信息技術(shù)讓農(nóng)業(yè)“聰明”起來

張雙虎

“別人問我，你是不是給老天爺打電話了，倆小時你說下雨就下雨。”說起精準氣象對當?shù)剞r(nóng)業(yè)的作用，浙江省瑞安市濱海區(qū)農(nóng)民葉國友淳樸的講述中不失風趣。

葉國友一大早就來到田間忙碌。去年花椰菜賣得好，今年他又擴大了種植面積，從70畝增加到120畝。農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)科學和信息技術(shù)來到田間地頭，讓這個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)煥發(fā)新生機。

作為當?shù)氐奶厣a(chǎn)業(yè)，花椰菜在瑞安有著悠久的種植歷史。很多瑞安農(nóng)民大半輩子都在和花椰菜打交道。

2020年7月，中化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司MAP技術(shù)服務(wù)中心入駐瑞安，讓這個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)迎來了發(fā)展的春天。

“以前種什么、種成什么樣、種出來賣給誰、能賣出去多少，全靠運氣。”葉國友說，“現(xiàn)在一切都變得不一樣了。”落地瑞安的MAP技術(shù)服務(wù)中心不僅推動了紫色、金色花椰菜等新品種在當?shù)氐脑嚪N和推廣，為農(nóng)戶提供了先進的種植技術(shù)，還以GIS遙感、精準氣象和精準種植為核心能力，開發(fā)了面向農(nóng)田管理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的瑞安智農(nóng)系統(tǒng)，從全產(chǎn)業(yè)鏈用好大數(shù)據(jù)，幫助農(nóng)民種出好蔬菜、賣出好價錢。

依托衛(wèi)星遙感、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術(shù)，智農(nóng)系統(tǒng)結(jié)合當?shù)鼗ㄒ似贩N，制訂了標準化的種植方案，智能安排各類農(nóng)資投入品的統(tǒng)配、統(tǒng)購、統(tǒng)供、統(tǒng)施，從而控制農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、節(jié)約經(jīng)營成本。利用氣象、AI病蟲害識別等智能工具，該系統(tǒng)可以實時監(jiān)控種植風險。

例如，基于氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)精度最高的1乘1平方千米氣象預測服務(wù)，為不同地塊提供精準的氣象數(shù)據(jù)及服務(wù)查詢，對氣象災害進行分析、判斷和預警，幫助農(nóng)戶降低極端天氣可能帶來的損失。

此外，基于完整的數(shù)據(jù)體系，農(nóng)戶可以進入金融保險和社會化服務(wù)白名單庫。同時，系統(tǒng)可以根據(jù)農(nóng)戶種植地塊的權(quán)屬類型、種植作物、種植面積、農(nóng)事操作及供銷、信用數(shù)據(jù)等信息，智能匹配各類農(nóng)業(yè)補貼，幫助農(nóng)戶更加便捷、更加充分地享受國家政策。

而且，由保險公司和政府產(chǎn)業(yè)基金對農(nóng)產(chǎn)品進行價格兜底，保障農(nóng)戶種菜每畝收益不低于6000元，農(nóng)戶種植成本每畝不高于3600元。在銷售端，利用數(shù)據(jù)科學和信息技術(shù)，平臺可打通商超，和農(nóng)產(chǎn)品收購商合作，同時進行全程溯源，打造瑞安花椰菜品牌并進行推廣。

“包括大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)的深度融合，推動農(nóng)業(yè)進入數(shù)字化新時代，將引發(fā)農(nóng)業(yè)第三次綠色革命，即‘農(nóng)業(yè)數(shù)字革命’，生產(chǎn)方式正由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)變革。”不久前，在數(shù)字經(jīng)濟與鄉(xiāng)村振興高峰論壇上，中國工程院院士、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任趙春江表示。

國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心正通過多個項目推動農(nóng)業(yè)數(shù)字化進程，在河北趙縣，甘藍種植、管理、采收等作業(yè)均已實現(xiàn)智能無人化。

在不少地方，田間作業(yè)中，遙感無人機、北斗衛(wèi)星導航定位技術(shù)等為精準作業(yè)提供了基礎(chǔ)。

在一些大型養(yǎng)殖企業(yè)和乳品生產(chǎn)企業(yè)中，目前已實現(xiàn)了養(yǎng)殖過程自動化和無人化，不僅有利于疫病防控，還能實現(xiàn)精細化養(yǎng)殖，全程把控產(chǎn)品的質(zhì)量。

趙春江認為，智慧農(nóng)業(yè)主要由三大要素組成。

一是以品種為代表的農(nóng)業(yè)生物技術(shù)，也包括一些農(nóng)藝技術(shù)和農(nóng)業(yè)管理流程等。

二是信息技術(shù)，信息技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可以給機器賦能，讓機器更加智能化，還可以增強人的智慧。

三是智能化的裝備，它的作用主要是用來提高人工作業(yè)時的能力水平，強化工具手段。

“三大生產(chǎn)要素的組合會導致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生變革。”趙春江說，“智慧農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的最大區(qū)別在于把信息和知識作為重要的生產(chǎn)要素。通過智能化的裝備，可以大幅提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。”

在不少現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范基地，數(shù)據(jù)科學和信息技術(shù)的應用取得初步成效；但另一方面，中國智慧農(nóng)業(yè)其實才“剛剛起步”。

“我國智慧農(nóng)業(yè)近幾年發(fā)展很快。”中國農(nóng)業(yè)大學信息與電氣工程學院教授張領(lǐng)先說，“但總體來說我們智慧農(nóng)業(yè)的精度還不夠，還不能算是真正意義上的智慧農(nóng)業(yè)。”

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)涉及水、土、光、熱、氣候資源等方面，動植物育種、種植養(yǎng)殖、施肥、植保、疫情防控、過程管理、收獲、加工、存儲、機械化等環(huán)節(jié)，關(guān)系到多類型復雜數(shù)據(jù)采集、挖掘、處理、分析與應用等問題。

此外，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)構(gòu)成，隨著農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的應用，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)呈現(xiàn)快速增長的勢頭，其數(shù)量將大大超過結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

“因此，怎樣獲取、分析、應用好農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是建設(shè)數(shù)字農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)的重要課題。”

張領(lǐng)先表示，“數(shù)據(jù)挖掘與應用必須考慮農(nóng)藝方面的實際情況，通過綜合信息來判斷動植物狀況，然后才是怎么調(diào)控、用好這些數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。”

目前，大多數(shù)農(nóng)業(yè)傳感器基于環(huán)境驅(qū)動來判斷動植物生長狀況，繼而采取相應的措施，還未能實現(xiàn)基于動植物健康生長等生理信息的精準調(diào)控。

張領(lǐng)先解釋說，和人類要通過相關(guān)身體生理指標來判斷健康狀況一樣，動植物也需要通過生理方面的傳感器來獲取生理信息、判斷生長狀況、了解健康生長需要。所以如何獲取精準的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是需要深入研究的問題。

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應用多偏重生產(chǎn)領(lǐng)域，還存在農(nóng)技與農(nóng)藝無法充分結(jié)合、應用推廣上處于“盆景”狀態(tài)等問題。

張領(lǐng)先近幾年專注于數(shù)據(jù)科學和信息技術(shù)在蔬菜病害防治方面的應用，一開始基于病癥圖像表征（可見光圖像、多光譜圖像）來判斷，就是在病害發(fā)生后，通過傳感器采集的數(shù)據(jù)進行分析判斷，從而實現(xiàn)病害智能診斷與控制。

“有些時候，發(fā)生病害再去控制，實際上對蔬菜已經(jīng)造成傷害，可能導致減產(chǎn)或品質(zhì)降低。”

張領(lǐng)先指出，“所以病害控制要再往前走，從預防的角度，在還沒有發(fā)生病癥前切斷病害傳播。”

儀器技術(shù)的進步讓病害早期預防成為可能，比如霜霉病菌，其侵染蔬菜過程分“接觸、侵入、潛育、發(fā)病”四個階段。

前三個階段不會出現(xiàn)病癥，但通過3D顯微鏡等技術(shù)手段，研究人員可以進行早期檢測，從而實現(xiàn)數(shù)字化、精準化的病害早期預警和防控。

“實際上這也是數(shù)據(jù)的一種處理與應用方法。智慧農(nóng)業(yè)是按照動植物生長需求為其提供最佳生長環(huán)境，因此感知生長信息的傳感器是智慧農(nóng)業(yè)信息感知發(fā)展方向。”

張領(lǐng)先說，“針對農(nóng)業(yè)信息化、技術(shù)化、工具化的認知困惑，需要從認知的高度積極踐行‘互聯(lián)網(wǎng)+’的思維和意識，推進‘互聯(lián)網(wǎng)+’與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)深度融合，提高農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘分析與智能決策準確度。充分利用移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)深度融合，發(fā)揮疊加效應，通過農(nóng)技農(nóng)藝結(jié)合解決農(nóng)業(yè)領(lǐng)域問題。”