田孝威，胡 靜，侯麗娟，丁建國(guó)*，葉 全，劉增輝

（1.威海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東威海 264200；2.乳山市白沙灘鎮(zhèn)政府，山東威海 264500）

0 引言

農(nóng)業(yè)是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的重要產(chǎn)業(yè)，在當(dāng)前發(fā)展的新時(shí)代新格局，需要不斷拓展增產(chǎn)、增效，不斷改進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式，利用先進(jìn)的科技生產(chǎn)力、推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。智慧農(nóng)業(yè)在種植模式、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了顛覆性的變革，對(duì)大田生產(chǎn)條件進(jìn)行了動(dòng)態(tài)監(jiān)控、高效控制以及精準(zhǔn)感知，給農(nóng)作物種植環(huán)境提供科學(xué)的分析判斷及精準(zhǔn)施策，促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)智能化管理，提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量收益，大力推動(dòng)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。衛(wèi)星遙感、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以有效采集農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行人工智能分析、精準(zhǔn)施策，開(kāi)展精細(xì)化栽培，精確了解市場(chǎng)需求、差異化定位，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高效發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)各個(gè)領(lǐng)域中。物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、電子通信技術(shù)之后的第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)是當(dāng)今世界的前沿科技，將這些新技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，可以提高農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、信息化、智能化以及自動(dòng)化。雖然我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)方面取得一定研究成果，但是和發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，仍然存在很多不足，吸收學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)科技成果推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)智能化成為當(dāng)前的緊要任務(wù)。草莓是對(duì)生產(chǎn)條件要求較高的中高檔水果，采用智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)技術(shù)，有利于解決草莓市場(chǎng)的供需矛盾，提高草莓品質(zhì)產(chǎn)量，增加果農(nóng)收入。

威海氣候特點(diǎn)為年均氣溫12.2℃，平均降水量762.2 mm，平均日照時(shí)數(shù)2 480.0 h，與草莓生物特性相吻合，是進(jìn)行草莓示范基地建設(shè)的最佳生產(chǎn)區(qū)域之一。在威海推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 日本智慧農(nóng)業(yè)

日本國(guó)土面積狹小、人口稠密，可用耕地面積小、土地貧瘠、自然災(zāi)害頻發(fā)，以往糧食主要依靠進(jìn)口，同時(shí)，日本勞動(dòng)力緊缺、老齡化問(wèn)題嚴(yán)重。但是日本是科技發(fā)展創(chuàng)新和人才強(qiáng)國(guó)，在發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方面同樣重視科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)，經(jīng)過(guò)十余年總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為只有發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，依靠高新技術(shù)，才能有效解決本土的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各種矛盾。目前，日本在智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。日本農(nóng)業(yè)生產(chǎn)注重“精”“細(xì)”兩個(gè)方面：一方面，生產(chǎn)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果給農(nóng)戶提供下一季種植建議，同時(shí)他們還生產(chǎn)很多小型智慧農(nóng)業(yè)裝備，在設(shè)備上安裝了定位系統(tǒng)和各式傳感器安全避障、精準(zhǔn)耕作。另一方面，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)部門(mén)都覆蓋著智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)，生產(chǎn)有專(zhuān)門(mén)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人，有智能監(jiān)測(cè)技術(shù)，在流通環(huán)節(jié)也大力地使用了智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)。日本通過(guò)智慧農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)了勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高，有效降低了農(nóng)業(yè)勞動(dòng)人口，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。目前，威海助力推動(dòng)中日精致農(nóng)業(yè)建設(shè)，通過(guò)中日合作，把日本最好的草莓無(wú)土栽培技術(shù)導(dǎo)入中國(guó)。

2 草莓種植人工智能技術(shù)

草莓是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、果味鮮美，深受消費(fèi)者喜愛(ài)的水果品種，目前具有較好的市場(chǎng)前景。當(dāng)前草莓栽培模式主要有：露天栽培、冷棚提早栽培、溫室大棚栽培，但是草莓市場(chǎng)斷檔期仍然較長(zhǎng)，不能滿足人民日益增長(zhǎng)的消費(fèi)需求。因此，采用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)行草莓栽培管理，有效調(diào)控草莓生長(zhǎng)溫濕度、光照等條件推遲或者提早促成草莓結(jié)果，可以滿足市場(chǎng)需求，為農(nóng)民增收，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

2.1 智慧農(nóng)業(yè)涉及的主要技術(shù)領(lǐng)域

2.1.1 遙感技術(shù)。遙感技術(shù)是從農(nóng)業(yè)系統(tǒng)獲得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的主要來(lái)源，可以周期性動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境及地面信息包括作物生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、病蟲(chóng)害動(dòng)態(tài)監(jiān)控、農(nóng)作物產(chǎn)量估算等等。采用農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)，需要進(jìn)一步規(guī)范監(jiān)測(cè)體系的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，防止因科技或者人為因素出現(xiàn)錯(cuò)誤。通過(guò)遙感技術(shù)應(yīng)用于草莓種植領(lǐng)域，可以監(jiān)測(cè)草莓種植的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對(duì)草莓生產(chǎn)精準(zhǔn)施策。

2.1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。要推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化就需要發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要包括：前端信息搜集、中端信息傳遞、終端信息管理和應(yīng)用。目前，物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用在農(nóng)業(yè)溫室管理、作物生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)、天氣監(jiān)測(cè)、水肥管理、植保防護(hù)、農(nóng)產(chǎn)品安全與追溯等一系列方面。

2.1.3 5G技術(shù)。5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是農(nóng)業(yè)企業(yè)和農(nóng)民發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)所必需的新技術(shù)。5G技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，可以有效實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品信息追溯。同時(shí)，5G技術(shù)還可以大幅度提高農(nóng)業(yè)機(jī)械及無(wú)人機(jī)的控制精確度，提高農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的精確度及分析效率。

2.2 智能系統(tǒng)

2.2.1 智能數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，通過(guò)對(duì)草莓生長(zhǎng)外界環(huán)境（如溫濕度、光照情況、土壤酸堿度、水肥濃度等）、草莓本身生長(zhǎng)狀況（如葉片溫度、果實(shí)外觀等），以及病蟲(chóng)害發(fā)生情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，收集數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析系統(tǒng)。

2.2.2 智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。對(duì)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析整理歸納，主要對(duì)草莓生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，及相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合系統(tǒng)分析，建立草莓生長(zhǎng)智能化模型，為草莓生產(chǎn)科學(xué)管控提供依據(jù)，促進(jìn)草莓增產(chǎn)增收。

2.2.3 智能數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制溫濕系統(tǒng)、水肥一體化系統(tǒng)、卷簾控制系統(tǒng)、光照系統(tǒng)等等，根據(jù)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化作業(yè)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)多種傳感器感知世界，然后通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)手段傳遞給設(shè)備終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)外界的感知。通過(guò)對(duì)草莓生長(zhǎng)環(huán)境的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度、酸堿度、營(yíng)養(yǎng)液濃度等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以自動(dòng)增溫、降溫、通風(fēng)、遮陽(yáng)、增加光照、調(diào)節(jié)水肥濃度等操作，調(diào)節(jié)草莓的生長(zhǎng)，促成或者延遲結(jié)果，進(jìn)而滿足市場(chǎng)供求平衡。此外，該系統(tǒng)還可以監(jiān)測(cè)病蟲(chóng)害，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)科學(xué)防控。

3 智慧農(nóng)業(yè)的價(jià)值

3.1 改善農(nóng)業(yè)生態(tài)

智慧農(nóng)業(yè)可以改善農(nóng)業(yè)生態(tài)，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，農(nóng)民依靠自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行農(nóng)藥化肥的施用，生產(chǎn)效率低下，浪費(fèi)了大量的人工、物力以及財(cái)力，對(duì)農(nóng)業(yè)水體和土壤造成了污染，破壞了生態(tài)環(huán)境。通過(guò)智慧農(nóng)業(yè)的大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等智能體系，根據(jù)作物生長(zhǎng)需要精準(zhǔn)施策，進(jìn)行肥料和農(nóng)藥的規(guī)范施用，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，減少環(huán)境污染。

3.2 優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

智慧農(nóng)業(yè)給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)銷(xiāo)售帶來(lái)新的機(jī)遇；同時(shí)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)農(nóng)民可以獲得更多的種植信息，獲得各類(lèi)資源，拓展銷(xiāo)售渠道，為農(nóng)戶增收提供保障。

3.3 增加農(nóng)民收入

通過(guò)智慧種植方式，可以節(jié)省人工、物力，全方位優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植，增加產(chǎn)量、提高品質(zhì)，降低農(nóng)藥化肥施用量，同時(shí)拓寬銷(xiāo)售渠道，獲得更多的農(nóng)業(yè)信息，為農(nóng)戶創(chuàng)收提供保障。

4 威海智慧農(nóng)業(yè)推廣存在問(wèn)題

1）農(nóng)戶對(duì)智慧農(nóng)業(yè)認(rèn)識(shí)不夠、意愿不強(qiáng)。很多農(nóng)戶只是聽(tīng)說(shuō)過(guò)智慧農(nóng)業(yè)，但是對(duì)智慧農(nóng)業(yè)缺乏深入了解；另外，智慧農(nóng)業(yè)投入高，資金回籠慢，農(nóng)戶普遍接受度不夠高。

2）智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)人才短缺?，F(xiàn)在威海當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶年齡偏大，知識(shí)水平有限，缺乏智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)技術(shù)知識(shí)。國(guó)內(nèi)目前智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)人才有限，很少來(lái)到威海創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，人才匱乏，導(dǎo)致智慧農(nóng)業(yè)推廣受阻。

3）農(nóng)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)程度低。目前，威海本地主要以分散小農(nóng)戶為主，缺乏生產(chǎn)規(guī)模較大的農(nóng)戶，小規(guī)模生產(chǎn)難以在生產(chǎn)上采用大型機(jī)械設(shè)備。

4）技術(shù)更新緩慢。目前，威海第一產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本處于初級(jí)階段，機(jī)械化智能化水平較低，產(chǎn)品品質(zhì)不高。第二產(chǎn)業(yè)加工種類(lèi)有限，僅僅局限于幾個(gè)傳統(tǒng)的品類(lèi)，無(wú)法滿足市場(chǎng)多元化的需求。關(guān)于第三產(chǎn)業(yè)，威海當(dāng)?shù)匾矝](méi)有形成特色旅游產(chǎn)業(yè)，對(duì)本地經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)作用不強(qiáng)。

5）資本投入不足。鄉(xiāng)村及產(chǎn)業(yè)振興離不開(kāi)資本的投入，目前，由于經(jīng)濟(jì)大環(huán)境因素，政府對(duì)產(chǎn)業(yè)振興的資金支持有限、投入不足。其他組織、企業(yè)及金融機(jī)構(gòu)等考慮農(nóng)產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)因素，很少有較大投入，農(nóng)民融資也存在困難，這就影響了智慧農(nóng)業(yè)在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。

6）農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力和土地資源匱乏。農(nóng)村勞動(dòng)力流失嚴(yán)重，威海農(nóng)村勞動(dòng)力主要為中老年和女性；耕地利用率逐年降低，復(fù)種指數(shù)低，大片土地處于閑置狀態(tài)。

5 威海發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的舉措建議

5.1 推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)宣傳工作

我國(guó)目前智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展尚處于起步階段，智慧農(nóng)業(yè)在農(nóng)村地區(qū)還沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用，僅有少量試點(diǎn)。農(nóng)業(yè)從業(yè)者受教育水平不高、思維固化、對(duì)新事物接受能力較弱，因此需要通過(guò)廣播、電視、報(bào)紙等多種渠道進(jìn)行宣傳智慧農(nóng)業(yè)理論知識(shí)，以及歐美日等國(guó)家的成功先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。

5.2 加強(qiáng)人才培養(yǎng)、培育新型農(nóng)民

智慧農(nóng)業(yè)推廣需要大量具備專(zhuān)業(yè)知識(shí)的人才，政府、企業(yè)、高校等需要聯(lián)合起來(lái)，構(gòu)建完善的人才培養(yǎng)體系，不斷壯大智慧農(nóng)業(yè)專(zhuān)業(yè)人才團(tuán)隊(duì)。由農(nóng)業(yè)企業(yè)對(duì)本地農(nóng)業(yè)從業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)，對(duì)在校學(xué)生進(jìn)行智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)培訓(xùn)，提高農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的技術(shù)水平及實(shí)際操作技能。培育新型農(nóng)民，循序漸進(jìn)把農(nóng)業(yè)從業(yè)者從普通農(nóng)民培育成新型職業(yè)農(nóng)民。

5.3 加大政府對(duì)智慧農(nóng)業(yè)投入力度

智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展是一項(xiàng)長(zhǎng)期艱巨的工程。在我國(guó)現(xiàn)有情況下，政府的財(cái)政支持十分重要，占據(jù)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要部分。政府需要加大科研投入，加大新產(chǎn)品、新設(shè)備、新工藝的研發(fā)工作；設(shè)立智慧農(nóng)業(yè)項(xiàng)目，給企業(yè)、種植戶以資金技術(shù)支持。政府要把握好每筆財(cái)政資金的有效輸出，每年給予智慧農(nóng)業(yè)一定比例的支持，保障智慧農(nóng)業(yè)在本地的良好、積極向上地發(fā)展。

5.4 加快農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化離不開(kāi)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，政府需進(jìn)一步加大農(nóng)村信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，確保安全的前提下，進(jìn)一步培育多元化融資主體，吸引社會(huì)資金和國(guó)內(nèi)外風(fēng)險(xiǎn)資金，實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)融合”等信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程。

6 結(jié)語(yǔ)

智慧農(nóng)業(yè)是全程精細(xì)化管控，在農(nóng)業(yè)的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、5G技術(shù)等高新科技。通過(guò)高新技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相結(jié)合，完成農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、銷(xiāo)售、售后服務(wù)等產(chǎn)業(yè)全鏈條的智慧化管理和精細(xì)化管理。

威海本地草莓產(chǎn)業(yè)存在生產(chǎn)結(jié)構(gòu)單一、技術(shù)相對(duì)落后、生產(chǎn)規(guī)模小、抵抗自然災(zāi)害能力較弱、經(jīng)濟(jì)管理較差等問(wèn)題。傳統(tǒng)落后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無(wú)法適應(yīng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化需要，也不利于新型農(nóng)業(yè)人才的培養(yǎng)。威海乳山地區(qū)基本形成了草莓產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，但是栽培主要采用傳統(tǒng)暖棚栽培模式，目前尚缺乏智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展設(shè)施，需要逐步推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)相關(guān)項(xiàng)目設(shè)施，改進(jìn)落后的生產(chǎn)方式，采用先進(jìn)的智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，智慧農(nóng)業(yè)其在未來(lái)威海本地發(fā)展?jié)摿涂臻g巨大。目前，威海本地草莓栽培病蟲(chóng)害發(fā)生較為嚴(yán)重，智慧農(nóng)業(yè)在此方面的應(yīng)用能有效降低人力物力，降低農(nóng)藥的施用量，科學(xué)管理、精準(zhǔn)施策。總之，智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用到草莓栽培生產(chǎn)上，將大大提高草莓栽培生產(chǎn)效率，為威海草莓事業(yè)提供新鮮血液、提供強(qiáng)大動(dòng)力。在未來(lái)發(fā)展建設(shè)方面，努力做好草莓品質(zhì)和質(zhì)量安全，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)智慧化、數(shù)字化，向國(guó)外先進(jìn)技術(shù)學(xué)習(xí)，打造現(xiàn)代化的草莓果園。

鄉(xiāng)村振興是當(dāng)前社會(huì)普遍關(guān)注的熱點(diǎn)話題，智慧農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)農(nóng)村各方面的應(yīng)用，是鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略順利實(shí)現(xiàn)的有效保障。鄉(xiāng)村振興從目前來(lái)看還存在很多問(wèn)題，基于鄉(xiāng)村當(dāng)前實(shí)際情況，因地制宜，從規(guī)劃、人才、技術(shù)、資金等各個(gè)方面尋找對(duì)策，期望智慧農(nóng)業(yè)給威海草莓種植行業(yè)帶來(lái)新的生機(jī)。