陕西关中地区发展精准农业的基础条件分析

张莞玲 赵莲莲

西安航空职业技术学院 陕西西安 710089

1 绪论

陕西农业现代化发展水平长期滞后于全国平均水平，加快推进农业现代化是陕西在“十四五”期间的重要任务。“十三五”期间，陕西通过调整优化农业结构，加强农业基础设施建设，转变农业生产方式，提升农业机械化水平，加快农村土地流转，大力发展特色现代农业，陕西农业现代化取得了历史性成就，农业总产值持续增加，2020年全省农林渔牧总产值实现4056.6076亿元，同比增长14.7%，增速位于全国前列。现代农业产业体系、生产体系、经营体系初步构成，农业产业结构不断优化，形成了“粮食为基础、果畜为支柱、采茶为特色”的产业布局，物质技术装备明显提高。然而陕西农业在多年连续高增长高起点上，支撑动力在削减，制约因素在增多，新老问题交织叠加，内外矛盾集中显现,亟须转变高投入、高消耗、高污染的发展模式。农业竞争力不强，农产品质量安全隐患依然存在，加快农业现代化发展，逐步建成现代化农业经济体系，必须以农业供给侧结构性改革为主线，以抓好粮食生产为首要任务，以增加农民收入为中心任务，加速农业发展方式向精准农业方式以及数字农业经济体系转变。

精确农业利用卫星导航定位系统(GNSS)、遥感(RS)地理信息系统(GIS)等现代空间信息技术结合农业技术，根据农作物生长的空间差异性，进行及时、定位、定量的播种、施肥、灌溉、喷药等农艺操作，实施对农业生产要素空间差异化投入和管理，实现农业生产精准作业，是一种节约生产要素投入，减少农作物土壤污染，提高农作物产量和质量的资源节约型、环境友好型的可持续生产模式和技术体系。刘海启提出，精准农业是实现绿色农业生产、农业可持续发展的根本途径，农业现代化的重要表现形式，数字农业发展的实现路径和本质要求，我国发展精准农业的条件已经成熟，各地区应因地制宜地发展精准农业，加强精准农业示范应用。

2 关中地区发展精准农业的外部条件

2.1 国际环境

精准农业兴起于美国，在欧洲得到了广泛的应用，其技术和产业已趋成熟，在中国、印度等国家也开始推广应用。近年来，3S技术(GNSS、RS、GIS)、现代通信、物联网、大数据、无人机等相关技术的创新发展和推广应用，促进了精准农业的快速发展。目前国际上成熟的精准农业应用技术有拖拉机导引/自动驾驶技术、变量技术(变量施肥、喷药、播种、鸟害防治)、田间地图(GIS)、农业遥感、无人机农业、农用传感器等。根据2015年美国普渡大学关于精准农业应用情况的调研数据，显示经过10余年的发展，美国的自动驾驶产品已经相当成熟，应用也最为广泛，达83%。使用无人机进行田间信息采集和监管成为精准农业领域新的应用热点，使用率达16%。变量技术应用广泛程度仅次于自动驾驶技术，使用率超过50%。欧盟2017年《GNSS市场报告》中分析了GNSS在农业领域的发展现状，指出GNSS技术应用于农业生产与管理的全过程，是农场综合管理技术的基础，未来农业可能是无人机应用面向的最大用户市场，物联网因价格合理、易于安装，成为新兴的高效生产方式，相关产业的年复合增长率达20%。

2.2 国内环境

我国已经具备发展精准农业的基本条件。(1)空间基础设施日趋完善，已具备了为精准农业建设获取空间数据的能力。随着2020年北斗3号卫星组网成功，北斗卫星导航系统(BDS)具备了全球范围内的服务能力，其配套的CORS系统，可以提供实时的厘米级定位导航服务。我国已经发射了一系列高分卫星，可提供高分辨率的遥感影像数据服务。国产的GIS软件，如超图、Esri等已在各领域成熟应用。(2)农村土地空间数据库基本建成，可为精准农业的发展规划和管理提供基础数据。(3)5G技术、大数据、人工智能等技术为3S技术创造了民用化、实时化、智能化的有利条件。(4)我国无人机产业水平已达到世界前列，无人机质保、无人机遥感在农业领域的应用快速铺开，尤其是无人机质保推广和应用都取得了良好的效果。

目前我国精准农业处于探索和示范发展阶段，进行了大量基于北斗卫星导航系统精准农业技术的研究和实践，新疆石河子棉花精准作业方式具有典型示范意义，在棉花种植中使用基于BDS的平地机、深松机、除草机、播种机、喷药系统、采棉机进行全过程精准作业，形成了我国相对完整的精准农业生产模式和技术体系。在我国，精准农业产业中基于BDS农机引导/自动导航驾驶技术和质保无人机技术发展最快，应用最广，规模最大，涌现出一批大型精准农业企业，如司南导航、联适导航、中海达、华测导航等研发、生产基于BDS系统的GNSS农机自动导航驾驶系统，大疆、极飞、雅德等研发、生产质保无人机。

3 关中地区发展精准农业的条件

3.1 耕地面积、地形与水资源条件

根据2020年陕西省统计年鉴，截至2019年末，陕西省总人口已达到3876万人，全省常用耕地面积3010.52千公顷，仅占全省土地面积的14.6%，排名全国第19位，人均耕地面积仅为0.0801公顷，这一数值不仅低于全国人均耕地占有量0.09公顷的水平，更是远远低于全世界人均0.37公顷的标准。耕地后备资源严重短缺的状况在短期之内无法得到有效缓解。同时，随着工业化、城镇化进程的逐步加快，耕地占用不可避免地存在。传统农业生产模式难以实现农业持续增收，提升农业的竞争力和可持续发展的能力，亟须改变农业生产经营模式，注入新的增长动力，精准农业无疑是最好的实现手段。

关中平原地势平坦，为精准农业实施提供了重要的基础条件。关中平原又称渭河平原，是我国第四大平原，平坦耕地数量多、比例高且土壤肥沃，自古以来就是全国闻名的富庶粮食产区，为发展精准农业，采用大型农机进行规模化生产管理提供了重要基础。

发展精准灌溉可有效解决陕西农业水资源供需矛盾。我国水资源匮乏，人均淡水资源量仅为世界平均水平的1/4，但取水量最多，约占世界年取用量的13%。根据《2020—2026年中国水资源利用行业发展动态分析及投资方向研究报告》数据显示：2019年用水占比最大的产业为农业用水，占全国用水量的61%。2019年陕西水资源量495.32亿立方米，不足全国水资源总量的2%，人均占有量仅为全国平均水平的52%左右，耕地亩均占有量仅为全国平均水平的58%，属于我国贫水省。同时，省内水资源量的空间分布高度不匀，71%的水资源集中在陕南，关中、陕北地区水资源量仅占全省的29%，且65%的水资源集中在汛期，根据国际水资源人均最低标准，关中、陕北属于严重缺水区。关中地区作为陕西的主要农业灌区，水浇地占全省水浇地78.37%，2019年关中地区农业用水占全省农业用水总量的52.3%，农业水资源供需矛盾相当突出，精准农业可根据土壤墒情、农作物含水率的空间差异，实施精准灌溉，节水优势突出，具备良好的发展前景。

3.2 农业机械化基础

关中地区农机现代化水平为发展精准农业奠定了基础，“十二五”以来，陕西省持续推进农业农机现代化水平，农机装备能力大幅提升，根据陕西统计年鉴，2010—2019年，农村用电量从45.14亿kW·h增长到161.22亿kW·h，农用机械总动力从188.93万kW增长到2331.49万kW，2019年陕西省《关于加快农业机械化和农机装备产业转型升级的实施意见》提出到2025年，全省主要农作物耕种收综合机械化率达到75%，粮食主产区基本实现农业机械化。2019年关中地区农业机械装备总量占全省59.5%，陕西省主要农作物全程机械化示范县(市、区)主要集中在关中地区，关中地区的现代化水平居全省前列，农业机械化水平为发展精准农业奠定了基础。

3.3 农业规模化经营现状

小农户经营模式是我省农业生产的主要形式，农业生产分散化经营限制了大型农业机械的使用，阻碍了农业机械化、农业现代化的发展进程，不能充分发挥关中地区耕地地势平坦的优势。“十二五”“十三五”期间，陕西省农民合作社和家庭农场的数量不断增加，土地集约化和规模化经营的比重显著提升，专业大户和农业合作社分别达8.3万户和3.6万个，农户入社率提高25%，家庭农场达到2.3万个，其中省级示范家庭农场500个。全省农业龙头也发展到2680家。建成省级现代农业园区335个，实现涉农县区全覆盖，带动发展各级各类园区2350个，占全省耕地面积11.8%。农业规模化经营是实施精准农业的基础条件，精准农业是农业规模化经营的必然选择。精准农业对农业生产要素进行空间差异化投入和管理，可以减少投入、提高产量、保证质量、降低污染，是平衡资源环境冲突的有效手段。在长期分散经营模式下，土地集约化、规模化经营后，田间地块之间的土壤结构和成分在空间上差异明显，且需持续较长一段时间，从而导致农作物长势和产量的差异，采取精准农业生产技术，实施农业生产要素变量投入和管理，实现精准灌溉、精准施肥可有效解决上述问题，提高农业生产效率，减少土壤过渡污染，保证土壤的可持续生产能力。

3.4 农业生产经营人员文化水平

根据陕西省第三次全国农业普查主要数据公报，2016年全省农业生产经营人员高中、中专及以上学历占比11.1%，关中地区占比13.4%，略高于全省平均水平。规模农业经营人员受教育程度略高于全省平均水平，高中及以上学历占比15.2%，关中地区规模农业经营人员占比最高，但仅高出全省平均水平一个百分点。农业经营人员的受教育程度决定了其对新理念、新技术的接纳能力、学习能力和应用水平，制约了陕西省现代农业技术、尤其是精准农业技术的大规模推广和应用。《国家乡村振兴战略规划》实施以来，党中央、国务院高度重视现代新型职业农民的培育工作，要求各级政府，鼓励大中专院校开设涉农专业，组织社会力量开展现代新型职业农民培训，先后制订了多项关于新型职业农民培训的政策。陕西省作为全国新型职业农民培育整省推进省份，2019年，全省累积培训职业农民14.93万，认定87757人，2020年培训新型职业农民达20万。“十四五”期间，新型职业农民的培育/培训工作仍将持续推进，高素质农民队伍的持续壮大，为我省特别是关中地区发展精准农业提供了人才支撑。

3.5 发展精准农业的技术基础

陕西发展精准农业的空间基础设施日趋完善，已具备为精准农业提供空间数据的能力。2018年陕西已建成覆盖全省，包含77座基准站的陕西省北斗卫星导航定位基准站系统，可以为陕西地区精准农业定位导航装置提供厘米级的服务。陕西省卫星应用技术中心是面向省内的卫星应用推广和社会化服务机构，可以为我省发展精准农业提供遥感影像信息产品和技术服务。

网络基础设施的持续完善，为陕西大范围发展精准农业提供了有利条件。陕西已基本实现通信网络全覆盖，截至2019年陕西4G通信网络已经全面搭建完成，全省99%以上的行政村实现4G网络全覆盖，所有行政村实现光纤覆盖。2020年5月底，陕西5G基站开通7621个，为陕西省后续5G产业发展奠定了基础。陕西物联网已实现全省城市区域全覆盖，并向农村地区不断延伸拓展。

陕西省数字经济运行赋能农业的水平不断增强，为发展精准农业提供了强有力的支撑。目前省级农业农村大数据中心、农业农村地理信息平台等重点工程在加速建设中，未来可为我省精准农业的发展规划和管理提供基础数据。

4 结论及建议

“十四五”时期，是我国农业转型升级、发展数字农业，实现农业现代化的关键时期，数字农业将为农业现代化注入新的发展动能。精准农业以3S技术为基础，通过获取农作物生长的时空数据，根据其空间差异性制定生产和管理决策，是数字农业的基础形式，为数字农业提供了载体和实现路径，是现实农业绿色可持续发展的根本途径。

关中地区地势平坦、土壤肥沃，农业机械化水平、规模化经营水平、数字化水平的持续提升，空间基础设施和网络基础设施日趋完善，农村农业空间数据库基本建成，为该地区发展精准农业提供了强有力的基础和条件。陕西应提高发展精准农业的必然性认知，加快推进新型农业经营主体的培育，推动农业规模化发展，加速精准农业技术跨学科应用研究，大力培育农业信息企业以促进基础信息资源向生产决策的转化，农业经营人员的受教育水平等方面入手，推动精准农业在陕西关中地区的快速发展。