智能农用信息机、IPTV、手机等已在农业信息化中发挥了重要作用。（王儒敬/供图）
□本报记者 潘希
“人口增长、资源约束，对农业生产能力提出了更高的要求。”国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江说，保障国家食品安全，提高农业综合生产能力，改变传统的生产方式，迫切需要突破产业发展的技术瓶颈。
如何构建一个稳定、绿色、高产出和环保的生态农业系统是摆在当前的一个极具挑战性的研究课题，也是关乎我国农业可持续发展和国计民生的大事。在日前召开的现代农业发展与国家粮食安全暨黄淮海现代农业发展战略高峰论坛上，从农业信息化专家们所讲述的鲜活实例中可以看出，信息技术已成为现代农业快速发展的灵魂。
信息化瓶颈何在？
从上世纪80年代以来，我国开展了系统工程、数据库与信息管理系统、遥感、专家系统、决策支持系统、地理信息系统等技术应用于农业、资源、环境和灾害方面的研究。目前，我国农业信息化建设在数据库、信息网络、精细农业以及农业多媒体技术等领域都取得了一定成效。
“信息已作为农业生产要素贯穿产前、产中、产后整个生产过程，不断地渗透到栽培管理、畜禽饲养、施肥与植保以及农民培训、党员教育等各个领域。”中科院合肥智能机械研究所副所长王儒敬说，把智能技术应用于农业，可以提升农业生产、管理、交易、物流等各环节的智能化程度。
目前，农业信息技术研究主要集中在以下各方面：农业信息网络技术、农业数据库系统、农业管理系统、农业专家系统、3S（遥感技术、地理信息系统和全球定位系统）系统、农业自动化控制技术、多媒体技术、精准农业技术、生物信息技术和数字化图书馆技术。
以美国、加拿大为代表的国家主要发展3S技术，也就是精准农业，它的特点包括3S技术高度发达，土地规模化，开放环境，管理水平高；以日本、以色列为代表的国家发展设施农业，特点主要是自动化技术发达，土地短缺，可控环境，人员文化素质高。
“由于土地分散、环境复杂、管理水平不高等因素，中国、印度等为代表的国家以智能农业为主导，采用多元化的农业信息化模式。”王儒敬说，智能农业应该由信息获取、处理决策、优化控制和信息反馈这几个步骤组成。
而在我国这样的多元化探索过程中也遇到了一些瓶颈。就信息获取来说，包括环境信息获取（水、土、气）、作物本体信息获取、市场信息获取和知识获取。“比如，一些大规模、低成本土壤信息获取困难。”王儒敬说，这导致了优化控制阶段中施肥精准控制和施药精准控制上的困难，一些农户难以掌握控制的方法与手段。
技术是突破口
不过，通过科研人员的努力，这样的难题正在被逐步破解。
“比如，通过建立的软机器人Web信息自动采编发平台、低成本信息交互终端及其接口平台，信息获取得到改善；而病虫害远程自动识别与诊治技术的研制，10多种常见病害自动识别准确率已达80%，20多种常见虫害自动识别准确率已达95%。”王儒敬说。
目前，相关科研机构和高校的研究人员们也正在不断地解决和完善农业信息化中碰到的技术问题。
比如，在已有研究工作的基础上，中国科学技术大学正在农业生产环境信息获取方法研究上准备着手研究。“中科大围绕海量Web农业信息主动获取与遥感信息反演大规模土壤信息获取两方面的问题，开展农业生产环境信息获取基础理论与方法研究。”中国科学技术大学自动化系教授汪增福介绍说。
中国科学技术大学还瞄准了农业生产管理复杂自适应决策方法研究，基于人工生命、复杂系统理论，从决策知识表示与推理方法，智能优化计算方法，机器学习与数据挖掘方法，多主体自适应建模方法，自适应决策方法等五个方面，展开农业生产管理复杂自适应决策理论与方法研究，建立基于本体的农业知识表示、基于数据挖掘的预测建模、基于复杂自适应系统的决策建模等农业智能信息处理的方法体系。
王儒敬认为，面向我国农业信息化战略需求，构建我国智能农业技术体系，突破我国农业与农村信息化重大瓶颈，这些都应成为使我国智能农业发展进入国际先进行列的必备条件。
延伸广阔
“信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择，实现农业现代化也不例外。提高决策过程的科学化水平成为现代化农业建设管理工作的关键之一。”中国科学院地理科学与资源研究所研究员梁启章认为，信息化管理是提高决策水平的基础工作。
例如，中科院“农业专家决策支撑系统”是一项农业科技管理领域的创新工程，也是促进可持续农业发展的重大举措。
“现在的功能包括，编制规划或计划，比如会考虑供需平衡、资源配置、增产措施、亩产预测、价格调整、方案确定、效果分析等因素；结构调整，有种植业用地结构、农业结构、产业结构等；土地、水、劳动力、旅游等资源与环境信息管理；动态分析与报表制作；育种、施肥、病虫害防治、植保等问题的农业技术专家咨询；农村经济与农业生产动态分析与报表制作和多媒体演示。”梁启章说。
而在精准农业方面，赵春江介绍说，精准农业大幅度提高了农业劳动生产力和生产效率，彻底改变了传统农业中农民“面朝黄土背朝天”的落后生产方式和“拍脑门”的粗放经营管理方式。
美国把曾在海湾战争中运用过的卫星定位系统应用于农业，这项技术被称为“精准种植”，即通过装有卫星定位系统的装置，在农户地里采集土壤样品，取得的资料通过计算机处理，得到不同地块的养分含量，精准度可达1~3立方米。
赵春江介绍说，现代信息技术的特点是应用地理信息系统将土壤和作物信息资料整理分析，制成具有时效性和可操作性的田间管理信息系统，在此基础上，利用全球卫星定位系统、遥感技术以及计算机自动控制技术，根据空间每一操作单元的具体条件，通过调整资源投入量，达到增加产量、减少投入、保护农业资源和环境质量的目的。
同时，在农田经营管理决策的环节上，可根据不同情况选择“单纯获取高产”，“以适量投入，获取较好经营利润”或“减少资源消耗、保护生态环境”等多种不同优化目标。这项技术的构成包括空间定位的农作物产量信息采集技术和土壤信息定时采集技术、农田地理信息系统定时更新技术及空间定位的农业投入控制系统等。
《科学时报》 (2009-11-2 B3 特别报道)