信息技術(shù)讓農(nóng)業(yè)“聰明”起來(lái)

張雙虎

“別人問(wèn)我，你是不是給老天爺打電話了，倆小時(shí)你說(shuō)下雨就下雨。”說(shuō)起精準(zhǔn)氣象對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的作用，浙江省瑞安市濱海區(qū)農(nóng)民葉國(guó)友淳樸的講述中不失風(fēng)趣。

葉國(guó)友一大早就來(lái)到田間忙碌。去年花椰菜賣得好，今年他又?jǐn)U大了種植面積，從70畝增加到120畝。農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)科學(xué)和信息技術(shù)來(lái)到田間地頭，讓這個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)煥發(fā)新生機(jī)。

作為當(dāng)?shù)氐奶厣a(chǎn)業(yè)，花椰菜在瑞安有著悠久的種植歷史。很多瑞安農(nóng)民大半輩子都在和花椰菜打交道。

2020年7月，中化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司MAP技術(shù)服務(wù)中心入駐瑞安，讓這個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了發(fā)展的春天。

“以前種什么、種成什么樣、種出來(lái)賣給誰(shuí)、能賣出去多少，全靠運(yùn)氣。”葉國(guó)友說(shuō)，“現(xiàn)在一切都變得不一樣了。”落地瑞安的MAP技術(shù)服務(wù)中心不僅推動(dòng)了紫色、金色花椰菜等新品種在當(dāng)?shù)氐脑嚪N和推廣，為農(nóng)戶提供了先進(jìn)的種植技術(shù)，還以GIS遙感、精準(zhǔn)氣象和精準(zhǔn)種植為核心能力，開發(fā)了面向農(nóng)田管理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的瑞安智農(nóng)系統(tǒng)，從全產(chǎn)業(yè)鏈用好大數(shù)據(jù)，幫助農(nóng)民種出好蔬菜、賣出好價(jià)錢。

依托衛(wèi)星遙感、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術(shù)，智農(nóng)系統(tǒng)結(jié)合當(dāng)?shù)鼗ㄒ似贩N，制訂了標(biāo)準(zhǔn)化的種植方案，智能安排各類農(nóng)資投入品的統(tǒng)配、統(tǒng)購(gòu)、統(tǒng)供、統(tǒng)施，從而控制農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、節(jié)約經(jīng)營(yíng)成本。利用氣象、AI病蟲害識(shí)別等智能工具，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控種植風(fēng)險(xiǎn)。

例如，基于氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)精度最高的1乘1平方千米氣象預(yù)測(cè)服務(wù)，為不同地塊提供精準(zhǔn)的氣象數(shù)據(jù)及服務(wù)查詢，對(duì)氣象災(zāi)害進(jìn)行分析、判斷和預(yù)警，幫助農(nóng)戶降低極端天氣可能帶來(lái)的損失。

此外，基于完整的數(shù)據(jù)體系，農(nóng)戶可以進(jìn)入金融保險(xiǎn)和社會(huì)化服務(wù)白名單庫(kù)。同時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)農(nóng)戶種植地塊的權(quán)屬類型、種植作物、種植面積、農(nóng)事操作及供銷、信用數(shù)據(jù)等信息，智能匹配各類農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼，幫助農(nóng)戶更加便捷、更加充分地享受國(guó)家政策。

而且，由保險(xiǎn)公司和政府產(chǎn)業(yè)基金對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行價(jià)格兜底，保障農(nóng)戶種菜每畝收益不低于6000元，農(nóng)戶種植成本每畝不高于3600元。在銷售端，利用數(shù)據(jù)科學(xué)和信息技術(shù)，平臺(tái)可打通商超，和農(nóng)產(chǎn)品收購(gòu)商合作，同時(shí)進(jìn)行全程溯源，打造瑞安花椰菜品牌并進(jìn)行推廣。

“包括大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)的深度融合，推動(dòng)農(nóng)業(yè)進(jìn)入數(shù)字化新時(shí)代，將引發(fā)農(nóng)業(yè)第三次綠色革命，即‘農(nóng)業(yè)數(shù)字革命’，生產(chǎn)方式正由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)變革。”不久前，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)與鄉(xiāng)村振興高峰論壇上，中國(guó)工程院院士、國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任趙春江表示。

國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心正通過(guò)多個(gè)項(xiàng)目推動(dòng)農(nóng)業(yè)數(shù)字化進(jìn)程，在河北趙縣，甘藍(lán)種植、管理、采收等作業(yè)均已實(shí)現(xiàn)智能無(wú)人化。

在不少地方，田間作業(yè)中，遙感無(wú)人機(jī)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)等為精準(zhǔn)作業(yè)提供了基礎(chǔ)。

在一些大型養(yǎng)殖企業(yè)和乳品生產(chǎn)企業(yè)中，目前已實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖過(guò)程自動(dòng)化和無(wú)人化，不僅有利于疫病防控，還能實(shí)現(xiàn)精細(xì)化養(yǎng)殖，全程把控產(chǎn)品的質(zhì)量。

趙春江認(rèn)為，智慧農(nóng)業(yè)主要由三大要素組成。

一是以品種為代表的農(nóng)業(yè)生物技術(shù)，也包括一些農(nóng)藝技術(shù)和農(nóng)業(yè)管理流程等。

二是信息技術(shù)，信息技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可以給機(jī)器賦能，讓機(jī)器更加智能化，還可以增強(qiáng)人的智慧。

三是智能化的裝備，它的作用主要是用來(lái)提高人工作業(yè)時(shí)的能力水平，強(qiáng)化工具手段。

“三大生產(chǎn)要素的組合會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生變革。”趙春江說(shuō)，“智慧農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的最大區(qū)別在于把信息和知識(shí)作為重要的生產(chǎn)要素。通過(guò)智能化的裝備，可以大幅提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。”

在不少現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范基地，數(shù)據(jù)科學(xué)和信息技術(shù)的應(yīng)用取得初步成效；但另一方面，中國(guó)智慧農(nóng)業(yè)其實(shí)才“剛剛起步”。

“我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)近幾年發(fā)展很快。”中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院教授張領(lǐng)先說(shuō)，“但總體來(lái)說(shuō)我們智慧農(nóng)業(yè)的精度還不夠，還不能算是真正意義上的智慧農(nóng)業(yè)。”

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)涉及水、土、光、熱、氣候資源等方面，動(dòng)植物育種、種植養(yǎng)殖、施肥、植保、疫情防控、過(guò)程管理、收獲、加工、存儲(chǔ)、機(jī)械化等環(huán)節(jié)，關(guān)系到多類型復(fù)雜數(shù)據(jù)采集、挖掘、處理、分析與應(yīng)用等問(wèn)題。

此外，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)構(gòu)成，隨著農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，其數(shù)量將大大超過(guò)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

“因此，怎樣獲取、分析、應(yīng)用好農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是建設(shè)數(shù)字農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)的重要課題。”

張領(lǐng)先表示，“數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用必須考慮農(nóng)藝方面的實(shí)際情況，通過(guò)綜合信息來(lái)判斷動(dòng)植物狀況，然后才是怎么調(diào)控、用好這些數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。”

目前，大多數(shù)農(nóng)業(yè)傳感器基于環(huán)境驅(qū)動(dòng)來(lái)判斷動(dòng)植物生長(zhǎng)狀況，繼而采取相應(yīng)的措施，還未能實(shí)現(xiàn)基于動(dòng)植物健康生長(zhǎng)等生理信息的精準(zhǔn)調(diào)控。

張領(lǐng)先解釋說(shuō)，和人類要通過(guò)相關(guān)身體生理指標(biāo)來(lái)判斷健康狀況一樣，動(dòng)植物也需要通過(guò)生理方面的傳感器來(lái)獲取生理信息、判斷生長(zhǎng)狀況、了解健康生長(zhǎng)需要。所以如何獲取精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是需要深入研究的問(wèn)題。

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用多偏重生產(chǎn)領(lǐng)域，還存在農(nóng)技與農(nóng)藝無(wú)法充分結(jié)合、應(yīng)用推廣上處于“盆景”狀態(tài)等問(wèn)題。

張領(lǐng)先近幾年專注于數(shù)據(jù)科學(xué)和信息技術(shù)在蔬菜病害防治方面的應(yīng)用，一開始基于病癥圖像表征（可見光圖像、多光譜圖像）來(lái)判斷，就是在病害發(fā)生后，通過(guò)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，從而實(shí)現(xiàn)病害智能診斷與控制。

“有些時(shí)候，發(fā)生病害再去控制，實(shí)際上對(duì)蔬菜已經(jīng)造成傷害，可能導(dǎo)致減產(chǎn)或品質(zhì)降低。”

張領(lǐng)先指出，“所以病害控制要再往前走，從預(yù)防的角度，在還沒(méi)有發(fā)生病癥前切斷病害傳播。”

儀器技術(shù)的進(jìn)步讓病害早期預(yù)防成為可能，比如霜霉病菌，其侵染蔬菜過(guò)程分“接觸、侵入、潛育、發(fā)病”四個(gè)階段。

前三個(gè)階段不會(huì)出現(xiàn)病癥，但通過(guò)3D顯微鏡等技術(shù)手段，研究人員可以進(jìn)行早期檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、精準(zhǔn)化的病害早期預(yù)警和防控。

“實(shí)際上這也是數(shù)據(jù)的一種處理與應(yīng)用方法。智慧農(nóng)業(yè)是按照動(dòng)植物生長(zhǎng)需求為其提供最佳生長(zhǎng)環(huán)境，因此感知生長(zhǎng)信息的傳感器是智慧農(nóng)業(yè)信息感知發(fā)展方向。”

張領(lǐng)先說(shuō)，“針對(duì)農(nóng)業(yè)信息化、技術(shù)化、工具化的認(rèn)知困惑，需要從認(rèn)知的高度積極踐行‘互聯(lián)網(wǎng)+’的思維和意識(shí)，推進(jìn)‘互聯(lián)網(wǎng)+’與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)深度融合，提高農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘分析與智能決策準(zhǔn)確度。充分利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)深度融合，發(fā)揮疊加效應(yīng)，通過(guò)農(nóng)技農(nóng)藝結(jié)合解決農(nóng)業(yè)領(lǐng)域問(wèn)題。”