歐 俊 ，曾曉霞

（1.成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院，四川 成都 611130；2.四川中農(nóng)潤澤生物科技有限公司，四川 成都 611130）

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是一種利用先進技術(shù)和信息化手段，對農(nóng)田進行精細(xì)化管理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。智能農(nóng)機是指應(yīng)用先進的傳感器、自動控制技術(shù)和無線通信技術(shù)等的農(nóng)業(yè)機械設(shè)備。如果能夠?qū)⒕珳?zhǔn)農(nóng)業(yè)與智能農(nóng)機運用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，則能夠使我國實現(xiàn)智慧化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量，為我國糧食安全提供堅實的保障。

1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)（Precision Agriculture）又稱精細(xì)農(nóng)業(yè)，指的是依托信息技術(shù)，圍繞著農(nóng)業(yè)種植區(qū)域的實際情況，對農(nóng)作物進行調(diào)整的管理辦法。目前，我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)存在以下問題：

1）部分農(nóng)業(yè)集約化、機械化水平不高。我國地域廣袤，各省市經(jīng)濟條件、自然條件均有較大差別，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平大相徑庭，部分欠發(fā)達地區(qū)的農(nóng)業(yè)集約化、機械化水準(zhǔn)較低。

2）信息設(shè)備薄弱。在我國部分欠發(fā)達地區(qū)，農(nóng)業(yè)設(shè)施相對簡陋，技術(shù)含量不高。例如部分農(nóng)機的智慧化管理缺乏應(yīng)有的及時性和穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)難以切實落實[1]。

3）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類型限制。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)須對大面積耕地信息進行計算、匯總、分析、處理，故適用于大、中型農(nóng)場，但我國部分農(nóng)村地區(qū)耕地分散經(jīng)營，對精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展極為不利。

4）缺乏獨立性。近年來，我國農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)雖然得到了長足的進步，但部分精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)與操作設(shè)備多為外國引進。這一問題不但導(dǎo)致我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在技術(shù)上受制于他人，同時也提高了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的資本投入，使部分農(nóng)戶難以承擔(dān)。

5）缺乏專業(yè)人才。習(xí)近平總書記在黨的二十大報告中指出，人才是第一資源。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)人才的數(shù)量與精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的應(yīng)用具有密切聯(lián)系，但就目前而言，我國缺乏推廣、應(yīng)用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的高素質(zhì)人才，致使精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)難以切實落實[2]。

2 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)未來發(fā)展趨勢

1）注重精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)試驗示范工作。為推廣精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，有關(guān)部門應(yīng)注重農(nóng)業(yè)試驗示范工作。必須予以重視的是，我國各省市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、主要種植品類均有不同，在進行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)試驗示范工作的過程中，農(nóng)技人員必須秉持“因地制宜”的原則，圍繞本地區(qū)的實際情況，選擇與之契合的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。如在農(nóng)業(yè)機械化程度較低、經(jīng)濟條件不佳、分散經(jīng)營的地區(qū)，應(yīng)選用“單項技術(shù)應(yīng)用模式”；在具備一定農(nóng)業(yè)機械化基礎(chǔ)、經(jīng)濟條件良好、有一定經(jīng)營規(guī)模的地區(qū)，應(yīng)選用“技術(shù)套餐式應(yīng)用模式”，即將不同的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)單項技術(shù)進行混合應(yīng)用；在高度機械化生產(chǎn)、經(jīng)濟條件優(yōu)異、大規(guī)模經(jīng)營的地區(qū)，可選用“集成化應(yīng)用模式”，即將各項精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)集成為一個相互銜接的有機整體。與此同時，在選用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)時，該技術(shù)應(yīng)與本地區(qū)主體產(chǎn)業(yè)契合，通過這一方式，可以有效彰顯精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用與地位，從而吸引更多農(nóng)戶應(yīng)用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。

2）建立現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺。各地有關(guān)部門通過信息化服務(wù)平臺，向用戶宣傳、科普精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的應(yīng)用方式，從而提高農(nóng)戶的專業(yè)素質(zhì)，使精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)能夠落到實處。

3）加大科研投資力度。有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)提高對精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)設(shè)備、技術(shù)的研究投資，為我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展打下堅實的技術(shù)基礎(chǔ)[3]。

3 智能農(nóng)機發(fā)展現(xiàn)狀

智能農(nóng)機（Smart Farming Machinery）是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，它涵蓋了農(nóng)業(yè)機械的智能化、自動化和信息化等多個方面。智慧農(nóng)機可以通過技術(shù)手段提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，并且能夠助力實現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)和高效農(nóng)業(yè)的目標(biāo)。我國極為重視智慧農(nóng)機的發(fā)展，先后出臺了《“十四五”全國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展規(guī)劃》《中共中央 國務(wù)院關(guān)于全面推進鄉(xiāng)村振興加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的意見》等系列文件，為智慧農(nóng)機的發(fā)展提供了堅實的政策保障。目前，我國智慧農(nóng)機的發(fā)展趨勢大致可分為三類，即無人駕駛拖拉機、農(nóng)業(yè)無人機與農(nóng)業(yè)機器人[4]。

3.1 無人駕駛拖拉機

國外對無人駕駛拖拉機的研究最早可追溯到20世紀(jì)80 年代，而我國相對較晚，開始于2001 年，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的羅錫文等為了研究農(nóng)田智能移動作業(yè)平臺及導(dǎo)航控制技術(shù)，集成計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、GPS 技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，成功研究出無人駕駛插秧機。在2010 年以前，我國無人駕駛拖拉機產(chǎn)業(yè)尚未成熟，大多為國際品牌，包括但不限于Hemisphere（集思寶）、Trimble（天寶）、John Deere（約翰迪爾）等，近10 年來，隨著我國綜合國力的增強，國產(chǎn)品牌開始大量涌入無人駕駛拖拉機市場，主要品牌包括但不限于無錫卡爾曼、廣州中海達、上海華測、上海聯(lián)適、上海司南等。

隨著無人駕駛技術(shù)的日趨成熟，無人駕駛拖拉機受到各國農(nóng)業(yè)部門的青睞。相比于傳統(tǒng)拖拉機，無人駕駛拖拉機具有以下優(yōu)勢：

1）經(jīng)濟效益高。無人駕駛拖拉機能夠通過預(yù)設(shè)的程序自動執(zhí)行各種操作，如耕作、播種、除草、收割等。這種自動化操作可以節(jié)省時間成本和人力成本，減少農(nóng)戶的人力投入，增加農(nóng)戶的經(jīng)濟收益。

2）安全性強。在使用傳統(tǒng)拖拉機時，極易出現(xiàn)安全風(fēng)險。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2021 年11 月通報，在國家等級公路以外發(fā)生的農(nóng)機事故共37 起，死亡8 人，受傷9 人，直接經(jīng)濟損失達161.69 萬元。其中，導(dǎo)致事故的主要原因之一為操作失誤，且因操作失誤引發(fā)的事故共31 起、死亡7 人、受傷7 人，分別占事故數(shù)量、死亡人數(shù)和受傷人數(shù)的83.8%、87.5%和77.8%。而無人駕駛拖拉機不需要農(nóng)戶直接進行操控，因此減少了潛在的風(fēng)險和發(fā)生事故的可能性[5]。

3）工作效率高。傳統(tǒng)拖拉機需要人工進行操作，受到工作時間和疲勞程度的限制，生產(chǎn)效率相對不高。而無人駕駛拖拉機則能夠在任何時間進行工作，實現(xiàn)全天候持續(xù)作業(yè)，提高生產(chǎn)效率。

3.2 農(nóng)業(yè)無人機

除了無人駕駛拖拉機外，農(nóng)業(yè)無人機也是我國重要的智能農(nóng)業(yè)設(shè)備。對農(nóng)業(yè)無人機的研究最早可以追溯到20 世紀(jì)初期，由德國林務(wù)官阿爾福萊德·齊梅爾曼（Alfred Zimmmelman）提出用飛機噴灑農(nóng)藥控制森林害蟲的計劃。我國農(nóng)業(yè)無人機的發(fā)展相對緩慢，最開始依賴于國家援助，由部分高校與研究院所進行研究。但隨著時代的發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平逐漸位居世界前列。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理的數(shù)據(jù)：在2021 年，我國農(nóng)業(yè)無人機保有量高達16 萬臺，作業(yè)面積超過14 億畝次。據(jù)Forbes 網(wǎng)站所提供的數(shù)據(jù)，深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司在2013—2023 年間，營業(yè)額不斷增長，已進軍“十億美元俱樂部”，這預(yù)示著我國農(nóng)業(yè)無人產(chǎn)業(yè)具有堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，在未來，必將進一步多元化、智慧化、精準(zhǔn)化[6]。

農(nóng)業(yè)無人機具有以下優(yōu)勢與功能：

1）影像監(jiān)測。農(nóng)業(yè)無人機配備高分辨率相機和傳感器，可以對農(nóng)田進行全方位的影像監(jiān)測。這些監(jiān)測數(shù)據(jù)可以用于識別病蟲害、土壤濕度、植物生長情況等，幫助農(nóng)戶及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在問題，避免問題的進一步擴大。

2）施肥與噴灑。無人機可以通過精確定位系統(tǒng)進行精細(xì)化的施肥和噴灑操作。這種方式能夠提高施肥和噴灑效果，減少農(nóng)藥和化肥的浪費。根據(jù)前端產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)無人機可減少農(nóng)藥使用量20%以上、節(jié)約用水90%以上、提高農(nóng)藥利用率30%以上。

3）作物測繪。農(nóng)業(yè)無人機可以使用激光雷達和多光譜相機等設(shè)備，對農(nóng)田進行三維測繪和遙感分析，實時監(jiān)測土壤、氣候等方面的信息，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。例如，通過監(jiān)測土壤中的水分、養(yǎng)分含量等信息，可以指導(dǎo)農(nóng)民合理灌溉和施肥[7]。

3.3 農(nóng)業(yè)機器人

農(nóng)業(yè)機器人的相關(guān)研究最早可以追溯到20 世紀(jì)70 年代，由美、日、英等國最早對其展開研究，隨著時間的不斷推移，陸續(xù)推出采摘、移栽、扦插、嫁接等多種農(nóng)業(yè)機器人。21 世紀(jì)以來，農(nóng)業(yè)機器人不斷向智慧化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢發(fā)展。在2019年，我國推出首款人工智能農(nóng)業(yè)機器人，并在福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院海峽現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園內(nèi)的中國-以色列示范農(nóng)場智能蔬果大棚中開始全天候生產(chǎn)巡檢，寓示著我國人工智能農(nóng)業(yè)機器人已從研發(fā)階段步入實際應(yīng)用階段。

值得重視的是，我國農(nóng)業(yè)機械人依舊存在明顯問題，為其實際應(yīng)用造成了一定的阻礙。首先，目前我國農(nóng)業(yè)機器人通常只能被用于單一的作物，每類機器人在使用2～3 個月后，便開始長時間閑置。如何提升農(nóng)業(yè)機器人的利用率，是有關(guān)部門亟待解決的問題。其次，現(xiàn)如今，大多數(shù)農(nóng)業(yè)機器人的操控方式相對較為復(fù)雜，而農(nóng)戶群體的文化水平相對較低，在面對農(nóng)業(yè)機器人時，其極易出現(xiàn)畏難心理。最后，農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)覆蓋尚不完善，導(dǎo)致智能機器人在自主駕駛、數(shù)據(jù)收集方面存在問題[8]。

農(nóng)業(yè)機器人在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用如下：

1）降低勞動強度。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)勞動往往是重復(fù)和繁瑣的體力勞動，但隨著大中型城市對農(nóng)村地區(qū)的虹吸效應(yīng)，導(dǎo)致勞動資源匱乏，無法滿足當(dāng)下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作所需，而農(nóng)業(yè)機器人的使用可以減輕農(nóng)民的勞動強度，進而解決農(nóng)村勞動力短缺的問題。

2）降低成本。雖然農(nóng)業(yè)機器人的投資成本相對較高，但自動化作業(yè)減少了人工成本，同時提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，因此農(nóng)業(yè)機器人能夠降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的總成本。

3）節(jié)約資源。農(nóng)業(yè)機器人可以精確地進行采摘、施用農(nóng)藥與肥料，減少了資源浪費。與此同時，通過傳感技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，農(nóng)業(yè)機器人可以根據(jù)不同作物的需求對作物進行智能化的管理，最大限度地利用資源。

4 智能農(nóng)機未來發(fā)展趨勢

4.1 精準(zhǔn)導(dǎo)航

導(dǎo)航是智能農(nóng)機運行的基礎(chǔ)與根本，目前，在全國范圍內(nèi)，智能農(nóng)機的精準(zhǔn)導(dǎo)航設(shè)備以GNSS 衛(wèi)星導(dǎo)航為主。但由于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境各有不同，因此農(nóng)戶必須秉持“因地制宜”的原則，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境為主要依據(jù)，選擇與之契合的導(dǎo)航技術(shù)，從而起到事半功倍的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效果。譬如說，若種植區(qū)域具有寬廣開闊、信息傳輸快、導(dǎo)航信號好的特征，導(dǎo)航系統(tǒng)以GNSS 衛(wèi)星導(dǎo)航為宜；若種植區(qū)域具有地形、作物錯綜復(fù)雜，極易遮擋信號的特征，那么導(dǎo)航系統(tǒng)以視覺導(dǎo)航為宜。

4.2 操作簡單

如前文所述，我國大中型城市對村鎮(zhèn)地區(qū)產(chǎn)生了極大的虹吸效應(yīng)，從而導(dǎo)致農(nóng)村地區(qū)的高素質(zhì)人才不斷流出，農(nóng)民平均文化水平不高。根據(jù)中國新聞網(wǎng)的數(shù)據(jù)，2021 年，在我國農(nóng)村地區(qū)15～64 歲的勞動人口中，初中及以下教育程度的人口占主體地位；15 歲及以上的人口中，文盲率高于全國平均水平近2 個百分點；18～22 歲高等教育適齡人口的高等教育毛入學(xué)率低于全國平均水平近9 個百分點。因此，智能農(nóng)機在發(fā)展的過程當(dāng)中，應(yīng)做到對癥下藥，操作簡單化、清晰化，使農(nóng)民在接受簡單培訓(xùn)后，便可以熟練利用智能農(nóng)機進行作業(yè)。

4.3 平臺完善

隨著時間的推移，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等諸多信息化技術(shù)得到了快速發(fā)展。在這樣的時代背景之下，未來的智能農(nóng)機必將把農(nóng)機信息、天氣、土地、作物等生長數(shù)據(jù)整合，形成系統(tǒng)完善的云端平臺，從而使信息的采集與傳輸更加快速、準(zhǔn)確，使農(nóng)戶可以作出更加準(zhǔn)確的決策[9]。

4.4 節(jié)能環(huán)保

近年來，我國人民的環(huán)保意識日益增強，而傳統(tǒng)的化石燃料在燃燒的過程中，會產(chǎn)生大量的污染氣體，這與碳達峰、碳中和目標(biāo)是相悖的，因此，節(jié)能環(huán)保必然是我國智慧農(nóng)業(yè)的主要趨勢。例如中聯(lián)重科研制出了一款設(shè)施園藝新能源純電動拖拉機，該無人拖拉機以鋰電池為動力，以氫為燃料。加一次燃料所需時間僅5 min，續(xù)航時長高達6 h。同時，污染程度較低，在確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的同時，也能夠守護我國的綠水青山，有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[10]。

5 結(jié)語

綜上所述，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與智能農(nóng)機能夠有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，農(nóng)機技術(shù)人員應(yīng)閱讀相關(guān)學(xué)術(shù)論文，汲取國內(nèi)外先進經(jīng)驗，嚴(yán)格遵循操作手冊并與當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況相結(jié)合，制定科學(xué)合理的應(yīng)用策略，為保障我國糧食安全作出貢獻。