面向2035年智慧農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究.pdf

001 中國工程科學 2021年 第23卷 第4期 面向2035年智慧農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究 Development Strategy of Smart Agriculture for 2035 in China 趙春江 1 2 李瑾 1 2 馮獻 1 2 1 北京農業(yè)信息技術研究中心 北京 100097 2 國家農業(yè)信息化工程技術研究中心 北京 100097 Zhao Chunjiang 1 2 Li Jin 1 2 Feng Xian 1 2 1 Beijing Research Center for Information Technology in Agriculture Beijing 100097 China 2 National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture Beijing 100097 China 摘要 發(fā)展智慧農業(yè)是推動我國農業(yè)高質量發(fā)展 促進鄉(xiāng)村全面振興的重要內容 開展智慧農業(yè)戰(zhàn)略研究對于把握我國智慧 農業(yè)中長期科技布局 厘清發(fā)展思路與方向具有積極意義 本文立足國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景 剖析概括了農業(yè)高質量發(fā)展對 智慧農業(yè)科技的宏觀需求 詳細分析了面向 2035 年智慧農業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略構想 重點任務 發(fā)展路徑 研究表明 發(fā)展智慧 農業(yè)有助于解決現(xiàn)階段我國農業(yè)質量效益不高 競爭力不強等問題 建議加快建立 品種選育 數(shù)字賦能 智能裝備 有機 融合的智慧農業(yè)產業(yè)技術體系 注重頂層設計 強化技術攻關 建立差異化補貼機制 堅持 產村 融合 加快應用型人才 培養(yǎng) 結合不同經營主體特點 不同產業(yè)需求 梯次推進智慧農業(yè)發(fā)展 支持實現(xiàn) 機器替代人力 電腦替代人腦 自主技 術競爭力增強 三大轉變 保障我國由農業(yè)大國走向農業(yè)強國 關鍵詞 智慧農業(yè) 宏觀需求 總體構想 技術路線 智慧農場 信息化 中圖分類號 F120 4 文獻標識碼 A Abstract Smart agriculture is an important component of high quality agricultural development and the overall rural revitalization in China Research on smart agriculture strategy is significant for developing a medium and long term scientific and technological layout and clarifying the development ideas and direction of smart agriculture in China Against the background of rural revitalization this study summarizes the macro demand of high quality agricultural development for smart agricultural science and technologies it also analyzes the strategic conception strategic tasks and development route of China s smart agriculture development toward 2035 Conclusions show that developing smart agriculture helps address the low quality and efficiency and weak competitiveness of China s agriculture sector Furthermore to achieve the replacements of human power with machines and human brains with computers and promote the independent technological competitiveness of China s agricultural sector an industrial technology system for the smart agriculture that integrates biotechnology information technology and intelligent equipment should be established and smart agriculture should be promoted in a staged manner considering different business entities and industrial needs Specifically China should strengthen the top level design promote technological research establish a differentiated subsidy mechanism integrate industry and village and encourage applied talent training Keywords smart agriculture macro demand overall conception technical route smart farm informatization 收稿日期 2021 04 21 修回日期 2021 06 21 通訊作者 馮獻 北京農業(yè)信息技術研究中心副研究員 研究方向為農業(yè)農村信息化發(fā)展戰(zhàn)略 E mail fengx 資助項目 中國工程院咨詢項目 智慧農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究 2019 ZD 05 本刊網(wǎng)址 DOI 10 15302 J SSCAE 2021 04 001 002 面向2035年智慧農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究 一 前言 以信息技術為代表的新一輪科技革命和產業(yè)變 革正在重構全球科技創(chuàng)新版圖 1 推動各國由傳 統(tǒng)工業(yè)社會進入信息社會 農業(yè)同步邁入數(shù)字化 智能化新時代 作為信息技術與農業(yè)深度融合的產 物 智慧農業(yè)是以信息 知識 裝備為核心要素的 現(xiàn)代農業(yè)生產方式 成為各國現(xiàn)代農業(yè)科技競爭的 制高點 未來農業(yè)發(fā)展的新業(yè)態(tài) 2 近年來 我國在智慧農業(yè)發(fā)展方面開展了系列 部署 實施了一批重大應用示范工程 農業(yè)專家系 統(tǒng) 農業(yè)智能裝備 北斗農機自動導航駕駛等智慧 農業(yè)科技取得了突破 然而相比發(fā)達國家 因起步 晚 基礎薄弱 我國智慧農業(yè)研發(fā)應用水平整體呈 落后態(tài)勢 農業(yè)傳感器 農業(yè)模型與核心算法等關 鍵技術和產品受制于人 仍處于 跟跑模仿 階段 落后先進國家 10 15 年 由于行業(yè)頂層設計缺失 各地區(qū)的智慧農業(yè)建設水平參差不齊 提高農業(yè)質 量效益和競爭力 建設智慧農業(yè) 是國家發(fā)展的必 然要求 進入新發(fā)展階段后 智慧農業(yè)的高質量發(fā) 展 亟需從戰(zhàn)略層面進行系統(tǒng)謀劃與科學布局 現(xiàn)階段關于智慧農業(yè)的研究較多關注概念解 析 技術方法創(chuàng)新 技術產出效率測算 技術進展 梳理 技術方案論證等方面 3 13 而從宏觀角度 入手 面向 2035 年我國智慧農業(yè)發(fā)展路線進行的 前瞻性分析較為少見 尤其缺乏針對不同規(guī)模主體 不同產業(yè)類型的路徑選擇問題研究 本文作為 智 慧農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究 咨詢項目的學術性成果展示 凸顯新發(fā)展格局下我國發(fā)展智慧農業(yè)的宏觀需求 提出總體戰(zhàn)略構想 探討產業(yè)發(fā)展路線和重點任 務 以期為智慧農業(yè)領域的理論和政策研究提供 基礎參考 二 智慧農業(yè)發(fā)展需求分析 一 提高農業(yè)生產效率與效益的需要 近年來 我國糧食產量連續(xù)多年保持在 6 10 8 t 以上 但因農業(yè)生產規(guī)模小 生產者素質不高 現(xiàn) 代化生產要素投入滯后 農業(yè)生產效率與比較效益 依然低下 例如 三大糧食作物 小麥 稻谷 玉 米 畝均凈利潤自 2016 年以來持續(xù)為負 見圖 1 2019 年農業(yè)勞均產值僅相當于以色列的 4 美國 的 5 歐盟的 15 日本的 17 見圖 2 技術論證和應用實踐都表明 實施智慧農業(yè)工 程可實現(xiàn)農業(yè)大產業(yè)的精準布局 技術管控 提質 增效 是解決農業(yè)生產效率低下問題的有效路徑 例如 北京市小湯山國家精準農業(yè)研究示范基地的 蔬菜無人農場 通過蔬菜規(guī)?；a全生長周期的 無人化管理 平均減少人工投入成本約 55 分別 減少水 肥 藥施用量 25 31 70 我國要 躋身世界農業(yè)現(xiàn)代化國家第一梯隊 唯有加快部署 智慧農業(yè) 推動智能裝備替代勞力 根本性地提高 生產效率 二 提升農業(yè)資源利用效率的需要 人多 地少 各地資源稟賦不均衡 極端氣候 災害頻發(fā) 這是我國的基本農情 14 同時面臨面 源污染 疫病防控等壓力 根據(jù) 2019 年中國土 壤環(huán)境質量報告 我國 1 3 等的優(yōu)質耕地占比僅 為 27 基礎地力貢獻率約為 50 均比農業(yè)發(fā) 500 0 500 1000 1500 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 元 畝 時間 年 產值 生產成本 凈利潤 圖1 三大糧食作物的平均成本收益 2006 2019年 注 數(shù)據(jù)來源于相關年度的 全國農產品成本收益資料匯編 1 畝 666 7 m 2 003 中國工程科學 2021年 第23卷 第4期 達國家低 20 30 個百分點 從資源利用率看 盡 管近年來農業(yè)部門積極推進農業(yè)節(jié)肥節(jié)藥行動 至 2020 年年底我國三大糧食作物的化肥 農藥利用 率已提高至 40 以上 但相比農業(yè)發(fā)達國家仍有 20 個百分點的差距 此外 畜禽糞污綜合利用率與 農業(yè)發(fā)達國家也相差 20 個百分點以上 各地實踐顯示 發(fā)展智慧農業(yè)有利于提高 水 肥藥 利用率 如小麥 玉米的高低隙精準施藥機 可實現(xiàn)節(jié)藥 30 40 展望未來發(fā)展 我國農業(yè) 資源環(huán)境仍然面臨硬約束 在有限的耕地與水資源 條件下滿足不斷增長的人口食物需求 亟需轉變農 業(yè)發(fā)展方式 通過智慧農業(yè)工程科技來大幅提升農 業(yè)資源利用效率 三 確保農產品質量安全的需要 隨著生活方式 消費觀念的轉變 城鄉(xiāng)居民對 優(yōu)質 綠色 安全 健康農產品的需求量進一步加 大 因食品制造涉及生產 加工 流通 銷售等多 個環(huán)節(jié) 主體 受到投入品 環(huán)境 技術 經營主 體機會主義行為等多種因素的制約 生產者 消費 者 監(jiān)管部門之間的信息不對稱 導致農產品質量 監(jiān)管難度大 食品安全事件屢禁不止 公眾對農產 品缺乏信心 根據(jù) 中國城市公共安全感調查報告 2019 2019 年城市居民食品安全感指數(shù)僅為 0 497 2 約 66 的受訪者在過去 1 年中至少經歷過 1 起食品安 全事件 而反映食品事故違法信息的公開程度較低 確保國家食品安全 更好滿足城鄉(xiāng)居民多層次 個 性化的食物需求 必須盡快構筑安全可控的農產品 透明供應鏈 實施農產品質量安全的全程可追溯管 控 確保 舌尖上 的安全 四 提升農產品市場競爭力的需要 在構建國內國際雙循環(huán)的新發(fā)展格局背景下 發(fā)展智慧農業(yè)有利于提升我國農產品的市場競爭 力 這是我國農業(yè)高質量發(fā)展的重要方面 我國已 是世界第一大農產品進口國 第二大農產品貿易國 但在世界農產品貿易活動中的話語權和影響力依然 不夠 農產品進口依存度從 2001 年的 6 19 增長 到 2018 年的 13 44 15 根據(jù)農業(yè)農村部的統(tǒng)計 數(shù)據(jù) 2019 年我國大豆的自給率不到 20 食用植 物油自給率僅為 30 多種農產品的國內市場價高 于國外到岸價的 30 國際競爭力薄弱的關鍵原因 在于國內生產成本較高 如小麥 水稻 玉米 大 豆等種植成本普遍比國際市場高 40 70 因此 亟需通過智慧農業(yè)技術來提升農業(yè)產業(yè)價值鏈 促 進我國農業(yè)產業(yè)核心競爭力盡快接近農業(yè)發(fā)達國家 水平 另一方面是國內市場 在全面推進鄉(xiāng)村振興的 過程中 促進小農戶與現(xiàn)代農業(yè)銜接成為 三農 工作的重點 小農戶在我國農業(yè)經營中的占比依然 較高 應充分發(fā)揮信息服務聯(lián)農帶農的作用 構建 面向小農戶的大數(shù)據(jù)智能服務體系 讓億萬小農戶 與大市場有效對接 在鞏固拓展脫貧攻堅成果的同 時 有效銜接鄉(xiāng)村振興 暢通城鄉(xiāng)經濟循環(huán) 讓小 農戶增收更有底氣 0 20 000 40 000 60 000 80 000 100 000 加拿大 以色列 荷蘭 美國 澳大利亞 法國 英國 德國 高收入國家 歐盟 日本 OECD成員國 韓國 南非 中高收入國家 中國 中等收入國家 世界 美元 人 國家 地區(qū) 圖2 世界主要國家 地區(qū)的農業(yè)勞動生產率情況 2019年 注 數(shù)據(jù)來源于世界銀行公開數(shù)據(jù)庫 OECD 代表經濟合作與發(fā)展組織 004 面向2035年智慧農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究 五 實現(xiàn)農業(yè)科技自立自強的需要 近年來 我國實施了一批與智慧農業(yè)相關的科 技項目和工程 推動北斗農機自動導航駕駛 植 物工廠 無人機農業(yè)應用等技術方向達到或接近 國際先進水平 但系統(tǒng)層面之外的一些關鍵核心 技術仍受制于人 如高端農業(yè)環(huán)境傳感 生命信 息感知設備被美國 日本 德國等企業(yè)壟斷 大 馬力高端智能裝備較多依賴于進口 動植物生長 模型與核心數(shù)據(jù)主要來自美國 以色列 荷蘭 日本等 隨著農業(yè)進入數(shù)字化時代 智慧農業(yè)成為傳統(tǒng) 農業(yè)強國搶占農業(yè)科技制高點的重要方向 我國應 掌握發(fā)展主動權 注重并保持科技自立自強 圍繞 智慧農業(yè)高質量發(fā)展涉及的 短板 核心關鍵技術 開展集中攻關與示范應用 推動自主可控 提高國 產核心產品的市場競爭力 為農業(yè)農村現(xiàn)代化提供 有力保障 三 我國智慧農業(yè)發(fā)展總體戰(zhàn)略構想 一 發(fā)展思路 按照國家部署 從當前到 2035 年是我國基本 實現(xiàn)現(xiàn)代化的關鍵時期 加快智慧農業(yè)發(fā)展必須立 足新的發(fā)展階段 貫徹新發(fā)展理念 實現(xiàn)農業(yè)高質 高效發(fā)展 聚焦 保障國家糧食安全 食品安全 生態(tài)安全 促進農民持續(xù)增收 的目標 針對農業(yè) 新基建 智慧種養(yǎng) 智慧供應鏈 農業(yè)智能信息 服務 智慧農業(yè)相關技術產業(yè)化等方向 按照 抓 重點 補短板 強弱項 的總體思路 開展重點建設 突出農業(yè)科技自立自強 加強智慧農業(yè)的戰(zhàn)略 性 前沿性 基礎性研究與關鍵共性技術研發(fā) 論 證實施智慧農業(yè)重大科技專項與應用示范工程 攻 關農業(yè)傳感器與高端芯片 農業(yè)大數(shù)據(jù)智能與知識 模型 農業(yè)人工智能 AI 算法與云服務等關鍵技 術 研制高端智能農機裝備 農業(yè)智能感知產品 農業(yè)自主作業(yè) 機器人 智能服務產品等重點產品 推動高端產品在智慧農 牧 漁 場 植物工廠 農產品加工智能車間 農產品智慧供應鏈等的集成 應用示范 培育農業(yè)軟件開發(fā)與智能信息服務 農 業(yè)傳感器與測控終端 農業(yè)智能裝備制造等配套產 業(yè) 融合生物技術 品種選育 信息技術 數(shù)字 賦能 智能裝備 機器替代 建立以 AI 大數(shù) 據(jù) 新一代通信技術 物聯(lián)網(wǎng) 北斗衛(wèi)星導航 為 技術支撐 與農業(yè)強國發(fā)展目標相適應 達到世界 先進水平的智慧農業(yè)產業(yè)技術體系 推動農業(yè) 機 器替代人力 電腦替代人腦 自主技術競爭力增 強 三大轉變 提升農業(yè)生產智能化和經營網(wǎng)絡化 水平 強化農業(yè)質量效益和競爭力 拓展農民增收 空間 助力鄉(xiāng)村全面振興 二 2025年發(fā)展路線與目標 實施農業(yè)大數(shù)據(jù)融匯治理 大數(shù)據(jù)認知分析 大數(shù)據(jù)深度學習等農業(yè)大數(shù)據(jù)共性關鍵技術突破 制定農業(yè)大數(shù)據(jù)標準規(guī)范 建設數(shù)字農業(yè)農村大數(shù) 據(jù)中心 為數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)知識提供支撐 研制高端植保 無人機 病死畜禽無害化處理自動化裝備 推動農 機裝備自主創(chuàng)新 加強農業(yè) AI 農業(yè)虛擬現(xiàn)實 VR 等技術基礎研發(fā) 發(fā)展人機協(xié)同與農業(yè)智能系統(tǒng) 農業(yè)人機混合智能交互與虛擬技術 研究基于農業(yè) 增強現(xiàn)實 AR VR 的表型信息解析技術 利用 VR 技術設計動植物理想表型結構 為突破農業(yè)知 識模型提供基礎 見圖 3 到 2025 年 我國農業(yè)數(shù)字化轉型取得重要進 展 數(shù)字技術與農業(yè)產業(yè)體系 生產體系 經營體 系融合 大田規(guī)模化種植基地 設施園藝標準園 規(guī)?；i 蛋雞 肉雞 奶牛養(yǎng)殖場 水產健康 養(yǎng)殖示范場率先實現(xiàn)數(shù)字化轉型 智慧農業(yè)科技創(chuàng) 新體系更為健全 智慧農業(yè)產業(yè)體系基本完善 智 慧農業(yè)引領農業(yè)農村現(xiàn)代化取得階段性進展 具體 而言 預計大田 設施 畜禽 水產生產的數(shù)字化 水平分別達到 25 45 50 30 生鮮農產 品冷鏈流通率超過 40 實現(xiàn)質量安全追溯的農產 品占比超過 25 農業(yè)數(shù)字經濟占第一產業(yè)國內生 產總值 GDP 的比重超過 15 行政村電子商務 站點覆蓋率不低于 85 見表 1 三 2035年發(fā)展路線與目標 在高品質 高精度 高可靠 低功耗農業(yè)環(huán)境 信息感知 農產品品質信息感知 高端動植物生命 信息感知 農機裝備專用傳感器等技術方向實施攻 關 基本實現(xiàn)農業(yè)傳感器與高端芯片的自主可控 緩解智慧農業(yè)高通量信息獲取難題 實施農業(yè)機器 005 中國工程科學 2021年 第23卷 第4期 2025年 2035年 2020年 項目 需求 保障國家糧食和重要農產品供給安全 促進農業(yè)高質高效發(fā)展 維護農業(yè)資源生態(tài)安全 促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展 確保農產品質量安全 構筑安全可控農產品供應鏈 促進農民富裕富足 助力鄉(xiāng)村全面振興 智慧農業(yè)科技創(chuàng)新取得重要進展 智慧農業(yè)支撐產業(yè)取得重要進展 農業(yè)生產數(shù)字化轉型 總體進入世界智慧農業(yè)科技創(chuàng)新強國行列 智慧農業(yè)產業(yè)體系基本建成 基本實現(xiàn)農業(yè)全產業(yè)鏈數(shù)字化 新一代農業(yè)可視化人機交互技術 可適性農業(yè)云服務技術 農業(yè)大數(shù)據(jù)與計算智能技術 農業(yè)支持決策系統(tǒng) 農業(yè)知識模型與算法 高端植保無人機 病死畜禽無害化處理智能裝備 農業(yè)機器人 農產品產后處理與流通裝備控制技術 農產品品質信息感知技術 壞境信息感知技術 農機傳感器技術 生命信息感知技術 農業(yè)動植物模型研發(fā)專項 農業(yè)傳感器研發(fā)專項 農業(yè)智能化裝備與農業(yè)機器人研發(fā)專項 農業(yè)大數(shù)據(jù)研發(fā)專項 智慧農場建設示范工程 農產品智慧供應鏈示范工程 農情與資源環(huán)境智能監(jiān)測示范工程 農業(yè)數(shù)字經濟示范工程 智能農機裝備產業(yè)培育工程 農業(yè)軟件產業(yè)培育工程 農業(yè)傳感器與測控終端產業(yè)培育工程 基于4G 5G的農業(yè)信息服務產業(yè)培育 目標 智慧服務 智能決策 智能控制 信息感知 科技專項 重大工程 產業(yè)培育工程 關 鍵 技 術 圖3 我國智慧農業(yè)技術發(fā)展路線圖 2020 2035年 注 以 2035 年為目標節(jié)點 根據(jù)兩輪共計 150 人次的專家德爾菲調查結果 設計了 16 個客觀題 3 個主觀題 中高級以上職稱專家占比大于 70 篩選出了 13 項關鍵核心技術 4G 表示第四代移動通信 5G 表示第五代移動通信 表1 我國智慧農業(yè)發(fā)展的主要指標預測值 主要指標 基期值 預測值 2025 年 2035 年 2050 年 農村互聯(lián)網(wǎng)普及率 55 9 2020 年 70 90 98 大田生產數(shù)字化水平 17 4 25 50 80 設施栽培數(shù)字化水平 41 0 45 70 85 畜禽養(yǎng)殖數(shù)字化水平 32 8 50 75 90 水產養(yǎng)殖數(shù)字化水平 16 4 30 75 90 生鮮農產品冷鏈流通率 31 8 2018 年 40 50 80 實現(xiàn)質量安全追溯的農產品占比 17 2 25 50 90 縣域農產品網(wǎng)絡零售額占農產品交易總額比重 10 0 15 30 60 農業(yè)數(shù)字經濟占第一產業(yè)GDP比重 8 2 15 70 300 行政村電子商務站點覆蓋率 74 0 85 95 98 注 除特別標注外 基期值均為 2019 年年底數(shù)據(jù) 006 面向2035年智慧農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究 人科技創(chuàng)新 發(fā)展承擔高勞動強度 適應性強 性 價比高 可智能決策的新一代農業(yè)機器人 提升嫁 接機器人 除草機器人 授粉機器人 打藥機器人 設施溫室電動作業(yè)機器人的技術水平 示范和推廣 智慧 無人化或少人化作業(yè) 農場集成技術 瞄準 應用亟需開展農業(yè)動植物知識模型 核心算法與支 持決策系統(tǒng)等共性關鍵技術研究 推動農業(yè)大數(shù)據(jù) 智能水平提升 運用軟件即服務理念 發(fā)展可適性 農業(yè)云服務技術 顯著降低智慧農業(yè)運維成本 為 廣大用戶提供便捷的定制化服務 到 2035 年 農業(yè)全產業(yè)鏈數(shù)字化 網(wǎng)絡化基 本實現(xiàn) 智慧農業(yè)取得標志性進展 我國進入世界 農業(yè)強國前列 智慧農業(yè)的 新基建 新理論 新技術 新裝備 新產品 新業(yè)態(tài)取得突破 自主 創(chuàng)新能力和水平全面提升 智慧農業(yè)學科與創(chuàng)新團 隊達到國際一流水平 農業(yè)主要環(huán)節(jié)的數(shù)字化全面 轉向農業(yè)全產業(yè)鏈 全環(huán)節(jié)的數(shù)字化和網(wǎng)絡化 批 量建成少人化或無人化的智慧農 牧 漁 場 基 本建成 軟件定義 數(shù)據(jù)驅動 裝備支撐 產業(yè)融 合 的智慧農業(yè)產業(yè)體系 農業(yè)傳感器與測控終端 農業(yè)智能裝備制造 農業(yè)軟件等產業(yè)規(guī)模不斷壯大 智慧農業(yè)產業(yè)核心競爭力達到國際先進水平 具體 而言 預計大田 設施 畜禽 水產生產數(shù)字化水 平分別達到 50 70 75 75 農業(yè)數(shù)字經 濟占第一產業(yè) GDP 的比重超過 70 四 我國智慧農業(yè)重點發(fā)展任務 一 部署農業(yè)領域 新基建 打牢智慧農業(yè)基礎 推進農業(yè)農村領域 新基建 工作 建設泛在 先進 開放 共享的農業(yè)新型信息基礎設施體系 加快 5G 網(wǎng)絡 數(shù)據(jù)中心 倉儲保鮮冷鏈物流等新 型基礎設施建設 升級國家農業(yè)農村大數(shù)據(jù)中心 形成農業(yè)大數(shù)據(jù)標準化技術和數(shù)據(jù)交換機制 開 展農業(yè)大數(shù)據(jù)的深度應用 建立農業(yè)大數(shù)據(jù)智能 關鍵技術體系 構建全新的農業(yè)知識圖譜 促進 數(shù)據(jù)信息轉化為實際價值 實現(xiàn)農業(yè)信息服務精 準化 智能 化 二 推進生產數(shù)字化轉型 批量建設智慧農場 發(fā)展 天 空 地 多尺度農業(yè)資源環(huán)境信 息獲取網(wǎng)絡 農業(yè)資源環(huán)境信息感知技術系統(tǒng) 構 建多時相 多維度 高精度的農業(yè)資源環(huán)境信息獲 取系統(tǒng)與智能服務平臺 支持農業(yè)資源環(huán)境監(jiān)測與 信息服務能力提升 攻克大田 園藝作物傳感器瓶 頸技術 加快 數(shù)字農情 建設 形成智能溫室設 施建設運行集成技術體系 針對規(guī)?；r田 溫室 大棚推廣種植環(huán)境監(jiān)測控制 水肥藥 精準施用 土壤作物智慧管理等技術裝備 批量建設 無人化 或少人化 農場 植物工廠 發(fā)展裝備化養(yǎng)殖 應用養(yǎng)殖業(yè)投入品 養(yǎng)殖過程 產品質量等專用傳 感器 構建現(xiàn)代動物生長與發(fā)育過程的知識模型 研制養(yǎng)殖智能農機裝備 發(fā)展基于大數(shù)據(jù)的養(yǎng)殖動 態(tài)飼料配方 智慧育種技術 建立養(yǎng)殖場 群 體 優(yōu) 化 管理與決策大數(shù)據(jù)平臺 研發(fā)養(yǎng)殖重點環(huán)節(jié)作業(yè) 機器人 在規(guī)?；笄菟a養(yǎng)殖場批量建設 無 人化 或少人化 牧場 無人化 或少人化 漁 場 三 建設透明供應鏈 構筑質量安全防線 構建農產品供應鏈智能化生態(tài) 研發(fā)農產品采 后處理加工與冷鏈智能設備 革新農產品供應鏈運 行模式以顯著提升效率 發(fā)展清潔能源驅動的智能 設備關鍵技術 冷庫智慧控制技術 推動農產品冷 鏈行業(yè)轉型升級 在農產品供應鏈管理中應用區(qū)塊 鏈 大數(shù)據(jù) AI 技術 對農資 生產 加工 儲藏 運輸?shù)绒r產品全產業(yè)鏈的諸多環(huán)節(jié)信息進行全面監(jiān) 管 構建農產品供應鏈的數(shù)字孿生能力 提升農產 品質量安全追根溯源水平 16 探索利用數(shù)據(jù)聯(lián)盟 鏈方式來構建新型供應鏈協(xié)作網(wǎng)絡 降低供應鏈的 信任成本 支持農產品供應鏈朝著綠色 智能 高 效 開放方向發(fā)展 四 加快技術產業(yè)化進程 壯大智慧農業(yè)產業(yè) 緊跟世界智慧農業(yè)科技發(fā)展趨勢 以推動重大 產業(yè)項目培育為依托 平衡潛在技術需求 產業(yè)增 長潛力 產品競爭力 技術帶動引領性 17 聚焦 農業(yè)智能裝備制造 農業(yè)傳感器與測控終端設計及 制造 農業(yè)軟件與新興信息服務業(yè) 3 類重點創(chuàng)新領 域 實施智慧農業(yè)相關技術產業(yè)培育工程 促進智 慧農業(yè)創(chuàng)新鏈 產業(yè)鏈精準對接 使得 三農 發(fā) 展更好獲益于智慧農業(yè)科技及其產品 提高 AI 5G 邊緣計算 新型人機交互等信息技術在智慧農 機 農業(yè)傳感器 農業(yè)軟件開發(fā)中的應用成熟度 提升智慧農業(yè)軟硬件產品的支撐能力 發(fā)展農業(yè)智 007 中國工程科學 2021年 第23卷 第4期 能生產作業(yè)裝備 農業(yè)智能作業(yè)機器人等重點智能 農機裝備 實現(xiàn)適應性好 性價比高 可智能決策 的新一代農業(yè)傳感器的標準化 產業(yè)化 構建農業(yè) 軟件產業(yè)生態(tài) 產業(yè)集群 五 突出綠色生態(tài)理念 助力碳達峰與碳中和 應對碳達峰 碳中和的目標要求 以綠色生態(tài) 為主線 應用數(shù)字技術賦能綠色農業(yè) 實現(xiàn)高標準 的化肥 畜禽養(yǎng)殖碳排放 建設綠色智慧農業(yè)示范 區(qū) 引領綠色農業(yè)高能效 高質量發(fā)展 實施耕地 保護的智慧化轉型 推廣應用高效節(jié)水灌溉技術 提高農業(yè)水土資源利用效率 探索基于大數(shù)據(jù)驅動 與多組學融合的動植物生長發(fā)育精準調控 環(huán)境變 化智能應激 建立適應氣候變化的現(xiàn)代智慧生態(tài)農 業(yè)生產體系 實現(xiàn)精準種植養(yǎng)殖 減少農業(yè)系統(tǒng)碳 排放 推動智慧型生態(tài)保護建設 建立智慧生態(tài)保 護與修復示范區(qū) 實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測預警與智 能監(jiān)管 五 中國特色智慧農業(yè)分類推進路徑 一 面向不同生產經營主體的推進路徑 1 小農戶 以促進小農戶與現(xiàn)代農業(yè)有效銜接為目標 以 信息進村入戶工程 全國農業(yè)科教云平臺 為基 礎 建立功能完善的區(qū)域性農業(yè)大數(shù)據(jù)智能服務平 臺 為小農戶提供便捷 高效 精準的農業(yè)知識服 務 促進農業(yè)生產性服務的精準化 個性化 鼓勵 各類社會化服務組織 信息化企業(yè)探索農業(yè)智能語 音交互服務新模式 為小農戶提供專業(yè)化 個性化 的農業(yè)科技信息 生產托管 裝備共享等服務 降 低智慧農業(yè)技術產品與服務的應用成本 繼續(xù)開展 互聯(lián)網(wǎng) 農產品出村進城工程 支持電商企業(yè) 與科研機構共同探索電商興農新模式 為小農戶提 供產銷對接平臺 支持優(yōu)質特色農產品的產銷銜接 優(yōu)質優(yōu)價 2 家庭農場 以提升家庭農場經營管理能力 實現(xiàn)最佳規(guī) 模效益為目標 研制智慧農業(yè)示范農場適度規(guī)模 標準 支持糧食主產區(qū) 大宗農產品優(yōu)勢區(qū) 現(xiàn) 代農業(yè)示范區(qū)的家庭農場創(chuàng)建智慧農業(yè)示范農場 以 中國農業(yè)社會化服務平臺 等為基礎 引導 支持各類社會化服務組織為家庭農場提供菜單式 全程生產托管的智慧農業(yè)社會化服務 鼓勵市場 主體開發(fā)適用的數(shù)據(jù)產品 為家庭農場提供定制 性技術套餐和應用方案 支持開展針對性的排產 計劃 3 合作社 龍頭企業(yè)等規(guī)?；洜I主體 組織力量制定不同區(qū)域 不同行業(yè)無人生態(tài)農 場技術應用模式的適用性標準 以國家現(xiàn)代農業(yè)產 業(yè)園為主要載體 優(yōu)先支持規(guī)模以上的糧食 蔬菜 生豬 奶牛 蛋禽等類別農場或入駐企業(yè) 合作社 批量建設國家無人農 牧 場示范基地 分階段 分層次 分領域 分梯次推進無人自主作業(yè)的集成 應用 盡快形成與我國農業(yè)大國地位相適應的生態(tài) 化 無人化生產技術體系 鼓勵社會資本圍繞 新 基建 農業(yè)場景應用落地目標 參與農場 5G 網(wǎng) 絡 數(shù)據(jù)中心 基礎數(shù)據(jù)資源體系 農產品數(shù)字供應鏈 等新型基礎設施建設 批量建設智慧田園 智慧植 物工廠 智慧牧場 智慧漁場 智慧果園 農產品 智能加工車間等并凸顯示范效應 二 面向不同產業(yè)主體的推進路徑 1 智慧種植業(yè) 圍繞糧食和蔬菜的穩(wěn)產保供 提質增效需求 在規(guī)?；Z食和蔬菜生產基地 重點開展 天 空 地 一體化智能監(jiān)測與精準服務應用示范 推動糧 食主產區(qū)氣候智慧型農業(yè)模式 西北地區(qū)草地氣候 智慧型管理模式等氣候智慧型農業(yè)應用示范項目 增強作物生產對氣候變化的適應能力 開展農機 農藝與智能化融合應用示范工程 補齊精準作業(yè)覆 蓋環(huán)節(jié)不全 智能裝備協(xié)作效率不高等短板 批量 建設 無人化 或少人化 農場 植物工廠 配 套應用嫁接機器人 除草機器人 打藥機器人 采 摘機器人 設施溫室電動作業(yè)機器人等 實現(xiàn)無人 化或少人化種植場景落地 2 智慧養(yǎng)殖業(yè) 側重規(guī)模化生豬 1 10 4 頭以上 奶牛 500 頭 以上 蛋雞 肉雞 疊層棟舍規(guī)模 1 10 5 只以上 立體散養(yǎng)棟舍規(guī)模 5 10 4 只以上 養(yǎng)殖產業(yè) 注重 畜禽養(yǎng)殖業(yè)軟硬件集成應用 重點推廣動態(tài)飼料配 方 智能育種 環(huán)境精準控制 精準飼喂裝備 智 慧管理 糞污智能化處理等技術 發(fā)展陸基工廠養(yǎng) 殖 面積 7 10 7 m 以上 網(wǎng)箱養(yǎng)殖 淺水 1 4 10 6 只 008 面向2035年智慧農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究 以上 深海 2 10 4 只以上 海洋牧場示范區(qū)等規(guī) ?；a養(yǎng)殖基地 推廣應用 無人化 或少人化 漁場 智能感知 可靠傳輸 精準預測 決策與 控制等技術 形成覆蓋養(yǎng)殖 捕撈 水產流通與 加工等全過程的智慧漁 業(yè) 產 業(yè) 體 系 3 農產品智慧供應鏈 在海南省 山東省 重慶市 河北省 貴州省 江蘇省等鮮活農產品主產區(qū)和特色農產品優(yōu)勢區(qū) 建立和投產智能加工車間農產品質量無損檢測與分 級分選系統(tǒng) 在有條件的鮮活農產品主產區(qū) 特色 農產品優(yōu)勢區(qū) 建立農產品區(qū)域性冷鏈物流節(jié)點和 骨干網(wǎng)絡 保持對農產品儲運環(huán)境的精準調控 依 托單品種全產業(yè)鏈大數(shù)據(jù)試點縣 建設基于區(qū)塊鏈 技術的農產品供應鏈追溯平臺 示范應用農產品數(shù) 據(jù)聯(lián)盟鏈管理新模式 保持高端農產品全生命周期 的數(shù)據(jù)監(jiān)測和可追溯管理 在全國農產品主銷區(qū) 探索農產品供應鏈智能監(jiān)管模式 整合智慧農貿系 統(tǒng)可視化信息展示 農產品溯源 區(qū)塊鏈等功能 保持重大食品安全事件的及時預警 快速響應 源 頭追溯 六 對策建議 一 編制智慧農業(yè)中長期規(guī)劃綱要 按照國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略 數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略 綱要 要求 注重規(guī)劃銜接 論證和編制 國家智 慧農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略綱要 2021 2035 在農產品優(yōu) 勢產區(qū) 國家農業(yè)科技園區(qū)和國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)園 的所在縣 市 圍繞農業(yè)生產數(shù)字化轉型 農產 品透明供應鏈 農業(yè)大數(shù)據(jù)智能服務等方向 推動 智慧農業(yè)工程建設 顯現(xiàn)智慧農業(yè)發(fā)展成效 二 實施智慧農業(yè)關鍵核心技術攻關 立足科技自立自強 瞄準農業(yè)產業(yè)升級與高質 量發(fā)展 重點圍繞農業(yè)傳感器與信息采集系統(tǒng) 高 端智能農機裝備 農業(yè)機器人 農業(yè)大數(shù)據(jù)與計算 智能 農業(yè)模型與算法等短板技術及薄弱環(huán)節(jié) 布 局并實施關鍵核心技術攻關項目 建設國家智慧農 業(yè)創(chuàng)新中心 重點實驗室等產業(yè)助推平臺 論證推 進 智慧農業(yè)科技創(chuàng)新 2035 重大項目 切實提升 自主研發(fā)能力 為行業(yè)用戶提供更多用得上 用得 起 用得好的軟硬件產品 可率先在環(huán)渤海經濟區(qū) 長江三角洲地區(qū) 粵港澳大灣區(qū) 成渝經濟圈等重 點區(qū)域以及一些現(xiàn)代農業(yè)基礎較好的城市 創(chuàng)建國 家級智慧農業(yè)創(chuàng)新發(fā)展試驗區(qū) 開展新技術驗證 加速成果轉化應用 三 建立差異化的智慧農業(yè)補貼機制 建議將農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)成套設備 智能拖拉機配套 測控終端納入農機購置補貼范疇 適度提高智能化 高端農機購置補貼標準 針對區(qū)域和產業(yè)差異性 建立支持各類規(guī)模農戶應用數(shù)字技術的差異化補貼 機制 為小規(guī)模農戶提供智能移動終端補貼與網(wǎng)絡 接入費用減免 按照生產規(guī)模給予適度規(guī)模經營主 體以定額補貼或比例補貼 按照服務面積給予智能 作業(yè)服務主體以托管服務補貼 針對生豬 奶牛 家禽養(yǎng)殖大縣實施智慧畜禽養(yǎng)殖試點補貼方案 以 東北地區(qū) 內蒙古自治區(qū) 新疆維吾爾自治區(qū)等地 為重點 針對大田糧食 露地蔬菜等智能動力設備 和專用作業(yè)裝備 給予購置補貼與作業(yè)服務補貼 以設施蔬菜標準園 水產健康養(yǎng)殖示范場為重點 探索農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)成套設備與解決方案補貼辦法 四 統(tǒng)籌智慧農業(yè)與數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展 建議以縣 市 為單位 以 農業(yè)高質高效 農民富裕富足 農村宜居宜業(yè) 為目標 就智慧農 業(yè)和數(shù)字鄉(xiāng)村開展一體化設計和建設 將農業(yè)農村 新基建 納入國家鄉(xiāng)村建設行動 推進縣域農業(yè) 農村大數(shù)據(jù)中心 農業(yè)農村 天 空 地 一體化 觀測體系建設 實施農業(yè)生產基地 農村物流設施 的數(shù)字化改造 試點開展 5G 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第 6 版 IPv6 窄帶物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡協(xié)同應用 支持有條件 的縣 市 打造 鄉(xiāng)村大腦 統(tǒng)籌開展農業(yè)農村 數(shù)字經濟 環(huán)境數(shù)字化治理 鄉(xiāng)村數(shù)字政務 鄉(xiāng)村 數(shù)字治理等建設 實現(xiàn)農業(yè)農村數(shù)字化 智能化的 普惠應用 五 培養(yǎng)應用型人才隊伍 突出 產業(yè)為主 專項服務 的技術推廣理念 依托現(xiàn)有農民教育培訓體系 開展農村科技特派員 農技員服務能力提升計劃 重點圍繞農業(yè)生產基地 數(shù)字化標準化改造 智慧農業(yè)信息技術操作規(guī)程與 工藝 農機智能裝備操控與管護 應用系統(tǒng)與平臺 使用及后期維護等方向 開展智慧農業(yè)應用型人才 009 中國工程科學 2021年 第23卷 第4期 專門培訓 快速形成人才規(guī)模優(yōu)勢 集聚智慧農業(yè) 建設的內生原動力 為智慧農業(yè)工程的應用推廣 成效發(fā)揮提供智力保障 參考文獻 1 孫康泰 王小龍 蔣大偉 等 美國農業(yè)和食品領域2030 科技突 破計劃及啟示 J 全球科技經濟瞭望 2020 35 11 25 32 Sun K T Wang X L Jiang D W et al The 2030 plan of science and technology breakthrough on agricultural and food study in the United States and its enlightenment J Global Science Technolo gy and Economy Outlook 2020 35 11 25 32 2 趙春江 智慧農業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及戰(zhàn)略目標研究 J 智慧農業(yè) 2019 1 1 1 7 Zhao C J State of the art and recommended development strate gic objectives of smart agriculture J Smart Agriculture 2019 1 1 1 7 3 趙春江 楊信廷 李斌 等 中國農業(yè)信息技術發(fā)展回顧及展望 J 農學學報 2018 8 1 180 186 Zhao C J Yang X T Li B et al The retrospect and prospect of agricultural information technology in China J Journal of Agri culture 2018 8 1 180 186 4 李道亮 面向需求協(xié)同推進我國智慧農業(yè)發(fā)展 J 國家治理 2020 19 18 21 Li D L Promoting the development of China s smart agriculture in the face of demand J Governance 2020 19 18 21 5 許世衛(wèi) 王東杰 李哲敏 大數(shù)據(jù)推動農業(yè)現(xiàn)代化應用研究 J 中國農業(yè)科學 2015 48 17 3429 3438 Xu S W Wang D J Li Z M Application research on big data pro mote agricultural modernization J Scientia Agricultura Sinica 2015 48 17 3429 3438 6 楊印生 薛春序 許瑩 等 智慧農業(yè)的社會經濟特征 發(fā)展邏輯 與系統(tǒng)闡釋 J 吉林農業(yè)大學學報 2021 43 2 146 152 Yang Y S Xue C X Xu Y et al Social and economic characteris tics development logic and systematic interpretation of smart ag riculture J Journal of Jilin Agricultural University 2021 43 2 146 152 7 于海業(yè) 李曉凱 于躍 等 光譜技術在農作物信息感知中的應 用研究進展 J 吉林農業(yè)大學學報 2021 43 2 153 162 Yu H Y Li X K Yu Y et al Research progress in the application of spectral technology in crop information perception J Journal of Jilin Agricultural University 2021 43 2 153 162 8 宋洪遠 智慧農業(yè)發(fā)展的狀況 面臨的問題及對策建議 J 人民 論壇 學術前沿 2020 24 62 69 Song H Y The status and p