智慧農業發展研究

基金項目：安徽省2022年度省級質量工程項目重點教學研究項目（2022jyxm584）

作者簡介：秦顯艷（1993-），女，碩士，助教。研究方向為農業水利工程。

DOI：10.20028/j.zhnydk.2024.11.005

摘" 要：隨著我國鄉村振興戰略實施，互聯網、云計算、5G技術等高科技與農業融合日益深入，為智慧化農業發展注入強大動力。發展智慧化農業不僅有助于提高農民收入、減輕勞動強度，還能推動農業朝著產業化方向邁進。在我國智慧化農業發展過程中仍存在諸多問題亟待解決。該文探討當前智慧農業發展狀況、分析我國智慧農業面臨問題、展望未來智慧農業發展方向。

關鍵詞：智慧農業；農業產業化；勞動力；基礎農業；農業發展

中圖分類號：F323" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2024）11-0020-04

Abstract： With the implementation of China's Rural Revitalization Strategy， the Internet， cloud computing， 5G technology and other high-tech and agricultural integration is increasingly deepening， injecting a strong driving force for the development of smart agriculture. The development of smart agriculture will not only help to increase farmers' income and reduce labor intensity， but also promote agriculture to move towards industrialization. There are still many problems to be solved in the development of smart agriculture in China. This paper will discuss the current development of smart agriculture， analyze the problems facing China's smart agriculture， and look forward to the development direction of smart agriculture in the future.

Keywords： smart agriculture; agricultural industrialization; labor force; basic agriculture; agricultural development

智慧農業是將3S技術、北斗導航技術、物聯網技術、大數據、云計算和5G等智能化、集約化的高新技術融合。智慧農業提出2個目標：首先，在農業生產環節實現綠色化、標準化、數據化、網絡化和智能化的操作流程。其次，實現農業生產環節閉環可控[1]。這包括對生產對象在生產過程中的氣象條件、土壤條件和生長過程中的各種指標進行實時監測，并通過航空航天遙感和近距離遙感監測相結合的方式來定位地理位置。隨后，將這些生產對象的數據輸送到數據中心進行分析，從而實現智能化的農業生產和管理[2]。

1" 我國智慧農業發展現狀

智慧農業作為二十一世紀農業領域最具創新性的農業生產模式，正逐漸成為我國農業發展的重大轉折點，通過改變傳統農業生產方式，節約生產成本，促進農業工業化進程，增加產量比率，進一步實現農業產業提質增效的雙重目標。

1.1" 無人機技術

無人機在農業領域的應用包括航空噴藥、監測作物生長情況、土壤土質分析與施肥、預測作物產量、農產品采摘與運輸、灌溉水質監測、農作物營養狀況診斷、動植物監測與防控、牧群監測、機械傳粉以及農業保險勘探等。它們通過3S技術支持收集數據，通過互聯網和移動網絡技術傳輸數據。通過分析數據及時發現問題并調整。無人機的應用顯著降低了農民勞動強度，同時也提高信息準確度和實時性[3]。隨著無人機技術的不斷創新與發展，其在智慧農業領域的應用比重將會持續增大，不斷為現代農業智慧化與自動化的發展貢獻力量。

1.2" 溫室大棚

農業大棚是我國設施農業的主要組成部分，是我國設施農業推廣范圍最廣的產品之一，也是我國重點發展的農業設施[4]。在傳統農業中，農民通常依靠經驗來進行施肥、灌溉和打藥等田間管理工作。然而，隨著農業現代化的發展，傳統的農業方法已經無法滿足要求。現代化的溫室大棚引入無土栽培和自動化技術，實現溫室大棚的智能化管理。通過安裝先進的控制設備，可以對大棚內土壤溫濕度、光照度、CO2濃度以及土壤中肥料濃度等與農作物生長環境相關要素進行測量[5]。通過對大棚的實時監控，可以將農作物的各項信息傳輸到電腦終端，經過數據分析后，根據農作物的生長要求，自動進行換氣、補光、噴淋、灌溉和施肥等操作[6]，從而為作物生長提供最優環境條件。針對無土栽培，也有相應的系統用于監測。相比傳統的栽培方式，無土栽培可以更準確地監測農作物所需養分情況，具有較大的市場前景。

1.3" 智能養殖場

智能化養殖通過將實時監控、大數據、自動化和物聯網系統等智能化、可視化的新興技術與傳統生物技術相互融合，應用于現代化養殖工廠中，從而實現智能化及現代化的養殖模式，達到促進養殖產品安全與品質提升，幫助農民創造最大化產值與利潤的最終目標。通過專家系統的應用，可以對系統中的專家經驗和專業知識進行分析和判斷，模擬人類解決養殖行業內各種問題的能力。我國還利用背景減法和去噪算法獲取豬的體尺測點，并使用背景差分法提取羊的體形。近年來，我國開發了禽蛋撿拾并聯機器人，并且相關技術不斷更新迭代，現今已實現了禽蛋從生產到銷售的自動一體化。利用神經網絡技術對養雞場中的傳染病、寄生蟲病和營養代謝等常見病進行樣本重組，優化了臨床診斷水平。通過融合高科技裝置，實現養殖科技的智能化，從而最大限度地減少人力勞動[7]。

1.4" 智能配肥技術

通過傳感器監測土壤和水分中的肥料信息，并上傳電腦終端，系統根據設定的標準值進行對比，自動補充肥料，滿足作物在不同生育階段的肥料需求。同時，對肥料配比進行科學分析，使其營養價值最大化。這種智能化施肥方式可以取代傳統配肥方式，實現精準實時施肥，減少農民無效勞動，增加肥料利用率。在智能化灌溉系統中，電磁閥通過與PC端和移動端相連接，對水肥進行精準化、實時性控制，確保農作物在生育期內處于最佳生長狀態。電子施肥控制閥可以根據農作物各生育期的水肥需求設定施肥頻率、施肥量和灌水定額。通過對管道內肥液的EC值和pH進行實時檢測，從而確保作物生長過程中水肥配比的合理性[8]。智能化灌溉施肥技術結合了節水和節肥的發展理念，能夠最大程度滿足現代農業的水肥管理需求[9]。

1.5" 生態養殖柜

生態養殖柜是利用互聯網技術、傳感器技術和PC端與移動端控制技術的一體化、智能化的新型養殖柜。該技術可以實時對放置于配備水基培養和光照設施的養殖柜中的農作物生長狀態進行精準監控與記錄。消費者可以通過在線平臺選購，提高了產品銷售過程的透明度。該技術在景觀園藝、設施農業以及大型智能生態園等領域已經得到廣泛應用，具有廣闊的市場前景。在動物養殖方面，生態養殖柜能夠模擬不同地域的大氣環境，實現動物的異地養殖，例如將熱帶動物帶到溫帶進行養殖[10]。

1.6" 智慧農業園區

智慧農業園區是在鄉村振興與農業農村現代化的大背景下，運用物聯網、大數據、人工智能等信息化和智能化手段建立的具有提高農業生產效率、促進農業產業升級的現代化農業園區。園區內軟硬件設備齊全，功能多樣，提高了田間管理和農業生產的精細化與自動化水平[11]；智慧農業園區的應用加快了農業生產效率與可持續發展的速度。通過自動化、智能化的農業設備，實現了精細化的田間管理與精準化的灌溉、施肥和農藥噴施，減少了資源的浪費和環境污染。與此同時，實時性的數據分析為農業管理者提供了準確的科學依據，解放了農民的勞動生產力，優化了田間操作流程，提高了農作物產量和品質。

1.7" 農機定位

自動駕駛系統采用通信、計算機、網絡和控制技術，實現對車輛實時、連續控制。農機定位北斗自動駕駛系統主要依托兩大組成部分，一是差分基準站，二是農機自動駕駛儀。北斗導航系統負責為自動駕駛技術提供定位服務。差分基準站負責發射實時觀測信號，完成農業作業信息到數據信號傳輸，農機自動駕駛儀接收數據信號并進行快速分析。準確定位農業機械位置，規劃農業種植區域，設定農機作業路線，啟動農機自動駕駛進行作業。北斗農機自動駕駛保證農機作業直線行走，減少對秧苗的破壞，提高秧苗成活率。提高覆膜準確率，避免褶皺和起邊，提高覆膜成功率。農機自動駕駛在灌溉、施肥、病蟲害防治方面具有優勢[12]。

2" 我國智慧農業發展面臨的問題

目前，我國智慧農業發展較快，特別是在一些重點區域得到了大力的推廣與示范，但是，其發展仍面臨一些挑戰，如技術創新、設備成本、人員專業化水平等諸多問題。我國基礎農業設施落后，缺乏專業人才。智慧農業發展需要互聯網技術、3S技術和專業化設備，但我國農村發展相對落后，農業設備更新能力和農村信息化基礎設施普及水平低。缺乏信息技術人才，智慧農業所需的農業技術人才隊伍不足。高科技農用產品推廣應用的成本高。當前智慧農業缺乏完善的科研體系，土地規模化經營進展緩慢。農業部門政策領導性低[13]。

2.1" 基礎農業設施落后，缺乏專業人才

我國積極推動智慧農業發展，建設了一批數字農業平臺，如“數字農業”“智能農業”等。這些平臺整合了農業信息資源，為農民提供了專業的技術服務、實時的市場信息。通過互聯網，農民可以更加快捷地獲取專業的農業知識、交流田間管理經驗，間接地提高了農業生產水平。但是，我國農村智能化基礎相對落后，沒有軟件與硬件支持，農業裝備更新緩慢，缺乏專業的農機裝備監管部門。在部分農村地區農業智能化基礎設備以及相關理論知識覆蓋程度不高。有線網絡及無線移動網絡無法實現全覆蓋，農牧民家庭戶電腦持有率較低，農民與城鎮居民信息消費支出差距較大[14]。隨著外出務工人員數量的劇增，大量農村勞動力外出務工，使農村人口結構發生改變。人口老齡化嚴重，年輕人口數量占比過低，老年人沒有學習先進技術的能力，造成智慧農業的發展受挫[15]。

2.2" 高科技農用產品的推廣應用成本高

農用高科技產品的推廣應用成本較高，包括農用機械設備的置換和農用傳感器的應用成本普遍較高。比如土壤成分檢測、水源質量監測等傳感器的應用成本較高，測溫度、濕度、CO2濃度等傳感器的價格也很高。此外，自動灌溉系統的部件是耗材，廢品率高，后期維護費用也很高。但是農民的農作物利潤率普遍較低，因此對部署農業科技產品的意愿并不強[16]。

2.3" 缺乏完善科研體系，且土地規模化經營進展較慢

當前我國的智慧農業仍處于初級階段，整體的科學知識和技能相對匱乏，缺乏完善的農業種植體系，導致智慧農業無法充分發揮作用。農業技師缺乏相關培訓和指導，導致農產品種植過程中出現各種問題，無法有效轉化為生產力。農業技術研發機構規模較大，但缺乏數據信息交流渠道和有效合作機制，依賴少數科研機構解決技術難題，限制了農業現代化的發展。此外，農村土地流轉緩慢、勞動力轉移困難，也阻礙了土地的規模化經營。這些問題嚴重阻礙了我國智慧農業的深層次發展[17]。

2.4" 農業部門政策領導性低

智慧農業作為農業現代化的關鍵領域，對提高農業生產效益、保障糧食安全和推動農業可持續發展具有重要意義。然而，農業部門在智慧農業領域的政策領導性存在一系列問題，制約了其進一步發展。首先，政策領導性不足表現在對智慧農業技術的引導和支持不夠明確。當前，智慧農業技術更新迭代較快，然而政策對于相關技術的引導和支持并不足夠精準。缺乏明確的政策指導，使得農民個體和企事業單位在智慧農業投資和實踐中面臨不確定性，影響了其積極性和投入的決心。其次，政策執行力度不夠大。一些智慧農業政策雖然在文件中有所規定，但在實際執行過程中存在一定程度的寬泛性和不具體性。政府部門需要進一步加強對智慧農業政策的監管和執行力度，確保政策真正能夠有效地推動智慧農業的發展，而不僅僅是停留在表面的口號和宣傳。另外，農業部門在智慧農業政策的制定和執行中存在部門之間協同不足、管理混亂的情況[18]。

3" 建議及展望

經過多年的政策布局與項目實施，我國智慧農業形成了光明的發展趨勢，智慧農業的發展與工業4.0、智能制造2025計劃同步進行。然而，相對于發達國家，我國當前仍舊處于發展的初級階段。盡管我國在設施農業、農機自動駕駛、倉儲物流管理、食品溯源等方面取得了不錯的成績，但仍面臨一些明顯的短板，針對智慧農業的發展研究，以下是一些建議及展望。

3.1" 推廣先進技術應用

政府和相關企事業單位應推動先進技術在農業中的應用，以提高農業生產效率和減少成本。由政府單位牽頭，相關企事業單位作為承辦單位，以線上宣傳+線下示范的方式將先進成熟的技術成果進行推廣應用，逐步解決先進技術推廣難問題。不斷加快先進技術的推廣應用進程，更好地推動新型農業技術的落地實施，從而加快特色農產品生產效率與生產的高質量發展，為農產品物聯網的建立提供條件。

3.2" 加強農業科技創新

科技創新是農業高質量發展的第一要素，建立農業科技創新平臺是提高農業科技生產力的基礎保障。應堅守“擁護政府政策引導、堅持市場需求主導、強化科學技術支撐、鼓勵社會群眾參與、立足農民集體受益”的建設模式，秉承科技創新、協調發展、綠色環保、開放共享的發展思路，圍繞特色農產品，采用現代農業新思維、新模式加速打造具有一定影響力的科技創新平臺。

3.3" 建設農業基礎設施

在農產品的提質增效方面，首先，應加快提升農業機械化水平，針對國營農機設備企業，應加大政策扶持力度，完善農業設備購置補貼政策，加速實現農機設備的國產化進程。其次，應優化農村路網結構，加強農田水利基礎建設，提高農田標準，合理規劃新型農業產業園區。在農產品加工銷售方面，應加速互聯網設施設備在農村的普及程度，增加農戶農業電子設備的保有量。同時建立“市州、縣區、鄉鎮、村戶”四級物流運輸體系，縮短農村個體經營者與消費者的距離。

3.4" 提升農民技能水平

利用社區及村民委員會的領導作用，開展培訓課程，將傳統的農業耕作與現代農業管理有機結合，使農民們更好地掌握智慧農業的技術和管理方法，提升農民的科技應用能力。再者，將農產品生產之前的市場調查、物聯網+大數據+人工智能的融合應用、村戶物流中心的輸發配送的管理、線上+線下銷售平臺運營、持續監測與優化的操作，分模塊分流程對相關內容進行培訓講解。幫助農民了解掌握新的農業生產技能，提高農業智能化管理水平，提升農民的技能水平。

3.5" 培養引進高素質人才

地方政府應聯合相關企事業單位及科研院所，建立健全高水平人才的引進政策體系，落實高水平人才的配套安置資金，解決科技人員的后顧之憂。從而吸引相關的專家學者及高水平人才投入智慧農業的發展建設。同時，加快發展智慧農業教育體系，加強農業院校與新技術的結合，帶動相關產業的高速發展。充分發揮專家學者的科技創新與企事業單位人員的生產銷售優勢，建設團隊式人才合作機制，改變傳統農業的研發-生產-銷售體系，提高農產品的深加工水平，帶動相關企業及農民合作社的生產積極性，為智慧農業的發展與推廣提供范式。

綜上所述，發展智慧農業是當前農業現代化和可持續發展的必然選擇。政府、企業、農民和科研機構應共同努力，加強合作，推動智慧農業的深入發展，實現農業生產的現代化、智能化和可持續發展。智慧農業的發展將會提高農業生產效率、改善農產品質量、減少對環境的影響及提升農民生活水平。接下來，我們應立足自身優勢，著力加強智慧農業科技創新平臺建設，切實強化智慧農業科技創新服務，進一步布局智慧農業創新策源高地，加快關鍵核心技術突破，為鄉村振興提供科技支撐[19]。

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