智慧农业发展研究

2024-12-31秦显艳

智慧农业导刊 2024年11期

基金项目：安徽省2022年度省级质量工程项目重点教学研究项目（2022jyxm584）

作者简介：秦显艳（1993-），女，硕士，助教。研究方向为农业水利工程。

DOI：10.20028/j.zhnydk.2024.11.005

摘" 要：随着我国乡村振兴战略实施，互联网、云计算、5G技术等高科技与农业融合日益深入，为智慧化农业发展注入强大动力。发展智慧化农业不仅有助于提高农民收入、减轻劳动强度，还能推动农业朝着产业化方向迈进。在我国智慧化农业发展过程中仍存在诸多问题亟待解决。该文探讨当前智慧农业发展状况、分析我国智慧农业面临问题、展望未来智慧农业发展方向。

关键词：智慧农业；农业产业化；劳动力；基础农业；农业发展

中图分类号：F323" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：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

智慧农业是将3S技术、北斗导航技术、物联网技术、大数据、云计算和5G等智能化、集约化的高新技术融合。智慧农业提出2个目标：首先，在农业生产环节实现绿色化、标准化、数据化、网络化和智能化的操作流程。其次，实现农业生产环节闭环可控[1]。这包括对生产对象在生产过程中的气象条件、土壤条件和生长过程中的各种指标进行实时监测，并通过航空航天遥感和近距离遥感监测相结合的方式来定位地理位置。随后，将这些生产对象的数据输送到数据中心进行分析，从而实现智能化的农业生产和管理[2]。

1" 我国智慧农业发展现状

智慧农业作为二十一世纪农业领域最具创新性的农业生产模式，正逐渐成为我国农业发展的重大转折点，通过改变传统农业生产方式，节约生产成本，促进农业工业化进程，增加产量比率，进一步实现农业产业提质增效的双重目标。

1.1" 无人机技术

无人机在农业领域的应用包括航空喷药、监测作物生长情况、土壤土质分析与施肥、预测作物产量、农产品采摘与运输、灌溉水质监测、农作物营养状况诊断、动植物监测与防控、牧群监测、机械传粉以及农业保险勘探等。它们通过3S技术支持收集数据，通过互联网和移动网络技术传输数据。通过分析数据及时发现问题并调整。无人机的应用显著降低了农民劳动强度，同时也提高信息准确度和实时性[3]。随着无人机技术的不断创新与发展，其在智慧农业领域的应用比重将会持续增大，不断为现代农业智慧化与自动化的发展贡献力量。

1.2" 温室大棚

农业大棚是我国设施农业的主要组成部分，是我国设施农业推广范围最广的产品之一，也是我国重点发展的农业设施[4]。在传统农业中，农民通常依靠经验来进行施肥、灌溉和打药等田间管理工作。然而，随着农业现代化的发展，传统的农业方法已经无法满足要求。现代化的温室大棚引入无土栽培和自动化技术，实现温室大棚的智能化管理。通过安装先进的控制设备，可以对大棚内土壤温湿度、光照度、CO2浓度以及土壤中肥料浓度等与农作物生长环境相关要素进行测量[5]。通过对大棚的实时监控，可以将农作物的各项信息传输到电脑终端，经过数据分析后，根据农作物的生长要求，自动进行换气、补光、喷淋、灌溉和施肥等操作[6]，从而为作物生长提供最优环境条件。针对无土栽培，也有相应的系统用于监测。相比传统的栽培方式，无土栽培可以更准确地监测农作物所需养分情况，具有较大的市场前景。

1.3" 智能养殖场

智能化养殖通过将实时监控、大数据、自动化和物联网系统等智能化、可视化的新兴技术与传统生物技术相互融合，应用于现代化养殖工厂中，从而实现智能化及现代化的养殖模式，达到促进养殖产品安全与品质提升，帮助农民创造最大化产值与利润的最终目标。通过专家系统的应用，可以对系统中的专家经验和专业知识进行分析和判断，模拟人类解决养殖行业内各种问题的能力。我国还利用背景减法和去噪算法获取猪的体尺测点，并使用背景差分法提取羊的体形。近年来，我国开发了禽蛋捡拾并联机器人，并且相关技术不断更新迭代，现今已实现了禽蛋从生产到销售的自动一体化。利用神经网络技术对养鸡场中的传染病、寄生虫病和营养代谢等常见病进行样本重组，优化了临床诊断水平。通过融合高科技装置，实现养殖科技的智能化，从而最大限度地减少人力劳动[7]。

1.4" 智能配肥技术

通过传感器监测土壤和水分中的肥料信息，并上传电脑终端，系统根据设定的标准值进行对比，自动补充肥料，满足作物在不同生育阶段的肥料需求。同时，对肥料配比进行科学分析，使其营养价值最大化。这种智能化施肥方式可以取代传统配肥方式，实现精准实时施肥，减少农民无效劳动，增加肥料利用率。在智能化灌溉系统中，电磁阀通过与PC端和移动端相连接，对水肥进行精准化、实时性控制，确保农作物在生育期内处于最佳生长状态。电子施肥控制阀可以根据农作物各生育期的水肥需求设定施肥频率、施肥量和灌水定额。通过对管道内肥液的EC值和pH进行实时检测，从而确保作物生长过程中水肥配比的合理性[8]。智能化灌溉施肥技术结合了节水和节肥的发展理念，能够最大程度满足现代农业的水肥管理需求[9]。

1.5" 生态养殖柜

生态养殖柜是利用互联网技术、传感器技术和PC端与移动端控制技术的一体化、智能化的新型养殖柜。该技术可以实时对放置于配备水基培养和光照设施的养殖柜中的农作物生长状态进行精准监控与记录。消费者可以通过在线平台选购，提高了产品销售过程的透明度。该技术在景观园艺、设施农业以及大型智能生态园等领域已经得到广泛应用，具有广阔的市场前景。在动物养殖方面，生态养殖柜能够模拟不同地域的大气环境，实现动物的异地养殖，例如将热带动物带到温带进行养殖[10]。

1.6" 智慧农业园区

智慧农业园区是在乡村振兴与农业农村现代化的大背景下，运用物联网、大数据、人工智能等信息化和智能化手段建立的具有提高农业生产效率、促进农业产业升级的现代化农业园区。园区内软硬件设备齐全，功能多样，提高了田间管理和农业生产的精细化与自动化水平[11]；智慧农业园区的应用加快了农业生产效率与可持续发展的速度。通过自动化、智能化的农业设备，实现了精细化的田间管理与精准化的灌溉、施肥和农药喷施，减少了资源的浪费和环境污染。与此同时，实时性的数据分析为农业管理者提供了准确的科学依据，解放了农民的劳动生产力，优化了田间操作流程，提高了农作物产量和品质。

1.7" 农机定位

自动驾驶系统采用通信、计算机、网络和控制技术，实现对车辆实时、连续控制。农机定位北斗自动驾驶系统主要依托两大组成部分，一是差分基准站，二是农机自动驾驶仪。北斗导航系统负责为自动驾驶技术提供定位服务。差分基准站负责发射实时观测信号，完成农业作业信息到数据信号传输，农机自动驾驶仪接收数据信号并进行快速分析。准确定位农业机械位置，规划农业种植区域，设定农机作业路线，启动农机自动驾驶进行作业。北斗农机自动驾驶保证农机作业直线行走，减少对秧苗的破坏，提高秧苗成活率。提高覆膜准确率，避免褶皱和起边，提高覆膜成功率。农机自动驾驶在灌溉、施肥、病虫害防治方面具有优势[12]。

2" 我国智慧农业发展面临的问题

目前，我国智慧农业发展较快，特别是在一些重点区域得到了大力的推广与示范，但是，其发展仍面临一些挑战，如技术创新、设备成本、人员专业化水平等诸多问题。我国基础农业设施落后，缺乏专业人才。智慧农业发展需要互联网技术、3S技术和专业化设备，但我国农村发展相对落后，农业设备更新能力和农村信息化基础设施普及水平低。缺乏信息技术人才，智慧农业所需的农业技术人才队伍不足。高科技农用产品推广应用的成本高。当前智慧农业缺乏完善的科研体系，土地规模化经营进展缓慢。农业部门政策领导性低[13]。

2.1" 基础农业设施落后，缺乏专业人才

我国积极推动智慧农业发展，建设了一批数字农业平台，如“数字农业”“智能农业”等。这些平台整合了农业信息资源，为农民提供了专业的技术服务、实时的市场信息。通过互联网，农民可以更加快捷地获取专业的农业知识、交流田间管理经验，间接地提高了农业生产水平。但是，我国农村智能化基础相对落后，没有软件与硬件支持，农业装备更新缓慢，缺乏专业的农机装备监管部门。在部分农村地区农业智能化基础设备以及相关理论知识覆盖程度不高。有线网络及无线移动网络无法实现全覆盖，农牧民家庭户电脑持有率较低，农民与城镇居民信息消费支出差距较大[14]。随着外出务工人员数量的剧增，大量农村劳动力外出务工，使农村人口结构发生改变。人口老龄化严重，年轻人口数量占比过低，老年人没有学习先进技术的能力，造成智慧农业的发展受挫[15]。

2.2" 高科技农用产品的推广应用成本高

农用高科技产品的推广应用成本较高，包括农用机械设备的置换和农用传感器的应用成本普遍较高。比如土壤成分检测、水源质量监测等传感器的应用成本较高，测温度、湿度、CO2浓度等传感器的价格也很高。此外，自动灌溉系统的部件是耗材，废品率高，后期维护费用也很高。但是农民的农作物利润率普遍较低，因此对部署农业科技产品的意愿并不强[16]。

2.3" 缺乏完善科研体系，且土地规模化经营进展较慢

当前我国的智慧农业仍处于初级阶段，整体的科学知识和技能相对匮乏，缺乏完善的农业种植体系，导致智慧农业无法充分发挥作用。农业技师缺乏相关培训和指导，导致农产品种植过程中出现各种问题，无法有效转化为生产力。农业技术研发机构规模较大，但缺乏数据信息交流渠道和有效合作机制，依赖少数科研机构解决技术难题，限制了农业现代化的发展。此外，农村土地流转缓慢、劳动力转移困难，也阻碍了土地的规模化经营。这些问题严重阻碍了我国智慧农业的深层次发展[17]。

2.4" 农业部门政策领导性低

智慧农业作为农业现代化的关键领域，对提高农业生产效益、保障粮食安全和推动农业可持续发展具有重要意义。然而，农业部门在智慧农业领域的政策领导性存在一系列问题，制约了其进一步发展。首先，政策领导性不足表现在对智慧农业技术的引导和支持不够明确。当前，智慧农业技术更新迭代较快，然而政策对于相关技术的引导和支持并不足够精准。缺乏明确的政策指导，使得农民个体和企事业单位在智慧农业投资和实践中面临不确定性，影响了其积极性和投入的决心。其次，政策执行力度不够大。一些智慧农业政策虽然在文件中有所规定，但在实际执行过程中存在一定程度的宽泛性和不具体性。政府部门需要进一步加强对智慧农业政策的监管和执行力度，确保政策真正能够有效地推动智慧农业的发展，而不仅仅是停留在表面的口号和宣传。另外，农业部门在智慧农业政策的制定和执行中存在部门之间协同不足、管理混乱的情况[18]。

3" 建议及展望

经过多年的政策布局与项目实施，我国智慧农业形成了光明的发展趋势，智慧农业的发展与工业4.0、智能制造2025计划同步进行。然而，相对于发达国家，我国当前仍旧处于发展的初级阶段。尽管我国在设施农业、农机自动驾驶、仓储物流管理、食品溯源等方面取得了不错的成绩，但仍面临一些明显的短板，针对智慧农业的发展研究，以下是一些建议及展望。

3.1" 推广先进技术应用

政府和相关企事业单位应推动先进技术在农业中的应用，以提高农业生产效率和减少成本。由政府单位牵头，相关企事业单位作为承办单位，以线上宣传+线下示范的方式将先进成熟的技术成果进行推广应用，逐步解决先进技术推广难问题。不断加快先进技术的推广应用进程，更好地推动新型农业技术的落地实施，从而加快特色农产品生产效率与生产的高质量发展，为农产品物联网的建立提供条件。

3.2" 加强农业科技创新

科技创新是农业高质量发展的第一要素，建立农业科技创新平台是提高农业科技生产力的基础保障。应坚守“拥护政府政策引导、坚持市场需求主导、强化科学技术支撑、鼓励社会群众参与、立足农民集体受益”的建设模式，秉承科技创新、协调发展、绿色环保、开放共享的发展思路，围绕特色农产品，采用现代农业新思维、新模式加速打造具有一定影响力的科技创新平台。

3.3" 建设农业基础设施

在农产品的提质增效方面，首先，应加快提升农业机械化水平，针对国营农机设备企业，应加大政策扶持力度，完善农业设备购置补贴政策，加速实现农机设备的国产化进程。其次，应优化农村路网结构，加强农田水利基础建设，提高农田标准，合理规划新型农业产业园区。在农产品加工销售方面，应加速互联网设施设备在农村的普及程度，增加农户农业电子设备的保有量。同时建立“市州、县区、乡镇、村户”四级物流运输体系，缩短农村个体经营者与消费者的距离。

3.4" 提升农民技能水平

利用社区及村民委员会的领导作用，开展培训课程，将传统的农业耕作与现代农业管理有机结合，使农民们更好地掌握智慧农业的技术和管理方法，提升农民的科技应用能力。再者，将农产品生产之前的市场调查、物联网+大数据+人工智能的融合应用、村户物流中心的输发配送的管理、线上+线下销售平台运营、持续监测与优化的操作，分模块分流程对相关内容进行培训讲解。帮助农民了解掌握新的农业生产技能，提高农业智能化管理水平，提升农民的技能水平。

3.5" 培养引进高素质人才

地方政府应联合相关企事业单位及科研院所，建立健全高水平人才的引进政策体系，落实高水平人才的配套安置资金，解决科技人员的后顾之忧。从而吸引相关的专家学者及高水平人才投入智慧农业的发展建设。同时，加快发展智慧农业教育体系，加强农业院校与新技术的结合，带动相关产业的高速发展。充分发挥专家学者的科技创新与企事业单位人员的生产销售优势，建设团队式人才合作机制，改变传统农业的研发-生产-销售体系，提高农产品的深加工水平，带动相关企业及农民合作社的生产积极性，为智慧农业的发展与推广提供范式。

综上所述，发展智慧农业是当前农业现代化和可持续发展的必然选择。政府、企业、农民和科研机构应共同努力，加强合作，推动智慧农业的深入发展，实现农业生产的现代化、智能化和可持续发展。智慧农业的发展将会提高农业生产效率、改善农产品质量、减少对环境的影响及提升农民生活水平。接下来，我们应立足自身优势，着力加强智慧农业科技创新平台建设，切实强化智慧农业科技创新服务，进一步布局智慧农业创新策源高地，加快关键核心技术突破，为乡村振兴提供科技支撑[19]。

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