“5G、大數據、人工智能、云計算、機器人技術，逐漸應用到設施園藝之中。數字技術的應用，從育種到銷售，正在為設施園藝的全產業(yè)鏈條賦能。”在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)信息化工程技術研究中心首席科學家趙春江表示。

改變勞動密集型生產方式

和機械化水平快速提升的大田種植相比，設施農業(yè)生產中，勞動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)目前仍是勞動密集型產業(yè)，未來發(fā)展智能化裝備、提高機械化水平極有必要。

勞動密集意味著需要大量的人力，同時，也往往面臨多種生產力發(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，每平方米可以生產番茄100公斤，黃瓜80-120公斤，我國目前的生產水平，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，機械化可能是一個重要的問題?！?/span>

設施園藝，即通過設施為作物提供生長、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，過去我們很多設施園藝，都是基于傳統經驗的調控管控，往往不精不細?，F在設施園藝日光溫室占絕大部分，但總體來說，設施還是比較簡陋的，從結構設計、設施角度看，也不具備調控的能力。因此，相關的裝備方面，也需要進一步研發(fā)和提升?！?/span>

國外技術帶來怎樣的啟發(fā)

智能化的技術與裝備，是農業(yè)現代化的需求，也是提高設施園藝生產技術水平和能力的需求。

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，“荷蘭設施園藝的產業(yè)，其特點有四方面，首先是數據驅動，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現了數字化和智能化。我國一些地方也引進了荷蘭的技術，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，日本就開始發(fā)展植物工廠，2017年達到400座，目前已擁有約700座?！叭毡局参锕S的典型特征，是實現了從播種、育苗、移栽、收獲等關鍵技術環(huán)節(jié)的機械化、自動化和智能化?！?/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，我國園藝生產有三個矛盾需要解決，即大型化與能耗的矛盾、結構選型與機化的矛盾、傳統經驗與智能化的矛盾。”

以技術裝備推動設施農業(yè)現代化

設施農業(yè)如何智慧化？趙春江表示，關鍵在于感知環(huán)境和作物的生長信息、調控、高效低損作業(yè)三個方面，“精準感知+按需調控+智能裝備，就實現了設施園藝智慧化的生產?！?/span>

但要真正實現，并不容易，需要一系列完善的技術體系和裝備支撐。

“感知是第一步，目前我國設施園藝所用的傳感器相對已經較豐富，但仍需要創(chuàng)新和發(fā)展，尤其是需要新技術、新材料、新方法來推動傳感器的創(chuàng)新與進步。這是一個非常復雜和系統的工程?！壁w春江說，“智能化調控方面，既要環(huán)境優(yōu)先，以調節(jié)環(huán)境滿足作物生長發(fā)育的需要，還要關注水肥高效。這方面，目前我國科學家已經做了很多工作，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行相應的研究。但未來發(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(zhàn)性的工作。”

智慧農業(yè)是一個完整的產業(yè)鏈體系，不僅僅是機械化，更是一個全鏈條智能化的場景，趙春江介紹，在未來的設施園藝中，將有巡檢、采摘、運輸、噴藥、肥水管控、語音服務、授粉等不同的機器人，完成不同的生產任務。同時，還通過網絡技術實現一個區(qū)域和更多的設施園藝生產場景的控制和服務，也就是融場景，把智能化的技術，通過網絡落實到實地，同時為生產經營者提供服務，打通一二三產。“我們總結出一個技術的框架，一是要有數據，二是會執(zhí)行，三是精作業(yè)，四是融場景。”

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)技術應用越來越快，趙春江介紹，智慧設施園藝的復合增長率在兩位數以上，全球智慧設施園藝產業(yè)，預計2027年達到32.3億美元的規(guī)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，“從大的趨勢看，一是信息技術應用更加廣泛。像5G、大數據、人工智能、云計算、機器人技術的應用，都在逐漸進入設施園藝領域。二是實現全產業(yè)鏈條的賦能。從育種開始到銷售全鏈條，通過數字技術的應用，來提升整個產業(yè)鏈的韌性，把三產融合在一起，實現生產的智能化、作業(yè)的精準化、管理的數字化、服務的網絡化，最后實現高產和高效。三是垂直植物工廠，現在日本，包括美國，也正在大力發(fā)展垂直植物工廠，向無人化方向發(fā)展。目前我國還缺乏這方面的技術。”

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題，有重要的意義，“數據顯示，目前我國采礦用地達到3600多萬畝，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。同時像一些灘涂地，廢棄工廠，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>