农业生态系统生产力

农业生态系统生产力（精选10篇）

农业生态系统生产力 篇1

0 引言

作为世界化肥生产和消费量最大的国家,我国农业资源与环境问题日益严重,发展生态友好型农业体系迫在眉睫,其建设需要政府的引导和促进,并建立长效机制予以支持,同时也需要与市场和农业生产经营主体进行博弈和互动。只有理清三者的作用和行为模式,政府才能找准引导生态友好型农业生产体系建设的着力点,形成政策的积累,为生态友好型农业的发展提供理论与实践指导依据,实现农业经济和生态效益的双赢。

1 我国建设生态友好型农业生产体系的现状

农业作为中国国民经济发展的三大产业之一,其发展问题始终是我国政府关注的重点。多年来我国连续出台了许多关于农业发展的相关文件与政策,明确了未来农业发展的主基调是建设生态友好型农业,而要建设好我国生态友好型农业生产体系就必须先要摸清我国农业的发展现状。

1.1 农作物产量

根据中国国家统计局的数据显示,2013年我国粮食总产量为60193.84万吨,其中稻谷总产量为20361.22万吨,小麦总产量为12192.64万吨,玉米总产量为21848.90万吨;2014年我国粮食总产量为60702.61万吨,其中稻谷总产量为20650.74万吨,小麦总产量为12620.84万吨,玉米总产量为21564.63万吨,相比2013年,产量增幅很小甚至出现负增长的情况。

1.2 农作物化肥和薄膜的使用量

2010年以来,我国农作物化肥施用量逐年增长,从2010年的5561.68万吨增长到了2014年的5995.94万吨,其中氮肥施用量由2381.42万吨增加到了2392.86万吨,磷肥施用量由819.19增加到了845.34万吨,复合肥的施用量由1895.09万吨增加到了2115.81万吨。其次,随着地膜等塑料薄膜的日益普及,其使用量也越来越多,已经从2010年的2294535.90吨增长至2013年的2493183.00吨。

1.3 农业地区基础设施的建设

2014年我国农业机械总动力为108056.58瓦,其中小型拖拉机数量为17297700台,小型拖拉机配套农具为30536300部,农用大中型拖拉机为5679500台,大中型拖拉机配套农具为8896400部,农用排灌柴油机为9361300台。

1.4 农业人员的文化水平

据2008年第二次全国农业普查公报显示,我国从事农业生活的大多都是小学和初中毕业,其中小学学历的占41.1%,初中学历的占45.1%,具有高中文凭的人占4.1%,大专及以上的只有0.2%,甚至还有9.5%的文盲。

2我国建设生态友好型农业生产体系的建设——以山东为例

2.1 山东行为模式

鲁中地区生态友好型农业模式主要指基于低山丘陵型的生态友好型农业模式,在稳定粮田面积的基础上,优化种植结构,积极发展养殖业、林果业,以农促牧,以牧促加工,形成农业林业牧业、种植养殖加工等一体的多样性农业结构。

鲁西黄淮平原地区生态友好型农业模式是指着重于治理风沙盐碱、改善农业发展条件的以“农林草间作”、“林粮间作”等形成良性循环的平原型生态友好型农业模式。在种植业的基础上,将养殖业和农副产品贮藏加工、销售作为主体,综合农业区划等实际情况,积极发展林果业,促进植被覆盖率和太阳能转化率的提高。

黄河三角洲地区生态友好型农业模式是指在黄河三角洲土地盐碱化严重的地区,开创的枣树和粮食间作、农田内发展渔业、林草农牧综和发展等生态友好型农业模式,有效改善了土地盐碱化程度,为农作物生长提供了良好的环境,同时获得了经济效益和生态环境效益。

胶东沿海地区生态友好型农业模式是指在胶东沿海的外向型、市场化和产业化的高效益生态友好型农业模式。坚持以龙头企业带动为主,实行农业基地化建设、专业化生产、区域化布局、商品化经营的农业发展思路,将农业产业化经营与生态农业建设结合,龙头企业与农业生态基地、农户等进行有效对接,形成了不同经营主体之间的利益联结机制。

城市郊区生态友好型农业模式是指利用大中城市郊区的特点,在优化农业结构的同时,满足城市居民休闲观光需要、提高市民生活水平,而形成的城市郊区型生态友好型农业发展模式。这种模式兼顾郊区农民经济利益和农业的可持续发展,将城市发展规划与新农村建设目标相结合。

湖区水乡型生态友好型农业模式是指以河流、湖泊、涝洼地和水库等为基础的集农业生产与观光旅游为一体的立体生态友好型农业模式。在黄河山东段、沂河等沿岸,以及南四湖、东平湖和一些大中型水库,建立水源地保护区或综和水产养殖和水产美食、休闲观光等项目的立体型生态农业模式。

2.2 山东省政府支持政策

在基础设施建设上,推进村庄道路硬化实现“户户通”,完成农村电网升级改造,加快推进农村信息化建设。发展农村规模化沼气,全面启动村庄绿化工程,推广绿色建材,建设节能农房。在农业补贴政策方面,支持建设粮食烘干加工、仓储物流、农机库棚等设施,补贴休闲农业基地建设30%,对购买农业综合性服务机械、农村电子商务设备等的财政资金补助比例最高达50%。在培育新型职业农民政策方面,培养新型农业经营主体带头人,每年培训新型职业农民10万人以上。制定优惠政策,吸引大中专毕业生、返乡农民工等成为职业农民。

2.3 山东省绩效

山东省农业现代化水平稳步提升,2015年,全省粮食总产达到4712.5万吨,比上年增长2.5%,连续第十三年实现增产。牧、渔业生产平稳增长。猪牛羊禽肉产量762.0万吨,增长0.5%;禽蛋产量423.9万吨,增长9.2%;水产品总产量884.4万吨,增长2.0%。

3 中外促进生态友好型农业生产的政策比较与启示

美国、日本等发达国家很好地实现了生态友好型农业发展,并取得了良好的成果。美国农业拥有极高的生产能力,不止是农业资源丰富,还因为它有很高的农业科技水平。美国农业科技水平,不仅和研发能力有关,更大原因是农业技术服务体系尤其发达。日本的自然资源较为匮乏,人均水平不高,与我国国情较为相似。然而,日本对农业有着完善的支持政策体系,使我们对日本农业的研究尤显重要,对我国有一定的借鉴作用。

对比如下:

4 我国生态友好型农业生产体系建设过程中政府的制约因素分析

党的十八大提出:“农业发展生态化”。生态危机不仅严重影响农业的可持续发展,而且危及人们的生存环境。因此,必须大力推行生态友好型农业,以实现循环经济。

4.1 人力资源制约

中国有近七成农村人口,农村人力资源受教育年限少、专业农民的不足已经成为发展生态友好型农业的巨大阻碍。农户受教育程度比较低,农村人口整体文化水平跟不上时代发展步伐。据调查,我国农业人口受教育程度为6.5年,不足日本的二分之一。绝大多数没有受过专业培训,依旧是传统的低效率农业;而西方发达国家农业劳动力中有54%接受过至少三年专业技术培训。

4.2 生产技术制约

目前,我国农业已进入全面信息时代,但与发达国家有较大差距。农业生命—环境信息传感设备、农业检测技术、传感器产业结构等方面较落后,精智能装备领域的研究仍处于起步阶段,产业服务对象科技文化素质偏低。农业机械化规模、公共服务程度不高、服务体系不完善、机械化区域间差距明显。一直以来实行的分散经营的方式,与现代农业生产不相适应,增加了发展生态农业的难度。

4.3 政府引导的经济制约

多年来我国财政对农业的投入量,仅占总支出的6.4%。我国对农业生产关注度较低,农田水利基础设施薄弱、土壤质量越来越差、综合肥力日益下降,水土流失面积增大。而且,国家财政对农业的投入有3%不能及时到位且监督保障体系不完善。沿海地区财政支农的力度较大,中西部地区较小,造成了我国农业发展地域不平衡。

4.4 我国农业补贴政策的缺陷

(一)农业补贴力度问题

西方发达国家农业劳动生产率高,能够获得大量补贴。我国农业劳动生产率低,市场竞争力不强,理应给予更大的补贴。现行的农业补贴政策,存在较严重的结构失衡问题,临时性补贴多而经常性补贴少。

(二)农业补贴制度缺失

在美国的农业法律变迁中,用全面的农业支持代替早期的农业保护。而我国的农业补贴刚刚开始,还没有一套完整的农业补贴法规。在补贴实施中涉及到财政、农业、银行等多个部门,由于沟通困难,导致补贴资金减少,降低了农业补贴政策效应。

5 促进我国生态友好型农业生产体系的长效机制构建与验证

为了促进我国生态友好型农业生产体系的发展,减轻我国环境污染、农业资源短缺等问题,我们需要从理念培育、技术支撑、法律法规、市场激励等方面来研究生态友好型农业发展过程中各行为主体的行为模式和作用机理,最终构建出长效机制框架并对其进行验证。

5.1 理念培育机制

党中央提出建设现代农业,最终要靠“有文化、懂技术、会经营”的新型农民,因此要建立新的理念培育机制,并实施以下措施:首先学习生态友好型生产理论知识,即一方面要传承中国特色的传统生态农耕文化、工艺和方法,另一方面要唤醒农民对于生态保护重要性的觉醒,谨记发展生态友好型农业的原则,并通过理论知识的学习,养成全局观念。再者大力推进技能培训和文化教育。政府应加大技术培训投入,整合教育培训资源,开展技能培训点,鼓励农民通过“半农半读”的方式接受技能培训,配备农技人员下乡指导,推广先进技术和新兴农业品种。

5.2 技术支撑机制

在农业发展过程中,生态技术做出了很大的贡献,因此要通过技术扩张来克服农业经济增长中收益递减的趋势,从而实现生态友好型农业的可持续发展。首先加强关键技术的研究,优化农业科技资源配置。加强行业攻关,依托行业科技专项,开展实用技术研究。促进生态友好型农业资源在产、学、研之间流通,协调农业推广、科研、教学三方面,形成以企业为核心、科研机构、高校、中介服务机构和政府机构之间联动的新型创新网络。其次加强农业科技推广,逐步建立以政府投入为主的的农业推广融资体系。完善农业技术创新制度与政策,通过财政手段和法律手段,鼓励私人部门进行农业科技创新的运行机制。

5.3 法律法规机制

借鉴其他国家和地区的成功经验,制定适合我国国情的农业专门法律法规,完善配套规范,健全具体制度,为生态友好型农业的发展打下坚实的法律保障基础。首先,规避现有法律的不足,根据实际问题或者地方特色,为生态农业建立专门的法律,并完善配套立法。其次,加强宣传力度,扩大公众参与度,规范执法部门和执法人员的行政执法行为,实现生态农业在人与自然、人与人两个基本面上的和谐发展。再者,改进立法技术,完善立法程序,并在相关的实施细则中要及时地补充程序性规范,以确保实体性规范的实施。

5.4 市场激励机制

首先,将生态要素进行商品化管理,让生态价值在市场经济中通过价格的形式体现出来。从而使农业生产者在生产过程中不会轻易将环境资源的消耗全部由社会来承担,从而维护农业的可持续发展。其次,建立环境资源产权制度,让所有权人在获得全部利益的同时要负担全部责任。同时,将生态友好型农业与企业相结合建立生态农业市场机制,通过市场竞争来激励企业的发展,同时带动农业的发展。在政府扶持下让生态农业家庭经营变为市场主体,形成充满活力的经营机制,调动农民提高收益的积极性,使其自觉投身于市场之中。

6 结语

全文沿着生态友好型农业发展长效机制的内涵及目前的发展状况、国内外政策的影响及政府制约问题转成生态友好型农业生产体系的理念培养、技术支持、法律法规的改善等之间的逻辑思路,设计研究的技术方案,获得了有价值的研究结果。我们应在学习中不断总结经验,加大科研推广力度,建立完善的扶农法律体系,提高我综合经济实力,创建真正适于我国农业发展的农业扶持体系。

参考文献

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农业生态系统生产力 篇2

一､我国目前农业生态环境恶化

首先是现代化农业生产造成的各类污染｡我国人多地少,土地资源的开发已接近极限,化肥､农药的施用成为提高土地产出水平的重要途径,加之化肥､农药使用量大的蔬菜生产发展迅猛,使得我国已成为世界上使用化肥､农药数量最大的国家｡化肥年使用量4637万吨,按播种面积计算,化肥使用量达40吨/平方公里,远远超过发达国家为防止化肥对土壤和水体造成危害而设置的22.5吨/平方公里的安全上限｡而且,在化肥施用中还存在各种肥之间结构不合理等现象｡化肥利用率低､流失率高,不仅导致农田土壤污染,还通过农田径流造成了对水体的有机污染､富营养化污染甚至地下水污染和空气污染｡农药年使用量约130万吨,只有约1/3能被作物吸收利用,大部分进入了水体､土壤及农产品中,使全国9.3万平方公里耕地遭受了不同程度的污染,并直接威胁到人群健康｡2002年对16个省会城市蔬菜批发市场的监测表明,农药总检出率为20%~60%,总超标率为20%~45%,远远超出发达国家的相应检出率｡这两类污染在很多地区还直接破坏农业伴随型生态系统,对鱼类､两栖类､水禽､兽类的生存造成巨大的威胁｡

另外因为大棚农业的普及,地膜污染也在加剧｡近20年来,我国的地膜用量和覆盖面积已居世界首位｡2003年地膜用量超过60万吨,在发达地区尤甚｡

其次是乡镇企业布局不当､治理不够产生的工业污染｡农村工业化是中国改革开放30年间经济增长的主要推动力,在县域经济发达的东部地区表现得尤为明显｡受乡村自然经济的深刻影响,这种工业化实际上是一种以低技术含量的粗放经营为特征､以牺牲环境为代价的反积聚效应的工业化,村村点火､户户冒烟,不仅造成污染治理困难,还导致污染危害直接｡目前,我国乡镇企业废水COD 和固体废物等主要污染物排放量已占工业污染物排放总量的50%以上,而且乡镇企业布局不合理,污染物处理率也显著低于工业污染物平均处理率｡

与乡镇企业存在类似污染问题的是近些年来在人口密集地区尤其发达地区蓬勃发展起来的集约化畜禽养殖｡集约化畜禽养殖场在快速发展的过程中,没有对其规模和布局进行有效控制,没有注重避开人口聚居区和生态功能区,造成畜禽粪便还田的比例低､危害直接,且其污染排放强度上并不低于工业企业,不仅会带来地表水的有机污染和富营养化污染以及大气的恶臭污染甚至地下水污染,畜禽粪便中所含病原体也对人群健康造成了极大威胁｡

二､我国现行农业生态环境保护立法的缺陷

我国是世界上最大的农业国,农业是国民经济的基础,农业的状况如何,直接影响整个国家政治经济和文化教育生活｡农业是“露天工厂”,一方面直接干预生态平衡,另一方面工业等部门的生产开发活动或多或少､直接间接影响着农业生态环境｡因此,保护和改善农业生态环境是我国政治经济全局中一件不容忽视的大事｡但是,要使如此众多的农民及社会各界有组织有计划地保护和改善农业生态环境,单靠行政的和经济的手段来组织､领导和管理是难以实现的,还必须借助于法律手段｡特别是当前的农业向大规模的商品化生产方面发展,农业经济组织形式和经营方式趋向多样化,农业社会化程度不断提高,使农业生态环境的法律保护显得愈加紧迫和重要｡然现行农业生态环境保护立法存在不少缺陷:

第一,没有一个统一的完整的农业生态环境保护法律｡我国已初步形成了一个以《中华人民共和国环境保护法》为主体的环境保护法律法规体系,但此体系中没有综合性的农业环境资源保护法规或条例｡《环境保护法》对农业环境保护虽有涉及,但很简单,而且未能将农业环境和农业自然资源的保护统一起来;《农业法》仅对农业资源和农业环境保护作了原则性的规定;《农业技术推广法》中涉及到了农业环境保护技术的内容;《基本农田保护条例》中也有一些有关基本农田环境保护的规定｡这些环境法律法规都涉及了农业环境保护,对农村环保事业的发展起到了一定的推动作用,但是未有直接涉及农业生态环境保护的内容｡这就使得许多农业生态环境保护工作无法可依,不能开展｡

第二,诸多农业生态环境管理领域尚是法律真空｡虽然我国制定了很多生态环境保护法律,但是,在公众参与､行政指导､行政强制､有利于农业生态环境保护的经济政策等方面,还存在法律空白,还没有法律调整｡这样不利于调动一切可以调动的力量,共同参与农业生态环境保护,共同促进农业生态环境保护的发展｡

第三,保护农业生态环境缺少必要的强制手段和措施｡法律虽然不少,但有一个通病,那就是法律赋予生态环境保护执法部门的强制性手段和措施太少,和生态环境保护的要求还有很大距离,也不足以预防和制止生态环境污染和破坏事件的发生｡

第四,制度的配套性差,且有制度,无程序｡法律尽管设立了很多生态环境保护制度,但是,制度与制度间缺乏必要的协调,制度间配套性差｡同时,就单个制度来讲,缺少落实这个制度的必要的配套制度和措施,终致生态保护制度无法实施､无法完全落实,生态保护制度不能发挥其应有的作用｡而有制度却没有相应的程序,又使得制度很难得到全面贯彻执行｡例如限期治理这个制度,很多法律都做了规定,但是没有一部法律规定实施限期治理制度的程序｡这给执法人员执行这个制度带来了很大的困惑和不便｡又如生态恢复补偿制度,目前还不能正常发挥其作用,因为这个制度的设计还有一定缺陷,而且实施这个制度还没有完善相应的配套制度和措施

海河流域生态环境用水研究与规划思路

郑连生

摘 要 海河流域是我国七大江河流域水资源开发利用程度最高的，由此带来的生态环境问题也很突出。水利规划应体现水资源利用的多目标，生产用水、生活用水、环境用水都应兼顾。生态环境用水量是水资源可利用量的组成部分，必须给予合理安排。

关键词 海河流域 生态环境用水 水资源

海河流域是我国七大江河流域水资源开发程度最高的，又处在干旱半干旱地区，水资源开发利用带来的生态环境问题很突出。河枯湖干、水面大量减少、地下水位大幅度下降、地面沉降、海水入侵、水质日趋恶化、水土流失严重、泥沙淤积、物种减少、旱涝灾害增多等等。人类对自然环境的干扰和作用的强度越来越大，原有的生态平衡被打乱，已经大大超出了海河流域自身生态系统的承受能力。在生态环境脆弱区生态保护的首要任务是生态环境用水应该优先得到安排，力争满足其基本要求，只有这样才能维持生态环境不进一步退化。

许多国家对破坏河流生态环境的教训和影响进行了反思，都在逐渐将河流进行回归自然的改造。我国80年代中期就开展了多方面的有关生态环境用水的研究，近些年来一些单位对西北地区生态环境用水和河北省地表水环境用水量估算方法以及北京、苏州、上海等城市生态环境用水等进行了大量的研究，取得了一些成果，为进一步深入研究生态环境用水打下了基础。

一、研究生态环境用水的基本思路

1．研究生态环境用水量标准

作为一个流域或地区，在气候、水文、地质、生物、土壤等综合作用和影响下，形成了一定的自然环境和生态环境承载能力和功能。建立水体生态环境恢复目标，确定其用水量，需要了解动植物区系生态环境历史变化和潜能以及今后的变化趋势。降水、地表水、地下水等水资源情势的变化改变了生物赖以生存的环境，导致生物的区系组成、种类、种群数量、群落结构乃至生态系统发生变化，生物的这种变化趋向于适应新的环境，并与新环境之间达到新的平衡，因此生态环境用水也随之改变，其用水量标准、用水水质、用水形式等都发生了变化。要研究水资源大规模开发前后生态环境变化的情况和原因，提出环境变化之后的生态环境用水量标准和其他要求。

2．研究恢复原有生态环境结构和功能的用水

生态环境结构和功能与河流、湖泊、水库、湿地、河口以及水生生物资源和受其影响的陆生生物资源紧密相关，要研究解决其用水量、水质、用水形式等。找到生态退化和环境恶化发生的原因，有助于在规划中调整安排生态环境用水，提出改善生态环境的措施。在干旱缺水地区把已经退化的生态系统恢复到原有自然状态难度很大，往往也不现实。要优先考虑重要水体、重点区域、重点保护的动植物种类等的用水。

3．维持生态环境可持续发展的生态环境用水

在确立了生态环境规划目标的前提下，来安排不再遭受生态环境破坏并达到生态环境系统自我维持状态所需要的水资源量，只有在满足流域区域社会经济所需水量的同时也满足了生态环境用水，才能保障可持续发展。如果当地满足不了这个总需水要求，就要开辟跨流域调水等开源办法来满足。根据区域生态环境用水量的理论研究成果和生态、环境耗水的定量研究，以及用水量的时空分布要求，提出区域生态环境用水量的计算方法，计算出其用水数量，在水资源规划中，提出解决生态环境用水的措施和方案。

二、生态环境用水分类及研究内容

1．城市生态环境用水

在城市规划和建设中要保护原有的水系，保护生物的多样性，创建一个安全、舒适和优美的景观，需要考虑一个科学合理的生态环境用水量，以满足城市生态功能、景观功能、旅游休闲功能等要求。

2．恢复和保持地下水环境的用水 超采地下水引起地下水位下降、包气带厚度增加、含水层厚度和储水能力减小、地下水质恶化、地面沉降、海水入侵等一系列的环境水文地质问题。在地下水介质结构、地下水流动系统、地下水水化学场演变的同时，降水、地表水、土壤水、地下水四水转化关系发生变化，带来地表、地下环境变化。在严重超采地下水地区，应考虑恢复地下水环境的用水，研究保持地下水环境所需的最少水量。

3．恢复和维护湿地生态环境用水

湿地是具有多种功能的生态系统，海河流域湿地类型多、面积大，受人类活动影响很大，生物资源过度利用，湿地区域污染加剧，泥沙淤积加重，特别是水资源的高度利用，使湿地面积减小，功能减弱。要重点研究必须保护的湿地，针对不同湿地，提出最小的生态环境需水量。

4．旅游环境用水

海河流域是发展水利旅游重点地区之一，在水资源规划中，旅游环境用水要做出必要的安排。根据不同的旅游景观要求，计算出年内不同时期的旅游环境用水量。

5．维持和改善河流、湖泊、水库水质用水

由于蒸发浓缩，水质恶化，蓄水时间较长，相当一部分水面由于水质变化已不能满足旅游、水上运动、景观的要求等，需要引入、补充水质良好的水。要研究水质与水量关系的数学模型，计算出最小生态环境用水量。需要指出的是，一般不要长时期地用调水、引水来解决被污染河流、湖泊、水库水质问题，特别在干旱半干旱严重缺水地区，应该用综合性水污染防治措施来解决。

6．维持和改善入海河口生态环境用水

河口地区是具有重大资源潜力和环境效益的河流与海洋交互的湿地生态系统类型区。许多河口地区由于人类活动影响引起了河口淤积，还有些河口入海沙量减少引起海岸侵蚀，河口地区承泄点源污染和面源污染引起河口水域水质污染，河口生态环境退化，生物多样性下降。在对河口功能和效益的评价基础上，分析计算出生态环境需水量、最小入海流量。

7．改善滨海盐碱地洗盐压盐用水

滨海盐碱地已经大面积改造为稻田，成为生物资源丰富、农业生产力水平较高、农业生态环境优良的人工湿地。这是通过水利工程引水灌溉，经过长时间的洗盐、压盐，使含有大量氯化钠的盐碱地得以改良的结果。所以，下游滨海区域应保障洗盐压盐种植水稻的用水。

8．维护生物多样性和生物资源用水

生物与环境的不可分割性决定了维护生物多样性和生物资源需要有一定的水环境。要保证不同种类生物对水质、水量、水深、水位、流速等的不同的要求。要研究河流湖泊水库不同区域的生物多样性现状和变化，提出维护生态系统的目标，在满足其水环境的要求下，分析计算出最小用水量。

9．水土保持综合治理的生态环境用水

大面积的水土保持将改变区域的降水、地表水、土壤水、地下水的转化关系。这是影响区域水资源供需平衡的不可忽视的水量，但这种影响是缓慢和长期的。水土流失综合治理的生态环境用水应重点解决大面积植被建设生态用水，计算生态用水量。

三、在水利规划中科学合理安排生态环境用水

1．正确处理与协调生产用水、生活用水与生态环境用水的关系

水资源既是资源又是环境要素。水资源在流动、存蓄的过程中以及降水、地表水、土壤水、地下水四水转化过程中，均发挥着环境的功能和作用。但是这种功能和作用随着大量的水用于工农业生产和生活，而逐渐减弱，作用变小。

在规划中应体现水资源的多目标，生产用水、生活用水、环境用水都应兼顾。在输水、蓄水、用水过程中发挥经济效益的同时，尽可能满足生态环境用水要求，最大限度地发挥环境效益。

2．统筹安排优化配置河道内生态环境用水与河道外生态环境用水

生态环境用水过程包括两个方面，一是用水过程和转化过程中有环境功能和作用的这部分水量，二是以为生态环境服务为主要目的的用水。

在规划中可分河道内和河道外生态环境用水。生态环境用水尽可能地在河道内安排利用，减少河道外生态环境用水，这对于维持河流及其通河湖泊、水库、湿地的自然生态系统，减少用水量，发挥水资源的环境效益意义重大。

3．计算不同保证率可利用的生态环境用水量

生态环境用水量是水资源可利用量的组成部分，因此计算生态环境用水量按一定保证率分河道内和河道外计算，提出不同水平年的生态环境用水量，预测2010年、2020年、2030年不同保证率、不同水平年的生态环境用水量十分必要。

4．规划中重点解决主要河流减少河道断流时间和断流长度所需的生态环境用水量

海河流域主要河道中下游一般年份断流时间长达300天左右，这是海河流域环境系统的核心问题，应对主要河系进行系统分析，提出逐步解决减少河道断流时间、减少河道断流长度的措施和办法，并列入规划中。2010年以前重点解决城市河道断流问题，2020年前结合南水北调恢复到70年代初期河流径流状态，2030年使河道断流时间和长度继续得到减少。

四、提出解决生态环境用水对策和措施

1．提高认识，调整水利规划思路

在水利行业内部提高对生态环境的认识，统一在汪恕诚部长提出的海河流域治理的核心问题是生态的认识高度上。

2．农业种植结构调整、工业结构调整与用水结构调整相结合

在社会、经济、环境协调发展的共识下，特别是农业种植结构由耗水型的粮食生产转变为节水高效型三元种植结构（粮食种植、经济作物、饲料作物）和广泛采用先进的农艺节水栽培管理技术的条件下，生态环境用水有可能调整出来。

3．加快城市污水处理

这是改善和恢复海河流域生态环境首要的基础工作。

4．科学调度管理水资源，充分发挥其综合效益

一方面在满足生活、生产用水的过程中发挥环境效益和解决生态环境用水的需求，另一方面注意洪水资源利用和调度，特别在平原区搞好河网建设，利用河道、洼淀、沟渠调蓄雨洪。

5．节约用水

通过节约用水满足社会、经济发展所需要增加水量中的部分水量，为增加和调剂生态环境用水奠定基础。

6．按照规划和协议完成引黄河水的数量，增加东部平原水量

采取人工增雨措施，大面积增加有效降雨量。沿海地区增加海水利用量，减少淡水使用量，南水北调要充分考虑安排生态环境用水。

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4.马小俊译．垦务局改变水务研究重点，美刊《水利工程》1998.7．水利水电快报，第20卷第14期．1999.7 工业发展简介 工业发展引起的环境问题及其对人类健康和生活的危害（提出问题）

农业生态系统生产力 篇3

桑基鱼塘作为一种特有的农业生产经营模式，成熟于明代后期、清代初期的太湖—杭嘉湖地区、珠江三角洲地区。它是根据当地的地理、气候、水陆条件、特产资源，利用生物多样化和它们的互生关系，以及动物食物链体系，将种、养相结合的生态农业综合经营模式。主要方式是通过凿池挖塘，培养桑基，基上植桑，塘里养鱼，蚕食桑叶，鱼食蚕粪，塘泥壅田、培桑，塘内余水还可用于灌溉。循环交替，数利俱获。20世纪七八十年代，联合国粮农组织把桑基鱼塘作为农业循环经济的典范。1992年，联合国教科文组织称桑基鱼塘为“世间罕有美景、良性循环典范”。在增加经济效益的同时，很好地维护和平衡着农业生态关系。在循环发展的生态农业经营方式的不断探索和尝试下，不断得以完善和成熟，逐渐形成因地制宜，生产方式多样化、生物方式多样性和文化多样性为一体的农业生态系统。

2002年，联合国教科文组织开展了全球重要农业文化遗产体系项目的评定，中国是最早响应和积极参与的国家。2013年5月21日，农业部公布了19个传统农业系统为第一批中国重要农业文化遗产。其中，传统的稻鱼共生农业生产模式——浙江青田的稻鱼共生系统，贵州从江侗乡稻鱼鸭系统入选，并被列入世界农业文化遗产项目。2014年，浙江湖州桑基鱼塘系统被列入第二批中国重要农业文化遗产项目。

从史实文献和古代农业历史的研究中追溯桑基鱼塘出现的源头和痕迹，我们就要提到南宋时期著名的农学家陈旉。陈旉终生不求仕进而躬耕于西山，终其一生将研究成果著成传世之《农书》。他提出“在十亩地上凿陂塘二三亩，以所起之土筑堤，堤上种桑”。除了在陂塘的堤上种桑，还记载了塘中养鱼，水用以灌田，体现了农、渔、副统筹发展的循环发展理念。对中国农业史有独到研究的日本专家天野元之助认为此即为近代珠江三角洲桑基鱼塘的先声。但与明清时期的桑基鱼塘不同的是，当时对高田整治的目的还只是为了解决灌溉用水的问题，并没有着意改良局部生态环境的考虑。且在高田地带挖塘蓄水也仅限于江南西部的丘陵与浙西山区，还未用于水乡。此外，宋元时期湖桑的品种尚未育成，植桑技术也稍显落后。

太湖流域独特的生态农业系统——桑基鱼塘真正的发展，则要从16世纪中叶苏州府常熟县巨富谭晓、谭照两兄弟的发家史说起。据《常昭合志稿》卷48“轶闻”记载，明代嘉靖年间，谭晓、谭照兄弟世居常熟湖乡，这里地势低洼，湖田多涝，当地居民多弃田经营渔业，田亩荒芜数以万计。谭氏兄弟低价买下田亩，雇用乡民，“凿其最洼者为池，余则围以高塍，辟而耕，岁入视平壤三倍。池以百计，皆畜鱼，池之上架以梁，为茇舍，畜鸡、豕其中，鱼食其粪又易肥。塍之上植梅桃诸果属，其泽种菇茈菱芡，可畦者以艺四时诸蔬，皆以千计。”由于经营得法，多样化生物物种的互生关系得以充分发挥，变废为宝的物质循环得以充分利用，谭氏兄弟“家道日富”，在日后的抗倭战争中，捐巨金修固城防，后又赈济灾民，被后世缅怀至今。谭氏兄弟可谓桑基鱼塘的开创者，生态农业发展的探路者。

明清时期太湖地区的生态种养系统不仅仅有桑基鱼塘，还有蚕桑—湖羊—桑田系统以及虫、草、谷—鸡、鸭—田鱼系统等。太湖地区利用多种生物种养结合、利用各自食物链原理，以及羊、鸡鸭、鱼以及蚕的粪便等进行变废为宝的循环再利用，降低投入和成本，大大增加了经济效益，同时实现了可持续发展的生态农业循环系统，不仅在太湖—杭嘉湖地区形成良性的生产多样化的经营模式，也逐渐形成了当地鲜明的农业地域景观。不仅如此，由于当地蚕丝和丝织贸易的快速发展，为了追求更高的经济利益，出现了越来越多的以桑代稻的现象，来满足日益增加的对蚕丝的需求量，而不同强度的劳动分工也越来越细化，使得原本农作物种植以青壮年劳动力为主，转变为其中的妇女劳力逐渐远离稼穑，专事养蚕和纺织的劳动，原本年老体弱和幼小的孩童也可分担一些力所能及的工作，使闲置的劳动力得以利用，可以说这一古老的农业生态经营方式实现了物尽其用、人尽其力。此时的太湖地区，呈现了经济发达、社会稳定、一片祥和富庶的气象，成为江南地区的鱼米之乡、蚕桑宝地。

而珠江三角洲地区蚕桑业的发展，要迟于中原和长江流域，且较为缓慢。唐代广州成为通商口岸，绢丝生产和贸易迅速发展，明代至清初，珠江三角洲地区的基地和水塘布局逐步形成，为了满足生丝对外贸易的需求，桑蚕生产规模不断扩大，桑塘和桑地面积不断增加，广东顺德等地逐渐变成了有桑塘无稻田的地区，出现了植桑与养鱼相结合的农业生产新格局，且规模不断扩大。

桑基鱼塘的出现无疑为当地创造了极高的经济价值，同时也具有极高的生态价值。此外，在漫长的产生、发展和成熟的过程中也不断衍生出与这一农业生态系统相匹配的一系列农业文化遗产，如独特的农业生态景观、以稻鱼为主的饮食文化、蚕桑民俗文化和诗词歌赋以及相应的宗教信仰文化。

以河网密布的太湖地区为例，这里独特的地理地貌、生产方式、经济环境下孕育了独特的水乡景观，民居、商贾多沿河分布，江南水乡的景致也被文人墨客频繁述于笔端。早在唐代，就有杜荀鹤《送人游吴》之“君到姑苏见，人家尽枕河。古宫闲地少，水巷小桥多。夜市卖菱藕，春船载绮罗。遥知未眠月，乡思在渔歌”。一幅小桥流水，舟楫穿梭，水乡特有的菱藕、绮罗、水产在桥头、巷间买卖的场景，一派江南水乡，景致这边独好，兴隆繁盛的景象。既有清代王士祯《蚕词》中“青青桑叶映回塘，三月红蚕欲暖房。相约明朝南陌去，背人先祭马头娘”关于桑林与鱼塘相映成趣，三月忙暖蚕，祭祀马头娘的景象；更有清末温丰《南浔丝市行》中杭嘉湖地区丝绸贸易的盛况：“蚕事乍毕丝市起，乡农卖丝争赴市。市中人塞不得行，千声万语聋人耳。纸牌高揭丝市廛，沿门挨户相接连。喧哗鼎沸辰至午，骈肩累迹不得前。共道今年丝价长，番跃三枚丝十两，市侩贩夫争奔走，熙熙而来攘攘往。一日贸易数万金，市人谁不利熏心。但教炙手即可热，街头巷口共追寻。茶棚酒肆纷纷话，纷纷尽是买与卖。小贾收买交大贾，大贾载入申江界。申江鬼国正通商，繁华富丽压苏杭。番舶来银百万计，中国商人皆若狂。今年买经更陆续，农人纺经十之六，遂使家家置纺车，无复有心种菽粟。”

除此之外，自古及今，太湖地区人们的出生、成长、生产生活和婚丧嫁娶等日常生活中也还留有很多桑蚕文化的影响，进而形成独特的蚕桑民俗文化，如蚕花习俗、进蚕香、蚕猫辟鼠等，以及为了祈祷丰收和原始崇拜而进行的祭祀鱼神、蚕神等，这些活生生的农业文化遗产，与桑基鱼塘这一古老的农业生态系统一起，共同构成了人类宝贵的物质和非物质文化遗产。

休闲农业生态经济系统的理论研究 篇4

一、休闲农业生态经济系统的内涵分析

休闲农业生态经济系统作为生态系统的特殊形式, 其既具有一般生态系统的共性, 也有其特殊性, 例如其参与主体主要是农民和休闲农业相关企业、社会中介组织、地方政府, 各主体间的联系以休闲农业活动的开展为主, 按照预先指定的运行规则保证休闲农业生态经济系统功能的发挥, 休闲农业的发展是现代旅游休闲模式和农业经济活动相结合的产物, 其以发展农林牧副渔和休闲产品为依托, 可见休闲农业生态经济系统其具有多元性的发展目标, 在发展的过程中强调地域性和生态性。通过以上分析可以发现, 休闲农业生态经济系统的正常运行需要现代农业理念作支撑, 对改善生态环境具有重要的作用, 在深化推广的过程中, 对城市和农村的可持续发展都具有重要的意义。

二、休闲农业生态经济系统的构成要素分析

现阶段通常将休闲农业生态经济系统构成划分为以下两种要素:

(一) 经济要素

此要素包括休闲农业服务的消费者、开展休闲农业的企业和农民以及社会中介组织和区域政府部门, 休闲农业生态经济系统价值的发挥以其所提供的产品或服务能够满足消费者的消费需求为前提, 而休闲农业生态系统规范化、系统化、 多元化的发展需要具备一定管理理念的现代企业做动力;农民参与到休闲农业生态经济系统中对产品、活动多样化、真实性提供保证, 例如农家乐产品;中介组织参与使消费者与休闲农业市场之间信息不对称、服务不协调等缺陷得到弥补, 例如旅行社的介入;而休闲农业生态经济系统在运行的过程中涉及复杂的土地利用、主体关系等, 需要政府提供保证。可见休闲农业生态经济系统的正常运行与其参与的各类经济主体都具有密切的关系, 农民以农业劳作型休闲活动、农家乐休闲活动等形式利用农业旅游资源和简单的模仿行为, 使消费者体验、参与农村生活的基本需求得到满足, 为休闲农业的开展提供可能;参与企业利用现代管理理念, 通过专业性的自然、旅游资源调查分析以及区域休闲农业市场评估等, 对开展休闲农业的可行性进行判断, 并结合调查结果对企业的发展重点进行确定, 集中建设规划内容, 开展以休闲农业产品为核心的营销活动等;地方政府既是休闲农业开展的参与者, 又是其发展的引导者, 其使生态农业生态经济系统的经营风险缩减, 而且生态、社会效益更突出。

(二) 生态要素

此要素主要包括物种、时空布局、食物链三个方面, 休闲农业的开展要求其物种不仅要满足地理环境的要求, 而且必须在环保、观赏、高效、医疗等方面具备独特的性能, 其直接关系到休闲农业生态经济系统构建的成败;物种的整体层次性决定休闲农业时空布局的结构同样要具有休闲、观赏、多变等特点, 以此满足物种结构规划的要求;而休闲农业生态经济系统的构建是为了通过物质循环保护生态环境进而实现价值增值, 而此目标的实现需要农业生产环节和企业、政府、农民在发展休闲农业过程中所形成的两条食物链作保证。

三、休闲农业生态经济系统的构成分析

休闲农业生态经济系统由基础环、增值环、支持控制环三部分构成, 前者主要指农林牧副渔等产业构成的农业产业结构, 结合各产业结构和消费对象, 将农业、林业、牧业、渔业分别可视为休闲农业生态经济系统的初级生产者、生态环境调节者、次级消费者、重要参与者, 通过农林牧副渔各产业之间的相互协调和结合, 可以推动基础环实现物质循环。增值环以休闲企业为核心, 增值环的发展需要在自身结构完善的同时与基础环理想衔接, 现阶段两者衔接的形式主要有六种, 分别是农业观光型、农业示范型、农业劳作型、乡村居民型、乡村民俗型、乡村商贸型, 两者的衔接可以保证农业旅游资源得到充分的开发, 为休闲农业生态经济系统的运行提供基础保证; 而休闲企业内部结构的优化, 可以在保证休闲农业产品与市场需求相匹配的前提下, 推广宣传、组织营销等工作持续进行, 为其发挥作用奠定基础。后者的主要参与主体是政府和市场, 其不仅可以为前两结构的正常运行提供保证, 而且可以保证休闲农业生态经济系在正常运行失灵的情况下造成的损失尽可能缩减, 为休闲农业生态经济系统的潜在发展规律提供主动性的支持。由此可见, 休闲农业生态经济系统在发展过程中不可能脱离其主体的任何结构, 否则都难以保证其保护生态、可持续发展、经济生态创收等目标的实现。

结论

通过上述分析可以发现, 休闲农业已经受到现代居民的认可和喜爱, 其具有较理想的发展空间, 随着休闲农业生态经济系统的构建和完善, 农村居民生活水平将得到极大的改善, 而且有利于城市的可持续发展, 是现代农业深化的有效途径, 所以应受到社会各界的广泛关注。

摘要：随着农业多功能化发展趋势的逐渐深化和城市经济的快速发展, 休闲农业得到较快速的发展, 并受到现代人的喜爱, 实践证明休闲农业的发展不仅可以推动现代城市的可持续发展, 而且对现代农业的深化也具有重要的现实意义, 所以休闲农业生态经济系统受到社会各界的广泛关注, 为能够利用正确的理论指导休闲农业持续稳性发展, 本文对休闲农业生态经济系统的理论进行探索, 从其内涵、要素、构建三方面展开研究。

关键词：休闲农业,生态经济系统,理论

参考文献

[1]彭妮, 姚永鹏.构建都市休闲农业生态经济系统的理论探索[J].华中农业大学学报 (社会科学版) , 2011 (01) :50-54

[2]彭妮.都市休闲农业生态经济系统发展水平评价[D]兰州:甘肃农业大学, 2011.

农业生态系统生产力 篇5

SALSA--农业生产生态可持续性评估的模拟工具

农业生产系统的生态可持续性评估亟需一些有效工具.本文所描述的SALSA(可持续农业系统分析,Systems Analysis forSustainable Agriculture)是一种环境系统分析工具.它由各种物流模型构成,并运用生命周期评价法阐释模拟结果.SALSA的一个示范性应用案例就是3种不同的生猪养殖情景在各自能源投入以及对全球变暖、富营养化和酸化作用方面的`环境影响的比较分析.其中综合了不含大豆粉的低蛋白食料、改良后的肥料管理技术、低氮损失的情景是全部影响分类研究中的最佳选择.SALSA模型的优势在于它捕捉不同管理选择的后果的能力,这些管理选择对一个农场的一些过程有某种影响.这也使得文中描述的复杂研究成为可能.

作 者：Ingrid Strid Eriksson Helena Elmquist Thomas Nybrant 作者单位：瑞典农业大学刊 名：Ambio-人类环境杂志英文刊名：AMBIO-A JOURNAL OF THE HUMAN ENVIRONMENT年，卷(期)：34(4)分类号：F3关键词：

农业生态系统生产力 篇6

丁仲礼副院长一行首先参观了农业生态工程湖南省重点实验室, 随后与所领导班子成员、研究员、部门负责人、部分青年科技骨干和研究生代表进行了座谈。在听取了王克林所长关于“加强科研平台与人才团队建设, 提高亚热带生态研究创新能力”的全所科研工作报告, 以及代表3个学科方向的首席研究员的学术报告后, 丁仲礼副院长对亚热带生态所的工作给予了充分的肯定。他说, 亚热带生态所尽管体量不大, 但研究方向明确、内容集中, 所凝练的学科目标与国家需求和地方经济发展结合紧密, 凝聚了一支朝气蓬勃、充满和谐氛围的人才队伍, 取得了较高水平的科研成绩。他指出, 知识创新工程实施以后, 研究所的基本条件得到了较大改善, 下一步应把工作重点放在瞄准领域中前沿性的科学问题, 搞好科研布局, 多做一些创新性和突破性的工作上。湖南是农业大省, 他希望亚热带生态所充分发挥桥梁和纽带作用, 通过搭建平台, 将中国科学院许多农业技术成果引进来, 为湖南农业发展与环境改善发挥积极作用, 进一步提升研究所在湖南的地位, 这也是院地合作的一项重要内容。

丁仲礼副院长最后提出了三点希望, 一是继续坚持搞好能力建设特别是平台建设;二是作为一个开展农业生态领域研究的研究所, 应注意拓宽专业的覆盖度;三是科研人员要不断学习, 打好科研功底, 努力提高学科发展方向的把握能力。

浅谈沼肥在农业生态系统中的作用 篇7

沼渣和沼液总称为沼肥, 是营养丰富的有机肥。其养分含量比任何一种堆沤方法制取的有机肥的养分含量都高, 养分速效, 易被作物吸收, 而且沼液不含重金属元素, 非常适合作根外施肥, 施用于蔬菜、玉米等作物, 可以提高叶面的叶绿素含量, 使叶片增厚, 光合作用增强, 产量增加;施用于果树, 有利于花芽分化, 保花保果。沼肥还能为农作物提供氮、磷、钾、钙、镁、硫及微量元素, 其丰富的有机质既能促进土壤中有益微生物的生

山命活性, 又能起到改良土壤、提高植西

省物保护的作用。土壤中有80%~90%左的氮元素是以有机形态存在, 土壤有

权

县机胶体与矿质胶体复合形成稳定的农团粒结构, 改善土壤水肥气热状况和

业

技耕作性能, 因此土壤有机质含量常作术

推为衡量土壤肥力的一项重要指标。施广用沼肥可以补充土壤中有机质和养

中

心分的消耗, 对改良土壤和提高肥力、

植

保增强植物保护、增加产量都可起到积站极作用。若连续使用可使土壤疏松、苏结构改良、色泽加深、保水、肥力增彦强, 提高农作物抗病害能力。此外使

丽

用沼渣沼液做肥料可以减少化肥农药的施用量, 解决化肥农药的污染问题, 提高农作物的质量, 可生产出优质、安全、无害的绿色食品, 既提高了经济效益, 又保护了生态环境, 实现了资源的循环利用。

二、沼肥在培肥地力和农业生态系统中的作用

1. 供给作物养分, 增强作物抗病能力

(1) 给农作物提供有机养分农作物能直接吸收利用某些有机质, 如玉米可以吸收各种氨基酸、酰胺酸以及核糖核酸等, 小麦能吸收赖氨酸及各种磷酸己糖和磷酸甘油酸。此外, 施用沼肥后由于促进了微生物活动, 可产生一些生物活性物质, 如维生素B和沼酸、叶酸以及生长素等, 可促进植物根系发育、健壮, 增强作物抗病能力, 减轻病虫为害。

(2) 给农作物提供无机养分沼肥中含植物所需的各种营养元素。沼肥中的无机养分有的呈游离状态可直接被农作物吸收利用, 如秸秆中的钾即可被农作物直接吸收, 其有效性约相当于氯化钾的85%;有的则需经过微生物分解释放出来后才能被农作物所利用。果树喷沼液对防病虫害还有较好的防治效果, 尤其能抑制蚜虫、红蜘蛛等害虫的为害。经温室试验, 用沼渣作基肥的温室番茄坐果率高, 晚疫病发病概率为1.97%, 减产1.3%;不用沼渣作基肥的温室, 番茄晚疫病发病概率为6.5%, 减产5.5%。由此可知, 沼肥既是优质肥料, 又是良好的土壤改良剂, 还是植物的保护神。

2. 提高土壤养分积累及供肥能力

(1) 沼肥促进养分在土壤中的积储沼肥施入土壤后矿化速度较慢, 可供当季作物利用的养分较低、残留在土壤中的养分较多, 据有关报道, 农作物的有机氮可为当季作物利用的只有30%, 有60%则仍留在土壤中。

(2) 沼肥降低化肥的损失率施用沼肥能使化肥氮很快转成有机氮, 这是因为施用沼肥后为微生物提供了丰富的能源, 促进微生物对无机游离态氮的同化, 从而减少了化肥氮的损失。在红壤田中的试验表明, 化肥配合沼肥施用, 虽然化肥氮的当季利用率下降, 但在土壤中的蓄积量显著提高, 化肥氮净损失率降低。

(3) 沼肥促进土壤中生物固氮活性施用沼肥可以促进细菌固氮活性, 从而增加生物氮源。沼肥中的某些成分及降解产物也可以通过间接途径, 促进蓝藻及其他光合固氮细菌的固氮活动。在试验中表明, 在施用化肥的基础上施用沼气肥, 一季小麦的固氮效应分别比对照增加了80%和70%, 土壤生物固氮能力几乎与沼肥施用成正比。

3. 土壤有机质含量提高, 更新土壤腐殖质组成

施用沼肥可提高土壤中有机质含量, 改善有机质组成。沼肥施入土壤后提高了真菌的活性, 而真菌同化碳的能力 (同化率60%~80%) 显著大于细菌 (同化率仅20%~40%) , 因而提高了有机质在土壤中的滞留量。施用沼肥还可以更新土壤有机质组成, 提高土壤有机质的质量。据试验, 施用沼肥土壤中活性有机质提高了25%, 总腐殖质含量提高了11.1%, 有机复合度提高了60.1%, 病虫害减少了60%以上;长期施用沼肥的红壤土不仅有机质总量提高, 其易氧化有机碳也比对照高30%~90%, 而氧化稳定系数则比对照降低10%~14%。易氧化有机碳与产量呈极显著正相关, 而氧化稳定系数则与产量呈极显著负相关。

4. 改良土壤理化性状

长期施用沼肥对土壤理化性状有良好影响, 如可增加团聚体的稳定性。沼肥施入土壤后, 在腐解过程中能产生羧基一类的配位体, 与土壤粒状表面或氢氧聚合物表面的多价金属离子相结合形成有机—无机复合体, 通过其表面的有机胶膜使土粒相互结合而形成团聚体, 经脱水后逐渐稳定。在沼肥参与下的土粒团聚作用, 可以形成疏松多孔的水稳性团聚体。用沼肥培肥红壤土, 其中0.5~2.0 mm的微团聚体比对照增加了8.5%~20.5%。

5. 改良被污染土壤及植保生态环境, 提高农作物产量

施用沼肥可增加土壤中腐殖质含量。土壤中的腐殖质与金属离子可形成水溶性或水溶性的络合物及螯合物, 从而控制金属微量元素的有效性及毒害, 更重要的是秸秆、家畜人粪尿经过充分的厌氧发酵后变成了无毒、无菌、无污染的优质速效肥料, 适宜的p H值有效抑制了各种细菌的繁殖, 还直接影响和控制了农药在土壤中的持留、降解、生物有效性、流失、挥发等。因此, 作物秸秆和人畜粪便填入沼气池, 通过发酵产出沼气用于生活, 沼肥施入土壤增加了有机含量及各种微量元素, 防止了环境污染, 提高了作物产量。据有关报道, 番茄施沼液5 L/0.067 hm2, 病虫害减少了40%, 可增产55 kg/0.067 hm2。

三、沼肥发展的前景

1. 沼肥、有机肥与无机肥相结合

沼肥虽然具有养分齐全、稳肥性好、后效长等优点, 但养分浓度低、肥效慢, 单独施用不能满足作物迅速生长和当季作物高产的需要。而化肥虽具有养分浓度高、肥效快的优点, 但稳定性差, 易流失, 难以满足作物持续需肥的特点。有机肥和无机肥配合施用则可以相互取长补短, 在以低品位有机肥为主的地方, 施用有机肥的目的应以培肥地力为主, 以化肥促进当季高产。因此, 要大力发展养分较高的沼肥, 使沼肥能部分代替化肥及农药施用, 降低生产成本, 达到农业高产稳产, 优质低耗的目的。

2. 发展沼肥, 提高经济效益

农村种植业中生产的秸秆、绿肥等有机物质, 虽然可以经堆沤处理直接还田, 但效益较低、病菌严重, 还浪费了大量宝贵有机肥料使环境恶化。通过沼气厌氧发酵, 既能解决生活能源, 又可增加大量有机质肥源, 施入土壤可形成良性循环, 从而提高经济效益。

3. 发展沼肥有利于自然生态平衡

农业生态系统生产力 篇8

关键词：轨道运输,农业生产系统,智能化,混联机构

0 引言

随着新农村建设在全国范围内的覆盖,农村人口的居住结构由分散式转型为聚集式,农村的耕地区域也相应聚拢,农村耕地的集中经营概念被提出[1]。科学、机械耕作是农业现代化的最基本特征,耕地集中经营是科学、机械化耕作的重要前提。建设新农村,实现城乡一体化,提高农村经济发展水平,要推进耕地集中经营[1]。新农村建设下的农田集中经营,离不开农业智能化生产装备和技术的支持。

目前,我国农业种植生产中广泛使用的设施不适合于高度智能化的环境调控,必须部署智能化关键技术的研发工程[2]。农业智能化生产不仅将农民从繁重的农业劳动中解放出来,而且能实现农产品的高产、优质、高效、安全。目前,农业智能化生产面临两大重要技术难题: ①传统农业生产中播种、施肥采摘和收割使用的农用机械,缺乏统一的自动化农业作业平台,从现代化农业建设和“精细农业”的角度考虑,我国的农业生产应构建一体化的运输和作业平台,在平台上搭载各种农用机械和农业运输装置,从而实现无人化操作和远程监控[3]; ②我国偏远地区的农产品市场销售渠道窄、信息流通缓慢,从农业物联网的角度考虑,我国推出了“互联网+ ”行动计划,开发网络化、数字化、智能化等技术,在农业生产中推动移动互联网、农业物联网与现代农业结合,有利于实现农产品信息的开放化和共享化。

基于上述背景,提出基于轨道运输的农业智能化生产系统的设计方案。

1 整机结构及工作原理

1. 1 整机结构

基于轨道运输的农业智能化生产系统包括地轨系统、空轨系统、拍摄与交易系统、采摘与喷灌系统、收割与施肥系统。农场的四周铺设地轨和空轨系统:地轨系统包括横向基轨、纵向基轨及纵向辅轨; 空轨系统包括横向基轨、纵向基轨、横向辅轨及轨道支架。采摘与喷灌系统包括采摘机、喷灌机、地轨运输小车、三自由度机械手、空轨小车、控制系统、网上控制平台及移动控制终端; 收割与施肥系统包括收割机、肥料混合播撒机、地轨运输小车、控制系统、网上控制平台及移动控制终端; 拍摄检测与在线交易系统包括X向航拍小车、Y向航拍小车、Z向航拍小车、控制系统、网络操作系统、客户界面及农场主界面。农业智能化生产系统的关键运输部件分布图如图1 所示。

1.地轨系统2.空轨系统3.地轨运输小车4.三自由度机械手和空轨小车5.航拍小车

1. 2 工作原理

地轨运输小车、航拍小车搭载安装在地轨系统上,地轨系统具有两自由度,纵向辅轨沿横向基轨的水平移动和地轨运输小车沿纵向辅轨的纵向移动。收割机、肥料混合播撒机搭载安装在地轨运输小车上。空轨小车和航拍小车搭载安装在空轨系统上,采摘机、喷灌机搭载安装在空轨小车上,空轨系统的各单轨间均通过弯轨过渡,便于实现设备的变轨。

2 肥料混合播撒机

2. 1 振动混合机构的构造

基于并联机构拓扑结构理论优选了混联机构3 -SOC{ - Ri1/ / Ri2/ / Ri3- } - P( i = 1 ~ 3。其中,R为转动副,P为移动副,/ /表示平行。作为振动混合机构[4],其由机型为3 - SOC{ - Ri1/ / Ri2/ / Ri3- } 的并联机构串联一个移动副构成,如图2 所示。其中,定平台R11/ / R21/ / R31,动平台R13/ / R23/ / R33。

3-SOC{-Ri1//Ri2//Ri3-}-P

支路的方位特征POC集为

并联机构的POC集为

其中,t2表示沿着空间2 个方向的移动; r1( / /R11) 表示平行于R11轴线的转动。

由式( 2) 可以得知并联机构的自由度为3,既两平移一转动。因此,可将R11、R21、R31作为主动副,输入回转运动驱动动平台沿X、Y方向平移和绕Z方向的回转。振动混合机构Z向的振动是通过两台偏心振动电机的同步反向运动合成实现垂直方向的往复振动[5]。

2. 2 振动混合机构的结构设计

振动混合机构主要由振动漏斗、中位激振电机、动平台、并联振动支链、静平台及驱动电机组成,如图3 所示。并联振动支链由3 条相同的运动链RRR均匀布置,定平台上的3 个主动副R11、R21、R31由3 个普通旋转电机驱动。两台中位激振电机平行安装在动平台上,控制两台激振电机的同步反向旋转,运动合成后产生Z向振动[6]。

1.振动漏斗2.中位激振电机3.静平台4.驱动电机5.并联振动支链6.动平台

2. 3 肥料混合播撒机整机结构

肥料混合播撒机由分箱储料仓、流量控制装置、支撑架、振动混合机构、播撒装置、微处理器和田间地图组成,如图4 所示。整机高度约0. 8m,长0. 6m,宽0. 6m。分箱储料仓安装在支撑架的顶板上,并通过柔性布套与振动混合机构连接。流量控制装置安装在分箱储料仓的下底面,且位于柔性布套中,振动混合机构的动平台通过4 根悬挂弹簧悬挂在支撑架上,静平台安装在支撑架的中板上,播撒装置通过柔性布套与振动混合机构连接[7]。农田各局部所需的肥料比率及单位面积用量,事先编程存入微处理器中,根据扫描田野地图,计算机将信息送往流量控制装置以控制肥料的播撒[8]。肥料混合播撒机的主要功能是根据土壤特性和农作物的需要,对肥料进行自动化的科学混施。

1.分箱储料仓2.支撑架3.流量控制装置4.振动混合机构5.播撒装置6.微处理器7.田间地图

3 地轨运输小车

地轨运输小车包括驱动电机、轨轮、纵板、横梁和搭载板,如图5 所示。驱动电机为伺服电机,数量为4个,其输出轴与轨轮相连接。轨轮与地轨系统的单轨配套使用。地轨运输小车的搭载板上左右各安装一个肥料混合播撒机,且纵板和横梁上均设有螺纹孔,用于安装和搭载多种农用机械。

1.驱动电机2.轨轮3.纵板4.横梁5.搭载板

4 三自由度机械手和空轨小车

空轨小车吊装在空轨系统的单轨上,用于搭载采摘机、喷灌机,三自由度机械手也安装在空轨小车上,辅助采摘机、喷灌机生产作业,如图6 所示。三自由度机械手采用串联机械臂设计,能产生绕空间X、Y、Z轴的旋转运动。对于承载量大、精度要求高的作业环境,应该采用并联机械臂,如基于Delta机构的并联机械臂。三自由度机械手也以可搭载在地轨运输小车上使用。

1.空轨系统单轨2.空轨小车3.三自由度机械手

5 航拍小车

航拍小车包括车架、底板、1 对承重轮、1 对行走驱动轮、1 对行走辅助轮、1 对驱动电机、无线控制盒、相机连接杆及航拍相机,如图7 所示。航拍小车的相机连接杆采用可伸缩杆设计,上连接杆的顶端设有滑块,安装在底板的矩形滑槽中,下连接杆底端连接有圆形转盘,圆形转盘可饶垂直轴线实现360°的回转。航拍相机安装在圆形转盘上。航拍小车的行走驱动轮由1 对型号相同驱动电机来驱动。

1.车架2.行走辅助轮3.无线控制盒4.行走驱动轮5.驱动电机6.底板7.航拍相机8.相机连接杆9.空轨(地轨)系统单轨10.承重轮

6 拍摄与交易系统设计

拍摄与交易系统包括X向航拍小车、Y向航拍小车、Z向航拍小车、控制系统、网络操作系统、客户界面、农场主界面。控制系统控制航拍小车的移动,镜头的伸缩、旋转和切换等动作; 网络操作系统在互联网上对控制系统进行实时在线控制; 客户界面包括发出请求模块、登陆模块、实操模块、对话模块和交易模块; 农场主界面包括处理客户请求模块、授权模块、在线监控模块、导游模块、对话模块和交易模块。客户向农场主发出观看请求,农场主授权后,客户在线登陆系统后,可选择导游模块,也可选择实操模块,如图8 所示。实操模块包括X向位移操作手柄、Y向位移操作手柄、Z向位移操作手柄、3D虚拟在线导航路线图及放大缩小按钮,如图9 所示。

7 采摘、喷灌、收割和施肥系统

在农产品需要施肥、喷灌、采摘和收割时,农场主通过移动控制终端登陆网上控制平台,调度收割机、肥料混合播撒机、地轨运输小车、采摘机、喷灌机及空轨小车进行作业; 同时,调整航拍小车的位置,对农产品的施肥、喷灌、采摘和收割的作业过程进行远程监控,如图10、图11 所示。

8 结论

1) 提出了基于空轨和地轨系统的农业智能化生产系统,并在轨道系统上搭载地轨运输小车和空轨小车,从而为农用机械提供统一的搭载作业平台。

2) 基于并联机构拓扑结构理论,优选振动混合机构的机型为混联3RRR - P,设计了四自由度肥料混合播撒机,与地轨运输小车搭配使用。

3) 基于航拍小车、地轨运输小车及空轨小车构建了农产品拍摄与交易系统、采摘与喷灌系统及收割与施肥系统,实现了农产品的智能化生产和远程操控。

参考文献

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农业生态系统生产力 篇9

水资源是人类生存的基本要素, 是人类生活和生产用水的主要来源, 在渔业、航运、水利灌溉、发电、维持生物繁衍、降解环境污染等方面起着极其重要的作用。近年来, 随着科技的进步和社会生产力的提高, 对水资源的需求也急速增长, 水域生态系统也受到了严重的改变和损害。一方面, 为了经济的发展, 人们对有限的水生资源进行掠夺性开采;另一方面, 又将大量生产过程的污染物排放到水域生态系统中。人们对水资源的不合理利用, 导致了水域生态系统面积减少、水质恶化、生物多样性丧失, 水域生态系统开始退化。因此, 延缓及阻止水域生态系统的受损进程, 保持水资源持续健康发展已成为当今社会关注的焦点。

根据研究, 影响水域生态系统的人类活动主要有四种: (1) 一般性生产生活用水; (2) 限制发展区域; (3) 重大工程建设; (4) 流域水生态保护与修复。不同的人类活动会对水域生态系统产生不同甚至截然相反的影响。一般来说, 一般性生产生活用水和重大工程建设都会对水域生态环境造成负面影响, 但同时又带来正面的社会经济效益;而限制发展区域和流域水生态保护与修复则会对水生态产生好的作用, 但同时会造成一定的经济损失。考虑到这四种人类活动对水域生态系统的各自影响, 为了研究人类活动对水域生态系统的损害, 本文以杨凌地区为研究对象, 研究了一般性生产生活用水对杨凌地区水域生态系统价值的损益情况, 探讨了其价值损益的计算公式, 并计算了一般性生产生活用水对杨凌地区水域生态系统的损益价值。

一、研究区域概况

(一) 杨凌示范区城市概况

杨凌位于陕西省关中平原西部, 介于北纬34°14′~34°20′, 东经107°59′~108°08′之间, 东西长16km, 南北宽6.5km, 总面积94.18km2, 地势北高南低, 三面环水, 以渭河为主, 形成三级阶地。杨凌属暖温带半湿润大陆性季风气候, 春暖多风, 夏热多暴雨, 秋凉多连阴雨, 冬寒少雨雪, 年平均气温12.9℃, 多年平均降雨量635 mm, 多年平均蒸发量820 mm, 平均风速2.4m/s。耕地面积9.3万亩, 园林草地等面积1.79万亩 (园地0.72万亩) , 灌溉面积8.48万亩。总人口20.17万人, 其中城市人口7.93万人。作物种植以粮食作物为主, 主要粮食作物为小麦、玉米, 经济作物主要为蔬菜和果树等。

(二) 杨凌示范区水域生态系统概况

杨凌的水资源比较丰富, 区内共有三条过境河流, 即漆水河、渭河、韦水河, 其中以渭河为主, 均属渭河水系。同时, 还有宝鸡峡二支渠、渭惠渠、渭高干渠等人工渠系越境而过。在示范区东郊、漆水河西岸, 还修建了一座水电站, 利用塬下灌区非灌溉期和灌溉期的水量来进行发电。杨凌地表水年平均径流量为28.2亿m3, 多年地下水可开采量为4137.62万m3, 其中潜水2207.84万m3。地表水含酚量超标, 仅适合于渔业和农田灌溉。地下水除大肠菌数超标外, 其余各项指标符合饮用水水质要求, 属良好性水质, 符合饮用和灌溉用水标准。

二、一般性生产生活用水对水域生态环境的损益核算

本文将一般性生产生活用水界定为人类进行的工业、农业、生活等一般性生产生活活动中的取用水和废污水排放, 具体包括农业用水、工业用水以及生活用水。一般性生产生活用水这种消耗水资源的同时并破坏资源的行为必然对生态环境带来负面的影响。当这种对生态环境的负面干扰超过环境自身的承受能力时, 又会反作用于人类社会本身, 限制人类社会的进一步发展。因此, 计算一般性生产生活用水活动的生态损益, 适合从生产生活取用水对生态环境带来的影响以及取用水所产生的社会经济效益两方面进行。

根据一般生产生活用水的特征以及对水域生态系统的影响, 考虑到数据的可获得性, 本文初步确定生产生活用水的生态环境损失包括水循环价值损失、污染净化价值损失以及防止地面沉降的价值损失。其中, 水循环价值损失包括农业水循环价值损失和工业水循环价值损失, 污染净化价值损失包括生活污水净化价值损和工业废水净化价值损失。由于表现形式和市场化程度的差别, 每一种生态损失所采用的计算方法各不相同。而一般性生产生活用水的经济效益主要包括农业用水效益、工业用水效益以及生活用水的社会效益三方面。

(一) 生态价值损失核算

1. 水循环价值损失

考虑到水分调节和水分供给并没有市场价格, 我们可以用机会成本法来计算水循环的生态价值损失, 即用由于水污染所带来的工农业产值损失来估算水循环的价值损失。具体计算本文参考张增强在我国水污染经济损失中的研究, 其中, 农业水循环价值损失的计算公式为:QA=M×WA

式中:QA为农业损失;WA为农业产值;M为农业损失系数。

工业水循环价值损失的计算公式为:V1=M×W1

式中:V1为工业水循环价值损失;W1为工业增加值;M为工业损失系数。

2. 污染净化价值损失

水体具有自净功能, 水体自净是指受污染的水体通过物理、化学、生物等方面的作用, 使污染物的浓度逐渐降低, 经过一段时间后恢复到受污染前的状态。污染净化价值损失包括生活污水净化价值损和工业污水净化价值损失。本文用防治成本法来计算污染净化价值损失, 其中, 生活污水净化价值损失计算公式为:Vcv=-W×P×PW

式中:Vcv为生活污水净化价值;W为人均产生的生活废水量;P为总人口;Pw为生活废水处理价格。

工业废水净化价值损失计算公式为Viv=-W×G×PW

式中:Viv为工业废水净化价值, W为万元产值工业废水量, G为工业总产值, Pw为工业废水处理价格。

(二) 生产生活用水经济效益核算

一般性生产生活用水的经济效益主要是指由于淡水供给所带来的农业、工业以及生活中的效益, 具体数值用农业用水效益、工业用水效益以及生活用水效益的加总来计算。

1. 农业用水效益

农业用水大部分都是灌溉用水, 因此可以用灌溉效益来代替农业用水效益。灌区开发以后, 农业技术措施有了较大改进, 此时应将灌溉效益进行合理分摊, 以便计算水利工程措施的灌溉效益, 计算公式参考孙静, 董新光等对农业灌溉用水效益的计算:

式中:B为灌区农业灌溉净效益 (元/m3) ;εj为j种农产品灌溉效益分摊系数;Aj为作物灌溉面积, Yj为灌溉作物单产 (kg/hm2) ;为作物旱地单产 (kg/hm2) ;Cj为j种农作物产品价格 (元/kg) 。0

2. 工业用水效益

工业用水效益可以根据产值分摊系数法来计算, 产值分摊系数法的公式为:

式中:ei为i区域工业用水效益系数 (元/m3) ;qi为万元产值取水量 (m3/万元) ;β为工业供水效益分摊系数;f为净产值率, 即工业净产值与总产值的比例系数;r为年利率, 取10%计;

工业供水效益分摊系数β的计算公式为 (竺士林和杨裕英, 1997) :

式中:K水为工业供水投资或固定资产 (万元) ;K总为工业生产总投资或总固定资产 (万元) 。

(三) 生活用水社会效益

生活用水主要指使用公共供水设施供水的城市和农村居民家庭日常生活使用的自来水, 其中包括冲洗卫生洁具、洗澡、洗衣、烧煮、清扫、浇洒及家庭洗车等用水。计算方法采用影子价格法, 根据生活供水的价值量来表示生活用水社会效益。具体计算公式如下:

式中:W为生活用水量, 包括城市生活用水量和农村生活用水量;Pw为水的价格。

三、一般性生产生活用水对杨凌水域生态环境的损益核算

对一般性生产生活用水对杨凌水域生态环境的损益核算, 主要参考上文的损益核算内容以及公式来进行。因此, 确定杨凌区生产生活用水的生态环境损失包括水循环价值损失、污染净化价值损失, 生态环境收益则包括农业用水效益、工业用水效益以及生活用水效益。计算数据主要来自陕西省2011年的统计年鉴、陕西省2010年水资源公报、杨凌示范区第一次全国水利普查工作报告的统计数据以及杨凌示范区规划建设局、陕西省水利厅等网站上公布的统计数据。由于2011年的统计数据很多还没有公布, 所以本文的计算年度为2010年。

(一) 生态价值损失计算

根据张增强的研究, 农业损失系数的确定与地区水域质量参数相关。根据相关文献资料的记载, 对杨凌区三条过境河的水质级数 (见上文) 进行平均得到数值为5.3245, 与此相对应的农业损失系数约为0.41, 杨凌地区2010年农业产值为3.75亿元。因此, 农业水循环的价值损失为1.5375亿元。相对应地, 杨凌地区的工业损失系数为0.837, 工业增加值为1.58亿元, 工业水循环的价值损失为1.32246亿元。

根据陕西省2010年的水资源公报, 2010年杨凌城镇居民生活总废水量为0.03亿m3, 而陕西省物价局网站的最新数据显示, 杨凌地区生活废水处理价格为0.8元/m3。因此, 生活污水净化价值损失为0.024亿元。从统计年鉴数据可知, 2010年杨凌工业废水总量为70.85万m3, 工业生产总值为16.24亿元, 杨凌地区工业废水处理价格为0.8元/m3, 万元产值工业废水量为4.36m3。因此, 杨凌区2010年工业废水净化价值损失为56.6451亿元。

因此, 杨凌地区2010年一般性生产生活用水的水域生态系统损失为59.5291亿元。

(二) 生态效益计算

考虑到数据的可获得性, 在计算杨凌区农业用水效益时, 本文排除了果树以及畜牧业的灌溉用水效益, 仅计算杨凌地区种植面积比较大的几种农作物的农业灌溉效益, 主要包括小麦、玉米、油菜籽和花生。作物的旱地单产量则以延安市2010年的同种作物产量为准。很多文献在选择作物旱地单产时会以当地未灌溉前的作物单产作为标准, 这个方法在一定程度上可以消除地域等方面的差异性, 但是由于时间跨度太大, 作物品种的更新换代以及物价等因素并未考虑在内。因此, 本文选择同为陕西省的延安市作为比对对象, 希望在降低品种差异的同时尽量避免地域差异。农产品价格选用当年陕西省物价局发布的农产品批发价格指数, 其中小麦价格为2.11元/公斤, 玉米价格为2.13元/公斤, 油菜籽价格为4.21元/公斤, 花生价格为10.03元/公斤。根据文献资料, 农业灌溉效益分摊系数一般取值为0.2-0.6, 北方干旱少雨区可以取值0.4-0.6, 杨凌属暖温带季风半湿润气候区, 可以取值0.3。因此, 农业灌溉用水效益为3.09亿元。

工业用水效益则由工业用水总量与工业用水效益系数的乘积获得。杨凌区2010年工业用水总量为133.9万m3, 工业用水效益系数按上文的计算公式来计算, 其中万元产值取水量为8.25m3, 工业供水效益分摊系数为0.35, 净产值率用杨凌区十年来工业投资效果系数的平均数来表示, 为0.4659.因此, 工业供水效益为2.91亿元。2010年杨凌地区居民生活用水总量为510.18万m3, 水价为1.4元/m3。因此, 生活用水的社会效益为0.071亿元。因此, 杨凌地区2010年一般性生产生活用水的经济效益为6.071亿元。

四、结论

农业生态系统生产力 篇10

近年来,云计算、大数据、移动互联网等信息技术飞速发展,在社会生产生活的多个领域得到应用,深刻改变了世界的面貌。在农业生产经营管理方面,以美国为代表的发达国家出现了一批理念新、技术新、模式新的新型农业生产经营管理信息系统,有效改变了传统依靠手工记录的管理方式,提升了效率,降低了成本。诞生于2012年6月的Farmlogs就是典型代表,由于产品本身定位精准、技术先进、功能完善、运作成功,加之依托美国庞大的农场管理需求和发达的农业信息化基础,不到两年时间就在全美50个州得到了广泛应用。本文以Farmlogs为研究对象,介绍了其发展情况,对其系统总体结构、产品功能、运营推广等进行了分析,并总结了其对国内农业生产经营管理信息系统发展的启示。

1 Farmlogs发展概况

FarmLogs的开发者———Jesse Vollmar和Brad Koch两人均于2011 年毕业于美国塞基诺州立大学(Saginaw Valley State University),他们毕业时已经在运作一家为农场提供软件服务的IT咨询公司。2011年底,在美国著名创业企业孵化器Y Combinator的支持下,两人在硅谷开发了FarmLogs,希望其可以帮助种植业农场主更好地管理农场中的农业生产经营活动,随后创办了FarmLogs公司并迁至密歇根州。2012年6月,Farmlogs网页正式上线运营,同时移动智能设备客户端APP在谷歌和IOS应用市场提供下载,在短短几年时间里获得了令人难以置信的增长。到2014年9月,用户遍布全美50个州,美国15%的农场都使用其服务,在其管理下的农作物价值超过110亿美元[1],2015年9月,公司宣布其应用已覆盖全美1/3的农场,成为美国市场同类产品中的领先者。Farm-logs公司良好的市场表现也得到了投资机构的追捧,2013年1月获得创投资金100万美元[2],2014年1 月获得A轮融资400万美元[3],2014年12月获得B轮融资1 000万美元[4]。

2 Farmlogs分析

2.1 系统总体结构分析

Farmlogs充分运用了云计算技术,目前系统的主程序运行在Salesforce公司的Heroku Postgres云平台上,并正在逐步拓展使用亚马逊公司的RDS云平台。由于主要的运算和存储任务放在云端,因此用户无需在本地安装庞大的软件,只要接上网络,通过电脑浏览器或手机、平板电脑等移动智能终端APP客户端,注册和登录自己的账号,就能直接获取来自云端的服务。Farmlogs目前提供的服务被分为两大类,分别是基础服务与拓展服务,前者涵盖气象信息、土壤成分、作物长势、仓储物流、农场财务等生产经营管理内容,后者主要是软硬件结合的增值服务,包括农作物健康监测、数据自动采集上传、自动化作业路线图等。为这些服务提供数据支持的多是美国已经成熟的公共信息数据库、行业信息发布平台和专门提供相应解决方案的科技型互联网企业,如Farmlogs的农田气象信息使用了美国国家气象局的“国家气象服务”(National Weather Service)数据,作物市场行情调用了芝加哥商品交易所发布的信息,可视化地图使用了云数字地图定制企业MapBox的方案。整个系统可以划分为基础设施层、资源层、应用层、表现层、用户层共5层,总体结构如图1所示。

2.2 产品功能分析

Farmlogs系统目前提供的服务包括基础服务与拓展服务两类,其中基础服务包括如下功能:

(1)地图可视化。用户可在数字化卫星地图上通过直观的画线方式选取自己的农场范围,APP用户能够通过LBS技术直接获取位置信息,选定区域后能够自动获取该区域的相关数据。

(2)气象信息查看。通过调用“国家气象服务”(Na-tional Weather Service)数据,可以查看当前及过去十年内特定区域的降水量信息和光照热量信息,并重叠显示在可视化地图上。

(3)土壤成分信息查看。通过调用美国农业部相关数据,可以查看特定区域的土壤成分信息,并重叠显示在可视化地图上。

(4)生产记录与生产计划管理。用户可在系统中选择自己种植的作物,并记录每一次田间作业情况,系统通过分析用户记录,制定生产计划,通过不同的颜色显示在可视化地图上,并提醒用户在何时开展何种作业。

(5)作物长势分析。运用生长度日(Growing degree days)计算方法,辅以商业公司提供的卫星照片估产技术,预测农田作业时间和作物产量,为用户提供生产决策参考。

(6)仓储物流管理。用户可记录作物的仓储物流情况,系统会根据用户记录生成仓储物流地图,也可向用户推荐适合的仓储物流服务。

(7)农场财务管理。系统提供了记账功能,并能以图表方式直观显示当前农场的财务状况,通过引入芝加哥商品交易所发布的作物市场价格,能够预测农场收益情况供用户参考。

(8)农机设备管理。用户通过系统记录每一台农机设备的基本信息、使用情况,系统能够在生产计划中为农机设备安排任务。

以上8项功能,基本上涵盖了农场生产经营管理活动的各个方面,此外Farmlogs还提供了一些拓展服务,目前主要有以下3种:(1)通过在农机设备上安装专用装置,实现生产过程中的数据自动采集上传,用户无需人工操作即可形成生产记录;(2)借助商业公司提供的卫星遥感数据,对用户农场的农作物健康进行定期监测;(3) 结合GPS技术,对农机设备的作业路线进行记录,生成自动化作业路线图,配合自动驾驶仪能够实现农机设备的无人化作业。

2.3 运营和推广分析

在运营和推广方面,Farmlogs充分运用了“互联网思维”:一方面采用“前向免费、后项增值”模式,用户可以免费使用网页端和APP端获取基础服务,但使用拓展服务需要付费,如数据自动采集上传的专用装置每台每年的使用费为749美元,自动化作业路线图服务每年299美元,这一模式有力推动了该系统近几年用户数量迅速增长,目前该公司已将重点放到了拓展服务建设上,预计不久将推出更多的付费服务内容。另一方面充分运用了互联网这一平台推广产品,包括APP应用市场排名、SNS社交网络传播等,公司负责人经常出席各类互联网线上活动,关于Farmlogs的报道也经常见诸各家科技信息类网站和博客,在互联网上营造了较高的知名度,有效推广了系统的应用。

3 Farmlogs的启示

Farmlogs的成功,初看只是又一个“硅谷神话”,仔细分析却发现有其一定的必然性,主要包括以下几方面:

3.1 市场导向下的创新创业

Farmlogs研发的最初动因是两个大学生的创新愿望,目的是帮助种植业农场主更好地管理农场中的农业生产经营活动,依托美国高度发达的市场经济和盛行的“车库创业”[5]文化,这种朴素、自发的创新动机,迅速转化为市场导向下的创新创业行为,开展研发、取得成果、创办公司、推广运营这一系列活动都在市场化的指引下顺利衔接、环环相扣,有效避免了科技研发活动与市场脱节,研发成果“转化难”、“应用难”等一系列问题。

3.2 完善的科技创新市场体系

Farmlogs的诞生和发展,离不开美国完善的科技创新市场体系土壤,在资金投入方面,系统在研发时期就得到了企业孵化器的支持,随后又有多位投资人和多家投资机构向其提供大量资金,有力确保了研发活动的顺利进行和企业的进一步发展,而相关投资机构也能通过具有前瞻性的投资获得市场收益回报,形成了投资人和被投资人的“双赢”局面。在技术服务方面,Farmlogs的研发者不需要一切从头开始,有专业的企业负责提供软件部属运行的云平台,提供数字化地图定制、卫星照片估产等各方面技术服务,从而大大降低了研发难度和投入成本,有助于研发者将精力集中到系统设计优化等更核心、更重要的内容上去,提升了科技创新效率和质量。

3.3 良好的农业信息化基础

Farmlogs的广泛应用和迅速推广,也离不开美国良好的农业信息化基础。一方面,政府相关部门建立了覆盖全国的农业生产基础信息库,面向个人和企业提供免费的公共信息服务,如气象信息、土壤成分信息等,在开发农业生产经营管理信息系统时能够直接调用这些数据,而不是从零开始搜集数据,从而大大降低了系统开发难度[6]。另一方面,美国农机设备大都具备信息化功能,能够自动记录设备运行情况和生产作业情况,这也为农业生产经营管理信息系统的大规模应用提供了基础。

3.4 农业产业全过程关注

Farmlogs将农业视为一个完整产业,不仅仅包括农产品生产,还包括仓储、物流、行情、财务等多方面内容,整个系统以提高农场资源利用效率为目标,对土地、设备、资金等要素进行统筹管理。这样不仅有利于农场生产经营中各个环节的有效衔接,也能够进一步形成农场生产经营中的经济利益导向。这一点相比以往产品大多只关注农产品生产有很大优势,得到了全美广大农场主的欢迎。

3.5 产品功能的“专而精”

Farmlogs将自己定位为“种植业农场生产经营管理工具”,公司创始人之一Jesse Vollmar出身于农民世家,了解农场主的需求,其在公开场合也多次表示“只做力所能及做得好的事”,系统目前具备的各项基础服务功能,都是围绕这一定位进行设计,并经过了深入的市场调研和反复的调整,确保真正有用、能用、好用。在拓展服务新增功能方面,公司也表现的相当稳健,推出新功能的速度并不快,但都能切中用户痛点,如数据自动采集上传功能就能大大减轻人工劳动量,具有较强的吸引力。

4 相关建议

当前,随着“互联网+”概念的提出和国家相关政策的出台,农业信息化成为国内研究热点,不少高校院所、企业、个人都将农业生产经营管理信息系统作为突破口重点研发,结合对Farmlogs的分析,提出建议如下:

(1)找准定位。农业生产经营管理信息化系统要得以推广应用,其必须立足实际、能真正解决问题且符合经济规律。因此,在系统的前期调研、论证和设计过程中,要充分考虑农村生产经营环境、用户使用习惯和实际需求、实际应用中的投入产出比等内容,实现系统“真有用”和用户“用得起”。

(2)打好基本功。与美国相比,我国农业信息化基础还比较差,一方面缺乏全国性的农业基础信息库,另一方面农业生产中信息化设备的应用还较少,由此也制约了农业生产经营管理信息系统的研发和推广[7]。要改变这一状况,必须在农业基础信息资源建设和信息化推广应用上下大功夫。

(3)培育良好环境。政府应牵头进一步推进科技体制改革,建立起市场导向、要素完备的科技创新体系,为包括农业生产经营信息系统研发在内的各类科技创新创业活动,提供适宜的环境和土壤。

摘要：近年来,在农业生产经营管理方面,以美国为代表的发达国家出现了一批理念新、技术新、模式新的新型农业生产经营管理信息系统,诞生于2012年6月的Farmlogs就是典型代表。通过研究Farmlogs这一对象,介绍了其发展情况,对其系统总体结构、产品功能、运营和推广等进行了分析,总结了其对我国农业生产经营管理信息系统发展的启示和建议。

关键词：管理信息系统,农业信息化,Farmlogs,云计算,移动互联网

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