美國農業(yè)部最近的調查報告指出，由于國內智慧農業(yè)發(fā)展迅速，正在為推動美國農業(yè)出口創(chuàng)造更大的盈余。近期發(fā)布的美國2010年貿易數據證實了美國在農作物種植方面的杰出才能。雖然從總體上看，美國2010年商品和服務貿易逆差進一步擴大，再次下滑近5000億美元，但農業(yè)出口同比增長了幾乎1/3，創(chuàng)造了近400億美元的貿易盈余。在2010年，美國農業(yè)出口額為1158億美元，創(chuàng)歷史新高。
美國農業(yè)部長湯姆·維爾薩克表示：“如今的數據顯示，全球對美國食品和農產品的需求正在飆升。”他指出，智慧農業(yè)每年可為美國農民節(jié)約數百萬美元，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業(yè)對環(huán)境的沖擊。去年美國農業(yè)出口打破紀錄，比2008年創(chuàng)造的上個紀錄1148億美元多出了近10億美元。
智慧農業(yè)的核心是“精確”
智慧農業(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用于對農作物精確的管理方法。這種定位技術用于農業(yè)生產，主要是針對農田因土壤構成、肥力狀況、作物生長情況等因素的差異而對種籽、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，農民一般難以顧及這些因素，在同一地區(qū)不同條塊的農田上使用等量的種籽和農用化學品，這除了用量過多而造成經濟上的浪費之外，還導致了土壤中殘余化學物質的積累和地下水資源的污染。
智慧農業(yè)的核心是“精確”。5年前美國市場上已開始提供一種名為“綠色尋求者”的手握式遙感器，只要握著這個小小的遙感器在莊稼地里走上一圈，電子顯示屏就會準確顯示：每0.4平方米的莊稼目前的肥料、水分等營養(yǎng)情況，以及現在還缺多少肥料、水分，或存在過多的肥料和水分等。此類莊稼遙感測量儀還可以安裝在拖拉機等各種農機上，農機開到哪里，就可以測到哪里；也可以安裝在小型飛機上，對大面積農田進行作物檢測。
上世紀80年代后，逐步發(fā)展到將衛(wèi)星定位系統(tǒng)具體應用到農作物的種植生產上。例如，美國的農場主為了實現精確種植，在種植作物前要對土壤進行化驗檢測，大多數農場主是把每塊土地的土樣送到土壤研究所檢測，研究所通過儀器檢測和電腦分析，向農場主提供一個書面數據圖表，表明這塊土地在種植各種作物時所需要的肥料、水分以及未來產量等各種情況。據此，農場主會選擇該土地本季最適合種什么，達到以最低成本得到最高收入的目的。
在現代信息技術應用日趨廣泛的今天，衛(wèi)星正在幫助許多國家的農場主從事低污染而又高效益的農業(yè)耕作。例如，由英國梅西-弗格森公司研制出全球定位系統(tǒng)測繪系統(tǒng)，可用于一家耕地面積為1000公頃的農場，該農場種植小麥、葡萄、豌豆、馬鈴薯、大豆和向日葵。
產量和位置兩套數據儲存進機載計算機中，并加以標準化。隨后將這種信息轉存至一張小巧的像厚信用卡一樣的小存儲芯片上，再將其放入農場的計算機中，從而得出差別所帶來的產量波動。
目前，衛(wèi)星定位系統(tǒng)和電腦結合的技術設備，在美國、歐洲和日本已廣泛用于拖拉機、播種機和收割機上。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上和播種機上，農場主形容開這些農機就像開飛機一樣，按照提前設定好的耕作路線圖，走得不偏不斜，夜間照樣可以均勻地精耕細作。把這些技術設備用在收割機上，收割機在收割行進時，駕駛艙里的顯示屏就會準確顯示出每塊地的莊稼產量和重量。衛(wèi)星和信息技術還可以準確地監(jiān)測到每塊地莊稼的病蟲害以及肥料、水分等莊稼營養(yǎng)成分的現狀。
在現代信息技術的支持下，智慧農業(yè)得以大放光彩：根據土壤的狀況使肥力的效果得到改善；根據病蟲害的情況來調節(jié)農藥噴灑量；不再耕種那些土壤已經板結的土地，也就是說放棄那些耕種時間過長的土地；自動調節(jié)拖拉機的耕種深度……在衛(wèi)星的密切監(jiān)視下，加上拖拉機的電腦上已經記錄了機器的作業(yè)情況以及取得的成果，這樣農場主就可以以最“科學”的方式來管理自己的“電腦農場”。
“精細派”的崛起
為什么美國產汽車或卡車賣不出去，而農作物卻仍然暢銷？這或多或少應歸功于那些“精細派”的農民。通過測量土地以可見的紅外線波長所反射和釋放出來的能量，精細派農民可以對影響作物的多種變量進行監(jiān)測，比如土壤濕度、表面溫度，光合作用以及雜草或病蟲害等。簡而言之，智慧農業(yè)采用了遠程感應成像、數據分析軟件以及可應用于拖拉機的電子設備，以便在正確的時間和地點使用適量的水、化學品、殺蟲劑或除草劑。
盡管美國經濟不景氣的陰影仍未散去，但美國農民約翰·波特的收入并未減少，他依賴的就是智慧農業(yè)經營模式。這位明尼蘇達州的農民，他駕駛拖拉機在田里工作，表面上看他的行為和別的農民沒有什么區(qū)別。但是，他的拖拉機上裝了一臺電腦，從屏幕上可看到面積達700公頃的玉米和大豆田的地圖，計算機還會告訴他哪個地方需要施肥，施多少肥。去年2月，他更新衛(wèi)星信號接收器，可以更準確地收到全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)發(fā)出的遙感遙測信息，根據這些信息可進行精確的土壤調查、合理施肥、作物估產、農業(yè)環(huán)境監(jiān)測和土地合理利用等。
20世紀80年代初，美國提出智慧農業(yè)的構想，其間微電子技術發(fā)展推動了智能化監(jiān)控技術的發(fā)展，農作物生長模擬、栽培管理、測土配方施肥等農業(yè)系統(tǒng)構成了智慧農業(yè)早期技術基礎。20世紀90年代初，全球定位系統(tǒng)應用到農業(yè)生產領域。
在大規(guī)模普及現代信息技術后，智慧農業(yè)更有了長足的進步。此后智慧農業(yè)迅速發(fā)展成新的農業(yè)產業(yè)，并在世界范圍內形成了科學的新的農業(yè)發(fā)展道路。實踐證實,智慧農業(yè)是信息技術革命，它不只是引入新技術，它更是由于引入新技術而引發(fā)的一場信息革命，而且?guī)砹艘粓鋈碌霓r業(yè)變革。
發(fā)展智慧農業(yè)已成為共識
在許多國家，發(fā)展智慧農業(yè)已成為一種共識，可以使土地得到充分的科學利用，合理密植；可以節(jié)省時間和資源，提高工作效率，減少人力、財力不必要的浪費，最大限度地降低成本。比如，通過對莊稼肥力、水分的檢測，可以科學合理地施肥和澆水。據統(tǒng)計，使用智慧農業(yè)技術，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量。
目前智慧農業(yè)技術在美國中西部地區(qū)和西歐應用得最為廣泛，主要用于甜菜、玉米和大豆等作物的種植。
大部分的智慧農業(yè)技術需要依靠各種全球定位系統(tǒng)裝置和可以將天氣模式、土壤性質和蟲害控制等方面的信息在地圖上用一個點表示出來的軟件。農場主們可以利用這些信息來進行指揮，根據種植區(qū)的每個部分需要多少肥料和殺蟲劑來調整可變速率噴灑器的施用量。
使用了智慧農業(yè)技術的農場主認為，這種種植方法給他們提供了一些新的方式來分析他們對土地的投入和他們從土地中獲得的回報之間的關系，并且使他們可以在成本不變的情況下管理更多的土地。但長期以來智慧農業(yè)技術的推廣應用一直進展得相當緩慢，這主要是因為有關設備和服務的成本太高，小型農場是無法負擔這筆費用的，還有一個原因是智慧農業(yè)技術帶來的好處并不總是十分明確。
美國明尼蘇達大學智慧農業(yè)研究中心負責人皮埃爾·羅伯特博士說：“南北達科他和蒙大拿州的小麥生產者現在發(fā)現，根據目前的國際市場價格，要想通過種植小麥來獲取利潤確實非常困難。如果你沒有取得利潤，你就沒有額外的資金購買和使用新技術。”
在伊利諾伊州的尚佩恩地區(qū)，約翰·賴夫斯特克經營著一個面積為1800英畝的玉米和大豆種植農場。他說：“有了信息技術，按照智慧農業(yè)思路，農場主就不需要整天坐在計算機前。”
大多數購買精確種植技術的農業(yè)生產者都承認，如果想在激烈的競爭中取得勝利，智慧農業(yè)技術的各個組成部分都是必不可少的。設在羅切斯特的阿格里林克食品合作組織的副主席托馬斯·費瑟說：“對智慧農業(yè)技術有抵觸情緒的人將無法在競爭中生存下來。”
亞拉巴馬州奧本大學工程與生物系統(tǒng)學教授約翰·富爾頓指出：“使用更先進的智慧農業(yè)工具能夠節(jié)約更多的費用，約為每英畝15美元。“使用指導系統(tǒng)和智慧農業(yè)基本技術可每英畝節(jié)約2至8美元不等。”研究顯示，精細耕作技術可以將殺蟲劑和化肥的使用量減少10%或更多，而不會影響農作物的產量。而且，這些技術還在不斷發(fā)展。比如，亞利桑那州研究人員正在使用全球動態(tài)實時定位系統(tǒng)（一種精細度高達次英寸級別的GPS系統(tǒng)），以通過耕耘機來控制棉花地的種子。更為重要的是，這種做法比現今所有殺蟲劑都更加有效和節(jié)約成本。
對中國的啟示
我國是世界上的農業(yè)大國，但又是耕地嚴重不足的國家，目前我國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)展智慧農業(yè)具有長遠和現實意義。
我國幅員遼闊，農業(yè)自然條件復雜，農業(yè)機械化綜合水平較低，在農業(yè)生產領域，電子、計算機和信息等技術的應用還較少，因此全面推廣智慧農業(yè)尚有一定困難，但可以在規(guī)?；蜋C械化程度較高的地區(qū)，如新疆、黑龍江等地區(qū)的大型農場率先開展智慧農業(yè)技術應用。對于經濟發(fā)達、城市化程度高的地方，要建立合理的土地流轉機制，引導農戶發(fā)展適度規(guī)模經營，進行智慧農業(yè)試驗，逐步推廣智慧農業(yè)技術。此外，應廣泛建立適合于家庭聯產承包分散經營的智慧農業(yè)技術體系，以提高農業(yè)生產效益。
尤其要提及的是，我國西部地廣人稀，有較好的規(guī)模經營基礎，從自然條件來說，比較適于開展智慧農業(yè)；西部地區(qū)占主導的是第一產業(yè)，第三產業(yè)并未得到充分發(fā)展，但如果發(fā)展基于知識之上的新技術，西部的產業(yè)結構可以得到進一步優(yōu)化；另外西北地區(qū)現階段水資源開發(fā)利用方式不合理，管理落后，灌溉方式不當引起土壤沙化、草場退化和土地次生鹽堿化，目前全國水土流失面積約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)。智慧農業(yè)系統(tǒng)中在自動監(jiān)測控制條件下的精準灌溉工程技術，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。
作為長遠策略，我國可以縣或鄉(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)指導當地的養(yǎng)分管理和肥料合理施用，逐步建立起適合小規(guī)模分散經營體制下的智慧農業(yè)信息化管理模式。
面對我國農業(yè)發(fā)展相對落后的現狀和國際市場的挑戰(zhàn)，我國應不失時機地大力發(fā)展智慧農業(yè)，使之成為我國農業(yè)普及現代信息技術、實現農業(yè)現代化的突破口。長期以來的實踐證實,現代農業(yè)離不開現代信息技術，后者打造的智慧農業(yè)無疑將改造世界農業(yè)，并孕育世界農業(yè)未來的新希望。
