我国农业生产取得了举世瞩目的成就，但人多地少、水资源短缺的矛盾也为未来农业的发展提出了最为严峻的挑战。从容应对挑战的唯一有效措施就是依靠农业科技。如何提高农业科技进步水平是当前农业研究人员和决策部门最为关心的突出问题。
一、 农业科技进步水平的概念和内涵
1、农业科技水平。
农业科技水平是指农业科技创新所达到的程度（能力的高低），它包括农业科研能力及其成果转化应用水平两个方面。它是一个反映国家或地区农业科技实力强弱的重要指标。
2、农业科技进步水平。
农业科技进步有狭义和广义之分。仅包含自然科学技术的科技进步，表现为与农业生产有关的生产技能、技巧的提高及其应用于生产过程中所取得的进展称狭义科技进步，也称为硬科技进步。广义的科技进步除了包括狭义科技进步的内容外，还包括管理水平、决策水平、智力水平、制度创新等软科技的进步，如经济体制改革，组织管理和决策方法的改进，资源的合理配置等。广义科技进步一般来讲能较全面地反映一个国家或地区在一定时期内的科技进步水平。要更进一步全面理解广义科技进步的概念，必须正确把握以下几点：
①农业基础研究与农业应用基础研究水平提高。这虽然是一种基础研究，一旦应用于生产，潜力巨大，是农业技术创新的基础和源泉，如生物科学的发展为生物技术的大力发展并在农业中广泛应用奠定了坚实的基础。
②农业生产、经营、管理技术水平提高。这是农业技术进步的关键和核心，具体包括技术创新和技术革命，农业生产、经营、管理技术成果一经推广应用，就可直接转化为现实生产力。如动植物优良品种的选育，农作物栽培技术、施肥方法的革新，畜、禽。水产品养殖方法的改进，新型经营管理理念、方法的应用，管理体制改革、制度创新等。这里的技术创新是在原有技术基础上进行的部分改造和革新，而技术革命是指在日积月累的技术创新基础上使整个技术体系发生革命性的变化，如生物技术在农业生产中的广泛应用、信息技术在农业生产、经营、管理中的广泛应用都将会带来农业技术革命。
③农业技术推广普及程度提高。一项农业科技成果必须通过推广，让技术应用主体普遍接受并应用才能转化为现实生产力。农业科技推广程度高与低，直接影响到科技成果在生产实践中发挥作用的大小。再好的技术，如果得不到有效推广，其作用也是十分有限的。
④农业劳动者素质提高。农业劳动者既是直接从事农业生产的生产者，也是农业技术的使用者，还是农业技术创新的推动者，农业劳动者素质的高低直接关系着农业技术应用水平的高低，从而影响着技术效率的高低。如果劳动者素质得不到提高，一方面先进的技术可能不被接受，另一方面即使新技术被接受了，也可能由于使用不当而难以发挥作用。技术的进步与提高，离不开劳动者素质的提高。
3、农业科技水平与农业科技进步水平之间的关系。
农业科技与农业科技进步既有本质区别也有内在联系。它们的联系是显而易见的：农业科技是农业科技进步的先决条件，是农业科技进步的保障和源泉，没有农业科技的发展，就谈不上农业科技进步水平的提高。农业科技进步反过来又是农业科技发展的动力、方向和目标，农业科研工作者总是根据农业科技成果应用于生产实践中而取得的结果去不断修正、创新自己的科研成果。
二者的区别主要表现在：第一，农业科技是一个纯技术概念，而农业科技进步既是一个技术概念，也是一个经济概念。第二，农业科技进步水平的提高可以有三种方式实现，一种方式是在科技水平既定的条件下，通过提高技术效率而导致科技进步水平提高；第二种方式是科技水平提高，而技术效率不变，也可以实现科技进步水平的提高；第三种方式是科技水平和技术效率都提高，可以使科技进步水平有一个较大水平的提高。第三，农业科技应用于生产实践中既可以产生正效果，也可以产生负效果，农业科技进步仅强调农业科技应用于生产实践中取得的正效果，如新的农业科技成果应用于生产实践中取得了负效果，则会导致农业科技进步水平下降。第四，农业科技水平高，并不一定就意味着农业科技进步水平高；农业科技水平低，也并不一定就意味着农业科技进步水平也低。农业科技促进农业科技进步水平的提高当且仅当农业新科技适应当地农业生产，并经过掌握农业科技的生产者应用于农业生产。
二、我国未来提高农业科技进步水平的战略举措
从以上有关农业科技进步水平的概念以及农业科技水平与农业科技进步水平的关系中可以看出，提高农业科技进步水平的基本途径有两条：一是提高农业科技水平，二是提高农业技术效率。从当前我国农业科技进步的实际来看，反映我国农业科技应用水平的技术效率已经很高，特别是种植业的技术效率已基本接近发达国家的水平。未来一段时期内，我国农业科技进步的主要任务是大力实现农业科技创新，努力提高我国农业的科技水平，以不断适应现代农业发展的需要。根据我国建设现代农业的要求和当前农业科技发展的“瓶颈”制约，今后一段时期内应在以下方面实现战略性突破。
1、应在一些战略高技术领域和抢占科技制高点方面取得重大突破。
现代农业的本质是发达的科技型产业。我国现代农业的发展要想跟上农业发达国家现代农业的步伐，就必须赶上世界农业科技革命的浪潮，在一些关键性的重大技术领域保持领先。
①农业生物技术的研究应走在世界前列。经过20多年的发展，生物技术已经从探索实验阶段进入生产应用阶段，尤其是在现代农业生产的应用上取得了显著的经济效益。目前广泛应用于农业的生物技术主要有生物育种技术、微生物工程技术、转基因技术等。
生物育种技术：通过生物育种技术可培育出优良作物品种，以提高产量或培育出具有特种抗病、抗虫、抗逆的经济作物新品种。目前应用较多的先进育种技术有植物组织培养、有性杂交育种、单倍体育种和诱变育种。
微生物工程技术：指利用微生物的特色功能通过现代化装备，生产有用物质或把微生物直接应用于工农业生产的一种技术体系。主要包括：第一，利用基因工程技术改造农用工程微生物菌株；第二，利用微生物特有的转化、分解有机物和无机物的能力，制成微生物农药和微生物化肥。
转基因技术：所谓转基因技术就是把外源目的基因导入生物体，以定向改变其生物性状或得到预期的代谢产物，建立活体‘生物工厂”。
胚胎工程技术和克隆技术：动物的体外受精、胚胎分割、性别控制、核移植等胚胎工程技术和克隆技术已趋成熟和实现商业化，并将给养殖业的发展带来革命性的变化。
②农业信息技术的研发应赶上世界先进水平。农业信息化技术是现代信息技术在农业领域的应用，包括农业资源环境监测、农业生产、农业市场、农业科技教育和农业宏观决策等各个环节的信息化。当前的研究重点：一是农业数据库和农业信息网络体系的建设，包括农业资源环境信息、农情信息和农业市场信息的搜集、整理、建库和网络体系建立；二是农业信息应用软件的研究开发，如农业专家决策支持系统，生态和生物系统建模，仪器设备的自动化控制软件等；三是研究符合中国国情的精准农业技术，即“3S”技术在农业上的应用技术。
③农业工程技术的研究开发应跟上时代步伐。国际上以精细化工、新型材料、自动控制、航空航天等为代表的现代工程技术加速了对农业的武装。紧密贴近作物营养需求，工艺农艺相结合以及高效、多元、无公害的肥料生产和施肥技术体系正在形成；灌溉正由传统的沟输畦灌向着激光平地与低压管道输水，精细灌溉与水肥药联用相结合的节水农业方向发展；工厂化种植和养殖，是工程设计、新型材料、自动控制、专用品种、专门栽培和饲养与植保防疫技术相结合的一种先进生产和管理方式。
2、应在保障农产品有效供给的技术领域取得重大突破。
①农作物超高产新品种的选育应取得新的重大突破。在未来相当长时期内，大力提高单位面积产量始终将是我国农作物育种的主要目标之一。当前我国的超级稻研究已经取得一定突破，通过品种矮秆化和品种间杂种优势利用，我国水稻单位面积产量水平已实现了两次大的突破，现已育成了“两优培九”（籼稻）、“沈农265”（粳稻）等一批超高产新品种，每公顷产量能达11－12吨，目前正向选育每公顷能产15吨的超级稻品种前进。今后要在对超级稻进行继续研究的基础上，不断加大超级稻的产业化开发力度，同时在知识产权保护方面不断加强，使我国水稻育种技术始终处于世界前列。在继续不断推进超级稻研究的基础上，还要进一步推进超高产小麦、超高产玉米等农作物新品种的选育，确保我国人口不断增长条件下的粮食安全。
②在动植物良种繁育技术方面取得突破。我国的良种繁育技术应紧紧跟上世界潮流，特别是应充分利用现代生物技术的有用成果，同时应有效利用我国国内丰富的动植物物种资源，使我国的良种繁育技术走在世界前列。但传统上我国良种繁育的主要目标是追求高产，今后应作适当调整，在注重单产的基础上，重点提高品质和抗性，在稳定提高品质的基础上，重点专攻专用品种的培育；应加强良种繁育基地建设，充分利用已有良种和引进新品种，大力推进育、繁、推一体化和种子加工标准化，加速良种产业化进程；加强动植物种质资源的筛选、保护和创新利用，特别是在利用基因工程技术育种方面应取得突破。
③规模化、集约化养殖技术的研究开发应取得突破。要加强现代化高效养殖技术的研究，加强规模化、集约化养殖所需的现代化养殖设施、环境净化设施的研究设计，大力发展规模化、集约化、可持续发展的现代化养殖业。以畜禽的产业化发展为基点，在加强畜禽集约化养殖技术引进示范的基础上，以生物技术为主线，主攻畜禽良种基因工程选育、良种胚胎的工厂化生产、饲草饲料资源开发利用的微生物优势菌株的筛选，以及生物制剂、疫苗、饲料及饲料添加剂的研究与开发，加速畜牧业由食粮畜禽为主向草食畜禽为主的结构转变。同时，围绕水产资源的开发利用，大力加强沿海地区淡水、海水养殖及重大疫病控制技术的研究与开发。
3、应在提高农产品的质量和效益方面的技术领域取得重大突破。
现代农业是高度发达的商品农业，生产的目的是通过交换而实现收益。因而生产的产品不仅产量高，更要求质量好、花色品种多、安全性高，能够满足消费者多层次的需求。为了实现这一目标，必然要求有相应技术作支撑。
①应在农产品质量检测与控制和食物安全性评价等技术方面有突破。我国在农产品质量检测与控制和食物安全性评价方面同国际先进水平相差较远，面对国际农产品贸易的绿色壁垒和技术壁垒，迫切需要我国加强这方面的研究开发步伐。我国应尽快在农产品质量检测技术、程序和方法，农产品标准化生产技术规程，农产品质量标准等方面取得突破；应重点突出转基因食品的检测技术、主要农产品污染检测技术、土壤农药残留、重金属污染等监测与控制技术和农产品质量检测仪器设备的制造技术等，力争使我国农产品质量检测技术和设备在短时间内达到国际先进水平，使农产品质量标准和安全性评价方面尽快与国际通行标准接轨。
②农业标准化生产技术应有重大突破。我国农业在标准化方面一直比较滞后。随着我国经济的发展以及生活水平提高给消费者消费习惯带来的变化，农产品的生产规格标准化已引起了重视，农产品的质量标准也摆上了议程。今后应重点加强农业生产技术的标准化操作规程的研究和制定，加强农业产前、产后加工、服务体系标准的研究和制定，加强与国际市场接轨的农业生产资料、农产品以及农产品加工品质量标准的研究和制定。
③应在设施农业生产技术方面取得突破。设施农业技术包括工厂化种、养殖业的建筑设施，如塑料大棚、日光温室、连栋温室、畜禽舍、水产养殖场等研究与设计；新型建筑材料的开发应用；棚室光、温。水、气、热及土壤养分等环境因子的调控技术与工厂化育苗技术及配套设备设施的研制与开发；适于设施种植业的小型农机具的研制与开发；设施灌溉技术、施肥技术、栽培技术、病虫害生物防治技术和种植模式的研究与开发；设施养殖业的动物行为监视。识别与饲养技术；设施种养殖业系统仪器设备和机具的研究与开发等。
④应在生物农药、生物肥料等方面的研制取得突破。农业生物技术中微生物基因重组技术的出现，掀起了农用生物制剂产业的革命，新一代生物农药。动物疫苗、生物肥料、生长调节剂等将如雨后春笋。有害生物的综合防治、农业生态系统的调控等也将为农业环保和可持续发展开辟新的途径。为了迎合绿色食品、有机食品生产的需要，我国生物农药、生物菌肥等的研制开发也已取得一些成果，今后要在研制更加有效的生物农药、生物菌肥等方面下功夫，并在生物农药、生物肥料的大规模产业化开发方面取得突破。
4、应在保证农业资源高效利用和农业生态安全方面的技术领域取得重大突破。
农业是多功能的产业。现代农业不仅追求最大的经济效益，还要追求可观的生态效益，因而，现代农业生产是建立在资源的合理有效利用和可持续发展的基础之上，建立在无污染、无公害、健康安全的基础之上。为此，农业科技需要在以下几方面取得突破：
①国家农业生物安全方面的技术研究。一是外来入侵生物的预防与控制，建议建立“国家外来入侵生物预防与控制中心”，重点开展入侵生物灾害应急控制与公共危机管理研究，建立应急与快速反应体系，开展外来生物入侵的预警与预防、检测与监测。控制与管理的基础性研究。二是农业转基因生物的安全评价，建议成立“国家转基因生物安全评价研究中心”，围绕加强我国转基因生物安全管理和促进产业发展的总目标，在不同层次上研究揭示基因操作对受体生物遗传变异影响的机理，系统探索转基因生物对农业资源与生态系统影响的规律，制定与国际接轨的转基因生物安全评价技术标准，发展转基因生物对生态环境影响的预测与控制理论和方法。
②农业资源合理利用与保护技术。重点加强动植物物种资源的有效保护技术、农业资源调查与监测技术，水资源的利用与保护技术，水污染防治技术；土地整治与合理利用技术，水上保持技术、防止耕地沙化的关键技术，土壤培肥与精确施肥技术，林果生态工程技术，草、灌、乔综合治理配置模式等；加强农村能源工程技术的研究与开发，包括可再生能源的开发和综合利用，生物质能的开发利用；农业废弃物处理与利用技术等。
③植物重大病虫害和动物疫病综合控制技术。在继续加强高效低污染化学农药（兽药）研制的基础上，重点加强病虫害的生物控制技术及其主要病虫害的区域监测预报及综合控制技术等方面的突破，使农产品中的农药残留量控制在WTO规则要求的标准之内，增强出口创汇能力。农作物病虫害防治，重点是要以区域生态系统为单元，以水稻、棉花等病虫害和重大突发性病虫害为主攻对象，研究提出一套高效、安全、实用、优化生态环境的综合治理配套技术。畜牧方面，重点研究集约化饲养场疫病综合防治技术以及兽医疑难病和新出现疫病的诊断和治疗方法，努力减少畜禽病死率。要加强对包括生物饲料、生物（有机川B料、生物（有机）农药、高效低毒低残留农药等在内的无公害农产品生产技术体系研究，大力发展有机农业。
④节水农业技术。大力发展节水农业是我国农业发展的永恒主题。针对我国水资源严重短缺的实际，以提高农业水资源利用率为核心，在充分研究农作物生长、生理习性和需水规律的基础上，主攻旱作节水农业精细栽培与灌溉技术的研究与开发，根据不同生态类型区域，分别建立以培育和利用抗旱节水品种为基础，工程节水、农艺节水、管理节水相结合，节水、保水、蓄水技术相结合的综合技术体系，大幅度提高农业水资源利用率。
5、应在提升传统农村工业和乡镇企业的技术领域取得突破。
我国人多地少的国情和一家一户分散经营的现实，决定了农业的更加弱质性，千家万户的小生产难以应对千变万化的大市场，在这种情况下发展现代农业，只能是走农工商一体化产加销一条龙的农业产业化运作模式。为此，农业科技需要在以下方面取得突破：
①农副产品精深加工技术。针对国际、国内两个市场的多种需求，重点加强粮、棉、油、果、菜、茶、畜禽、水产等大宗农产品精深加工技术的研究开发以及现代技术装备的弓除开发，功能食品、营养食品。方便食品的开发技术，名、特、优、新农产品的加工工艺技术以及农产品加工机械设备等，争取尽快创立名牌，为培植对农业发展起拉动作用的龙头企业提供技术支撑。第一，应研究和开发与国际接轨的现代化农产品加工工艺和关键技术，开发符合我国国情的经济实用的现代化农产品加工设备，以替代进口设备，从而加快农业加工企业的技术改造与更新步伐。第二，应研究开发农产品精深加工系列产品和副产品综合利用，精深加工产品所获得的效益远远高于农产品本身的效益。第三，应加速农产品加工品的质量标准、安全性标准的研究和制订。
②农副产品贮运、保鲜技术。借鉴农业发达国家优质农产品贮运、保鲜先进经验和技术，加快研究开发适合我国国情的从农产品保鲜贮藏特别是产地贮藏、保鲜运输，到货架销售的一系列冷链技术与装备，加快研究开发适应于果蔬、花卉等鲜活农产品贮藏、保鲜的以气调库为主的现代化保鲜贮藏设备，大幅度降低农产品因贮藏、保鲜不当而引发的巨大损失。
6、应在现代农业科技武装和塑造一批新型农业劳动者大军方面取得突破。
①在农科教结合上应有大的突破。发展高产优质高效农业，科技进步是关键。提高产量要靠科技进步，提高质量要靠科技进步，降低消耗、提高效益也要靠科技进步，尤其是要重视农业高新技术的开发应用。推动科技进步，必须发挥人才的作用。人才培养要靠教育，特别是要提高全体农民的文化素质和科技素质，这是现代农业发展的规律。所以，只有把农业、科技、教育三者结合起来，才能推动农业的现代化。
②在对农村教育的投资上应有大的突破。要增加投资，切实保证和增加农村学校教职工的工资水乎，保持和壮大农村中小学校高素质的师资队伍；要增加投资，彻底改变农村中小学校基础设施落后、陈旧的状况，使农村九年制义务教育真正落到实处。现代农业的发展，无疑需要国家在物质资本方面给以相当数量的投入，但仅仅依靠单一的物质资本投入，而“离开了大量的人力资本投资”是根本无法实现农业现代化的。要切实把物质资本投资与人力资本投资作为我国现代农业发展的两翼，任何条件下都必须保证二者投入的协调发展，否则只会贻误我国传统农业向现代农业转变的历史进程。
随着农业革命、手工业革命、工业革命、商品国际化革命、信息产业化革命的推进，许多科学家们预言21世纪必将产生一次生物技术革命，而这一革命的主战场就是农业。现代生物技术可有效提高农作物产量、改善农作物的营养品质。因此，现代生物技术必然会成为未来农业发展的重要趋势。
1现代生物技术在农业领域的应用
1.1基因工程在农业领域的应用
基因工程即利用分子生物学和微生物学技术，设计好不同来源的基因顺序，在体外成功构建杂交DNA分子后导入受体细胞，使受体细胞表现出人们需要的表现型，产生出人们需要的物质。在农业领域应用基因工程技术，获得的农作物优质、高产、抗性强，还可获得畜、禽新品种及具有特殊作用的动、植物。例如，经过7年的努力攻关，2011年胜利突破了大面积示范（即6.67hm2示范）平均产量为13500kg/hm2的超级杂交稻第3期目标，达到了13899kg/hm2[1]；运用转基因技术将相应的基因导入油菜中有望培育出转基因抗病油菜新品种[2]；运用基因工程技术可将抗除草剂基因导入农作物中，使农作物能够不受除草剂的影响，目前已生产出多种抗除草剂作物品种，应用广泛[3]。
1.2细胞工程在农业领域的应用
细胞工程是指在体外培养细胞，以改变细胞某些生物学特性为目的将不同作物或动物进行细胞杂交，使植物或动物个体繁殖速度加快，以获得优良品种或新品种及某些具有特殊作用的物质的一门技术[4]。细胞工程技术在植物快速繁殖、植物新品种选育等方面发挥着重要作用。目前植物体细胞杂交应用较多，如可以将马铃薯细胞和番茄细胞进行杂交，可获得上结番茄下结马铃薯的“番茄马铃薯”；将豆科植物与向日葵进行细胞杂交，可培育出具有高营养价值的“向日豆”[5]。
1.3发酵工程在农业领域的应用
发酵工程即利用微生物具有的特殊作用生产出对人类生产有用的产品，或直接将微生物应用到工业生产过程的一门新的技术。发酵工程主要可应用在农业领域的2个方面，一是生产传统的发酵产品，如果酒、茯砖茶、食醋等；二是生产一些食品添加剂。如茯砖茶的制作过程中就运用到了发酵工程技术，通过调控渥堆时间、使用接种剂、发酵剂等方法可以改进茯砖茶的加工工艺，进而可生产出“金花”饱满、品质优良的茯砖茶。
1.4酶工程在农业领域的应用
酶工程，简单来说就是利用酶的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质。酶工程可应用在农业领域中的制酒、制酱等方面。例如，随着我国粮食的不断增产，一些地区出现了粗粮过剩的问题，需要解决粗粮的淀粉利用。解决办法之一是生产葡萄糖，但由于葡萄糖甜度不大，难以在市场上应用。最有效的办法还是运用酶工程技术的手段，将葡萄糖转变为甜度大的果糖，果糖不仅比葡萄糖甜度大，其比蔗糖的甜度还高50%以上。
2微生物肥料在农业领域的应用
2.1微生物肥料的特点
微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料，在农业生产中应用该种肥料可获得特定的肥料效应[6]。生物肥料的定义分为2个方面，从狭义上讲，生物肥料就是指微生物肥料，是由具有特殊作用的大量有益微生物发酵产生的，活性高。施入该种肥料能够产生活性物质，能够增加作物的固氮作用，改善土壤的理化性质，使作物的生长环境变得更好，使作物生长更优、产量更高。从广义上讲，生物肥料泛指各种具有特定肥效的生物制剂，包括特定的活的生物体、生物体的代谢物或基质的转化物等，此种生物体不限定，既可以是微生物，也可以是动、植物组织和细胞[7-8]。
2.2生物肥料的应用优势
微生物肥料具有其他化肥和农药没有的优势，可有效改善土壤的理化性质，提高土壤肥力。目前微生物肥料已应用在绿色有机食品生产、农业生态环境保护以及高产、优质、高效农业的持续发展中，并发挥着极其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身无毒害作用，对环境几乎无污染；同时，施用量一般不大，在其生产过程中所消耗的能量也很少，因而可节约农民的施肥成本。此外，微生物肥料还可改善土壤的理化性质，减少土壤营养流失和富营养化的产生，实现土壤的可持续化利用。
关键词：水利工程；农田灌溉；影响探究
1水利工程建设对农业发展的积极作用
水利工程的建设，能够推动农业发展，不断优化农业发展的环境，为农作物生长提供稳定可靠的水源。在农业发展的过程中，农田灌溉是基本需求，尤其是在相对干旱的区域，为保障农作物的生产质量，为帮助农民朋友脱贫致富，必须依托农田灌溉。但一直以来，在农村地区，由于没有科学的水利工程，使得农田灌溉仍然停留在传统的模式上。比如人们采用打水井修水渠漫灌的方式，这种灌溉方式，虽然能够提升灌溉效率，但是容易造成较为严重的水资源浪费。因此，积极建设农田水利工程具有非常重要的现实意义。一方面，水利工程的建设能够充分满足农田灌溉的需求，实现水资源的有效储存以及充分利用，整体保障农作物的生长质量与成效。另一方面，水利工程的建设还能够在很大程度上促进节水农业的发展。传统的漫灌方式以及人们滞后的灌溉理念，在很大程度上造成了农业生产用水资源的匮乏。积极兴建农田水利工程，全面渗透和贯彻节水农业，能够整体优化农业生产的环境，在确保农田灌溉用水的同时，还能够优化灌溉水质，更好地促进农业、农村的发展。
2水利工程建设对农田灌溉的积极影响
在农业生产过程中，农田灌溉是基础。水利工程建设能够在很大程度上优化农田灌溉，充分满足农田灌溉的需求，还能够有效改良灌溉水质，全面推进节水农业的发展。
2.1水利工程建设要满足农田灌溉的基本需求
在农作物生长过程中，灌溉是非常重要的环节，及时充分的灌溉能够满足农作物的生长需求，同时也能够有效提升农作物的生长效率。积极兴建水利工程，能够充分满足农田灌溉的基本需求，同时还能够有效规避自然灾害、恶劣天气对农田的不利影响。一方面，在水利工程的建设过程中，应该结合区域性降水量和区域内农业生产的最大用水量进行科学的规划建设，整体保障水利工程的建设成效，全面满足水利工程的基本灌溉需求。另一方面，在水利工程的建设过程中，应该充分考量区域内的自然灾害，实现科学有效的蓄水、储水。在水利工程兴建前，农业生产依托传统的灌溉方式，若因为降水量减少，出现水位下降、水源枯竭等问题，那么农田灌溉将变成奢望，自然年的收成也会大打折扣。因此，积极发挥水利工程的灌溉作用，还能够实现有效节水、储水以及蓄水等，以便充分应对自然灾害以及恶劣干旱天气。此外，在水利工程的建设过程中，一些功能多样的水利工程不仅仅是为农田灌溉服务，更多是朝着经济创收的方向而建设的。为保障农田灌溉用水需求，同时协调水利工程与农田灌溉的关系，应该依托完善的制度机制来促使水利工程积极为农田灌溉服务。
2.2水利工程建设要着重改良和优化水质
在农业发展的过程中，水源污染在很大程度上制约农作物的生长质量，同时也影响农作物的食用安全，给人们的生命财产造成了较大的威胁。水资源污染会导致农产品的质量和产量下降，同时各种有害物质还会随着农产品进入人类体内。因此，水利工程的建设应该着眼于水质的改良与优化，为农业灌溉提供可靠安全的水源。一方面，水利工程的建设，除保障基本的农田灌溉外，还应该着重提升水利工程的防洪抗洪能力。洪水的侵袭不仅会造成农作物的倒伏，影响农作物的生长质量，同时也会裹挟一些有害的污染物，继而严重威胁着农业用水的安全与健康。因此，在兴建水利工程的过程中，应该考虑区域内的洪涝灾害，切实提升水利工程的防洪抗洪能力，有效实现洪水的截留，避免洪水肆虐。另一方面，在兴建水利工程的过程中，还应该充分改良和优化水质。农作物生长对于水质的要求比较高，若灌溉水源水质浑浊或者存在污染，势必影响农作物的生长质量以及食用安全。因此，在水利工程的建设过程中，应该立足于水质的改良，为农田灌溉提供稳定可靠的安全用水。
2.3水利工程建设要提升水资源利用率
在农业生产中，传统落后的灌溉方式，容易造成水资源的严重浪费，影响着农业的健康可持续发展。因此，在水利工程的兴建过程中，应该着重优化节水效益，积极发挥节水作用，推动节水型农业的发展。一方面，应该同步推行节水型的灌溉设备，依托节水设备来实现科学的引流灌溉。在实践过程中，可以采用滴灌、喷灌等灌溉方式，切实提升水资源的利用率。另一方面，还应该构建完善系统的灌溉用水机制，实现水资源的合理分配以及统筹调配。不同地区、不同种植区域的农作物对于水分的需求存在显著差异。在发挥水利工程的灌溉作用的过程中，若不顾实际情况盲目进行水资源的调配利用，往往会在很大程度上造成水资源的浪费。因此，积极推进节水型农业的发展，应该构建完善合理的用水机制，科学合理进行水资源的充分调配以及综合利用。
2.4水利工程建设要避免水土流失问题
在农田灌溉的过程中，传统落后的灌溉方式，不仅灌溉效率比较低，水资源浪费较为严重，同时还容易造成较为严重的水土流失，严重影响农业用地的土壤肥沃程度，同时也容易造成较为严重的养分流失。因此，在水利工程的建设过程中，应该实现科学有效的水土保持作用，全面规避水土流失问题的发生。一方面，水利工程应该综合性发挥蓄水能力，当洪峰较大时，水利工程的拦截能力能够避免下游农田发生内涝问题，继而有效保护农田的土层结构以及养分条件。当然在建设水利工程的过程中，应该科学选择建设地域，在整体提升他们的抗洪蓄水等能力的同时，减少水流缓慢等问题对上游生态环境的影响。同时，在水利工程的建设过程中，还应该做好科学的堤坝修筑以及防护，避免出现截留洪水倒灌问题。另一方面，在水利工程的建设过程中，还应该通过兴建水库、储水池等方式来实现水资源的截留以及充分利用，为农田灌溉提供合理的水资源。在水利工程的建设实践中，应该结合区域内的水条件等来选择不同规格的水库，整体优化水库的储水蓄水能力。基于科学的水库建设，能够实现有效的水流调控。当水流相对比较少时，可以开放水库。当流域内的水量较大时，则可以充分发挥水库的储水作用。
农业物联网优势突出
物联网技术的特点是通过把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能管理。那么，农业物联网在解决农业问题上的优势在哪里呢？
据了解，农业物联网主要依靠RFID（射频识别）、GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）、红外传感器等技术和设备对食品全生命周期的生长环境、运输过程、加工条件等进行全方位信息搜集，并对农产品的生产、运输、加工等环节进行全程监控。利用农业物联网，可以对农业生产过程中种子、化肥、土壤、气温、湿度、光度、化学成分、物理成分、空气组成、pH值、各种养分等进行监测，再结合图像、视频等的采集，有利于全面提升农业的科学生产水平。
例如，借助于物联网技术的发展，美国越来越多的生态农业的经营者们开始采用“精确耕种”技术，利用全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、连续数据采集传感器（CDS）、遥感（RS）、变率处理设备（VRT）和决策支持系统（DSS）等现代高新技术，获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间及时间差异性信息，使每平方米的土地都能够得到最准确的分析，并对其进行最佳耕种。
除提高农业生产效率和节约资源外，保障食品安全也是物联网技术的一项重要功能。长期以来，我国农业自动化水平低，对劳动力的需求量高，食品安全保障机制不完善，生产、运输、加工等环节难以有效监控，亟待通过新技术来提高生产效率和提高信息收集和处理水平。国家农业信息化工程技术研究中心相关负责人说，采用物联网技术，可以监控食品在被消费者食用前所经历的诸多环节，一旦发生安全问题，可以回溯确定是哪一个环节出了问题，因而也就更容易追查到责任人，从这一点上说，食品安全问题将更容易解决。
此外，物联网技术也有助于提高农业科研水平。“农业物联网是一个重要的服务系统，它不仅可以推动农业本身、农机、农艺、农技服务的进步，对于农业科学研究也有促进作用。”河北省农村信息化工程技术研究中心主任崔文顺认为，农业物联网不仅仅是农业监测控制系统，它更是人机结合的桥梁。
构建中国农业信息化的大格局
“农业信息化、农业物联网建设的研究成果将使农民获得可观的经济效益，推进农业发展方式的转变，真正让农民受益。”在2013中国农业网站发展论坛暨农业物联网技术与应用峰会上，农业部信息中心主任李昌建谈到我国农业物联网技术的发展前景时表示。
而为了把农业物联网公共性平台建设好，以此为契机构建中国农业信息化的大格局，国家开始加强农业物联网标准的研究与制定，并开始大力探索正确的商业模式，促进农业物联网技术的可持续发展，以达到共建、共享、互联、互通、协作、协同的目的。
2013年5月，农业部表示，为深入贯彻落实党的十精神及《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》要求，要加快推进农业物联网应用发展，促进农业生产方式转变，支撑农业现代化建设，农业部印发了《农业物联网区域试验工程工作方案》。
该工作方案中设立了我国农业物联网初始发展的内容，主要包括：开展农业物联网应用理论研究，探索农业物联网应用主攻方向、重点领域、发展模式及推进路径；开展农业物联网技术研发与系统集成，构建农业物联网应用技术、标准、政策体系；构建农业物联网公共服务平台；建立中央与地方、政府与市场、产学研和多部门协同推进的创新机制和可持续发展的商业模式；适时开展成功经验模式的推广应用。
与此同时，农业部也在2013年启动了农业物联网区域试验工程，组织天津、上海、安徽开展试点试验工作，为全国农业物联网发展积累经验。天津、上海、安徽三省市率先开展试点试验工作。天津是设施农业与水产养殖物联网试验区，上海是农产品质量安全监管试验区，安徽是大田生产物联网试验区。
在天津，农业部、中科院、天津市人民政府在2013年9月就共同推进天津市农业物联网建设签署合作协议。协议明确了由农业部负责农业物联网建设指导，组织专家团队提供技术支撑，及时总结推广天津农业物联网发展经验；中科院负责农业物联网重大技术攻关和全面技术支撑，重点在农业普适化感知、云计算、大数据处理等方面进行关键技术研发、集成及示范，组建专业化团队，开发适合天津本地需求的农业物联网平台。而天津市作为农业物联网区域试验的实施主体，负责已经建成的农业物联网区域试验平台的营运、管理，并以此为依托，组织全市农业物联网发展整体规划设计，组织各项技术研发、试验，为全国农业物联网建设积累经验、示范推广。
在上海，上海市农业委员会和上海市经济和信息化委员会了《市农委等关于上海农业物联网发展的实施意见》，拉开了上海农业物联网区域试验大幕。据了解，到“十二五”末，上海将以实施农业物联网示范工程为载体，建设10个农业物联网示范基地、10家农业物联网的应用示范企业、3个市级以上重点实验室或工程技术中心；力争在农业物联网应用核心技术上有突破，在感知、传输、处理、控制、管理和应用等技术领域取得具有自主知识产权的研究成果；扶持和推动物联网技术在农产品电子商务中的应用，农产品电子商务贸易额实现快速增长。
在安徽，由省农委牵头，省农科院和科技厅共同制订了安徽省农业物联网工程建设方案，并由技术攻关组制订了省农业物联网工程总体技术方案、传感器关键技术研究与系统集成工作方案。在具体实施过程中，安徽省农委制订了小麦“四情”（苗情、墒情、病虫情、灾情）监测指挥系统建设方案、农业种子物联网项目方案。安徽省在各示范县都制定了农业物联网发展工作领导小组，普遍提出建设农业物联网综合服务平台或政府决策指挥中心，在有条件的规模化养殖业、特色农业、高效农业和设施农业，选择3～5个产业开展农业物联网应用试点示范。
在新疆，物联网技术和新疆移动大通信网结合的新科技已在全疆遍地开花。新疆移动发挥移动通信“实时性、个性化、交互性、广泛性”的优势，积极推进“农业移动物联网”应用，开通温室大棚无线监控、自动化滴灌等多种农村信息化应用，帮助实现精准化的农业生产管理。同时，通过农信通服务、多种资费优惠，为农民提供“用得上、用得起、用得好”的通话和信息服务，帮助农民增收致富。据了解，全疆23个农牧团场、5个地州市的农田实现了田间数据自动采集、全自动滴灌控制。新疆移动物联网技术，正以信息化助力新疆“传统农业”向“现代农业”转变。
企业先导进入
自从物联网被正式列为国家七大战略性新兴产业之一以来，农业物联网由于可以实现农业生产、运输、加工等环节中人与人、人与物、物与物之间的感知和监控而获得了发展的良机。随着国家对农业物联网公共性平台的建设的重视，一大批企业发挥各自优势，积极布局农业物联网领域，携手打造具备专业影响力的交流与分享平台。
其中在农业物联网的基础设施领域，扮演着重要角色的网络供应商正在不遗余力地用网络专线对农业物联网的建设提供支持。
如自安徽省涡阳县被确定为省农业物联网工程首批13个试验示范县后，安徽移动涡阳县公司为农业园区引入2条百兆互联网专线，并提供多媒体箱、综合机柜、光纤收发器、交换机等设施设备。安徽移动设计的移动网络专线和专用数据SIM卡，可实时监控大棚室内温度、湿度和工人作业等实地情况，并实现自动洒水、调温等田间作业。与此同时，移动网络专线还可以时时传递、终端备份留存，使得蔬菜种植从育苗、成长到成熟的各阶段信息和视频资料得到保留。
在农业物联网基础平台建设中，由罗克佳华、中国优农协会、太原、朔州、运城等试点城市正式签订的“中国优质农产品信任系统及智慧电子商务基础（云）平台”已经开始运行。据悉，该平台是罗克佳华与世界500强公司Intel（英特尔）、IBM（国际商业机器）、EMC2（易安信）开展技术、资金合作共建的一项平台，该云数据平台的建立，将成为我国北方地区专业为农业等行业物联网应用服务的云数据中心。
借助于此平台，罗克佳华也将进一步加强农业信息化技术研发与应用，利用物联网技术实现农业生产中的自动化控制、监测、预报等功能。在农产品溯源方面，罗克佳华表示可以通过二维码应用，实现在农产品流通过程中对产地、品种、采摘、存储、加工、运输等各类信息的查询，充分提升监管机构的管理效率，保障食品安全。罗克佳华还计划通过实施全程监管、全程溯源，以远距离通信、动态定位、调度管理等技术结合云计算中心实时数据处理与服务能力，构建智慧电子商务基础（云）平台，促进农产品流通。
在设施农业的研究领域，由物联网结合设施农业的研究正逐渐深入。目前，物联网技术平台与建筑结构、配套系统、新能源与工厂化装备已经成为智慧温室的四大组成之一。据了解，智能化监控、自动化管理温室目前在北京已经建成了示范工程。国家科技部863项目《植物工厂化生产低碳设施与装备的研究》以及北京市科委“十二五”重点课题《盆花生产关键技术和装备的研发示范》由北京市农业机械研究所承担，这两项课题的核心即构建智慧温室的核心组成之一的物联网技术平台。
北京京鹏环球科技股份有限公司相关负责人表示，目前物联网技术已应用到智慧温室生产的不同阶段。在温室准备投入生产阶段，通过在温室里布置各类传感器，可实时分析温室内部环境信息，从而更好地选择适宜种植的品种；在生产阶段，从业人员可用物联网技术采集温室内温度、湿度等多类信息，来实现精细管理，例如遮阳网开闭的时间，可根据温室内温度、光照等信息来传感控制，加温系统启动时间，可根据采集的温度信息来调控等；在产品收获后，还可利用物联网采集的信息，把不同阶段植物的表现和环境因子进行分析，反馈到下一轮的生产中，从而实现更精准的管理，获得更优质的产品。
农业物联网终端用户中，多个地区的电子标签已经应用于生产和流通环节。比如上海市200多家蔬菜标准园的6万多亩蔬菜种植基地内，蔬菜就用了这样的“身份”——每一包蔬菜的采收、施肥、用药、灌溉、农药检测等信息都被记录在电子标签中，消费者只需要扫描包装上的二维码，就能了解到蔬菜生产的所有信息。在内蒙古锡林郭勒盟，每一块牛羊肉都有自己的二维码“身份证”，通过层层追溯，可查到牛羊出生、饲养、病疫、屠宰、加工、物流、销售等各个环节的信息。消费者用手机扫描二维码，即可以看到这块牛羊肉从繁育到上餐桌所有环节的信息。
多利农庄是上海最大的有机蔬菜种植基地，中欧国际工商学院也正在与多利农庄联手打造中国首个农业物联网示范基地。多利农庄庄主张同贵表示，公司正通过生产体系和运输体系的信息化管理，实现全程智能化，使消费者可以通过产品的条形码完全了解其生产、来源和运输等相关信息，同时还可减少农产品的消耗，提高农民的收入。
农业物联网产业发展还需加力
随着我国农业由传统生产模式向信息化、智能化方向的发展，国家高度重视物联网技术在农业领域示范与应用。近两年，通过科技支撑计划、中小企业创新资金、科技型企业周转金等多个项目的支持，我国正在努力开展农业领域物联网关键技术的研发、示范与应用。
但是我国的农业物联网产业是一个弱势产业，无论是自动化、智能化，还是远程控制，相比发达国家都存在很大的差距。目前，我国尚未形成一套符合国情的、合理的、具有针对性和开放性的物联网架构体系。另外，由于我国农业一直处于“做贡献”的地位，农业产业化程度低、农产品流通市场化程度低、农业现代化水平低、农村金融不完善、农业科技普及不完善等众多问题也限制了我国农业物联网的发展。
农业部信息中心主任李昌健表示，我国农业物联网在开发应用以及产业发展中还存在一些问题，比如与国外相比，我国传感器品种不够多，主要集中在对温度、湿度的监测上，对其他环境因子关注较少，尤其对生物本体的感知还很缺少；另外，在政策方面，各方面对农业物联网的投入还远远不够。人们对农业物联网的认知不足；而在如何确定经营主体，找到可持续发展的建设运行模式上，我国目前也没有清晰的答案。
天津市农业物联网区试工程基本思路是以大力推进“四化同步”战略为指导，以建设现代都市型农业为目标，以“按照一条思路、坚持两个结合、树立三全理念”（即按照有限目标、重点突破、形成产业的思路；坚持信息技术、生物技术、工程技术有机结合，坚持研究开发、集成示范、推广应用相结合；树立“全要素、全系统、全过程”的三全理念）为宗旨，突破核心技术，研制关键标准，拓展规模应用，构建产业体系，力争使天津市农业物联网的应用处于全国领先水平，并为天津市全面发展农业物联网产业积累经验。具体目标任务是集成示范物联网感知、传输、决策及应用相关技术和设备，实施农业物联网“一二三四五”工程，即构建1个天津农业物联网平台；重点建设不同专业、不同层次的农业物联网核心试验基地20个（推广示范200个）；建立研究开发、集成示范、应用推广3种类型农业物联网展示窗口；探索产学研用创新、农业企业运作、合作组织示范和区域整体推进4种农业物联网应用模式；取得包括探索培育农业物联网应用标准、物联网产业研发和经营主体、技术服务队伍、物联网产业发展的协同体系和农业物联网应用天津模式在内的5个方面的成果。
2天津市农业物联网区试工程取得初步成效
天津市农业物联网区试工程自2013年实施以来，遵循“科学规划、重点突破、行业应用、整体提升”原则，紧密围绕现代都市型农业发展需求，积极推进各项工作，取得了初步成效。2.1加强了组织机构建设与机制创新在各级领导的关心和支持下，天津市农业物联网区试工程建设工作加强和创建推进机制，探索了一套行之有效的组织机制，保障了区试工程的高效开展。2013年，农业部余欣荣副部长先后6次来津就农业物联网区试工程建设进行考察或座谈指导。春兰书记、兴国市长在2014年天津市农村工作会议上强调要把物联网技术与现代农业深度融合。东峰副书记和宏江副市长对农业物联网区试工程给予指导支持，多次做出重要批示。2013年9月，天津市政府与农业部、中国科学院就发挥各自优势，共同推进天津市农业物联网建设签定了合作框架协议，成立了由农业部、中科院有关司局和天津市有关委局组成的部市院共建领导小组及办公室，集成各方资源优势，建立了多部门联动机制，保障了区试工程的顺利实施。目前，各方面都把农业物联网作为农业现代化建设的重要抓手，领导高度重视的氛围已经形成。2.2构建了适合天津特点的农业物联网建设总体框架在“按照一条思路、坚持两个结合、树立三全理念”思想指导下，编制了天津农业物联网区试工程实施方案，得到了农业部余欣荣副部长和有关专家领导的直接指导和肯定。在建设内容上开展“一个平台、三个工程、两个体系”建设，即建设一个天津农业物联网平台；开展农业生产经营物联网应用工程、农产品质量安全追溯工程、农产品电子商务示范工程3个工程建设；探索符合天津发展现代都市型农业需求的理论体系和标准体系两个体系建设。2.3研发了国际先进的天津农业物联网支撑平台黄兴国市长在2014年天津市十六届人大二次会议上所做的《政府工作报告》中提出“高水平建设农业物联网综合应用平台”。天津市与中科院合作，建成了天津农业物联网平台。平台涵盖了农业生产、市场流通、农产品加工、农资农机服务等领域数据库17个，集成各类农业应用系统113个，实现了25个基地传感数据的在线采集和9个基地共17路视频接入。2013年9月24日，农业部组织汪懋华院士等9位专家对平台进行了评估，一致认为平台开发技术居于国际先进水平。2.4研究储备了一批农业物联网关键技术天津市在农业网联网区试工程实施伊始，就明确了高标准、高起点的工作定位，注重应用技术的原始创新与集成创新。大力开展了针对环境、生命信息感知技术与设备的引进创新，重点中试和熟化动植物环境和生命信息传感器，重点开展了设施农业病虫害和水产主要病害特征信息提取技术和智能化控制技术研究。2.5开展了农业物联网技术应用典型示范区试工程办公室组织相关部门对已有的50多个农业物联网相关试验点或基地进行了充分调研，系统掌握了天津市农业物联网建设的基本状况，明确了主要实施内容。建设了10个核心基地，核心试验面积704hm2，进行了1262栋节能温室、76.5万m2养殖水面示范应用，涉及设施蔬菜、种羊、种猪、海水鱼、淡水鱼、南美白对虾等种类。实施了农产品质量安全追溯系统建设，建立了电子生产档案、企业管理、质量监管和消费者查询组成的农产品质量安全综合监管平台。积极开展农产品电子商务示范工程建设，建设了农业电子商务支撑平台，开展了千余种名特优农产品的网上销售活动，探索了冷链宅配模式、线上线下模式、会员定制模式以及农超对接模式等农产品电子商务模式。2.6加强了标准建设与理论研究天津市将农业物联网技术作为地方标准重点编制计划，分步骤制定、完善一系列的天津市现代农业地方标准并组织实施。“天津市现代都市型农业物联网产业发展规划与对策研究”列入2013年天津市科技发展战略计划项目，组织种植业、畜牧、水产、农机4个行业管理部门分别制定了行业物联网应用规划，正在抓紧制定天津市农业物联网产业发展规划，为加快培育和壮大农业物联网产业提供理论依据。
3天津市农业物联网区试工程的重点工作
我国农业生产取得了举世瞩目的成就，但人多地少、水资源短缺的矛盾也为未来农业的发展提出了最为严峻的挑战。从容应对挑战的唯一有效措施就是依靠农业科技。如何提高农业科技进步水平是当前农业研究人员和决策部门最为关心的突出问题。
一、 农业科技进步水平的概念和内涵
1、农业科技水平。
农业科技水平是指农业科技创新所达到的程度（能力的高低），它包括农业科研能力及其成果转化应用水平两个方面。它是一个反映国家或地区农业科技实力强弱的重要指标。
2、农业科技进步水平。
农业科技进步有狭义和广义之分。仅包含自然科学技术的科技进步，表现为与农业生产有关的生产技能、技巧的提高及其应用于生产过程中所取得的进展称狭义科技进步，也称为硬科技进步。广义的科技进步除了包括狭义科技进步的内容外，还包括管理水平、决策水平、智力水平、制度创新等软科技的进步，如经济体制改革，组织管理和决策方法的改进，资源的合理配置等。广义科技进步一般来讲能较全面地反映一个国家或地区在一定时期内的科技进步水平。要更进一步全面理解广义科技进步的概念，必须正确把握以下几点：
①农业基础研究与农业应用基础研究水平提高。这虽然是一种基础研究，一旦应用于生产，潜力巨大，是农业技术创新的基础和源泉，如生物科学的发展为生物技术的大力发展并在农业中广泛应用奠定了坚实的基础。
②农业生产、经营、管理技术水平提高。这是农业技术进步的关键和核心，具体包括技术创新和技术革命，农业生产、经营、管理技术成果一经推广应用，就可直接转化为现实生产力。如动植物优良品种的选育，农作物栽培技术、施肥方法的革新，畜、禽。水产品养殖方法的改进，新型经营管理理念、方法的应用，管理体制改革、制度创新等。这里的技术创新是在原有技术基础上进行的部分改造和革新，而技术革命是指在日积月累的技术创新基础上使整个技术体系发生革命性的变化，如生物技术在农业生产中的广泛应用、信息技术在农业生产、经营、管理中的广泛应用都将会带来农业技术革命。
③农业技术推广普及程度提高。一项农业科技成果必须通过推广，让技术应用主体普遍接受并应用才能转化为现实生产力。农业科技推广程度高与低，直接影响到科技成果在生产实践中发挥作用的大小。再好的技术，如果得不到有效推广，其作用也是十分有限的。
④农业劳动者素质提高。农业劳动者既是直接从事农业生产的生产者，也是农业技术的使用者，还是农业技术创新的推动者，农业劳动者素质的高低直接关系着农业技术应用水平的高低，从而影响着技术效率的高低。如果劳动者素质得不到提高，一方面先进的技术可能不被接受，另一方面即使新技术被接受了，也可能由于使用不当而难以发挥作用。技术的进步与提高，离不开劳动者素质的提高。
3、农业科技水平与农业科技进步水平之间的关系。
农业科技与农业科技进步既有本质区别也有内在联系。它们的联系是显而易见的：农业科技是农业科技进步的先决条件，是农业科技进步的保障和源泉，没有农业科技的发展，就谈不上农业科技进步水平的提高。农业科技进步反过来又是农业科技发展的动力、方向和目标，农业科研工作者总是根据农业科技成果应用于生产实践中而取得的结果去不断修正、创新自己的科研成果。
二者的区别主要表现在：第一，农业科技是一个纯技术概念，而农业科技进步既是一个技术概念，也是一个经济概念。第二，农业科技进步水平的提高可以有三种方式实现，一种方式是在科技水平既定的条件下，通过提高技术效率而导致科技进步水平提高；第二种方式是科技水平提高，而技术效率不变，也可以实现科技进步水平的提高；第三种方式是科技水平和技术效率都提高，可以使科技进步水平有一个较大水平的提高。第三，农业科技应用于生产实践中既可以产生正效果，也可以产生负效果，农业科技进步仅强调农业科技应用于生产实践中取得的正效果，如新的农业科技成果应用于生产实践中取得了负效果，则会导致农业科技进步水平下降。第四，农业科技水平高，并不一定就意味着农业科技进步水平高；农业科技水平低，也并不一定就意味着农业科技进步水平也低。农业科技促进农业科技进步水平的提高当且仅当农业新科技适应当地农业生产，并经过掌握农业科技的生产者应用于农业生产。
二、我国未来提高农业科技进步水平的战略举措
从以上有关农业科技进步水平的概念以及农业科技水平与农业科技进步水平的关系中可以看出，提高农业科技进步水平的基本途径有两条：一是提高农业科技水平，二是提高农业技术效率。从当前我国农业科技进步的实际来看，反映我国农业科技应用水平的技术效率已经很高，特别是种植业的技术效率已基本接近发达国家的水平。未来一段时期内，我国农业科技进步的主要任务是大力实现农业科技创新，努力提高我国农业的科技水平，以不断适应现代农业发展的需要。根据我国建设现代农业的要求和当前农业科技发展的“瓶颈”制约，今后一段时期内应在以下方面实现战略性突破。
1、应在一些战略高技术领域和抢占科技制高点方面取得重大突破。
现代农业的本质是发达的科技型产业。我国现代农业的发展要想跟上农业发达国家现代农业的步伐，就必须赶上世界农业科技革命的浪潮，在一些关键性的重大技术领域保持领先。
①农业生物技术的研究应走在世界前列。经过20多年的发展，生物技术已经从探索实验阶段进入生产应用阶段，尤其是在现代农业生产的应用上取得了显著的经济效益。目前广泛应用于农业的生物技术主要有生物育种技术、微生物工程技术、转基因技术等。
生物育种技术：通过生物育种技术可培育出优良作物品种，以提高产量或培育出具有特种抗病、抗虫、抗逆的经济作物新品种。目前应用较多的先进育种技术有植物组织培养、有性杂交育种、单倍体育种和诱变育种。
微生物工程技术：指利用微生物的特色功能通过现代化装备，生产有用物质或把微生物直接应用于工农业生产的一种技术体系。主要包括：第一，利用基因工程技术改造农用工程微生物菌株；第二，利用微生物特有的转化、分解有机物和无机物的能力，制成微生物农药和微生物化肥。
转基因技术：所谓转基因技术就是把外源目的基因导入生物体，以定向改变其生物性状或得到预期的代谢产物，建立活体‘生物工厂”。
胚胎工程技术和克隆技术：动物的体外受精、胚胎分割、性别控制、核移植等胚胎工程技术和克隆技术已趋成熟和实现商业化，并将给养殖业的发展带来革命性的变化。
②农业信息技术的研发应赶上世界先进水平。农业信息化技术是现代信息技术在农业领域的应用，包括农业资源环境监测、农业生产、农业市场、农业科技教育和农业宏观决策等各个环节的信息化。当前的研究重点：一是农业数据库和农业信息网络体系的建设，包括农业资源环境信息、农情信息和农业市场信息的搜集、整理、建库和网络体系建立；二是农业信息应用软件的研究开发，如农业专家决策支持系统，生态和生物系统建模，仪器设备的自动化控制软件等；三是研究符合中国国情的精准农业技术，即“3s”技术在农业上的应用技术。
③农业工程技术的研究开发应跟上时代步伐。国际上以精细化工、新型材料、自动控制、航空航天等为代表的现代工程技术加速了对农业的武装。紧密贴近作物营养需求，工艺农艺相结合以及高效、多元、无公害的肥料生产和施肥技术体系正在形成；灌溉正由传统的沟输畦灌向着激光平地与低压管道输水，精细灌溉与水肥药联用相结合的节水农业方向发展；工厂化种植和养殖，是工程设计、新型材料、自动控制、专用品种、专门栽培和饲养与植保防疫技术相结合的一种先进生产和管理方式。
2、应在保障农产品有效供给的技术领域取得重大突破。
①农作物超高产新品种的选育应取得新的重大突破。在未来相当长时期内，大力提高单位面积产量始终将是我国农作物育种的主要目标之一。当前我国的超级稻研究已经取得一定突破，通过品种矮秆化和品种间杂种优势利用，我国水稻单位面积产量水平已实现了两次大的突破，现已育成了“两优培九”（籼稻）、“沈农265”（粳稻）等一批超高产新品种，每公顷产量能达11－12吨，目前正向选育每公顷能产15吨的超级稻品种前进。今后要在对超级稻进行继续研究的基础上，不断加大超级稻的产业化开发力度，同时在知识产权保护方面不断加强，使我国水稻育种技术始终处于世界前列。在继续不断推进超级稻研究的基础上，还要进一步推进超高产小麦、超高产玉米等农作物新品种的选育，确保我国人口不断增长条件下的粮食安全。
关键词：农业生物环境工程工厂化设施农业生态农业农业可持续发展
引言
农业的快速发展使农产品的产量大幅度提高，但同时也带来了大量的负面影响。农作物产量的提高以大量化石燃料为代价；过度种植和超载放牧加速了土地资源退化，草场产草、载畜能力逐渐下降，土壤“荒漠化”、“沙化”现象严重；水浇地的农业种植方式加剧了我国水资源的紧缺；大量使用农药导致生态平衡失调和农产品污染超标；大量使用化肥导致水体富营养化甚至形成海水赤潮；集约化畜禽养殖粪便污染严重，导致环境卫生状况低下；水产品养殖造成水体直接污染等。现在人类正越来越多地认识到传统农业生产对农业生态环境破坏与污染问题的严重性，越来越多的专家学者正在提倡和研究大力利用农业生物环境工程，发展高效的设施生态农业。
1 农业生物环境工程的涵义与发展过程
农业生物环境工程是通过工程手段有效地调控动植物生产中的温、光、水、气等环境因素，创造最优的生长发育环境，改变传统农业生产依赖于自然气候条件的被动性，有效避免不利自然条件和自然灾害的影响，摆脱地域和季节的限制，以有限的能源、土地和水资源消耗，达到很高的生产效率，在实现稳定的周年连续生产，供应给市场优质农产品，满足人们生活的需要的同时，最大程度地保护生态环境。
农业生物环境工程在农业技术方面应用广泛，从上世纪50年代开始在发达国家发展起来，并在60多年来的发展过程中大大促进了设施农业的发展，当前世界设施园艺和集约化养殖生产都已具有相当规模，它正以传统农业所未有速率，创造出很高的生产效率和经济效益。
荷兰是世界上设施农业最为发达的国家，其蔬菜出口居世界首位，鲜花出口占全球市场的60％，大部分蔬菜和花卉的生产在温室内进行。目前，荷兰温室建筑面积为1.1亿平方米，占全世界玻璃温室面积的1／4。荷兰政府致力于农业的可持续发展，注重开发与保护相结合，有机生态农业贯穿于整个农业的发展之中，高新技术集成的工厂化农业在荷兰被广泛应用。在栽培上，荷兰温室农业采用基质营养栽培，采用生物病虫防治和使用生物农药来预防病虫害。为了适应水资源严重缺乏的环境，以色列研究发展了一条节水农业之路，经过半个多世纪的发展，以色列已经形成了完整的节水农业体系，研制出世界上最先进的喷灌、滴灌、微喷灌和微滴灌等节水灌溉技术，完全取代了传统的沟渠漫灌方式，实现了农业节水技术的飞跃。
我国于20世纪60年代中期开始发展塑料大棚，70年代未开始试验和应用现代化日光温室，近年来设施农业在我国迅速发展起来，全国建立了多种农业科技园区和以日光温室与塑料大棚为主的农业设施园区。20世纪未，我国设施园艺作物栽培面积比80年代初增长了128倍。
2生态农业概念及主要模式
2.1生态农业概念与基本原理
生态农业是20世纪70年代提出的一种新型农业，它是一种根据生态系统内物质循环和能量转化规律，在生态环境保护与经济建设协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合性生态农业工程。经过40多年的探索实践，我国已建立了县、乡、村等不同类型和规模的生态农业试点，形成了独特的生态农业体系。农业应用生态学原理主要包括用生物之间相互关系和相互作用的原理、生物与环境之间相互适应和协同进化的原理、物质循环再生的原理和有机质生产和转化的原理。生态农业就是巧妙地应用这四个基本原理进行农业生产设计，最大限度地利用时间和空间，提高系统生产力，实现高功能及高效益的农业生产模式。
2.2生态农业主要应用模式
生态农业模式主要有食物链型、时空结构型和系统调节控制型三种类型。发展生态农业要根据当地环境、资源、科技等具体情况，选择合适的发展模式。
食物链型是一种按照农业生态系统的能量流动和物质循环规律而设计的良性循环的农业生态系统。在以“食物链”原理为依据发展起来的良性循环多级利用型模式中，生物之间通过食物链密切地联系在一起，系统中一个生产环节的产出是另一个生产环节的投入，系统中的废弃物多次循环利用，从而提高能量的转换率和资源利用率，获得较大的经济效益，并能有效防止农业废弃物对农业生态环境的污染。
时空结构型是据生物群落演替原理发展起来的时空演替合理配置型模式，是一种根据生物种群的生物学、生态学特征和生物之间的互利共生关系原理组建的农业生态系统，它按照生物群落生长的时空特点和整体规律，合理配置农业资源，组织农业生产。模式中处于不同生态位置的生物种群在系统中各得其所，相得益彰，更加充分地利用太阳能、水分和矿物质营养元素，形成时间上多序列、空间上多层次的三维结构，其经济效益和生态效益均佳，是生态农业重要内容之一，现以“立体农业”组合模式研究最为广泛。
“立体农业”模式根据不同生物的生长特性，利用它们在生长过程中的时空差，从多方面对自然资源进行综合利用，将其改造成为高级的农业生态系统，使其在一定面积上，用较少投入获得最大效益。时空结构型农业模式适应社会对农林牧副渔等产品的需求，符合我国人多地少的国情，在增加农牧民的收入的同时，还能缓解土地与人口的矛盾。因此，农业专家称之为我国农业发展的潜力和出路。近年来，在立体农业生产过程中已经形成了许多标准化的种养模式，具体如农田立体间套模式、林果地立体间套模式、山地立体种植式、水域立体养殖模式及农户庭院立体种养模式等。
系统调节控制型是在生态经济学原理指导下的生态农业模式。在一个生态系统中，生物为了繁衍生息，必须随时随地从环境中摄取物质和能量，同时环境在生物生命活动过程中也得到某些补给，以恢复生机和活力。环境与生物互相影响，生态农业必须通过合理安排、种养结合来调节控制生态系统，实现良性循环和可持续发展。如合理施用化肥、农药，有机和无机相结合，资源利用和保护相结合，促进生态和经济两方面的良性循环。
3.农业生物环境工程是高效生态农业的“突破口”
农业生物环境工程是实现高效利用农业资源，保护农业生态环境，实现农业长期可持续发展的有效途径。
首先，在农业生物环境工程技术提供的良好环境条件下，实行高密度养殖和种植，空间有效利用，物质与能量高效循环，可使单位农产品生产占用和消耗的空间、土地、水、肥都比传统农业大大减少。
第二，农业生物环境工程注重动、植物生产中能源的有效利用。虽然各种环境调控措施都在不同程度上需要消耗一定的能量，但一方面总是设法尽量减少生产中的能耗，有效利用可再生能源；另一方面，集约化的种植和养殖方式，容易达到能量的集中高效使用。
第三，农业生物环境工程可以提高对太阳能资源的利用。从广义上讲，农业生产的本质在于将太阳能转变成食物，农业生物环境工程技术的使用如温室设施可以实现传统农业在非作物生长季节无法进行的生产，有效地利用该季节的自然光热资源。
第四，农业生物环境工程技术注重农业生产的总体生产环境。在建设环境工程设施、组织设施农业生产中注意保护和改善农业环境，维护良好的生态平衡，对大量农业废弃物进行无害化处理，使其转化为可综合利用的资源，实现高效利用农业资源。
因此，农业生物环境工程手段是摆脱传统农业受到自然环境束缚，实现农产品优质、高产、高效、生态、安全生产的有效途径，是农业生产走向集约化、规模化、产业化、现代化道路的必然选择，具有重要战略意义。
4农业生物环境工程在生态农业中实际应用典范
农业生物环境工程应用生态农业的成功典范主要有桑基鱼塘养殖模式、三位一体生态农业模式、四位一体生态农业模式、间作套作与林粮复合模式、“桑羊互惠”模式等。随着设施生态农业建设的发展，如何将这些生态农业工程模式与农业生物环境工程技术应用于工厂化设施农业中是亟待研究的课题。目前设施农业已发展到使人们可以随意调节生物生长环境，调配生物的养料，控制生物病虫害，同时实现管理自动化与信息化的程度。
4.1“甲鱼――福寿螺――水葫芦――樱桃番茄”模式
“甲鱼――福寿螺――水葫芦――樱桃番茄”模式是一种比较典型的食物链模式，该设施生态农业模式主要生产对象为甲鱼与樱桃番茄，通过食物链加环技术，在甲鱼与樱桃番茄之间引人增益环一福寿螺和水葫芦，该系统可保证内部资源的循环利用，减少环境污染，提高其经济效益。该模式关键技术是首先将甲鱼设施与樱桃番茄温室通过管道相连，鉴于两边O2和CO2的不平衡，引起相互间气体渗透，按照一定比例组织生产完全可满足两边O2和CO2所需。甲鱼养殖最大问题是水环境问题，其养殖水中含有许多有机饲料残渣和排泄物等，通过处理一部分可供给番茄吸收，大部分通过所建的水塘由养殖水葫芦净化，经水葫芦处理简单过滤的水可重新循环供给甲鱼与樱桃番茄使用，但单靠水葫芦维持，则水葫芦自身繁殖也会引起环境污染，故引进福寿螺以水葫芦为食物即抑制了水葫芦的暴增，福寿螺长大后其肉口感不太好，不适宜供人们食用，经过处理可作为甲鱼高蛋白有机饲料，从而形成部分循环的食物链，大大提高了该设施生态农业模式的生态化。此模式整个生态设施仅需投入少量资源即可形成简单的循环系统，大大简化了设施处理机制，降低了设施运行成本，具有很高的推广价值。
4.2“羊――作物――猪”模式
“羊――作物――猪”模式，即将简易型大棚或温室与羊舍、猪舍有机结合起来进行小生态设施建设，保证各个单位独立性，又充分发挥整体工厂化管理优势。其方法简单易行，具有很大的发展潜力。该设施生态农业模式关键技术是以简易型温室大棚为基础，在温室大棚两端各建两个水泥家畜圈，一侧养猪，另一侧养羊，大棚中间种植农作物，猪、羊和作物形成小型生态系统。猪和羊呼出CO2，供作物光合作用，而作物光合作用释放的O2供猪和羊所需，按一定比例设置猪羊和植物数量，则完全可满足各生物的气体需求量。猪羊身体发出的热量形成一道天然保温墙，大大降低了温室的热量损失，特别是在冬天其效果更加明显。猪羊粪尿按一定比例配成有机肥料直接供设施内作物施用，不仅改善了简易型温室大棚的环境要求，又大幅度降低了温室运行成本。若按这种设施生态思路建成一定规模数量的温室大棚，则猪和羊产量十分可观，是目前农村值得大力推广的设施生态农业模式。
4.3三位一体生态农业模式
“猪――沼――果”生态农业工程是以沼气为纽带，使养殖和种植综合协调发展的生态农业循环。农户充分利用庭院土地和空间，建立沼气池、厕所、猪圈“一池三改”模式，猪圈地下建沼气池、猪圈养猪，猪圈上层养鸡，房前屋后种水果。人畜粪尿流人沼气池、厌氧发酵产生沼气，消除污染，改善环境：沼气用作农户燃料，照明，解决农村用能。沼液、沼渣可作优质有机肥、饲料添加剂，用以施肥、喂猪和防治病虫害等，从而实现内部物质和能量的多层次利用和良性循环，达到了家居温暖清洁化、庭院经济高效化、农业生产无害化。所以这种模式在用能方面达到省柴、省电、省劳力，在种植方面达到增肥、增效、增产，在养殖方面达到病虫害减少、投资减少的作用。
“猪――沼――果”模式是一种循环经济模式，具有循环经济的本质特征：以生态经济原理为基础，包含了清洁生产和绿色消费的内容，体现了“减量化、再利用、再循环”原则，具有良好的生态效益与经济效益。它以沼气池为核心，把种植(粮油作物、果树、蔬菜和牧草等)、养殖(猪、牛、鹅、鸭、水生物等)和农户组合成一个开放式的互补系统，使物质充分循环，让自然散发掉的生物质能集中利用。沼气池将一系列复杂的生化反应过程集聚在一起，加快了反应速率，提高了分解效率，并收集、储存、输送沼气，用于家庭烧饭照明，使传统种养模式中散失掉的生物质能得到充分的利用。沼液中含有丰富的氮、磷、钾、钠、钙营养元素，基本上可以直接被作物吸收；沼渣中除了沼液中所含的营养物质外，还有腐殖酸、沼气菌等，大部分可直接被作物吸收，仅少量残余的有机质还要经土壤中的微生物分解，比传统施肥方式所流失的养分要小得多，氮、磷分别仅损失5％和2％左右，对环境污染减轻很多。
4.4四位一体生态农业模式
相对于我国南方地区的三位一体生态农业模式，我国北方地区目前推广“日光温室种植一设施畜牧养殖――沼气发酵――厕所改良”的四位一体高效生态农业模式。该模式是以太阳能为动力，以沼气为纽带，把种蔬菜瓜果种植技术、畜牧养殖技术及厕所积肥技术有机结合在一起的技术工程。
从目前国内推广的四位一体设施农业主要为钢架式和半钢架式日光温室。日光温室具有采光充分、防寒保温和抗御外界恶劣环境的能力等特点，其空间较大且设备较完善，适合种植蔬菜、瓜果及花卉等。日光温室土壤肥力要求高，通过温室大棚内养殖猪、羊、牛、鸡等可解决有机肥不足问题。设施大棚内冬季、春季温度较高，猪、羊、牛、鸡等生长快，提高了生长量和出栏率。同时修建沼气池，所产沼气可做饭和照明，还可补充大棚蔬菜生长需要的C02和热量。从而达到经济效益高、科技含量高、物质和能量循环利用率高等特点。
4.5农林牧复合系统
农林牧复合系统，是指在同一土地管理单元上，按照生态经济学原理，人为地把多年生木本植物(如乔木、灌木、棕榈、竹类等)与其它栽培植物(如农作物、药用植物、经济植物以及真菌)及动物，在空间上或按一定的时序有机地排列在一起，形成具有多种群、多层次、多产品、多效益特点的人工生态系统。农林牧复合系统 是一个多组分、多层次、多生物种群、多功能、多目标的综合性开放式人工生态经济系统。近年来我国对农林牧复合系统的研究报道逐渐增多，如郑海水对海南浅山区农、林、牧人工生态系统的发展潜力的探讨，许林书对东北低山丘陵地区小流域复合生态系统效益的研究，张勃对西部干旱地区农牧生态系统模式的探讨等。农林牧复合系统最大的特点是对土地多方面的、可持续性的利用，这显然是其它土地利用方式无法比拟的。一个优化的复合结构模式必须使系统中各种群具有广泛的生态位分化，在结构设计时，要充分减少种群复合经营时的负互作，提高正互作，并从时、空、量和序四个方面进行系统调控，促进模式优化与系统的持续稳定。
5农业生物环境工程应用于生态农业的发展前景
生态农业即利用生态技术进行设施农业生产，研究生物在自然状态下的营养源循环条件，并将其推广用于大面积的设施生产中。生态农业的实施要依据地区自然环境和社会经济条件，不同国家或地区生态工程实施的原则、技术途径亦有所不同。目前国外所倡导的生态农业主要以恢复生态系统自组织能力为主，而我国根据自身国情要兼顾生态环境与社会经济，这就对我国生态农业提出了更大的要求。人世后国外大量进口绿色农产品对我国农产品产生了巨大冲击，国际绿色壁垒将限制我国许多农产品的生产、加工方式。按照国际标准，我国农业生态环境的恶化问题将成为新阶段农业和农村经济可持续发展的制约因素，只有大力发展设施生态农业，以生态学思路与技术进行农业设施规划与建设，生产绿色食品，才能走出困境，实现我国农产品的快速发展。
6结论及建议
实施设施农业可持续发展战略目标的关键在于生态建设，要根据我国生态工程的原则进行规划、设计和建设。首先要遵循与国民经济发展紧密结合的原则，充分考虑我国经济发展现状和自然资源、社会资源条件，应用生态技术或生态工艺建设高效人工生态系统；二要使生态效益、经济效益和社会效益相结合，实现农业的可持续发展；三要应坚持中国特色的原则，通过实践与探索，根据我国资源、环境和经济条件，因地制宜建立与完善生态农业工程理论体系和工艺技术体系；四要努力突破绿色壁垒，全面推进农业生产标准的国际化；五要遵循继承和发展协调的原则，应用现代科学技术丰富、改造和完善生态工程，逐步形成具有中国特色、又符合国情的生态农业工程建设体系。
参考文献
[1]官会林，荷兰现代农业的思考，生态经济，58～61。
[2]张润清，李晓红，李崇光，国外节约型农业摸式评析，统计与决策，2006，(12)，120～122。
[3]周益添，崔绍荣，生态技术在设施农业中的应用探析，中国生态农业学报，2005，13(2)，170～172。
[4]张伟东，王雪峰，几种典型生态农业模式的优点及实现途径，中国生态农业学报，2007，15(6)，179～181。
[5]沈明卫，陈志银等，利用水葫芦净化养鳖废水的问题研究，农业环境保护，2002，21(4)，337～339。
[6]胡振鹏，胡松涛，“猪――沼――果”生态农业模式，自然资源学报，2006，21(4)，638～644。
[7]徐福利，梁银丽，黄土高原区“四位一体”高效设施农业模式研究。
关键词：物联网技术；设施农业；应用
中图分类号：S126 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2016）20-0041-03
近年来，随着农业物联网技术的不断发展，其应用已经涉及农、林、牧、副、渔及农产品加工、运输与流通等多个领域。其中以设施农业的发展最为迅速，这是因为设施农业是在人为可控环境下进行的农业生产，更有利于物联网技术发挥其精准高效的特性，因此设施农业物联网技术的推广应用成效最为显著，前景十分广阔。笔者从事设施农业生产多年，致力于研究物联网技术在设施农业中的应用，通过查阅资料、走访调查，从多个角度阐述物联网技术在设施农业中的发展、应用情况，以期为我国农业的发展贡献自己的绵薄之力。
1 物联网的概念
物联网（Internet of things）一词是美国麻省理工学院的Kevin Ash-ton教授在20世纪90年代研究无线射频技术时提出来的，通俗的讲，其是指在“互联网概念”基础上，物与物之间进行信息交换和通讯的一种网络概念。其中射频识别（RFID）是能让物品“说话”的一种技术，通过无线数据通信网络把物品信息集中到处理系统实现分析和处理，并且能通过开放性的计算机网络实现信息的交换和共享。2005年国际电信联盟（ITU）的《ITU互联网报告物联网》中，物联网的定义和范围进一步扩大，是指由RFID、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备按协议把任何物品互相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念[1]。
所谓农业物联网是指物联网技术在农业中的应用，具体有农作物生产、农产品经营、设施管理和信息服务等，它利用各类传感设备，采集相关信息，通过无线网络、移动通信无线网和互联网传输，在智能化操作终端显示，实现了农业产前、产中、产后的全过程监控，以利于我们科学决策[2]。
2 物联网技术在国外设施农业中的应用现状
物联网技术诞生在国外，因此国外设施农业物联网发展较快，20世纪90年代后期就有较多报道，如英国研发的禁止外来人员非法进入设施的警报系统和温室内温度调节系统、远程灌溉系统等；日本研究名为“Open Plannet，OP”的监控系统，实现了温室环境和视频的实时动态监控[3]；荷兰研究的花卉植物生长控制系统；美国加州研发的草莓培育物联网系统，能够实时监测草莓生长情况及土壤、环境空气的温湿度变化，自动控制施肥与浇水。
在体会到物联网技术的优势后，一些发达国家大面积推广这一技术，除对农作物的生长环境进行监测外，还对使用农业机械、后续的加工、物流进行监控，使物联网技术的应用更加完善[4]。应用成熟的有英国的农业管理与决策系统、美国的作物决策系统等[2]。其中，尤其值得我们学习的是这些国家将农业知识与应用系统有效结合，采集大量第一线数据，为育种、土壤水肥管理、病虫害防治、农产品采收加工、物流等全过程提供信息化的服务。
3 我国物联网的研究
我国物联网的研究晚于国外发达国家。2011年，国家农业部了《全国农业农村信息化发展“十二五”规划》，标志着国家级物联网应用示范工程立项并开始启动，2013年，上海、天津、安徽成为我国农业物联网区域试点[5]，标志着我国农业物联网发展驶入快车道。
3.1 我国物联网技术发展情况
据统计，全国已有8个省（区、市）承担了国家级物联网应用示范工程和农业物联网区域工程，通过实施取得了阶段性成果，也带动了周边地区农业物联网的发展。其中有代表性的如北京市开展了农业物联网在农业用水管理、环境调控、设施农业等方面的应用示范[6]；江苏省开发了基于物联网的智能农业管理平台，侧重对设施农业、猪的养殖环境监控，实现了自动化，并开始推广[7]；天津市建设了总面积逾667 hm2的核心试验基地，开展了约
1 000栋节能温室的示范应用，建成了农业物联网平台，研究了设施环境信息监督、智能化控制与管理等物联网技术。此外，国内许多企业也参与到农业物联网的研发中，如北京紫藤连线科技有限公司、大唐移动通信设备有限公司等在开发硬件的同时，还提出了整体解决方案，以适应客户的生产需要[8]。上述系统的基本结构类似，如图1所示，即在温室中安装传感器，通过无线网络与手机网络、互联网相连，使用户可以通过手机或电脑访问该网络，实时监控温室的情况，如温度、湿度、作物生长等，也可以与专家在线交流。
3.2 物联网技术在设施农业中的应用
物联网技术是以传感器为基础，设施农业物联网常用传感器包括光照传感器、湿度传感器、压敏（流体）传感器以及生物生长特性传感器等。另外，CMOS图像传感器（摄像头）也可用于监控作物的生长。在设施内安装探测温度、湿度、光照、CO2浓度等的无线传感器、摄像头，将若干传感器与控制器链接，可实时查看温室内的温度、湿度、光照、CO2浓度等信息。
传感器采集数据后，通过数据采集传输技术、电子标签技术、云计算等，将数据反馈给控制系统和执行系统，由计算机控制温室的施肥、灌溉、门窗开闭、温度升降等。园区管理者可以通过手机或电脑了解温室的情况，并远程控制调节温度、湿度、光照、CO2浓度的设备，提高工作效率[9]。
采用传统种植方式，温室内用工多、工作繁重。而现在，工作人员通过物联网收集数据，可实时监控温室作物的生长参数，了解作物不同生长阶段应采取的栽培措施，及如何提高产品的营养品质、风味品质和外观品质、降低农药残留量等，实现栽培技术的精确控制。如遇到解决不了的问题，用户可以登录农业物联网信息平台，将相关农业生产现场参数上传到云计算中心，中心经过选择后，筛选出对应的专家进行指导，并将相关信息发送到用户的手机上，用户就可以与专家进行远程交流了。
4 设施农业物联网面临的问题及应对举措
从总体上看，设施农业物联网是一项复杂的系统工程，目前主要在设施农业示范园区中应用，距离大规模应用还有很长的路要走。笔者经过分析发现我国设施农业物联网存在以下3个方面的问题。
4.1 专用传感器的缺乏
如前所述，传感器是物联网技术的基础，但国内生产的农用传感器质量参差不齐，性能差、监测数据不准确且没有合适的标准，因此，传感器只得依赖进口。正如农业部信息中心主任李昌健所说：“我国农用传感器种类不到世界的10%，市场上主要为进口设备，应在覆盖面、适用性上下功夫[4]。”
我国相关企业、科研单位应加大传感器的研发力度，研制具有我国自主产权的农业传感器。
4.2 资金的缺乏
设施农业物联网要求有配套的基础设施，而这一建设需要的资金较多，维护更新的资金也较多，投资回报周期长。目前，我国的设施生产多以小农户为主，对于一家一户的经营来讲，物联网设施所需资金偏高[5]，大面积推广仍有一定的难度，只有等经营达到一定的规模才有可能应用。
针对建设资金缺乏的情况，建议以政府投入为主，采取政府补贴的形式，据报道，有关部门正在准备建立农业信息补贴制度，以加快农业物联网的推广[5]；同时应积极引入社会资金，使投资多元化。
4.3 软件产品研发的缺乏
目前国内设施农业生产中已有的物联网主要停留在数据监测与初步分析上，对数据进行二次加工的很少，没有实现真正意义上的智能控制，这实质上是缺乏相应的软件产品。
建议科研人员借鉴国外的经验，认真分析，结合我国农业物联网发展情况，开发相应的软件，对搜集的数据进行充分加工利用。
5 未来研究的方向
未来设施农业物联网的研究可以从以下5个方面入手。
5.1 打造一批农业物联网关键技术和设备
着力研制运行稳定、寿命长的传感器，开展农业物联网技术系统的自主研发，加强动植物生长过程的数字化监测。
5.2 注重数据的分析
通过分析各类型数据发现农作物生长规律，建立设施作物生长管理模式、病虫害防治模式等[10，11]。
5.3 研究和制定一批农业物联网行业标准
联合各单位，研究和编制农业领域专用条形码（一维码、二维码）、电子标签等的使用规范。
5.4 形成可推广的技术模式
针对设施农业、农产品质量安全、农产品电子商务等的监测监控，开发相应的全过程管理系统，构建全程技术服务体系。
5.5 培育农业物联网产业
按照引进、消化、吸收、再创新的模式，积极推进农业物联网设备制造、软件开发及相关服务，培育产业化研究基地、中试基地和生产基地，积极推广这一技术，促进其发展。
参考文献
[1] 姚世凤，冯春贵，贺圆圆，等.物联网在农业领域的应用[J].农机化研究，2011（7）：190-192.
[2] 余欣荣.物联网改变农业、农民、农村的新力量农业物联网知识读本[M].合肥：安徽科学技术出版社，2012：63-64.
[3] 张唯，刘婧.设施农业种植下物联网技术的应用及发展趋势[J].科技广场，2012（1）：238-241.
[4] 唐珂.国外农业物联网技术发展及对我国的启示[J].中国科学院院刊，2013，28（6）：700-707.
[5] 乔金亮.物联网如何和农业更好结合[N].经济日报，2013-11-5（13）.
[6] 许世卫.我国农业物联网发展现状及对策[J].中国科学院院刊，2013，28（6）：686-692.
[7] 刘家玉，周林杰，荀广连，等.基于物联网的智能农业管理系统研究与设计――以江苏省农业物联网平台为例[J].江苏农业科学，2013，41（5）：377-380.
[8] 李作伟.物联网技术在设施农业中应用的调查研究[D].郑州：河南科技大学，2012.
[9] 李作伟，丁捷，毛鹏军.设施农业物联网关键技术及工程化应用探讨[J].农业工程，2012（2）：35-38.
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