現代農業生產中的新技術

｜文/ Linly Ku 譯/宋彥英 姜紅

在現代農業中，創新比以往任何時候都更加重要。就整個行業而言，農業發展正面臨著巨大的挑戰，包括生產資料等供應投入品成本的上升、勞動力的短缺，以及消費者偏好，如對整個農業各環節透明度和可持續性的日益關注等。農業企業越來越認識到，這些挑戰需要應對解決。在過去的10 年里，農業技術的投資出現了巨大的增長，全球過去5 年間投資了67 億美元，僅2020 年一年就投資了19 億美元。該領域的技術創新主要集中在室內垂直種植、自動化和機器人、畜牧養殖、現代溫室、精準農業和人工智能以及區塊鏈等領域。

室內垂直種植

室內垂直種植可以提高作物產量，克服有限的土地面積，甚至通過減少供應鏈中的移動距離來減少農業生產對環境的影響。室內垂直種植，是一種在一個封閉和控制的環境中，通過上下疊放分層種植的種植方式。與傳統的種植方法相比，通過使用垂直安裝的種植架，顯著減少種植所需的土地空間，由于它能使植物在有限的空間中茁壯成長，這種類型的種植通常在城市和城市農業中得以應用。垂直種植的獨特之處在于，有些裝置不需要植物種植的土壤。大多數要么是水培，蔬菜在裝有豐富營養液的水缽中生長；要么是氣培，植物根系沐浴在富有營養的水氣系統之中。此外，室內垂直種植，還可以使用人工生長燈來代替自然陽光。

從城市的可持續發展，到降低勞動力成本、獲取最大化作物產量，室內垂直種植的優勢是顯而易見的。室內垂直種植可以通過控制光照、濕度和水分等變量，精準地管理測算全年的生產情況，以可靠的生產收獲來保障提升食物產量；還可以節能節水，優化資源利用，與傳統種植方式相比，可節省70%以上的用水。室內垂直種植可以利用機器人進行收獲、栽培和物流處理等環節的作業，以大大減少勞動力的投入，從而解決當前農業勞動力短缺帶來的挑戰問題。

農業自動化

農業自動化技術，通常與“智能農業”關聯在一起，它是一種使農業更有效率、使作物種植或牲畜養殖各循環生產環節實現自動化的技術。越來越多的企業正在致力于機器人技術創新，研發無人機、自主式拖拉機、機器人收獲機、自動灌溉技術和播種機器人等。盡管這些技術相當新，但越來越多的傳統農業生產者已經將這些自動化技術應用到農業生產過程之中。

從機器人、無人機到計算機視覺軟件等，這些技術的新發展已經徹底改變了農業生產方式。農業自動化的主要目標是將一些比較簡單的、通常的生產環節自動化，目前最為普遍應用的一些自動化技術，主要包括：收獲自動化、自主式拖拉機、播種和除草自動化，還有無人機等。農業自動化技術可以應對諸如農業勞動力短缺、改變消費者偏好等一些主要問題，傳統農業實現自動化，在應對消費者偏好、勞動力短缺和農業生產的環境影響等問題中，彰顯其里程碑式的重大意義。

現代畜牧養殖

傳統畜牧養殖業是一個被廣泛忽視和服務不足的領域，盡管這一行業對我們來講，它可以說是最必要的。畜牧養殖提供了我們每天都在依賴的急需的可再生自然資源。從傳統上講，畜牧養殖管理通常被認為是家禽飼養場、奶牛養殖場、養牛牧場或其他與畜禽相關的農業企業的運營管理，管理人員必須要做準確的財務記錄、雇傭監護人員，以確保畜禽得以正確的護理和飼養。然而，近來的發展趨勢已經證明，世界畜牧養殖管理正在經歷著一場徹底的技術變革。從過去8 ～10 年的技術發展來看，畜牧養殖產業發展水平有了巨大的改善，使其生產經營過程的可追溯和管理更加容易，并且實現了數據化，這些現代技術的表現形式主要有營養技術、遺傳學技術和數字技術等。

現代畜牧養殖技術可以提高動物的生產能力，改善動物福利或管理水平。

現代畜牧養殖技術可以提高動物的生產能力，改善動物福利或管理水平。有一種現代技術，就是通過在奶牛身上安裝傳感器，以監測其健康狀況，提高其生產能力。隨著這種技術的廣泛應用，便產生了一個被稱為“連接牛”的概念。在每頭牛身上都安裝上可配戴的與之對應的傳感器，以跟蹤監測其每天的活動和健康狀況，而匯總起來就對整個牛群的健康活動狀況提供了重要的數據支撐，從而使生產管理人員能夠比較容易快速地做出相應的管理決策。

動物基因組學是一門研究觀察活體動物的整體基因景觀，以及它們如何相互作用以影響動物生長和發育的科學。基因組學可以幫助生產管理者了解其畜群的遺傳風險，并確定其未來的盈利能力。因此，牛的基因組可以被生產商用以從戰略上對牛群個體做出選擇和育種決策，以優化畜群的盈利能力和產量。

傳感器和數據技術可以給當前的畜牧業發展帶來巨大利益。利用這些技術可以實現對病弱動物的及時檢測診斷，并智能化地識別顯示出可以改進的地方，從而使動物產能得以提高， 使動物福利得以改善。其中，計算機視覺技術可以使我們擁有各種客觀公正的數據，從中總結提煉出重要可行的認知和舉措。數據驅動的決策將帶來更好、更有效和及時的決策，從而推動畜群生產力的提高。

現代溫室

近幾十年來，溫室產業已經從主要用于研究和美學觀光目的的小型設施（即植物園）轉變為直接與大田傳統食物生產競爭的大規模設施。目前，整個全球溫室產品市場，每年生產近3500 億美元的蔬菜，其中美國的產量不到1%。

當今，在很大程度上，由于最近日益發展的技術的巨大進步，該行業正處于前所未有的蓬勃發展期。今天的溫室設施，越來越明顯地呈現出其大規模的、資本密集型的、以城市為中心的特點。

目前，整個全球溫室產品市場，每年生產近3500 億美元的蔬菜。

隨著市場的急劇增長，近年來，溫室產業的發展呈現出一些明顯的發展趨勢。現代溫室的技術含量越來越高，如通過使用LED 燈和自動控制系統，完美地營造出適宜的生長環境。成功的溫室產業企業，正在大幅度擴大規模，并將其日益增長的溫室設施建設，靠近城市樞紐中心，以更好地滿足和利用無論任何季節都不斷增長的對當地食物產品的需求。為了實現這些宏偉目標，溫室產業正在注入越來越多的資本，利用風險投資和其他資源，擴大市場競爭中必要的基礎設施建設。

精準農業

農業生產正在經歷著一場變革——技術正在成為每個商業農場都不可或缺的一部分。新出現的精準農業企業正在開發一些新的生產技術，通過控制影響作物生長的每一個因素變量，如濕度、病蟲害、土壤條件和微氣候等，以最大限度地提高作物產量。作為精準農業，在作物栽培和生產過程中采用更為精準的生產技術，可以提高農業生產效率，同時也增加了管理成本。

精準農業公司已經找到了一個巨大的發展機會。據大視野研究有限公司（Grand View Research, Inc.）最近的一份報告預測，到2025 年，全球精準農業市場將達434 億美元；新一代農業生產者正在興起，被一批更快更靈活的新興企業所吸引，這些企業的目標就是系統地促進作物產量的最大化。

區塊鏈

區塊鏈對所有權記錄的跟蹤功能和抗篡改功能，可用于解決當前食品系統中的食品欺詐、安全召回、供應鏈低效和可追溯性等緊迫問題。區塊鏈獨特的分散結構，確保經過驗證的產品及其生產和處理過程，能夠創造出一個透明的優質產品市場。

食品質量的可追溯性一直是最近食品安全討論的焦點，特別是隨著區塊鏈應用的新進展，這一點更為大家所關注。由于食品的易腐性，就食品產業整體而言，非常容易出現最終會影響人們生活的錯誤問題。當食源性疾病威脅到公眾健康的時候，從根本上，首先就是要追蹤查清污染源，否則是不能容忍的。

因此，可追溯性對食品供應鏈來說是至關重要的。但是，目前的食品生態系統內的信息溝通狀況，使可追溯性成為一項非常耗時的任務，因為其信息的跟蹤仍然依靠線下紙質信息來進行。區塊鏈的結構，確保食物價值鏈上的每一方，都能生成并安全地分享每個數據點，從而創建一個負責任的和可追蹤的系統，使帶有明確所有權身份標簽的大量數據點可以及時得以記錄，而且無法更改；這樣一來，就可以對食物從農場到餐桌的整個旅程，實現實時監控了。

區塊鏈在食品領域中的應用，不僅僅局限在確保食品安全這一范圍。它還可以通過在網絡中建立分類賬目，平衡市場定價，從而提高當前市場價值。傳統的買賣價格形成機制是依賴于當事方的判斷，而不是整個價值鏈提供的信息。擁有對數據的訪問權限，就可以掌握供需市場的整體情況。區塊鏈在貿易中的應用，將使傳統的商品貿易，還有期貨交易，發生徹底性變革。區塊鏈可以使食品供應鏈上的每個人，都能安全地分享每條已驗證的交易記錄，從而創造一個極其透明的交易市場。

人工智能

數字農業及其相關技術的興起，為數字技術的應用創造了大量的新機遇。遠程傳感器、衛星和無人機可以在整個領域內每天24 小時收集信息，以用來監測植物的生理狀況、土壤狀況、溫度、濕度等，其數據量是巨大的，其重要價值也隱藏在這雪片般一樣多的數據之中。

這樣，農業生產者就可以通過先進技術（如遙感）更好地了解掌握生產現場的實際情況，比僅靠肉眼、徒步或駕車檢查了解到的還要更多、更快、更準確。

遠程傳感器，可以使計算程序將一個領域環境的具體情況表述和解釋為一系列的統計數據，而這些數據則可以被農業生產者用來做生產決策。計算程序處理這些數據，并根據接收到的數據進行自適應和積累學習，收集輸入的統計信息越多，該計算程序就越能更好地預測一系列的結果，其目的是讓農業生產者，利用這種人工智能，做出更好的生產決策，來實現更好的收獲目標。

（ 原 載：h t t p s://w w w.plugandplaytechcenter.com/resources/new-agriculture-technologymodern-farming /，發表于2021 年10月5 日。譯者單位：中國農業大學人文與發展學院）