隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，智能化農(nóng)機(jī)成為機(jī)器換人的升級(jí)版。日前，2021年耒耜國(guó)際會(huì)議在江蘇大學(xué)舉行。圍繞智能農(nóng)機(jī)裝備發(fā)展以及未來(lái)農(nóng)業(yè)的前沿問(wèn)題，中國(guó)工程院院士康紹忠、羅錫文、趙春江、陳學(xué)庚等共同展開(kāi)研討。
發(fā)展智慧高水效農(nóng)業(yè)裝備
我國(guó)是水資源短缺的國(guó)家。華北平原灌溉節(jié)水技術(shù)已研究推廣30多年，但并沒(méi)有改變地下水資源繼續(xù)惡化的現(xiàn)狀。主要原因在于種植制度一直向高耗水結(jié)構(gòu)發(fā)展。康紹忠指出，智慧高水效農(nóng)業(yè)將是未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。它依托生物技術(shù)、信息技術(shù)和智能裝備，完成不同尺度水和作物表型信息的智能感知、用水智能決策與智能控制，達(dá)到區(qū)域水土適配和水生產(chǎn)力時(shí)空格局優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)用水和水效益最大化。在他看來(lái)，實(shí)現(xiàn)智慧高水效農(nóng)業(yè)有四個(gè)關(guān)鍵要素：天—空—地一體化智能感知，即水與作物表型高通量智能感知；智能認(rèn)知模型系統(tǒng)，即水與作物生產(chǎn)過(guò)程智能認(rèn)知；智能決策系統(tǒng)，即用水與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)智能決策；智能控制設(shè)施與裝備，即水聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能控制。“尤其是智能控制設(shè)施與裝備與我國(guó)未來(lái)農(nóng)機(jī)發(fā)展有著密切關(guān)系，未來(lái)可期。”康紹忠說(shuō)。
無(wú)人農(nóng)場(chǎng)應(yīng)注重基礎(chǔ)條件
派出一輛無(wú)人駕駛的小車，在無(wú)人農(nóng)場(chǎng)中播種、噴藥、施肥等作業(yè)，過(guò)去只在電影里看到。而如今的農(nóng)業(yè)4.0時(shí)代是以無(wú)人農(nóng)機(jī)為特征的智能農(nóng)業(yè)時(shí)代。羅錫文表示，農(nóng)業(yè)4.0要探索“從好到強(qiáng)”，其特點(diǎn)是自動(dòng)化、智能化、農(nóng)機(jī)+互聯(lián)網(wǎng)。他指出，無(wú)人農(nóng)場(chǎng)是智慧農(nóng)業(yè)的一種生產(chǎn)方式，具有耕種管收生產(chǎn)環(huán)境全覆蓋、機(jī)庫(kù)田間轉(zhuǎn)移作業(yè)全自動(dòng)、自動(dòng)避障異況停車保安全、作物生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)全監(jiān)控、智能決策精準(zhǔn)作業(yè)全無(wú)人五個(gè)特點(diǎn)。在他看來(lái)，智能農(nóng)機(jī)之所以被稱為“智能”，在于其具有智能感知、自動(dòng)導(dǎo)航、精準(zhǔn)作業(yè)和智能管理四個(gè)功能。對(duì)于農(nóng)情信息采集技術(shù)，人們都習(xí)慣于“天—地—空”的叫法，但羅錫文認(rèn)為，農(nóng)情信息采集技術(shù)主要是“星—機(jī)—地”，具體而言是根據(jù)衛(wèi)星影像、飛機(jī)或無(wú)人機(jī)獲取的影像，在地面用儀器直接獲取分析農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)和病蟲(chóng)草害情況。“推廣無(wú)人農(nóng)場(chǎng)應(yīng)有較好的基礎(chǔ)條件，比如地塊較大，機(jī)耕道和灌排設(shè)施較好，衛(wèi)星信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)好。”羅錫文如是說(shuō)。
解決表型組學(xué)關(guān)鍵技術(shù)“黑盒子”
農(nóng)業(yè)進(jìn)入4.0時(shí)代，育種也進(jìn)入4.0時(shí)代，育種4.0綜合利用多組學(xué)大數(shù)據(jù)、基因編輯、合成生物學(xué)、人工智能等技術(shù)構(gòu)建面向理想性狀組合的智慧育種體系。在這個(gè)過(guò)程中，表型組學(xué)研究正成為農(nóng)業(yè)科研新的制高點(diǎn)。所涉及的高通量作物表型研究，可以幫助育種科學(xué)家根據(jù)育種材料的遺傳基因信息預(yù)測(cè)作物的表型。“表型組學(xué)、基因組學(xué)、環(huán)境組學(xué)三駕馬車結(jié)合在一起，搞清它們對(duì)生命影響的作用，就是作物科學(xué)未來(lái)研究的核心內(nèi)容之一。”趙春江說(shuō)。然而，“目前我國(guó)表型技術(shù)和表型設(shè)施建設(shè)主要依賴進(jìn)口，還存在關(guān)鍵技術(shù)‘黑盒子’、設(shè)施軟硬件升級(jí)改造和服務(wù)、大型進(jìn)口表型設(shè)施運(yùn)營(yíng)與維護(hù)、表型數(shù)據(jù)安全、多組學(xué)大數(shù)據(jù)種業(yè)應(yīng)用與表型設(shè)備、自主研發(fā)的并行與融合等方面的問(wèn)題。”趙春江說(shuō)。在他看來(lái)，我國(guó)要有自己的技術(shù)，關(guān)鍵要在傳感器和算法上下功夫，我國(guó)在高端傳感器和算法上仍需要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究。
地膜回收機(jī)械化是攻關(guān)重點(diǎn)
地膜覆蓋栽培為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展作出重大貢獻(xiàn)，帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)農(nóng)民的增產(chǎn)增收、脫貧致富，但農(nóng)田殘膜治理工作的不徹底，也為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展留下隱患。陳學(xué)庚指出，目前我國(guó)棉田殘膜治理存在的核心問(wèn)題有收凈率低、含雜率偏高、回收機(jī)械的使用可靠性差、回收殘膜的資源化利用困難、缺少成熟的降解膜產(chǎn)品等。他通過(guò)對(duì)新型農(nóng)田殘膜回收機(jī)的研發(fā)介紹展示了農(nóng)田殘膜污染治理新進(jìn)展，并表示高強(qiáng)度耐老化地膜全回收機(jī)械的研究開(kāi)發(fā)是攻關(guān)重點(diǎn)。
來(lái)源：農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)資訊
發(fā)展智慧高水效農(nóng)業(yè)裝備
我國(guó)是水資源短缺的國(guó)家。華北平原灌溉節(jié)水技術(shù)已研究推廣30多年，但并沒(méi)有改變地下水資源繼續(xù)惡化的現(xiàn)狀。主要原因在于種植制度一直向高耗水結(jié)構(gòu)發(fā)展。康紹忠指出，智慧高水效農(nóng)業(yè)將是未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。它依托生物技術(shù)、信息技術(shù)和智能裝備，完成不同尺度水和作物表型信息的智能感知、用水智能決策與智能控制，達(dá)到區(qū)域水土適配和水生產(chǎn)力時(shí)空格局優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)用水和水效益最大化。在他看來(lái)，實(shí)現(xiàn)智慧高水效農(nóng)業(yè)有四個(gè)關(guān)鍵要素：天—空—地一體化智能感知，即水與作物表型高通量智能感知；智能認(rèn)知模型系統(tǒng)，即水與作物生產(chǎn)過(guò)程智能認(rèn)知；智能決策系統(tǒng)，即用水與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)智能決策；智能控制設(shè)施與裝備，即水聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能控制。“尤其是智能控制設(shè)施與裝備與我國(guó)未來(lái)農(nóng)機(jī)發(fā)展有著密切關(guān)系，未來(lái)可期。”康紹忠說(shuō)。
無(wú)人農(nóng)場(chǎng)應(yīng)注重基礎(chǔ)條件
派出一輛無(wú)人駕駛的小車，在無(wú)人農(nóng)場(chǎng)中播種、噴藥、施肥等作業(yè)，過(guò)去只在電影里看到。而如今的農(nóng)業(yè)4.0時(shí)代是以無(wú)人農(nóng)機(jī)為特征的智能農(nóng)業(yè)時(shí)代。羅錫文表示，農(nóng)業(yè)4.0要探索“從好到強(qiáng)”，其特點(diǎn)是自動(dòng)化、智能化、農(nóng)機(jī)+互聯(lián)網(wǎng)。他指出，無(wú)人農(nóng)場(chǎng)是智慧農(nóng)業(yè)的一種生產(chǎn)方式，具有耕種管收生產(chǎn)環(huán)境全覆蓋、機(jī)庫(kù)田間轉(zhuǎn)移作業(yè)全自動(dòng)、自動(dòng)避障異況停車保安全、作物生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)全監(jiān)控、智能決策精準(zhǔn)作業(yè)全無(wú)人五個(gè)特點(diǎn)。在他看來(lái)，智能農(nóng)機(jī)之所以被稱為“智能”，在于其具有智能感知、自動(dòng)導(dǎo)航、精準(zhǔn)作業(yè)和智能管理四個(gè)功能。對(duì)于農(nóng)情信息采集技術(shù)，人們都習(xí)慣于“天—地—空”的叫法，但羅錫文認(rèn)為，農(nóng)情信息采集技術(shù)主要是“星—機(jī)—地”，具體而言是根據(jù)衛(wèi)星影像、飛機(jī)或無(wú)人機(jī)獲取的影像，在地面用儀器直接獲取分析農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)和病蟲(chóng)草害情況。“推廣無(wú)人農(nóng)場(chǎng)應(yīng)有較好的基礎(chǔ)條件，比如地塊較大，機(jī)耕道和灌排設(shè)施較好，衛(wèi)星信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)好。”羅錫文如是說(shuō)。
解決表型組學(xué)關(guān)鍵技術(shù)“黑盒子”
農(nóng)業(yè)進(jìn)入4.0時(shí)代，育種也進(jìn)入4.0時(shí)代，育種4.0綜合利用多組學(xué)大數(shù)據(jù)、基因編輯、合成生物學(xué)、人工智能等技術(shù)構(gòu)建面向理想性狀組合的智慧育種體系。在這個(gè)過(guò)程中，表型組學(xué)研究正成為農(nóng)業(yè)科研新的制高點(diǎn)。所涉及的高通量作物表型研究，可以幫助育種科學(xué)家根據(jù)育種材料的遺傳基因信息預(yù)測(cè)作物的表型。“表型組學(xué)、基因組學(xué)、環(huán)境組學(xué)三駕馬車結(jié)合在一起，搞清它們對(duì)生命影響的作用，就是作物科學(xué)未來(lái)研究的核心內(nèi)容之一。”趙春江說(shuō)。然而，“目前我國(guó)表型技術(shù)和表型設(shè)施建設(shè)主要依賴進(jìn)口，還存在關(guān)鍵技術(shù)‘黑盒子’、設(shè)施軟硬件升級(jí)改造和服務(wù)、大型進(jìn)口表型設(shè)施運(yùn)營(yíng)與維護(hù)、表型數(shù)據(jù)安全、多組學(xué)大數(shù)據(jù)種業(yè)應(yīng)用與表型設(shè)備、自主研發(fā)的并行與融合等方面的問(wèn)題。”趙春江說(shuō)。在他看來(lái)，我國(guó)要有自己的技術(shù)，關(guān)鍵要在傳感器和算法上下功夫，我國(guó)在高端傳感器和算法上仍需要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究。
地膜回收機(jī)械化是攻關(guān)重點(diǎn)
地膜覆蓋栽培為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展作出重大貢獻(xiàn)，帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)農(nóng)民的增產(chǎn)增收、脫貧致富，但農(nóng)田殘膜治理工作的不徹底，也為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展留下隱患。陳學(xué)庚指出，目前我國(guó)棉田殘膜治理存在的核心問(wèn)題有收凈率低、含雜率偏高、回收機(jī)械的使用可靠性差、回收殘膜的資源化利用困難、缺少成熟的降解膜產(chǎn)品等。他通過(guò)對(duì)新型農(nóng)田殘膜回收機(jī)的研發(fā)介紹展示了農(nóng)田殘膜污染治理新進(jìn)展，并表示高強(qiáng)度耐老化地膜全回收機(jī)械的研究開(kāi)發(fā)是攻關(guān)重點(diǎn)。
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