新兴农业科技应用及发展指南

新兴农业科技应用及发展指南TOC\o"1-2"\h\u31732第1章引言 3130131.1新兴农业科技概述 3130001.2农业科技发展现状与趋势 328190第2章智能化农业设备 4204122.1无人机在农业中的应用 4246862.2智能化农业 4318462.3农业物联网技术 512872第3章生物技术在农业中的应用 5223853.1基因编辑技术 599803.1.1基因编辑技术的原理及方法 52493.1.2基因编辑技术在作物育种中的应用 6184533.1.3基因编辑技术在农业生物制品中的应用 699133.2转基因作物 654633.2.1转基因作物的种类及性状 6303473.2.2转基因作物的安全性评价 696553.2.3转基因作物在农业中的应用 6210063.3生物农药与生物肥料 6186623.3.1生物农药 6134313.3.2生物肥料 7303143.3.3生物农药与生物肥料的研发与应用 7972第4章精准农业 7323544.1精准农业概述 743844.2地理信息系统在农业中的应用 7208244.3变量施肥与灌溉技术 726504第5章农业大数据与云计算 881565.1农业大数据概述 8184025.2数据采集与处理技术 8224585.2.1数据采集 8244845.2.2数据处理 8296985.3云计算在农业中的应用 931561第6章新型农业经营模式 9323216.1互联网农业 9146246.1.1互联网技术在农业生产中的应用 9211506.1.2互联网技术在农业管理中的应用 9101136.1.3互联网技术在农业营销中的应用 914606.2农业电商发展 9209156.2.1农业电商平台的建设 106076.2.2农业电商模式的创新 1064146.2.3农业电商政策支持 10263306.3农业产业链整合 10256276.3.1农业产业链的纵向整合 1091806.3.2农业产业链的横向整合 10152936.3.3农业产业链整合的模式创新 1013722第7章资源节约型农业技术 10283377.1节水灌溉技术 10199267.1.1微灌技术：通过微灌系统将水直接输送到作物根部，减少水分蒸发和土壤表面水分流失，提高灌溉水利用效率。 11219797.1.2自动灌溉控制系统：根据土壤湿度、气候条件、作物需水量等因素自动调节灌溉时间及水量，实现精准灌溉。 11162257.1.3抗旱保水剂应用技术：通过施用抗旱保水剂，提高土壤保水能力，减少作物水分需求，从而实现节水目的。 11266887.1.4二次供水技术：利用再生水、雨水等非传统水资源进行灌溉，降低对地下水和地表水的依赖。 11160617.2节肥技术 119327.2.1精准施肥技术：根据土壤肥力、作物需肥规律和肥料特性，制定合理的施肥方案，实现精准施肥。 11268207.2.2控释肥料应用技术：通过控释肥料，使肥料养分按照作物需求逐渐释放，提高肥料利用率。 11141037.2.3有机无机复合肥技术：将有机肥与无机肥进行合理配比，提高肥料利用率，减少化肥施用量。 11182947.2.4土壤调理技术：通过施用土壤调理剂，改善土壤结构，提高土壤肥力，降低化肥依赖。 1117907.3农业废弃物资源化利用 1136877.3.1秸秆还田技术：将农作物秸秆粉碎后还田，提高土壤有机质含量，减少化肥施用量。 1177737.3.2生物有机肥制备技术：利用农业废弃物如秸秆、畜禽粪便等制备生物有机肥，提高土壤肥力。 11213407.3.3农业废弃物生物质能源技术：通过发酵、热解等技术将农业废弃物转化为生物质燃料，实现能源化利用。 11162327.3.4农业废弃物基料制备技术：将农业废弃物作为原料，制备食用菌培养基、生物质复合材料等，实现资源化利用。 1127933第8章生态农业与绿色防控 1255418.1生态农业模式 12126778.1.1生态循环农业模式 12241098.1.2生态立体农业模式 12218408.1.3生态有机农业模式 12160668.2绿色防控技术 128388.2.1生物防治技术 12109738.2.2物理防治技术 12116848.2.3化学防治技术 12281258.3农业生态环境保护 13296898.3.1合理利用资源 13276458.3.2优化农业生产布局 1322638.3.3农业废弃物资源化利用 13306618.3.4农田生态环境保护 137677第9章农业机械化与自动化 13184309.1农业机械化技术 13212289.1.1概述 13149819.1.2主要机械化技术 13166399.2自动化种植与收获技术 14129089.2.1自动化种植技术 14229209.2.2自动化收获技术 1451809.3农业设施与装备 14116409.3.1现代农业设施 14146969.3.2先进农业装备 1413212第10章农业科技政策与推广 151540110.1农业科技政策概述 15242310.1.1农业科技创新政策 151826410.1.2农业科技成果转化政策 151952410.1.3农业科技推广政策 151280610.2农业科技推广体系 152115310.2.1农业科技推广组织架构 151148510.2.2农业科技推广队伍建设 15535910.2.3农业科技推广服务模式 161423110.3农业科技成果转化与应用 161675810.3.1农业科技成果转化现状 16179810.3.2农业科技成果应用领域 16889710.3.3农业科技成果推广典型案例 16第1章引言1.1新兴农业科技概述全球人口增长和气候变化对农业生产带来的压力，新兴农业科技逐渐成为推动农业现代化、提高农业生产效率和保障粮食安全的关键力量。本章旨在概述新兴农业科技的内涵、特征及其在农业生产中的应用领域。新兴农业科技主要包括生物技术、信息技术、智能装备技术、资源循环利用技术等多个方面。这些技术在提高作物产量、改善农产品品质、降低生产成本、减轻环境负担等方面展现出巨大潜力。它们相互融合、相互促进，为农业产业升级提供了新的发展机遇。1.2农业科技发展现状与趋势当前，我国农业科技发展取得了显著成果，为农业现代化奠定了基础。在生物技术领域，转基因作物研发和产业化取得了重大突破，抗虫、抗病、抗逆等转基因作物种植面积逐年扩大。在信息技术领域，农业大数据、物联网、遥感技术等在农业生产中得到广泛应用，为实现精准农业提供了技术支撑。同时智能装备技术如无人机、农业等在农业领域的应用也日益广泛。从国际农业科技发展趋势来看，以下特点尤为明显：（1）科技创新日益成为农业发展的核心驱动力。全球农业科技创新能力不断提升，新兴技术不断涌现，为农业产业发展提供了源源不断的动力。（2）跨学科融合创新成为农业科技发展的重要方向。生物技术、信息技术、智能装备技术等多学科交叉融合，推动农业科技向更高层次发展。（3）可持续发展理念深入人心。在农业科技发展中，注重资源利用效率、环境保护和农产品质量安全的可持续发展理念日益得到重视。（4）农业科技全球化趋势日益明显。国际农业科技合作不断加强，跨国农业科技企业影响力日益扩大，农业科技资源在全球范围内优化配置。通过以上分析，可以看出新兴农业科技在我国及全球范围内的发展现状与趋势。本书将围绕新兴农业科技的具体应用及其发展进行深入探讨，以期为农业科技工作者和从业者提供有益的参考。第2章智能化农业设备2.1无人机在农业中的应用无人机技术作为新兴的航空遥感技术，在农业领域的应用日益广泛。无人机在农业中主要用于以下几个方面：（1）作物监测：通过搭载高清摄像头和光谱仪等设备，无人机可实时监测作物生长状况，评估作物健康程度，提前发觉病虫害等问题。（2）精准施肥：无人机结合土壤检测和作物需肥数据，实现精准施肥，提高肥料利用率，减少资源浪费。（3）喷洒作业：无人机可进行农药、除草剂等喷洒作业，具有作业速度快、效率高、减少农药残留等优点。（4）土地测绘：无人机搭载激光雷达等设备，可进行土地测绘和地形分析，为农业生产提供精确的地形数据。2.2智能化农业智能化农业是指采用人工智能技术，具备自主决策、感知、执行和协同作业能力的。其主要应用于以下几个方面：（1）种植作业：智能化农业可完成播种、移栽、采摘等作业，提高作业效率和农产品品质。（2）植保作业：农业搭载喷雾装置，可实现自动化植保作业，降低农药使用量，减轻环境污染。（3）灌溉管理：智能化农业可根据作物需水量和土壤湿度，自动调节灌溉系统，实现精准灌溉。（4）养殖管理：农业可用于养殖场的清洁、喂食、监测等工作，提高养殖效益。2.3农业物联网技术农业物联网技术是将物联网技术应用于农业生产、管理和服务的各个环节，实现农业生产智能化、信息化和精准化。其主要表现在以下几个方面：（1）环境监测：通过部署传感器，实时监测土壤、气候、病虫害等信息，为农业生产提供数据支持。（2）智能控制：基于物联网技术，实现农业生产过程中的自动控制，如自动灌溉、施肥、通风等。（3）数据分析：运用大数据和云计算技术，对农业生产数据进行挖掘和分析，为农民提供决策依据。（4）农产品追溯：利用物联网技术，实现农产品从生产、加工到销售的全程追溯，保障农产品质量安全。通过以上介绍，可以看出智能化农业设备在提高农业生产效率、减少资源浪费、保障农产品质量安全等方面具有重要作用。科技的不断进步，智能化农业设备将为我国农业现代化发展提供有力支持。第3章生物技术在农业中的应用3.1基因编辑技术基因编辑技术作为一种新兴的生物技术手段，在农业领域具有广泛的应用前景。该技术通过对农作物基因进行精确修改，提高作物的抗病性、抗逆性以及产量等性状。本节主要介绍基因编辑技术在农业中的应用。3.1.1基因编辑技术的原理及方法基因编辑技术主要通过CRISPR/Cas9、TALENs和ZFN等系统实现。这些技术原理相似，均为通过设计特定的核酸酶识别并切割目标DNA序列，进而实现基因的插入、缺失或替换。3.1.2基因编辑技术在作物育种中的应用基因编辑技术在作物育种中取得了显著成果。例如，通过基因编辑技术培育出抗病、抗虫、耐盐碱等性状的作物新品种。基因编辑技术还可用于作物品质改良，如提高作物营养价值、改善口感等。3.1.3基因编辑技术在农业生物制品中的应用基因编辑技术还可用于农业生物制品的研发，如生物农药、生物肥料等。通过基因编辑技术，可提高生物制品的活性、稳定性和环境友好性，为农业可持续发展提供技术支持。3.2转基因作物转基因作物是利用基因工程技术，将外源基因导入受体植物，使其具备某种新性状的作物。自20世纪90年代以来，转基因作物在全球范围内得到广泛研究和应用。3.2.1转基因作物的种类及性状目前全球已批准商业化种植的转基因作物包括抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等性状的作物。我国已批准商业化种植的转基因作物有棉花、玉米、大豆等。3.2.2转基因作物的安全性评价转基因作物的安全性是公众关注的热点问题。我国对转基因作物的研究和商业化种植实施严格的安全评价制度，保证转基因作物对人体和环境的安全。3.2.3转基因作物在农业中的应用转基因作物在农业中的应用主要体现在提高作物产量、减少农药使用、节约水资源等方面。转基因作物还可用于生产生物制药、生物材料等高附加值产品。3.3生物农药与生物肥料生物农药和生物肥料是利用生物技术手段，开发的新型环保农业投入品。它们具有高效、低毒、环保等特点，对提高农产品质量、保障农业生态环境具有重要意义。3.3.1生物农药生物农药主要包括微生物农药、植物源农药和生物化学农药等。它们具有对靶标生物专一性强、不易产生抗性、环境友好等优点。3.3.2生物肥料生物肥料是指含有活性微生物的肥料，能够提高土壤肥力、促进作物生长、改善农产品品质。生物肥料主要包括微生物肥料、有机肥和生物有机肥等。3.3.3生物农药与生物肥料的研发与应用我国在生物农药与生物肥料的研发和应用方面取得了显著成果。目前已有一批生物农药和生物肥料产品投入市场，为农业可持续发展提供了有力支持。第4章精准农业4.1精准农业概述精准农业是一种基于现代高新技术，通过对农业生产全过程的精确监测、调控和管理，实现农业资源高效利用、生态环境保护及农产品质量提升的农业生产方式。精准农业主要包括精准种植、精准养殖和精准管理等方面。其核心思想是按照田间每一小块土地的具体需求，实施差异化管理和调控，以实现农业生产的高效、优质和可持续发展。4.2地理信息系统在农业中的应用地理信息系统（GIS）是一种基于计算机技术的空间数据处理、分析和可视化系统。在精准农业中，GIS技术具有重要作用，主要包括以下几个方面：（1）土壤信息管理：利用GIS技术对土壤类型、质地、肥力等属性进行空间分析，为合理施肥、耕作和灌溉提供依据。（2）作物生长监测：通过遥感技术获取作物生长状况，结合GIS进行空间分析，实时监测作物生长变化，为农业生产决策提供支持。（3）农业资源管理：利用GIS技术对农业资源进行空间分布特征分析，为农业产业结构调整、资源合理配置提供依据。（4）农业灾害预警：通过GIS技术对气象、土壤、作物等多源数据进行综合分析，为农业灾害预警和抗灾减灾提供技术支持。4.3变量施肥与灌溉技术变量施肥与灌溉技术是精准农业的重要组成部分，其核心思想是根据田间土壤和作物生长状况的差异性，实施个性化的施肥和灌溉策略，以提高肥料和水资源利用效率。（1）变量施肥技术：通过土壤测试、作物需肥特性分析等手段，确定田间各区域的施肥量、施肥时期和施肥方式。采用变量施肥机具，实现田间精准施肥。（2）变量灌溉技术：根据作物生长阶段、土壤水分状况和气候条件，制定不同的灌溉策略，采用喷灌、滴灌等节水灌溉技术，实现田间水分的精准调控。通过实施变量施肥与灌溉技术，可以有效提高肥料和水资源利用效率，降低农业投入成本，减少环境污染，促进农业可持续发展。第5章农业大数据与云计算5.1农业大数据概述农业大数据是指在农业生产、经营、管理和服务过程中产生的海量、高增长率和多样化的数据集合。它涉及气象、土壤、生物、经济等多个领域，包括种植、养殖、农产品加工、市场流通等各个环节。农业大数据具有四大特点：海量性、多样性、实时性和价值性。有效利用农业大数据，可以为农业科研、生产、管理和决策提供有力支撑，从而提高农业生产效率、降低生产成本、增强农产品市场竞争力。5.2数据采集与处理技术5.2.1数据采集农业大数据的采集主要包括地面观测、遥感监测、传感器监测和网络爬虫等方法。地面观测主要包括气象站、土壤检测站等设施，用于收集实时气象和土壤数据。遥感监测利用卫星和无人机等载体，获取作物长势、病虫害等信息。传感器监测通过部署在农田、温室等场所的传感器，实时监测作物生长环境。网络爬虫技术则从互联网上获取农业相关信息。5.2.2数据处理农业大数据的处理主要包括数据清洗、数据存储、数据分析和可视化等环节。数据清洗是去除重复、错误和不完整数据的过程，保证数据的准确性和可靠性。数据存储采用分布式数据库和云存储技术，实现对海量农业数据的存储和管理。数据分析主要包括机器学习、深度学习等方法，挖掘农业大数据中的规律和关联性。数据可视化则通过图表、地图等形式，直观展示分析结果，便于决策者理解和使用。5.3云计算在农业中的应用云计算在农业中的应用主要体现在以下几个方面：（1）提高计算能力：云计算平台拥有强大的计算资源，可实现对农业大数据的高效处理和分析，为农业科研和生产提供支持。（2）降低成本：云计算采用按需分配资源的方式，减少了农业企业和农户在硬件和软件方面的投入，降低了农业信息化建设的成本。（3）数据共享与协同：云计算平台可以实现不同地区、不同部门之间的农业数据共享，促进农业科研、生产和管理的高效协同。（4）智能化决策支持：基于云计算的农业大数据分析，可以为农业生产提供精准、实时的决策支持，提高农业生产的智能化水平。（5）农业社会化服务：云计算技术支持下的农业大数据，有助于构建农业社会化服务体系，为农技推广、市场信息、政策咨询等方面提供便捷服务。通过以上应用，云计算在农业领域展现出巨大的潜力，对促进农业现代化具有重要作用。第6章新型农业经营模式6.1互联网农业信息技术的飞速发展，互联网已深入到社会各个领域，农业亦然。互联网农业的模式，旨在通过互联网技术，实现农业生产、管理和营销的现代化。此模式不仅提升了农业生产的效率，还拓宽了农产品的销售渠道。6.1.1互联网技术在农业生产中的应用互联网技术在农业生产中的应用主要包括：智能监测、远程控制、大数据分析等。这些技术的运用，有助于提高农业生产效率，减少资源浪费。6.1.2互联网技术在农业管理中的应用互联网技术在农业管理中发挥着重要作用，如物联网、云计算等技术，使得农业管理更加精细化、智能化。6.1.3互联网技术在农业营销中的应用互联网技术为农业营销提供了新的途径，如农产品电商平台、农产品直播销售等，有效拓宽了农产品的销售渠道。6.2农业电商发展农业电商是将电子商务应用于农业生产、流通和消费的过程，通过线上线下相结合的方式，实现农产品的高效流通。6.2.1农业电商平台的建设农业电商平台的建设包括：基础设施建设、平台运营管理、物流配送体系等，为农产品提供便捷的线上销售渠道。6.2.2农业电商模式的创新农业电商模式的创新，如社区团购、农产品众筹等，为消费者提供更多样化的购物体验，同时提高了农民的收入。6.2.3农业电商政策支持应加大对农业电商的政策支持，包括税收优惠、资金补贴、人才培养等，推动农业电商的快速发展。6.3农业产业链整合农业产业链整合是指将农业生产、加工、销售等环节有效衔接，实现产业链各环节的协同发展。6.3.1农业产业链的纵向整合农业产业链纵向整合，即实现农业生产、加工、销售等环节的一体化，提高产业链整体效益。6.3.2农业产业链的横向整合农业产业链横向整合，是指将农业与相关产业（如旅游业、教育业等）相结合，拓展农业产业链的附加值。6.3.3农业产业链整合的模式创新农业产业链整合的模式创新，如订单农业、共享农业等，有助于提高农业产值，促进农业现代化进程。通过新型农业经营模式的应用与发展，我国农业将实现从传统农业向现代农业的转型，为农民增收、农村振兴提供有力支撑。第7章资源节约型农业技术7.1节水灌溉技术全球气候变化和水资源的日益紧张，节水灌溉技术在新兴农业科技中占据重要地位。本节主要介绍以下几种节水灌溉技术：7.1.1微灌技术：通过微灌系统将水直接输送到作物根部，减少水分蒸发和土壤表面水分流失，提高灌溉水利用效率。7.1.2自动灌溉控制系统：根据土壤湿度、气候条件、作物需水量等因素自动调节灌溉时间及水量，实现精准灌溉。7.1.3抗旱保水剂应用技术：通过施用抗旱保水剂，提高土壤保水能力，减少作物水分需求，从而实现节水目的。7.1.4二次供水技术：利用再生水、雨水等非传统水资源进行灌溉，降低对地下水和地表水的依赖。7.2节肥技术节肥技术旨在提高肥料利用率，减少化肥施用量，降低农业面源污染。以下是几种典型的节肥技术：7.2.1精准施肥技术：根据土壤肥力、作物需肥规律和肥料特性，制定合理的施肥方案，实现精准施肥。7.2.2控释肥料应用技术：通过控释肥料，使肥料养分按照作物需求逐渐释放，提高肥料利用率。7.2.3有机无机复合肥技术：将有机肥与无机肥进行合理配比，提高肥料利用率，减少化肥施用量。7.2.4土壤调理技术：通过施用土壤调理剂，改善土壤结构，提高土壤肥力，降低化肥依赖。7.3农业废弃物资源化利用农业废弃物资源化利用是提高资源利用率、保护生态环境的重要途径。以下是几种农业废弃物资源化利用技术：7.3.1秸秆还田技术：将农作物秸秆粉碎后还田，提高土壤有机质含量，减少化肥施用量。7.3.2生物有机肥制备技术：利用农业废弃物如秸秆、畜禽粪便等制备生物有机肥，提高土壤肥力。7.3.3农业废弃物生物质能源技术：通过发酵、热解等技术将农业废弃物转化为生物质燃料，实现能源化利用。7.3.4农业废弃物基料制备技术：将农业废弃物作为原料，制备食用菌培养基、生物质复合材料等，实现资源化利用。第8章生态农业与绿色防控8.1生态农业模式生态农业模式是一种以生态学原理为基础，运用系统工程方法，实现农业可持续发展的一种新型农业模式。它强调农业与生态环境的和谐共生，注重物质循环再生、能量多级利用、物种多样性以及生态平衡。本节主要介绍以下几种典型的生态农业模式：8.1.1生态循环农业模式生态循环农业模式通过合理配置资源，实现农业生态系统内物质和能量的高效循环利用，降低生产成本，提高农产品质量。主要包括：秸秆还田、绿肥种植、有机肥施用等技术。8.1.2生态立体农业模式生态立体农业模式利用立体空间，将不同作物进行合理搭配，提高土地利用率，增加农产品产量。如：稻渔共作、林下经济等。8.1.3生态有机农业模式生态有机农业模式遵循有机农业的生产规范，采用生物防治、有机肥料等技术，生产出符合有机标准的农产品。这种模式有利于保护生态环境，提高农产品品质。8.2绿色防控技术绿色防控技术是指采用生物、物理、化学等手段，降低病虫害发生，减少化学农药使用，保障农业生产安全和农产品质量的一种技术。主要包括以下几种：8.2.1生物防治技术生物防治技术利用天敌、微生物、植物源农药等生物制剂，对病虫害进行防治。如：利用捕食螨防治红蜘蛛、利用苏云金杆菌防治鳞翅目害虫等。8.2.2物理防治技术物理防治技术采用物理方法，如灯光诱杀、色板诱杀、性信息素诱杀等，对病虫害进行防治。这些方法对环境友好，无污染。8.2.3化学防治技术绿色化学防治技术采用高效、低毒、低残留的化学农药，遵循农药安全使用规范，减少化学农药对环境的污染。8.3农业生态环境保护农业生态环境保护是生态农业与绿色防控的重要组成部分。以下措施有助于保护农业生态环境：8.3.1合理利用资源合理利用水资源、土地资源、生物资源等，提高资源利用效率，降低农业对环境的压力。8.3.2优化农业生产布局根据不同区域的生态环境特点，调整农业生产布局，发展适宜的农作物和农业模式，降低农业生产对环境的负面影响。8.3.3农业废弃物资源化利用对农业废弃物进行资源化利用，如秸秆还田、粪便发酵等，减少环境污染，提高农业经济效益。8.3.4农田生态环境保护加强农田水利设施建设，推广节水灌溉技术，提高农田土壤质量，保护农田生态环境。通过以上措施，有助于实现农业与生态环境的和谐共生，促进农业可持续发展。第9章农业机械化与自动化9.1农业机械化技术9.1.1概述农业机械化技术是指运用各种机械设备替代传统人畜力进行农业生产的过程。它包括耕作、播种、施肥、灌溉、植保、收割、脱粒、加工等环节的机械化操作。9.1.2主要机械化技术（1）耕作机械化：采用拖拉机、旋耕机、深松机等设备进行土壤耕作，提高土壤肥力和作物产量。（2）播种机械化：运用播种机、精量播种机等进行精密播种，保证播种均匀、深度适宜，提高出苗率。（3）植保机械化：采用喷雾器、喷粉机等设备进行病虫害防治，降低农药使用量，提高防治效果。（4）收获机械化：运用联合收割机、玉米收获机等设备进行作物收获，提高收获效率，减少损失。9.2自动化种植与收获技术9.2.1自动化种植技术（1）智能导航技术：运用全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）进行农田作业路径规划，实现农机的自动驾驶。（2）变量施肥技术：根据土壤养分状况和作物需求，自动调整施肥量，提高肥料利用率。（3）精准灌溉技术：运用传感器、控制器等设备实现农田水分的自动监测和调控，提高灌溉效率。9.2.2自动化收获技术（1）智能识别技术：采用图像识别、传感器等技术，实现作物成熟度、病虫害等信息的实时监测。（2）自动化控制技术：根据作物生长状况，自动调整收割速度、割幅等参数，提高收获效率。9.3农业设施与装备9.3.1现代农业设施（1）智能化温室：运用计算机控制系统、环境监测设备等，实现温室内部环境的自动调控。（2）农业物联网：通过传感器、通信设备等实现农业生产信息的实时采集、传输和处理。9.3.2先进农业装备（1）农业无人机：应用于病虫害监测、施肥、喷洒农药等领域，提高作业效率。（2）农业：具备自主行走、作业能力，可进行除草、施肥、采摘等农业生产活动。（3）新能源农业装备：采用太阳能、风能等清洁能源驱动的农业机械设备，降低