现代农业生产中的新技术

｜文/ Linly Ku 译/宋彦英 姜红

在现代农业中，创新比以往任何时候都更加重要。就整个行业而言，农业发展正面临着巨大的挑战，包括生产资料等供应投入品成本的上升、劳动力的短缺，以及消费者偏好，如对整个农业各环节透明度和可持续性的日益关注等。农业企业越来越认识到，这些挑战需要应对解决。在过去的10 年里，农业技术的投资出现了巨大的增长，全球过去5 年间投资了67 亿美元，仅2020 年一年就投资了19 亿美元。该领域的技术创新主要集中在室内垂直种植、自动化和机器人、畜牧养殖、现代温室、精准农业和人工智能以及区块链等领域。

室内垂直种植

室内垂直种植可以提高作物产量，克服有限的土地面积，甚至通过减少供应链中的移动距离来减少农业生产对环境的影响。室内垂直种植，是一种在一个封闭和控制的环境中，通过上下叠放分层种植的种植方式。与传统的种植方法相比，通过使用垂直安装的种植架，显著减少种植所需的土地空间，由于它能使植物在有限的空间中茁壮成长，这种类型的种植通常在城市和城市农业中得以应用。垂直种植的独特之处在于，有些装置不需要植物种植的土壤。大多数要么是水培，蔬菜在装有丰富营养液的水钵中生长；要么是气培，植物根系沐浴在富有营养的水气系统之中。此外，室内垂直种植，还可以使用人工生长灯来代替自然阳光。

从城市的可持续发展，到降低劳动力成本、获取最大化作物产量，室内垂直种植的优势是显而易见的。室内垂直种植可以通过控制光照、湿度和水分等变量，精准地管理测算全年的生产情况，以可靠的生产收获来保障提升食物产量；还可以节能节水，优化资源利用，与传统种植方式相比，可节省70%以上的用水。室内垂直种植可以利用机器人进行收获、栽培和物流处理等环节的作业，以大大减少劳动力的投入，从而解决当前农业劳动力短缺带来的挑战问题。

农业自动化

农业自动化技术，通常与“智能农业”关联在一起，它是一种使农业更有效率、使作物种植或牲畜养殖各循环生产环节实现自动化的技术。越来越多的企业正在致力于机器人技术创新，研发无人机、自主式拖拉机、机器人收获机、自动灌溉技术和播种机器人等。尽管这些技术相当新，但越来越多的传统农业生产者已经将这些自动化技术应用到农业生产过程之中。

从机器人、无人机到计算机视觉软件等，这些技术的新发展已经彻底改变了农业生产方式。农业自动化的主要目标是将一些比较简单的、通常的生产环节自动化，目前最为普遍应用的一些自动化技术，主要包括：收获自动化、自主式拖拉机、播种和除草自动化，还有无人机等。农业自动化技术可以应对诸如农业劳动力短缺、改变消费者偏好等一些主要问题，传统农业实现自动化，在应对消费者偏好、劳动力短缺和农业生产的环境影响等问题中，彰显其里程碑式的重大意义。

现代畜牧养殖

传统畜牧养殖业是一个被广泛忽视和服务不足的领域，尽管这一行业对我们来讲，它可以说是最必要的。畜牧养殖提供了我们每天都在依赖的急需的可再生自然资源。从传统上讲，畜牧养殖管理通常被认为是家禽饲养场、奶牛养殖场、养牛牧场或其他与畜禽相关的农业企业的运营管理，管理人员必须要做准确的财务记录、雇佣监护人员，以确保畜禽得以正确的护理和饲养。然而，近来的发展趋势已经证明，世界畜牧养殖管理正在经历着一场彻底的技术变革。从过去8 ～10 年的技术发展来看，畜牧养殖产业发展水平有了巨大的改善，使其生产经营过程的可追溯和管理更加容易，并且实现了数据化，这些现代技术的表现形式主要有营养技术、遗传学技术和数字技术等。

现代畜牧养殖技术可以提高动物的生产能力，改善动物福利或管理水平。

现代畜牧养殖技术可以提高动物的生产能力，改善动物福利或管理水平。有一种现代技术，就是通过在奶牛身上安装传感器，以监测其健康状况，提高其生产能力。随着这种技术的广泛应用，便产生了一个被称为“连接牛”的概念。在每头牛身上都安装上可配戴的与之对应的传感器，以跟踪监测其每天的活动和健康状况，而汇总起来就对整个牛群的健康活动状况提供了重要的数据支撑，从而使生产管理人员能够比较容易快速地做出相应的管理决策。

动物基因组学是一门研究观察活体动物的整体基因景观，以及它们如何相互作用以影响动物生长和发育的科学。基因组学可以帮助生产管理者了解其畜群的遗传风险，并确定其未来的盈利能力。因此，牛的基因组可以被生产商用以从战略上对牛群个体做出选择和育种决策，以优化畜群的盈利能力和产量。

传感器和数据技术可以给当前的畜牧业发展带来巨大利益。利用这些技术可以实现对病弱动物的及时检测诊断，并智能化地识别显示出可以改进的地方，从而使动物产能得以提高， 使动物福利得以改善。其中，计算机视觉技术可以使我们拥有各种客观公正的数据，从中总结提炼出重要可行的认知和举措。数据驱动的决策将带来更好、更有效和及时的决策，从而推动畜群生产力的提高。

现代温室

近几十年来，温室产业已经从主要用于研究和美学观光目的的小型设施（即植物园）转变为直接与大田传统食物生产竞争的大规模设施。目前，整个全球温室产品市场，每年生产近3500 亿美元的蔬菜，其中美国的产量不到1%。

当今，在很大程度上，由于最近日益发展的技术的巨大进步，该行业正处于前所未有的蓬勃发展期。今天的温室设施，越来越明显地呈现出其大规模的、资本密集型的、以城市为中心的特点。

目前，整个全球温室产品市场，每年生产近3500 亿美元的蔬菜。

随着市场的急剧增长，近年来，温室产业的发展呈现出一些明显的发展趋势。现代温室的技术含量越来越高，如通过使用LED 灯和自动控制系统，完美地营造出适宜的生长环境。成功的温室产业企业，正在大幅度扩大规模，并将其日益增长的温室设施建设，靠近城市枢纽中心，以更好地满足和利用无论任何季节都不断增长的对当地食物产品的需求。为了实现这些宏伟目标，温室产业正在注入越来越多的资本，利用风险投资和其他资源，扩大市场竞争中必要的基础设施建设。

精准农业

农业生产正在经历着一场变革——技术正在成为每个商业农场都不可或缺的一部分。新出现的精准农业企业正在开发一些新的生产技术，通过控制影响作物生长的每一个因素变量，如湿度、病虫害、土壤条件和微气候等，以最大限度地提高作物产量。作为精准农业，在作物栽培和生产过程中采用更为精准的生产技术，可以提高农业生产效率，同时也增加了管理成本。

精准农业公司已经找到了一个巨大的发展机会。据大视野研究有限公司（Grand View Research, Inc.）最近的一份报告预测，到2025 年，全球精准农业市场将达434 亿美元；新一代农业生产者正在兴起，被一批更快更灵活的新兴企业所吸引，这些企业的目标就是系统地促进作物产量的最大化。

区块链

区块链对所有权记录的跟踪功能和抗篡改功能，可用于解决当前食品系统中的食品欺诈、安全召回、供应链低效和可追溯性等紧迫问题。区块链独特的分散结构，确保经过验证的产品及其生产和处理过程，能够创造出一个透明的优质产品市场。

食品质量的可追溯性一直是最近食品安全讨论的焦点，特别是随着区块链应用的新进展，这一点更为大家所关注。由于食品的易腐性，就食品产业整体而言，非常容易出现最终会影响人们生活的错误问题。当食源性疾病威胁到公众健康的时候，从根本上，首先就是要追踪查清污染源，否则是不能容忍的。

因此，可追溯性对食品供应链来说是至关重要的。但是，目前的食品生态系统内的信息沟通状况，使可追溯性成为一项非常耗时的任务，因为其信息的跟踪仍然依靠线下纸质信息来进行。区块链的结构，确保食物价值链上的每一方，都能生成并安全地分享每个数据点，从而创建一个负责任的和可追踪的系统，使带有明确所有权身份标签的大量数据点可以及时得以记录，而且无法更改；这样一来，就可以对食物从农场到餐桌的整个旅程，实现实时监控了。

区块链在食品领域中的应用，不仅仅局限在确保食品安全这一范围。它还可以通过在网络中建立分类账目，平衡市场定价，从而提高当前市场价值。传统的买卖价格形成机制是依赖于当事方的判断，而不是整个价值链提供的信息。拥有对数据的访问权限，就可以掌握供需市场的整体情况。区块链在贸易中的应用，将使传统的商品贸易，还有期货交易，发生彻底性变革。区块链可以使食品供应链上的每个人，都能安全地分享每条已验证的交易记录，从而创造一个极其透明的交易市场。

人工智能

数字农业及其相关技术的兴起，为数字技术的应用创造了大量的新机遇。远程传感器、卫星和无人机可以在整个领域内每天24 小时收集信息，以用来监测植物的生理状况、土壤状况、温度、湿度等，其数据量是巨大的，其重要价值也隐藏在这雪片般一样多的数据之中。

这样，农业生产者就可以通过先进技术（如遥感）更好地了解掌握生产现场的实际情况，比仅靠肉眼、徒步或驾车检查了解到的还要更多、更快、更准确。

远程传感器，可以使计算程序将一个领域环境的具体情况表述和解释为一系列的统计数据，而这些数据则可以被农业生产者用来做生产决策。计算程序处理这些数据，并根据接收到的数据进行自适应和积累学习，收集输入的统计信息越多，该计算程序就越能更好地预测一系列的结果，其目的是让农业生产者，利用这种人工智能，做出更好的生产决策，来实现更好的收获目标。

（ 原 载：h t t p s://w w w.plugandplaytechcenter.com/resources/new-agriculture-technologymodern-farming /，发表于2021 年10月5 日。译者单位：中国农业大学人文与发展学院）