最近，中國工程院院士，國家農業(yè)信息化工程技術研究中心主任，國家農業(yè)智能裝備工程技術研究中心首席專家趙春江作題為《智慧農業(yè)現狀與展望》專題報告。

他表示，現代農業(yè)生物技術、信息技術迅猛發(fā)展，成為現代農業(yè)發(fā)展的重要引擎。新的綠色革命推動傳統農業(yè)技術改造升級，包括生物化、信息化、無害化、循環(huán)化和標準化等方面，發(fā)達國家圍繞農業(yè)生產精準化、集約化、高值化已開始了新一輪的戰(zhàn)略部署。智慧農業(yè)工程科技的發(fā)展已成為國際上現代化農業(yè)技術發(fā)展前沿。

01 智慧農業(yè)已成為世界現代農業(yè)發(fā)展趨勢

智慧農業(yè)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(yè)跨界融合，實現農業(yè)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(yè)生產方式，是農業(yè)信息化發(fā)展從數字化到網絡化再到智能化的高級階段。智慧農業(yè)整合生物技術、信息技術、智能裝備三大生產力要素。

美國、英國、澳大利亞、法國、德國、日本等國家圍繞智慧農業(yè)進行了廣泛的布局，分別出臺了NSTC“國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略計劃”、產業(yè)戰(zhàn)略白皮書、農業(yè)4.0手冊、農業(yè)創(chuàng)新2025、數字農業(yè)、社會5.0等政策，2015-2025全球智慧農業(yè)市值將達到683億美元。智慧農業(yè)包括智能農業(yè)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。

全球智慧農業(yè)發(fā)展迅猛，表現出以下趨勢：

一是大數據技術滲透農業(yè)全產業(yè)鏈。未來發(fā)展農業(yè)，要從全產業(yè)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、配送到消費者餐桌，再到廢棄物處理的全過程，體現出信息科技對農業(yè)產業(yè)發(fā)展的支撐作用。

二是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(fā)展經歷了不同的歷史階段，從機械化到數字化、自動化、智能化，現在已經衍生了系統。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(yè)機器人和農業(yè)無人機等方面。

三是無人化、少人化發(fā)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(yè)生產環(huán)境條件，對人的身體有很大危害。基于勞動力減少和工作環(huán)境惡劣，無人化、少人化農場是未來的發(fā)展趨勢。

四是信息科技推動農業(yè)生產方式變革。我們原來在田里種地、養(yǎng)殖，現在可以進行工廠化生產，比如植物生產工廠、工廠化養(yǎng)豬等模式。

02 我國智慧農業(yè)的研究和應用方興未艾

我國智慧農業(yè)的發(fā)展是一個緩慢的過程，但在很多農業(yè)生產場景和環(huán)節(jié)已經得到了初步的應用。

場景一：智慧農業(yè)生產技術與裝備。在小麥、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(huán)節(jié)，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(huán)節(jié)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。我國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，實現條帶清壟精準播種，避免復播、漏播、轉行橫播交叉等問題，提高田間作業(yè)質量。應用在灌溉上，實現精準對行灌溉。農業(yè)航空精準施藥技術，通過作業(yè)規(guī)劃、導航監(jiān)管、施藥控制、施藥質量評估、防效評估、病蟲情診斷等，實現探的清、飛到位、施的準、霧化好、可評價和全程可控的目標。

場景二：園藝作物生產。園藝生產以溫室生產為主，我們在山東壽光建了一個近八萬平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米50/元。

場景三：智慧果園生產。現在農村地區(qū)都是老人、婦女和兒童，農業(yè)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(fā)了相應的設備，包括采摘、除草、噴藥、開溝、施肥、巡檢、升降作業(yè)平臺等，可實現全程機械化作業(yè)。同時，我們已經研發(fā)出很好的水果智能檢測的分析線，一小時可達到10噸的檢測線。

場景四：智慧養(yǎng)殖生產。養(yǎng)殖是智慧農業(yè)重要的應用場景，動物的體溫檢測技術產品可以在線檢測，發(fā)現生病之后溫度升高的畜禽，便于及時進行防治。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，減少溫室氣體排放。還可以通過視頻攝像頭監(jiān)測動物行為，實時監(jiān)測營養(yǎng)狀況、健康狀況等。巡檢機器人、防疫消毒機器人，可以代替人從事對身體有害的作業(yè)。

場景五：農產品智慧物流。農產品全產業(yè)鏈的改進，生鮮農產品中肉類、生鮮水果蔬菜是重要的一部分，都需要智慧冷鏈物流。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(yè)+智能技術”，實現供應鏈可感、可控、可調。

場景六：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(yè)化社會化服務企業(yè)組織快速發(fā)展，體現規(guī)模化的生產效益，推動小農戶生產現代化。當前，智能語音服務機器人技術已經成熟。作為農業(yè)職業(yè)院校的學生，可提供生產技術服務、信息服務。

03 我國未來智慧農業(yè)技術技能人才需求

未來，我國發(fā)展智慧農業(yè)是一個重要的趨勢和方向，“十四五”規(guī)劃提出要發(fā)展智慧農業(yè)，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(yè)精準化、管理數字化和服務網絡化。

我國未來智慧農業(yè)對人才的需求：一是對農業(yè)有情懷，喜歡現代農業(yè)；二是知識交叉型，能用計算機把不同專業(yè)的知識結合起來，建立知識系統；三是技能實戰(zhàn)型，要會操作拖拉機、植保機等農業(yè)機械；四是具有工匠精神，要精益求精；五是懂經營會管理，提供專業(yè)化和社會化服務；六是適應信息化趨勢，推動智慧農業(yè)發(fā)展。

作為傳統的農業(yè)大國，近年來中國在提高糧食產量方面取得了巨大的成就。近期中國農業(yè)科學院和國際食物政策研究所（IFPRI）聯合發(fā)布的《中國農業(yè)產業(yè)發(fā)展報告2022》指出，2022年中國農業(yè)生產將繼續(xù)向好，糧食總產量預計將達到1.38萬億斤。

在近日舉行的2022全球數字經濟大會智慧農業(yè)論壇上，中國工程院院士、國家農業(yè)信息化工程技術研究中心主任趙春江介紹了中國發(fā)展智慧農業(yè)的路線圖。他對中國糧食生產取得的成就予以充分肯定，但同時也指出，農業(yè)仍面對各個方面的諸多挑戰(zhàn)。

中國農業(yè)發(fā)展面臨五大挑戰(zhàn)

“第一個挑戰(zhàn)是資源利用率的問題，目前全球都很重視現有資源的利用效率——肥料、水和土地”，趙春江指出，中國農業(yè)綠色發(fā)展研究會公布的數據顯示，我國氮肥有效利用率只有40%左右，磷肥也比較低。“農藥利用率也是40%左右，但和發(fā)達國家60%的數據相比，還是有很大的差距。”

其次，我國將土地經營權交給農民，導致生產經營的地塊比較小。小農戶、小地塊的碎片化現狀，導致農業(yè)生產效率比較低。

第三，隨著大量農村勞動力向城市轉移，導致從事農業(yè)的人口數量急劇下降。趙春江說：“現在的‘00后’幾乎沒有人愿意從事農業(yè)生產，未來必須有一種解決方案能持續(xù)地生產食物。

第四，目前中國的農業(yè)機械化率較低，約為72%左右，主要針對作業(yè)的農作物包括小麥、玉米、水稻。其他的農業(yè)設施、畜牧業(yè)、水產業(yè)、園藝業(yè)等機械化率均不高。趙春江說：“一方面我國勞動力減少，沒人種地，另一方面機械率又比較低，這就是面臨的前所未有的挑戰(zhàn)。”

同時，中國農業(yè)在效益方面也存在著一些問題。農民由于獲得的利潤不高甚至為負數，導致其種地積極性較低。

趙春江指出，未來的勞動力短缺、人口老齡化對中國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展是巨大的挑戰(zhàn)。“在此背景下，我們必須找到一種能支持農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的解決方案。隨著數字技術的到來，農業(yè)也進入了綠色革命、數字革命的新時代。我們必須牢牢把握這個機遇，發(fā)展數字農業(yè)與智慧農業(yè)。”

去年3月12日，《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》公布，提出要建設智慧農業(yè)，加快推進農業(yè)農村現代化。趙春江指出，未來中國農業(yè)發(fā)展要推動三個方面的轉變：由傳統生產方式向高生產效率綠色發(fā)展方式的轉變，由過度依賴人向機器為主的轉變，由主觀經驗判斷向大數據智能決策轉變。

智慧農業(yè)路線圖分五步

智慧農業(yè)包括四個重要部分，即信息獲取、以大數據為基礎的智能決策、精準控制與投入、個性化的精準服務。趙春江指出，發(fā)展智慧農業(yè)對應對全球氣候變化、水土的保持、保護、減少農藥的使用以及保護生物多樣性等具有重要的作用和意義。

他表示，未來智慧農業(yè)的發(fā)展目標包括三個方面：

第一，通過計算技術提高人對農業(yè)整體生命系統的把控能力；

第二，通過高等智能化的機械化技術替換人力勞動；

第三，用自有產品替代進口產品。

“使得農業(yè)生產逐步地走向智能化，服務網絡化，這是中國智慧農業(yè)的發(fā)展目標。那么每個階段怎么走？通過研究我們將其分成了五步。”趙春江介紹道，我國從2020年開始已經推進智慧農業(yè)的發(fā)展，第一步預計從2020年到2030年將進行持續(xù)的技術創(chuàng)新，重點解決理論、技術、方法相關的應用場景問題。

第二步重點是技術產品的研發(fā)和創(chuàng)新，實現農業(yè)生產過程中智能化的控制與自動化的操作以及智能化服務。趙春江指出，這一步的時間點將從2022年到2030年，“預計經過十年的技術創(chuàng)新，能夠發(fā)展出滿足我國智慧農業(yè)發(fā)展的技術體系與產品體系。”

在中國發(fā)展智慧農業(yè)的路線圖中，第三步是集成化的應用示范；第四步要實現智慧農業(yè)技術的廣泛應用，這一階段預計從2030年持續(xù)到2035年，屆時農業(yè)數字經濟的規(guī)模將達7.8萬億元；第五步，智慧農業(yè)要形成產業(yè)在農業(yè)領域進行廣泛地應用，這一階段將從2035年發(fā)展到2050年。

趙春江表示，到2050年我國的社會經濟、人口素質、應用環(huán)境等將發(fā)生巨大的變化。屆時農業(yè)要全面實現智慧化的管理，農業(yè)數字經濟規(guī)模達到24萬億元。

統籌智慧農業(yè)發(fā)展和數字鄉(xiāng)村建設

目前，我國已經推動了一系列相應的措施和政策以推動智慧農業(yè)的發(fā)展。趙春江指出，首先是加強農村基礎設施建設，5G通信網絡已經在我國農村地區(qū)如縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等開始進行建設。一些響應的技術標準和技術規(guī)則如國家標準、行業(yè)標準、團體標準、地方標準等也正在推進。

第二，支持技術創(chuàng)新。除了在國家層面上設立重點研發(fā)專項外，還有技術攻關的項目以解決智慧農業(yè)發(fā)展的技術問題；第三，各個省市正在推動以場景為驅動的應用示范；第四，制定鄉(xiāng)村政策保證體系，以政策“組合拳”推動智慧農業(yè)的發(fā)展。

“我國國土面積太大、場景太復雜，未來發(fā)展智慧農業(yè)的模式我們從技術發(fā)展、技術應用的模式角度分成三大類。”趙春江指出，第一類面向農民和家庭農場，重點以提供專業(yè)化和社會化服務為主。第二類瞄準全國380萬座家庭農場，推動中等尺度規(guī)模的生產經營主體搞技術的配套和集成。第三類在東北地區(qū)、西北地區(qū)等地的大農場實施完整的技術集成解決方案，以推動智慧農業(yè)的發(fā)展。

趙春江表示，我國政府高度關注農業(yè)，除生物技術外，在推動信息技術的發(fā)展和應用上也給予了很大的支持。比如1999年在小湯山建立了精準農業(yè)的國家應用示范基地，可以進行相應的產品設計、研發(fā)、中試和示范，以及傳感器、生產線式的中試生產。

目前，基于新能源的智能拖拉機已經被大型農機企業(yè)研發(fā)面世。一些大型農機企業(yè)正在探索高端農機裝備的研發(fā)，并將這一技術和農業(yè)的實際場景，尤其是結合農業(yè)科學持續(xù)發(fā)展、保護性耕作等國際熱點和方向進行應用示范。

此外，我國在探索天空地一體化的信息獲取以及集成應用方面也獲得進展。如通過遙感無人機以及物聯網技術，可以實現精準施肥。在河北省建設的79個智慧農場中就有部分農場實現了這一功能。

北斗衛(wèi)星導航技術也已經被廣泛地應用于農業(yè)生產的各個環(huán)節(jié)，體現出北斗衛(wèi)星導航技術作為數字的底盤技術在農業(yè)中的重要作用。趙春江說：“從種到收、運輸等各個環(huán)節(jié)，北斗衛(wèi)星導航技術為中國發(fā)展智慧農業(yè)，奠定了很好的基礎。北斗衛(wèi)星導航技術對支持我國智慧農業(yè)的發(fā)展，特別是大田智慧農業(yè)發(fā)揮了很重要的作用。同時各地政府正在開展大量的田間新技術的展示和示范。”

他總結道，在我國有著強大農業(yè)需求的基礎，基于一定的技術基礎以及各種各樣應用場景的驅動，未來中國智慧農業(yè)一定會發(fā)展得很好。“發(fā)展智慧農業(yè)要兼顧數字鄉(xiāng)村建設，將智慧農業(yè)的發(fā)展和數字鄉(xiāng)村建設統籌起來，實現鄉(xiāng)村振興。”