智慧农业现状与展望

                                                                                                    中国工程院院士赵春江：智慧农业现状与展望

2018-08-26

【前言】人类社会经历了农业革命、工业革命，正在经历信息革命。农业自身发展经历了以矮杆品种为代表的第一次绿色革命、以动植物转基因为核心的第二次绿色革命。随着现代信息技术的发展，农业的第三次革命——农业数字技术革命正在到来。现代信息技术为我国农业现代化发展提供了前所未有的新动能，信息技术与农业的深度融合，催生了数字农业、精准农业、智慧农业等以信息知识为核心要素的现代农业。智慧农业是按照工业发展理念，以信息和知识为生产要素，通过互联网、物联网、云计算、大数据、智能装备等现代信息技术与农业深度跨界融合，实现农业生产全过程的信息感知、定量决策、智能控制、精准投入和个性化服务的全新农业生产方式，是农业信息化发展从数字化到网络化再到智能化的高级阶段，是中国农业4.0的核心内容。




1、智慧农业已经成为世界现代农业发展趋势

    智慧农业(Smart Agriculture/Farming)已成为当今世界现代农业发展的大趋势。2014年，日本启动实施“战略创新/创造计划(Cross-Ministerial Strategic Innovation Promotion Program，SIP)，并于2015年启动了基于智能机械IT的“下一代农林水产业创造技术”。2017年10月12日，欧洲农机协会(CEMA)召开峰会，提出在信息化背景下，农业的数字技术革命正在到来，未来欧洲农业发展方向是以现代信息技术与先进农机装备应用为特征的农业4.0(Farming4.0);英国国家精准农业研究中心在欧盟FP7支持下，正实施Future Farm智慧农业项目，研发除草机器人，替代化学农药。

  加拿大联邦政府预测与策划组织在其发布的《MetaScan3:新兴技术与相关信息图》报告中指出，土壤与作物感应器(传感器)、家畜生物识别技术、变速收割控制、农业机器人、机械化农场网络、封闭式生态系统、垂直(工厂化)农业等技术将在未来5-10年进入到生产实际，改变传统农业。美国提出智慧农业研究计划，预计到2020年，美国平均每个农场将拥有50台连接物联网的设备。根据国际咨询机构(Research and Market)预测，到2025年，全球智慧农业市值将达到182.1亿美元，主要包括精准农业、畜禽精准监测、智慧水产养殖、智能化温室、农业机器人等。

2、智慧农业是我国现代农业发展的客观要求

    智慧农业可大幅度提高农业劳动生产率、资源利用率和土地产出率。据统计数据，美国人均农业劳动产值高达7-8万美元，欧洲国家为5-6万美元，日本与韩国为3-5万美元。我国农业生产效率远低于发达国家。以设施园艺生产为例，我国每亩年均用时3600小时以上，按人均管理面积计算仅相当于日本的1/5，西欧的1/50和美国的1/300;而产量和水肥利用效率分别仅为荷兰的1/3-1/4和1/2-1/3。发达国家农业生产效率高的重要原因之一是广泛采用现代农业信息技术和装备进行智能化管理，在提高了效率的同时还大幅度降低了人工成本。
    当前我国现代农业发展面临着“谁来种地、怎样把地种好”的重大问题，面临着质量效益不高、产业国际竞争力不强、供给侧改革等严峻挑战。随着城镇化的发展，农村劳力大量转移，导致10种主要农产品人工成本大幅度增加，超过总成本50%，多种农产品的国内市场价高于国外到岸价近30%。我国农业在经历了人力和畜力为主的传统农业(农业1.0)、生物-化学农业(农业2.0)、机械化农业(农业3.0)之后，必须进一步转变农业生产方式，以信息和知识为要素，将现代信息技术与农业深度融合，大力发展智慧农业(农业4.0)，实现农业“机器替代人力”、“电脑替代人脑”、“自主可控替代技术进口”的三大转变，大幅度提高农业生产效率、效能、效益。智慧农业引领现代农业发展，是中国农业历史发展阶段的客观要求。2018年2月《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》中明确提出：“大力发展数字农业，实施智慧农业林业水利工程，推进物联网试验示范和遥感技术应用。”

3、智慧农业研究应用实践
赵春江院士带领团队早在1991年就开展了信息技术在农业领域应用的研究实践，逐步建立了智慧农业技术、产品、应用体系，研究成果在全国31个省市得到广泛应用。
——大田精准农业技术。精准农业是综合运用现代信息技术和智能装备技术，对农业生产进行定量决策、变量投入、定位实施的现代农业操作技术系统，是在资源硬约束背景下用现代工业技术成果装备农业后形成的一种新的高度集约化现代农业生产类型。精准农业体现了“因地制宜、按需投入”的思想，由于精准农业具有科技含量较高、生产手段先进、技术集成性强的特点，对于提高农业资源利用率和农业综合生产能力具有显著作用，成为解决农业高产优质、资源高效利用和可持续发展问题的有效技术途径。经过近20年的潜心研究，作者带领团队创新了4项精准农业自主核心技术。





4、对智慧农业未来发展的思考

    我国是个农业大国，农业具有很强的生态区域性特点，各地社会、经济、信息化水平和产业发展各不相同。国家乡村振兴战略的重大需求，要求我们必须因地制宜地推进智慧农业发展。

    一是要加强政府引导，统筹各类资源，围绕重点领域重点产业实施一批智慧农业重大项目工程，促进农业一二三产融合发展，增加农民收入;
    二是制定相关补贴政策，像农机购置补贴一样，对智慧农业技术产品和应用主体给予政策性补贴，减免农村地区互联网接入费用和农民移动通讯、数据传输费用;
   三是充分调动地方和企业的积极性，建立多方投入机制，加强资金投入力度。考虑到农业的公益性和公共性，在当前农业信息技术产业化水平低和农民投入水平有限的情况下，政府部门要将农业信息与工业信息化区别对待，加大政府投入，并列入政府的基本建设预算;
    四是加强技术标准和人才队伍建设，加强自主技术创新和国际合作，建立一定权限的数据开放共享机制，提高投入资金使用效率，促进智慧农业可持续发展。