國外提出精準農業(yè)是在上世紀八十年代末九十年代初，我們國家從上世紀九十年代末和本世紀也開(kāi)展了精準農業(yè)研究。國家高度重視智慧農業(yè)發(fā)展，2012年中央一號文就提出了要開(kāi)展農業(yè)科技研究，這幾年在中央一號文中也都提出要大力發(fā)展智慧農業(yè)。什么是智慧農業(yè)?我們可以用數據化來(lái)看。數字化感知、智能化決策、精準化作業(yè)，智慧化管理。今天我們就圍繞我們對智慧農業(yè)的理解以及已經(jīng)落實(shí)的實(shí)踐工作進(jìn)行闡述。精準作業(yè)之前，我們需要知道作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境以及其他作業(yè)相關(guān)的影響因素，也就是平時(shí)我們經(jīng)常講的農田信息，怎樣獲取這些信息?我們現在最常用三種方法：星、機、地?！靶恰本褪歉鶕l星獲取我們所需要的信息，根據衛星影像來(lái)分析農作物的長(cháng)勢和病蟲(chóng)草害的信息；“機”就是飛機，根據有人駕駛飛機和無(wú)人駕駛飛機獲取的信息，來(lái)分析作物的長(cháng)勢和病蟲(chóng)草害情況；“地”就是地面，根據地面上安裝的多光譜高光譜以及各種儀器，來(lái)獲取農作物的長(cháng)勢和病蟲(chóng)草害信息。“星、機、地”這三種方法分別適用于不同作業(yè)場(chǎng)景，比如：若想知道廣東全省的水稻種植面積，我們就用衛星影象圖片來(lái)分析；若想知道農場(chǎng)內水稻真實(shí)生長(cháng)情況，我們就需用無(wú)人機來(lái)獲取這些信息；若想知道田里水稻長(cháng)勢和病蟲(chóng)草害情況，就需要用地面機器，多光譜、高光譜獲取這些信息。那么，具體又需要獲取哪些信息呢?主要包括土壤信息、作物長(cháng)勢信息，比如哪個(gè)地方長(cháng)得好一點(diǎn)，哪個(gè)地方長(cháng)得差一點(diǎn)，是不是缺肥缺水等等，另外還包括作物病蟲(chóng)草害的精準和專(zhuān)業(yè)信息等。我一直有個(gè)夢(mèng)想，想是否可以在我們的土壤機后面掛一個(gè)像鐮刀一樣的傳感器，在田里跑一圈，就可以把土壤的氮磷鉀都測出來(lái)，但三十年過(guò)去了，目前依然還是一個(gè)夢(mèng)，為什么?因為土壤中的氮磷鉀等元素實(shí)現實(shí)時(shí)測定相當困難，大部分都是以離子狀態(tài)出現，所以我們還得把土壤取回來(lái)，這是十多年以來(lái)我們一直持續做的一項工作。具體來(lái)說(shuō)是衛星天線(xiàn)、系統、取土器相結合，我們把這個(gè)取土器從地里面取下來(lái)，記下經(jīng)緯度位置，然后再實(shí)驗室分析就可以得到氮磷鉀PH值有機值的分布圖，從而可以根據這個(gè)具體數據模型來(lái)進(jìn)行測土配方施肥。目前我們國內一些團隊做的比較成功的一個(gè)例子，無(wú)人駕駛飛機在田面上飛一趟，獲得水稻長(cháng)勢，做出長(cháng)勢分布圖，然后根據長(cháng)勢分布圖做出處方圖。2019年在羅定市早稻示范結果證明，150畝連片示范平均減少氮肥28%，在水稻村氮肥能夠減少20%以上這個(gè)數據是相當不錯的。這就是現在我們用“星、機、地”技術(shù)就可以獲取所需要的各種農田信息指導我們的農業(yè)生產(chǎn)。這就是智慧農業(yè)的第一個(gè)功能——數據化感知。第二個(gè)環(huán)節叫做智能化決策。根據地形地貌、田塊大小和灌溉條件等包括各類(lèi)智能數據決策土地整治方案，智能指導地塊大小、機耕道和灌排渠道等；根據土壤質(zhì)地和耕整習慣包括型耕、耙耕、旋耕等智能決策耕整方案；根據當地氣候和種植習慣等，智能決策種植方案，包括一熟制或多熟3制(如稻一麥 、稻一油 、稻一稻) ，種植品種等；根據當地氣候和種植方案，智能決策播種方案，包括播種時(shí)間、播種間距及播種量等；根據作物長(cháng)勢和病蟲(chóng)草害信息，智能決策田間管理方案，包括灌排，施肥，打藥等；根據作物長(cháng)勢和當地氣象，智能決策收獲方案，包括收獲時(shí)間、收獲方式等。第三個(gè)環(huán)節是精準化管理，包括精準導航和自動(dòng)作業(yè)。精準作業(yè)主要包括耕種、種植、田間管理、收獲和干燥。首先是激光平地，過(guò)去十多年中研究成功的激光平地技術(shù)和衛星平地技術(shù)，在水田里面能夠達到存水不過(guò)田的要求，就是田面高差不超過(guò)3.3公分，上面使用衛星信號、下面使用激光信號來(lái)平地；播種，通常由無(wú)人駕駛水稻直播機，采用直播的方式將水稻的種子精準播種，兩粒兩?；蛘邇闪Ｈ５鹊?，實(shí)現了開(kāi)溝、起壟、精良細播；田間管理，目前中國農機院研發(fā)了大型智能化變量噴霧機，可以實(shí)現雜草自動(dòng)識別，噴霧量可以實(shí)現精準反饋控制，飛機打藥已經(jīng)成為一種主要噴霧方式；收獲，我們研究成功一種跟車(chē)協(xié)調模式，無(wú)人駕駛收割機與無(wú)人駕駛卸糧車(chē)相結合，兩臺車(chē)并排走，中間橫向位置不超過(guò)5公分、縱向位置不超過(guò)10公分，就可以保證把這個(gè)收割機的糧準確的卸到運糧車(chē)上；干燥，干燥也是很重要的環(huán)節，我們華南農業(yè)大學(xué)里有教授團隊、稻谷干燥系統，采用這種系統把稻谷含水率由28%降到13.6%，每小時(shí)處理量14噸，每噸成本才15塊錢(qián)，比人工曬稻谷子還要便宜。第四個(gè)環(huán)節是智慧化管理，包括農作物生長(cháng)管理、農機管理、農場(chǎng)管理。通過(guò)遠程監控農機作業(yè)位置、作業(yè)進(jìn)度、作業(yè)質(zhì)量，并進(jìn)行故障預警和指導維修等方面的覆蓋，來(lái)實(shí)現農場(chǎng)智慧化管理。下面介紹一下無(wú)人農場(chǎng)，無(wú)人農場(chǎng)是智慧農業(yè)的一種生產(chǎn)方式，是實(shí)現智慧農業(yè)的途徑。無(wú)人農場(chǎng)具有耕種管收生產(chǎn)環(huán)節全覆蓋、機庫田間轉移作業(yè)全自動(dòng)、自動(dòng)避障異況停車(chē)保安全、作物生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)全監控、智能決策精準作業(yè)全無(wú)人等五大特征。目前，無(wú)人農場(chǎng)主要需要三大關(guān)鍵技術(shù)支持: 生物技術(shù)、智能農機和信息技術(shù)。生物技術(shù)主要為無(wú)人農場(chǎng)生產(chǎn)提供適應機械化作業(yè)的品種和栽培模式；智能農機主要為無(wú)人農場(chǎng)生產(chǎn)提供智能感知、智能導航、智能作業(yè)(精準作業(yè)) 和智能管理；信息技術(shù)主要為無(wú)人農場(chǎng)生產(chǎn)的信息獲取、傳輸和處理，農機導航與自動(dòng)作業(yè)，農機遠程運維管理提供支持。目前我們團隊從2020年啟動(dòng)到現在在全國多省建了20多個(gè)無(wú)人農場(chǎng)，各地農場(chǎng)主都會(huì )反饋非常配合建設無(wú)人農場(chǎng)，但是也會(huì )受到幾個(gè)基本條件的相對限制：第一，田塊要相對大一點(diǎn)，連片的規模大一點(diǎn)；第二，田地位置應該接收到北斗信號，因為我們靠北斗信號定位；第三，4G/5G要求有通信信號，因為農機的啟動(dòng)作業(yè)都是靠網(wǎng)絡(luò )。未來(lái)也會(huì )針對以上限制做更多維度的攻克和提升。
