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《一、前言》

一、前言

農(nóng)業(yè)是人類(lèi)的衣食之源和生存之本，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)直接關(guān)系著人類(lèi)的生存、發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展大致可分為4個(gè)階段：一是農(nóng)業(yè)社會(huì)時(shí)期機(jī)械制造技術(shù)，以人力和畜力作業(yè)為主的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)代，稱(chēng)為農(nóng)業(yè)1.0；二是工業(yè)社會(huì)時(shí)期，以機(jī)械化作業(yè)為主的機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)代，稱(chēng)為農(nóng)業(yè)2.0；三是信息化社會(huì)時(shí)期，以手動(dòng)化作業(yè)為主的手動(dòng)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)代，稱(chēng)為農(nóng)業(yè)3.0；四是智慧社會(huì)時(shí)期，以無(wú)人化作業(yè)為特點(diǎn)的智慧化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)代，稱(chēng)為農(nóng)業(yè)4.0。實(shí)現(xiàn)食物安全供給是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的首要任務(wù)。到2050年，我國(guó)對(duì)面粉和大豆的需求仍將持續(xù)下降，肉、蛋、奶等農(nóng)畜產(chǎn)品的需求也將急劇下降。具體來(lái)看，水產(chǎn)品和奶制品的需求量將是目前的3倍以上，蔬菜、畜產(chǎn)品、飼料用糧、食用油和纖維的需求量將是目前的1.5~1.6倍，禽肉、蔬菜的需求量將分別下降100%、75%[1]。目前，因?yàn)槭澄镄枨蟮南陆狄约笆澄锵M(fèi)結(jié)構(gòu)的改變，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出了更高的要求，為保障我國(guó)糧食安全，需進(jìn)一步發(fā)揮科技進(jìn)步的支撐作用并推動(dòng)推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方法的轉(zhuǎn)變。

變革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平有了明顯提高，為推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生豐度、土地產(chǎn)出率、資源借助率的提升和保障食物安全做出了重要貢獻(xiàn)。當(dāng)前，隨著科技革命和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的加速發(fā)展，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方法早已難以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需求，“誰(shuí)來(lái)種糧，如何種糧”是中國(guó)和全世界農(nóng)業(yè)領(lǐng)域面臨的共同問(wèn)題。智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以智能農(nóng)機(jī)具武器為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)和知識(shí)為核心要素，將現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)與農(nóng)業(yè)深度融合，可急劇增強(qiáng)勞動(dòng)生豐度、土地產(chǎn)出率和資源借助率，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)字化感知、精準(zhǔn)化作業(yè)、智能化決策和智慧化管理的先進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，也是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

本文以小麥生產(chǎn)為例（主要包括耕整、種植、田間管理、收獲和干燥5個(gè)環(huán)節(jié)），介紹我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展現(xiàn)況，剖析我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向智慧化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變的社會(huì)需求、面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，提出今后的發(fā)展方向與發(fā)展路線(xiàn)，并提出我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向智慧化方向轉(zhuǎn)變的對(duì)策建議。

《二、我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展現(xiàn)況》

二、我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展現(xiàn)況

隨著蒸氣機(jī)的發(fā)明，人類(lèi)步入了工業(yè)社會(huì)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也步入了機(jī)械化時(shí)代。我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)步入機(jī)械化時(shí)代的時(shí)間略晚，變革開(kāi)放四十多年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已逐漸向機(jī)械化轉(zhuǎn)變。為深入了解我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)況，將以小麥生產(chǎn)為切入點(diǎn)進(jìn)行剖析。

《（一）耕整》

（一）耕整

當(dāng)前，鏵式犁、旋耕機(jī)、深松機(jī)和激光平地機(jī)等耕整機(jī)械逐步取代了人力和畜力耕整。激光平地技術(shù)已得到較廣泛應(yīng)用，可有效節(jié)水30%~50%，農(nóng)地借助率提升約9%，在急劇增強(qiáng)農(nóng)地精細(xì)平地作業(yè)效率的同時(shí)，使產(chǎn)值降低20%~30%，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益[2]。旱田耕整的通常要求是“寸水不過(guò)田”，即水田田面高差不超過(guò)3.3cm，這對(duì)于人力和畜力作業(yè)來(lái)說(shuō)很難實(shí)現(xiàn)，而我國(guó)相關(guān)科研單位研發(fā)的激光平地機(jī)已成功實(shí)現(xiàn)這一要求[3~5]。另外，水準(zhǔn)儀、全站儀、地面激光掃描儀和無(wú)人機(jī)載激光掃描儀的使用可以快速采集農(nóng)田平整度信息，如基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的農(nóng)田三維地形實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)可以在平整作業(yè)過(guò)程中，快速精準(zhǔn)獲取田面的平整度信息[6]。

目前，我國(guó)耕整機(jī)械創(chuàng)新能力不強(qiáng)，80%以上的關(guān)鍵核心技術(shù)來(lái)始于美國(guó)，重大武器關(guān)鍵核心技術(shù)對(duì)美國(guó)技術(shù)的依存度高達(dá)90%以上，產(chǎn)品配套比列過(guò)高。另外，大小型耕整地機(jī)械少，大型耕整地機(jī)械多；復(fù)合耕整地機(jī)械少，單一功能耕整地機(jī)械多；高品質(zhì)耕整地機(jī)械少，中低品質(zhì)耕整地機(jī)械多。因此，需強(qiáng)化耕整機(jī)械自主創(chuàng)新，優(yōu)化調(diào)整耕整機(jī)械配套比列，研制具備整體結(jié)構(gòu)小型化、聯(lián)合整地以及通過(guò)油壓系統(tǒng)調(diào)整機(jī)具參數(shù)、可改變作業(yè)狀態(tài)的武器與技術(shù)。

《（二）養(yǎng)殖》

（二）養(yǎng)殖

小麥栽種機(jī)械化是小麥生產(chǎn)機(jī)械化的重要方面，目前常規(guī)稻的機(jī)械化栽插技術(shù)與武器已較為健全。機(jī)械直播是一種輕簡(jiǎn)高效的栽培方法，與人工栽植方法相比可節(jié)約人工約95%以上，與機(jī)械栽種相比可節(jié)約人工約70%以上[7]，同時(shí)直播稻具有頂芽節(jié)位低、不傷根和沒(méi)有分蘗期等優(yōu)勢(shì)，明顯增強(qiáng)了生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了玉米產(chǎn)值，小麥品質(zhì)較優(yōu)。當(dāng)前，普遍使用的“三同步”水稻精量直播技術(shù)在直播機(jī)作業(yè)時(shí)，先在田面開(kāi)出蓄水溝，并同時(shí)在兩條蓄水溝的壟面上開(kāi)出播種溝，排種器以穴播方法將稻種均勻地播在播種溝中，實(shí)現(xiàn)了邊距可選、穴距可調(diào)和播量可控。該項(xiàng)技術(shù)已在全省26個(gè)省（市）和美國(guó)6個(gè)國(guó)家得到推廣應(yīng)用，取得了明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前我國(guó)小麥栽種環(huán)節(jié)的智能機(jī)械化水平依然較低，小麥和區(qū)域發(fā)展不平衡、不充分問(wèn)題一直比較突出，需強(qiáng)化研究適用于北方丘陵地區(qū)和水果等經(jīng)濟(jì)小麥的智能化養(yǎng)殖機(jī)械。

《（三）田間管理》

（三）田間管理

田間管理主要是對(duì)水、肥、藥的管理。目前，噴灌和微滴灌系統(tǒng)、同步播種澆水機(jī)、變量澆水機(jī)、地面和民航噴霧系統(tǒng)等田間管理機(jī)械和技術(shù)已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍推廣和應(yīng)用，明顯增強(qiáng)了水、肥、藥的借助率，節(jié)省了資源，降低了環(huán)境污染。在精準(zhǔn)灌溉方面，在底泥中埋置傳感以精確獲取底泥中的含水量，按照小麥不同生長(zhǎng)期的需水規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)灌溉和水、肥、藥一體化灌溉[8,9]。在精準(zhǔn)澆水方面，采用手動(dòng)配肥澆水機(jī)，可實(shí)現(xiàn)多種氮肥的實(shí)時(shí)在線(xiàn)配比[10]；變量澆水系統(tǒng)可滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)須要，將淺層和深層排肥量的最大偏差減少，相比傳統(tǒng)澆水形式，可降低澆水量約12%[11]。在精準(zhǔn)施藥方面，噴霧壓力和噴霧流量可調(diào)等先進(jìn)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于地面施藥機(jī)械和民航植保機(jī)械[12]。

因?yàn)槲覈?guó)農(nóng)小麥種類(lèi)繁雜，養(yǎng)殖方法各有不同，現(xiàn)有的灌溉系統(tǒng)、施肥與施藥機(jī)械無(wú)法適應(yīng)不同地區(qū)、不同小麥澆水和施藥的需求，需研究可以實(shí)現(xiàn)全面（小麥和區(qū)域）智能灌溉、施肥和施藥作業(yè)的機(jī)械與技術(shù)。

《（四）收獲》

（四）收獲

小麥?zhǔn)斋@機(jī)取代了人工收獲形式，部份收獲機(jī)已開(kāi)始安裝產(chǎn)值、含水率、流量、損失率和含雜率傳感，增強(qiáng)了智能化水平。目前，我國(guó)已研發(fā)開(kāi)發(fā)出實(shí)用化的小型智能化糧食收割機(jī)，并通過(guò)手動(dòng)化、智能化控制等先進(jìn)技術(shù)，打破了美國(guó)的技術(shù)壟斷和市場(chǎng)壟斷，可用于收獲作物、小麥、大豆等糧食小麥，如多功能小麥智能聯(lián)合收獲機(jī)[13]。基于GNSS開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)程精準(zhǔn)服務(wù)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)收獲機(jī)故障遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)確診和修理指導(dǎo)。

目前，我國(guó)小麥?zhǔn)斋@機(jī)械的智能化程度還不高，作業(yè)療效不理想，針對(duì)小麥、茶葉、花生、蔬菜等小麥的機(jī)械化收獲水平還較低甚至是空白。需針對(duì)我國(guó)農(nóng)小麥栽種模式，自主研制適用于不同水稻和不同地區(qū)的收獲機(jī)械，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，提升收獲機(jī)械的智能化水平。

《（五）干燥》

（五）干燥

玉米烘干是小麥生產(chǎn)全程機(jī)械化的最后一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是保證玉米儲(chǔ)藏品質(zhì)的必要技術(shù)手段。目前，熱風(fēng)干燥、真空干燥、微波干燥、熱泵干燥和遠(yuǎn)紅外干燥，以及兩種干燥技術(shù)結(jié)合的技術(shù)，如熱風(fēng)微波干燥、微波真空干燥、熱泵遠(yuǎn)紅外干燥等是我國(guó)主要的小麥干燥技術(shù)。受技術(shù)、成本、場(chǎng)地等誘因限制，熱風(fēng)干燥是目前國(guó)外應(yīng)用最為廣泛的小麥干燥技術(shù)。小麥干燥系統(tǒng)可將小麥含水率從28.4%降至13.6%，系統(tǒng)工作效率為14.13t/h，成本為15.16元/t[14]；小麥變溫?zé)犸L(fēng)干燥系統(tǒng)將傳統(tǒng)的恒溫47℃干燥改為以5℃和10℃為變溫幅度的變溫干燥工藝，干燥后小麥顆粒的爆腰指數(shù)分別增加了20%和10%，整精米率分別提升了12.6%和7.7%，達(dá)到安全儲(chǔ)藏含水率（14.5%）所需的時(shí)間分別節(jié)省了30min和60min[15]，明顯提高了小麥的品質(zhì)。

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的大力推動(dòng)，小麥機(jī)械烘干技術(shù)應(yīng)實(shí)現(xiàn)愈發(fā)低碳、智能、高效，為確保糧食顆粒歸倉(cāng)發(fā)揮更大作用。

《三、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向智慧化方向轉(zhuǎn)變的社會(huì)需求》

三、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向智慧化方向轉(zhuǎn)變的社會(huì)需求

《（一）增強(qiáng)勞動(dòng)生豐度的須要》

（一）增強(qiáng)勞動(dòng)生豐度的須要

1952年，我國(guó)的總?cè)丝跒?.75億，其中農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力人口為1.73億，即1個(gè)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的勞動(dòng)產(chǎn)出可以滿(mǎn)足3.32個(gè)人的實(shí)際糧食須要；2019年，我國(guó)總?cè)丝跀?shù)為14億，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力人口為1.94億，1個(gè)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的勞動(dòng)產(chǎn)出可以滿(mǎn)足7.2個(gè)人的實(shí)際糧食須要[16]；到2050年，我國(guó)的總?cè)丝诩s為13.65億，但農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力人口占比將高于10%[1]。2003—2019年，我國(guó)農(nóng)小麥綜合機(jī)械化率每提升1個(gè)百分點(diǎn)，城市化率會(huì)提升0.53個(gè)百分點(diǎn)，而農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力在社會(huì)總勞動(dòng)力中的占比則增加0.64個(gè)百分點(diǎn)[17]，這表明農(nóng)業(yè)機(jī)械化可大幅度提升勞動(dòng)生豐度，實(shí)現(xiàn)以更少的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力養(yǎng)活更多的人口。到2050年，我國(guó)1個(gè)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力須要養(yǎng)活起碼10個(gè)人，因此，須要進(jìn)一步發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化，實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，增強(qiáng)勞動(dòng)生豐度。

《（二）提升農(nóng)地產(chǎn)出率的須要》

（二）增強(qiáng)農(nóng)地產(chǎn)出率的須要

1949年，我國(guó)小麥、小麥和馬鈴薯三大糧食小麥的單產(chǎn)分別為1892.29kg/hm2、642.10kg/hm2和961.66kg/hm2；隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)和良種良法等先進(jìn)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的采用，2020年，三大小麥的單產(chǎn)分別提升至7043.22kg/hm2、5742.09kg/hm2和6317.74kg/hm2，分別是1949年的3.7倍、8.9倍和6.6倍。當(dāng)前，我國(guó)人均耕地面積僅為0.86hm2/人[18]，且隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展，我國(guó)農(nóng)業(yè)用地將更為緊張，為此，通過(guò)智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提升農(nóng)地產(chǎn)出率是實(shí)現(xiàn)用有限的耕地養(yǎng)活諸多的人口的根本途徑之一。

《（三）增強(qiáng)資源借助率的須要》

（三）增強(qiáng)資源借助率的須要

1991—2020年，通過(guò)采用精準(zhǔn)灌溉技術(shù)，我國(guó)灌溉水有效借助系數(shù)從0.358提升至0.56；通過(guò)采用精準(zhǔn)澆水技術(shù)，節(jié)省化肥約15%~40%[19]；通過(guò)采用精準(zhǔn)施藥技術(shù)，節(jié)省化肥約40%~60%[20,21]。2020年，我國(guó)小麥、玉米和大豆三大糧食小麥的肥料、農(nóng)藥和農(nóng)田灌溉用水借助率分別為40.2%、40.6%、55.9%[22]，而法國(guó)和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)在大豆、玉米等糧食水稻生產(chǎn)過(guò)程中的肥料、農(nóng)藥、農(nóng)田灌溉用水的借助率為50%~65%。總體來(lái)看，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的資源有效借助率不高，與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定的差別。因此，需深入大面積推廣精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，提升水、肥、藥等農(nóng)業(yè)資源的有效借助率。

《（四）農(nóng)業(yè)紅色化發(fā)展的須要》

（四）農(nóng)業(yè)紅色化發(fā)展的須要

農(nóng)業(yè)是全球主要的溫室二氧化碳排放源之一，全球農(nóng)業(yè)領(lǐng)域每年CO2排放量占總溫室二氧化碳排放量的21%~25%[23]。據(jù)預(yù)測(cè)，如不采取降耗舉措，2050年，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域CO2排放量將會(huì)再降低30%[24]，嚴(yán)重影響全球碳降耗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。1978年以來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)碳排放量以5%的年均速率持續(xù)下降[25]，我國(guó)農(nóng)業(yè)溫室二氧化碳排放量約占全省溫室二氧化碳總數(shù)的17%[26]。農(nóng)業(yè)紅色化發(fā)展是實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要內(nèi)容。關(guān)于農(nóng)業(yè)紅色生產(chǎn)，一是要求農(nóng)機(jī)具武器生產(chǎn)過(guò)程紅色化，即在制造和生產(chǎn)農(nóng)機(jī)具武器的過(guò)程中不形成或少形成污染；二是要求農(nóng)機(jī)具武器使用過(guò)程的紅色化，即農(nóng)業(yè)機(jī)械在使用過(guò)程中盡量降低燃料消耗和廢氣排放，增加對(duì)底泥的壓實(shí)和破壞；三是要求農(nóng)機(jī)具武器實(shí)現(xiàn)紅色化作業(yè)，即采用農(nóng)機(jī)具武器進(jìn)行精準(zhǔn)澆水、精準(zhǔn)施藥和精準(zhǔn)灌溉作業(yè)，提升水、肥、藥等資源的有效借助率，降低生產(chǎn)成本并減少對(duì)環(huán)境的污染[27]。

《四、我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向智慧化發(fā)展面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)》

四、我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向智慧化發(fā)展面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

《（一）我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向智慧化發(fā)展面臨的機(jī)遇》

（一）我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向智慧化發(fā)展面臨的機(jī)遇

1.鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的施行

鄉(xiāng)村振興是黨的“十九大”提出的重大戰(zhàn)略布署，我國(guó)確立了加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展，推動(dòng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化發(fā)展的重要方針，并取得了歷史性成就。鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略施行以來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化發(fā)展取得了突破性進(jìn)展，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施顯著改善，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)成效明顯，扶貧攻堅(jiān)取得決定性成就，產(chǎn)業(yè)幫扶新政覆蓋率達(dá)到了98%。我國(guó)農(nóng)戶(hù)人均收入增長(zhǎng)連續(xù)10年低于城鎮(zhèn)市民，2020年我國(guó)農(nóng)戶(hù)人均可支配收入達(dá)到1.71億元[28]。鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的施行改善了農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升了農(nóng)戶(hù)收入，使農(nóng)戶(hù)有能力訂購(gòu)農(nóng)業(yè)機(jī)械，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)朝智慧化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變提供了支撐。

2.財(cái)政支農(nóng)新政的建立

當(dāng)前，我國(guó)財(cái)政支農(nóng)新政不斷建立，財(cái)政支農(nóng)結(jié)構(gòu)不斷改善，財(cái)政支農(nóng)力度不斷加強(qiáng)，將有力促進(jìn)農(nóng)業(yè)智慧化生產(chǎn)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方法轉(zhuǎn)變奠定堅(jiān)實(shí)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)財(cái)政支農(nóng)支出由1952年的2.69萬(wàn)元下降到2020年的23903.62萬(wàn)元[29,30]。

3.機(jī)械制造領(lǐng)域的不斷發(fā)展

我國(guó)機(jī)械制造領(lǐng)域的不斷發(fā)展為農(nóng)機(jī)具武器智能化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。我國(guó)施行制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略以來(lái)成效明顯，主要表現(xiàn)在：突破了一批關(guān)鍵核心技術(shù)和產(chǎn)品，技術(shù)攻關(guān)能力和創(chuàng)新能力明顯提高；突破了一批重點(diǎn)領(lǐng)域核心環(huán)節(jié)困局弱項(xiàng)問(wèn)題，基礎(chǔ)研制能力和創(chuàng)新能力逐步提高；智能化制造推進(jìn)推進(jìn)，涌現(xiàn)出一批智能制造新模式和新產(chǎn)業(yè)，信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，使制造業(yè)加速向網(wǎng)路化、數(shù)字化和智能化方向發(fā)展。我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)的進(jìn)步為我國(guó)農(nóng)機(jī)具武器制造向智能化方向發(fā)展提供了支撐。

4.信息技術(shù)賦能

信息化與農(nóng)業(yè)的深度融合是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方法從機(jī)械化向智慧化方向發(fā)展的關(guān)鍵之一[31]。農(nóng)業(yè)機(jī)械信息化指將物聯(lián)網(wǎng)、第五代聯(lián)通通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、云估算、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方法相融合，使農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行更安全、更可靠、更高效。相比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械，信息化農(nóng)業(yè)機(jī)械在保證作業(yè)質(zhì)量的同時(shí)，可提升作業(yè)效率約50%~60%[32]。以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，在農(nóng)機(jī)具武器上配備智能化系統(tǒng)，為研發(fā)具有精準(zhǔn)播種、施肥、施藥、除草和收獲功能的智能農(nóng)機(jī)具武器，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)提供了有力支撐。

《（二）我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向智慧化發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)》

（二）我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向智慧化發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

1.智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施落后

目前，我國(guó)大部份地區(qū)發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施較為落后，部份農(nóng)村地區(qū)網(wǎng)路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，農(nóng)村寬帶和光纖設(shè)施覆蓋率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的須要。智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)武器成本較高，而我國(guó)農(nóng)戶(hù)的實(shí)際收入較低，無(wú)法購(gòu)置舉辦智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的機(jī)械設(shè)備，限制了智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)武器的推廣應(yīng)用。

2.智慧農(nóng)業(yè)信息化水平較低

信息技術(shù)是智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方法發(fā)展的核心要素之一。目前，我國(guó)多數(shù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)信息化水平較低，主要彰顯在以下方面：一是我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化程度低、準(zhǔn)確性不高、覆蓋面不足；二是缺少農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)共享機(jī)制，歸屬于不同部門(mén)的信息數(shù)據(jù)難以共享；三是我國(guó)農(nóng)業(yè)信息平臺(tái)較少，針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)建的信息應(yīng)用網(wǎng)站、數(shù)據(jù)剖析平臺(tái)規(guī)模較小、信息確切度較低，農(nóng)業(yè)類(lèi)信息平臺(tái)數(shù)據(jù)剖析的精準(zhǔn)性和時(shí)效性不高。以上問(wèn)題引起我國(guó)農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)對(duì)我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的支撐作用低，使得我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無(wú)法推動(dòng)。

3.智慧農(nóng)業(yè)人才短缺

智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集成了農(nóng)業(yè)科學(xué)化生產(chǎn)技術(shù)、信息化技術(shù)以及智能農(nóng)機(jī)具武器技術(shù)等，須要大量既把握農(nóng)業(yè)知識(shí)又了解現(xiàn)代化信息技術(shù)的高素養(yǎng)技術(shù)人員、運(yùn)維人員和系統(tǒng)管理人員進(jìn)行智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的使用、維護(hù)和管理，以充分發(fā)揮智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效能。但目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)從業(yè)人員受教育程度普遍偏高，尤其是在偏僻的農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)戶(hù)文化水平整體較低，對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械化、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等新興事物的接受能力與應(yīng)用能力不強(qiáng)，不利于我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展與推廣應(yīng)用。

《五、我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向與發(fā)展路線(xiàn)》

五、我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向與發(fā)展路線(xiàn)

《（一）我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向》

（一）我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向

我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將朝著智慧化方向發(fā)展，即在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方法的基礎(chǔ)上，將物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星定位、傳感技術(shù)和智能控制等信息技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)具武器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化感知、智能化決策、精準(zhǔn)化作業(yè)和智慧化管理。

1.數(shù)字化感知

農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是數(shù)字化感知的核心技術(shù)。發(fā)展重點(diǎn)是研制可靠性和穩(wěn)定性高、成本低，適用于各類(lèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的高精度傳感；開(kāi)發(fā)集多種參數(shù)感知于一體的多用途中型化傳感，如微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、微電子機(jī)械、仿生及生物傳感等新型傳感。

廣泛采用自主研發(fā)的農(nóng)業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)路，提升農(nóng)情數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性和可靠性是數(shù)字化感知的發(fā)展方向之一。推動(dòng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)具武器傳感的智能化和信息檢查及數(shù)據(jù)剖析，實(shí)現(xiàn)底泥-小麥-機(jī)器-環(huán)境傳感協(xié)調(diào)下的智能決策與精準(zhǔn)作業(yè)；借助MEMS技術(shù)，研發(fā)新一代農(nóng)機(jī)具武器傳感，在實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)具傳感大型化的同時(shí)提升測(cè)量精度和穩(wěn)定性；推動(dòng)發(fā)展新型仿生和生物傳感，以適用于不同的農(nóng)機(jī)具應(yīng)用場(chǎng)景；推動(dòng)推動(dòng)基于機(jī)器視覺(jué)、實(shí)時(shí)全球定位系統(tǒng)（RTK-GNSS）、慣性技術(shù)融合的傳感在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，提升大田無(wú)人化作業(yè)和畜牧水產(chǎn)智慧種植的手動(dòng)化水平，促進(jìn)產(chǎn)生新型的養(yǎng)殖模式和種植模式。

2.智能化決策

智慧農(nóng)業(yè)基于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的時(shí)空特點(diǎn)，可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程提供智能化決策，在適合的時(shí)間、適宜的地點(diǎn)以適合的形式投入適合的生產(chǎn)資料，通過(guò)合理借助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。比如，按照作物的生長(zhǎng)情況和底泥中的水份及養(yǎng)分情況，根據(jù)作物不同生長(zhǎng)階段的水份和養(yǎng)分需求，為作物生長(zhǎng)提供智能化決策。隨著遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)情信息快速采集技術(shù)不斷成熟。今后智能化決策系統(tǒng)的發(fā)展方向應(yīng)以相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用為技術(shù)支撐，以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，采用知識(shí)和數(shù)據(jù)相結(jié)合的決策模型，將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)決策與智能估算方式有效關(guān)聯(lián)，基于數(shù)據(jù)庫(kù)、因果關(guān)系和時(shí)間序列，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行衡量和預(yù)測(cè)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供智能化決策。

3.精準(zhǔn)化作業(yè)

以糧食小麥、園藝小麥和經(jīng)濟(jì)小麥耕、種、管、收的高效智慧生產(chǎn)為重點(diǎn)，按照南方旱作、南方旱田和丘陵山區(qū)等不同區(qū)域的高效生產(chǎn)需求，研發(fā)精準(zhǔn)耕整、精準(zhǔn)養(yǎng)殖、精準(zhǔn)澆水、精準(zhǔn)施藥、精準(zhǔn)灌溉和精準(zhǔn)收獲等智能作業(yè)武器，產(chǎn)生面向智慧化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)化作業(yè)方案。圍繞新一代人工智能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)以及智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，舉辦遠(yuǎn)程提高現(xiàn)實(shí)（AR）操控作業(yè)系統(tǒng)、中小型農(nóng)業(yè)機(jī)器人自主作業(yè)系統(tǒng)以及微大型農(nóng)業(yè)機(jī)器人集群與協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)的研制；舉辦通訊及安全控制、高精度靶點(diǎn)辨識(shí)及路徑規(guī)劃、人機(jī)物交互系統(tǒng)（HCPS）、高速高精度驅(qū)動(dòng)及末端作業(yè)機(jī)構(gòu)研究。舉辦家禽飼養(yǎng)環(huán)境建立及調(diào)控、動(dòng)物個(gè)體及群體辨識(shí)與感知、智能籠養(yǎng)系統(tǒng)研制；開(kāi)發(fā)植物生長(zhǎng)及飼養(yǎng)環(huán)境手動(dòng)巡檢機(jī)器人和糞污高效處理系統(tǒng)。

4.智慧化管理

通過(guò)信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能管理水平，包括遠(yuǎn)程調(diào)度、機(jī)具監(jiān)控、故障預(yù)警和遠(yuǎn)程修理指導(dǎo)等。①在遠(yuǎn)程調(diào)度方面，借助GNSS技術(shù)等，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)獲取農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)位置和作業(yè)軌跡，并按照生產(chǎn)需求，按最短轉(zhuǎn)移路徑原則進(jìn)行農(nóng)機(jī)具調(diào)度，提升農(nóng)機(jī)具效率。②在機(jī)具監(jiān)控方面，借助各類(lèi)傳感技術(shù)，在農(nóng)機(jī)具作業(yè)時(shí)實(shí)時(shí)采集關(guān)鍵部件作業(yè)參數(shù)，并發(fā)送至農(nóng)機(jī)具生產(chǎn)企業(yè)和農(nóng)機(jī)具管理部門(mén)。③在故障預(yù)警和遠(yuǎn)程修理指導(dǎo)方面，依據(jù)實(shí)時(shí)獲取的機(jī)具狀態(tài)和作業(yè)質(zhì)量信息，為農(nóng)機(jī)具生產(chǎn)企業(yè)和農(nóng)機(jī)具管理部門(mén)判定機(jī)具作業(yè)狀態(tài)提供支撐。比如，在機(jī)具發(fā)生故障時(shí)，可以遠(yuǎn)程指導(dǎo)駕駛員進(jìn)行修理；對(duì)于一些駕駛員未能排除的故障，則通知距離故障農(nóng)機(jī)具近來(lái)的農(nóng)機(jī)具修理人員前去修理。

《（二）我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展路線(xiàn)》

（二）我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展路線(xiàn)

我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展路線(xiàn)如圖1所示。總體目標(biāo)為：到2025年，我國(guó)主要農(nóng)小麥生產(chǎn)基本實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化；到2035年機(jī)械制造技術(shù)，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)全面機(jī)械化，并向智能化方向發(fā)展；到2050年，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)智能化，并向智慧化方向發(fā)展。

《圖1》

圖1我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展路線(xiàn)圖

《六、對(duì)策建議》

六、對(duì)策建議

《（一）強(qiáng)化農(nóng)機(jī)具武器研制和創(chuàng)新體系建設(shè)》

（一）強(qiáng)化農(nóng)機(jī)具武器研制和創(chuàng)新體系建設(shè)

一是要強(qiáng)化各級(jí)農(nóng)機(jī)具武器創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)。對(duì)已完善的各級(jí)農(nóng)機(jī)具武器創(chuàng)新平臺(tái)要進(jìn)一步明晰定位，加強(qiáng)責(zé)任，提升產(chǎn)出。同時(shí)，按照現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)須要，新增“動(dòng)物-環(huán)境-設(shè)施”等一批重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和工程中心。二是要強(qiáng)化“產(chǎn)學(xué)研”融合創(chuàng)新。國(guó)家和有關(guān)部門(mén)要進(jìn)一步頒布相關(guān)新政，支持農(nóng)機(jī)具武器企業(yè)加強(qiáng)科技創(chuàng)新力度，使農(nóng)機(jī)具武器企業(yè)逐漸成為我國(guó)農(nóng)機(jī)具武器技術(shù)創(chuàng)新的主體。三是要?jiǎng)?chuàng)新科研項(xiàng)目立項(xiàng)和管理機(jī)制。要著力改變過(guò)去科研立項(xiàng)時(shí)小而散、立項(xiàng)后各干各的局面。

《（二）強(qiáng)化農(nóng)機(jī)具推廣體系建設(shè)》

（二）強(qiáng)化農(nóng)機(jī)具推廣體系建設(shè)

一是強(qiáng)化農(nóng)機(jī)具推廣隊(duì)伍建設(shè)。強(qiáng)化農(nóng)機(jī)具推廣體系建設(shè)，因地制宜建設(shè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)機(jī)具服務(wù)站，構(gòu)建農(nóng)機(jī)具推廣人員培訓(xùn)機(jī)制。二是著力解決好農(nóng)機(jī)具推廣的經(jīng)費(fèi)問(wèn)題。根據(jù)《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣法》，各級(jí)人民政府應(yīng)將農(nóng)機(jī)具推廣經(jīng)費(fèi)列入本級(jí)財(cái)政預(yù)算中，并按國(guó)家規(guī)定給與補(bǔ)助，籌建鼓勵(lì)農(nóng)機(jī)企業(yè)創(chuàng)新新技術(shù)和新機(jī)具的推廣機(jī)制和推廣經(jīng)費(fèi)。三是強(qiáng)化農(nóng)機(jī)具推廣體系管理和服務(wù)創(chuàng)新。市級(jí)農(nóng)機(jī)具推廣機(jī)構(gòu)應(yīng)按照國(guó)家農(nóng)機(jī)具發(fā)展規(guī)劃和各市農(nóng)機(jī)具發(fā)展需求，擬定發(fā)展規(guī)劃和年度重點(diǎn)工作，明晰目標(biāo)，落實(shí)舉措。

《（三）強(qiáng)化農(nóng)機(jī)具社會(huì)化服務(wù)體系建設(shè)》

（三）強(qiáng)化農(nóng)機(jī)具社會(huì)化服務(wù)體系建設(shè)

一是強(qiáng)化政府的引導(dǎo)作用。各市、市、縣農(nóng)業(yè)主管部門(mén)應(yīng)按照本地的資源稟賦，制訂本地區(qū)農(nóng)機(jī)具社會(huì)化服務(wù)體系建設(shè)規(guī)劃和相關(guān)新政。二是強(qiáng)化新政支持。對(duì)農(nóng)機(jī)具社會(huì)化服務(wù)組織訂購(gòu)農(nóng)機(jī)具給與更多的購(gòu)機(jī)補(bǔ)助和按揭；對(duì)農(nóng)機(jī)具社會(huì)化服務(wù)組織的機(jī)庫(kù)、機(jī)棚等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)給與用地和房貸等支持；對(duì)農(nóng)機(jī)具社會(huì)化服務(wù)建設(shè)所需的啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)、事后補(bǔ)貼和保險(xiǎn)等提供支持；對(duì)農(nóng)機(jī)具社會(huì)化服務(wù)人員的學(xué)歷提高、人才培訓(xùn)和隊(duì)伍建設(shè)等提供支持。三是指導(dǎo)和促進(jìn)農(nóng)機(jī)具社會(huì)化服務(wù)組織管理和服務(wù)創(chuàng)新。規(guī)劃與建設(shè)區(qū)域性農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性服務(wù)平臺(tái)，構(gòu)建完善規(guī)章制度，強(qiáng)化農(nóng)機(jī)具社會(huì)化服務(wù)組織與各種新型經(jīng)營(yíng)主體的聯(lián)合與合作，創(chuàng)新服務(wù)模式，強(qiáng)化農(nóng)機(jī)具社會(huì)化服務(wù)信息平臺(tái)建設(shè)。

《（四）推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)示范區(qū)建設(shè)》

（四）推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)示范區(qū)建設(shè)

一是探求完善多元主體共建模式。推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)示范區(qū)創(chuàng)建，推動(dòng)編制智慧農(nóng)業(yè)示范區(qū)創(chuàng)建規(guī)劃，確定國(guó)家級(jí)、省市級(jí)布局方案。二是強(qiáng)化智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研制。重點(diǎn)攻破農(nóng)業(yè)專(zhuān)用傳感，強(qiáng)化農(nóng)業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能和區(qū)塊鏈等新技術(shù)研制；施行農(nóng)機(jī)具武器智能化改建升級(jí)工程；建立智慧農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，加強(qiáng)個(gè)性化、智能化、精準(zhǔn)化的生產(chǎn)管理服務(wù)。三是構(gòu)建完善示范區(qū)管理營(yíng)運(yùn)機(jī)制。創(chuàng)新示范區(qū)管理體制和投資、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)形式，通過(guò)政府訂購(gòu)服務(wù)、貸款貼息、政府和社會(huì)資本合作以及風(fēng)險(xiǎn)基金等形式，鼓勵(lì)更多金融和社會(huì)資本投入示范區(qū)建設(shè)。