美國(guó)農(nóng)業(yè)部最近的調(diào)查報(bào)告指出，由于國(guó)內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，正在為推動(dòng)美國(guó)農(nóng)業(yè)出口創(chuàng)造更大的盈余。近期發(fā)布的美國(guó)2010年貿(mào)易數(shù)據(jù)證實(shí)了美國(guó)在農(nóng)作物種植方面的杰出才能。雖然從總體上看，美國(guó)2010年商品和服務(wù)貿(mào)易逆差進(jìn)一步擴(kuò)大，再次下滑近5000億美元，但農(nóng)業(yè)出口同比增長(zhǎng)了幾乎1/3，創(chuàng)造了近400億美元的貿(mào)易盈余。在2010年，美國(guó)農(nóng)業(yè)出口額為1158億美元，創(chuàng)歷史新高。

美國(guó)農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)湯姆·維爾薩克表示：“如今的數(shù)據(jù)顯示，全球?qū)γ绹?guó)食品和農(nóng)產(chǎn)品的需求正在飆升。”他指出，智慧農(nóng)業(yè)每年可為美國(guó)農(nóng)民節(jié)約數(shù)百萬美元，并避免了使用不必要的化肥和殺蟲劑，從而顯著降低了規(guī)?；r(nóng)業(yè)對(duì)環(huán)境的沖擊。去年美國(guó)農(nóng)業(yè)出口打破紀(jì)錄，比2008年創(chuàng)造的上個(gè)紀(jì)錄1148億美元多出了近10億美元。

智慧農(nóng)業(yè)的核心是“精確”

智慧農(nóng)業(yè)是將全球定位系統(tǒng)、遙感、地理信息系統(tǒng)、人工智能等高新技術(shù)用于對(duì)農(nóng)作物精確的管理方法。這種定位技術(shù)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，主要是針對(duì)農(nóng)田因土壤構(gòu)成、肥力狀況、作物生長(zhǎng)情況等因素的差異而對(duì)種籽、化肥、除草劑和殺蟲劑施用量提出的不同要求。在目前情況下，農(nóng)民一般難以顧及這些因素，在同一地區(qū)不同條塊的農(nóng)田上使用等量的種籽和農(nóng)用化學(xué)品，這除了用量過多而造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)之外，還導(dǎo)致了土壤中殘余化學(xué)物質(zhì)的積累和地下水資源的污染。

智慧農(nóng)業(yè)的核心是“精確”。5年前美國(guó)市場(chǎng)上已開始提供一種名為“綠色尋求者”的手握式遙感器，只要握著這個(gè)小小的遙感器在莊稼地里走上一圈，電子顯示屏就會(huì)準(zhǔn)確顯示：每0.4平方米的莊稼目前的肥料、水分等營(yíng)養(yǎng)情況，以及現(xiàn)在還缺多少肥料、水分，或存在過多的肥料和水分等。此類莊稼遙感測(cè)量?jī)x還可以安裝在拖拉機(jī)等各種農(nóng)機(jī)上，農(nóng)機(jī)開到哪里，就可以測(cè)到哪里；也可以安裝在小型飛機(jī)上，對(duì)大面積農(nóng)田進(jìn)行作物檢測(cè)。

上世紀(jì)80年代后，逐步發(fā)展到將衛(wèi)星定位系統(tǒng)具體應(yīng)用到農(nóng)作物的種植生產(chǎn)上。例如，美國(guó)的農(nóng)場(chǎng)主為了實(shí)現(xiàn)精確種植，在種植作物前要對(duì)土壤進(jìn)行化驗(yàn)檢測(cè)，大多數(shù)農(nóng)場(chǎng)主是把每塊土地的土樣送到土壤研究所檢測(cè)，研究所通過儀器檢測(cè)和電腦分析，向農(nóng)場(chǎng)主提供一個(gè)書面數(shù)據(jù)圖表，表明這塊土地在種植各種作物時(shí)所需要的肥料、水分以及未來產(chǎn)量等各種情況。據(jù)此，農(nóng)場(chǎng)主會(huì)選擇該土地本季最適合種什么，達(dá)到以最低成本得到最高收入的目的。

在現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用日趨廣泛的今天，衛(wèi)星正在幫助許多國(guó)家的農(nóng)場(chǎng)主從事低污染而又高效益的農(nóng)業(yè)耕作。例如，由英國(guó)梅西-弗格森公司研制出全球定位系統(tǒng)測(cè)繪系統(tǒng)，可用于一家耕地面積為1000公頃的農(nóng)場(chǎng)，該農(nóng)場(chǎng)種植小麥、葡萄、豌豆、馬鈴薯、大豆和向日葵。

產(chǎn)量和位置兩套數(shù)據(jù)儲(chǔ)存進(jìn)機(jī)載計(jì)算機(jī)中，并加以標(biāo)準(zhǔn)化。隨后將這種信息轉(zhuǎn)存至一張小巧的像厚信用卡一樣的小存儲(chǔ)芯片上，再將其放入農(nóng)場(chǎng)的計(jì)算機(jī)中，從而得出差別所帶來的產(chǎn)量波動(dòng)。

目前，衛(wèi)星定位系統(tǒng)和電腦結(jié)合的技術(shù)設(shè)備，在美國(guó)、歐洲和日本已廣泛用于拖拉機(jī)、播種機(jī)和收割機(jī)上。比如，將衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器與電腦顯示屏安裝在拖拉機(jī)上和播種機(jī)上，農(nóng)場(chǎng)主形容開這些農(nóng)機(jī)就像開飛機(jī)一樣，按照提前設(shè)定好的耕作路線圖，走得不偏不斜，夜間照樣可以均勻地精耕細(xì)作。把這些技術(shù)設(shè)備用在收割機(jī)上，收割機(jī)在收割行進(jìn)時(shí)，駕駛艙里的顯示屏就會(huì)準(zhǔn)確顯示出每塊地的莊稼產(chǎn)量和重量。衛(wèi)星和信息技術(shù)還可以準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)到每塊地莊稼的病蟲害以及肥料、水分等莊稼營(yíng)養(yǎng)成分的現(xiàn)狀。

在現(xiàn)代信息技術(shù)的支持下，智慧農(nóng)業(yè)得以大放光彩：根據(jù)土壤的狀況使肥力的效果得到改善；根據(jù)病蟲害的情況來調(diào)節(jié)農(nóng)藥噴灑量；不再耕種那些土壤已經(jīng)板結(jié)的土地，也就是說放棄那些耕種時(shí)間過長(zhǎng)的土地；自動(dòng)調(diào)節(jié)拖拉機(jī)的耕種深度……在衛(wèi)星的密切監(jiān)視下，加上拖拉機(jī)的電腦上已經(jīng)記錄了機(jī)器的作業(yè)情況以及取得的成果，這樣農(nóng)場(chǎng)主就可以以最“科學(xué)”的方式來管理自己的“電腦農(nóng)場(chǎng)”。

“精細(xì)派”的崛起

為什么美國(guó)產(chǎn)汽車或卡車賣不出去，而農(nóng)作物卻仍然暢銷？這或多或少應(yīng)歸功于那些“精細(xì)派”的農(nóng)民。通過測(cè)量土地以可見的紅外線波長(zhǎng)所反射和釋放出來的能量，精細(xì)派農(nóng)民可以對(duì)影響作物的多種變量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，比如土壤濕度、表面溫度，光合作用以及雜草或病蟲害等。簡(jiǎn)而言之，智慧農(nóng)業(yè)采用了遠(yuǎn)程感應(yīng)成像、數(shù)據(jù)分析軟件以及可應(yīng)用于拖拉機(jī)的電子設(shè)備，以便在正確的時(shí)間和地點(diǎn)使用適量的水、化學(xué)品、殺蟲劑或除草劑。

盡管美國(guó)經(jīng)濟(jì)不景氣的陰影仍未散去，但美國(guó)農(nóng)民約翰·波特的收入并未減少，他依賴的就是智慧農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式。這位明尼蘇達(dá)州的農(nóng)民，他駕駛拖拉機(jī)在田里工作，表面上看他的行為和別的農(nóng)民沒有什么區(qū)別。但是，他的拖拉機(jī)上裝了一臺(tái)電腦，從屏幕上可看到面積達(dá)700公頃的玉米和大豆田的地圖，計(jì)算機(jī)還會(huì)告訴他哪個(gè)地方需要施肥，施多少肥。去年2月，他更新衛(wèi)星信號(hào)接收器，可以更準(zhǔn)確地收到全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)發(fā)出的遙感遙測(cè)信息，根據(jù)這些信息可進(jìn)行精確的土壤調(diào)查、合理施肥、作物估產(chǎn)、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)和土地合理利用等。

20世紀(jì)80年代初，美國(guó)提出智慧農(nóng)業(yè)的構(gòu)想，其間微電子技術(shù)發(fā)展推動(dòng)了智能化監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)作物生長(zhǎng)模擬、栽培管理、測(cè)土配方施肥等農(nóng)業(yè)系統(tǒng)構(gòu)成了智慧農(nóng)業(yè)早期技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代初，全球定位系統(tǒng)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。

在大規(guī)模普及現(xiàn)代信息技術(shù)后，智慧農(nóng)業(yè)更有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。此后智慧農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展成新的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，并在世界范圍內(nèi)形成了科學(xué)的新的農(nóng)業(yè)發(fā)展道路。實(shí)踐證實(shí),智慧農(nóng)業(yè)是信息技術(shù)革命，它不只是引入新技術(shù)，它更是由于引入新技術(shù)而引發(fā)的一場(chǎng)信息革命，而且?guī)砹艘粓?chǎng)全新的農(nóng)業(yè)變革。

發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)已成為共識(shí)

在許多國(guó)家，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)已成為一種共識(shí)，可以使土地得到充分的科學(xué)利用，合理密植；可以節(jié)省時(shí)間和資源，提高工作效率，減少人力、財(cái)力不必要的浪費(fèi)，最大限度地降低成本。比如，通過對(duì)莊稼肥力、水分的檢測(cè)，可以科學(xué)合理地施肥和澆水。據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)，每季度莊稼可以節(jié)省30%的水。不僅各種資源和成本大大降低，更重要的是能大大提高作物的產(chǎn)量。

目前智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)在美國(guó)中西部地區(qū)和西歐應(yīng)用得最為廣泛，主要用于甜菜、玉米和大豆等作物的種植。

大部分的智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)需要依靠各種全球定位系統(tǒng)裝置和可以將天氣模式、土壤性質(zhì)和蟲害控制等方面的信息在地圖上用一個(gè)點(diǎn)表示出來的軟件。農(nóng)場(chǎng)主們可以利用這些信息來進(jìn)行指揮，根據(jù)種植區(qū)的每個(gè)部分需要多少肥料和殺蟲劑來調(diào)整可變速率噴灑器的施用量。

使用了智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的農(nóng)場(chǎng)主認(rèn)為，這種種植方法給他們提供了一些新的方式來分析他們對(duì)土地的投入和他們從土地中獲得的回報(bào)之間的關(guān)系，并且使他們可以在成本不變的情況下管理更多的土地。但長(zhǎng)期以來智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣應(yīng)用一直進(jìn)展得相當(dāng)緩慢，這主要是因?yàn)橛嘘P(guān)設(shè)備和服務(wù)的成本太高，小型農(nóng)場(chǎng)是無法負(fù)擔(dān)這筆費(fèi)用的，還有一個(gè)原因是智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)帶來的好處并不總是十分明確。

美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)智慧農(nóng)業(yè)研究中心負(fù)責(zé)人皮埃爾·羅伯特博士說：“南北達(dá)科他和蒙大拿州的小麥生產(chǎn)者現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，根據(jù)目前的國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格，要想通過種植小麥來獲取利潤(rùn)確實(shí)非常困難。如果你沒有取得利潤(rùn)，你就沒有額外的資金購(gòu)買和使用新技術(shù)。”

在伊利諾伊州的尚佩恩地區(qū)，約翰·賴夫斯特克經(jīng)營(yíng)著一個(gè)面積為1800英畝的玉米和大豆種植農(nóng)場(chǎng)。他說：“有了信息技術(shù)，按照智慧農(nóng)業(yè)思路，農(nóng)場(chǎng)主就不需要整天坐在計(jì)算機(jī)前。”

大多數(shù)購(gòu)買精確種植技術(shù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者都承認(rèn)，如果想在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中取得勝利，智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的各個(gè)組成部分都是必不可少的。設(shè)在羅切斯特的阿格里林克食品合作組織的副主席托馬斯·費(fèi)瑟說：“對(duì)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)有抵觸情緒的人將無法在競(jìng)爭(zhēng)中生存下來。”

亞拉巴馬州奧本大學(xué)工程與生物系統(tǒng)學(xué)教授約翰·富爾頓指出：“使用更先進(jìn)的智慧農(nóng)業(yè)工具能夠節(jié)約更多的費(fèi)用，約為每英畝15美元。“使用指導(dǎo)系統(tǒng)和智慧農(nóng)業(yè)基本技術(shù)可每英畝節(jié)約2至8美元不等。”研究顯示，精細(xì)耕作技術(shù)可以將殺蟲劑和化肥的使用量減少10%或更多，而不會(huì)影響農(nóng)作物的產(chǎn)量。而且，這些技術(shù)還在不斷發(fā)展。比如，亞利桑那州研究人員正在使用全球動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（一種精細(xì)度高達(dá)次英寸級(jí)別的GPS系統(tǒng)），以通過耕耘機(jī)來控制棉花地的種子。更為重要的是，這種做法比現(xiàn)今所有殺蟲劑都更加有效和節(jié)約成本。

對(duì)中國(guó)的啟示

我國(guó)是世界上的農(nóng)業(yè)大國(guó)，但又是耕地嚴(yán)重不足的國(guó)家，目前我國(guó)人均耕地面積排名世界第126位，僅占有世界人均耕地面積的40%。因此，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)具有長(zhǎng)遠(yuǎn)和現(xiàn)實(shí)意義。

我國(guó)幅員遼闊，農(nóng)業(yè)自然條件復(fù)雜，農(nóng)業(yè)機(jī)械化綜合水平較低，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，電子、計(jì)算機(jī)和信息等技術(shù)的應(yīng)用還較少，因此全面推廣智慧農(nóng)業(yè)尚有一定困難，但可以在規(guī)?；蜋C(jī)械化程度較高的地區(qū)，如新疆、黑龍江等地區(qū)的大型農(nóng)場(chǎng)率先開展智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用。對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、城市化程度高的地方，要建立合理的土地流轉(zhuǎn)機(jī)制，引導(dǎo)農(nóng)戶發(fā)展適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)，進(jìn)行智慧農(nóng)業(yè)試驗(yàn)，逐步推廣智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)。此外，應(yīng)廣泛建立適合于家庭聯(lián)產(chǎn)承包分散經(jīng)營(yíng)的智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。

尤其要提及的是，我國(guó)西部地廣人稀，有較好的規(guī)模經(jīng)營(yíng)基礎(chǔ)，從自然條件來說，比較適于開展智慧農(nóng)業(yè)；西部地區(qū)占主導(dǎo)的是第一產(chǎn)業(yè)，第三產(chǎn)業(yè)并未得到充分發(fā)展，但如果發(fā)展基于知識(shí)之上的新技術(shù)，西部的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可以得到進(jìn)一步優(yōu)化；另外西北地區(qū)現(xiàn)階段水資源開發(fā)利用方式不合理，管理落后，灌溉方式不當(dāng)引起土壤沙化、草場(chǎng)退化和土地次生鹽堿化，目前全國(guó)水土流失面積約80%發(fā)生在西部，每年新增的荒漠化土地也大多分布在西部地區(qū)。智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中在自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制條件下的精準(zhǔn)灌溉工程技術(shù)，如噴灌、滴灌、微灌和滲灌等，可大大節(jié)約西部水資源利用率。

作為長(zhǎng)遠(yuǎn)策略，我國(guó)可以縣或鄉(xiāng)為單位，研究建立區(qū)域性土壤養(yǎng)分信息系統(tǒng)，分區(qū)指導(dǎo)當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)分管理和肥料合理施用，逐步建立起適合小規(guī)模分散經(jīng)營(yíng)體制下的智慧農(nóng)業(yè)信息化管理模式。

面對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展相對(duì)落后的現(xiàn)狀和國(guó)際市場(chǎng)的挑戰(zhàn)，我國(guó)應(yīng)不失時(shí)機(jī)地大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，使之成為我國(guó)農(nóng)業(yè)普及現(xiàn)代信息技術(shù)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的突破口。長(zhǎng)期以來的實(shí)踐證實(shí),現(xiàn)代農(nóng)業(yè)離不開現(xiàn)代信息技術(shù)，后者打造的智慧農(nóng)業(yè)無疑將改造世界農(nóng)業(yè)，并孕育世界農(nóng)業(yè)未來的新希望。