農(nóng)業(yè)強(qiáng)國戰(zhàn)略背景下智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)路徑初探

譚宇 陳科帆

［摘 要］隨著全球人口的不斷增長和城市化進(jìn)程的加快，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨越來越多的挑戰(zhàn)。為了滿足不斷增長的人口對食品的需求，提高糧食生產(chǎn)效率和質(zhì)量，農(nóng)業(yè)強(qiáng)國建設(shè)成為中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。智慧農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一種新形態(tài)，正在成為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展的新風(fēng)口。本文通過對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，探討了智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)的路徑和可行性，旨在為推進(jìn)我國農(nóng)業(yè)智慧化建設(shè)提供一些參考。

［關(guān)鍵詞］農(nóng)業(yè)強(qiáng)國；智慧農(nóng)業(yè)；數(shù)字化轉(zhuǎn)型

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2024.05.026

［中圖分類號］F323 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A ［文章編號］1673-0194（2024）05-0085-04

0? ? ?引 言

新中國成立70余年來，我國糧食生產(chǎn)不斷邁上新臺階，由供給全面短缺轉(zhuǎn)變?yōu)楣┣罂偭炕酒胶狻?022年，全國糧食總產(chǎn)量達(dá)1.37萬億斤，較1949年的2 263億斤增加了約1.15萬億斤（1斤＝0.5千克）。近年來，國際形勢復(fù)雜多變，習(xí)近平總書記多次強(qiáng)調(diào)“中國人的飯碗任何時候都要牢牢端在自己手中”，將糧食安全放到了更加突出的重要位置。在黨的二十大報告中，首次提出加快建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國，標(biāo)志著我國將逐步從農(nóng)業(yè)大國邁向農(nóng)業(yè)強(qiáng)國。2023年2月13日，《中共中央 國務(wù)院關(guān)于做好2023年全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興重點工作的意見》發(fā)布，作為21世紀(jì)以來第20個指導(dǎo)“三農(nóng)”工作的中央一號文件，進(jìn)一步提出“建設(shè)供給保障強(qiáng)、科技裝備強(qiáng)、經(jīng)營體系強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)韌性強(qiáng)、競爭能力強(qiáng)的農(nóng)業(yè)強(qiáng)國”的總體目標(biāo)定位。

當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展仍面臨規(guī)模化水平較低、專業(yè)化程度不足、人均耕地面積較少等諸多桎梏，在農(nóng)業(yè)強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)牽引下，亟須進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)規(guī)模化、集約化、精細(xì)化水平，建設(shè)現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系［1］。以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一種新形態(tài)，正在成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新風(fēng)口和農(nóng)業(yè)強(qiáng)國建設(shè)的重要抓手，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國建設(shè)目標(biāo)的必由之路。

1? ? ?我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

在農(nóng)業(yè)新興技術(shù)應(yīng)用方面，近年來我國實施了一

批智慧農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用示范工程，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)智能裝備、北斗農(nóng)機(jī)自動導(dǎo)航駕駛等智慧農(nóng)業(yè)科技取得了突破［2］。但受經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、地理位置、資源稟賦等客觀條件的限制和影響，不同地區(qū)、不同省份間智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用程度參差不齊，呈現(xiàn)出較大的區(qū)域差異。其中，在東北、內(nèi)蒙等農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)良好的平原地帶，農(nóng)業(yè)規(guī)模化程度相對較高，區(qū)域內(nèi)大型農(nóng)業(yè)集團(tuán)逐步開展了智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)。如呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)于2020年開展農(nóng)業(yè)數(shù)字化建設(shè)，圍繞“種、種、養(yǎng)、研、加、運(yùn)、儲、銷”八大產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)“夔牛2.0”智慧農(nóng)牧業(yè)系統(tǒng)，實現(xiàn)了智慧化的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)與管控。北大荒集團(tuán)通過農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)治理、AI模型算法和智慧場景應(yīng)用，持續(xù)推進(jìn)全環(huán)節(jié)數(shù)字化、種植科學(xué)化和管理智慧化建設(shè)，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字技術(shù)應(yīng)用等方面實現(xiàn)了全國領(lǐng)先［3］。

在信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，自20世紀(jì)90年代以來，隨著“金農(nóng)工程”等系列國家信息化建設(shè)工程的逐步開展，農(nóng)村信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)取得長足的發(fā)展，建設(shè)逐漸配套完善。截至2022年6月，我國現(xiàn)有行政村已全面實現(xiàn)“縣縣通5G、村村通寬帶”，基本實現(xiàn)與城市同網(wǎng)同速，具備了支撐智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)的信息化本底條件［4］。伴隨著“數(shù)字中國”“數(shù)字鄉(xiāng)村”建設(shè)的加快推進(jìn)，還將持續(xù)優(yōu)化農(nóng)村信息服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村、商務(wù)、民政、郵政、供銷等部門農(nóng)村信息服務(wù)站點的整合共享。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)組織形式方面，目前我國大部分農(nóng)村地區(qū)仍然實行以小農(nóng)經(jīng)濟(jì)為主的分散型生產(chǎn)方式，尚未廣泛建立起規(guī)模化、集約化的農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式。智慧農(nóng)業(yè)的建設(shè)初期需要大量的資金投入和物質(zhì)保障，在數(shù)字化技術(shù)的加持下實施精細(xì)化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，從而實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。因此，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式難以通過規(guī)模化運(yùn)營降低單位產(chǎn)品生產(chǎn)成本，不利于智慧農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展［5］。2023年中央一號文件提出要引導(dǎo)土地經(jīng)營權(quán)有序流轉(zhuǎn)，發(fā)展農(nóng)業(yè)適度規(guī)模經(jīng)營，總結(jié)地方“小田并大田”等經(jīng)驗，探索在農(nóng)民自愿前提下，結(jié)合農(nóng)田建設(shè)、土地整治逐步解決細(xì)碎化問題，將逐步為智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)提供適宜的組織形式。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員建設(shè)方面，雖然我國教育事業(yè)近年來發(fā)展迅速，但在城鄉(xiāng)二元經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)下，農(nóng)村地區(qū)教育水平仍然顯著落后于城市。根據(jù)2020年第七次人口普查的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，全國25歲及以上人口總數(shù)約10.1億人，平均受教育年限為9.46年，而農(nóng)村地區(qū)25歲及以上人口受教育年限為7.78年，低于平均受教育年限1.68年［6］。農(nóng)村教育發(fā)展的不足，造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員受教育程度相對不高，主要依靠經(jīng)驗種植，無法將現(xiàn)代信息技術(shù)和新興農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)行組合式應(yīng)用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量均受到限制。此外，隨著大量農(nóng)村年輕勞動力轉(zhuǎn)移至城市務(wù)工，留在農(nóng)村的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員主要為中老年群體，這也是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率提升的重要因素。

2? ? ?農(nóng)業(yè)強(qiáng)國戰(zhàn)略背景下的智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)思路

以農(nóng)業(yè)強(qiáng)國戰(zhàn)略為方向指引，聚焦農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動，將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，創(chuàng)新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品生長狀態(tài)監(jiān)測管理應(yīng)用，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域病蟲害治理，耕整地，農(nóng)業(yè)種植，農(nóng)田水、肥、藥等施用，農(nóng)業(yè)航空植保，畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面的精準(zhǔn)化、智能化建設(shè)。聚焦農(nóng)業(yè)銷售與流通，打造農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)和質(zhì)量溯源體系，提供農(nóng)產(chǎn)品溯源信息查詢渠道，保障農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和流動過程中安全、可靠。智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)總體框架如圖1所示。

2.1? ?農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)

通過物聯(lián)感知、AI、5G等技術(shù)的創(chuàng)新集成，建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)，對農(nóng)田環(huán)境（如空氣溫濕度、土壤濕度等）、動植物生理狀況，光合有效輻射、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量等開展實時監(jiān)控，為農(nóng)牧品的生長進(jìn)程以及災(zāi)害的預(yù)防、治理，提供及時、可靠和科學(xué)的依據(jù)，提高決策管理和服務(wù)水平。

2.1.1? ?環(huán)境監(jiān)測

布局各類傳感器，實時監(jiān)測農(nóng)田環(huán)境狀態(tài)。通過配置溫濕度傳感器、土壤傳感器、光敏傳感器等，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)園區(qū)空氣、土壤、水質(zhì)、光照等的有效監(jiān)測。實時將農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_，為農(nóng)產(chǎn)品的生長進(jìn)程以及災(zāi)害的預(yù)防、治理，提供及時、可靠和科學(xué)的依據(jù)，提高決策管理和服務(wù)水平。

2.1.2? ?農(nóng)產(chǎn)品生長狀態(tài)監(jiān)管

集成作物生理學(xué)、農(nóng)學(xué)等知識，利用視頻監(jiān)控、無線遙感等技術(shù)，實現(xiàn)作物長勢報告獲取、生長風(fēng)險預(yù)警、營養(yǎng)元素豐缺監(jiān)測、長勢趨勢預(yù)測等功能。動態(tài)、實時監(jiān)測農(nóng)作物長勢、水分、營養(yǎng)含量、農(nóng)產(chǎn)品生長狀態(tài)變化等信息，實現(xiàn)可視化呈現(xiàn)，為全面、科學(xué)、準(zhǔn)確評估農(nóng)產(chǎn)品生長態(tài)勢提供依據(jù)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動科學(xué)、高效進(jìn)行。

2.2? ?病蟲害與專家指導(dǎo)系統(tǒng)

推進(jìn)AI病蟲害識別和專家遠(yuǎn)程指導(dǎo)，融合分析遙感、土壤、農(nóng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)等環(huán)境數(shù)據(jù)和視頻圖像信息，實現(xiàn)對病蟲害的有效預(yù)警，并為專家遠(yuǎn)程診斷分析和指導(dǎo)提供翔實數(shù)據(jù)，實現(xiàn)專家足不出戶，即可遠(yuǎn)程實時指導(dǎo)、瀏覽和在線答疑、咨詢等服務(wù)。

2.2.1? ?病蟲害治理

運(yùn)用AI智能識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、計算機(jī)視覺等技術(shù)，提供病、蟲、草害識別能力。系統(tǒng)提前錄入農(nóng)作物生長參數(shù)和狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)圖片作為參考，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者只需在合乎標(biāo)準(zhǔn)光線條件及背景下將拍攝出來的農(nóng)作物照片上傳，即可快速、精確地識別出病、蟲、草害類型。同時采用專業(yè)模型對農(nóng)業(yè)病蟲害發(fā)生的光譜或圖像信號進(jìn)行挖掘，獲取有效數(shù)據(jù)特征，實現(xiàn)對病蟲害情況的實時識別和鑒定。

2.2.2? ?專家指導(dǎo)

收集農(nóng)產(chǎn)品的實時生長環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度、光照強(qiáng)度等），供專家隨時調(diào)用分析。同時系統(tǒng)中預(yù)置專家經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，涵蓋各種參數(shù)值的范圍和理想值，以及針對各種問題的指導(dǎo)意見和解決問題的詳細(xì)操作指導(dǎo)。此外，農(nóng)戶可在大棚現(xiàn)場通過手機(jī)拍照，上傳實時的大棚內(nèi)農(nóng)作物的生長態(tài)勢照片及視頻圖像，專家系統(tǒng)即可提供實時分析與遠(yuǎn)程指導(dǎo)。

2.3? ?智能化生產(chǎn)系統(tǒng)

構(gòu)建集作物模型分析和精準(zhǔn)生產(chǎn)于一體的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化系統(tǒng)，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測信息對不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對象實施精準(zhǔn)化操作，如耕整地，農(nóng)田水、肥、藥的精準(zhǔn)施用，農(nóng)業(yè)航空植保，養(yǎng)殖自動化等。同時針對生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)，按照一定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，通過智能化設(shè)備進(jìn)行影響和控制，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。通過智能設(shè)施合理安排用工用時用地，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化水平和勞動生產(chǎn)效率。

2.3.1? ?智能化種植管理

布局自動化種植和環(huán)境控制設(shè)施，根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)土壤溫濕度、農(nóng)作物生長狀態(tài)、光照強(qiáng)度、土壤營養(yǎng)狀態(tài)等低于預(yù)設(shè)值或處于不正常狀態(tài)，系統(tǒng)即發(fā)出指令啟動各種設(shè)施如加溫器、加濕器、進(jìn)/排氣扇、遮陽棚、噴淋器、農(nóng)藥噴灑、肥料施用等進(jìn)行工作，對抗常見的低溫、干旱、光照度過強(qiáng)、晝夜溫差大等氣候影響，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定程度后，又可發(fā)出指令讓智能自動化生產(chǎn)設(shè)施停止工作，以最大限度達(dá)到高效生產(chǎn)、節(jié)約控制的目的。

2.3.2? ?智能化養(yǎng)殖管理

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，圍繞設(shè)施化畜禽養(yǎng)殖場生產(chǎn)和管理環(huán)節(jié)，根據(jù)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)采集的養(yǎng)殖場環(huán)境數(shù)據(jù)（二氧化碳、氨氣、硫化氫、空氣溫濕度等），同時集成改造現(xiàn)有的養(yǎng)殖場環(huán)境控制設(shè)備，實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖的智能生產(chǎn)與科學(xué)管理。養(yǎng)殖人員可通過手機(jī)、計算機(jī)等信息終端，實時掌握養(yǎng)殖場環(huán)境信息，及時獲取異常報警信息，并可以根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，遠(yuǎn)程控制相應(yīng)設(shè)備，實現(xiàn)健康養(yǎng)殖、節(jié)能降耗的目的。并引進(jìn)養(yǎng)殖自動化技術(shù)，實現(xiàn)定時定量喂料、喂食、照明、清糞等工作的自動控制。

2.4? ?農(nóng)產(chǎn)品交易平臺

聚焦農(nóng)產(chǎn)品交易服務(wù)，對接淘寶、京東、拼多多等電子商務(wù)平臺，搭建連接農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、物流運(yùn)輸、消費(fèi)群體的產(chǎn)銷對接系統(tǒng)，為農(nóng)產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)園區(qū)、消費(fèi)者、農(nóng)業(yè)市場、超市等提供農(nóng)產(chǎn)品供求信息發(fā)布、網(wǎng)上展銷、自由交易、預(yù)約和團(tuán)購等功能，同時提供農(nóng)產(chǎn)品信息查詢、質(zhì)檢、交易、結(jié)算、運(yùn)輸?shù)热屉娮由虅?wù)服務(wù)，加速農(nóng)產(chǎn)品流通。

2.5? ?農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)

圍繞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)，采集匯總生產(chǎn)者、生產(chǎn)地點、時間、生長狀況、農(nóng)事操作信息、視頻和環(huán)境等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容，并進(jìn)行信息化全面記錄，實現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工管理過程的質(zhì)量安全監(jiān)管和檔案數(shù)據(jù)的查詢。

針對規(guī)模化種植養(yǎng)殖生產(chǎn)基地，在農(nóng)業(yè)投入品、農(nóng)作物田間管理、用藥除蟲、采摘包裝、牲畜引進(jìn)、生長環(huán)境、喂食、售賣等業(yè)務(wù)過程中，實現(xiàn)地塊、農(nóng)畜投入品、用藥、除蟲防疫、殺菌、喂養(yǎng)等日常農(nóng)業(yè)信息錄入與數(shù)據(jù)實時上傳等功能的管理。推進(jìn)溯源碼生成和打印，通過掃描二維碼和網(wǎng)站查詢等方式，方便消費(fèi)者進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品溯源信息查詢和原產(chǎn)地產(chǎn)品甄別，獲取農(nóng)產(chǎn)品種植、施藥、防疫、流通等信息，提升消費(fèi)者購買信心和體驗感。

2.6? ?農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈平臺

對接供應(yīng)鏈金融服務(wù)系統(tǒng)和農(nóng)產(chǎn)品交易平臺，整合農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈全流程合作各方資源，建成農(nóng)田、農(nóng)戶、農(nóng)產(chǎn)品、生態(tài)、物流、金融、保險等信息庫與數(shù)據(jù)融合的開放技術(shù)體系，構(gòu)建數(shù)字化產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，盤活農(nóng)業(yè)資源，助力鄉(xiāng)村振興。建設(shè)區(qū)域供應(yīng)鏈平臺，構(gòu)建區(qū)域供應(yīng)鏈流通體系，優(yōu)化倉儲配送、產(chǎn)銷對接、產(chǎn)地服務(wù)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)消費(fèi)品下鄉(xiāng)和農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)城的雙向流通，切實解決“銷售難”“購買貴”等問題，促進(jìn)區(qū)域供應(yīng)鏈良性發(fā)展。

3? ? ?結(jié)束語

在新時代背景下，我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)入了一個高質(zhì)量、高效益的新階段，智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展將成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵支撐。在推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)過程中，要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等方面技術(shù)的研究和應(yīng)用。同時，要加強(qiáng)政府引導(dǎo)和推動，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)，推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的科技創(chuàng)新和應(yīng)用推廣，推動產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展和信息共享，推廣智慧農(nóng)業(yè)典型案例，不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興。

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