德国农业信息技术研究进展与发展趋势47

发布时间：2016-09-19 15:18

本文关键词：德国农业信息技术研究进展与发展趋势，由笔耕文化传播整理发布。

农业科技展望；德国农业信息技术研究进展与发展趋势；王文生；（中国农业科学院农业信息研究所；北京100081）；要：农业信息化已经成为现代社会的重要标志，文章对；研究了农业信息数据库系统、农业信息网络服务系统、；关键词：农业信息化；信息技术；精准农业；物联网；近几十年来，随着信息技术的快速发展，信息化已经成；1万多个，覆盖了绝大部分农产品及销售、加工企；业，实

农业科技展望

德国农业信息技术研究进展与发展趋势

王文生

（中国农业科学院农业信息研究所

摘

北京100081）

要：农业信息化已经成为现代社会的重要标志，文章对德国农业技术研究与应用现状进行了深入研究，重点

研究了农业信息数据库系统、农业信息网络服务系统、计算机自动控制系统、计算机生长模型和专家决策系统、精准农业技术和物联网在农业生产中应用等，并对德国农业技术下一步发展趋势进行了分析。结合德国农业信息化经验，对中国农业信息化的发展提出了建议。

关键词：农业信息化；信息技术；精准农业；物联网

近几十年来，随着信息技术的快速发展，信息化已经成为现代社会发展的一个重要标志，信息技术已经应用到各行业，农业作为整个社会的基础行业，也步入信息化之路，虽然农业信息化是一个漫长的过程，但信息技术对农业的发展将是至关重要的。

1万多个，覆盖了绝大部分农产品及销售、加工企

业，实现了农工一体化、产加销一体化，保障了农民利益的最大化。四是农业科技含量高。建成许多重点实验室，且科研作风严谨，注重原始创新，特别是在转基因技术、新品种选育和种苗技术、新的栽培技术以及病虫害防治技术等方面，不仅为德国农业生产，也为世界农业生产发展做出了重要贡献。五是农业机械化程度高。从播种到收获全部机械化，而且机械性能好，极大地促进了德国的农业生产。六是农民收入高。德国的农业发展以中小家庭农场为主，大部分农场规模在50hm2以下，90％的农户经营饲养业及普通种植业，10％的农户是葡萄、啤酒花、水果、蔬菜和烟草等专业户，畜牧业是德国大多数家庭农场重要的收入来源。

德国近1/3的面积覆盖着森林，农村和许多中小城市几乎处于森林的包围之中，环境优美，是一个风景秀丽的花园国家。缘由是德国政府严格实施《土地整治法》，明确了相关村镇规划，划定自然保护区，努力改善农民生活和生态环境。在制定政策和规划时，充分听取当地居民意见，严格的环境保护政策有效地保护了乡村自然风光，农村安静又整洁，湛蓝如洗的天空，一望无际的田野，悠闲自在

1德国农村和农业发展概况

德国农业高度发达，表现在“六高”[1]：一是农业

生产效率高。农业从业人员约占总劳动力的4％，农户不足60万户，平均每个劳动力养活124人。二是农产品自给率高。80％以上的农产品能够自给，部分进口主要用于调剂品种或价格因素。三是农业组织化程度高。德国是世界合作社组织的发祥地[2]，自

1864年莱夫艾森（FriedrichWilhelmRaiffeisen）创立

第一个合作社以来，距今已有140多年的历史。而今，德国的农业合作社遍布德国农村地区，为农民提供农产品生产、加工、销售以及信贷、农资供应、咨询等服务，成为农业产业化经营的重要组织载体。合作社不仅提高了农业生产和销售的组织化和产业化程度，有利于推进农业结构调整，而且在促进德国农村和地区发展、提高农民收入、缩小城乡差别和地区差别等方面发挥了个体农民和国家都不可替代的作用。全国有各种联合体1079个，各类合作社

收稿日期：2011-08-30

作者简介：王文生（1965-），男，黑龙江哈尔滨人，博士，研究员，博士生导师，主要研究方向为信息和网络技术在农业中的应

用以及农业经济数量分析。E-mail：wangwsh@caas.net.cn

农业科技展望

的牛羊，令人赏心悦目。德国的农业信息研究机构联合植保局、邮电企业等，开发运营了相关农业信息网络服务系统。现在德国农业信息网络服务系统主要有以下几种：

一是各州植保局开发运营的电子数据管理系统（EDV），系统运行在州植保局的服务器上，用户通过电脑登录系统后，可以及时获得作物病虫害发生情况、病虫预报警报、防治方法和技术，以及农业生产资源市场信息。

二是邮电系统开发运营的电视屏幕文本显示服务系统（BTX），系统将农业作物病虫害等农业信息资源转化为电视屏幕文本，通过网络定期发送到用户的电视。

三是德国农林生物研究中心研发的植保信息服务系统，系统以害虫管理数据库系统、农药残留数据库（INTERPREST）和作物保护文献数据库（PHYTOMED）为基础，通过计算机网络提供方便、快捷的查询，后台运用人工智能等技术，为用户提供植保方案服务。

2德国农业信息技术研究进展

为把信息技术更好地应用于农业生产，德国联

邦农业文献中心（ZADI）、德国农林生物研究中心及瓦尔恩欺蒂芬研究等机构联合德国农业协会等，对农业生产产前、产中、产后、农业加工及营销等进行深入研究，针对不同环节的特点，结合信息技术发展的不同阶段和趋势，把信息技术应用到农业中。德国农业信息技术成果主要在体现在以下几方面：

2.1农业信息数据库系统

20世纪80年代中期至90年代，德国电子计算

机数据处理从研究开发走向应用，也是农业信息技术应用的初级阶段。在此时期，德国在农业信息化应用与发展方面主要是做了信息数据库技术的研究与开发，建立了几个基础性的农业信息数据库：如

B.Hau(1985)设计了害虫管理数据库系统，用于作

物害虫信息的采集、存储、查询和应用；J.Lipinski

(1988)设计了农药残留数据库INTERPRET，科学地管理农药残留数据；G.Teubner(1989)设计了植物

保护剂数据库，用于植物保护剂的数据管理和开发利用；E.moll(1990)建立了苹果害虫管理数据库，将苹果害虫的生物学特征、发生与危害、防治方法等信息科学有序的管理起来，方便查询与开发利用；

2.3计算机自动控制系统

在德国农业科学研究中广泛使用电子自动控制

设备对农业生产环境要素进行监测和自动控制。农业生产环境变化数据，如对温度、湿度、光照、风向等数据自动监测，保存到系统数据库。农业生产者（或计算机辅助决策系统）根据监测数据，做出生产控制方案，通过室内计算机对农业设施，如自动喷灌机、自动卷帘机和温室灯光系统等发出指令，来实现对农业生产的控制。

德国还研究出许多计算机编程控制的试验仪器设备、带计算机程控和数据处理功能的立体显微照相设备，可将生物立体图像快速准确地显示、存储、分析及进行各种处理；还有便携式自动数据库机，可携带这种数据库机下农田、实验室，随时将田间调查结果或试验数据直接输入数据库机，待工作完成后，将数据库机连接到计算机上，就可将数据转录到计算机里。

D.Blumenbach(1986)研究建设植物保护文献数据库PHYTOMED，用于德文和英文文献的管理[3]。

20世纪90年代后期，随着德国农业科学研究中

电子监测和自动控制技术的应用，环境监测大型数据库也得到了研发，实现了对温度、湿度、光照时间、光照强度、风向风速等自动监测数据的采集和存储。

这些数据库的研发，为德国农业信息化收集了大量的基础数据，并对农业信息的数据标准、数据库建设标准与应用做出了探索。

2.2农业信息网络服务系统

德国的农业信息网络技术的发展大体经历了农

业广播、电话、电视到现在的计算机网络技术应用。随着德国信息基础设施的建设，现在各种形式的信息网络已经广泛深入到农场，计算机在农业生产中广泛普及。据德国农业协会统计，德国90%的农业生产者都使用上了计算机，这为农业信息服务的开展提供了条件。

2.4计算机生长模型和专家决策系统

德国是较早开始进行作物生长模型研究的国家，

于1987年研究开发了麦类病害流行预测和损失预测模拟模型，并将其引入作物生长发育模型GERES—

Modelle，用TURBO—PASCAL语言编写了病害模

拟模型ROSTGRAF，可模拟锈病、粉霉病等多种病

农业科技展望

害，应用这套模型，可减少麦田的田间调查次数，还考虑了各种病害之间的相互作用，无论是单一病害还是多种病害综合发生，都可作出预测。这套软件系统具有分析绘图功能，模拟病害侵染流行的描述或分析预测的结果。1986年又建立了农作物病虫害诊断模型，从农作物收益角度分析病虫危害损失，判断作物不同生长阶段耐害力。近年来，又研究开发了预测苹果卷叶蛾种群动态模拟模型，经大量研究取得初步结果后，投入农业实际应用。

联邦农业教育研究所研究开发了小麦品种选择模型GENIS，可从存储的信息中选择适宜各种农田种植的小麦品种清单，并提供对这些小麦品种的水肥条件、品种特性、产量品质以及抗病虫害的能力等的评估，帮助农民选择适宜种植的小麦品种。该研究所研制的小麦除草计算机辅助决策模型HEBY，可为农民提供小麦适用的除草剂品种选择、除草剂施用技术、使用费用计算、草害损失阈值及施用对比、施用除草剂的副作用等。

和农业的可持续发展。

德国农业协会农机检测中心对GPS应用在农机管理中做了系统的研究，通过GPS和数据传输使农机管理有了新的方法。德国将“船队的管理方式”用于大的农机企业中。目标是对作业区中的农机进行不间断的监控，得到农机作业的实况和方位，实现在办公室指挥农机工作，并便于对新安装的仪器进行维修，可利用远程诊断系统来确定农机是否需要维修或更换零配件，而不会因故障造成停用，以此提高农机的使用效率。

2.6物联网在农业生产中应用

德国从20世纪70年代中开始把动物识别和饲养

呼叫技术整合应用，在家禽家畜饲养领域将物联网技术大量引入到动物的身份识别上[4]。目前，德国农场饲养的牛、羊、马，甚至鸡鸭等都在其身上（颈项、耳朵、腿和脚）系有电子识别牌。在喂饲料、挤奶时，可以获得动物的饮食状况、产奶量等记录，以便发现问题并采取适当的改进措施等（例如饲料配比）。饲料喂送呼叫系统能体现当前技术的状况，虽然动物的贡献（产奶、产蛋等）和动物的健康状态还不能掌握，但是一个把整个农场的数据流、信息流、物质流统一管理的梦想，已经在信息技术的支撑下开始实现。

物联网与自动挤奶技术在德国的农场中开始应用。德国大多数农场都配有自动挤奶机，有人工辅助半自动的，也有全自动的。大型人工辅助挤奶设备一般有24个卡位，环状的，每头牛占据一个位置，挤奶完成后，卡位上的数字记录器会记下该卡位牛的挤奶量，这些数据最后汇总到控制台的计算机上，作为数据处理和奶牛状况的资本资料。也有全自动挤奶机，奶牛只需要走进这个设备，挤奶机会自动调整奶牛站位，并完成所有挤奶程序，记录挤奶结果等。

2.5精准农业技术

德国是最早提出精准农业研究的国家之一，自

20世纪60年代德国农业信息专家就开始在提高农

业生产技术、改善经营方式、准确适量使用肥料和农药方面作了许多研究。如POTSDAM-BEN-

NIM农业技术研究所在1993年就提出利用全球定

位卫星来解决局部土地因多样性、复杂性带来的耕作问题，在生产技术上采用因地制宜的不同处理方式。

目前，德国已建成地理信息系统、全球定位系统和遥感技术，即3S技术，并将这一技术应用于农业资源和灾害的检测预报上。大型农业机械如拖拉机、联合收割机等通过驾驶室安装的卫星接收机接收卫星信号，经计算机进行处理，可将土地精确定位，并按土壤营养状况确定播种和施肥量。农业机械采用卫星系统GPS来定位，定位技术会自动确定在地块上的相关位置，根据实地情况，准确地施用肥料和农药。德国应用得比较好的精准农业系统有先进农业系统（CasCorp.）、田地之星或者绿色之星等。同时3S技术的应用也为土地调查、土地保护提供了新的方法，这些新技术的应用可以满足土地保护法、施肥规定和休耕的要求，可使投入最佳化，既可减少20％～30％的生产费用，又有利于环境保护

33.1

德国农业信息技术发展趋势

由单项的农业信息技术向集成化、高度自动化方向发展

德国在农业计算机网络技术、电子自动化控制、

作物模拟模型、计算机辅助决策技术、遥感技术、精确农业技术及物联网等项技术取得成功和应用后，正在努力将几项或多项技术集成在一起，以提高智能化，实现高度的自动化。

农业科技展望

3.2整合农业信息资源，提高信息服务质量农业信息资源直接制约着信息服务的质量和水

国农业信息技术的研究与发展提供启示和借鉴。

一是要结合我国农业发展现状，研究开发适合我国农业特点的农业信息技术。农业信息化是一个漫长的过程，是我们社会现代化进程中一个重要的组成部分。我们要认清当前我国农村社会、经济发展状况，研究我国信息技术发展和应用趋势，选择适合我国农业特点，农业生产者能够接受的信息技术进行研发和推广应用。

二是要发挥我国农业科研、教学机构信息技术的优势，开发面向基层农技推广员的信息服务平台。借鉴德国农业信息服务的经验，整合我国现有农业科研、教学机构的农业信息资源，重点研发面向基层农技推广系统的农业信息服务平台，为基层农技员提供优质、丰富的农业信息资源，由其把农业技术送到田间地头。

三是结合国家物联网战略的实施，研究和推广物联网技术在我国农业中的应用。根据我国农业生产、经营和管理的特点，制定我国农业物联网应用的相关标准体系，研发经济适用的传感设备、数据存储系统和软件中间件产品。

当前，新兴信息技术的发展方兴未艾，信息技术的应用为我国传统产业提供新的生机与活力；我国农业面临着新的形势和机遇，农业信息技术的应用，可以提升我国传统农业生产、经营和管理的高度，我们要抓住机遇，借鉴国外经验，探索出具有中国特色的农业信息化道路。

参考文献

平。德国农业信息资源开发管理主要依托德国联邦农业科技文献中心（ZADI）的农业文献信息管理系统以及德国计算中心大型计算机存储的30多个农业方面的数据库。农业生产技术信息服务主要通过各州植保局开发和运营的电子数据管理系统（EDV），邮电系统开发经营的电视屏幕文本显示服务系统（BTX），向农业生产者提供信息服务。目前，德国相关机构正在研究信息技术方案，把不同机构中的数据实现共享和协作，为农业生产者提供更权威、更丰富的信息服务。

3.3开展智能农场技术研究，实现对农场的全自动化管理

深入开展自动控制技术、物联网技术的研究，

为智能农场的整个生产过程提供解决方案。在动物饲养中，自动化将进一步发展，远程控制将获得重要应用。控制过程将需要与动物进行更多的接触，但是要限制在最小范围。大多数必需的信息将通过合适的传感器获得，例如，在动物身上装置传感器，然后不断地向企业管理部门传递。活跃的识别系统或者本地化系统是这一发展方向的前提条件。在植物种植中，，移动的企业领导办公室将演变成易于携带的工作机器。大容量的和有空调装置的房间将提供合适的工作条件。不过一些单调的操作事务可以通过自动化来代替。需要自动化的方面还包括：大型拖拉机-设备组合系统或者自动行走机器在转弯的终点或者在继续作业的精确使用方面的复杂的以及部分叠加的控制过程。技术安全考虑，自动工作的田间机器允许保留由有人驾驶的引导车辆与1～2台无人驾驶的卫星组合（收割脱粒和耕田技术）。

德国的农业信息化还面临诸多挑战，IT技术将成为新的农业技术中的关键技术，德国拥有很多好的条件，能够应对各方面的挑战以及使自己在国际上达到领先地位。

[1]李晓俐.德国农业农村发展模式[J].世界农业，2009，6：

41～44.

[2]德国农业合作社的运行模式与成功经验[EB/OL].

ce.cn/gjzx/oz/dg/scdy/200706/13/t20070613_11726289.shtml.[3]刘继芬.德国农业信息化的现状和发展趋势[J].世界农业，

2003，10：36～38.

[4]谢作前.德国农业信息技术的现状与发展趋势[J].全球经济技

术瞭望，2009，4：15～17.

4德国农业信息化对我国的启示

通过上述德国农业信息技术的分析，可以为我

（责任编辑潘月红）

三亿文库3y.uu456.com包含各类专业文献、高等教育、文学作品欣赏、外语学习资料、各类资格考试、应用写作文书、德国农业信息技术研究进展与发展趋势47等内容。

下载地址：德国农业信息技术研究进展与发展趋势47.Doc

　　【】