智慧農業現狀與未來

趙春江

摘要：智慧農業是以信息和知識為核心要素，通過互聯網、物聯網、大數據、人工智能和智能裝備等現代信息技術與農業跨界融合，實現農業生產全過程的信息感知、定量決策、智能控制、精準投入、個性化服務的全新農業生產方式，是農業信息化發展從數字化到網絡化再到智能化的高級階段。

關鍵詞：智慧農業；信息化；數字化；網絡化；智能化

現代農業生物技術、信息技術迅猛發展，成為現代農業發展的重要引擎。新的綠色革命推動傳統農業技術改造升級，包括生物化、信息化、無害化、循環化和標準化等方面，發達國家圍繞農業生產精準化、集約化、高值化已開始了新一輪的戰略部署。智慧農業工程科技的發展已成為國際現代化農業技術的發展前沿。

智慧農業是以信息和知識為核心要素，通過互聯網、物聯網、大數據、人工智能和智能裝備等現代信息技術與農業跨界融合，實現農業生產全過程的信息感知、定量決策、智能控制、精準投入、個性化服務的全新農業生產方式，是農業信息化發展從數字化到網絡化再到智能化的高級階段。

美國、英國、澳大利亞、法國、德國、日本等國家圍繞智慧農業進行了廣泛的布局，分別出臺了NSTC“國家人工智能研發戰略計劃”、產業戰略白皮書、農業4.0手冊、農業創新2025、數字農業、社會5.0等政策，2015～2025年全球智慧農業市值將達到683億美元。智慧農業包括智能農業裝備、智能傳感器系統、智能無人機、智能機器人、軟件等主要技術。

一、全球智慧農業發展情況

（一）大數據技術滲透農業全產業鏈。發展農業，要從全產業角度進行布局。大數據技術全面滲透了從種子肥料開始，到生產、加工、配送至消費者餐桌，再到廢棄物處理的全過程，體現出信息科技對農業產業發展的支撐作用。

（二）智能化裝備廣泛應用。智能化的裝備是通過智能化的改造和升級，使機器具有一定的智能性，可以全面或部分地輔助人便捷、可靠地完成特定復雜的目標任務。世界智能農機裝備發展經歷了從機械化、數字化、自動化到智能化不同的歷史階段。目前，國際上研究農機裝備，重點體現在自動駕駛拖拉機、農業機器人和農業無人機等方面。

（三）無人化、少人化發展迅速。由于農村勞動力減少，農村出現了無人種地的情況，特別是熱天打藥、冷庫長時工作等復雜農業生產環境條件，對人的身體有很大危害。基于勞動力減少和工作環境惡劣，無人化、少人化農場是未來的發展趨勢。

（四）信息科技推動農業生產方式變革。我們原來在田里種地、養殖，現在可以進行工廠化生產，比如植物生產工廠、工廠化養豬等模式。

二、我國智慧農業的研究和應用方向

我國智慧農業的發展是一個緩慢的過程，但在很多農業生產場景和環節已經得到了初步的應用。

（一）智慧農業生產技術與裝備。小麥、玉米、棉花、水稻等主要農作物從整地、播種、管理到收獲各個環節，都需要智能化的信息技術和智能化的裝備進行耦合，來完成這些操作的工藝。目前，我國各環節的技術和裝備基本具備，需要組合成一個完整的智能化解決方案。北斗精準導航與測控技術應用在播種上，安裝到拖拉機、插秧機上，可以讓機器走直行，行間銜接好，實現了條帶清壟精準播種，避免了復播、漏播、轉行橫播交叉等問題，提高了田間作業質量。應用在灌溉上，實現了精準對行灌溉。農業航空精準施藥技術，通過作業規劃、導航監管、施藥控制、施藥質量評估、防效評估、病蟲情診斷等，實現了探得清、飛到位、施得準、霧化好、可評價和全程可控的目標。

（二）園藝作物生產。園藝生產以溫室生產為主，在山東壽光建成了一個近八萬平方米的大型現代智能溫室，全部用國產的技術和設備，從水肥管理調控各個方面進行了智能化提升。與荷蘭溫室的耗能、成本、效益相比，我們的更好，且成本可以降到每平方米50元。

（三）智慧果園生產。現在農村地區多是老人、婦女和兒童，農業生產缺乏勞動力，提升果園生產智能化水平具有重要意義。因此，我國研發了相應的設備，包括采摘、除草、噴藥、開溝、施肥、巡檢、升降作業平臺等，可實現全程機械化作業。同時，也研發出很好的水果智能檢測分析線，一小時可檢測水果10噸。

（四）智慧養殖生產。養殖是智慧農業重要的應用場景，動物體溫檢測技術可實現在線檢測，及時發現病害后體溫升高的畜禽，便于防治。動物禽舍有害氣體專用傳感器非常實用，符合我國碳達峰、碳中和政策，可有效減少溫室氣體排放，還可通過視頻攝像頭監測動物行為，實時監測營養狀況、健康狀況等。巡檢機器人、防疫消毒機器人，可以替人從事對身體有害的作業。

（五）農產品智慧物流。生鮮農產品中肉類、生鮮水果蔬菜是重要的一部分，需要智慧冷鏈物流。如何控制溫度、檢測溫度，保持農產品的品質，研究超市貨架期對食品的安全性等，都需要信息科技來支撐。“管理+農業+智能技術”，實現了供應鏈可感、可控、可調。

（六）基于大數據的信息服務。我國小農戶居多，打藥、播種等方面專業化社會化服務組織快速發展，體現了規模化的生產效益，推動了小農戶生產現代化。當前，智能語音服務機器人技術已經成熟，可提供生產技術服務、信息服務。

三、未來智慧農業技術技能人才需求

未來我國智慧農業對人才的需求：一是對農業有情懷，喜歡現代農業的人才；二是知識交叉型，能用計算機把不同專業的知識結合起來，建立知識系統的人才；三是技能實戰型，會操作拖拉機、植保機等農業機械的人才；四是具有工匠精神的人才；五是懂經營會管理，提供專業化和社會化服務的人才；六是適應信息化趨勢，推動智慧農業發展的人才。

總之，發展智慧農業是一個重要的趨勢和方向，“十四五”規劃提出要發展智慧農業，目標是用電腦強化人腦、用機器替代人力、用自主替代進口，實現生產智能化、作業精準化、管理數字化和服務網絡化。

（作者為中國工程院院士、國家農業信息化工程技術研究中心主任、國家農業智能裝備工程技術研究中心首席專家）