數字化轉型下河南省智慧農業發展現狀調查及對策研究

關鍵詞：智慧農業;CiteSpace;知識圖譜；聚類分析；設施農業

中圖分類號：S126；F323 文獻標志碼：A 文章編號：1003-5168（2025）07-0148-07

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.07.028

Investigation and Countermeasure Study on the Development Status of Smart Agriculture in Henan Province under Digital Transformation

DU Juan'MA Congcong2 （1.School ofDigital Media and ArtDesign，Nanyang Institute ofTechnology，Nanyang 473OO4，China; 2.AcademyforElectronic InformationDisciplineStudies，Nanyang InstituteofTechnology，Nanyang 473oo4，China）

Abstract：[Purposes] This paper aims to analyze the current development status of smart agriculture in Henan Province，with a view to identifying research hotspots，evolutionary paths，and development trends in this field，and proposing high-qualitydevelopment strategies for the advancement of smart agriculture in Henan Province under digital transformation. [Methods]By utilizing CiteSpace software to analyze 1 850 articles on smart agriculture research from the CNKI database over the past 15 years，research hotspots and trends in this field were identified.Additionally，combined with agricultural production statistics from Henan Province over the past 1O years，the popularization of facility agriculture and intelligent irrigation was analyzed.[Findings] The research results revealed that the annual number of publications in the field of smart agriculture has shown a significant upward trend in recent years，with research hotspots summarized as themes such as empowerment by new-generation information technology and facility agriculture.Through CiteSpace cluster analysis，it was found that the Internet of Things，sensors，cloud computing，big data，deep learning，facilityagriculture，and inteligent irigation have received widespread attention.[Conclusions] In recent years，the development of smart agriculture has shown three characteristics： more abundant service subjects and contents，improved agricultural digitization level and facilities， and intelligent empowerment brought by scientific and technological progress，which will promote the healthy and rapid development of smart agriculture industry.

Keywords： smart agriculture; citespace; knowledge graph; cluster analysis; facility agriculture

0引言

第四次工業革命促進了信息技術和多領域科學技術的深度交叉融合，特別是新一代信息技術與農業的深度融合，提高了農業的網絡化和數字化水平，推動傳統農業向智能化發展。智慧農業是以信息、知識與裝備為核心要素的現代農業生產方式，通過農業生產全過程感知、智能化控制和精準化投入等過程，達到農業智能化的高級階段[1]

近年來，國家通過一系列政策推動智慧農業發展。2017年中央一號文件提出實施智慧農業工程。2020年中央一號文件指出，要加快物聯網、大數據、區塊鏈、人工智能、5G、智慧氣象等在農業領域的應用。2021年中央一號文件指出，推動農村千兆網、5G、移動物聯網與城市同步規劃建設，此外，要發展智慧農業，建立農業農村大數據體系，推動新一代信息技術與農業生產經營深度融合。2021年國家“十四五”規劃提出，建設智慧農業，完善農業科技創新體系，創新農業推廣服務，提高農業質量效益和競爭力。在政府的宏觀政策導向下，涌現出了無人農場、智能溫室等典型應用場景。但是，受限于投入成本高、收益低、設備和系統操作復雜等眾多因素，現階段智慧農業仍存在難以大規模推廣的問題。

隨著中國城鎮化進程的深入推進，大量農村人員離村入城，農村常住人口在過去10年減少約1.3億人，大規模的勞動力人口遷移也深刻改變了農村人口結構，出現農村經濟萎縮、基礎設施和公共服務水平下降等問題，影響著鄉村振興戰略的全面推進。我國作為傳統的農業大國，面臨著農村人口外流導致的勞動力短缺、經營管理能力滯后帶來的效率和質量難以提高等問題。我國農業呈現人口多、耕地面積較多、作物種類多的特點[2]。因此，發展農業人工智能和農業機器人，可以改變過去僅靠人力的勞作方式和傳統農場的生產結構，彌補人口老齡化帶來的從業人員缺失問題，是實現農業發展提質增效的必然路徑。

史絮3詳細分析了“雙碳”目標下我國智慧農業綠色發展現狀，以及存在的農業生產組織模式分散、市場驅動力量不足、技術設備創新能力不強和科技人才儲備不足等問題，并從規模經營、發展機制、技術創新和人才等4個維度提出了對策建議。楊俊等4提出智慧農業發展需要數字技術支持、數字人才支撐和數字能力的提升，明晰了加快智慧農業數字技術應用、加強智慧農業數字人才培養、提升數字能力、推動農業數字化轉型和創新發展等路徑。洪帥等[5基于文獻計量學方法，梳理了中國知網中智慧農業領域的文獻，圍繞智慧農業自身發展、支撐發展和區域發展等方面探究其演進脈絡，對智慧農業研究省際分布、發文量分布、發文期刊分布、研究機構與作者相關情況等信息進行可視化分析，提出以智慧農業守護糧食安全、推動鄉村振興、滿足生產決策需要、變革農業生產方式和推進現代農業發展將是學界業界關注的重點方向。鄭謙等提出中國智慧農業的研究起步較晚，技術研發處于起步階段，未來中國智慧農業的研究主要圍繞農業信息化、農業物聯網技術、農業全產業鏈及數字鄉村建設等方向展開。

當前，以信息技術為代表的新一輪科技革命正在推動農業邁入數字化和智能化時代，智慧農業將信息技術和農業技術深度融合，成為各國現代農業科技的研究熱點和未來農業發展的新業態。研究使用CiteSpace文獻分析工具對智慧農業研究的熱點、脈絡等進行分析，總結當前智慧農業的研究現狀，分析未來的發展趨勢。同時，通過分析河南省各地的農業生產數據，找出未來河南省智慧農業發展的趨勢，并提出相應的建議，為以后的相關研究提供參考。

1智慧農業的概念和理論基礎

智慧農業是利用現代科學技術，如物聯網、云計算、大數據、人工智能和區塊鏈等，對農業產業鏈進行全面升級改造，從而實現無人化或自動化的智能化管理。其通過部署在農業生產現場的無線通信網絡，實現農業生產環境的感知、預警和決策，為農業生產提供精準化種植、可視化管理和智能化決策等支持。

智慧農業的發展時間不長，屬于一種新的生產模式。自2011年起，我國對智慧農業的概念、框架和發展模式進行了多次官方解讀。眾多學者從不同角度及應用領域對智慧農業進行了探討，形成了不同流派?？梢钥隙ǖ氖?，智慧農業是農業信息化、智能化發展到一定程度的產物，代表農業高階段的發展層次。與傳統農業不同，智慧農業更重視信息技術對農業的改造，從農業的管理、生產、銷售等方面對農業的生產結構進行優化，實現效率提升、農產品增產和農民增收等目標。

智慧農業是新一代信息技術與農業決策、生產、流通交易等深度融合的新型農業生產模式與綜合解決方案。當前，智慧農業在天空地信息感知、農業大數據分享與智能決策等方面取得了一定成果，催生了農業新質生產力的不斷涌現。例如，地面監測設備精度高，無人機監測方便靈活，衛星遙感監測覆蓋面積大，充分利用這3種監測手段的優勢，實現天地空一體化的集成應用，能夠滿足作物全周期、全天候、大面積和低成本的信息獲取和精準管理，圖1為天地空多源信息融合的農業生產技術體系。

2智慧農業研究文獻分析

2.1文獻分析方法

本研究在中國知網上檢索關于智慧農業的期刊論文，檢索時間為2011一2024年，檢索條件為：主題 智慧農業；學科 σ= σ 計算機軟件及計算機應用、電信技術、自動化技術和農業工程，去掉無關及干擾文獻后，共得到1850篇期刊論文。這些論文構成了文獻分析的數據基礎。

CiteSpace是一款可視化的引文分析軟件，可進行知識圖譜的繪制，顯示出科學知識的結構與規律，反映文獻之間的潛在關系，具有關鍵詞聚類分析、詞頻分析、關鍵詞中心度分析和突現詞探測等多種功能，能夠揭示所研究領域的研究熱點和發展趨勢。

2.2 年度發文量統計

圖2顯示了在中國知網檢索到的智慧農業相關文獻的發表年度分布情況?！爸腔坜r業”一詞最早出現在中國農業大學劉春紅于2011年發表在《中國農業大學學報》上的一篇論文。她通過無線傳感器網絡，遠程監控22個溫室環境信息，實現了對作物生長環境信息的實時遠程監控[8]

智慧農業的研究大致可分為3個階段。第一階段是2011一2016年，研究成果數量緩慢提升。第二階段是2017一2019年，研究成果數量持續攀升，由74篇增至164篇，這得益于國家一系列惠農政策和鄉村振興工程的推動，如2017年中央一號文件支持發展智慧農業的相關意見。第三階段是2020年至今，每年的發文量超過200篇，這是由于新一代信息技術和人工智能的出現，使智慧農業得到持續發展。

2.3 研究主題分析

利用CiteSpace軟件生成的文獻關鍵詞知識圖譜如圖3所示。該知識圖譜包含292個節點，889條連線，密度為0.0209，知識圖譜構建合理。從圖3可以得到當前研究的高頻關鍵詞，進而獲取相關領域的研究熱點。

“智慧農業”與“物聯網”這2個關鍵詞的中心度最高，其他關鍵詞的中心度不明顯。研究選取了出現頻次排名前20的關鍵詞，并記錄了它們的出現頻次和首現年份，同時去除一些具有相近意思的高頻詞，如智慧農業與精準農業、現代農業、數字農業等，保留關鍵詞智慧農業，統計結果如表1所示?？梢钥闯?，物聯網、大數據、云計算和深度學習等技術廣泛應用于智慧農業的監測領域，同時農業機械、無人機和節水灌溉等設施也是研究的熱點。

研究使用對數似然值算法，進行聚類分析，得到如圖4所示的關鍵詞聚類結果，即#0智慧農業、#1物聯網、#2云平臺、#3應用、#4大數據、#5深度學習及#6鄉村振興。通過整理聚類信息結果，得出我國智慧農業的研究熱點主要集中在物聯網、云計算、大數據和人工智能等新一代信息技術的應用上。綜合圖4和表1，本研究認為未來智慧農業的研究重點仍然是新一代信息技術在該領域的應用與賦能。

2.4突現詞分析

使用CiteSpace進行關鍵詞的突發性探測，得到如圖5所示的10個突現性最強的關鍵詞，依次為物聯網、傳感器、云計算、大數據、問題、對策、深度學習、設施農業、數字鄉村和智能灌溉。進一步分析每個關鍵詞出現和消失的年份，發現前4個關鍵詞主要集中在新技術在農業上的應用研究上。伴隨著深度學習的興起，該技術在智慧農業領域的應用也得到了廣泛的研究。同時，關鍵詞設施農業和智能灌溉反映了國家對農業基礎設施建設的重視。

3河南省農業現狀調查分析

發展數字農業是全面推進鄉村振興戰略的重要舉措。本研究依據河南省農業發展的各項統計指標，構建科學的評價體系，進而分析河南省數字農業的發展水平?？紤]到數據的真實性和可靠性，本研究選取了2014一2023年的河南省農業生產數據作為分析基礎，相關數據來源于《河南統計年鑒》。

3.1河南省農業總產值和各地級市農業產值

為更直觀地展示河南省近10年的農業發展狀況，本研究根據《河南省統計年鑒2023》的數據，得到河南省近10年的農業總產值及其發展趨勢，如圖6所示。整體來看，河南省農業產值持續攀升，反映了河南扎實推進鄉村全面振興，持續改善農田水利設施，著力提高農業機械化水平和農業科技創新驅動的綜合效果。

河南省各地2023年的農業產值如圖7所示，其中南陽市、周口市、商丘市和信陽市2023年的農業產值均超過700億元。南陽市持續優化農業產業結構，積極推進現代農業產業園建設，以實現農業產業的轉型升級。周口市成功創建了國家級現代農業產業園1個，省級現代農業產業園9個，農業品牌影響力持續提升，為全面實施鄉村振興戰略奠定了堅實基礎。

3.2設施農業與智慧灌溉數據分析

根據圖5所呈現的突現詞分析結果，研究重點對“設施農業\"和“智慧灌溉”的各項數據進行了深入探討，相關數據統計情況見表2。在農業機械總動力方面，駐馬店市、南陽市及周口市位列前3，其數值均超過1000萬 k W 。通過分析各地級市的節水灌溉數據，發現駐馬店市、開封市、南陽市、商丘市和周口市的節水灌溉機械普及情況較好。

4智慧農業研究的現狀和發展趨勢

碎片化程度高，這種經營方式導致我國智慧農業投入的成本大，收益較低。

4.1智慧農業的研究現狀

我國在智慧農業的部署上，實施了一批重大的示范工程，在農業裝備智能化和農機設施自動化方面取得了一定突破。然而，相對于發達國家，我國的農業智能化水平仍舊偏低，存在投入大、產出少，農業機械化水平低，農村基礎設施薄弱等核心問題。

4.1.1投入大、產出少。規?；N植能夠帶來集約化的管理，與發達國家相比，我國農田地塊小、

4.1.2農業機械化水平低。近年來，我國加大對農機裝備的推廣，但是受耕地地形限制和農產品多樣化的影響，我國目前的農機裝備智能化水平與發達國家相比仍有較大差距。

4.1.3農村基礎設施薄弱。農村寬帶網絡雖已實現大規模覆蓋，但是農村的物聯網基礎設施和信息采集終端仍舊匱乏，對土壤情、水文信息等農情數據和農業設施數據的監測仍不能實現全面覆蓋。此外，由于缺乏專業的運維團隊，農業生產主體獲取農情信息的需求難以得到滿足。

4.2智慧農業的未來研究方向與對策

相比較于發達國家，我國的工業化水平起步晚、基礎薄弱，智慧農業的發展水平仍處于落后的態勢，農業傳感器與智能化農機設備等關鍵技術和產品受制于人，目前仍處于“跟跑模仿\"階段。但是，我國在新一代信息技術和人工智能產業方面具有核心優勢，將促進我國在新一輪農業數字化和智能化競爭方面處于國際領先地位。

4.2.1規?；N植，集約化改革。農村土地流轉作為深化農村改革、創新農業經營體制的重要舉措，可有效解決農村出現大量土地閑置和土地浪費的現象。農民將土地的經營權轉讓他人，讓土地資源再次被利用，變分散性的土地資源為集約型的土地資源，可以實現種植的規?；Ｗ寣I合作社或者種植大戶接管土地，可以促使農村土地利用率的有效提升。規?；寝r業發達國家的成功之路，也是我國農業發展的必由之路。相關部門應引導土地承包經營權有序流轉，積極培育家庭農場、農民合作社等新型農業經營主體，鼓勵龍頭企業應用區塊鏈等技術加強產品瀕源體系建設，提高農業土地產出率、勞動生產率和資源利用率，大幅提升農業資源配置效率和全要素生產率。

4.2.2夯實農村物聯網基礎設施建設，實現信息互聯互通。通過傳感器技術、物聯網技術形成農業大數據基礎數據庫，能夠實現農業要素信息的獲取，以及農業設施的智能控制。加強數據的采集和共享，建立“天空地”一體化的信息數據收集體系和觀測平臺，全面采集農業產業生產鏈、農業自然資源和種質資源等領域的信息數據。

4.2.3發展農業機器人產業，提升農業自動化水平。將人工智能、物聯網、大數據和新材料等技術應用于農業機器人，開發具有自主導航、人機協同、跨場景作業的農業機器人，從機器智能邁向人機混合的增強智能。

4.2.4提高農業經營主體應用能力，加強農業信息化人才培養。整合農業政策、農業新聞等公共信息，讓好的農業政策普惠農民。通過多樣化的農業技術培訓、農機操控技能培訓，讓農業從業人員能夠使用新一代信息技術提高生產效率，降低勞動強度。優化智慧農業從業人員結構，鼓勵相關專業的大學生畢業后積極投身智慧農業發展領域，支持他們參與數字化農業和智能農業社會化服務相關的創新創業項目。推進新農科、新工科建設，引導高校合理設置農業智能裝備工程、智慧農業等相關專業，加強大數據、人工智能等現代技術與傳統農業生產技術的融合，以大數據、人工智能等現代技術為傳統農學專業賦能，培養復合應用型人才，為智慧農業發展提供有力人才支撐。

5結論

首先，本研究通過CiteSpace工具對近年來國內智慧農業領域的研究熱點進行了深入分析，揭示了智慧農業、物聯網、傳感器、云計算、大數據等新一代信息技術對農業智慧化轉型的顯著影響；其次，進一步分析了河南省近10年的農業生產數據，以及設施農業和智慧灌溉發展現狀，發現國家和地方政策的引導將促進智慧農業產業的快速發展，新一代信息技術的賦能將推動智慧農業的高質量發展。

參考文獻：

[1]趙春江.智慧農業現狀與未來[J].山東農機化，2024（1）：9-10.

[2]周巖.“機器人 + ”為智慧農業打開更多想象空間[N].中國食品報，2023-02-13（1）.

[3]史絮.“雙碳”目標下智慧農業綠色發展問題研究[J].農業經濟，2024（9）：23-25.

[4]楊俊，馬霆，郭丹.提升數字能力賦能智慧農業發展[J].華中農業大學學報，2023，42（5）：282-288.

[5]洪帥，王天尊，符曉藝.中國智慧農業研究演進脈絡梳理及前沿趨勢分析[J].江蘇農業科學，2023，51（4）：28-38.

[6]鄭謙，李其琪.基于CiteSpace的中國智慧農業研究趨勢可視化分析[J].安徽科技學院學報，2023，37（5）：109-116.

[7]馬聰聰，杜娟.基于CiteSpace分析的智慧養老研究熱點和發展趨勢[J].電腦知識與技術，2022，18（34）：45-47.

[8]劉春紅，張漫，張帆，等.基于無線傳感器網絡的智慧農業信息平臺開發[J].中國農業大學學報，2011，16（5）：151-156.