山东省精准农业科技创新对策

2017-03-29孔庆富封文杰王风云郑纪业黎香兰

山东农业科学 2017年3期

孔庆富+封文杰+王风云+郑纪业+黎香兰+赵泉+阮怀军

摘要：在对国内外精准农业研究与应用进行分析的基础上，找出我国精准农业技术发展存在的共性制约因素和山东省精准农业科技创新存在的主要问题，明确山东省精准农业科技创新的重点方向，提出了支持山东省精准农业科技创新的对策建议。

关键词：精准农业；科技创新；制约因素；对策；山东

中图分类号：S127文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）03-0143-05

AbstractOn the basis of analyzing the research and applications of precision agriculture at home and abroad， the common restriction factors in the technological development of precision agriculture in China and the main problems in scientific and technological innovation of precision agriculture in Shandong Province were found out. The key direction of scientific and technological innovation of precision agriculture in Shandong was cleared， and the related countermeasures and suggestions were put forward.

KeywordsPrecision agriculture； Scientific and technological innovation； Restriction factors； Countermeasures； Shandong

山东是农业大省，粮食产量全国第三，蔬菜、水果、畜产品和水产品产量全国第一，但存在大而不强、多而不优、快而不稳的问题。通过精准农业科技示范工程，在山东优势农业领域打造一批精准农业绿色发展模式，实现种、肥、水、药等生产要素的高效利用，减少浪费、提高效益、保护环境，提升农业现代化水平，是山东省现代农业发展的内在需求。

本项目从山东农业实际出发，贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，围绕山东精准农业发展的重大需求，以资源环境约束问题为导向，以实现农业生产全过程精准化管理为目标，按照关键技术突破、服务一体化设计[1]，充分利用国家农村农业信息化示范省建设成果，广泛吸纳国内外先进成熟经验，以切实服务山东区域农村经济和社会发展为重点，发挥专家咨询和政府引领作用，有效聚集创新要素和资源，研究提出精准农业科技创新的对策，促进山东农业的转型升级和现代农业的发展。

1精准农业的内涵与发展概况

1.1精准农业的涵义

精准农业作为传统“精耕细作”农业的现代延伸，是科学合理利用农业资源、提高农作物产量和品质、降低生产成本、解决改善生态环境及促进经济和环境协调发展的典范[2]。

精准农业是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统[3]。实施精准农业就是要确保我国农产品总量、调整农业产业结构、改善农产品品质、解决资源缺乏且利用率低及环境污染等问题的有效方式[4]。

1.2国外精准农业研究与应用概况

20世纪90年代精准农业首先在美国、加拿大进行产业化实施，目前部分精准农业技术和装备已经成熟，但还没有形成系统，仍然处在研究发展阶段[5]。

美国最早将3S技术应用于精准作业、农情监测等方面。据统计，美国有近16万个年收入25万美元以上的大规模农场，其中60%～70%采用精准农业技术，提高产量、降低成本[6]。在GPS产业化方面，几家大规模农机制造商成功推出绑定GPS系统的精准农机，并提供精准作业服务。

加拿大多年來致力于依托GPS系统开展精准耕作，提倡民间资本进入导航产业，鼓励企业将GPS技术用于精准农业领域，参与导航基础设施建设，并由政府购买企业的导航定位、数据挖掘等增值服务。

法国不断探索将卫星应用技术推广到农业生产中，开展精准农业，提高农业生产效率。在精准作业方面，通过引进基于GPS的大型农机、自动导航驾驶仪等设备，农业机械精准作业水平得到了显著提升，逐步实现了变量施肥、变量施药、变量灌溉等精准作业。

韩国注重农业卫星应用技术的实效性和产业的延续性，现已形成完善的农业卫星应用体系，利用农情监测、精准作业等手段实现农业增产、稳产，并通过商业化运营开展数据增值业务，政府和民间资本共同注资建立精准农业应用公司，向大规模农户提供精准作业服务。在精准作业方面，基于GPS发展导航产业，实现农田精细耕作。

1.3国内精准农业研究与应用现状

我国精准农业研究始于20世纪90年代[7]。1999年，黑龙江农垦总局从美国凯斯公司购买了20台2366轴流谷物收获机，并在其中1台上安装了精准农业系统，标志着精准农业在我国实施的开始。此后，北京、陕西、黑龙江、新疆、内蒙古等地相继建起了一批具有一定规模的试验区[8]，如北京小汤山精准农业开发园区。目前，国家“863计划”已在全国20个省市开展了“智能化农业信息技术应用示范工程”。但从总体上看，我国的精准农业仍处于试验示范和孕育发展阶段[9]，目前还存在技术支持不足、信息收集系统不全、专家系统未完善等问题，特别是高精度农业机械精密控制系统产品长期依赖国外产品，成本投入过高，严重影响了我国精准农业的发展。

1.4山东省精准农业技术研究与应用情况

《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》发布后，山东把农业精准作业与信息化作为农业领域科技发展的优先主题[10]，列入省科技支撑计划、星火计划、农转资金、国际科技合作专项及科研院所技术开发研究专项等计划的支持，以建设智慧农业为目标，依托数字农业技术、精准作业技术、物联网技术、农村信息服务技术等，研发了一批核心关键技术产品，有利地推动了农业生产的智能化、管理数据化、服务在线化，在引领和支撑山东现代农业发展上发挥了重大作用；利用多种方式构建“官产学研用”相结合的协作机制，通过政策引导、产业化推动、人才培养、研究创新以及示范带动[11]，有力地推动了山东精准农业的发展。

近年来，山东省结合国家示范省建设，围绕特色优势农业产业发展需求，重点面向设施蔬菜、设施畜禽、设施水产等领域开展农业物联网、精准农业等规模化示范应用，重点在1 000多个设施蔬菜大棚、300万平方米水产养殖场和200多个规模化设施猪、牛、鸡养殖场推广应用物联网和精准农业生产技术，实现了生产现场的信息采集、无线传输、智能处理、智能控制，生产效率有了明显提升，示范和辐射带动作用明显。

2精准农业发展及其科技创新存在的主要问题2.1制约我国精准农业发展的共性因素

2.1.1成本因素精准农业机构实施的做法在农场产生额外的费用被认为是过度消费，尤其是在以家庭为单位的生产模式和在产品价格比较低时。

2.1.2农艺障碍因素早期的精准农业应用某些谨慎和有效率的方法如产量映射扩展法、选站点的具体做法，包括作物营养和精确农业信息系统等，在大多数情况下精准农业的快速发展受益于改良土壤和投入管理，使得作物产量、品质和销售业务显著提升。但精准农业目前仍处于农艺学婴儿期[6]，存在重大障碍。

2.1.3技术障碍国外对于先进农业技术设备的垄断，国内农业科技的落后，研发能力的不足，致使我国精准农业技术装备大量依靠进口，专用肥料和作物品种的开发也严重依赖进口。

2.1.4传统因素国外精准农业技术是针对大平原地区、大块农田来实施，而我国复杂的地形条件，各式各样的农田类型，农机化技术水平、土地利用率、规模化集约化程度、综合生产力等都与发达国家相比存在相当大的差距，且大都是以农户为单位的小块耕作，大型智能农业机械在有些地区根本就无法实施。

2.1.5基础设施因素我国农业基础相当薄弱，发展相对滞后，还达不到精准农业的相关要求。据调查，由于农田水利灌溉设施老化，现有耕地有效灌溉面积不足45%，中低产田比例高达78%[12]。此外，农村青壮年劳动力中，文化程度在初中及以下的占90%，而大专及以上的仅占0.6%。

2.2制约山东省精准农业发展的主要因素

一是耕地类型差异、地形条件及不同地貌区域经济发展水平差异较大，耕地高度细碎化，农业机械化和集约化水平不高。二是农业基础设施建设滞后，经济效益显现时间漫长，农民素质整体水平不高。三是信息技术和装备对农业支撑不够，设施装备简陋，特别是计算机管理不能完全配套，难以达到精准操作，专用品种及肥料的研发滞后[13]。四是经营管理水平较低，行业质量标准难以统一，产品市场定位不明确针对性不强，缺乏专门的营销配送网络，经济效益不高。五是精准农业关键技术仍依靠国外引进，成本较高且针对性不强。山东精准化养殖走在全国前列，但大田的精准化作业与东北相差很大，智能化农机装备少。

2.3山东省精准农业科技创新存在的主要问题

2.3.1创新效率与产出效益不高山东在人均课题数量、获奖成果、技术性收入等方面与先进省市相比差距较大，在国内外有重大影响的科研成果相对较少，农业科技投入增幅有限，农业科研成果产出效率较低。

2.3.2科研队伍整体实力不强有重大学术影响的专家和创新团队少，部分领域缺乏高水平学科带头人，高层次后备人才储备不足。

2.3.3相关学科发展不平衡农业科研院所、高等院校之间发展不平衡，内部存在着学科研究方向不明、布局重复、传统优势学科弱化、新兴学科发展缓慢、综合学科不强等问题。高水平研究人才主要集中在几个优势学科，分布不均衡，科技推广力量相对薄弱。

2.3.4农业科研成果转化机制不完善农业科研与产业有效对接的机制以及农业科技成果快速转化的渠道还未建立；知识产权的利用、保护和管理水平还比较低，对外农业科技合作的领域层次和机制模式等需要继续拓展和完善，科技产业开发能力需要提升。農业科技对产业发展支撑不足，对农民增收的显示度不高。

3支持山东省精准农业科技创新的对策建议

结合国内外精准农业的发展趋势及具体省情，山东省精准农业科技创新应关注以下主要方向：一是粮食作物精准种植，以各级农业科技园区为主体，结合渤海粮仓工程深度实施，重点研发精准播种、收割技术以及节水、节肥精准农业技术体系。二是自主研发与引进相结合，储备和发展精准农业信息技术、智能设备及种肥等配套物资；因地制宜地引进以以色列、荷兰为代表的小型工厂化精准农业和投资少、对设施要求不高的新西兰数字农业模式，推进集成创新和引进消化吸收再创新。三是开展农田信息和农情监测服务，通过地理网络信息系统和基于传感器的精确田间管理系统提供农田基本信息；利用卫星遥感监测数据进行产量预报，通过基于多源遥感数据的协同反演与监测提供基于农田尺度的关键农情参数，满足农业生产管理的远程调度和即时调整需求。

随着山东农村经济实力的不断增强，农村土地的三权分立使土地流转加速，农业经营规模不断扩大，生产组织形式逐步由单家独户向农业合作社统一经营，精准农业技术在全省大范围应用的时机已经基本成熟。本研究从以下几方面提出支持山东省精准农业创新的对策建议，全面推进精准农业技术的应用和快速发展。

3.1把握精准农业科技创新重点

适应山东现代农业发展需求，坚持“三化两型”，提升精准农业关键核心技术的原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新能力，加快研发性能稳定、操作简单、价格低廉、维护方便的适用“傻瓜”型智能装备，逐步实现精准农业技术重点领域的自主、安全、可控。

工程化：建设精准农业技术学科群，进行工程化技术创新，科学布局一批工程化实验室，培育成果孵化平台，构建“基础研究-工程化-产业化”科技创新链条。

智能化：研发适合省情的传感器、采集器、控制器，推动传统设施装备的智能化改造，提高设施和装备的智能化水平。重点进行光、温、水、土、肥、饲料投喂、灾害防治等精准管理技术研究[14]。

机械化：以农业机械化为突破，研究适合复杂地形的大中小型智能机械，建立农业机械信息收集体系[15]，提升农业生产精准化、智能化水平。

绿色型：围绕高效绿色种养、循环农业、资源综合利用以及资源数据的采集、分析与管理等，开展相关工程化技术创新研发。

安全型：促进农机精准作业、遥感监测、病虫害远程诊断、温室环境自动监测与控制、水肥药智能管理、精准饲喂、水体监控、饵料自动投喂等快速集成应用，构建健康栽培、生态养殖模式和标准化体系以及质量安全可追溯体系。

3.2以农业产业发展需求为导向，开展精准农业关键领域创新

精准农业的发展要由市场定位，并随着市场的变化在更高层次上实现精准农业科技创新[16]。以市场为主导，面向产业需求，促进精准农业关键适用技术研发和成果转化。一是建立以产业需求为导向的科研立项制度和机制，强化激励机制，鼓励科技人员通过技术入股、技术承包等形式，创办涉农科技型企业、家庭农场、农民专业合作组织等生产经营主体。二是加强关键技术节点的衔接研究，精准对接产销，推进产业链与创新链的整合。三是对接产业技术支撑体系。以创新团队、重点实验室、试验台站为主构建产业技术支撑体系，实行产业配套、技术集成、市场运作相结合，建设农业产业链技术支撑。四是发展科技金融。完善金融资金支持精准农业科技创新的政策措施，探索社会资金投入创新的机制[17]。五是围绕农业转型升级，运用跨界融合、共建共享的互联网思维，促进现代信息技术在精准农业各环节、各行业的应用。

3.3加强政策引导，完善创新管理

充分发挥政府的引导作用，强化精准农业科技创新与服务，促进科技成果转化[18]；持续投入、技术进步、人才储备是精准农业科技创新的不竭动力。要加强协同创新，推进产学研、农科教紧密结合，探索科研与创新并重、创新创业一体化的科技创新管理机制，引导科技人员围绕精准农业创新体系建设开展科学研究、技术创新和市场应用。以科企联合研发为抓手，企业和团队相互融合，搭建科技创业孵化服务和技术交易等平台，加快培育领军人才、专业人才和创新团队，提高科研效率和效果。

3.4研究构建精准农业全程社会化服务体系

工业化、城市化的发展，造成了农村大量劳动力的转移，精准农业是未来农业发展的趋势。围绕“种、管、收、运、储、加”全产业链，探索建立全省精准农业社会化服务体系，通过科研院所、农业企业、专业合作组织与政府管理的紧密结合，实现科技、推广、培训服务一体化，推动全省精准农业科技服务社会化。

3.5构建精准农业科技创新体系

为满足农业现代化发展的要求，研究适度规模的、高度机械化、装备智能化的精准农业技术模式，有针对性地开展精准农业科技创新，构建农机农艺相结合的精准农业标准化技术支撑体系，集成创新支撑精准农业发展的信息化、生态化、标准化关键技术，研发一批适合不同区域、不同对象的精准高效的农业生产智能化装备，培育精准农业产业集群，形成一批适合山东主要粮食作物、设施蔬菜、果树、畜禽、海洋水产等产业特点的精准农业发展模式。具体来说，一是进行农业信息精准处理与决策关键技术研究；二是精準耕种控制技术研究；三是水肥药精准施用技术研究；四是高效采收控制技术研究。

3.6实施山东省精准农业科技示范工程

以切实服务山东区域农村经济和社会发展为重点，有效聚集创新要素和资源，建立健全覆盖全省的精准农业协作攻关体系，构建运行高效的协同创新模式。以实现农业节本增效和农田生态环境改善为目标，探索适合山东特点的精准农业发展模式和创新机制。选择农业产业化龙头企业、农民合作社、家庭农场、互联网企业等市场主体，加快主要粮食作物、设施蔬菜、果树等精准农业技术的推广应用，通过信息化、智能控制等技术，实现农业产前、产中、产后全产业链上的精准化、生态化、标准化，促进农业产业结构调整和转型升级。

参考文献：

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[10]武军，谢英丽，安丙俭.我国精准农业的研究现状与发展对策[J].山东农业科学，2013，45（9）：118-121.

[11]我国农业信息精准作业与信息化水平显著提高[J].科技促进发展，2014（6）：78-85.