智慧农业的国内外研究现状论文

评价农业信息化指标应包括：(1)农业信息化的基础设施建设。如：通讯网络、计算机网络、宽带、分布情况、电话用户等；(2)农业f膏息技术装备。包括计算机的拥有量、网站数萎故其它通讯设备能否保证信息传播畅通；(3)农业信息资源的开发利用。包括农业数据库的种类和数量、农业信息资源获取量和网络、农业信息资源的再开发和利用；(4)农业信息技术的普及和应用。包括各种农业信息技术的用户数，按主要农业信息技术在各个行业的应用，如农业专家系统的种类和实际应用的普及率；(5)农业信息化对农业发展的贡献率。包括农业信息技术的采用在农业生产总值中所起的增值作用，即在农业总产值中所占的比重。国外农业信息技术应用现状国外农业信息技术应用的现状主要体现在4个方面：第一，数据库与网络。农业信息量大、面广而分散，目前国际上最普遍、最实用的方法是将各种农业信息加工成数据库并建立农业数据库系统。第二，精确农业。精确农业发源于美国，是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业，是21世纪农业的发展方向。主要由10个系统组成。包括全球定位系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统。其中，遥感技术已被欧洲、美国、日本、中国和澳大利亚等国家广泛应用于农业资源调查、农业生态环境评价、作物产量预报和农林牧灾害监测等各个方面。农作技术已精确定位到lOm2为单位的小块土地上，大大降低了作物生产成本。及至1999年，美国使用精确农业技术约达90%，英国、德国、法国、荷兰、西班牙、澳大利亚、加拿大等发达国家正在迅速发展精确农业，不少发展中国家也在酝酿实施这一项目。近年来，以航空为主的遥感技术开始应用于农田信息采集，虽处于起步阶段，但发展势头迅猛。第三，专家系统。国外农业专家系统的应用始于20世纪70年代后期，最早是美国IL Linois大学的植物病理学家和计算机学家共同开发的大豆病害诊断专家系统PLANT/ds。20世纪80年代中叶有了迅速的发展，美国、英国、荷兰、澳大利亚、加拿大等国相继在作物栽培、畜禽饲养、农业经济效益分析、农产品市场销售管理等方面研制出不少的农业专家系统。据统计，1995年美国正在使用或准备使用的农业专家系统有1 000多个，日本有400多个。从开发总量看，美国占绝大部分，几乎占80%，其它国家(包括中国)只占20%。专家系统今后的研究重点：建立模型以描述农业生产中非结构化、非系统化的知识，最终建立以主要农作物、畜禽、水产为对象的生产全程管理系统和实用技术系统，促进农业生产的科学管理和先进技术的推广利用。第四．虚拟农业。虚拟农业是20世纪80年代中期问世的一种农业信息技术的高新产品，是作物生长模拟模型的进一步发展。它利用计算机虚拟现实技术、仿真技术、多媒体技术建立数学模型定量而系统地描述作物生长发育器官建成和产量形成等生理生态过程与环境、之间相互作用的数量关系，在此基础上，设计出虚拟作物、畜禽，从遗传学角度定向培育农作物，改变传统的育种和科研方式。目前’眭￡界上仅有少数几个研究机构在开展这方面的研究，研究内容为虚拟主要农作物、畜禽的育种和管理。国内农业信息技术应用现状信息技术在我国农业领域的应用虽起步较晚，但发展很快。1979年从国外引进遥感技术并应用于农业，首开信息化农业的先河。1981年中国建立第一个计算机农业应用研究机构，即中国农业科学院计算中心．开始以科学计算、数学规划模型和统计方法应用为主的农业科研与应用研究。1987年农业部成立信息中心，开始重视和推进计算机技术在农业领域的试点和应用。1994年以来，中国农业信息网和中国农业科技信息网的相继开通运行，标志着信息技术在农业领域的应用开始迈入快速发展阶段。目前，信息技术农业应用研究与推广取得了一些成果．建起了一批农业综合数据库和各类应用系统。其中以粮、棉、油为主的信息技术成果约占1/3。如利用计算机技术，对农作物的选种、灌溉和施肥等不同管理环节进行优化处理后，向农民提供信息咨询，指导农民科学种田；对农作物病虫害、产量丰欠等进行预测预报，帮助农药企业合理安排生产，辅助农民科学调整生产结构；对不同类型的农业经济系统、土壤一作物一大气系统等进行仿真。辅助农业管理者编制农业规划和生产计划；根据各种动物营养需求，生产最佳的饲料配方，帮助生产厂家和养殖户获得最大经济效益。近年来，部分科研院所开始探索计算机视觉及图像处理技术在农业领域的应用，有些已取得显著的效果。农业部利用网络协议信息发布与查询等技术，建成的专业面涵盖较宽．信息存储、处理及发布能力较强．信息资源丰富和更新量较大的中国农业信息网，现联网用户已发展到了3 000多家。据中国农科院科技文献中心检索．到2001年3月中国大陆农业网站数量近2 200家，超过了法国、加拿大等发达国家，如果加上台湾和香港的农业网站，中国农业网站数量可排在世界前10名以内。国家科技4 3攻关计划开展了“农业决策支持信息系统研究”、“农业信息化关键技术的研究”。已经开始为国家宏观决策和农业科技信息传播发挥作用。国家“863”计划开展了“智能化农业信息技术应用示范工程”．在全国建立了20个示范区，取得了显著成效。另外，开展了“网络农业”、“精确农业”、“虚拟农业”等的探索研究。近年来，在农业研究信息系统、科技基础数据库、小麦～玉米连作智能决策系统、农业词表和机器翻译系统、多媒体光盘应用系统、农场管理系统、畜牧营养数据库、土肥信息管理系统、草地信息系统等方面取得了一系列进展和科技成果。我国农业信息技术在应用方面存在的问题(1)农民素质不高，信息化意识和利用信息的能力不强。(2)农业产业化程度不高。难以形成正常的信息需求。农业产业化是农业信息化的基础，两者是相互依赖的。农业的产业化意味着生产规模的扩大，农业生产以市场为导向，必然产生对信息的大量需求及提高效率的强烈愿望，在规模小时，以满足自己需要时就不可能或不必要加大对信息技术的需求，因为采用信息技术需要一定的投入，如购买信息技术设备，支付获取信息费用，这对于生产规模小，生产效益不高的农业生产来说，权衡之下，显然不可能在信息方面有大的投入。(3)网络成本较高，阻碍了信息化的普及。表现在两个方面：一是大多数农民买不起计算机，也就难以获取农业信息。现在平均每台计算机的价格约为5 000元至6 000元；二是农村电话费若按0．3元/分钟计算，加上上网费用4元/小时，合计每小时上网费超过10元．农民难以支付如此高的费用。(4)农业信息化基础工作水平低。表现在基层缺少收集信息、处理信息、传播信息的软硬件设备。信息网络体系不健全；无信息服务中介组织，基层缺少能够主动、科学地进行信息管理的人员；信息来源可靠性差．致使不少假信息和过期信息给农业生产带来损失；更为重要是缺乏大型实用数据库。数据库建设数量不少，但质量不高，实用性差。(5)信息技术实用性差，没能给农民带来较好的经济效益。作为农业生产地区存在不同程度的差异。要因地制宜地进行农业种植、生产，也就要求信息技术的适应性要因地制宜。目前从事农业应用软件开发的人员比例较少，且开发的技术品种不多，适应性差，加上目前农业应用软件出现供求之间的矛盾，更加阻碍了农业信息化的普及。(6)农业信息服务体系还没有完成．电子商务给农产品销售带来的作用尚未较好发挥。农业信息化建设缺乏政府的宏观指导与必要引导，信息服务尚未完全形成．另一方面，发展电子商务还处于初级阶段，其所需配套条件和市场机制尚未形成。农产品的电子商务还处于起步研究阶段，难以发挥其重大的作用。(7)农业信息网络人才缺乏。农业信息网络的建设需要一大批不仅精通网络技术。而且熟悉农业经济运行规律的专业人才，能为农产品经销商提供及时、准确的农产品信息，对网络信息进行收集、整理、分析市场形势、回复网络用户的电子邮件、解答疑问等。而由于对农业信息网络人才不够重视，投入经费少，加上培训机制的不完善，目前农业信息网络人才相当缺乏，使得农业信息专业库的建设、更新速度缓慢。

德国智慧农业发展的情况和政策德国：高科技与数字农业。2017年，欧洲农业机械协会提出，未来欧洲农业的发展方向是以现代信息技术与先进农机装备应用为特征的农业（Farming ）。德国是率先实施工业的国家，而智慧农业的基本理念与工业基本相似。二者都需要通过物联网、大数据、云技术的应用，将数据由传感器从种植对象或养殖对象处收集，上传至数字技术综合应用平台，处理后再分发到对应农机上，进一步提高农业效率。德国农业科技含量较高，农业信息技术、生物技术、环保技术等在德国应用广泛，如把地理信息系统、全球定位系统、遥感技术等应用到大型农业机械上，在计算机系统的控制下，实施耕地、播种、施肥、打农药等田间作业;在饲养的牲畜身上安装电子识别牌，通过电子识别牌获得动物饮食状况、产奶量等信息，从而有针对性地进行改良和改进;由大型企业牵头研发数字农业技术，为农业生产者提供一系列的技术解决方案。

近年来，我国在智慧农业发展方面开展了系列部署，实施了一批重大应用示范工程，农业专家系统、农业智能装备、北斗农机自动导航驾驶等智慧农业科技取得了突破。然而相比发达国家，因起步晚、基础薄弱，我国智慧农业研发应用水平整体呈落后态势；农业传感器、农业模型与核心算法等关键技术和产品受制于人，仍处于“跟跑模仿”阶段，落后先进国家 10~15 年；由于行业顶层设计缺失，各地区的智慧农业建设水平参差不齐。提高农业质量效益和竞争力，建设智慧农业，是国家发展的必然要求；进入新发展阶段后，智慧农业的高质量发展，亟需从战略层面进行系统谋划与科学布局。现阶段关于智慧农业的研究较多关注概念解析、技术方法创新、技术产出效率测算、技术进展梳理、技术方案论证等方面，而从宏观角度入手，面向 2035 年我国智慧农业发展路线进行的前瞻性分析较为少见，尤其缺乏针对不同规模主体、不同产业类型的路径选择问题研究。智慧农业发展需求分析   （一）提高农业生产效率与效益的需要 技术论证和应用实践都表明，实施智慧农业工程可实现农业大产业的精准布局、技术管控、提质增效，是解决农业生产效率低下问题的有效路径。例如，北京市小汤山国家精准农业研究示范基地的蔬菜无人农场，通过蔬菜规模化生产全生长周期的无人化管理，平均减少人工投入成本约 55%，分别减少水、肥、药施用量 25%、31%、70%。我国要跻身世界农业现代化国家第一梯队，唯有加快部署智慧农业，推动智能装备替代劳力，根本性地提高生产效率。（二）提升农业资源利用效率的需要   人多、地少、各地资源禀赋不均衡、极端气候灾害频发，这是我国的基本农情 ，同时面临面源污染、疫病防控等压力。根据《2019 年中国土壤环境质量报告》，我国 1~3 等的优质耕地占比仅为 27%，基础地力贡献率约为 50%，均比农业发达国家低 20~30 个百分点。从资源利用率看，尽管近年来农业部门积极推进农业节肥节药行动，至 2020 年年底我国三大粮食作物的化肥、农药利用率已提高至 40% 以上，但相比农业发达国家仍有 20 个百分点的差距。此外，畜禽粪污综合利用率与农业发达国家也相差 20 个百分点以上。（三）确保农产品质量安全的需要 随着生活方式、消费观念的转变，城乡居民对优质、绿色、安全、健康农产品的需求量进一步加大。因食品制造涉及生产、加工、流通、销售等多个环节 / 主体，受到投入品、环境、技术、经营主体机会主义行为等多种因素的制约，生产者、消费者、监管部门之间的信息不对称，导致农产品质量监管难度大、食品安全事件屡禁不止，公众对农产品缺乏信心。根据《中国城市公共安全感调查报告（2019）》， 2019 年城市居民食品安全感指数仅为 2，约 66% 的受访者在过去 1 年中至少经历过 1 起食品安全事件，而反映食品事故违法信息的公开程度较低。确保国家食品安全，更好满足城乡居民多层次、个性化的食物需求，必须尽快构筑安全可控的农产品透明供应链，实施农产品质量安全的全程可追溯管控，确保“舌尖上”的安全。（四）提升农产品市场竞争力的需要 在构建国内国际双循环的新发展格局背景下，发展智慧农业有利于提升我国农产品的市场竞争力，这是我国农业高质量发展的重要方面。亟需通过智慧农业技术来提升农业产业价值链，促进我国农业产业核心竞争力尽快接近农业发达国家水平。另一方面是国内市场。在全面推进乡村振兴的过程中，促进小农户与现代农业衔接成为“三农” 工作的重点。小农户在我国农业经营中的占比依然较高，应充分发挥信息服务联农带农的作用，构建面向小农户的大数据智能服务体系，让亿万小农户与大市场有效对接；在巩固拓展脱贫攻坚成果的同时，有效衔接乡村振兴，畅通城乡经济循环，让小农户增收更有底气。（五）实现农业科技自立自强的需要 近年来，我国实施了一批与智慧农业相关的科技项目和工程，推动北斗农机自动导航驾驶、植物工厂、无人机农业应用等技术方向达到或接近国际先进水平。但系统层面之外的一些关键核心技术仍受制于人，如高端农业环境传感、生命信息感知设备被美国、日本、德国等企业垄断，大马力高端智能装备较多依赖于进口，动植物生长模型与核心数据主要来自美国、以色列、荷兰、日本等。随着农业进入数字化时代，智慧农业成为传统农业强国抢占农业科技制高点的重要方向。我国应掌握发展主动权，注重并保持科技自立自强，围绕智慧农业高质量发展涉及的“短板”核心关键技术，开展集中攻关与示范应用，推动自主可控，提高国产核心产品的市场竞争力，为农业农村现代化提供有力保障。