智慧农业为何而来？该往何处去？|163

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进行。

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。

智慧农业： 现代农业发展趋势

智慧农业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“，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，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。

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。

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。

智慧农业 ： 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。我国农业生产效率远低于发达国家。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。

同时，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，导致农产品人工成本大幅度增加。我国农业在经历了人力和畜力为主的传统农业、生物-化学农业、机械化农业之后，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，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。

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，赵春江院士带领团队创新了 4项精准农业自主核心技术。

一是建立了天空地一体化的作物氮素快速信息获取技术，可实现省域、县域、农场、田块不同空间尺度和作物不同生育时期时间尺度的作物氮素营养监测。

二是研究出农机北斗自动导航与测控技术，打破国外垄断，提高了农机作业质量和效率，保证了国家农业生产安全。

三是研究出精准施肥、精准施药控制技术，实现了“合适地点投入合适量”的农艺要求，大大提高了肥药利用率；四是研制了典型作业环节的精准监测系统，其农机深松作业监测系统解决了作业面积和质量人工核查难的问题，为国家补贴发放提供依据，在全国21个省市推广应用3万套，市场占比35%。

四是研制出农业航空施药监测系统，解决了作业监管、面积计量、质量评估的三难问题。精准农业研究成果，在全国100多个大农场及规模产区累计应用1.2亿亩，占全国大农场面积20%。

设施农业物联网技术

围绕设施温室智能化管理的需求，自主研制了设施农业作物环境信息感知、智能控制与远程管理技术产品，实现了工程化应用，解决了温室智能管控技术“ 有的用,用得起,用的好 ”问题。针对进口传感器成本高、国产传感器性能差的问题，研制出温室环境与作物生命信息等系列传感器，可实时监测温室环境和作物长势;为解决单纯时序控制的弊端，研制出基于作物肥水需求模型的智能多回路温室控制器、节水灌溉控制器和温室注肥喷药一体机，可对作物按需调控;建立了包括数据采集/传输/分析、设备驱动和智能控制等功能的组态化设施农业测控技术集成应用平台，支持各类传感器及受控设备“即插即用”，可快速定制不同设施环境、水/肥/药等农业生产关键要素的测控系统，该产品被认定为国家自主创新产品。各类技术产品在 500多个园区、1000多家企业、近万个大棚 累计推广 10万多台套 ，提高了温室生产按需调控和智能化管理水平。

基于大数据的基层农技推广服务云平台

按照“农业科技资源一张网”和“全国产业一张图”的思路，创新互联网农业知识库逻辑架构，打造专家、技术、数据、服务和产业相协同的基层农技推广服务云平台。建立了全国农情全方位、立体化和多维度的监测与预报体系，形成以农技人员为源头的苗情、墒情、病虫害、疫情、自然灾害等 动态监测信息点20万个， 自2017年8月份以来 发布农情100多万条 ;研制了机器视觉和深度学习的线上专家诊断服务系统，解答品种选择、病虫草害、栽培管理、动物疫病五大类生产问题150万个， 人工与智能问答1230万次 ;形成区域、品种、生育期、生产指导方案和病虫害库相关联的 知识图谱900TB 、 农业知识实体单元466万个 ，构建了全国基层农技智能服务大脑和海量农业知识神经元，打通全国91套地方专业大数据平台，构建了由52万农技人员/专家、130万职业农民/新型经营主体组成的知识服务中心。

平台集成大数据聚合分析模型，建立了大数据、人工智能与农业社会化服务深度融合的新模式，并与第三方气象预测平台、精准扶贫平台、电商平台、金融保险平台、渠道平台等实现开放共享，提供标准化生产、职业培训、生产与服务双追溯、创业融资、品牌建设、市场开拓等社会化大数据服务。