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农业信息技术研发与推广应用的问题及对策
日期：2008-12-01 15:39 作者： 来源：农业部信息中心
农业信息技术研发与推广应用的问题及对策
农业部信息中心  曹庆波
国家农业信息化工程技术研究中心  杨宝祝
长期以来，党和政府对我国信息化建设高度重视。党的十六大报告将推进信息化作为我国面向新世纪的战略举措，明确提出信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择，提出“优先发展信息产业，在经济和社会领域广泛应用信息技术”。十七大报告根据新世纪新阶段的时代要求，对我国信息化发展又赋予了新的重任，报告一个显著的新意就是将信息化作为与工业化、城镇化、市场化、国际化并举的重大任务，这将有助于全党全国各族人民把信息化作为对当前各项工作有着普遍意义的重大形势和任务来认识、思考、推动。
在农业信息化方面，2007年中央1号文件明确提出“把发展现代农业作为社会主义新农村建设的首要任务，加强农业基础设施建设，加快农业科技进步，提高农业装备水平，推进农业水利化、机械化、信息化”。2008年中央1号文件进一步提出“积极推进农村信息化。按照求实效、重服务、广覆盖、多模式的要求，整合资源，共建平台，健全农村信息服务体系”。当前，以计算机技术、通信技术和自动控制技术为特征的信息化浪潮正席卷全球，成为新经济时代的基本特征。农业作为基础产业，也必然会受到这场浪潮的洗礼，从而使农业信息化成为主导着未来一个时期农业现代化方向、促进农村经济发展和提高农民收入的重要途径，对加速传统农业改造、升级，大幅度提高农业生产效率、管理和经营决策水平，有效地提高农业资源利用效率有着极其重要的意义。
一、农业信息技术研究动态
农业信息技术是一门新兴的边缘应用学科，是农业科学和信息科学相互交叉渗透而产生的新领域。计算机在农业上的应用研究主要集中在6个方面：农业数据和图象处理、农业系统模拟、农业专家系统、农业计算机网络、农业决策支持和农业信息实时处理。农业中应用的信息技术主要包括：计算机、信息存储和处理、通讯、网络、人工智能、多媒体、遥感、地理信息系统和全球定位系统等。
目前，欧美等发达国家的农业信息技术应用已进入产业化发展阶段，各类信息技术和相关产品已经在农业生产和各类经营管理中得到广泛应用，力图实现农业信息的数字化、网络化、综合化和全程智能化。
在网络基础建设方面，20世纪90年代以来，美国政府连年拨款15亿美元建设农业信息网络和推广在线应用，现已建成世界最大的农业计算机网络应用系统。该系统覆盖了美国46个州、加拿大的6个省和美加以外的7个国家。它连通美国农业部、15个州的农业署、36所大学和大量的农业企业，用户可以通过电话、电视或计算机等终端设备，共享网络中的信息资源。日本已把国内82个农产品中央批发市场和564个地区批发市场以及海关等都实现了联网，使农产品生产者和销售商及时、方便地从网上查出每天、每月及年度的各种农产品的销售量等信息。英国也建立了覆盖全国的农业计算机信息网络系统，并在涉农部门和农户中广泛应用。
在农业生产管理应用中，信息技术越来越成为农业生产活动的基本资源和发展动力，对农业增长的贡献越来越大。20世纪50年代初，美国首次利用计算机研究饲料问题，至今已有50多年的历史了。50-60年代，计算机主要用于农业科学的统计分析与计算；70年代主要用于数据的处理和数据库的开发；80年代以来，应用重点转向知识的处理、农业决策支持与自动控制的研究与开发；90年代开始进入网络化应用时代。具体看，20世纪70年代末，作物生长模拟模型便被成功研制并得到初步应用，美国的CERES系统和荷兰的SUCROS系统则是国际上公认的作物生长模拟模型的优秀代表。80年代中期，将模拟系统和专家系统（ES）有机结合的GOSSYM/COMAX系统则发挥了对数据处理和知识处理的优势，实现了定性和定量的完美结合并在美国农业生产上大面积应用。70年代到80年代，荷兰、日本、以色列以及欧美等发达国家，也将工业生产的理念引入农业领域，开始了设施农业（FA）的研究和应用；期间，数据库、决策支持系统、专家系统等技术在农业领域也得到较好的应用。80年代后期，欧美发达国家开始遥感技术（RS）在农作物估产和作物生产检测方面的研究，加拿大成功地将地理信息系统（GIS）应用于组织和分析农业空间信息资料。90年代以来，在欧美、日本等发达国家，管理信息系统、模拟模型系统、网络通讯、多媒体等技术为农业生产管理和产业化经营提供了现代化的管理手段和技术支持。在北美、西欧和澳大利亚等国家，3S技术（RS、GPS、GIS）与作物模型、人工智能（AI）、控制系统等技术的集成，促进了精准农业（PA）技术体系的研究和发展，至今已形成较为完善的技术体系和较好的应用效果。近年来，数字农业（DA）概念的兴起，标志着21世纪的农业将进入一个以数字化为特征的新阶段，将有更多、更新的现代信息技术应用于农业领域，网格、危害分析关键点控制（HACCP）、电子商务等技术的逐步应用，必将对农业生产、经营和管理的方式产生重要而深远影响。
二、我国农业信息化现状和主要问题
我国信息技术在农业中的研究应用虽起步较晚，但发展较快。20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，已取得一批重要成果，不少已得到应用，有些已达到国际先进水平。
（一）信息技术在农业生产中的应用
应用成果主要表现在作物生长模拟模型、农业专家系统、农业生产实时控制系统及作物遥感估产方面。我国已研制出水稻栽培计算机模拟优化决策系统，棉花生产管理模拟与决策系统，土壤-植物-大气中的水气传输模型，谷物储藏干燥模拟模型等。我国还利用遥感与地理信息系统技术，研制出耕地变化监测系统，作物产量气候分析预报系统，作物短、中、长期预报模型，小麦、水稻遥感估产信息系统等。这些成果的实用化将极大地推动我国农业生产管理的现代化、信息化。
（二）信息技术在农业资源和环境上的应用
我国资源类型多，区域差异大，环境影响因素变化快。遥感技术、地理信息系统、全球定位系统等信息技术具有宏观、实时、低成本、快速、高精度信息获取、高效数据管理及分析的能力，从而成为现代农业资源管理的手段，广泛应用于农作物品种等资源的清查与管理、土地利用动态监测、水土流失动态监测。目前，我国已研制出土地利用现状调查数据处理系统、北方草地产量动态监测系统，以及国家农业信息资源数据库等。
（三）信息技术在农业管理中的应用
我国正在抓紧建设国家公用数字通信网络、国家公用经济信息通信网络，全面实施金农工程。国家农业信息网络目前已初具规模。农业部自1994年开始，在中国农业信息网的基础上，逐步开发完成了各种信息系统网络的建设，建设了行政审批综合办公信息系统，为申报单位提供了“一站式”服务。一些地方农业部门通过网络系统，实现了监管事项办事程序、过程和结果的“三公开”，强化了服务型政府的工作基础。农业部组织开发建设了农产品监测预警数据平台，中央和地方农业部门以及科研院校建设了大量的农业数据库。网络延伸和数据支持大大地提高了办公自动化水平，提升了各级政府部门的农业决策能力。
（四）信息技术在预防自然灾害方面的应用
近年来，洪涝、地震等自然灾害给人民的生命财产造成了巨大的损失。通过遥感与地理信息技术能及时准确地获取有关自然灾害信息，信息技术已广泛应用于各种自然灾害信息的采集和处理，实现了灾前预警、灾情监控、灾后评估。目前我国信息技术主要应用于洪灾、旱灾、作物病虫灾害、土地荒芜沙化监测、森林火灾等。
总之，我国农业信息技术研发与推广在各个方面均取得了比较大的进步，但总体上看与发达国家以及与其他产业相比还相对落后，农业信息产业化水平还比较低，尤其在成果转化与实际应用的开发和推广上还存在着严重的困难。主要表现在：
1．政府在农业信息技术及农业信息化建设上的主导作用发挥不够。主要表现在以下几个方面：一是职能不到位，政府在农业信息化发展战略和总体规划方面没有发挥好指导和协调的职能。二是职能错位，政府承担了许多本该由社会力量完成的工作。三是政府缺乏对信息化工作的监督和管理，工作机制不够健全。
2．缺乏农业信息技术及农业信息化建设的投资主体。从农业信息化不同阶段上看，前期主要靠各级政府投入引导和启动资金，中后期要充分调动全社会的力量，由政府和企业共同投资实施。尽管政府对农业信息化的绝对投入每年都在增加，但考虑到我国农业基数大、基础差、发展不平衡等因素，政府相对投入明显不足，企业投资因短期回报率较低而缺乏积极性。
3．个性化、针对性强的农村信息服务模式尚未建立。目前农村信息服务对象呈多元化趋势，有科技干部、技术员、普通农户、种养大户、经纪人、农业企业、经济合作组织以及各种中介组织等，他们对农业信息的需求内容、辨别能力、获取手段以及支付能力均有很大的不同，虽然各全国地都在积极探索农村信息服务的有效模式，但内容针对性强、与信息服务对象装备相适应、有持续发展能力的信息服务模式还在探索之中。
4．信息基础设施落后，网络化程度较低。农业信息化建设要以信息基础设施为前提，而信息基础设施要靠农业产业自身的发展和国家财政投入，在目前我国农业发展相对落后、政府投入相对不足的条件下，农业信息化建设进程相对缓慢。全国性的农业信息服务网络尚未建成，导致为农民服务最后一公里的问题还非常突出，信息进村入户难。
5．信息标准化水平不高，信息共享体系不健全。由于缺乏统一的技术标准和规范，农业信息采集、处理、交换和应用程度较低，没有形成农业信息资源共享体系，导致农业信息资源分散，信息孤岛现象突出，虚假和过时信息泛滥。
6．农民综合素质较低，农村信息化人才缺乏。信息技术发展快，基层信息服务人员和农户知识更新和培训不能满足实际需要，导致农业信息服务的主体和对象信息处理能力不到位，严重影响了农业信息服务的实际效果。
三、我国农业信息技术发展领域和重点
我国农业信息技术发展领域可以概括为五个方面：一是农业科学研究信息化；二是农业基础设施装备信息化；三是农业生产过程信息化；四是农业经营管理信息化；五是农业资源环境信息化。围绕以上发展领域，具体发展重点内容包括：
（一）农业信息网络建设
信息网络是信息化建设的重要基础，发展现代化的宽带高速的农业信息网络是农业信息化建设的重要内容之一。其基本内涵是：采用先进的网络技术，建立集多个农业信息子网络于一身的宽带高速的全国性农业信息广域网络，将农业信息智能化并通过农业信息网络进行传播，以提高农业生产及其管理的科学性和实用性。中国农业信息网络建设的主要任务是：完善国家级信息网，推进国家级信息网的高速运行，建立和健全地方局域网，推动我国农业信息资源的共享与交流，促进农业信息化管理。
（二）农业信息资源数据库建设
农业信息资源数据库建设是大规模、高效率开发和利用农业信息资源的主要形式。我国农业信息资源数据库建设目前尚处于较低发展阶段，以文献型、数值型、事实型为主。因此，必须加强和促进各种农业信息数据库的开发和研制，其内容主要包括：农业生产管理信息、农产品市场信息、农业科技信息、农业政策和法规信息、农业自然资源信息、农业生态信息等。农业信息资源的数据库建设，既要实用，又要科学、完整、准确，立足于农业生产的需要，适合农业发展的实际和现状，为农业的科学生产和科学管理服务。农业信息资源数据库建设是高度社会化、智能化、技术化、知识化的信息创新工作，具有知识产权性质。因此，首先，政府部门应发挥组织和引导作用，加大信息公开和发布力度，为社会公众提供信息公共产品服务；二是应当创造条件将其推向市场化的发展轨道，按市场化机制开发、研制和配置农业信息资源数据库；三是促进多媒体数据库产品的开发和研制；四是促进农业信息资源数据库产品的实践应用，以产品开发为依托，发展技术推广服务、信息咨询服务、农业培训教育服务等。
（三）农业信息监测预警与应急系统建设
农业生产是经济再生产过程与自然再生产过程的辩证统一，它既服从经济规律，又要受制于自然规律。这就要求对农业生产过程进行全面的监测，按自然规律发展农业生产。只有全面分析掌握自然条件和社会经济因素的变化，才能做出正确的农业生产和管理决策，才能因地制宜地发展农业生产。农业信息监测是科学预警和应急处理的前提，是将信息采集技术、网络技术、数据库技术、数据分析技术运用于农业生产的实际过程。在监测预警工作中，监测内容涵盖农业生产的产前、产中、产后全过程，产前信息包括政策、信贷、农业资料的购置等；产中信息就是生产过程信息，包括种植、养殖、加工、环境状况、灾情等内容；产后信息包括销售、市场信息等。从技术上来说，由于预警和应急处理是高度复杂的技术化工作，需要非常灵敏的信息采集技术、高效便捷的信息传输和整合网络、高度智能的信息分析工具以及高素质的信息分析和决策人才。
（四）农业专家决策支持系统建设
农业专家决策支持系统是农业信息化的重要组成部分，有重大的经济意义和实用价值。该系统包括不同的服务层次，如农业宏观决策、农业科学研究、农业生产管理等，具体内容包括，政策模拟、调控决策方案模型、粮食安全预警等具体内容。同时要建立以主要农作物、畜禽、水产为对象的生产全程管理系统和实用技术系统，以促进农业生产的科学管理和先进技术的推广利用。在这方面，国际和国内都有一定的工作基础，但技术集成、作物生长机制与环境相互关系的研究还有待于深化，系统决策的准确性与实用化还有相当距离，适合中国特定自然环境、品种特点的作物、畜禽水产的专家决策支持系統亟待加大研究力度，以适应农业集约化生产方式的需要。
（五）基于网络和多媒体的农业技术服务系统建设
在市场经济条件下，农业生产必须以市场为导向，瞄准国内外市场需求及发展趋势，灵活组织和安排农业生产，不断调整经营方向，生产适销对路的农副产品。因此必须要有充分、准确、及时、可靠的信息以及信息处理技术，以保证决策的科学性、准确性和高效性。多媒体技术是20世纪80年代末发展起来的高新信息技术，是利用计算机或其他电子手段传递的文本、图形艺术、声音、动画和视频信息的交织组合，具有传播速度快、覆盖面广、形象逼真、易于操作等特点，它可把十分复杂的农业技术，以极为简单、易懂、易学的方式表现出来，以一种崭新的形式促进农业科技推广、科技咨询和农业教育的发展，可以大大提高决策的科学性，有效地联结农户和市场，使得农民通过信息网络能够及时获得生产技术、市场行情、产品销售、农业法规、农业政策等信息，合理安排生产，提高农业生产和经营效益。
（六）数字化精准农业技术研究和示范
精准农业是信息、农业、通讯、工程制造这些现代高技术的结晶，是农业由粗放到精确，由经验到科学的一场革命。这项技术的基础是依赖于卫星全球定位系统(GPS)和利用计算机控制定位，进行精确施肥、播种、灌溉、施药等作业，从而极大地提高种子、化肥、农药等农业资源的利用率，提高农业产量和减少环境污染，有利于发展持续农业。它主要包括农田空间信息的实时采集、智能化决策支持系统，智能化变量作业机具三个要素。精准农业是发展方向，目前国际上也处于发展初级阶段，但是发展非常迅速。当前的技术瓶颈一个是如何实现农田田间信息实时采集，另一个是如何经济实用。因此应加大投入，加强精准农业的研究与开发，尽快建立信息技术与农业生产相结合的精准农业示范基地。
（七）加强作物生长模拟及智能化生产管理系统研究
作物生长模拟系统是用系统科学的观点，把作物生产看成一个由作物、环境、技术、经济四要素构成的整体系统，综合作物生理学、生态学、栽培学、农业气象学、土壤肥料学、植物保护学、农业经济学和计算机科学等相关学科的理论和成就，通过建立数学模型来描述作物生长发育、器官建成和产量形成等生理生态过程与环境之间的数量关系，并在计算机上实现，来模拟作物生产全过程的软件系统。它是农业多学科基础性研究的结晶，体现了系统工程的思想方法，把农业科学和计算机技术紧密结合，定量而系统地描述作物生长发育及其和农业环境相互作用的关系。对于推进精准农业技术在我国的应用，实现农业生产的高产、高效、优质、低耗和减少化肥对环境的污染，具有较重要的理论意义和实践价值。
四、我国农业信息技术发展对策
我国农业信息技术发展要在《2006—2020年国家信息化发展战略》以及农业部提出的《全国农业和农村信息化建设总体框架（2007-2015）》的指导下，以解放和发展农村生产力为核心，以优化配置信息资源为基础，以开发应用信息技术为支撑，以提升信息服务能力为重点，不断提高我国农业和农村信息化水平。主要对策如下：
（一）加强政府在农业信息技术发展和农业信息化建设中的主导地位
在前期分散建设的基础上，集成整合的时机已经成熟。政府要牵头组织有关农业信息化主管单位和专家，按照“总体规划、分布实施”的原则，制订不同阶段、不同层次、不同地区和不同对象的信息化发展战略和实施方案，通过各种手段，强化政府在农业信息化建设中的领导和监督职能，合理调配资源；制订农业信息化政策法规、标准和评价体系，为农业信息化建设提供环境保障。
（二）增加投入，加快农业信息技术发展和信息化建设步伐
无论是过去、现在还是将来，农业信息化都需要政府的引导和支持，这不仅是因为农业在国民经济中的地位决定的，也是经济发展到一定阶段的必然结果。不断加大政府对农业信息资源开发、农业网络设施建设、信息技术和产品研发、信息化人才培养的投资力度，继续支持大专院校、科研院所从事技术应用研究，不断加大对科技型中小企业的扶持力度，使企业逐步成为科技创新和产业化的主体。
（三）重视农业信息资源建设
组织全国相关单位和部门，按照“分工协作、优势互补”的原则，分别确定方向和主题，全面推动信息资源数据库建设。制定统一标准，对信息的采集、加工、入库和发布进行规范，保证信息资源的质量，逐步实现信息资源的共建共享。
（四）加快农业信息技术和产品的开发应用
以应用开发为主，重点加强信息化实用型技术的应用及推广：（1）组织多学科的综合研究与开发，建立农业专家系统；（2）加强网络化、多媒体化的农业应用软件研究，使农业信息技术可实现远程推广、远程教育；（3）加强3S技术在农业生产与管理中的开发与应用；（4）加强农业信息技术的综合和集成，增强农业生产与经营的可预见性。
（五）做好农村信息化示范，加快农业信息服务体系建设
选择农村信息化工作的先进典型，总结、规范、扶持和推广，使示范单位发挥更大的影响和带动作用，加快推进全国农业和农村信息化建设。建立面向农村的“多网合一”信息服务网络，通过不同渠道（计算机网、广电网、电信网、卫星网），为不同用户（基层政府、企事业单位、农户）提供全方位的信息服务，充分发挥各种通信手段的优势，克服传统农村信息服务途径单一、效率低下等问题，有效解决信息服务“最后一公里”问题。
（六）开展信息化人才培训工作
农业高等院校根据实际情况设立相应的农业信息技术专业，开展理论研究和人才培养；建立国家级、地方级信息化人才培训基地，为社会提供中、短期技术培养，以缓解信息化人才的短缺。开展农村远程教育和农民技能培训，不断提高农民的文化水平和综合素质，不断提高农民掌握和使用农业信息技术的能力和水平，以保证农业信息技术的应用和推广。
（七）引导社会化力量参与农业信息技术研发和农业信息化工作
目前，一些工商企业特别是电信运营商，对参与农业信息化建设表现出浓厚的兴趣，有的已开始进入农业信息服务领域，取得了较好的成效。应进一步加大工作力度，创造有利环境，研究合作机制，更好地引导和推动各种社会力量积极、稳妥、务实地参与农业信息化建设和加快农业信息技术进步。