水利水电大学学报(自然科学版) 2013年6期

关键词：作物信息化信息技术

石岩，孙垦

(1.华北水利水电大学，河南郑州450045;2.中国农业科学院研究生院，北京100083)

农业信息技术是信息技术应用于农业生产、经营和管理所衍生的信息技术［1］. 我国对农业信息技术的研究和应用开始于20世纪80年代，将管理信息系统、系统工程、地理信息系统、决策支持系统等技术应用于资源规划、农业生产、灾害预防等方面.

1 农业信息技术在农业生产中的应用

1.1 作物生长模拟模型

作物生长模拟模型是利用系统分析方法和计算机模拟技术，对作物生长发育过程及其与环境的动态关系进行定量描述和预测［2］. 作物生长模拟系统可以定量和动态地描述作物生长、发育和产量形成过程及其对环境的反映. 作物模型的建立有利于综合集成已有的科学研究成果，同时也是作物种植管理、决策现代化的基础.

我国在20世纪80年代初从国外引进模拟模型，起步比较晚.近年来，在水稻、小麦、玉米、大豆、温室作物等作物生长发育动态模拟研究与应用上取得了较大进展.江苏省农科院高亮之等人开发的水稻耕作模拟优化和决策系统(RCSODS)是我国第一个作物模型［3］，该模型将作物模拟技术与作物栽培优化原理相结合.

作物模拟模型和3S 技术、专家系统、决策支持系统、网络技术、天气发生器等高新技术或其他领域模型进一步有机结合，在我国作物产量预测预报、农作物病虫害预测预报、农业环境评价、精确农作、农业生产经营管理决策、粮食和环境安全等方面将发挥出越来越重要的作用.

1.2 农业专家系统

农业专家系统是运用人工智能知识工程的知识表示、推理、知识获取等技术，总结和汇集农业领域的知识和技术，把专家系统知识应用于农业领域的一项计算机技术.其是农业专家长期积累的大量宝贵经验建造的各种农业“电脑专家”计算机软件系统.通过网络计算机，走向地头，进入农家，在各地具体地指导农民科学种田，培训农业技术人员，把先进、实用的农业技术直接交给广大农民.

我国比较典型的农业专家系统有中国农业大学的作物病虫预测专家系统和农作制度专家系统、浙江大学与中国农业科学院蚕桑研究所合作研制的蚕育种专家系统、河北省农业厅与廊坊市农林局开发的冀北小麦专家系统等［4］.这些农业专家系统的研制，很大程度上促进了农业科技成果的转化，为发展高产、高效、优质农业做出了巨大的贡献，也为农民提供了方便的农业技术.

1.3 农业生产实时控制系统

农业生产实时控制系统是集现代信息技术、生物技术于一身，它可使年收获产量增长5 ～10 倍，可以实现调温通风设备、补光设备、营养液配置设备、工厂化播种育苗成套设备、土地消毒设备、专用农机具等温室设备等的自动化控制. 主要应用于工厂化育苗、作物、花卉苗木的生长条件的自动监控［5］.例如根据作物生长需要，适时自动地测土配肥与精量灌溉，仅此一项可节省农业资源与水资源、电能源40% ～60%.

1.4 作物遥感估产

遥感估产则是建立作物光谱与产量之间联系的一种技术，它是通过光谱来获取作物的生长信息.遥感技术估产快速，而且能够实现宏观、客观地估产，减少了传统估产方式的繁重工作，提高了效率且增加了精准性.

热害湿害胁迫下，植物的叶绿素含量及生理指标下降，从而影响植株的生长，因此可以通过热害湿害胁迫下植物体内一些生理指标解释植株耐热耐湿性。光合色素是植物进行光合作用的最主要色素，而叶绿素是其中参与光能转化及有机物合成的主要成分之一，Huang等[6]研究表明，在湿害胁迫下，叶绿素含量显著降低。张克清[7]对豆科植株进行淹水试验，结果表明淹水使根系活力及叶绿素含量较对照显著下降。该试验研究表明，不同品种的青菜热害湿害后，叶色变淡，部分叶片老化褪绿变黄。

卫星遥感农作物估产最初从小麦开始，以后逐步扩大到了大豆、玉米和水稻等.

我国应用遥感技术进行作物估产始于1981年冬小麦.目前应用的已有棉花种植面积遥感调查系统，作物产量气候分析预报系统，作物短、中、长期预报模型，水稻遥感估产信息系统等. 经过20 多年的艰苦努力，目前用遥感技术进行农作物长势监测和产量预报的方法已趋成熟，发展到实用化水平.

随着3S 技术应用的成熟与普及，农业信息技术不仅提高了对农业的贡献率，而且可培育新的农业信息产业与经济增长点，为农业的可持续发展营造一个良好的科技环境.总之，目前农业信息技术已经广泛应用于我国农业生产的各个领域，为农业生产做出了巨大的贡献，正在逐步推进我国农业现代化的进程.

2 农业信息技术在农业生产应用中的局限

农业生产结构体系庞大，农业分工越来越细化使得农业信息技术的全面推广比较困难. 我国农业的生产结构涉及种植业、林业、畜牧业、渔业和副业，农业分工向纵深发展，形成了农业产前、产中、产后部门.产前部门主要包括:为农业提供各种生产资料的部门.农业产后部门主要包括农产品的包装、贮藏、加工、运输、销售等部门.农业产中、产前与产后部门共同构成现代农业产业系统.

庞大的生产结构和细化的农业分工使得信息技术在农业生产中的应用受到多方面的影响. 比如在确保农产品安全中实施可追溯体系时，不仅要从源头进行控制，还要在生产加工、流通、销售等环节都做到可追溯，这么长时间的过程全面实现可追溯比较困难.特别是在农产品深加工过程中，目前大多数还是小规模的作坊作业，现代化加工技术水平低，系统不完备，数据信息不畅通，加工人员素质不高，数据信息不能及时更新，这都会影响农业信息技术的应用.

我国农业生产涉及因素繁多而且复杂，稳定性和可控程度较差，农业生产易受其他环境因素的影响，很难开发出大范围通用的农业信息技术.农业生态环境是一个多变元的复杂系统，正是由于这种多变元造成了农业属于弱势行业. 农业生产又有明显的季节性和周期性的特点，另外农业生产地域性强，不同地方的地形、地貌、气候、水环境、土壤环境等不同，导致各地水土配合差异悬殊，农业生产活动也千差万别.农业生产的这些特点使得信息技术在农业生产上应用时要考虑气象、气候、地理和各地水、大气、土壤环境的条件，要综合多学科知识. 这些因素使得人们在开发大范围通用的农业信息技术时遇到很多难题.

土地分散经营，难以形成农田规模化生产，制约农业信息技术的发展.改革开放以来，我国农业土地推行的是家庭承包责任制，农业土地包干到户，平均每户都有3 ～4 块耕地，大部分地块面积不大，机械化耕作困难，这种土地零星经营现状严重制约了农业信息化技术的应用.

农村劳动者整体素质不高，难以推进农业信息技术的发展.由于种种原因，我国农民文化素质总体偏低，一些有文化的农村青壮年劳动力异地转移，当前农村农业的劳动人员大多是老人、妇女和儿童，信息意识较差，另外由于计算机普及率低，获取信息技术的渠道有限，对信息技术需求愿望低，导致利用信息能力偏低.大部分农户仅把农业作为第二产业，只满足种地够吃饭.农业信息技术人才缺乏，严重影响农业信息技术发展进程的推动.

农村信息科技成本高，高投入低产出的局面影响农业信息技术的广泛应用. 农业整体利润水平较低，目前我国已开发的一些农业信息技术在使用过程中收费过高，挫伤了农民利用信息资源的积极性，农业科技推广人员也心有余而力不足，乡镇农技、畜牧、水利、农机等站所举步维艰，科技推广出现空档.

3 推进农业信息化发展的建议

1)推进农业信息技术的发展，首先实现区域农业生产规模化经营. 我国农业土地推行的是家庭承包责任制，这种模式在当前我国农村大量农民外出到城市打工，大量农村劳动力转移的环境下也不利于农业的发展.在当前发展农业产业化和推动农业结构战略性调整的过程中，可以通过反租倒包、土地股份合作、土地转包、土地转让、土地互换、委托经营等形式建立农村土地使用权的流转机制，实现区域农业生产规模化经营，充分发挥各地的比较优势，形成区域农业生产规模化经营是现代化农业的基本要求，也是广泛应用农业信息化技术的基本条件.

2)加强信息基础设施建设，开发成本较低、易于操作的信息技术.数据通信主干网、相应的数据交换标准以及一些基础软件构成了信息基础设施. 建立安全、可靠、多功能的数据通信网技术环境、良好的服务体系和能体现公益性原则的收费标准是农业信息基础设施建设的目标. 农业信息化的最终用户是农民，应该力争使农业企业及农户能用得上、用得起和用得方便.目前，我国农业信息基础设施建设重点放在有线与无线电视网、广播电视网、公用分组交换网、数据库标准规范、农业企业管理数据查询的基础软件等.

3)培养农业信息化专业人才的同时，普及农业信息技术知识.实现农业信息化的关键是人才，需要一批既懂现代信息技术、农业技术，又善于经营现代信息产业的专业人才［6］.这就要求在农业信息人才培养方面需要加大投入，可以在大专院校设立农业信息化专业，推动农业信息化的普及，逐步培养一支适应农业信息化发展的专业队伍. 他们能引导农民采用先进的科学技术，提高农产品的科技含量，增加农产品的市场竞争能力，还能帮助农民利用信息化技术对其自身的生产经营活动做到心中有数，有的放矢，避免因信息闭塞而导致农产品产出过剩的现象.

各级地方政府还应采取措施，增加对农村信息技术培训的投入，定期组织开办信息培训班、网络训练班等，培养农民的信息意识，提高农民的信息技术素质、增强农民应用信息技术的能力.