计算机在农业中的应用.doc

我国计算机农业趋势研究（刘彬彬 生态学专业 0202009141）摘要：计算机在农业中的发展及应用日趋成熟,已深入到农业的各个方面。计算机已成为促进农业生产管理科学化、农业生产过程控制自动化和农业科研、农业教育现代化的重要手段。本文阐述了计算机发展趋势，分析了计算机技术在农业生产的应用，探讨了我国计算机技术在农业上发展的趋势，及其对我国实现农业现代化的意义。关键词：计算机；农业；趋势1、我国计算机农业发展的现状1.1 计算机在数据处理与信息管理方面的应用将计算机用于作物的生产管理，特别是精准农业的信息管理和农业科学数据库的建设上，在我国已经得到了一定的发展和应用。精准农业技术是一种基于全球卫星定位技术、激光技术和各种类型电子传感器技术的计算机管理农业的模式，这种技术把农业生产主要影响因素、农业生产过程，甚至农作物的生长过程全部进行数字化的精确收集、存储和处理。1 如土壤结构、肥力状况、作物生产情况等信息由计算机通过全球卫星定位技术进行数据化加工处理。从而做出对种子、化肥、除草剂和杀虫剂施用的不同要求。农民可根据这些要求进行管理。这除了减少由于用量过多而造成经济浪费外，还避免了因施用超量的化学物质而造成的土壤中残余化学物质的累计和地下水资源的污染。近几年我国已经先后建成了中国农作物种质资源数据库、中国农林文献数据库、中国生物学文献数据库、中国农业文摘数据库、农副产品深加工题录数据库、植物检疫病虫草害名录数据库、农产品集市贸易价格行情数据库、农业合作经济数据库、全国农业经济统计资料数据库、农牧渔业科技成果数据库和中国畜牧业综合数据库等大型农业科学数据库，部分数据库的功能经专家们鉴定已达到国际先进水平。中国农业科技文献信息和农牧渔业科技成果数据库系统已可与国际AGRIS 中心进行联机。这些数据库系统的建成为其他农业应用研究的开展奠定了基础，并在当前国民经济建设中发挥越来越大的作用。2如畜禽及水产养殖，与此相关的数据库中存贮有大量的关于畜禽及水产养殖过程中的生长、饲喂等各方面管理过程中所需的各种数据和信息，可以根据实际情况预测饲养畜禽的销售、交配、产仔和所需饲料、种类的退化及最佳良种的替代，并通过生产和市场预测等数据，分析经济效益等。1.2 统计分析与模拟模型在农业科研中，计算机模拟模型技术一直是个热门课题。它的模拟对象是具有各种不同属性和规模的农业系统。模拟模型可用于宏观和微观各个领域，从宏观的农业经济发展到微观的光合作用过程，几乎涉及所有农业问题。我国已有数百个县（市）应用数学规划方法和系统模拟技术为生产管理和宏观决策提供定量分析依据。作物生产优化栽培模式分析是我国计算机农业应用的一个活跃领域。研究人员不仅面向农业生产做出了努力，同时开发了一些具有一定影响的农业应用软件服务于社会。3如遗传育种程序包、鸡猪饲料配方软件包、农业结构系统分析NJ FX、农业统计分析与模拟模型通用软件包STAMOPA K、水稻螟虫测报软件包等。1.3 专家系统以施肥咨询、栽培调控、良种选育、虫害预报以及农业气象灾害防御为目标的专家系统研究，也取得了一大批有实用价值的成果。我国农业专家系统研究起步较早，“六五”开始“七五”和“八五”有较大发展。1980年浙江农业大学与中国农业科学院蚕业所合作进行了桑蚕育种专家系统的研究。十几年来，研究成功并见著文献的如砂姜黑土小麦施肥专家系统、小麦玉米品种选育专家系统、小麦生产微机模拟技术专家系统等。在上述农业专家系统中，不少已达到国际先进水平和国内领先水平。此外，我国各地的一些高校、研究所也相继开发了农业专家系统。“八五”结束后，又有一大批专家系统问世。这些农业专家系统的应用在农业生产中发挥了巨大作用。1.4 畜牧业应用目前，计算机技术在畜牧业中的应用，从工程学角度可以分为科学计算、生产管理、流程控制等；从畜牧业角度可以分为遗传育种计算、饲料配方设计、辅助生产管理、控制生产过程等；从网络角度可以分为局域网和Internet，用于对场区监近期和与外界的信息沟通；从畜牧场建设角度可以分为畜牧场、饲料厂的设计等。我国信息技术和畜牧业信息技术起步晚，资金投入不足，信息化程度还相当低，仅在主要示范场配备有计算机设备。4高新养殖场是金坛首家规模化、集约化的万头养猪场，占地10 公顷，总投资达500 余万元。场长林春在兴办高新养殖场之前一直从事饲料经营。对养殖之道知道的并不多。正当林春苦恼时，机会来了，由金坛市农林局组织的“致富工程”为他提供了一个学习电脑的机会。目前林春已能熟练地操作电脑，查询资料，了解信息，下载文本。电脑成了他日常工作和生活中必不可少的帮手。每天早晨起来，林春第一件事就是上网了解信息。他平时主要浏览中国饲料公益网、中国饲料在线、江苏农业网等网站，从中获取优良生猪的种及养殖知识、无公害生产技术知识、国内外饲料供需及价格走势等信息。通过上网，林春还了解到英国PZC 公司康贝尔优质种猪、品种生长快、肉质好，养殖效益比一般猪种高30，在江苏省范围内很少见。于是，他进行大胆尝试，首批引进500 头英国PZC公司康贝尔优质种猪，在选择优良品种上进行了改革。1.5 气候气象预测20 世纪90 年代以来，全球开展了气候气象预测的大规模国际性合作研究。该项研究包括各国气象卫生的联合监测、气象数据的互相交换、气候气象数值预测研究等，有效地提高了天气预报水平，气候气象数值预测能力有了显著提高。5德国生物研究中心自20 世纪80 年代以来，投入巨额资金，在相当规模的农田和温室系统里开展大规模的研究。每天24h 不间断地监测田间和温室的各项气候指标、光照时间和强度、气温的变化、风向和风速、降水及其强度、土壤温湿度等；每周两次观测作物长相，从地下根系到茎秆枝叶、从叶表到叶脉叶肉、从播种到收获的全过程等等，均作了精确而详尽的纪录；全年逐一纪录各项农事活动。历时十几年，最终系统是根据田间和温室各项监测、观察、记录的实况，综合计算机模拟的结果，分析全球气候变化对农业生态系统的影响。由计算机推理、判断并匹配消除负面影响的对策。至今，该系统还在不断完善之中，有些成果已投入实际使用，并初见成效。2、计算机农业发展趋势2.1 作物生产管理自动化。计算机化的作物生产与管理系统，已不断完善最终成为专家应用系统。迄今，美国已开发成功的农业专家应用系统： 大豆病害诊断( PLANT/ds) 、预测玉米螟危害( PLANT/cd) 、苹果虫害与果园管理( POMME) 、农业技术资源保护( EXTRA) 等。62.2 农田灌溉调控自动化。农业的发展依赖于资源和环境，中国恰又是农业自然资源相对短缺的国家。不仅如此，农业实践中资源浪费问题又相当严重。美国在滴灌和喷灌技术方面，已在亚利桑那州西南部大片沙漠地带安装了世界上最大的灌溉调控系统。能节省50%以上的用水量和能量，而且减少盐分集结，产量增加1倍。美国加州农田灌溉专家克劳德芬恩研制出一种用于地下滴灌的生物程序控制机。这个控制系统使用计算机联结的传感器测定作物的需水信息，并控制埋于表层土壤下的细小塑料水管的水阀，肥、水同滴，有很好的效益。2.3 畜禽生产管理自动化。美国管理猪生产的计算机系统中存贮有分娩、死亡、生长、出售、食物比例和管理过程中所需的各种数据和信息。它可以分析、预测猪的销售，交配、产仔母猪所需饲料，猪种退化以及最佳良种替代； 还可根据存贮的育种和品质资料、母猪级别指标、营养效果、猪仔生产和市场价格等数据，分析经济效益和价值等。2.4 农机管理与产品加工自动化。美国用计算机帮助选用适当的农机型号和规格，降低使用成本，确定更新设备的时机。美国中北部有一种计算机控制箱，能自动控制温室的温、湿度，还定时适量地喷洒农药和肥料和调节灌溉，使作物处于最佳生长状态，大大提高了产量。计算机还可应用于农副产品加工方面。美国一个日产700吨混合饲料加工中心，用2台IBM小型机控制20种混合饲料的全部生产流程。华盛顿州1家马铃薯通风库在计算机控制下，自动控制通风窗，使贮藏期分别达3、6、10个月，实现周年供应。2.5 农业科研与服务系统信息化。美国新信息技术的兴起，使农业信息服务发展为一种新的农业产业。现在提供农业信息服务的商业性系统已近300家。如美国在肯塔基建立的全美第一个农用视频电报系统，用户通过个人机键盘的识别号，即可存取该系统里大型数据库里当前市场价格、天气、新闻和其他农业信息。美国西南部，自1986年以来盛行电脑电视牲畜交易，买卖双方在家中进行交易，这种方式简便、经济、成交率高，发展迅速，每年有50万80万头牛成交。2.6 农业数据库、模拟模型、网络等方面。针对我国农业的特点建立和开发综合数据库系统。事实上，我国农业技术及农业科研成果也不少，但大部分都很零散，缺乏必要的组织和管理，未能得到很好的推广和利用。据统计我国的数据库大约为全世界的1/10，而数据库的产值仅占全世界的1，农业数据库的情况就更差了。面对当前的情况，我们应该大力挖掘信息资源，不断扩大现有数据库数量，提高数据库的质量，使农业数据库成为一个涵盖农业及相关领域的全方位、全社会的信息资源，以满足不同层次、不同对象的需要。同时在数据库的建设和维护过程中，应对数据库进行动态的更新，以保证数据库的及时性和有效性。1985 年，美国对世界上已发表的428 个计算机化的农业数据库进行了编目。这些数据库是当代最重要的农业信息资源。其中包括美国国家农业图书馆和美国农业部共同开发的AGRICOLA，杂志论文、政府出版物、技术报告等； 联合国粮农组织的AGRIS，存有10 万份以上的农业科技参考资料； 当前信息研究系统CRIS，可提供美国农业部所属各研究所、试验站、学府的研究摘要。数据库应用系统则有不同的目标，它们分别服务于农业生产、管理和科研。如美国还建有全国作物品种资源信息管理系统，可在全国范围内向育种家提供服务。有60 万个植物资源样品信息，可用计算机和电话存取。在农业科研中，计算机模拟模型技术成了热门课题。美国从农业经济到光合作用过程，几乎所有农业问题，都是模拟对象。如美国的作物模拟CERES、SIMCOT，模拟土壤水分变化、作物生长等，以及模拟发芽日期等发育过程。美国计算机农业应用技术还有实时处理与数字化控制、数字图像处理、农用机器人、计算机辅助设计C-AD 和计算机教学等。6计算机技术在农业上的应用，为传统农业向现代化农业的发展提供了基础，同时开辟了农业学科的新领域，整个农业体系也将融入全球化、信息化的浪潮。随着农业和信息技术的不断发展，计算机技术在农业发展中的作用将越来越重要。参考文献：1朱新颖. 数字农业探讨J. 今日科技, 2007（8）：4041.2李东涛,