智慧农业到底解决了什么

什么是智慧农业

智慧农业是农业中的智慧经济，或智慧经济形态在农业中的具体表现。智慧农业是智慧经济重要的组成部分；对于发展中国家而言，智慧农业是智慧经济主要的组成部分，是發展中国家消除贫困、实现后发优势、经济发展后来居上、实现赶超战略的主要途径。

智慧农业是将现代科学技术与农业种植相结合，从而实现无人化、自动化、智能化管理。智慧农业是物联网技术在现代农业领域的应用，主要有监控功能系统、监测功能系统、实时图像与视频监控功能。

智慧农业的五大技术趋势

无线传感技术

对于农业物联网系统而言，如何实现环境的实时在线监测，并将监测数据传输到系统中心，其秘密就在于它所使用的各种传感器。

传感器是将温室环境因子等非电物理量转化为控制系统能够识别的电信号的基础元件，根据物联网系统的不同需求，温室配备的传感器数量和种类也大不相同。从与作物生长息息相关的环境因素来看，科技农业中应用到的传感器主要有温湿度传感器、水分传感器、营养元素传感器、二氧化碳传感器、光照传感器等。鉴于农业生产高温、高湿的极端恶劣环境，传感器对于稳定性、灵敏度的要求高，以致价格相对来说比较贵。但是，在无线传感技术的辅助下，种植者能够使作物得到适宜的温度、光照以及精确控制的水肥，为作物创造符合其生长的最适宜的外部环境，从而达到提高品质、增加产量、节约能源的目的，并为作物大数据平台的建立和农产品溯源提供数据支撑。由此可见，在智慧农业中，无线传感器的应用前景非常广泛。

机械全自动化

农业机械自动化是农业现代化的重要内容之一。它可以节省劳动力、减轻劳动强度、实现大规模生产，并提高作业质量、改善生产经营条件，提高农业的生产技术水平和经济效益、生态效益。

近年来，农业机械全自动化技术取得了长足进步，“机器人”们在提供种植照料和监测方面更加灵敏和便捷，自动种植和自动采摘是农业机器人发展最快的两个领域。

3D打印

没有什么新技术能比“打印”新产品更能提高全球制造业的发展。如今，人类肝脏和肾脏的生物打印已经成为可能，更重要的是，新的疫苗和药物已经能够在“生物学的模块构建”下被部分打印出来，种种创举让人不免遐想：当主要应用于工业和制造业领域的3D打印技术遇上传统农业，又会碰撞出怎样的火花？

3D打印是一种以数字模型文件为基础，通过粉末状金属或塑料等可黏合材料，以逐层堆叠累积的方式构造物体的快速成形技术。目前，我国农业界对于3D打印技术的应用，主要集中于农业机械装备的研发和复杂部件制造。传统农机研发的流程一般是：设计目标—设计方案—综合比较—方案确定—技术分析—样机设计—复杂件制作—整机试制—田间试验—改进设计—产品开发。

3D打印可以改变传统的设计流程和制作工序，在设计方案综合比较时即可打印出模型，不仅可以直观地进行结构方案比较，而且还可以多角度进行技术分析，在制作环节中也无需考虑对于生产工艺的依赖，在无需模具的情况下就可以短时间制造出来。将3D打印技术应用于农业机械研发和生产后，可以突破局限，开辟出巨大的设计研发空间，为农机设备的发展带来无限可能。

植物心理学

1966年，有个名叫巴克斯特的情报专家在给庭院花草浇水时，异想天开地把测谎仪绑到了一株天南星叶片上，想测试一下水从根部到叶子的上升速度究竟有多快。随后，他惊奇地发现，测谎仪显示水从根部上升时的曲线图形，居然与人在激动时测得的曲线图形十分相似！当他尝试用点着的火柴接近叶子时，指针的剧烈摆动甚至超出了记录纸的边缘，说明植物已产生了强烈的恐惧心理。

前苏联科学家维克多也做过一个有趣的实验。他先用催眠术控制一个人的感情，并在附近放上一盆植物，然后用仪器把人的手和植物的叶子连接起来。维克多让实验者感到高兴时，植物便竖起叶子，舞动花瓣；当维克多描述冬天的寒冷使实验者浑身发抖时，植物的叶子也会瑟瑟发抖。也就是说，植物会思考，也会体察人的各种感情。这项研究已发展成为一门新兴的学科——植物心理学。

一位科学家每天早晨给含羞草演奏25分钟音乐，听音乐的含羞草比没听音乐的含羞草高1.5倍，而且叶子和刺长得更为密集。科学家在实验中发现，植物喜欢听古典音乐，对爵士乐不喜欢，喧闹的噪音会引起植物的烦恼，生长速度减慢甚至枯萎死去。

2002年，英国科学家罗德和日本岩尾宪三特意制造出了植物活性翻译机，只要连接上放大器和合成器，就能听到植物的声音。

植物和人一样，有完整的神经系统，有思维活动规律，有心理活动，掌握了解植物的心理活动及其规律，对于揭秘大自然、服务大自然、服务人类、服务生产都具有重要而深刻的意义，也是对集约化作物生产设施新设计的又一重大贡献。

农业大数据

目前，农业产业正处在从小农经营为主向规模化、机械化、集约化过渡的阶段，这为农业大数据的应用提供了巨大空间。

农业大数据以涵盖种植业、林业、畜牧业等子行业的农业领域为核心，涉及饲料生产、化肥生产、农机生产、农产品加工等相关上下游产业，并整合包括统计数据、进出口数据、价格数据，乃至气象数据的宏观经济背景数据等环节，是跨行业、跨专业、跨业务的数据分析、挖掘与可视化。

这些数据将成为农业决策的大脑，在未来，农业大数据除了对种植提出建议外，还将为种植者提供种什么、怎么种才能达到收益最大化的系统解决方案，规避同类产品扎堆上市的同质化风险，包括市场预测、农民征信、农业金融等，都需要建立在数据分析的基础上。

农业大数据是融合了农业地域性、季节性、多样性、周期性等自身特征后产生的来源广泛、类型多样、结构复杂、具有潜在价值，并难以应用通常方法处理和分析的数据集合，使农业内部的信息流得到了延展和深化。随着计算机的速度和容量不断增加，收集和使用有关生产农业各个方面的信息的能力将会爆发，将永远改变人类和作物的健康状况。

智慧农业主要解决三大问题

早在2015年，国家推出“互联网+”战略之后，互联网农业逐渐裂变出多个模式。比如，物联网农业、农产品电商、大数据应用、气象监测等新应用。那么，智慧农业到底能解决什么问题呢？有关专家指出，主要能解决生产效率、农产品品质、投入问题，而这三大问题恰恰是农业生产与管理最为艰难的问题。

解决生产效率问题

清华大学中国农村研究院副院长张红宇认为，我国农业生产效率低，为发达国平均水平的2%。我国农业生产效率低下导致农业竞争力不强，农民收入低，以及农民积极性不高。因此，提高农业生产效率是农业根本之根本。智慧农业为何能提高农业生产效率呢？首先，智慧农业解放了农民，让农民成为农业主导者；其次，智慧农业借助先进技术替代了刀耕火种、提高了农业产出比。总体来看，智慧农业解放了劳动力、把技术变成生产工具，替代了传统的人工，从而实现农业稳定产出能力。

提高农产品品质

由于采用传统的生产方式，导致农产品无标准、口感与外形不统一，从而影响用户体验。从结果来看，农产品品质的高低直接决定农产品销售和价格问题。调研发现，智慧农业借助技术优势对农产品生产、施肥、灌溉、日照、采摘时间等方面有详细、标准的操作方法，从而确保了农产品标准化，提高了农产品品质，实现了品效合一。

减少投入

中国农业已经迈入高成本时代。从目前来看，我国农业投入成本高于日本、美国，从而导致农产品价格高、竞争力弱。以小麦为例，国产小麦市场价格多在每吨2450元左右，而国际小麦平均价格大多数情况则在每吨1800元以下。不仅如此，稻谷、大豆和玉米这些主要粮食作物，都是国内价格高于国际价格。为何中国农产品价格高于国外呢？原因是中国农民的土地租金、农资产品价格、人工成本等都在逐年上涨。借助智慧农业，可以提升土地空间的利用、减少农资产品使用、采用智能化减少人力成本等整体成本投入，从而提高农产品的竞争力。

智慧农业的落地之战

很多人认为，智慧农业主要由互联网公司主导，比如阿里、京东等，因为他们具有一流的互联网技术。其实，智慧农业真正的实践者是一线农业企业、家庭农场、农产品产区，他们借助智慧农业的应用积极嫁接到农业生产与管理中，从而帮助自身提高竞争力。

智慧农业更多的是产业落地，甚至包括农民自发地借助智慧农业应用来实现农业的提质增效。相比于一个花费百万级的智慧农业解决方案，农民更需要切实解决生产、销售、产业等某一个环节的落地方案。

种菜用上轨道交通 智慧农业跑出加速度

智能温室大棚、全套滴灌技术、创新授粉方式……在江苏省宿迁市宿城区蔡集镇田洼智慧农业园，先进的农业设备和创新的经营模式，正在为周边的村镇提供农业发展的新思路。

走进田洼智慧农业园的智能玻璃温室，仿佛走进了一个现代农业科技的试验场与展览馆。无土栽培、立体栽培、多层叶菜漂浮培等新型栽种模式近在眼前，将高效农业由“图景”变成现实；电子监测屏中温度、湿度、光照等各项数据不断切换，如同农业科技脉搏跃动不息；巧克力色的小番茄、通体亮黄的长茄、稠密垂挂的长辣椒依次映入眼帘，让人体验了一把蔬菜的“乱花渐欲迷人眼”……

据了解，该产业园与传统模式不同，产业园采用“5G+农业”新技术种植蔬果“镇企共建、企业管理、共同受益”模式运营，项目建成后，亩产收益与投入成正比，预计年分红收益可达200万元。

同时，将带动周边农户240余户就地就业，为村居集体年增收25万元，充分发挥“农业+旅游”村企共建发展模式的示范带动作用，实现村企共建新典范。

在智能玻璃温室中，番茄种植设备一字排开，番茄秧足有3米多长，直达温室横梁。每个栽培架之间都有两根圆形的轨道，上面停放着一辆升降式采摘车，在操作台轻轻一按，智能化温室大棚里的升降机自动升高，新型职业农民站在平台上沿着轨道轻松前行，仔细修剪蔬果芽叶。

采摘车来回忙碌着，该车的行驶轨道还是一个加温系统，通过燃气输送热水，可以给温室加温。

據了解，这里运用“5G+农业”新技术，采取“镇企共建、企业管理、共同受益”的运作模式，带动周边农户就地就业。

智慧农业进大棚 一串葡萄卖200元

阳光透过拱棚照射到嫩绿、紫红的葡萄上，葡萄粒一下子变得半透明，像极了红色绿色的宝石。日前，在山东省威海市南海新区滨海街道西里岛村的万和七彩农业科技有限公司（以下简称“万和七彩公司”），公司总经理王卫正拿着剪刀采收葡萄。

“这红色的葡萄是我们的‘妮娜女王’，一亩地只定植六七棵，每平方米留4串葡萄，每串葡萄我们都控制到35粒上下，成熟后按串卖，一串批发价是200元左右。”王卫说。万和七彩公司的葡萄大棚全部配套了远程控制的水肥一体化设备。大棚顶上是薄膜，四周是筛网，防鸟防虫透风，大棚的地面上还长着繁茂的草皮。

“我们的大棚是根据高档葡萄的生长要求设计的，地上的草皮也都定期打碎到地面，增加土壤有机质。眼下共种植了40多个品种的葡萄，都是从国外引进的优质品种。”万和七彩公司副总经理、技术负责人初靖程介绍。

万和七彩公司目前占地3000亩，其中有高标准智能育苗温室15万平方米。2000平方米的智能玻璃温室里，20多个高档草莓品种正在旺盛生长。玻璃温室的北侧，就是占地1000多平方米的集超净实验室、植物细胞工程中心、组培实验室、基因测序等为一体的科研中心。

“5G+”智慧农业 每天节约5000元

“一键触碰就能根据土壤的温度、湿度进行灌溉、施肥，智能化操作不仅提高了管理效率，还节约了生产成本。”日前，在位于重庆昌州街道八角井村的秦橙智能综合产业园内，工作人员正在操作间里感受“5G+”带来的好处。

“秦橙智能综合产业园是由重庆新秦橙现代农业发展有限公司携手重庆移动荣昌分公司共同打造的，占地300亩的宜机化智慧果园，为荣昌首个投用的‘5G+’智慧农业产业园。”该园负责人介绍。

该果园依托5G技术、结合先进传感设备，实现了对果园气候、土壤、病虫害、作物长势等重要数据的自动采集。同时，通过大数据分析，自动生成农业有害生物预测、预报趋势图，辅助决策系统进行科学调控，自动开启智能环境调节、水肥灌溉控制、安全生产监控、病虫绿色防控等功能。从而实现农业园区集约化、网络化、智能化管理，有效降低劳动强度，减少病害发生，提升农业管理效率。

“以前需要50个人开展的抗旱工作，现在一键在手，只需要1人远程负责对监控系统进行周期性维护、管理即可，每天至少节约5000元劳力成本。”该负责人介绍，“总的来说，智慧果园在传统种植基础上，能节约60%的生产成本，提高20%的产量。”

无人机让农业更绿色更智慧

“锄禾日当午，汗滴禾下土。”千百年来的传统农耕场景，如今更换成指尖轻轻一动，无人机就腾空而起，按照规划路径往麦田、菜地喷洒农药。

在小麦生长重要时期，山东省即墨市华山区小麦田里，一位植保无人机飞手手指轻轻一按， 10分钟工夫，十几亩的小麦轻轻松松就打药完毕。一架无人机一小时可以完成60-90亩，效率是人工的40倍。除了省时省力，无人机喷洒农药还能减少人工打药的漏喷、重喷现象，减少近一半的农药用量，让农业生产更绿色。

植保无人机具有节本增效、减少污染等特点，减轻了农药对喷洒者的身体危害，缓解了农村劳动力不足的问题，顺应了农业全程机械化的要求。

植保无人机替代人工作业带来的第一个改变，就是可以实现“人药分离”，保障农民的生命安全和健康。由于采用超低空作业，在作业时旋翼向下的下沉气流可使喷洒漂移减少、农药沉积率增加，从而极大降低作业环境空气中的农药含量，减少污染。此外，无人飞机旋翼产生向下的巨大旋力，推动农药雾滴对作物从上到下进行穿透，均匀散落于植株各个部位，在大幅减少农药用量的情况下还提高了防治效果。

一片600亩的麦田，人工打药需要2个月，使用无人机则只需1天。相对于人工背负式药箱喷洒，植保无人机作业节水80%、节药30%-50%、节肥约20%。也就是说过去人工打药，一亩地需要半小时、15公斤药水，现在只需1分钟和半公斤药水，作业效率是人工的40倍以上。

四川邛崃的一位农场主，自营农场面积近4000亩，往常植保人工服务开销约16万元，农药费用约32万元。2017年自购2台无人机及配套设备，采用无人机作业，节约农药费用6万元/年，植保总成本节省近20万元，1年就收回无人机采购成本。”安徽庐江的一个飞防作业队，2017年购置5台植保无人机，全年开展植保服务87天。共计完成大田植保作业7.3万余亩，收入约70万元；完成经济作物作业5000余亩，收入约13万元。部分作业携带药剂，可收取药剂费用，除去飞手支出等，净利润接近30万元。

养猪智能化：机器人巡检 1人养2000头

牧原公司在老河口市贺湾村的牧原第五养猪分场年出栏生猪20万头。地面干净，办公楼屋顶铺满深灰色的太阳能发电板，一座座白色方形建筑整齐排布，绿植、花园、试验田分布园区各处。

猪舍全封闭，底部有三层防渗处理，粪便处置也是全封闭。猪尿和猪粪，通过专用管道收集后，分离制作沼气、沼液和有机肥，施肥还田或销往外地。在封闭猪舍内，还装有负压异味收集设备，对生猪气味进行工业化除臭，有效过滤和杀灭93%的空气游菌，还能实现出风端1米以外无臭味的效果。

为了保障猪群健康，猪场防疫实施极致管理。为抵御猪瘟风险，猪舍不会让外人进入，并进行严格消毒。

通过企业的远程监控，可以清晰看到各个猪圈里的情况，猪定时进食、悠闲休息。巡检机器人在猪舍顶部的轨道上，来回监控着猪群的实时情况。

巡检机器人集成可见光摄像头、3D摄像头、红外热像仪、拾音器、气体检测仪等各类传感器，实时传送着温度、湿度、风机转速、异常声音等指标，后方平台通过云监控、大数据分析和自动化设备运行，实现生猪养殖的智慧管理。育肥阶段，2000多头生猪只需要一名养殖技工照料。

猪要是万一病了，一般不吃药不打针。主要通过调节猪舍的环境气候，提升抵抗力来治病，如改变温度、湿度、通风量、含氧量等。

在牧原饲料厂，车间生产非常安静。生猪从出生到销售，饲喂的饲料配方有15种以上。牧原公司的专业营养研发团队，根据生猪生长阶段所需的营养，分阶段研发精细化配方，以促进生猪健康成长。

据了解，饲料生产从原料采购、仓储物流、加工制作、成品运输等全流程，采用多次消毒检测、密闭输送及高温灭杀等技术，全方位抵御病毒侵袭。

牧原的屠宰项目自动化程度很高。屠宰车间采用自动开膛机器人，结合3D成像识别技术降低对内脏的破坏；分割车间采用X光穿透技术，自动识别异物并报警；全自动冷藏库，可进行食品安全全程追溯。

告别粗放，告别污染，走向智能科技和精细管理。老河口牧原公司快速崛起，阐释了现代化养殖的原理。

无人农场是未来趋势

无人农场是人工不进入农场的情况下，采用物联网、大数据、人工智能、5G、机器人等新一代信息技术，通过对设施、装备、机械等远程控制、全程自动控制或机器人自主控制，完成所有农场生产作业的一种全天候、全过程、全空间的无人化的生产作业模式。

随着物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的发展，英国、美国、以色列、荷兰、德国等发达国家陆续开始构建无人大田农场、无人猪场、无人渔场。2019年，我国山东、福建、北京等地也开始了无人大田农场、无人猪场的探索，无人农场作为未来农业的一种新模式，已经开启。

在当前疫情的情况下，无人农场更能发挥其绝对的优势，确保在重大灾情疫情下，不影响农业生产和产品供应。从现在开始布局无人农场技术研发、模式集成、商业机制、支撑政策，对加速推进我国现代农业发展意义重大。

无人农场是对农业劳动力的彻底解放，代表着最先进农业生产力，必将大幅度提高农业生产率、资源利用率、土地产出率，确保农产品品质以及农业绿色发展，是未来农业的发展方向，必将引领我国现代农业的发展方向。

參谋观察

“智慧农业”助力乡村振兴

民族要复兴，乡村必振兴。2021年的中央一号文件提出，要发展智慧农业，建立农业农村大数据体系，推动新一代信息技术与农业生产经营深度融合。为接下来一个时期中国的乡村振兴描绘了新蓝图，对于我国现代农业的转型升级具有重要意义。

当前，伴随着新技术的加速涌现，互联网、大数据、人工智能等技术运用到农业生产各环节，数字农业、智慧农业应运而生，提高了土地、劳动、资本等各项生产要素资源的配置与利用效率，为我国推动乡村振兴，迈入农业强国提供了发展机遇。

发展智慧农业，是中央有关政策的要求，更是转变农业发展方式的现实需要，要加大财政扶持力度，加强农村数字基础设施建设，提升农村网络设施水平和服务供给。同时实施新型职业农民培育工程，创新形式发展信息化培训体系，全面提升农民信息供给、传输和获取能力，促使传统农民向“新农人”转变，为发展智慧农业、推动乡村振兴提供必要的智力支持。

（来源：人民论坛漫评）