信息技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中存在的問題

石 巖，孫 墾

(1.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州450045;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京100083)

農(nóng)業(yè)信息技術(shù)是信息技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和管理所衍生的信息技術(shù)［1］. 我國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的研究和應(yīng)用開始于20世紀(jì)80年代，將管理信息系統(tǒng)、系統(tǒng)工程、地理信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等技術(shù)應(yīng)用于資源規(guī)劃、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、災(zāi)害預(yù)防等方面.

1 農(nóng)業(yè)信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

1.1 作物生長(zhǎng)模擬模型

作物生長(zhǎng)模擬模型是利用系統(tǒng)分析方法和計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育過程及其與環(huán)境的動(dòng)態(tài)關(guān)系進(jìn)行定量描述和預(yù)測(cè)［2］. 作物生長(zhǎng)模擬系統(tǒng)可以定量和動(dòng)態(tài)地描述作物生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量形成過程及其對(duì)環(huán)境的反映. 作物模型的建立有利于綜合集成已有的科學(xué)研究成果，同時(shí)也是作物種植管理、決策現(xiàn)代化的基礎(chǔ).

我國(guó)在20世紀(jì)80年代初從國(guó)外引進(jìn)模擬模型，起步比較晚.近年來，在水稻、小麥、玉米、大豆、溫室作物等作物生長(zhǎng)發(fā)育動(dòng)態(tài)模擬研究與應(yīng)用上取得了較大進(jìn)展.江蘇省農(nóng)科院高亮之等人開發(fā)的水稻耕作模擬優(yōu)化和決策系統(tǒng)(RCSODS)是我國(guó)第一個(gè)作物模型［3］，該模型將作物模擬技術(shù)與作物栽培優(yōu)化原理相結(jié)合.

作物模擬模型和3S 技術(shù)、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、天氣發(fā)生器等高新技術(shù)或其他領(lǐng)域模型進(jìn)一步有機(jī)結(jié)合，在我國(guó)作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、農(nóng)作物病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、農(nóng)業(yè)環(huán)境評(píng)價(jià)、精確農(nóng)作、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理決策、糧食和環(huán)境安全等方面將發(fā)揮出越來越重要的作用.

1.2 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)是運(yùn)用人工智能知識(shí)工程的知識(shí)表示、推理、知識(shí)獲取等技術(shù)，總結(jié)和匯集農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)和技術(shù)，把專家系統(tǒng)知識(shí)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù).其是農(nóng)業(yè)專家長(zhǎng)期積累的大量寶貴經(jīng)驗(yàn)建造的各種農(nóng)業(yè)“電腦專家”計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng).通過網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，走向地頭，進(jìn)入農(nóng)家，在各地具體地指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)種田，培訓(xùn)農(nóng)業(yè)技術(shù)人員，把先進(jìn)、實(shí)用的農(nóng)業(yè)技術(shù)直接交給廣大農(nóng)民.

我國(guó)比較典型的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)有中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的作物病蟲預(yù)測(cè)專家系統(tǒng)和農(nóng)作制度專家系統(tǒng)、浙江大學(xué)與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑研究所合作研制的蠶育種專家系統(tǒng)、河北省農(nóng)業(yè)廳與廊坊市農(nóng)林局開發(fā)的冀北小麥專家系統(tǒng)等［4］.這些農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研制，很大程度上促進(jìn)了農(nóng)業(yè)科技成果的轉(zhuǎn)化，為發(fā)展高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)，也為農(nóng)民提供了方便的農(nóng)業(yè)技術(shù).

1.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)是集現(xiàn)代信息技術(shù)、生物技術(shù)于一身，它可使年收獲產(chǎn)量增長(zhǎng)5 ～10 倍，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)溫通風(fēng)設(shè)備、補(bǔ)光設(shè)備、營(yíng)養(yǎng)液配置設(shè)備、工廠化播種育苗成套設(shè)備、土地消毒設(shè)備、專用農(nóng)機(jī)具等溫室設(shè)備等的自動(dòng)化控制. 主要應(yīng)用于工廠化育苗、作物、花卉苗木的生長(zhǎng)條件的自動(dòng)監(jiān)控［5］.例如根據(jù)作物生長(zhǎng)需要，適時(shí)自動(dòng)地測(cè)土配肥與精量灌溉，僅此一項(xiàng)可節(jié)省農(nóng)業(yè)資源與水資源、電能源40% ～60%.

1.4 作物遙感估產(chǎn)

遙感估產(chǎn)則是建立作物光譜與產(chǎn)量之間聯(lián)系的一種技術(shù)，它是通過光譜來獲取作物的生長(zhǎng)信息.遙感技術(shù)估產(chǎn)快速，而且能夠?qū)崿F(xiàn)宏觀、客觀地估產(chǎn)，減少了傳統(tǒng)估產(chǎn)方式的繁重工作，提高了效率且增加了精準(zhǔn)性.

熱害濕害脅迫下，植物的葉綠素含量及生理指標(biāo)下降，從而影響植株的生長(zhǎng)，因此可以通過熱害濕害脅迫下植物體內(nèi)一些生理指標(biāo)解釋植株耐熱耐濕性。光合色素是植物進(jìn)行光合作用的最主要色素，而葉綠素是其中參與光能轉(zhuǎn)化及有機(jī)物合成的主要成分之一，Huang等[6]研究表明，在濕害脅迫下，葉綠素含量顯著降低。張克清[7]對(duì)豆科植株進(jìn)行淹水試驗(yàn)，結(jié)果表明淹水使根系活力及葉綠素含量較對(duì)照顯著下降。該試驗(yàn)研究表明，不同品種的青菜熱害濕害后，葉色變淡，部分葉片老化褪綠變黃。

衛(wèi)星遙感農(nóng)作物估產(chǎn)最初從小麥開始，以后逐步擴(kuò)大到了大豆、玉米和水稻等.

我國(guó)應(yīng)用遙感技術(shù)進(jìn)行作物估產(chǎn)始于1981年冬小麥.目前應(yīng)用的已有棉花種植面積遙感調(diào)查系統(tǒng)，作物產(chǎn)量氣候分析預(yù)報(bào)系統(tǒng)，作物短、中、長(zhǎng)期預(yù)報(bào)模型，水稻遙感估產(chǎn)信息系統(tǒng)等. 經(jīng)過20 多年的艱苦努力，目前用遙感技術(shù)進(jìn)行農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)和產(chǎn)量預(yù)報(bào)的方法已趨成熟，發(fā)展到實(shí)用化水平.

隨著3S 技術(shù)應(yīng)用的成熟與普及，農(nóng)業(yè)信息技術(shù)不僅提高了對(duì)農(nóng)業(yè)的貢獻(xiàn)率，而且可培育新的農(nóng)業(yè)信息產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)I造一個(gè)良好的科技環(huán)境.總之，目前農(nóng)業(yè)信息技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了巨大的貢獻(xiàn)，正在逐步推進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程.

2 農(nóng)業(yè)信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中的局限

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)體系龐大，農(nóng)業(yè)分工越來越細(xì)化使得農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的全面推廣比較困難. 我國(guó)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)涉及種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)和副業(yè)，農(nóng)業(yè)分工向縱深發(fā)展，形成了農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后部門.產(chǎn)前部門主要包括:為農(nóng)業(yè)提供各種生產(chǎn)資料的部門.農(nóng)業(yè)產(chǎn)后部門主要包括農(nóng)產(chǎn)品的包裝、貯藏、加工、運(yùn)輸、銷售等部門.農(nóng)業(yè)產(chǎn)中、產(chǎn)前與產(chǎn)后部門共同構(gòu)成現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng).

龐大的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和細(xì)化的農(nóng)業(yè)分工使得信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用受到多方面的影響. 比如在確保農(nóng)產(chǎn)品安全中實(shí)施可追溯體系時(shí)，不僅要從源頭進(jìn)行控制，還要在生產(chǎn)加工、流通、銷售等環(huán)節(jié)都做到可追溯，這么長(zhǎng)時(shí)間的過程全面實(shí)現(xiàn)可追溯比較困難.特別是在農(nóng)產(chǎn)品深加工過程中，目前大多數(shù)還是小規(guī)模的作坊作業(yè)，現(xiàn)代化加工技術(shù)水平低，系統(tǒng)不完備，數(shù)據(jù)信息不暢通，加工人員素質(zhì)不高，數(shù)據(jù)信息不能及時(shí)更新，這都會(huì)影響農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的應(yīng)用.

我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)涉及因素繁多而且復(fù)雜，穩(wěn)定性和可控程度較差，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)易受其他環(huán)境因素的影響，很難開發(fā)出大范圍通用的農(nóng)業(yè)信息技術(shù).農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境是一個(gè)多變?cè)膹?fù)雜系統(tǒng)，正是由于這種多變?cè)斐闪宿r(nóng)業(yè)屬于弱勢(shì)行業(yè). 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)又有明顯的季節(jié)性和周期性的特點(diǎn)，另外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地域性強(qiáng)，不同地方的地形、地貌、氣候、水環(huán)境、土壤環(huán)境等不同，導(dǎo)致各地水土配合差異懸殊，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)也千差萬別.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的這些特點(diǎn)使得信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用時(shí)要考慮氣象、氣候、地理和各地水、大氣、土壤環(huán)境的條件，要綜合多學(xué)科知識(shí). 這些因素使得人們?cè)陂_發(fā)大范圍通用的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)時(shí)遇到很多難題.

土地分散經(jīng)營(yíng)，難以形成農(nóng)田規(guī)?；a(chǎn)，制約農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展.改革開放以來，我國(guó)農(nóng)業(yè)土地推行的是家庭承包責(zé)任制，農(nóng)業(yè)土地包干到戶，平均每戶都有3 ～4 塊耕地，大部分地塊面積不大，機(jī)械化耕作困難，這種土地零星經(jīng)營(yíng)現(xiàn)狀嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)的應(yīng)用.

農(nóng)村勞動(dòng)者整體素質(zhì)不高，難以推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展.由于種種原因，我國(guó)農(nóng)民文化素質(zhì)總體偏低，一些有文化的農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力異地轉(zhuǎn)移，當(dāng)前農(nóng)村農(nóng)業(yè)的勞動(dòng)人員大多是老人、婦女和兒童，信息意識(shí)較差，另外由于計(jì)算機(jī)普及率低，獲取信息技術(shù)的渠道有限，對(duì)信息技術(shù)需求愿望低，導(dǎo)致利用信息能力偏低.大部分農(nóng)戶僅把農(nóng)業(yè)作為第二產(chǎn)業(yè)，只滿足種地夠吃飯.農(nóng)業(yè)信息技術(shù)人才缺乏，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展進(jìn)程的推動(dòng).

農(nóng)村信息科技成本高，高投入低產(chǎn)出的局面影響農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用. 農(nóng)業(yè)整體利潤(rùn)水平較低，目前我國(guó)已開發(fā)的一些農(nóng)業(yè)信息技術(shù)在使用過程中收費(fèi)過高，挫傷了農(nóng)民利用信息資源的積極性，農(nóng)業(yè)科技推廣人員也心有余而力不足，鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)技、畜牧、水利、農(nóng)機(jī)等站所舉步維艱，科技推廣出現(xiàn)空檔.

3 推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的建議

1)推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展，首先實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；?jīng)營(yíng). 我國(guó)農(nóng)業(yè)土地推行的是家庭承包責(zé)任制，這種模式在當(dāng)前我國(guó)農(nóng)村大量農(nóng)民外出到城市打工，大量農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移的環(huán)境下也不利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展.在當(dāng)前發(fā)展農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化和推動(dòng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整的過程中，可以通過反租倒包、土地股份合作、土地轉(zhuǎn)包、土地轉(zhuǎn)讓、土地互換、委托經(jīng)營(yíng)等形式建立農(nóng)村土地使用權(quán)的流轉(zhuǎn)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模化經(jīng)營(yíng)，充分發(fā)揮各地的比較優(yōu)勢(shì)，形成區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；?jīng)營(yíng)是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的基本要求，也是廣泛應(yīng)用農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)的基本條件.

2)加強(qiáng)信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，開發(fā)成本較低、易于操作的信息技術(shù).數(shù)據(jù)通信主干網(wǎng)、相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)以及一些基礎(chǔ)軟件構(gòu)成了信息基礎(chǔ)設(shè)施. 建立安全、可靠、多功能的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)技術(shù)環(huán)境、良好的服務(wù)體系和能體現(xiàn)公益性原則的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)是農(nóng)業(yè)信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的目標(biāo). 農(nóng)業(yè)信息化的最終用戶是農(nóng)民，應(yīng)該力爭(zhēng)使農(nóng)業(yè)企業(yè)及農(nóng)戶能用得上、用得起和用得方便.目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重點(diǎn)放在有線與無線電視網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、公用分組交換網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、農(nóng)業(yè)企業(yè)管理數(shù)據(jù)查詢的基礎(chǔ)軟件等.

3)培養(yǎng)農(nóng)業(yè)信息化專業(yè)人才的同時(shí)，普及農(nóng)業(yè)信息技術(shù)知識(shí).實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化的關(guān)鍵是人才，需要一批既懂現(xiàn)代信息技術(shù)、農(nóng)業(yè)技術(shù)，又善于經(jīng)營(yíng)現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的專業(yè)人才［6］.這就要求在農(nóng)業(yè)信息人才培養(yǎng)方面需要加大投入，可以在大專院校設(shè)立農(nóng)業(yè)信息化專業(yè)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)信息化的普及，逐步培養(yǎng)一支適應(yīng)農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的專業(yè)隊(duì)伍. 他們能引導(dǎo)農(nóng)民采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，提高農(nóng)產(chǎn)品的科技含量，增加農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，還能幫助農(nóng)民利用信息化技術(shù)對(duì)其自身的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)做到心中有數(shù)，有的放矢，避免因信息閉塞而導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出過剩的現(xiàn)象.

各級(jí)地方政府還應(yīng)采取措施，增加對(duì)農(nóng)村信息技術(shù)培訓(xùn)的投入，定期組織開辦信息培訓(xùn)班、網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練班等，培養(yǎng)農(nóng)民的信息意識(shí)，提高農(nóng)民的信息技術(shù)素質(zhì)、增強(qiáng)農(nóng)民應(yīng)用信息技術(shù)的能力.

4 結(jié) 語

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一個(gè)多變?cè)膹?fù)雜系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的多變?cè){(diào)控，保證農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，發(fā)展農(nóng)業(yè)信息化是大勢(shì)所趨.

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中深化信息技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)提高農(nóng)業(yè)科學(xué)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理，推進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化和現(xiàn)代化進(jìn)程都具有重要的作用，同時(shí)也為解決21世紀(jì)中國(guó)十幾億人口的糧食安全和持續(xù)發(fā)展提供了有力的技術(shù)保障.

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