第七章　低碳农业——开拓美好时代

一、现代农业的色彩

大自然应该是色彩斑斓的，农业应该是活力四射的。我们应该努力恢复农业原本的色彩——绿色，同时为它抹上跃动的白色和希望的蓝色。

1.绿色的回归

绿色农业是指传统的植物种植业，它以水土为基础，并且有充足的热量条件。现代绿色农业的发展方向是利用绿色农业技术发展生态农业。绿色农业技术主要是指生态农业技术和可持续发展技术，也就是利用现代化科学技术知识，从调整和优化农业结构入手，充分利用资源，实现高效的物质能量循环和深层次的加工与转化，保持环境、生态与经济的协调发展。发展生态农业的具体做法是用农家肥增加土壤肥力，用生物方法防治农作物病虫害，不使用化肥和化学农药，保护植物生存环境里的生态平衡。

2.白色的跃动

白色农业是指微生物资源产业化的工业型新农业，其科学基础是“微生物学”，技术主体是“生物工程”，它包括高科技生物工程的“发酵工程”和“酶工程”。它属于不污染环境的微生物工厂化农业，其生产过程没有环境污染，并要求生产环境洁净。白色农业把传统绿色农业向“光”（阳光）要粮、向地要粮的生产方式，转变为向“草”（秸秆）要粮、向废弃物要粮的生产方式，与传统种植业生产粮食相比，它具有生产周期短，高产、高效，产品无污染、无毒副作用，节约水土资源，不污染环境，资源可综合利用的特征。

发展白色农业，为保护生态环境与实现农业的可持续发展开辟了新天地。通过微生物可以把农作物秸秆、农业废弃物转变成优质的微生物肥料。微生物肥料可活化土壤中难以利用的营养元素，提高土壤养分供应能力和保水、保肥能力，提高土地资源的持续生产能力，还能增强农作物抗病性，减少农药施用量。微生物农药高效、安全、无残留，不杀伤天敌，有利于生态平衡，并且可大幅度减少化学农药的施用，有效降低农产品中的有毒物质残留。微生物饲料可促使畜禽肠道有益菌群建立，抑制病菌繁殖，提高动物防病抗病能力，减少化学兽药和抗生素使用量，降低农药在畜产品中的残留，为人类提供安全、优质的畜产品。白色农业的微生物生态环保剂，可直接消除水、土壤和空气中的有害化学物质，消除污染，提高资源利用率。

3.蓝色的希望

蓝色农业即海洋生物农业，是以海洋水生和浮游生物为资源进行综合利用的农业。蓝色农业的重点是水产生产农牧化，即海水养殖业。牧业化就是把鱼虾幼苗培育到具有独立生存能力，然后放养到自然水体中，让其自己索饵生长发育，也就是“有养有放”，充分利用海洋水体的自然生长力。海洋作为人类生命的摇篮，占地球表面积的71%，拥有地球的3000多万物种中的99%，而陆地拥有的物种还不到1%。海洋生物资源除人们熟知的鱼虾动物食品外，还有大量植物和微生物资源。因此蓝色农业开发的潜力巨大。如果利用近海自然生长的藻类植物和浮游生物开发加工成食物，可养活300亿人，相当于目前地球总人口的5倍。

绿色农业、白色农业、蓝色农业都有一个共同的名字——低碳农业。低碳农业技术是指低能耗、低污染、低排放、高碳汇的“三低一高”技术。首先，要求尽可能地减少各种资源的消耗和人力、物力、财力的投入，降低农业温室气体排放，提高森林和土壤碳汇；其次，低碳农业是安全型、环保型的技术，能够最大限度地保障农产品的产前、产中、产后全程安全和农业生态环境的安全。

联合国粮农组织估计，生态农业系统可以抵消掉80%的因农业导致的全球温室气体排放量。无需生产工业化肥每年可为世界节省1%的石油能源，不再把这些化肥用在土地上还能降低30%的农业排放。同时，退耕还林还草，减免耕、秸秆还田等保护性耕作的生态农业方式，能极大地增加农业的碳储量，改善生态环境，减缓气候变化的影响。

大力发展以“绿色农业、白色农业、蓝色农业”为代表的低碳农业，以拯救人类的“粮”心，托起明天的希望！低碳在行动……

二、低碳循环农业模式

循环农业就是采用循环生产模式的农业。循环农业不仅有一般循环经济具有的基本原则，即3R原则，还具有一些自身的特色。如农业内部参与循环的物体往往互为食物，以生态食物链的形式循环；对产品的安全性更为强调，控制化肥、农药的施用量；不仅包括农业内部生产方式的循环，而且包括了对农产品加工后废弃物的再利用等。循环农业有三个层次的循环：农田内循环模式、种养间的循环结构、农业的大循环。

第一，农田内循环模式。套种，例如豆科作物和禾本科作物的间套种，就有不同物种间的养分交换，产生养分在作物间的循环。秸秆还田，通常是上一茬的作物秸秆，通过秸秆还田成为下一茬作物的养分，也有的通过堆肥成为下一茬作物的养分。农田养殖，稻田养鸭、鱼、蟹、青蛙等动物取食农田杂草和小动物，动物粪便回田成为作物肥料。坡地水保措施，通过生物措施和工程措施，坡地养分和水分可以更多地在林地、果园和梯田中循环利用。例如果园种草（生物措施）可以使养分留在果园内循环，水平梯田和水窖建设可以减少水分和养分离开坡地，增加循环；接种根瘤菌或菌根菌，利用作物根系分泌物与微生物之间的物质相互作用，达到互利和循环的目的；施肥控制，通过平衡施肥、控释肥、精确农业等措施控制肥料的使用时间和使用量，减少养分投入和流失，可以提高利用效率和循环比例。

循环农业

第二，种养间的循环结构。种养直接连接植物饲料与动物肥料关系，例如饲料作物（玉米、大豆、苜蓿、象草、苏丹草、黑麦草、三叶草）种植与养牛、养猪、养鸡、养鱼的结合，作物秸秆喂饲动物，动物粪便肥田；加沼气环节，猪—沼—果模式，四位一体式；加食用菌环节，养殖业粪便+种植业秸秆—培养基—培养食用菌—菌渣做农田肥料；加蚯蚓环节，通过蚯蚓处理作物秸秆、动物粪便、污水处理厂污泥等，使废物资源化后再重新利用，例如利用蚯蚓进行秸秆堆肥、粪便堆肥、污泥堆肥等；加鱼塘环节，著名的桑基鱼塘就是基上种桑养蚕，蚕沙下塘养鱼，塘泥回基肥桑的循环模式，今天已经演化出花基鱼塘、蔗基鱼塘、草基鱼塘、塘边养鸭、塘边养猪等循环体系。

第三，基于农业的大循环。农业经营实体之间的循环种植业公司十养殖业公司，种植业农场十养殖业农场，种植业专业户十养殖业专业户等经营实体之间的循环模式，例如专业果场向养鸡企业定期购买鸡粪，种茶专业户向种蔗专业户购买蔗叶覆盖茶园、向养牛专业户收购牛粪等。总之，循环农业把农业经济活动与自然生态循环融为一体，注重农业清洁生产和废弃物综合利用，通过物质能量的多级循环利用达到节约资源与减轻污染的目的，促使农业生态系统和经济系统逐渐向良性循环方向转变，是一种生态效益、社会效益与经济效益并重的新型农业，前景广阔。

三、“农立方”开启低碳农业新模式

蔬菜可以免洗，直接食用，因为生产空间是亲环境的，蔬菜生长过程中无病虫害，无需使用杀虫剂，因为使用的是微藻营养基。“农立方”的光照和温度的控制使得立体农业工厂彻底摆脱季节的约束，可以全天24小时不间断地进行生产，与传统的大棚或温室相比，其蔬菜生长周期大大缩短，每年可以收割几十次。

“农立方”是指农业工厂化立体循环生产系统与传统种植业连接，可以在各产业育苗和生产上得以充分利用并促其快速升级。与传统的养殖业连接，可以降低饲养成本、提高效益，同时改善生产环境，促进种植业、畜牧业生产的良性循环，使废弃物得到科学的循环利用，产品品质全部达到绿色、安全标准。

美国哥伦比亚大学的一位公共卫生和微生物学教授，同时也是垂直农场的项目负责人认为，垂直农场可以养活不断增加的人口，是一场革命；另外，垂直农场生产的食物口味也更好，它实现了“当地生产”。

“农立方”南侧的屋面上覆盖着一层非晶硅薄膜太阳能板。与晶体硅太阳能电池相比，非晶硅太阳能电池不仅透光，而且温度系数较低，因此由环境温度升高所引起的电池效率降低不明显；非晶硅材料的吸收系数在整个可见光范围内，在实际使用中对低光强有较好的适应……上述原因使薄膜太阳能电池比晶硅太阳能电池的日发电量多出10%左右。

“农立方”

由此一来，“农立方”不仅实现了立体化的种植、养殖，而且构建了一个完整的生态循环链条：薄膜太阳能电池板提供电力，可以24小时为植物补光；浇灌芽苗菜的多余水分流到下面的沟渠里，为水产养殖提供新鲜水源；修剪下来的芽苗菜根茎为养殖的动物提供饲料；动物呼出的二氧化碳又促进了芽苗菜的生长。

农立方改变了传统农业生产受时间和空间制约的基本特征，能够循环生产，实现高产出、低成本、高效益，展示了循环、高效、立体、节能、节水、节地、绿色、环保的现代系统农业建设模式，代表未来永续性农业的发展方向。

四、低碳农业中的“微”机世界

世界精彩，精彩在于广阔的天空，在于浩瀚的海洋，在于包容的大地。同样，世界精彩，精彩在于活力无限的“微”机世界！

1.白色的精灵

在千姿百态的生物世界中，存在一种我们肉眼看不见、摸不着的微生物，它能时刻为人类服务。提起微生物，往往会使人们觉得那是使食物腐烂变质、使人感染上各种疾病的魔鬼，害怕并敬而远之。但是，在微生物的家族中，还有能为人类提供能量的甲烷细菌和酵母菌，这些白色的精灵可以生产出沼气和酒精，为人类作出贡献。

据统计，中国的农作物秸秆，每年约有5亿吨，假如其中20%通过微生物发酵变成饲料，则可获得相当于400亿千克的饲料粮，这占目前中国每年饲料用粮的一半。一座占地不多的年产10万吨单细胞蛋白的微生物工厂，能生产相当于约12万公顷耕地的大豆蛋白或2000万公顷草地饲料的牛羊所生产的动物蛋白质。这些白色精灵生产的蛋白质比一般植物蛋白质质量高，有的营养价值超过动物蛋白。据科学测算，如果利用每年世界石油总产量的2%进行微生物发酵生产，产出的单细胞蛋白，可供20亿人吃1年。可见这些微生物对于人类解决粮食问题作用巨大。

白色农业就是利用地球上丰富的微生物资源，通过发酵工程和酶工程，在工厂化条件下进行生产，其占地面积很少，节约水资源。发展工业型的白色农业可以节省大量耕地，真正实现退耕还林草、退田还河湖的目标，有效缓解人口膨胀与资源缺乏之间的矛盾。一方面，通过微生物发酵工程和酶工程生产单细胞蛋白、菌体蛋白和食用菌等供人类食用，这既促进了人体所需营养素的有效供给，又降低了对口粮的直接消费。另一方面，利用微生物发酵技术及其他现代生物技术把农作物秸秆及农业废弃物转化成饲料，既节省饲料用粮，又有效地利用废弃物资源，降低了生产成本，提高了经济效益和生态效益。

随着科学技术的进步和人民生活水平的提高，传统的绿色农业难以满足日益增长的需要，必须摒弃单靠绿色露天植物生产的模式，大力发展白色农业。

农作物秸秆产品

2.“微”机六射

白色农业已形成气候，白色农业已用到各种各样的菌，形成了六大产业和制品应用。

（1）微生物食品微生物是目前世界各国竞相开发的新蛋白质资源，其蛋白质含量一般在30%～50%之间。利用单细胞蛋白质生产高蛋白质新型人造食品，前景十分广阔。利用微生物生产的真菌肉、食用油等在英国、法国、日本已规模化生产，产品已在超级市场出售。由小球藻制成的食品面包已在日本实现规模化生产。螺旋藻被联合国粮农组织称为“人类未来的粮食”、“人类最佳保健品”，素有“植物肉”之称。1千克蘑菇所含蛋白质相当于2千克禽肉或3千克鸡蛋的蛋白质含量。与植物性食品相比，食用菌中蛋白质的含量是小麦、玉米的几倍，大白菜、番茄的几十倍。食用菌蛋白质中氨基酸种类齐全，几乎所有的菇类都有八种人体必需的氨基酸，并含有丰富的维生素和矿物质。许多食用菌还具有抗癌、降脂、提高机体免疫力的功效。国际食品界已将食用菌列为21世纪八大营养保健食品之一。

食用菌

（2）微生物饲料及添加剂

微生物饲料制剂包括单细胞蛋白饲料、菌体蛋白饲料、饲用酶制剂、真菌饲料添加剂、维生素类添加剂、抗生素类制剂、氨基酸类、活体微生物类、发酵饲料等。其混配在饲料中可起到帮助消化、促进生长以及提高畜禽自身免疫力、防病治病的作用。微生物饲料制剂由于可工厂化生产，效率高，且有利于环境保护，正日益受到人们的重视。许多微生物除了可作为饲料添加剂，还可经微生物发酵工程来生产大量饲料用粮，实现人畜分粮，从而缓解了资源紧张的矛盾。

（3）微生物肥料

微生物与化肥、微量元素和有机肥料混配，构成的微生物复混生物肥料，在增加土壤肥力、提供作物生长必需的营养元素、改善植物根际的微环境以及强化植物根际的有益微生物比例等方面都取得了一定的效果，促进了植物对养分的吸收利用，有助于植物生长，同时也增强了植物自身抗病虫能力。

微生物肥料

（4）微生物农药、兽药

已有许多细菌、真菌、昆虫、病毒及抗生素被用做生物杀虫剂、除草剂和动植物生长调节剂。日本研究和开发出了一种微生物农药冰核细菌，可冻死有害昆虫。科研小组目前正在进一步研究使这种生物农药只对特定的害虫有效，同时不在植物上增殖。只要它对植物无害也不影响昆虫的生态平衡，就可进入实用阶段。利用有益微生物或其代谢产物寄生在其他病原微生物或生物体内进行生物防治，已经取得了一定的研究成果，如噬菌体、苏云金芽孢杆菌、白僵菌等。利用白僵菌防治玉米螟在吉林省已能进行工厂化小试生产，取得了明显的经济效益和生态效益。而苏云金杆菌制剂作为一种很有发展前途的微生物杀虫剂，是微生物杀虫剂中应用最广泛的一类细菌性农药，受到许多国家尤其是发展中国家的高度重视。据统计，现在全世界已有60多种BT制剂工业化生产，能有效防治菜青虫、小菜蛾、棉铃虫等150多种害虫，年产量达8000吨左右，是目前世界上应用最广泛的微生物杀虫剂。它对多种农林主要害虫也有较好的防治效果。总之，BT制剂作为一种生物杀虫剂，在控制农、林、仓库害虫，保护生态平衡，减少环境污染等方面日益发挥着更大的作用。

（5）微生物能源

微生物资源可以多种形式用做能源生产。其一是植物废弃物经微生物发酵可产生沼气，用做燃料或发电照明；其二是植物的纤维素可经微生物分解，转化成酒精作为能源燃料。后者已被国际上公认为是21世纪能够替代石油的绿色能源。

微生物能源利用

（6）微生物生态环境保护剂

环境微生物是近几年新兴的一门学科，微生物可分解许多废弃的环境污染物，带给人类一个干净、舒适的生存环境。国际上已有的产品包括微生物除臭剂、空气清新剂、水除污剂、工厂污水除害剂、土壤改良剂、土壤中有害重金属降解剂、海面石油污染消除剂等。微生物因其种类繁多且代谢多样性，在农药降解中表现出独特的优势，国内外对各种杀虫剂、苯氧乙酸类和均三氮苯类除草剂的降解微生物的分离和农药的微生物降解代谢途径都已有详细的研究，获得了多株有机磷农药降解菌。

微生物农业是遵循生态学原理，利用微生物——分解者的作用，开发农业生物的潜在生态位，通过对农业系统不断增加生产环、减耗环、增益环等，实现种群互利共生，可充分地利用农业生物量资源，尤其是残渣废料的利用，有利于能量的转化和物质的循环利用。同时，发展微生物农业有利于实现农产品工厂化生产，有利于改善农业生态环境，可将微生物在农业生态系统中的被动、隐性作用主动化、显性化，从而形成地球生物圈的良性循环，有利于资源的永续利用，实现农业的可持续发展。

五、探索那一片湛蓝

谁控制了海洋，谁就控制了一切。神秘的海洋永远是人类探索的方向。随着土地短缺、环境恶化、人口膨胀等问题越来越困扰人类的发展，大力发展以海洋为基础的蓝色农业成为发展低碳农业的重要方向。

1.神秘的海洋(www.daowen.com)

海洋被誉为生命的摇篮，风雨的故乡，五洲的通道，资源的宝库。地球上，陆地面积占总面积的29%，而海洋面积占到71%。地球上最早的生物出现在海洋，目前地球上80%的生物资源在海洋中。海洋孕育许多生物，供给人类食物、医药的原料，可说是人类的粮仓与医药库。海洋提供人类许多有用的能源，以改善人类生活。海洋提供水资源供人类使用。海洋提供人类观光休闲的场域。海洋是维持人类生活、经济与环境永续发展的系统中心。

但是，与陆地相比，海洋是人类在地球上最后一方尚未完全开发、利用的疆域。在海洋深处，数以亿计的各种生物栖息在海底，是地球生物资源最丰富的领域，但对其研究涉足尚浅，目前人类所认识的最多只有5%，一向被认为是生物的荒漠而亟待开发。专家预测，今后几十年中，海洋开发给人类所带来的经济效益、社会效益和生态效益，将大大超过航空航天开发。

2.未来的粮仓

碧波万顷、浩瀚无垠的海洋，不但是生命的摇篮，也是潜力巨大、亟待开发的自然宝藏，同时也是人类丰富多彩的食物之源。

（1）粮食的宝库

海洋中生长着的生物至少有25万种，包括近万种海藻、1.9万种鱼类和2万多种甲壳类，是人类饮食中野生蛋白质最丰富的来源。每年海洋繁殖各种生物的总量达400亿吨，提供食物的能力是陆地的近千倍，每年可向人类提供30亿吨水产品，满足300亿人的蛋白质需要。据专家测算，整个地球生物生产力的88%来自海洋。

（2）保健品的工厂

由于所处的生态环境较为特殊，使海洋生物在代谢、生理、生化等方面形成了很多独特的性质及其物质积累模式，因而从海洋生物中提取、分离安全、生理活性显著的天然活性物质，可以制取海洋保健食品。现在人类20%的蛋白质是从海洋获取的。海洋食品高蛋白、低脂肪且具有健脑强身、延年益寿的功能，是保健、抗癌食品。这些海洋保健食品不仅在有着几千年医食同源、饮食养生文化的中国，即使是在欧、日、美等国家，由于崇尚自然药物及自然疗法，天然药物和天然保健品也有着广阔的市场。例如，日本是世界上平均寿命和智商最高的国家之一。大量的研究表明，日本人所以能够达到这样高的平均寿命和智商，与他们的食物结构比较合理有很大关系，尤其与他们将改善蛋白质营养放在优先地位有很大关系。大体上，日本人食物中的蛋白质来源是：动物蛋白质大约占一半，在动物蛋白质中又有一半来自水产品。由此可见，海产品对国民的健康、民族的兴旺具有多么深远的影响。

（3）用之不竭的水库

地球3/4的表面被水覆盖，其中96.5%是海水。海水淡化为开辟淡水资源增添了新路。与此同时，应用现代生物工程技术培育耐盐作物，成为蓝色海洋农业的一大特色。目前，世界各地引用海水灌溉的农作物有海滨锦葵、海莲子、苏丹高粱、玉米、小麦、蔬菜和葡萄，以及大麦、马铃薯、冬油菜、白菜、早熟与晚熟甘蓝、食用甜菜、苜蓿、黄瓜、苹果等。这不仅能缓解全球的淡水危机，而且可使世界沿海地区可资海水农业开发的1.3亿公顷荒滩得到充分利用，从而有效地扩大了耕地面积，给农业带来了新的生机。

用之不竭的水库——海洋

海洋中以水生生物为主体的水生生态系统，对维系自然界物质循环、净化环境、涵养水源、缓解温室效应等发挥着重要作用。科学保护、合理利用和深度开发海洋资源和海洋空间，发展蓝色海洋农业，成为解决食物短缺、人口增长和环境恶化的重要出路，也是实现经济社会可持续发展的重要保证，因而在海洋开发中处于重中之重的地位。随着新世纪的到来和现代科技的突飞猛进，一个科学保护和全面开发海洋资源的时代已经到来。

3.耕出一片蓝海

从古到今，人类一直有个梦想，那就是像耕种黄土地一样，耕种海洋。现在，这个梦想正在逐渐变成现实。

（1）海水养殖

在沿海滩涂，可以建造许多大型贝类养殖场；在浅海里，可以建造养殖大量鱼、虾、可食用藻类的养殖场。这些养殖场均由机器人进行管理。而在广阔的深海里，大量人工养殖的鲸在“牧鲸机器人”的声波指挥下，在指定的海域里洄游进食，机器人会定时收获鲸肉、鲸奶。

海水养殖

（2）人工鱼礁

人工鱼礁是指人们有目的地在海里设置的构造物。建设人工鱼礁是一项海洋生态环境的修复工程。它能有效阻止违规的底拖网作业，为鱼类生长建设一个良好安全的“生活小区”，提高鱼类成活率。同时，投放人工鱼礁后，海藻可在礁区生长繁殖，起到净化海洋生态环境的作用。可以说，这是一项建设“海底森林”工程。

人工鱼礁的材料种类繁多，从汽车到轮船，从水泥到玻璃钢。投放人工鱼礁的用途也多种多样，既可以渔业生产增收为主，也可与休闲游钓等旅游项目结合起来。目前世界上很多国家已在本国沿海投放人工鱼礁。

人工鱼礁

（3）耐盐植物

“海水农业”的科学原理是利用生物细胞的全能性，使陆生植物“下海”，也可理解为陆生植物重返海洋。人类可以通过多种途径获得耐海水植物，第一通过遗传改良，将耐海水和耐盐碱的野生植物改造成可以栽培的农作物品种；第二通过基因工程和细胞工程技术以及常规育种技术将不耐海水的植物培育成耐海水的植物。

为节省淡水资源，墨西哥培植出了一种喜盐蔬菜品种“海芦笋”，该蔬菜适合于沿海的土壤种植，可直接用海水灌溉。由于海水中含有高度的盐分，“海芦笋”在生长中不需施用农药和化肥，具有环保、生长快、营养丰富等特点，近年来大量出口于欧盟、美国等国家，深受国内外消费者的欢迎。在高科技的指导下，这些农作物将为人类创造巨额财富。

科学家预测，通过基因重组，适应海水灌溉的作物将达数千种，甚至有朝一日海水农业的生产规模会超过海洋渔业。可以想象，一旦海水农业形成气候，传统的以淡水灌溉支持的传统农业将发生巨变，农业生产将进入一个更为广阔的空间。

六、时尚的信息农业

信息技术赋予了事物去思考的能力，植物也是一样。她每天都需要甘露，需要阳光，需要肥沃大地的滋养。她在一天天长大，当微风拂过，她开始欢畅，她想表达自己的喜悦……

1.聪明的农业

千百年来的作物生产，都是以地区或田块为基础，在区域或田块的尺度上，把耕地看做具有作物均匀生长条件的对象进行管理，如利用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施，满足于获得区域、农场或田块的平均产量的认识水平，很少顾及对农田的盲目投入及过量施肥施药造成的生产成本增加和环境污染后果。传统的农业技术推广模式，也是在区域尺度上进行品种选择、土肥监测，通过地区试验积累的适于当地的栽培管理措施向农户推荐使用。实际上，即使在同一农田内，地表上、下影响作物生长条件和产量的明显时空分布差异性，包括农田内作物病、虫、草害总是先以斑块形式在小区发生，再逐步按时空变化蔓延的特性，早已为人们所认识，但是当时力不从心，即使实施精细化农作管理，效率也比较低下。

但是，现代随着生物技术、信息技术、食品加工技术等现代高科技广泛应用于农业，这一粗放的传统耕作模式正在改变。农业迎来了低碳、高效、健康发展的难得机遇。

农业信息化的一个主要用途就是精准农业。它是指将遥感技术、全球定位系统、地理信息系统、计算机技术、通讯及网络技术、自动化技术等高科技与地理学、农学、生态学、植物生理学、土壤学等基础学科有机结合，实现在农业生产全过程中对农业作物、土地、土壤从宏观到微观的实时检测，以实现对农作物生长、发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境状况进行定期信息获取和生态分析。在此基础上，通过GIS、GPS、RS和自动化控制技术的应用，按照田间每一操作单元上的具体情况调整各项农业投入，达到减少浪费、增加收入和保护农业资源以及控制环境质量的目的。精准农业是促进农业持续稳定发展的信息化、智能化的农业高新技术。

聪明的农业

2.神奇3S

精准农业主要由十个系统组成，即全球定位系统、农田信息采集系统、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。其中最重要的是3S系统。

（1）全球卫星定位系统

全球卫星定位系统不断发展与完善，为实践农田作物生产的定位精细管理提供了基本的条件。GPS由包括24颗地球卫星组成的空间部分，由地面控制站和一组地面监测站组成的地面监控部分以及用户接收机三个主要部分组成。GPS卫星是一组能发射精确的卫星轨道参数和时钟信号，在两万多千米高空环绕地球运转的轨道卫星系统。这些信号穿越太空、电离层和大气层到达地面，被接收机接收，经过数字信号处理进行定位计算。空间卫星的布局，可以保证在地球表面任何地方、任何时间和任何气象条件下，接收机均可至少获得其中四颗以上卫星发出的定位定时信号。理论上只要用户能接收到四颗卫星信号，即可解算出用户所在的三维位置信息。

全球卫星定位系统

（2）地理信息系统

地理信息系统是一个用于输入、存储、检索、分析、处理和表达地理空间数据的计算机软件平台。当然，GIS软件需要装载在适当性能的计算机上，并为计算机配置必要的输入输出外部设备，如用于输入数据的扫描仪、数字化仪、读卡机和用于输出和显示结果的计算机显示器、彩色打印机或绘图仪，并以不同格式将处理结果保存在存储介质中备用。在“精准农作”技术体系中，GIS主要用于建立农田土地管理，土壤数据、自然条件、作物苗情、病虫草害发生发展趋势、作物产量等的空间信息数据库和进行空间信息的地理统计处理、图形转换与表达等，为分析差异性和实施调控提供处方决策方案。

（3）遥感技术

遥感技术即RS技术，是未来精准农作技术体系中支持大面积快速获得田间数据的重要工具，它可以提供大量的田间时空变化信息。近年来，RS技术在大面积农业资源监测、作物产量预测、农情预报等方面作出了重要贡献。遥感是指用飞行器或人造卫星上装载的传感器来收集地球表面地物的空间分布信息，它具有广域、快速、可重复对同一地区获取时间序列信息的特点。RS用来测量地物对太阳辐射能的反射光谱信息或地物自身的辐射电磁波波谱信息。每一地物反射和辐射的电磁波波长及能量都与其本身的固有特性及状态参数密切相关。RS在精准农业管理中虽不是直接测量土壤水分、植物冠层营养水平、籽粒与生物质产量等信息，但可通过多光谱测量推断出结果。

RS技术

3.信息农业乐无穷

由于智能技术的应用，种庄稼可以用更加聪明的办法，也更有乐趣。

（1）精准播种

将精准种子工程与精准播种技术有机结合，要求精准播种机播种均匀、精量播种、播深一致。精准播种技术既可节约大量优质种子，又可使作物在田间获得最佳分布，为作物的生长和发育创造最佳环境，从而大大提高作物对营养和太阳能的利用率。

（2）变量施肥

一台正在田间作业的变量旋耕施肥机，竟能“智能化”地读取每个不同地理位置的数据信息，从而根据土壤中氮、磷、钾等营养成分的高低，对其“因需施肥”。众所周知，农民施肥通常都是把化肥均匀地撤播在地表，而这种做法有可能使土壤养分高的地方施肥过量、养分低的地方施肥不足，影响化肥的利用率。

（3）实时收割

在麦浪起伏的田野里，谷物联合收割机一边进行收割，一边就能测出地块的产量。原来，从全球卫星定位系统中能获得联合收割机的实时位置信息，而通过麦子的流量能计算出每块地的实时产量，全过程仅在1秒钟左右。随后，计算机又把每个地块的产量反馈到地理信息系统中，形成整个农场的产量图。并且利用精准收获机械做到颗粒归仓，同时可根据一定标准准确分级。

（4）手机种田

用手机扫描食品上的二维码，即可快速查询食品相关的生产、质检等信息；发个短信，就能遥控开关田间的滴灌阀门控制器，同时采集到气象、病虫害等信息；将手机与监控中心绑定，就能通过安装在农业大棚中的传感器实时采集农作物生长过程中的温度、湿度、二氧化碳等信息，得到阀值报警信息，实现无人值守的大棚精准作业……真像看科幻片。

一个信息农业时代正在向我们走来。通过精准农业和人工智能，未来农业将更精准、更低碳、更健康。

手机种田