南京糧食生產“無人化農場”項目建設情況與探索

張 俊，孔愛民，錢生越，陳福明

（1.南京市農業裝備推廣中心，江蘇南京 210029；2.南京市高淳區農業農村局，江蘇南京 211300；3.南京市高淳區陳福明谷物種植家庭農場，江蘇南京 211300）

0 引言

“無人化農場”是以數據和信息為基礎支撐，利用北斗衛星導航、5G通信網絡、農業物聯網、大數據分析、人工智能等信息化技術，通過遠程綜合管理自動化平臺分析與決策，指導無人化農機裝備全自動、全覆蓋、高質量、高效率地完成農業生產活動。南京市聚力農業生產全程全面機械化和農機裝備智能化綠色化提升“兩大行動”，加快農機裝備轉型升級，積極探索糧食生產“無人化農場”建設，取得了積極成效。

1 建設現狀

1.1 基本建設情況

近年來，南京大力提升農業機械化水平，全市農作物耕種收機械化率超85%，2022年被評為全國率先基本實現主要農作物生產全程機械化示范市。南京明確建設“都市現代農業強市”，其中“科技裝備強”是其重要內涵之一。浦口區、六合區、江寧區、高淳區已分兩批先后獲省級立項，開展了省級農業生產全程全面機械化示范縣建設，溧水區今年也積極申報了項目。省區市三級都高度重視示范縣建設，南京5個示范縣建設的投入資金達5000多萬元，建設內容主要包括全程機械化、全面機械化、信息化智能化提升等6個方面內容。

2021年，江蘇省農業農村廳印發《關于糧食生產“無人化農場”和特色農業生產全程機械化示范基地（園區）建設指引》的通知，對糧食生產“無人化農場”的建設標準提出了規范性的要求。南京市不斷加快“無人化農場”建設，目前全市5個糧食生產“無人化農場”建設已初具規模，2025年底前5個主要涉農區將全部建成省級農業生產全程全面機械化示范縣。建成以后將主要帶來兩個變化：一是“強者更強”，糧食生產全程機械化實現提檔升級，無人化水平顯著提升；二是“補齊短板”，縣域內規模特色主導產業比如茶葉、蔬菜等將加快推進農業機械化，著力解決特色農業“無機可用”“無好機用”的難題。

在“無人化農場”示范基地建設方面，一是先行先試。以六合區橫梁街道艾津農業園為試點，啟動糧食生產“無人化農場”建設，該農業園入選第一批省農業生產全程機械化智能化典型基地，被江蘇省農業農村廳評為省級糧食生產“無人化農場”。二是重點支持。將“無人化農場”建設列入市級農業機械化專項預算資金約束任務清單，對一般農業經營主體，市級財政補助比例達建設總投入的50%左右。三是示范推動。今年南京市農業裝備推廣中心聯合南京農業大學、農業農村部南京農業機械化研究所、江蘇北斗農機科技有限公司等成功申報立項江蘇省重大農業科技裝備集成示范項目——稻麥輪作“無人化農場”集成示范基地建設。省級財政支持、市級財政配套，項目總投資277.8萬元。通過項目建設可以實現稻麥輪作耕、種、管、收的全程無人化、自動化作業。并且開發一套基于數字處方的無人機變量噴藥追肥系統，實現無人收割機和無人運糧車之間的協同，做到無人協同卸糧。在無人收割機上安裝自動實時測產裝備，可以實現稻麥收獲實時測產，實現可視化無人作業農機物聯網監控、管理系統的構建。

1.2 糧食生產“無人化農場”示范基地建設

六合區橫梁街道的艾津農業科技有限公司第一批獲評全省糧食生產“無人化農場”稱號。自2015年在三友湖村流轉66.67 hm2土地作為社會化服務模式的“樣板田”，基地集中展示了水稻社會化服務全程產業鏈的信息化技術、服務模式及農技裝備。基地功能分區明確，按功能分為綜合服務區、科技展示區和生產示范區。公司擁有糧食全程社會化服務農機具等115臺/套，覆蓋糧食耕種防收四個環節，其中插秧機、無人機和收割機安裝了北斗系統，并納入農機作業智慧管理平臺，可實現農機作業狀態實時監控。擁有直行輔助拖拉機、全自動插秧機、無人植保機、全自動收割機、電控烘干機，可以覆蓋水稻種植全部生產過程。育秧、田塊旋耕、機插秧、施肥、病蟲害防治、收割以及烘干高度實現了農機、農藝的有機融合。從2016年開始大面積試驗示范無人植保機的機藝融合應用技術，包括適用無人植保機的農藥劑型、田間病害防治效果、無人機多功能試驗示范（撒肥、播種）以及田間除草應用技術等，不僅實現了無人植保機病蟲害的綠色高效防控，還開發了無人機撒肥、播種等技術的應用技術，使無人機植保機藝達到了高度融合。

浦口區湯泉農場面積80 hm2，2022年開展糧食生產“無人化農場”智能裝備示范項目建設，擁有無人駕駛收割機收割小麥、無人駕駛拖拉機旋耕作業秸稈還田、無人駕駛高地隙植保機、無人駕駛插秧機插秧、智能灌溉系統遠程控制。無人駕駛植保機融合了農芯南京智慧農業研究院所研發的北斗導航、自動控制等技術，能在無人駕駛的環境下精準跟蹤路線，自動調節方向與速度，遇到障礙會緊急避險，噴桿還具備自動升降與折疊功能。除了地面植保機，還有飛旋空中的植保無人機，實現全程無人精準噴灑工作，節約農藥，減少藥害產生，降低人力成本。湯泉農場的收割機、插秧機和拖拉機，將傳統機器改良成新型無人農機，安裝了北斗高精度定位系統、行進速度控制器等裝置，實現誤差小于2.5 cm的高精度作業。新型無人農機的投用，提高農機作業效率50%以上，節約水、肥、藥10%～15%。智能灌溉系統改變了以往傳統手動灌溉控制閘門的舊形式，實現隨時隨地輕松控制供水與排水，實現節水灌溉60%，提高農業灌溉管理水平與效率。目前，農機裝備覆蓋耕、種、收、植保、烘干、秸稈處理六大環節，已實現糧食生產全程機械化。糧食生產主要環節均實現裝備智能化、管理信息化、農田“宜機化”、作業精準化、機藝融合化，糧食生產“無人化農場”建設模式逐步清晰。

江寧區楊長根家庭農場，種植的農田面積達到93.33 hm2。先后陸續購置的32臺套現代化農業機械，從育秧到耕種、施肥、植保，到最后的收割，全部都是機械化操作。2022年啟動糧食生產“無人化農場”示范基地建設，家庭農場一次性投入180萬元，新購置了一批無人植保機、插秧機、收割機等設備，不僅自己用，還為周邊農戶提供農機服務，讓大家一起搭上“智慧農業”的快車。示范基地內采用物聯網、大數據、3S、機器人和人工智能等軟硬件技術，實現“耕-種-管-收”的無人化農場管理。通過手機電腦遠程“種田”，施肥、除草、打藥、收割全程在線監控。示范基地內使用無人化機械進行植保和耕種，減少了勞動力資源的使用，各類新型農機已經普遍應用到糧食生產的“耕、種、管、收”四個環節，極大提高了農業生產效率。

高淳區禾田越光糧食生產“無人化農場”核心區33.33 hm2，2018年投資近800萬元新建了一個育秧中心，配備了自動化精量播種、工廠化育秧、肥水一體化噴灌、智能化管理等設施，通過統一優良品種、統一分批播種、統一秧田管理，提高了種植效率，降低了種植成本，基本實現了水稻生產全程機械化。同時，在物聯網、云計算的賦能下，能夠實時了解育秧中心的土壤溫度、濕度情況，田間地頭的風吹草動“盡在掌中”。“無人化農場”目前種植的全是油菜，去年秋天開始運行，耕、種、管、收等環節實現無人化機械操作。率先使用無人機進行病蟲害防治，購置無人駕駛插秧機、無人駕駛收割機、無人植保機等一批新技術新裝備。只需要動動手指，無人駕駛的收割機、拖拉機、插秧機就開始自動作業，耕種管收主要環節無需人下田，使用無人駕駛農機，可以徹底解放機手，一人可同時控制多臺農機進行作業，作業效率也能提升20%以上，此外，通過精準定位和導航，可增加耕地利用率5%～10%。

2 糧食生產“無人化農場”建設中遇到的問題

2.1 “無人化農場”的政策資金扶持需要進一步加強

一是目前我市糧食生產“無人化農場”建設還處在探索、研發、示范階段，無人化農場建設前期因技術瓶頸和規模應用較小等因素，投入成本較高，政策性資金扶持還不能滿足農業經營主體的生產需求。二是糧食生產“無人化農場”領域的核心關鍵技術，需要吸引科研院所和尖端團隊開展專項攻關。目前針對無人農場領域相關科研專項需設立專項扶持政策，并分階段實施，應盡可能加大推廣扶持力度。

2.2 “無人化農機”的重要技術需進一步突破

一是目前農機主要還圍繞在研究北斗導航自動駕駛等技術上，農機自動駕駛技術產品缺乏標準化、系列化的量產產品，基本都是采取對現有農機進行無人化改造的方式；二是插秧機和植保機械的無人化改造技術相對應用較為廣泛，但在拖拉機和收割機上應用還存在無人化改造瓶頸；三是農機無人化僅側重于自動導航駕駛功能的改造，缺乏農機在作業過程中的信息感知與智能化控制的相互協調融合，如耕深檢測控制、漏播漏種監測、割臺和喂入量控制、倒伏檢測、多機協同作業等，還不能完全實現無人化生產效率和作業質量的最大化。

2.3 無人化作業的“宜機化”建設需進一步提升

第一，雖然我市高標準農田建設已基本滿足農業機械作業需求，但尚在建設初期，部分設施建設還存在一些問題，如丘陵地塊規模與長寬設置、出入機庫和農田坡道、過田埂等不利于無人化農機作業；第二，農機庫房建設比較困難，農業經營主體絕大部分農機面臨“住房難”問題，機庫田間轉移作業布局不合理，不利于自動出入庫；第三，基礎通信設施、道路感知標識、智能傳感器等信息化基建較為滯后，無人化作業前須對作業田塊打點標記，不同農機產品標準不統一，數據共享程度低，作業效率降低。

2.4 “無人化農場”的管控運營需進一步優化

一是“無人化農場”是現代農業建設的一項系統工程，需要不斷探索完善改進，目前缺乏政策和法規的配套，如無人化生產技術規范及標準、無人化農機使用的安全法規等；二是隨著“無人化農場”的推廣應用和技術成熟，將促使傳統農民向利用高科技手段的“新農人”轉變，需要探索適度規模經營和新型職業農民培養的新機制；三是未來面向無人化農場的社會化服務組織，需建立一套規范完善的產品售后服務、培訓新型服務體系。

3 推進糧食生產“無人化農場”建設的幾點建議

3.1 加強政策引導和扶持，統籌協調推進項目建設

進一步加快布局規劃，細化建設規模、建設內容、推進期限、投入預算及效益分析。農業農村主管部門需要因地制宜合理編制相關的規劃，針對技術研發、推廣、應用過程中的問題和技術路線做好頂層設計，在發展方向、重點領域、發展模式及推進路徑，合理布局應用示范糧食生產“無人化農場”項目。在當前技術和商業化程度還不成熟的情況下，應積極構建無人化農場產、學、研、用創新機制，組織專家學者領銜科研人才隊伍，組建由農業經營主體、農機企業、科研院所構成的團隊協同推進項目建設。通過政府構建政策支持環境，為資金、技術和人才等資源提供保障，促進“無人化農場”產業化發展。

3.2 加大應用示范推廣力度，規范出臺相關標準

加快推動糧食生產“無人化農場”系統規范化發展，發揮標準對農機裝備智能化轉型升級的引領帶動作用。在先行先試階段可以根據國內外技術標準和發展現狀，建立適合我國未來發展的無人農場國家技術標準體系，以促進我國“無人化農場”的標準化發展。及時、充分總結示范推廣的經驗和成效，以行業應用層面為落腳點，在無人化農場建設、無人化農機性能、操作管控技術、安全生產作業、高標準農田改造、配套設施布局、通信導航功能、數據信息接口、農情監測能力等領域，建立完善相關規程、制度。

3.3 加速新型農機人才培養，完善新裝備服務體系

吸引和培養“無人化農場”相關的高端人才和創新創業人才，創新培育“新農人”隊伍，探索完善糧食生產“無人化農場”社會化服務體系，應對無人化生產帶來的革命性變革。推動協同協作，建立由農機服務主體和智能農機企業構成的優勢聯合體，充分發揮研發企業的維修和培訓優勢，并通過作業服務，形成研發迭代正反饋。推動市區聯動，引導建立區域性農機服務中心，充分發揮資源集聚效應，培育農機社會化服務品牌。積極探索“全程機械化+綜合農事”服務新模式，培育優質農業經營主體，提供綜合農事“一站式”服務。

3.4 加快推進關鍵技術攻關，充分發揮產學研合作的優勢

以“機器換人”為主要特征的無人化農場，需要精準、穩定和可靠的技術支撐。“無人化農場”建設需要加快對農業物聯網技術、大數據技術、人工智能技術和無人智能農業裝備技術的攻關。利用高等院校、科研院所和科技公司的科研優勢，加快研發適應不同地域、不同地形、不同種養方式的無人化農場關鍵技術及裝備，并建立研發基地、試驗基地。進一步完善和改進各類農機裝備和智慧管理平臺，提高智能裝備的作業效率，降低作業成本，提高機手作業水平。加大新裝備新技術的示范推廣宣傳力度，建設具有南京特色、全省領先的“無人化農場”。