智慧農業的應用現狀與發展趨勢

王衛斌

(仙桃市河堤岸生態牧業有限公司專家工作站，湖北 仙桃 433000)

民以食為天，農業是人類的衣食之源、生存之本；農業不興，則難談百業之興。加速推進智慧農業的發展，不僅是我國農業產業現代化發展的方向與需要，更是實施鄉村振興戰略、推進農業精準種管收、增產提質的主要驅動力量。目前，農業生產從耕、種、管到收、加、銷等眾多環節中，已經采用了部分智慧裝備，為我國種養殖效益提升和推進鄉村振興，提供了較大的便利，但我國智慧農業與國外發達國家相比，還有很大差距，在專業人才培養、基礎建設、機械化普及、資源整合等眾多環節上還需要進一步完善，本文針對目前江漢平原智慧農業發展現狀與發展趨勢提出了見解。

1 智慧農業的基本特性

智慧農業就是充分應用現代信息技術成果，集成應用計算機與網絡技術、物聯網技術、音視頻技術、3S技術、無線通信技術及專家智慧與知識，實現農業可視化遠程診斷、遠程控制、災變預警等智能管理；智慧農業還是目前全球及我國現代農業發展的一種新潮流、新趨勢。傳統農業模式在可耕種土地資源不斷減少、世界人口增加、人口老齡化加劇、自然災害和惡劣環境等的情況下，遠不能滿足和適應農業的可持續發展需要。尤其是農產品的質量安全問題，農業生產資源逐步衰竭和不足，農業生產過程中對環境的污染，人們對農副產品種類和品質的多樣化，口感、營養等方面的要求不斷提升等諸多問題，都會使農業發展陷入惡性循環；而智慧農業正是基于傳統大肥大水粗放式種、養、管、產、銷的發展缺陷，利用數字技術、互聯網技術、現代機械化技術、人工智能、基因重組等先進技術，為現代化農業發展提供一條光明之路。智慧農業和傳統農業相比，最大的特點就是以高新技術進行精準種、養、管、收、產、銷，用人工智能和高新技術保證對資源的最大節約，提供更多更優的農副產品，取得更大更好的經濟效益。智慧農業是由信息技術支持，根據空間、時間、定位、定時、定量等實施一整套現代化農業操作與管理系統，其基本涵義就是根據作物生長的土壤性狀、氣溫、濕度、土壤水分溫度、含水量、二氧化碳濃度、光照強度等調節對作物的投入，即一方面查清土壤內部的性狀與生產力，另一方面確定農作物的生產目標，調動土壤生產力，以最少或最節省的投入，達到同等或更高的收益，并可改善環境，高效利用各類農業資源，取得最大的經濟效益、環境效益和社會效益。

2 智慧農業系統架構

智慧農業系統必須設有多個處理系統和采集系統以及無線傳輸系統、遠程監控系統、數字處理系統和專家系統等。前端遙感采集系統主要負責農業環境的光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數據的采集和控制；無線傳輸系統主要是將前端傳感器采集到的真實數據影像等，通過無線傳感網絡輸送到后臺服務器；遠程監控系統通過現場布置的攝像頭等監控設備，實時采集視頻信號，通過電腦或手機隨時隨地觀察現場情況，查看現場溫度和濕度等具體參數，并進行遠程控制調節；數字處理系統負責對采集的數據進行分析處理和存儲，為用戶提供決策依據；專家系統則根據智慧領域的專家或專家組提供的專業知識和經驗，進行推理判斷，提供決策咨詢，以解決實際生產過程中復雜的技術難題。

3 智慧農業應用現狀

3.1 農業基礎設施尚待改善

在我國大農業中，各項農田設施欠缺，國家雖然每年投入巨資進行標準化農田建設，但大部分大田面積仍舊供水保水困難。尤其是我國土壤結構復雜多樣，土地性狀在短時期內難以達到智慧農業所需要的硬性要求，由于幾千年傳統農業的耕整、播撒，導致小農戶相對分散，田間所需的傳感設施、監控設備等基本為零，更難說是遠程傳輸系統和智慧平臺，在目前大農業中幾乎是一片空白。智慧農業需要種植面積相對集中、土地平整遼闊且土壤酸堿性相似，種植作物屬性、科目類別及生長周期等基本相同，且對機耕道路、供排水等硬件設施要求較高；江漢平原江河縱橫、湖泊溝渠眾多，目前種植養殖交叉，種植作物品種多但面積小，而水產養殖又插花于農作物之中，加之基本農田的水利設施嚴重老化破損，都極大地阻礙了智慧農業的快速發展。

3.2 機械化設施急需改造升級

在我國農業生產中，先進機械設備不足，如果沒有現代機械和智能做支撐，智慧農業基本是紙上談兵，機械化普及是智慧農業的關鍵所在。目前我國機械化普及率雖然達到85%以上，但機械服務主要用于耕整、播種和收割，尤其是這些機械設備購入較早，損耗老化嚴重，加之無智能接口，根本無法滿足智慧農業的需求；而農業機械更新換代迅速，各廠家沒有統一預留智慧接口，都極大地制約了智慧農業的發展。

3.3 遙感設施和觀測設施缺失

通過衛星云圖進行各類數據分析和農業氣象預報，可以提前預知氣象情況和災害預警，但卻無法避免惡劣氣候和自然災害造成的農業設施和農作物及農副產品的損失，現代人工智能只能減少而不可能完全避免自然災害對農作物以及對各種設備設施的損害。智慧農業需要可覆蓋的遙感傳輸和監控觀察系統以及現代化信息與互聯網技術支持，可以根據時間、空間、定位、定時、定量在人工智能指揮下進行巡飛巡察，實時監控大田作物生長情況，以便進行智慧決策。但目前所有大田作物的遙感和監控系統幾乎是零基礎，而購買、安裝、調試、使用這些設備還需要較長的時間，這種現狀極大地延緩了智慧農業的發展。

3.4 實際農業人員年齡結構嚴重老化

智慧農業需要大量專業性、復合性人才，既要會遠程操作各類傳輸分析系統，也可近處進行無人機和無人拖拉機的遙控操作技能。但在目前實際農業生產中，主要人群為60歲以上的老人，要求其重新學習并進行知識更新換代以勝任農業智能化操作，都是極為困難的一件事，由此極大地影響了智慧農業的發展。

3.5 專業性智慧農業人才缺乏

智慧農業從業人數尤其是專業技術人員短缺，從機械支撐、數字技術到智能技術，都需要專業人才的操作。目前，我國各高校院所雖然都開辦了智慧農業專業和培訓班，培養了大批的專業人才，但離所需人才數量還有巨大的缺口，尤其是所培養的人才過度書本化、過度理論化，缺乏實操能力，特別是對農業中的種植養殖、加工銷售等實際情況了解偏少。智慧農業目前是個高投入、低回報的行業，以工業化的手段和投資來運作農業，在短期內難以得到回報，金融和相關主體對智慧農業投資謹慎，也制約了智慧農業中各種必要硬件設施和裝備，制約了智慧農業的快速發展。

4 智慧農業發展趨勢及建議

4.1 發展趨勢

雖然我國中央政府從2012年就開始陸續出臺發展數字鄉村的意見文件達20多篇。尤其2022年中央一號文件指出，物聯網、人工智能以及大數據等關鍵技術支持，將促進農業信息數據化，推進數據農業的有效實踐。近年來，農業農村部積極推動智慧農業和鄉村數字建設，作為鄉村振興戰略、國家信息化發展的重要組成部分，統籌部署實施。下一步，農業農村部將持續謀劃實施智慧農業工程，推進物聯網、人工智能、區塊鏈等新一代信息技術與農業深度融合，加快農業全產業鏈數字化轉型。我國各級政府也出臺了若干文件從政策上積極支持智慧農業的發展，但江漢平原智慧農業目前還基本處于初級發展階段。

隨著數字化技術的不斷普及，人工智能的廣泛運用，現代農業機械化水平不斷提升，智慧農業將是農業發展的必然趨勢，智慧農業的發展和普及也將是傳統農業發展的一次重要革命。尤其是在國家多項政策支持鼓勵下，數字技術促進鄉村振興、智能育種、智能裝備等技術不斷快速發展，在農業生產中的種植、養殖、加工、儲存、銷售等過程中都會逐步運用。在將來的智慧農業中，大數據信息必將滲透農業全產業鏈，從種子、肥料開始，到田間的管理以及其后的廢棄物處理過程，將體現出信息科技對農業產業發展的支撐作用，智能化設備將得到廣泛應用。智慧農業發展必然趨勢就是農業無人化、少人化的操作實景，信息化科技推動農業生產方式變革，對農業種植、養殖業進行工廠化生產、加工和銷售，實現農業產業鏈上合作企業的共同利益。

4.2 建議

(1)提升農業整體規劃設計，強化農業發展統籌管理，在高標準農田建設中，在新建改建的種植、養殖、生產、加工、銷售等農田改造，農業設施建設中優先考慮智慧農業的發展，安裝傳感器和監控設施或者預留有固件安裝的端口和區域。

(2)加強各類機械設備，場景監控設備和信息采集、傳輸、統計、處理系統的科研公關，提升科技水準，制定統一標準端口，減化應用過程。

(3)推動智慧農業復合型人才培養，尤其注重對返鄉創業，退役軍人及高素質農民進行理論與實踐雙培養，鼓勵支持智慧農業專業學員到農村發展。

(4)落實中央相關文件精神，從頂層設計安排，制定完善發展方向和推動鼓勵政策。