农业专业论文精修:《浅议适合新疆情况的精细农业发展策略》
[摘 要] 现代农业正朝着知识农业的方向发展。为此，在分析精细农业的含义及其技术思想的基础上，结合新疆绿洲农业现状，提出了适合新疆情况的精细农业发展策略，对推动新疆由传统农业向现代化农业转化具有一定意义。
[关键词] 精细农业；新疆绿洲；现代化农业
目前，世界农业正从传统农业向高科技农业的方向发展。自 20 世纪 90 年代以来，随着全球定位系统、地理信息系统、遥感、变量处理设备和决策支持等技术的发展，精细农业作为基于信息高科技的集约化农业问世了，并成为农业可持续发展的热门领域。精细农业的核心[1]
是实时地获取地块中每个小区（每平方米到每平方百米）土壤农作物的信息，诊断作物长势和产量在空间上差异的原因，并按每个小区做出决策，准确地在每个小区上进行灌溉、施肥或喷洒农药，以求达到最大限度地提高水、肥、杀虫剂的利用效率，增加产量，降低生产成本，减少环境污染的目的。
1.精细农业概述
1.1 精细农业技术组成
精 细 农 业 “ Precision Agriculture ” 或“Precision Farming”，又译为“精确农业”、“精准农业”。它是现代信息高科技，包括全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）、作物生长管理决策支持系统（DDS）、耕地产量图（YM）、变量投入技术（VRT）以及信息采集和传感技术等，与地理学、土壤学、作物科学、农艺学、植物保护科学、资源环境科学、管理学等基础学科有机地结合，形成和完善了一个新的“精细农业”技术体系，是一种农业动态管理系统的战略思想，是信息和人工智能高新技术在大农业中的应用。
1.2 精细农业技术体系的实施过程
其实施过程包括以下 3 个方面：一是采集地块作物收获分布情况，生成小区产量分布图。二是根据田间作物生长条件的差异以及田间土壤类型、水分、肥力、实测的产量分布量，综合专家知识、作物栽培模型等，决定如何操作处理地块。按小区间的条件差别，对地块小区产量分布图进行分析，定义需要进行特殊处理的区域，分析形成决策方案，生成决策图。三是根据地块决策图生成控制指令，对变量农业机械进行作业的调节与控制。
与传统农业相比，精细农业最大的特点是以高新技术和科学管理换取对自然资源的最大节约。它是一项综合性很强的系统工程，是农业实现低耗、高效、优质、环保的根本途径，是世界农业发展的新趋势，也是我国农业迈向 21 世纪的最佳选择。新疆作为全国面积最大的自治区，又有着独特的农业自然资源，国家实施西部大开发战略给新疆的发展带来了难得的历史机遇。
2.新疆绿洲农业现状和存在问题
2.1 新疆农业生产特点[2]
新疆地处欧亚大陆腹地，三山夹二盆（阿尔泰山、喀喇昆仑山、阿尔金山、塔里木盆地、准葛尔盆地），天山横贯中部，构成了新疆极为复杂的地貌和极端干旱少雨的气候特点，是全国独特的干旱荒漠绿洲农业生态区，极为短缺的水资源已成为限制新疆经济持续发展的主要因素。
从自然条件来看，新疆光热资源充足，适宜粮食、棉花、甜菜和瓜果的生长，而且品质优良。新疆土地资源丰富，现有耕地 312.4 万 hm2，人均0.2hm2，目前尚有可垦耕地 666.6hm2。新疆的灌溉农业区 94%耕地是水浇地，天山、昆仑山、阿尔泰山脉冰雪消融，为平原的绿洲农业提供了稳定的水源，为新疆农业连续多年稳产高产奠定的基础。
2.2 新疆绿洲农业面临的挑战
(1) 人口压力大，耕地退化[3]。新疆人口逐年增长，对环境造成极大的压力。为了减轻人口增长对耕地的压力，自 1949 年以来，全疆新增耕地 2.3倍，绿洲扩大 2 倍以上。然而，绿洲内土壤沙化、次生盐渍化、风蚀、肥力下降及污染等退化现象日益严重，已构成对绿洲农业的严重威胁。
(2) 土壤沙化[3]。新疆绿洲多被沙漠戈壁包围，有些甚至与沙漠呈犬牙交错。由于人类盲目毁林开荒、滥砍、滥伐、滥挖和滥牧，使植被破坏，河流断流，湖泊干涸；使砂质表土干化疏松，易遭风蚀，成为扬沙策源地。近 50 年来，在塔里木盆地沙漠化的 0.86 万 km2土地中，由于农垦缺乏保护而造成的为 0.38 万 km2；由于不合理用水形成的为 0.34 万km2；由于风的作用而形成的仅为 0.13 万 km2。因此，实施农业可持续发展，保持生态、资源、环境的协调发展，采取适合于绿洲农业，尤其以生产建设兵团大型农场的精细农业，是 21 世纪在实施西部大开发战略中新疆农业的唯一选择。
3.新疆绿洲实施精细农业的有利条件
3.1 规模经营的相对优势
精细农业是为适应集约化、规模化程度高的作物生产系统可持续发展目标而提出的，其所实现的边际效益[4]（Managing effect）与农业经营的规模大小成正比。发达国家的实验表明：生产规模较小的农场，其精细的耕作程度较高，实施精细农业产生效益也相应较小；而生产专业化水平较高的农场，由于地块较大，耕地相对粗放，在较大地块采用一种管理方式，因而实施精细农业所产生的边际效益就要大得多。
新疆土地资源丰富，耕地面积大而且平整连片，精细耕作程度低，尤其是新疆生产建设兵团各垦区农场均是规模经营，统一管理。因此，推广实施精细农业会取得较大的边际效益。
3.2 农机化作业的相对优势
农业机械化、自动化程度较高，越有利于精细农业技术实践。由于新疆绿洲农业规模经营的特点，为机械化作业开辟了广阔的前景，尤其是新疆兵团农机装备水平较高，农业机械化程度超过 80%。目前，千公顷农机总动力达到 1000kW 以上，除了棉花收获之外，其它各主栽作物其整地、播种、田管、收获、运输、加工等均实现了全过程的机械化作业，这为精细农业的实施提供了强有力的技术支持和保障。
3.3 明显的农业田时空差异性
精细农业的概念是建立在“空间差异”的基础上。一般来说，作物生长在没有空间的农田，实施精细农业技术实践是不会有经济效益的。农田的空间差异首先表现在产量的空间差异上，产量的差异可能是由于土壤墒情、土壤肥力、病虫害分布等因素的差异性造成的。
新疆耕地面积大，中、低产田占耕地的 60%以上。按照精细农业的技术思想，实际测知作物个体或小群体生长的实际需要，及时而有针对性地投入水、肥、药等，以最少的物质能量消耗，最大幅度地提高作物产量，而给环境造成最小的污染，并给予土壤以良性循环，防止土壤退化，保护生态。
4.新疆绿洲发展精细农业的策略研究
4.1 实施精确灌溉，提高水资源利用率
新疆 90%以上的耕地需要灌溉，是灌溉农业。水资源的合理利用是新疆农业甚至整个经济发展的关键。目前，新疆灌溉用水的利用率仅 40%左右。根据新疆农业用水现状，减少水的损耗和提高水资源利用率是当务之急，精确灌溉毫无疑问将成为新疆精细农业的一项重要内容。
众所周知，喷灌、滴灌是当今世界最有效的节水灌溉方式。在新疆最适宜采用喷灌的地区是作物生育期降雨较多、蒸发量相对较小、风力不大、地形复杂、地面坡度大、土层薄、有自压条件或能源充裕价廉的补充灌溉地区。相比之下，滴灌则更适合干旱区和半干旱区[5]。根据不完全统计，截至 2001 年底，新疆兵团喷、滴灌面积已达到 10.67 余万 hm2，推广精确灌溉势在必行。采用计算机控制的节水灌溉技术，可实现因时、因地、因作物用水，使水的消耗量减少到最低程度，并能获得尽可能高的产量。
4.2 实施精确施肥，提高化肥资源的利用率
精细农业采用因土、因作物、因时全面平衡施肥，彻底扭转传统农业中因经验施肥而造成的“三多三少”（化肥多，有机肥少；N 肥多，P、K 肥少；三要素肥多，微量元素少）以及 N、P、K 比例失调的状况，因此有明显的经济和环境效益。
新疆在化肥施用方面的突出问题是结构不合理，利用率低。一是化肥用量偏大，肥料投入量的增长高于产量的增长率，施肥报酬明显递减；二是肥料利用率偏低。实施精确施肥技术不但可以提高化肥资源利用率，还可以降低成本，提高作业产量。
近年来，新疆兵团采用滴灌随水施肥技术，即将肥料溶入灌溉水并随同滴灌、渗灌等水施入田间或作物根区。据测定，滴灌施肥氮的利用率为 70%左右，磷的利用率为 31%～34%。这个结果基本接近国际水平（75%和 35%）。
4.3 信息技术要与现有农业机械设备相结合
将集成的 GIS 系统安装在带有 GPS 的农业机械上，可以实现精密播种、精细施肥、精细施药、精细收获，还可以在田间定位和自动采集对应小区的平均产量数据，并利用计算机处理，生成作物产量分布图；定位采集土壤肥力、墒情、病虫草害分布、作物长势，并利用计算机处理，生成作物生长的空间差异分布图；利用 GIS 的空间决策分析和作物生长模拟模型，建立作物管理辅助决策支持系统，并在决策者的参与下生成作物管理处方图；实施按处方图控制农业机械进行田间作业，如带 DGPS 和处方图读入设备，可调节播量和播深的谷物精密播种机、可调节施肥量的定位施肥机、可调节施药量的喷药机、可调节喷水量的定位喷灌机[6]。
在垦区各农场建立精细农业示范区，充分利用农业规模化经营和先进的技术装备优势，促进了现代信息技术与农业工程技术集成。精细农业示范工程的建立不但能带动相关产业发展，而且还能够因地制宜地推动应用规模和范围，逐步在较大面积和范围内实现农业高产、优质、低耗、高效生产。
4.4 利用先进技术，建立农业及生态监测系统
利用 RS 技术建立农业及生态监测系统，可以及时了解掌握湖泊、河流干涸及土地荒漠化的变化情况，提供一定区域生态环境监测及建设方案和土地荒漠化、盐碱化防治方案，全面掌握新疆绿洲农业实际种植面积和作物分布情况，推断农田土壤和作物生长的时空变异性，解决作物生产与产量预测不精确等问题，同时还可以对作物
