農業機械化助推智慧農業發展的路徑研究

胡明國

（大禹節水集團股份有限公司，甘肅 酒泉 735000）

農機智慧化是隨著人口老齡化和科學技術進步的時代而產生的，隨著經濟社會不斷發展以及人口老齡化的日益加重，農業生產過程中需要的大量勞動力和數據信息采集成為制約經濟社會整體布局與均衡發展的重要因素[1]。農業機械化和農機裝備產業轉型是保障糧食等農產品安全，實現鄉村振興、農業農村現代化的重要產業支撐。2022 年，我國農機總動力達到11.04 億kW，主要農作物耕種收綜合機械化率超過72%，農業機械的普及程度將越來越高，《“十四五”全國農業機械化發展規劃》指出，各地要大力推進農業機械化和農業農村現代化，這對農業機械化助推智慧農業高質量發展具有重要意義[2-4]。黨的二十大報告指出，解決有關農村問題、發展農村仍然是全面建設社會主義現代化國家最艱巨、最繁榮的任務[5]。農村的發展也離不開農業機械化和智慧農業相關政策和技術的幫扶[6]。近年來，基于互聯網的大數據平臺和農機智慧管理系統等的逐步發展，為農機智慧化提供有力保障。本文基于當前農業機械化研究現狀，綜述了國內外農業機械化差距，同時介紹了當前國內農機智慧化的應用，并淺析未來農業機械化在推進智慧農業發展進程中的策略。

1 國內外農機智慧化的比較

國內對于農業機械化國家戰略層面的提出是在黨的十七屆三中全會上，這為推動我國農業由解決溫飽問題向現代化發展指明道路[7]。眾多研究也表明，作為農業現代化特征之一的農業機械化，對于勞動生產率和土地生產率的提高有著顯著作用[8]。全球農業機械化的發展及應用大致可分為兩種模式：以美國、澳大利亞、德國等發達國家為代表的高機械化程度大型農場生產區，他們不僅可以生產大量的商品糧，而且先進的農機產品也遠銷全球各地；另一種是以韓國、日本等地區為代表的小型農業生產模式，雖然機械化程度不低，但生產的農作物大多為了滿足自身需求，且無商品糧出售[9]。我國在農業機械化發展方面也存在不均衡、不發達的問題，在基礎設施建設方面，我國以小生產、大市場為典型的農業生產體系，其生產過程中低農機化表現較為突出，雖然近些年有大數據技術、傳感和遙感技術和智慧化農機裝備技術等相繼應用，但總體依然處于不發達階段。而且在農業信息化建設和智慧農業人才培養方面依舊欠缺，相關資料顯示，2019 年我國農業農村信息化總體水平只有35%左右，而從事農機化生產的人員僅有0.5%左右接受過高等教育[10]。

與我國大陸地區農業機械化發展現狀相比，美國、澳大利亞、德國等發達國家人少地多的基本國情決定了其有基礎條件推廣農業機械化技術，而大數據技術、GIS 技術和物聯網技術等先進的技術應用于農業領域，更加促進農業信息化發展和農機水平提升，不僅如此，獨特且完善的農業技術持續創新體系為智慧農業積極發展提供重要保障。以美國為例，其農業研究體系分為：隸屬于美國農業部（USDA）的農業技術研發中心、隸屬于各州的農業研究機構以及由個人或者組織成立的農業性質公司。農業技術研發中心的核心任務是基礎性和應用性的農業技術研究，主要目標是服務全國農業發展的決策；隸屬于各州的農業研究機構的主要任務是技術性應用研究；而農業性質的公司則注重農業技術研發和先進技術的商品化和市場化。此外，先進且成熟的農業技術需要完善的技術推廣體系，包括由中央、各州到地方的農業技術推廣部門擔負不同責任，通過專業工作人員對新技術的展示以及對農業從事人員的培訓，確保該技術的科學性和可行性，最終實現智慧農業技術成果市場化。眾多成果形成離不開政府的政策引導和財政大力支持，政策提供發展導向，而研發資金的大量投入不僅加快了農業科技水平發展的速度，而且提升了發展水平，同時也在一定程度上鼓勵地方企業投資智慧農業[11]。

2 農機智慧化應用

信息化是現代農機智能化的核心，其利用人工智能、遙感與傳感、大數據等先進技術與傳統農業機械相結合，以達到解決我國“三農”問題的目的。

2.1 農機智慧管理系統

隨著農業生產過程中越來越復雜的機械化變革，農機不合理使用、低利用率、自動化程度欠缺以及農機作業過程管理煩瑣等問題“浮出水面”，為確保農機應有價值得到高效發揮，應科學管理這些先進的農機產品，這成為農業生產智慧發展的關鍵任務之一。趙宇[12]基于數字化農機管理系統，將農機生產過程中需解決的四大功能（數據獲取與傳輸、模型化數據判斷與分類、數據決策與人機交互、農機電子數據檔案化）嵌入在線網絡平臺，實現農業生產者和管理機構的智慧管理，真正做到“三便捷，兩有利，一合理”，即便于農業生產者查閱農機信息，便于農機任務分配，便于政府監管和農機相關補貼發放；有利于農機廣泛服務和租賃，有利于農機管理部門對資源優化配置；提供更合理農機作業方案。

2.2 基于互聯網的智慧農機大數據平臺

進入“互聯網+”時代，應用信息大數據技術的農機信息化管理，為農業生產高效、高產提供技術支撐，對農機智慧化發展具有重要意義。基于互聯網的智慧農機大數據平臺組成復雜，其由多類型應用軟件和系統構成，包含農戶應用軟件、農機智能化作業管理系統和農機作業安全監督平臺等。智慧農機大數據平臺的數據管理采用SQL Sever 數據庫源，數據庫的創建采用Navicat 數據庫管理工具，既可實現數據庫的快速創建，又可根據從智慧農機大數據平臺讀取的數據設計賬戶表或賬號定制服務關聯表等，很好地為涉農用戶及農機手提供更高效、精準的信息服務，極大地提高了農業基礎信息和公共信息的使用效率，為包含農機使用在內的全生育期農業生產提供“智慧”大腦[13]。

2.3 新機具推廣應用

新機具的使用不僅改變了傳統的農作生產模式、提高了農業生產力，而且讓農業生產更簡單、更智慧。目前，我國已將一大批新機具推廣應用，在改變現階段農業生產結構的同時，助推智慧農業的發展。東北地區是我國主要的商品糧生產基地，早期的農業生產過程中土地翻整和噴灑農藥需要大量勞動力，而且會造成大面積的農藥污染耕地情況。現如今，應用無人機操作平臺、遠程控制無人駕駛拖拉機土地翻整和無人機噴灑農藥，有效實現農藥噴灑均勻化和高效率。我國新疆地區、西北地區，乃至全國地區的水肥一體化、水肥藥一體化技術的應用推廣，不僅在一定程度上降低了旱災、鹽漬災害對作物生長發育帶來的不利影響，而且可以在有限水資源情況下，擴大經濟作物種植面積，增加農村居民年收入，提高農民生活品質[14]；節水灌溉技術（精準灌溉），包括我國擁有自主知識產權的膜下滴灌技術、噴灌等其他引進之后發展的技術，實現了水資源的高效利用，提高了灌溉的均勻度，降低了勞動力需求，噴灌等灌溉技術還具有改善農田小氣候等效果[15]。一系列新工具、新技術的應用推廣，提升了農業生產效率，降低了年輕勞動力的需求，在農業智慧發展的道路上形成了農業生產新模式[16]。

3 農業機械化助推智慧農業發展的對策

3.1 加強政策指引及基礎設施建設

隨著我國城鎮化和產業現代化持續推進，從事農業生產的人員數量短缺態勢明顯，農業生產成本也隨之增加，進一步威脅到糧食安全，以國策為基準的生產制度和發展方向引導將有利于緩解這一現狀。進入“十四五”的偉大新時期，我國已在國家層面推出一系列有助于推進農機化全面發展的政策，如《“十四五”推進農業農村現代化規劃》的部署，已成為各地方指導農業機械化發展的重要依據。

工業革命的初衷為解放雙手、解放勞動力。隨著科技的進步和相關技術的發展，農業領域的有關工具為農民日常耕作、糧食播收提供機械支持，但我國現階段的農業生產形式以小農經濟為主，大的商品糧基地較少，而小農戶對于農業生產前期的資金投入預算相對較低，成本較高，不足以支撐全套、先進、大型的農業機械，這是部分地區或農戶農業機械化水平不達標的根本原因之一。為此，相關部門也應該加大在農業機械購置、保養和修理等方面的優惠補貼政策力度，以降低農戶購機的壓力，提升農機的普及度[17]。同時，農業機械化和智慧化相關的政策不僅要重視研發方向、資金投入，更應該形成完備的新技術推廣體系，才可以將成熟的新技術有效推廣與應用。

3.2 加快人才隊伍建設和技術攻關

科學技術是第一生產力。融入互聯網、大數據等先進技術的農業發展階段被稱為農業4.0 時代，隨著科學技術的進步和發展，智慧農業必將成為我國農業發展的趨勢和方向。高校和部分科研機構作為高層次人才培養的主要陣地，應大力培養復合型交叉學科農業專業人才，并鼓勵計算機領域的高級人才在農業大數據平臺建設、智慧管理系統維護和新機具研發等方面的應用和推廣進行探索與研發。21 世紀中葉的科技攻關必將以人工智能和大數據等技術為主，如近期備受關注的“Chat GPT”已經刷新了很多科技工作者的認知，其龐大的語言組織能力和知識重架構能力讓部分研究者感到擔心，但其對已有科技成果的匯編和在目前技術基礎上的挖掘表現出非凡影響。因此，在未來一階段的農業現代化發展的進程中，人工智能技術占據重要地位，人才培養方案的制定，也應注重這一領域的研究和學習[18]。同時，由眾多資金支持的相關技術攻關項目也該得到足夠重視，它們不僅是農業機械化和智慧化的原動力，更是“三農”多樣化發展的需求。

3.3 鼓勵校地、校企合作

隨著國家大力倡導小微企業在市場融合發展中的作用，人才培養模式應該隨著時代發展、社會需求變化而不斷調整和修正。一方面，應該積極組織不同形式的農業技術培訓，進一步提升從事農業研究人員的理論水平；另一方面，倡導高校、科研院所、企業和農戶之間應該形成產、學、研、用高度融合的新機制，通過“供”與“需”、“實踐”與“理論”的學習，不斷增強農機實際應用可行性與科學性，同時推進農業機械化和智慧化穩步發展。

4 結束語

農業機械化和智慧化是一個科學的、多學科交叉融合的漫長發展道路，需要結合該時期農業發展現狀和社會需求，依托國家政策和資金支持，地方各級單位嚴格落實方針內容，并在人才培養、科研攻關、技術推廣、監督管理體系完善等方面進一步改進，同時充分發揮涉農單位和個體的能動性，從而推進農業機械化、智慧化和現代化進程。