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美國(guó)、以色列等國(guó)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的模式分析及啟示

2017-06-06 22:33楊盛琴
關(guān)鍵詞:以色列節(jié)水精準(zhǔn)

楊盛琴

一、美國(guó)的高級(jí)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式

美國(guó)是世界上最早研究與應(yīng)用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的國(guó)家,在20世紀(jì)90年代中,美國(guó)就進(jìn)行了土壤結(jié)構(gòu)密度傳感技術(shù)、土壤傳導(dǎo)性技術(shù)、電磁感應(yīng)技術(shù)等農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的研究,這些技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)陸續(xù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用,對(duì)土壤元素測(cè)定、農(nóng)作物產(chǎn)量監(jiān)測(cè)、施肥變量反應(yīng)等耕作技術(shù)起到實(shí)質(zhì)性推動(dòng)。美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式其核心是技術(shù)層面,將現(xiàn)代化的信息技術(shù)、農(nóng)業(yè)技術(shù)與工程技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合,體現(xiàn)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)所要求的時(shí)間與空間差異,在此基礎(chǔ)上,通過農(nóng)田地理信息系統(tǒng)提供的地理信息確定作物的最佳生產(chǎn)模型,決定依據(jù)不同作物的差異,采用衛(wèi)星定位,智能機(jī)械,智能施肥、灌溉、噴灑農(nóng)藥等,最大限度地優(yōu)化各項(xiàng)農(nóng)業(yè)投入,同時(shí)也保護(hù)了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境及土地資源。美國(guó)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)追求的不是集約化時(shí)代下的高產(chǎn),而是強(qiáng)調(diào)單位面積的投入與產(chǎn)出的最佳比例,強(qiáng)調(diào)效益,因此,更加注重農(nóng)業(yè)投入、農(nóng)業(yè)產(chǎn)出、生態(tài)環(huán)境以及精準(zhǔn)技術(shù)等不同要素的互動(dòng),互動(dòng)的結(jié)果決定了效益。其效益主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是通過減少投入來提高農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質(zhì),二是保護(hù)生態(tài)環(huán)境,減少農(nóng)業(yè)耕種中化學(xué)物質(zhì)濫用造成的環(huán)境污染。

1.技術(shù)系統(tǒng)

美國(guó)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)先于世界,技術(shù)非常成熟,已經(jīng)建成了完善的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)。一種高級(jí)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式,在其技術(shù)層面上,核心的部分主要是3S技術(shù)(全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)),另外,決策支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)與智能設(shè)備控制系統(tǒng)也很重要。

2.發(fā)展實(shí)踐

1993年,美國(guó)首次進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕種技術(shù)試驗(yàn),取得了較好的成效。當(dāng)年用全球定位系統(tǒng)指導(dǎo)施肥的農(nóng)場(chǎng),其產(chǎn)量比傳統(tǒng)施肥提供了15%,并且在化肥使用總量上減少了。1995年,美國(guó)有5.1%的農(nóng)場(chǎng)不同程度應(yīng)用了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù),1996年美國(guó)農(nóng)業(yè)部的統(tǒng)計(jì)顯示,在小麥生產(chǎn)中使用了監(jiān)視器技術(shù)的農(nóng)田增長(zhǎng)率為6%左右。2000年,在玉米及大豆種植中,使用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的農(nóng)場(chǎng)達(dá)到了1/3。從2002年開始,遙感技術(shù)、智能機(jī)械系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在美國(guó)農(nóng)業(yè)耕作中得到了廣泛的運(yùn)用。2010年之后,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合,掀起了美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的新浪潮,2013年年底,美國(guó)農(nóng)業(yè)部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,美國(guó)年生產(chǎn)總值100萬美元以上的農(nóng)場(chǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的使用率達(dá)到了93%,50萬~100萬美元的農(nóng)場(chǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)使用率85%左右,一些小型農(nóng)場(chǎng)也開始推廣普及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)。

美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)目前最具有代表性的系統(tǒng)是約翰迪爾公司在2012年推出的“綠色之星”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)和凱斯公司201 3年年初推出的新一代“先進(jìn)農(nóng)業(yè)”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。這兩個(gè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)系統(tǒng)在美國(guó)得到了較為廣泛的應(yīng)用,是美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)系統(tǒng)的集大成者?!熬G色之星”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是基于全球定位系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ),結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展而成的新型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系,適合大中規(guī)模的機(jī)械化生產(chǎn)的農(nóng)場(chǎng)使用,其在大農(nóng)場(chǎng)中的市場(chǎng)占有率達(dá)到了65%以上。凱斯“先進(jìn)農(nóng)業(yè)”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是凱斯公司在1996年第一代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上推出的新產(chǎn)品,其在北美洲及澳大利亞得到了廣泛的運(yùn)用。比較適合種植水稻、玉米、大豆和小麥等作物。

二、以色列的新興工業(yè)化國(guó)家特色精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式

以色列是一個(gè)自然環(huán)境較為惡劣的國(guó)家,國(guó)土面積2.5萬km2,沙漠就占去了60%以上,可耕地面積占國(guó)土面積的20%左右。大部分國(guó)土是沙漠地帶,導(dǎo)致了以色列淡水資源極為匱乏,人均可利用的淡水資源只有世界平均水平的1/33。但是,面對(duì)如此惡劣的自然環(huán)境。以色列的農(nóng)業(yè)卻很發(fā)達(dá)。1996年以來,其農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值連年增長(zhǎng),年增長(zhǎng)率保持在17%左右,其農(nóng)業(yè)人口只占總?cè)丝诘?%左右,但以色列的糧食已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了自給自足。2000年以后,其農(nóng)產(chǎn)品大量出口到歐洲,以色列的農(nóng)業(yè)創(chuàng)造了“沙漠奇跡”。其精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)水平足可以與美國(guó)并駕齊驅(qū),但有著自己的特色。

1.發(fā)達(dá)的自動(dòng)化溫室控制技術(shù)

在20世紀(jì)70年代之前,以色列的農(nóng)產(chǎn)品還是大量依靠進(jìn)口,其后,以色列依據(jù)本國(guó)的自然資源條件,調(diào)整了農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu),減少了對(duì)土地資源要求高的糧食作物種植,積極發(fā)展溫室技術(shù),改種產(chǎn)值高的花卉、蔬菜及水果,大大改善了其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況。以色列的溫室技術(shù)從20世紀(jì)70年代至今,完全實(shí)現(xiàn)了智能化與自動(dòng)化,一個(gè)溫室大約4000m2,從播種開始到收獲,全過程電腦控制,基本上不需要人力,而且將滴灌技術(shù)引入溫室系統(tǒng),進(jìn)一步提高了花卉、蔬菜等農(nóng)作物的產(chǎn)量。截至2012年年底,以色列的溫室花卉種植面積約2000hm2,但其產(chǎn)品90%以上用來出口,以較小的產(chǎn)出獲取了較大的收益。

2.先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)

以色列大部分地區(qū)干旱少雨,土地貧瘠,提高水資源的利用率是以色列解決農(nóng)業(yè)發(fā)展的最大問題,因此,節(jié)水技術(shù)研究一直是以色列農(nóng)業(yè)科學(xué)中最顯要的課題。從20世紀(jì)50年代開始,以色列政府大規(guī)模進(jìn)行水利建設(shè),將北部水源引入到沙漠縱深,將地下水抽取連成全國(guó)網(wǎng)絡(luò),在此基礎(chǔ)上積極發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)。滴灌與噴灌是以色列的節(jié)水灌溉技術(shù)的主要形式,發(fā)展到今天,已經(jīng)是第七代技術(shù),廣泛運(yùn)用于溫室、沙漠地帶、綠化帶等區(qū)域,由于其全國(guó)的地下水已經(jīng)形成了聯(lián)網(wǎng),建立節(jié)水灌溉設(shè)施相對(duì)比較容易。以色列的污水處理技術(shù)也很發(fā)達(dá),所有污水經(jīng)過過濾、殺菌處理,用于非食用類作物的灌溉。目前,以色列節(jié)水灌溉率達(dá)到90%以上,水資源利用率達(dá)到了98%,位居世界首位。

3.精確化的育種開發(fā)技術(shù)及水肥一體化技術(shù)

以色列十分重視農(nóng)作物育種技術(shù)的開發(fā)與改變,依據(jù)市場(chǎng)的需求,不斷開發(fā)高效無公害及抗病蟲害農(nóng)作物種子,利用生物工程技術(shù)開發(fā)的新品種能夠降低對(duì)農(nóng)藥和化肥的依賴,保證能在自然狀態(tài)下生長(zhǎng),其良種開發(fā)技術(shù)位居世界前列。以色列在節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展的同時(shí),還開發(fā)出水肥一體化技術(shù),灌溉與施肥同時(shí)進(jìn)行,這種精準(zhǔn)技術(shù)是建立在對(duì)土壤品質(zhì)及作物生長(zhǎng)過程的監(jiān)測(cè)之,實(shí)現(xiàn)了節(jié)水、灌溉與平衡施肥的統(tǒng)一化。

三、越南等國(guó)家的初級(jí)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式

越南的水稻種植、毛里求斯的甘蔗種植、非洲東部的茶葉種植以及中東的椰棗、東南亞的油椰子等作物種植具有一些共同的特點(diǎn),即是由人工勞作代替機(jī)械化作業(yè),從育種到最后的收獲,全程用人工記錄土壤、作物生長(zhǎng)過程、施肥量、噴灑農(nóng)藥等,這些勞作過程憑借的是種植者的豐富經(jīng)驗(yàn)而完成,完全不用機(jī)械與儀器,但最后能生產(chǎn)出高品質(zhì)的綠色農(nóng)產(chǎn)品。通過勞動(dòng)力的優(yōu)勢(shì)來彌補(bǔ)其科技的落后,在一定規(guī)模的區(qū)域內(nèi)仍然可以從事小農(nóng)經(jīng)營(yíng)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)種植方式。這種精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)為人力資源型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè),也為發(fā)展中國(guó)家和欠發(fā)達(dá)國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了一種可借鑒的模式。

四、不同國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的啟示

美國(guó)、以色列和越南等國(guó)家所實(shí)施的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方式和技術(shù)不同,但適合了本國(guó)的國(guó)情及經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展水平,對(duì)農(nóng)業(yè)效益及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)是一致的。中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),長(zhǎng)期以來,農(nóng)業(yè)發(fā)展模式及生產(chǎn)方式相對(duì)來說較為粗放,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料及資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重,走精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展之路是發(fā)展方向。中國(guó)地域遼闊、自然條件差異較大,中國(guó)可以依據(jù)不同地區(qū)不同的自然條件和農(nóng)業(yè)發(fā)展水平而選用。

1.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式多種多樣

以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家其精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)及生產(chǎn)方式是在發(fā)達(dá)的信息技術(shù)支撐下,在農(nóng)業(yè)高度現(xiàn)代化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是一種高級(jí)的信息化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè);以色列的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)模式側(cè)重于溫室技術(shù)及節(jié)水灌溉系統(tǒng)的支撐,是一種特色化的高級(jí)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè);以越南等國(guó)家為代表的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)則是基于人力資源的豐富而發(fā)展起來的手工勞作式初級(jí)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。這3種模式代表了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的3個(gè)層級(jí),反映了不同類型的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的高低,也反映了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的差異。隨著科技的發(fā)展與普及,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)會(huì)從初級(jí)向高級(jí)階段發(fā)展。

2.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式應(yīng)該結(jié)合本國(guó)國(guó)情

美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是建立在大農(nóng)場(chǎng)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)體制,是農(nóng)業(yè)高度集約化的結(jié)果;以色列位于沙漠地帶,嚴(yán)重缺水,自然條件惡劣,其精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式體現(xiàn)了其自然條件,憑借著發(fā)達(dá)的技術(shù),創(chuàng)造了現(xiàn)代化設(shè)施型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè);越南等發(fā)展中國(guó)家的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)受制于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平及科技水平的落后,但憑借其良好的自然條件及人力資源優(yōu)勢(shì),發(fā)展出初級(jí)的人力資源型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。各國(guó)國(guó)情的不同,制約了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向及方式,但一樣可以創(chuàng)造出精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的效益價(jià)值。

3.中國(guó)應(yīng)該分層級(jí)、分階段發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)

中國(guó)自然條件、地區(qū)發(fā)展差異等情況比較明顯,上述3種精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方式在中國(guó)都可以應(yīng)用。在東部、東北部等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)、機(jī)械化程度較高的地區(qū),可以發(fā)展美國(guó)式的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè),黑龍江及新疆地區(qū)已經(jīng)開始試驗(yàn)高度信息化的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)模式。在中國(guó)西北地區(qū)缺水干旱地帶,可以使用以色列的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式,從節(jié)水、治污及水資源循環(huán)利用等角度,發(fā)展可持續(xù)的特色精準(zhǔn)農(nóng)業(yè),目前寧夏、甘肅、新疆等多地已經(jīng)引入了以色列的漫灌、滴灌及微灌技術(shù),取得了較好的效果。在中國(guó)西南及東南山區(qū),受制于自然條件的限制,農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度較低,可以發(fā)展初級(jí)的綠色精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。中國(guó)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)要循序漸進(jìn),分階段進(jìn)行。首先,可以試驗(yàn)、引進(jìn)、示范一些區(qū)域,引進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展理念,制定精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的中長(zhǎng)期規(guī)劃。在進(jìn)一步引起精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)與設(shè)備,建立相應(yīng)的示范區(qū),摸索精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。第二步可以將試驗(yàn)示范的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)向全國(guó)有條件的地區(qū)推廣,重點(diǎn)區(qū)域是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)及黑龍江農(nóng)墾區(qū),這些地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá),可以普及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。第三步是建立中國(guó)特色的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)模式,注重智能化節(jié)水、節(jié)肥、除草及防治病蟲害等技術(shù),積累經(jīng)驗(yàn),為全國(guó)全面實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供科學(xué)依據(jù),有條件的地區(qū)可以進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。同時(shí),積極建立全國(guó)性的農(nóng)田監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),加快農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)及咨詢決策系統(tǒng)建設(shè),加強(qiáng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)人才培育以及相應(yīng)的法律法規(guī)建設(shè)等。

來源:世界農(nóng)業(yè)

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