“5G、大數據、人工智能、云計算、機器人技術(shù),逐漸應用到設施園藝之中。數字技術(shù)的應用,從育種到銷(xiāo)售,正在為設施園藝的全產(chǎn)業(yè)鏈條賦能?!痹?/span>12月16日舉行的“智慧農業(yè)創(chuàng )新院士論壇”上,中國工程院院士、國家農業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心首席科學(xué)家趙春江表示。
改變勞動(dòng)密集型生產(chǎn)方式
和機械化水平快速提升的大田種植相比,設施農業(yè)生產(chǎn)中,勞動(dòng)密集型的現象仍然普遍。趙春江表示,我國設施園藝體量較大,在農業(yè)中占有相當比重,也是農民增收致富的重要途徑。然而,設施農業(yè)目前仍是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè),未來(lái)發(fā)展智能化裝備、提高機械化水平極有必要。
勞動(dòng)密集意味著(zhù)需要大量的人力,同時(shí),也往往面臨多種生產(chǎn)力發(fā)展的瓶頸。
趙春江介紹,“從數據看,我國設施園藝和發(fā)達國家相比,還有較大的差距。如荷蘭,每平方米可以生產(chǎn)番茄100公斤,黃瓜80-120公斤,我國目前的生產(chǎn)水平,大約在30-40公斤。在效益方面,人工成本占據了成本的很大部分,畝均成本在3000元左右。農民辛苦種菜,最終還是要提高收益,如何提高收益,機械化可能是一個(gè)重要的問(wèn)題?!?/span>
設施園藝,即通過(guò)設施為作物提供生長(cháng)、發(fā)育的環(huán)境,趙春江介紹,“在設施園藝中,環(huán)境調控水平非常重要,過(guò)去我們很多設施園藝,都是基于傳統經(jīng)驗的調控管控,往往不精不細?,F在設施園藝日光溫室占絕大部分,但總體來(lái)說(shuō),設施還是比較簡(jiǎn)陋的,從結構設計、設施角度看,也不具備調控的能力。因此,相關(guān)的裝備方面,也需要進(jìn)一步研發(fā)和提升?!?/span>
國外技術(shù)帶來(lái)怎樣的啟發(fā)
智能化的技術(shù)與裝備,是農業(yè)現代化的需求,也是提高設施園藝生產(chǎn)技術(shù)水平和能力的需求。
當前,在全球農業(yè)發(fā)展中,智慧設施農業(yè)發(fā)展較快的國家有荷蘭、以色列、日本等,趙春江介紹,“荷蘭設施園藝的產(chǎn)業(yè),其特點(diǎn)有四方面,首先是數據驅動(dòng),其次是模型決策,其三是智能控制,最后是智能裝備支撐。荷蘭的設施園藝在全球居于領(lǐng)先地位,以智能玻璃溫室為主,從環(huán)境的調控到最后的管控全部實(shí)現了數字化和智能化。我國一些地方也引進(jìn)了荷蘭的技術(shù),并不都適合本地化的應用,在效益方面,有些地方,和荷蘭仍有差距?!?/span>
在日本,地少人多的現象比我國更加突出,早在1974年,日本就開(kāi)始發(fā)展植物工廠(chǎng),2017年達到400座,目前已擁有約700座?!叭毡局参锕S(chǎng)的典型特征,是實(shí)現了從播種、育苗、移栽、收獲等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節的機械化、自動(dòng)化和智能化?!?/span>
相比設施園藝發(fā)達的國家,我國設施園藝、設施農業(yè),仍以日光溫室為主,趙春江介紹,“當前,我國園藝生產(chǎn)有三個(gè)矛盾需要解決,即大型化與能耗的矛盾、結構選型與機化的矛盾、傳統經(jīng)驗與智能化的矛盾?!?/span>
以技術(shù)裝備推動(dòng)設施農業(yè)現代化
設施農業(yè)如何智慧化?趙春江表示,關(guān)鍵在于感知環(huán)境和作物的生長(cháng)信息、調控、高效低損作業(yè)三個(gè)方面,“精準感知+按需調控+智能裝備,就實(shí)現了設施園藝智慧化的生產(chǎn)?!?/span>
但要真正實(shí)現,并不容易,需要一系列完善的技術(shù)體系和裝備支撐。
“感知是第一步,目前我國設施園藝所用的傳感器相對已經(jīng)較豐富,但仍需要創(chuàng )新和發(fā)展,尤其是需要新技術(shù)、新材料、新方法來(lái)推動(dòng)傳感器的創(chuàng )新與進(jìn)步。這是一個(gè)非常復雜和系統的工程?!壁w春江說(shuō),“智能化調控方面,既要環(huán)境優(yōu)先,以調節環(huán)境滿(mǎn)足作物生長(cháng)發(fā)育的需要,還要關(guān)注水肥高效。這方面,目前我國科學(xué)家已經(jīng)做了很多工作,發(fā)展情況較好。在精準作業(yè)方面,需要從關(guān)鍵部件的研發(fā),到整體高效精準作業(yè)裝備的創(chuàng )制和研發(fā)。目前全國各地都在進(jìn)行相應的研究。但未來(lái)發(fā)展高智能、低成本、精準高效智能化的裝備,仍然是非常具有挑戰性的工作?!?/span>
智慧農業(yè)是一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系,不僅僅是機械化,更是一個(gè)全鏈條智能化的場(chǎng)景,趙春江介紹,在未來(lái)的設施園藝中,將有巡檢、采摘、運輸、噴藥、肥水管控、語(yǔ)音服務(wù)、授粉等不同的機器人,完成不同的生產(chǎn)任務(wù)。同時(shí),還通過(guò)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)實(shí)現一個(gè)區域和更多的設施園藝生產(chǎn)場(chǎng)景的控制和服務(wù),也就是融場(chǎng)景,把智能化的技術(shù),通過(guò)網(wǎng)絡(luò )落實(shí)到實(shí)地,同時(shí)為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者提供服務(wù),打通一二三產(chǎn)?!拔覀兛偨Y出一個(gè)技術(shù)的框架,一是要有數據,二是會(huì )執行,三是精作業(yè),四是融場(chǎng)景?!?/span>
智慧設施園藝是全球趨勢
當前,全球設施園藝的發(fā)展中,智慧農業(yè)技術(shù)應用越來(lái)越快,趙春江介紹,智慧設施園藝的復合增長(cháng)率在兩位數以上,全球智慧設施園藝產(chǎn)業(yè),預計2027年達到32.3億美元的規模。
“在這種大背景下,中國也要大力發(fā)展智慧設施園藝?!壁w春江說(shuō),“從大的趨勢看,一是信息技術(shù)應用更加廣泛。像5G、大數據、人工智能、云計算、機器人技術(shù)的應用,都在逐漸進(jìn)入設施園藝領(lǐng)域。二是實(shí)現全產(chǎn)業(yè)鏈條的賦能。從育種開(kāi)始到銷(xiāo)售全鏈條,通過(guò)數字技術(shù)的應用,來(lái)提升整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的韌性,把三產(chǎn)融合在一起,實(shí)現生產(chǎn)的智能化、作業(yè)的精準化、管理的數字化、服務(wù)的網(wǎng)絡(luò )化,最后實(shí)現高產(chǎn)和高效。三是垂直植物工廠(chǎng),現在日本,包括美國,也正在大力發(fā)展垂直植物工廠(chǎng),向無(wú)人化方向發(fā)展。目前我國還缺乏這方面的技術(shù)?!?/span>
設施園藝的智慧化,不僅助益農業(yè)的現代化,也對我國緩解耕地緊張等問(wèn)題,有重要的意義,“數據顯示,目前我國采礦用地達到3600多萬(wàn)畝,在土壤修復之后,直接種農作物還不行,但是可以發(fā)展植物工廠(chǎng)。同時(shí)像一些灘涂地,廢棄工廠(chǎng),都可以發(fā)展垂直智慧農業(yè)。這對緩解我國耕地緊張,具有非常重要的意義?!?/span>
(來(lái)源:新京報)
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