歐 俊 ，曾曉霞

（1.成都農業(yè)科技職業(yè)學院，四川 成都 611130；2.四川中農潤澤生物科技有限公司，四川 成都 611130）

精準農業(yè)是一種利用先進技術和信息化手段，對農田進行精細化管理的農業(yè)生產方式。智能農機是指應用先進的傳感器、自動控制技術和無線通信技術等的農業(yè)機械設備。如果能夠將精準農業(yè)與智能農機運用在農業(yè)生產過程中，則能夠使我國實現智慧化農業(yè)生產，提高生產效率與生產質量，為我國糧食安全提供堅實的保障。

1 精準農業(yè)發(fā)展現狀

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

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

2）信息設備薄弱。在我國部分欠發(fā)達地區(qū)，農業(yè)設施相對簡陋，技術含量不高。例如部分農機的智慧化管理缺乏應有的及時性和穩(wěn)定性，從而導致精準農業(yè)難以切實落實[1]。

3）農業(yè)生產類型限制。精準農業(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、中型農場，但我國部分農村地區(qū)耕地分散經營，對精準農業(yè)的發(fā)展極為不利。

4）缺乏獨立性。近年來，我國農業(yè)機械化生產雖然得到了長足的進步，但部分精準農業(yè)的關鍵技術與操作設備多為外國引進。這一問題不但導致我國精準農業(yè)在技術上受制于他人，同時也提高了精準農業(yè)的資本投入，使部分農戶難以承擔。

5）缺乏專業(yè)人才。習近平總書記在黨的二十大報告中指出，人才是第一資源。精準農業(yè)人才的數量與精準農業(yè)的應用具有密切聯系，但就目前而言，我國缺乏推廣、應用精準農業(yè)的高素質人才，致使精準農業(yè)難以切實落實[2]。

2 精準農業(yè)未來發(fā)展趨勢

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

2）建立現代農業(yè)信息服務平臺。各地有關部門通過信息化服務平臺，向用戶宣傳、科普精準農業(yè)的應用方式，從而提高農戶的專業(yè)素質，使精準農業(yè)能夠落到實處。

3）加大科研投資力度。有關部門應當提高對精準農業(yè)設備、技術的研究投資，為我國精準農業(yè)的發(fā)展打下堅實的技術基礎[3]。

3 智能農機發(fā)展現狀

智能農機（Smart Farming Machinery）是現代農業(yè)的重要組成部分，它涵蓋了農業(yè)機械的智能化、自動化和信息化等多個方面。智慧農機可以通過技術手段提高農業(yè)生產效率、降低生產成本、改善農業(yè)生產環(huán)境，并且能夠助力實現精準農業(yè)、智慧農業(yè)和高效農業(yè)的目標。我國極為重視智慧農機的發(fā)展，先后出臺了《“十四五”全國農業(yè)機械化發(fā)展規(guī)劃》《中共中央 國務院關于全面推進鄉(xiāng)村振興加快農業(yè)農村現代化的意見》等系列文件，為智慧農機的發(fā)展提供了堅實的政策保障。目前，我國智慧農機的發(fā)展趨勢大致可分為三類，即無人駕駛拖拉機、農業(yè)無人機與農業(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80 年代，而我國相對較晚，開始于2001 年，華南農業(yè)大學的羅錫文等為了研究農田智能移動作業(yè)平臺及導航控制技術，集成計算機技術、傳感器技術、GPS 技術和數據通信技術等，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、上海聯適、上海司南等。

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

1）經濟效益高。無人駕駛拖拉機能夠通過預設的程序自動執(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，減少農戶的人力投入，增加農戶的經濟收益。

2）安全性強。在使用傳統拖拉機時，極易出現安全風險。根據農業(yè)農村部2021 年11 月通報，在國家等級公路以外發(fā)生的農機事故共37 起，死亡8 人，受傷9 人，直接經濟損失達161.69 萬元。其中，導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，分別占事故數量、死亡人數和受傷人數的83.8%、87.5%和77.8%。而無人駕駛拖拉機不需要農戶直接進行操控，因此減少了潛在的風險和發(fā)生事故的可能性[5]。

3）工作效率高。傳統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，實現全天候持續(xù)作業(yè)，提高生產效率。

3.2 農業(yè)無人機

除了無人駕駛拖拉機外，農業(yè)無人機也是我國重要的智能農業(yè)設備。對農業(yè)無人機的研究最早可以追溯到20 世紀初期，由德國林務官阿爾福萊德·齊梅爾曼（Alfred Zimmmelman）提出用飛機噴灑農藥控制森林害蟲的計劃。我國農業(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，我國農業(yè)無人機產業(yè)發(fā)展水平逐漸位居世界前列。根據農業(yè)農村部、中商產業(yè)研究院整理的數據：在2021 年，我國農業(yè)無人機保有量高達16 萬臺，作業(yè)面積超過14 億畝次。據Forbes 網站所提供的數據，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”，這預示著我國農業(yè)無人產業(yè)具有堅實的技術基礎，在未來，必將進一步多元化、智慧化、精準化[6]。

農業(yè)無人機具有以下優(yōu)勢與功能：

1）影像監(jiān)測。農業(yè)無人機配備高分辨率相機和傳感器，可以對農田進行全方位的影像監(jiān)測。這些監(jiān)測數據可以用于識別病蟲害、土壤濕度、植物生長情況等，幫助農戶及時發(fā)現并處理潛在問題，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進行精細化的施肥和噴灑操作。這種方式能夠提高施肥和噴灑效果，減少農藥和化肥的浪費。根據前端產業(yè)研究院的數據，農業(yè)無人機可減少農藥使用量20%以上、節(jié)約用水90%以上、提高農藥利用率30%以上。

3）作物測繪。農業(yè)無人機可以使用激光雷達和多光譜相機等設備，對農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，為農業(yè)生產提供科學依據和決策支持。例如，通過監(jiān)測土壤中的水分、養(yǎng)分含量等信息，可以指導農民合理灌溉和施肥[7]。

3.3 農業(yè)機器人

農業(yè)機器人的相關研究最早可以追溯到20 世紀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、嫁接等多種農業(yè)機器人。21 世紀以來，農業(yè)機器人不斷向智慧化、網絡化的趨勢發(fā)展。在2019年，我國推出首款人工智能農業(yè)機器人，并在福建省農業(yè)科學院海峽現代農業(yè)示范園內的中國-以色列示范農場智能蔬果大棚中開始全天候生產巡檢，寓示著我國人工智能農業(yè)機器人已從研發(fā)階段步入實際應用階段。

值得重視的是，我國農業(yè)機械人依舊存在明顯問題，為其實際應用造成了一定的阻礙。首先，目前我國農業(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。如何提升農業(yè)機器人的利用率，是有關部門亟待解決的問題。其次，現如今，大多數農業(yè)機器人的操控方式相對較為復雜，而農戶群體的文化水平相對較低，在面對農業(yè)機器人時，其極易出現畏難心理。最后，農村網絡覆蓋尚不完善，導致智能機器人在自主駕駛、數據收集方面存在問題[8]。

農業(yè)機器人在農業(yè)生產中的作用如下：

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

2）降低成本。雖然農業(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，同時提高了農作物的產量和質量，因此農業(yè)機器人能夠降低農業(yè)生產的總成本。

3）節(jié)約資源。農業(yè)機器人可以精確地進行采摘、施用農藥與肥料，減少了資源浪費。與此同時，通過傳感技術和數據分析技術，農業(yè)機器人可以根據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 智能農機未來發(fā)展趨勢

4.1 精準導航

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

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)產生了極大的虹吸效應，從而導致農村地區(qū)的高素質人才不斷流出，農民平均文化水平不高。根據中國新聞網的數據，2021 年，在我國農村地區(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率低于全國平均水平近9 個百分點。因此，智能農機在發(fā)展的過程當中，應做到對癥下藥，操作簡單化、清晰化，使農民在接受簡單培訓后，便可以熟練利用智能農機進行作業(yè)。

4.3 平臺完善

隨著時間的推移，物聯網、云計算、大數據等諸多信息化技術得到了快速發(fā)展。在這樣的時代背景之下，未來的智能農機必將把農機信息、天氣、土地、作物等生長數據整合，形成系統完善的云端平臺，從而使信息的采集與傳輸更加快速、準確，使農戶可以作出更加準確的決策[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，而傳統的化石燃料在燃燒的過程中，會產生大量的污染氣體，這與碳達峰、碳中和目標是相悖的，因此，節(jié)能環(huán)保必然是我國智慧農業(yè)的主要趨勢。例如中聯重科研制出了一款設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，在確保農業(yè)生產效率的同時，也能夠守護我國的綠水青山，有利于農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[10]。

5 結語

綜上所述，精準農業(yè)與智能農機能夠有效提高農業(yè)生產的效率與質量，農機技術人員應閱讀相關學術論文，汲取國內外先進經驗，嚴格遵循操作手冊并與當地的實際情況相結合，制定科學合理的應用策略，為保障我國糧食安全作出貢獻。