杨小玲 2022-11-05 19:07:55

    1技术效益分析 自2016年开始开展了“一村一品”“一棚一品”的蔬菜基地建设，密云的设施蔬菜生产水平和生产规模都得到了较大提高。设施番茄作为密云区越冬茬种植面积最大的蔬菜品种，不论产量还是效益都有了显著增加，其中单产由每亩的6800kg提高到7500kg，产量增加了10.3%，每亩效益增加了2200元，农户种植番茄的积极性也大幅提升，全区番茄产业的种植面积得到进一步扩大。 2技术效益分析 1　品种优选 密云以往种植的番茄品种常以浙粉系列、佳粉系列为主，但存在抗病性差和不适于长途运输的缺点，经过多次的品种试验，筛选出了粉妮娜和至尊600等新优品种，新品种的整体表现更为优秀，可作为浙粉系列、佳粉系列的替代品种。粉妮娜品种早熟性好，比一般品种早熟1周左右，每亩产量可达8100kg；至尊600的抗病性强、果实颜色及果形整体表现突出，每亩产量可达9550kg，以上两个品种适合在越冬番茄生产中推广应用。 2　嫁接育苗 嫁接应在18～25℃，相对湿度80%左右，且光照较弱的温室内进行，根据砧木的不同，播种时要比接穗早播7～20d。当砧木与接穗长至6～8片真叶、茎秆半木质化、茎粗5mm左右时，即可嫁接。 3　苗期温度管理 番茄幼苗在不同的生长时期，要采取不同的温度管理。主要的原则就是白天温度要有利于幼苗生长，夜间要确保适宜的昼夜温差，表1为育苗不同时期的适宜温度。 4　定植及定植后管理 4.1　定植 定植前，每亩施优质腐熟的有机肥3000～5000kg作基肥，肥料撒施后，深翻土壤40cm；同时，进行棚室内部消毒，每亩用兼具杀虫、杀螨、杀菌作用的20%异硫氰酸烯丙酯可溶性剂（辣根素复合生物熏剂）1～2L，密闭棚室熏蒸24h，然后放风至无味时准备定植。当苗龄（冬春茬番茄）为70d、8～9片叶、株高25cm、10cm地温稳定通过10℃后即可定植。定植采用大小行栽培，大行距90cm，小行距50cm，株距35cm，每亩定植2500～3000株。 4.2　定植后管理 温度：缓苗期，白天25～28℃，夜间不低于15℃。开花坐果期，白天20～25℃，夜间不低于10℃。结果期，08：00—17：00光合作用期间，22～26℃；17：00—22：00光合物质转运期间，15～13℃；22：00至次日08：00呼吸消耗期间，13～17℃。 光照：采用透光性好的PO膜，冬春季节保持膜面清洁，白天揭开保温棉被后，要及时清除膜上的杂质、尘土。在日光温室内部后墙张挂反光幕，尽量增加光照强度和时间。 肥水：采取不旱不浇水的原则，当第1花序的果实长到核桃大小时，可进行1次浇水。番茄生育期的追肥分为3次，分别在第1穗果膨大期、收获期和第2穗果收获期追施，每亩可追施尿素6kg和硫酸钾12kg。此外，从第1穗果开始膨大时，应叶面喷施0.5%的硝酸钙和0.10%～0.25%的硼砂溶液，每10～15d喷施1次，连喷2～3次。有条件的地区，在番茄转色期每亩可冲施高钾肥3kg，每10d冲施1次，以增加番茄的产量、提高番茄口感。 二氧化碳：定植后15d，可闭棚施用二氧化碳气肥，施后不宜立即通风，一般在施后2h或棚内温度在26℃以上时再通风。阴天或雨雪天气不宜施用，棚温低于15℃时也不宜施用。施放二氧化碳气肥后，仍需加强其他肥水的管理。 5　病虫害防治 番茄易发生的主要病虫害是早、晚疫病，叶霉病，灰霉病，蚜虫，白粉虱。在防病措施上采取以农业防治、物理防治为主，科学使用化学农药为辅的方法，选用高效低毒的农药进行防治。 5.1　农业防治 及时清洁田园，选择无病虫秧苗，科学施肥浇水，减少病源、虫源，合理轮作。 5.2　物理防治 采用0.36mm孔径的防虫网和防虫纱门阻断虫源进入温室，3针遮阳网覆盖降低温室温度，每亩悬挂30块黄板，之字形排列诱杀害虫。 5.3　药剂防治 密云越冬茬番茄主要的病虫害和常用药剂如下： 早、晚疫病：出现中心病株时及时拔除并带出棚室，每亩用45%百菌清烟剂150g，分放棚室的5～6处，每7d熏蒸1次，连熏2～3次。当晚疫病较重时，可用10%氟噻唑吡乙酮可分散油悬浮剂600倍液，或687.5g/L银法利悬浮剂1500倍液喷雾，交替用药，药后短时间闷棚升温，抑菌效果较好。 叶霉病：傍晚时封闭棚室，进行烟熏或喷施粉尘剂。可用45%百菌清烟雾剂，每亩用250g熏蒸，或30%氟菌唑可湿性粉剂1500～2000倍液喷施。 灰霉病：选用43%氟菌·肟菌酯悬浮剂3000倍液、5%啶菌唑乳油750倍液喷雾防治；用烟雾剂熏烟防治时可选3.3%噻菌灵烟剂，或45%百菌清烟剂等。 蚜虫及白粉虱：可用黄板进行诱杀，每亩悬挂黄板25～30块，之字形排列；或用1%苦参·印楝素乳油600倍液，或10%噻嗪酮乳油1000倍液喷雾。 6　采收 果实膨大，表面80%转色时即可进行采收，及早采摘供应市场，可显著提高产值。为了增强番茄的口感和耐贮藏、耐运输性，在采收前3d应停止浇水。最好在清晨进行采收，采时去掉果柄，注意轻拿轻放，以免发生破皮及机械损伤。

杨小玲 2022-10-10 21:10:51

    我国水资源仅占世界的百分之六，水资源紧缺，农业用水占了淡水资源的50%-60%，也是重要的用水行。肥料方面，我国每年用到6000万吨左右的化学肥料，用量也是在全球也是较多的国家，肥料对农业生产的影响也是非常大的。从耕地来说，我们国家有18亿亩耕地，其中灌溉面积是9.37亿亩，面积非常大，灌溉工程面积达到4.07亿亩，农田灌溉水有效利用系数达到了0.5左右，全国依然有一半的耕地没有浇灌设施，2/3有效浇灌面积还在沿用传统的灌溉方法，一直是处于一种，水非常浪费的状态。 世界上水肥一体化推广、水利用率最高的国家是以色列，它水肥一体化推广的面积覆盖了67%，而我国的水利用率仅在40%左右，也就是40%-50%的样子，利用率还是非常低的 肥水不合理既对土壤有不良的后果，也对蔬菜有巨大的影响，水肥过量会造成土壤养分的不均匀分布，还会导致土壤的次生盐渍化越来越严重，土壤的化学性状不良，特别是土壤的酸化问题，还有物理性状不良，就是出现了板结，不利于根系的生长，有好多菜农会遇到土壤连作障碍即土壤不长根，长的蔬菜不壮，结果量也不大。 水肥一体化是指对水分和养分的综合协调和一体化管理，狭义上来说就是利用管道灌溉系统将肥料溶解在水中，同时进行灌溉和施肥，适时适量的满足农作物对水分和养分的需求，实现水肥同步管理和水肥高效利用的农业技术。 我们传统的施肥习惯，就是随水冲，将肥料融化到水中冲。大田里种菜，则有可能是沟施或者是撒施，这种情况下浪费更多。随水冲会出现一个问题——用肥不均匀，也可以说是不够均匀，好多菜农认为随水冲就很均匀了，实际上是不够的。 水肥一体化是一项综合的技术，是由好多的技术集成在一起的，需要的设备有这么几种： 首先是水源，分为地下水和地表水，地下水也是井水。地表水就包括河流、湖泊、池塘、沟渠等。地表水源多样，来源不同，水质差异很大。 其次是首部枢纽设备，动力来自于水泵，以用多种水泵，再加上多种形式的过滤器，过滤器主要有筛网式、叠片式、离心式，还有砂石过滤器等，再有逆止阀、进排气阀、施肥罐、控制和测量仪表等等。 再有就是管路，主要考虑有干管、支管、毛管等。干管和支管主要考虑园区中送水的距离，如果送水的距离远，干管应该适当加粗，需要带有一定压力。支管一般针对每一个棚的长短，粗度也需要有相应的改变。 另外就是滴头和喷头，现在随着技术的越来越先进，种植户开始逐渐青睐水肥一体化设备。使用水肥一体化滴灌，水和肥的利用率会更高。 水肥一体化有哪些优点呢？ 1、节约水 从实际情况来看，一般能够节水40%-50%，肥料利用率可以提高30%-50%，也就是说肥料的利用率整体可以提高55%-65%。 2、增产 从增产幅度上来说还是非常大的，当然，有好多菜农感受不到，因为增产是由多因素促成的，并不是一个单因素，但是如果长期的来测算，水肥一体化在农业上，增产幅度还是非常大的。 3、减少农药的用量 一般来说通过膜下的滴灌或者是微喷技术，在滴水的时候滴的少，那么用肥也相应减少，根系就会长得好，根系相对来说可以扎的更深，因为大水的时候，土壤中的氧气包括空气，整体的被赶出来，但是用滴灌不存在这种问题，土壤中一直有氧气的存在，那么这种情况下根系就会扎的深长得好，同样一棵植株，就会长得更加健壮。 4、空气的湿度会明显的降低 据测算，使用水肥一体化设备湿度可以降低10% 5、地温不会大幅度的降低 使用水肥一体化设备地温会稍微高一点，一般高2-4度，那么这种情况下就不适合病菌的发展，也会减少农药的用量 6、省工 7、改善环境 8、土壤的次生盐渍化减轻，土壤的微生物会明显的增加 9、用水及时、方便 在冬季，特别是阴天时，需要看天浇水，如果是连续阴天就不可以浇，浇了以后会上病。在高温的夏季，中午也不可以随便浇水，有可能让根系受害，但是用水肥一体化，则可以解决这个问题。另外在夏季的时候，将水肥一体化作为降低地温的一种手段，也是一种很好的方法。 10、节省成本 据测算西红柿每年用肥7次，每次20公斤减少40%，肥料投入减少560元，减少农药用量200元，减少水费50元，减少用工1100元，合计减少1910元，那么增产20%，这样每亩降本增效可以达到4000元。事实证明水肥一体化是很好的，也是非常科学的一件事情。

杨小玲 2022-10-10 21:03:32

    压缩和脱水椰糠基质 椰子椰壳有一个惊人的特性，使其在其他生长基质中脱颖而出：干燥时易于压缩。在长时间干燥后，椰子椰壳通常使用特殊机械压缩成不同大小的块。 压缩生长基质可以以相同的成本运输更大体积的基质。当椰糠基质最终到达其目的地时，用户会向其中添加水，从而泡发膨胀至最终体积。压缩比因产品而异，但通常可以在3~14倍之间。 脱水和压缩形式还允许种植者减少体力劳动，因为在种植基地或温室周围运输轻质和紧凑的基质比松散和笨重形式的基质容易很多。 补水泡发椰糠生长基质 完全再泡发的压缩椰糠基质所需的水量约为其最终体积的70%。但是，确切的水量取决于购买的产品说明。一般购买椰糠基质后，需要问供应商泡发的详细指南。 洗涤和缓冲处理椰糠基质 一般来说，椰壳含有高含量的盐，如钠、钾和氯化物。蓝莓对大量的盐非常敏感，因此需要进行相应的处理。洗涤椰壳纤维会去除其中的一些K，Na和Cl，因此也会在一定程度上降低基质的EC（电导率）。然而，由于其高阳离子交换能力（CEC），椰糠基质本身的营养浓度很难改变，因此需要额外的缓冲。 通常，具有高CEC的底物对植物非常有利。这意味着它有许多交换位点，并且在这些交换位点和溶液之间更加容易交换阳离子。由于这一特性，当基质溶液中的营养物质含量较低时，营养物质的备份有助于植物。 当交换位点充满有害的盐分时，这将成为问题，这个需要通过钙（Ca）和镁 （Mg）溶液缓冲（处理）椰糠基质来解决。缓冲通过在交换位点用Ca和Mg代替它们，将底物中K和Na的溶度降到最低。

杨小玲 2022-09-28 13:31:29

    我国自古就是农业大国，耕地面积位列世界第三，在全球占比约为8.6%，全国人口中乡村人口占35.3%，2021年我国老年人口占比已达到18.9%，预计还将面对更快速的人口老龄化期。农业劳动力是农业生产中最重要的生产要素，传统农业依靠大量的人力，随着我国人口老龄化程度加深，农村劳动力向城市流动趋势明显，农业劳动力愈发短缺且成本增加，未来“谁来种地”问题日渐凸显。传统农业生产模式已无法适应市场要求，劳动生产率、农业生产效率和资源利用率亟待提高。 图片 近年来，我国高度重视数字农业农村发展，“十四五”规划和2035年远景目标纲要作出“加快发展智慧农业，推进农业生产经营和管理服务数字化改造”的战略安排。数字经济与技术发展使无人农场由概念逐步走向现实，《“十四五”全国农业农村信息化发展规划》提出探索无人农场、无人养殖场、无人渔场等技术集成与应用示范。《数字乡村发展行动计划（2022—2025年）》部署推进无人农场试点，通过远程控制、半自动控制或自主控制，实现农场作业全过程的智能化、无人化。机器全面代替人工是一个循序渐进的过程，在其发展过程中不断加快农业数字化进程，将成为未来农业可持续发展的一个重要方向。 PART Ⅰ 有人农场到无人农场的演变历程 1 传统农场 在20世纪以前，以热力、电力为动力的机器不足，农业机械未被广泛应用，传统农场是农场的主要发展形态。传统农场主要以人力、畜力进行农业生产，辅以简单的手工工具和畜力机械。劳动力和土地是传统农场的核心生产要素，主要特点是土地面积大、劳动力需求多、生产工具作业效率低。目前由于传统农场生产方式明显落后，在我国和发达国家已经基本不复存在，只在一些休闲农场通过将传统农耕生产价值转化为体验价值而有所传承保留。 2 机械化农场 19世纪至20世纪70年代，伴随两次工业革命带来的科技成果应用，机械化农场开始发展起来。机械化农场在传统农场基础上升级，是借助现代农业机械进行农业生产，生产组织管理更加专业化、社会化和企业化的农场形态。其特点是以依靠农业机械等技术进步的集约型生产模式逐步替代了主要依靠土地规模扩大和劳动力增加的粗放型生产模式。目前，主要发达国家早已迈过了机械化农场阶段，我国大部分农场已基本实现了机械化。 3 自动化农场 20世纪80年代以来，信息技术迅猛发展，促进了自动化农场的诞生。自动化农场是在机械化农场基础上，将信息技术运用到农业机械，使其与生产作业、农场管理相互关联，用自动化装备代替传统农业机械装备进行农业生产的农场形态。具有农业生产管理高度智能化的特点，但仍离不开人的操作和管理。主要发达国家利用早已实现农业机械化和网络通信技术普及的优势，快速完成了农场自动化转型，大部分农场已经达到了高度自动化。我国通过示范推广项目逐步提高自动化农场的比例，但目前占比仍然不高，总体上仍处于机械化农场向自动化农场过渡的阶段。 4 无人农场 无人农场是在劳动力不进入农业生产作业现场的情况下，采用物联网、大数据、人工智能、5G、机器人等新一代信息技术，通过对设施、装备、机械的智能调度，自主完成农业生产全过程的农场终极形态。其本质特征是通过新一代信息技术、智能装备技术与先进种养殖工艺深度融合，全天候、全空间、全过程进行无人化作业，实现机器对农业劳动力的替代。目前，无人农场在全球已初现雏形，且部分发达国家进入小范围应用阶段。我国多地正在开展各种类型的无人农场实践探索，预计将通过试点示范，逐步推进农场设施、智能装备、组织管理等基础条件成熟走向，而后实现大规模的普及推广。 无人农场的3个进阶形态，依次为远程控制、无人值守和自主作业的无人农场。 （1）远程控制无人农场阶段。此阶段属于无人农场的发展初期。由人对无人农场进行远程控制，达到农场的无人化作业目标。优点是不需要人在现场参与操作，将人从繁重的体力劳动中解放出来，缺点是仍然需要人对生产管理进行规划决策和远程操作。 （2）无人值守无人农场阶段。此阶段属于无人农场的发展中期。利用农业专家智慧与知识决策系统，通过视频监控、图像识别、人工智能等技术，实现农场在无人值守的情况下，各类智能设备也能按规划开展作业。人在农场中的参与由控制转变为决策，农场与人的交互逐渐减少。优点是系统能够自主开展巡航作业，不需要专人一直对农场装备进行监控和远程操作，缺点是仍需人参与农业作业指令的下达与决策管理。 （3）自主作业无人农场阶段。此阶段属于无人农场的发展后期。利用物联网、5G、人工智能、大数据、云计算等技术，收集、分析、处理动植物生长发育特征、生长环境、智能农机装备以及关联的销售、流通等数据，由搭建好的管控云平台进行农场管理的自主规划、自主决策、自主作业。其主要特征是整个生产过程不需要人类以任何方式参与，彻底将人从农业生产管理中解放出来，是农场发展的终极形态。 图片 PART Ⅱ 无人农场在农业数字化进程中的重要性 1 无人农场降低劳动力成本，驱动农业数字化转型 我国农业市场在经济全球化进程中不断开放，在国际市场上面临激烈的竞争，我国劳动力人均作业的耕地面积分别是美国的1/110、英国的1/25、荷兰的1/8，低效率、高成本已经成为阻碍我国农业发展的一大关键难题。我国主要农产品在生产中的劳动力成本占总成本比例都超过了1/3，农产品价格超过国际平均价格，降低生产成本已成为我国农业长远发展的必由之路。无人农场的建设将大大缓解农业劳动力成本问题，在不增加劳动力的情况下扩大生产规模，还可以实现更细致、更精准的生产管理。虽然无人农场中需要的智能装备初始购置费用较高，但是其生产率远超人力，可不断拉低后期使用成本，从现实需求上驱动农业数字化转型。 由于农业数字化转型在早期需要大量布置先进传感器和物联网等基础设施设备，同时应用各种先进信息技术，研发投入巨大且应用维护成本较高，导致生产经营主体对农业数字化的投入积极性不高，通过数字化解决实际问题的效果有限。但随着无人农场的探索和发展，数字智能装备创新迭代加快，产业分工日趋专业和细化，数字化科技成果转化应用于农业领域程度加深，农业数字化相关的科研机构和企业主体研发和投入意愿增强，极大促进数字农业设施装备的适配性和实用性提升，农业生产成本逐步降低，更好地驱动了农业数字化转型。 2 无人农场实时更新应用数据，促进大数据价值释放 大数据已成为新的生产要素、国家基础性战略资源，正快速发展为发现新知识、创造新价值、提升新能力的新一代信息技术和服务业态。农业是大数据产生和应用的重要组成部分，但相比于其他行业大数据的应用，农业数据由于具有采集难度大、关联领域广、跨越周期长、影响因素多、处理信息繁杂等特点，其应用发展还较为滞后。 无人农场之所以能实现无人化管控，最关键的基础就是农业大数据。2020年，我国农业生产信息化水平最高的省份达到42.6%，全国平均为22.5%，畜禽养殖、设施栽培、大田种植、水产养殖行业的信息化水平分别为30.2%、23.5%、18.5%、15.7%。田间地头有大量的传感器、采集器、控制器等智能装备运行，在作业的同时收集海量的数据资源，提高了农业大数据的采集能力，为后期数据的分析预测奠定了基础，也进一步推动了农场向信息化、无人化发展。 在无人农场中，通过多种途经获取遥感影像数据、动植物生命体征数据、生长环境数据以及市场信息数据等，经过大数据处理分析，将海量农场数据中有用的信息挖掘出来，结合分析模型，对动植物生长情况进行推理和预判，将决策结果输出为控制指令，最终应用于无人农场的智能装备，指导其精准作业。农业大数据在这一整套生产作业过程充分释放价值，将形成对生产管理精准决策必不可少的有力支撑。 3 无人农场丰富应用场景，加快农业全产业链数字化 在农场生产管理过程中，需要对农事作业、农业投入品使用、灾害预报预警、农产品销售、农产品质量安全追溯等全产业链环节进行统筹管理，无人农场通过信息管理平台整合农业全产业链数据资源，对传统农业全方面、全环节、全过程进行数字化改造，提高全要素生产率。在生产环节，借助物联网、遥感、人工智能技术在繁、育、管、收等过程中的应用，为农业生产管理、监测预警、指挥调度提供数据支撑，提高智能化作业水平；在销售环节，促进对农产品加工企业、农产品批发交易市场、农产品消费电子商务等仓储销售数据的收集整理，为生产、收购、贮藏、加工、运输等环节的全程追溯管理提供数据支撑，提高农产品产加销精准对接水平；在服务环节，将农事操作经验、知识和技术数据化，以信息流带动技术流、资金流、人才流和物资流，为与金融、保险、期货等现代服务业融合提供真实有效的数据支撑，加速传统农业向集约高效的数字化新型农业经营方式转变。 无人农场通过信息技术与一二三产业的深度融合，在大田种植、果园种植、设施栽培、畜牧水产养殖等不同类型的农场有丰富的应用场景。无人大田、无人温室、无人果园、无人牧场、无人渔场的实现，需要耕、种、管、收生产环节全覆盖，环境控制和作物管理、采摘、运输、分拣、包装全自动，产、加、销、储、运全过程管理，每个工序的无人化都需要大量数据支撑，加之不同地区不同类型的无人农场实现的技术路径各异，广阔的应用场景将加快拉动农业全产业链数字化建设。 图片 PART Ⅲ 打造无人农场的基础条件 1 无人农场的“骨干”——基础设施系统 基础设施系统是无人农场的硬件基础架构，一般涵盖道路、水利设施、电力设施、厂房、设施、仓库、车库、通信设备等，为设施装备开展无人化作业提供基本环境保障。在传统农场的基础上，一方面无人农场在田块或种养殖小区划分、道路体系规划上应符合农机作业的需求，实现作业道路与农机具仓库联通、农机作业路线循环畅通；另一方面需要保证4G/5G网络信号好、农场面积全覆盖，同时具备机房等硬件设施。 2 无人农场的“四肢”——作业装备系统 作业装备系统是无人农场生产和管理过程中使用的智能设备和装置的统称，是无人农场中执行农事作业的核心工具。根据作业任务特点分为固定装备和移动装备，固定装备不用移动就可以进行作业，如无人牧场的智能分群设备、饲喂设备、智能穿戴设备；无人温室的环境调控设备、分拣包装设备、能源管理和水肥管理设备等；移动设备在开展作业任务时需要移动，如无人果园中的采摘机器人，无人牧场中的智能巡检设备，无人大田中的智能农机、无人机等。 3 无人农场的“神经”——测控系统 测控系统是无人农场信息的感知和控制系统，智能获取和传递无人农场关键信息数据。通过卫星遥感、无人机、传感器、定位导航装置、摄像装置、网络传输模块等空天地一体化设备体系快速、实时采集动植物生长状态、农场环境状态、装备装置运行状态等信息，进行监测和通信，并反馈自主作业决策，对智能装备精准控制。 4 无人农场的“大脑”——管控云平台系统 无人农场管控云平台系统是无人农场的智能处理中心，对各种数据实施采集和存储，挖掘有效信息，进行分析、处理、决策等智能学习和计算，对各种设施装备下达作业指令。无人农场的信息量和实时数据处理的计算量巨大，需要集成云存储、云计算、云平台服务等系统，保障为用户提供快速、稳定服务。 无人农场具有设备多、系统复杂、协调性强等特点，四大系统的建设不是简单地实现各自部分的功能，而是系统之间相互关联、相互反馈，通过系统集成技术组成一个有效的整体。 图片 PART Ⅳ 国外无人农场典型案例及经验 1 英国：大数据支撑精准农业无人农场模式 随着全球气候变化加速和农业产业竞争加剧，近几年英国农业部门收入波动显著增加。英国政府高度重视，自2013年开始，从宏观层面制定“农业技术战略”，统筹谋划通过信息技术和“大数据”应用提升农业生产效率。在生产端，利用空间技术、卫星定位导航技术、地理信息技术等获取气候、位置等数据，辅助精准种植和养殖，生产方式向精准农业转变；在销售端，通过发布消费、价格等数据促进农业生产部门了解市场，以便更有效地对接市场需求。构建高效的数据收集和分析处理平台是其实现精准农业无人农场的基础和前提。 2017年，在率先建设的无人农场里，英国哈珀亚当斯大学的科研团队通过无人机监测作物长势，应用其开发的可由农场主在控制室操作的自动拖拉机实施耕地、播种作业，最后由自动联合收割机完成农田收割。下一步将深入研究提高程序的精度，采集大量数据信息支撑专业预测。英国的农场应用遥感系统、全球定位系统、地理信息系统、作物生产管理专家系统、大数据技术等，形成了较为完备的精准农业技术体系。目前全英农场在不同程度上对精准农业技术有所应用，超过20%的农场整体实现精准生产作业，在牧场中，90%以上应用了机器人和自动挤奶设备。 2 美国：规模化智能无人农场模式 美国农村人口仅占全国总人口的1%，但空间地域广阔，土地资源要素以及机械设备数量多而价格偏低，而人力资源价格相对偏高，因此，美国逐步形成了农业资本相对充足且各类涉农资源高度市场化的智慧农业整体发展模式，其发展无人农场也以大规模经营以及智能化精准农业为主。 在美国农场中，传感器、物联网、卫星定位系统、智能农机、智能机器人、无人机等技术和装备得到广泛应用。超过2/3的农场在生产中运用传感器采集数据，从播种到收获，都由智能农机辅助作业，大幅提高了运营效率。在生产计划环节，利用信息系统管理平台辅助决策，输入地块基本信息，气候、土壤等生产环境信息，水、电等资源信息，劳工信息，市场销售信息等，进行智能模型测算，从而输出最优的种植作物和时间等计划方案；在播种环节，使用智能农机等装备开展自动化耕地、播种；在日常管理环节，利用物联网、气象站等设备，对温度、湿度、光照、降水量、风速等环境参数进行实时监测，从而精确每个地块的作业时间，智能喷药机按照设定的路线施肥、打药；在收获环节，使用智能收割机、智能采摘机进行采收，提高大规模农场、果园的作业效率。 3 日本：工厂化自动化无人农场模式 日本国土面积相对较小，而人口数目却十分庞大，人均耕地面积不足美国的6%，由于土地产权要素的稀缺性使其价格较高，日本选择的是工厂化、自动化生产的集约化模式，以弥补农业资源供给缺乏的短板，为提高农产品国内生产量夯实基础。 日本陆续创建连栋式现代化超大型温室，农户在温室管理中通过传感设备与终端衔接，直接通过身边的电脑或手机随时随地监测温室内环境状况以及农作物生长状况，并对温室内各因素远程控制，从而完成节能与提高农作物抗病性的双重战略目标。根据生产需要，对用于农业设施种植和管理的设备进行研发，具备轻便且功效多样等优点，比如自动化控温控湿设备、育苗播种设备以及自动化嫁接设备等。日本京都企业Spread公司建设的无人蔬菜农场，实现由计算机和机器人完全控制，包括监测温室内的光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等指标，实施从种植到收获的所有环节生产作业等。2018年，农业无人机的市场规模在日本已经超过约合人民币8亿元，以农业机器人为核心的无人农场将是未来农场布局的重点。 4 荷兰：智能化数字化无人农场模式 荷兰是世界上耕地面积最小的国家之一，人均耕地面积仅有560m2，且农业劳动力有限，因此高度重视发展高科技农业。荷兰政府为农民提供卫星支持，已有约八成的农民使用GPS系统，利用其获取农田信息，科学分析农场情况；同时，也通过无人机等技术收集田间信息。在与自然抗争中荷兰迅速发展设施园艺产业，成为世界上最密集的高科技温室园艺产业集群。荷兰设施农业通过设备智能统筹通风、加温、降温、补光、补充二氧化碳等调控措施，通过水肥一体化设备、采摘车等完成灌溉、施肥、采摘，通过信息管理系统记录分析劳动时间、成本费用等，实现环境控制精准化，生产作业机械化，管理和经营数字化。由于产业高度专业化、集约化发展，自动化、智能化程度快速提高，技术与产品同时输出，在国际市场上的竞争力日益突出。 荷兰对农业种植模型的研究由来已久，通过智能模型分析挖掘植物生长规律，逐步实现识别智能化、学习智能化、决策智能化、作业智能化。在此基础上，2018年，荷兰瓦赫宁根大学（WUR）主办了国际人工智能温室种植大赛。2020年，在第二届国际智慧温室种植挑战赛中，采用AI和物联网等前沿技术优化种植决策，远程自动控制温室种植，所有参赛队的收成都超越了人工种植。其中，冠军团队在无人值守的温室中，实现番茄种植每亩资源消耗减少16%，净利润增加121%，种植成果超过具有20年经验的农业生产专家。 国内无人农场典型案例及经验 自2019年开始，无人大田、无人猪场等在我国福建、黑龙江、山东、北京等地不断延续开展实践。 1 福建：农业人工智能机器人应用 2019年，在福建的中国以色列示范农场，首款人工智能农业机器人在蔬菜大棚里正式启用，自动进行全天候生产巡检，成为农业人工智能机器人从试验室到农场创新突破的里程碑标志。该农业机器人能够实时移动，利用机器视觉技术实时回传大量清晰的图像和视频，与人工田间检测相比，采集的点位更多，传输的数据更全面，图像和视频更精准，还能通过VR进行远程会诊、远程教学等。下一步将继续研发识别果蔬病虫害和成熟度的模型算法，拓展病虫害智能诊断防控、机器人仿生手采摘、自动运输等功能。 2 黑龙江：5G无人农场落地 在佳木斯建三江垦区的七星农场，5.3h㎡的“5G无人农场”项目已落地试验。田间监控系统及传感器能监测风向、风速、温湿度、气压、降雨量、土壤湿度、虫情、病害以及秧苗各生长季节的长势；拖拉机、插秧机无人驾驶，农机作业视频监控、农机远程控制、农机数据和作业轨迹实时展示等，可完成无人化生产作业；通过智能化设备将全部数据上传“云”平台，形成农业大数据，经过智慧“大脑”中枢的充分模拟与运算，为农业生产提供精准、科学的数据分析和种植方案。经过测算，无人驾驶插秧机的作业效率是普通插秧机的数倍，可以减少农场用工超过70%，节肥30%～50%，节水15%～20%，减少农药施用10%～30%，整体工作效率提高20%～30%，亩综合增效在80元以上。 3 山东：智能化无人牧场管理 在青岛智能化生猪养殖场，每一头猪都有出生日期、性别、体质量、系谱档案等记录，形成一猪一档的身份认证。猪舍里装有湿帘和负压风机等设备，可以实现自动通风、控温、控湿，使猪的体感温度常年保持在20℃左右；安装全自动喂料、喂水、粪便处理装备，提供舒适的养殖环境，保持猪只最佳生长状态。通过养殖智能分析管控系统开展实时数据的采集、传输、分析，对猪舍环境和生猪的生存状况进行监控，有效指导养殖生产管理。结合视频监控系统和报警联动装置，管理员可以在电脑或手机上查看养殖场环境信息，接收异常报警信息，及时对异常状况进行应急指挥调度和远程控制。据测算，猪场减少劳动力20%以上，降低了生产成本，减少疫病发生，提高了母猪产仔率和生猪成活率，增加了经济效益。 4 北京：蔬菜无人农场建设 北京市近年来陆续开展农业物联网试点示范工程实施、智慧农园建设、涉农信息资源整合等工程，在各类园区和农场示范推广室外气象监测站、智能灌溉系统、无人机、小型农机设备、温室环境监测系统、温室自动卷膜系统、农事管理系统、出入库系统、销售系统、农产品质量追溯系统等各种软硬件产品和机械装备应用，农业生产数字化水平显著提高。节水灌溉和测土配方施肥等信息化技术和产品被广泛应用到大田生产中，例如昌平区的国家精准农业研究示范基地、海淀区上庄镇的京西稻无人农场、平谷区峪口镇的无人果园农场；视频监控技术、环境自动监测技术、质量追溯等信息化技术等被广泛应用到设施园艺作物生产和畜牧畜禽的养殖，例如海淀区上庄镇智能连栋温室大棚、房山区窦店镇的智慧牧场（肉牛）。其中，应用于蔬菜种植的无人农场建设如下。 （1）露地蔬菜无人农场。在位于昌平区的国家精准农业研究示范基地，2020年开始研发和试验露地蔬菜规模化生产人机智能协作技术，其中以甘蓝为例，对从深松、旋耕、起垄、播种、灌溉、采收、运输等生产全过程开展机械化无人作业；2021年，通过农业物联网信息获取、智能水肥管理、无人机遥感等措施，使作业装备数字化集成升级；2022年，一批智能机器人在生产中启用，如自动驾驶拖拉机、植保无人机、巡检无人机、运输机器人等，基本形成了露地蔬菜无人农场技术体系。目前，以甘蓝和辣椒为代表的蔬菜无人农场除移栽和采收仍需少量工人操作以外，各生产环节都已实现无人化，相较于传统农场生产模式，人工成本降低1/2以上，节约用水量超过1/3，产量提高3%～5%。 （2）设施蔬菜无人农场。在海淀区上庄镇建设的10h㎡智能连栋温室大棚，全部采用无土栽培生产模式和全程数字化管理，实现了环境调控及水肥管理的自动化。种植的番茄首批产量预计达到700t，单位面积产量是普通大棚番茄的3倍以上。通过应用品种筛选和优化、温室环境调控（包括光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等）、水肥一体化循环利用等智能设备和农艺措施，达到产量提高3%，生产成本降低5%的效果。同时由于植株管理的专业化，生产劳动效率比普通设施提高2倍以上，每个工人管理土地面积可达2700㎡。 无人农场发展趋势及展望 在中国工程院发布的《全球工程前沿2021》农业领域10项工程研究前沿和10项工程开发前沿中，分别包含1项和5项与无人农场密切相关的关键技术，无人农场符合国家战略发展要求和世界发展趋势，是未来农业领域技术集成应用的亮点。 1 无人农场将长期引领我国农业数字化和农业新技术发展 “机器换人”是无人农场的核心目标，通过技术变革和模式创新驱动，彻底颠覆以往的生产方式。为实现这一目标，需要实施作业的机械装备能够做到智能感知、自主决策、精准作业、紧密协同，涉及大量种养殖生产技术、信息技术、生物技术、装备技术等不同领域技术的交叉融合。无人农场的运行是各种硬件设备和软件系统高度集成的系统工程，包括传感器、物联网、农机装备、人机交互、机器人、大数据、云平台等，既要求单项技术稳定可靠、精准无误，又要求各项技术之间严密衔接、环环相扣。这对每项技术都带来新挑战，也将成为升级新动力，引领各项技术不断迭代创新和农业数字化转型。 2 无人农场需要政策支持，政企学研商深度合作的可持续发展模式有待探索 无人农场是战略性新兴产业，目前还处于萌芽发展阶段，技术体系和商业模式仍在摸索，前期投入成本较高，急需政府营造政策支持环境，进行宏观指导和统筹协调。建立配套政策体系，谋划基础设施、信息、教育、金融、信贷、税收等多方面政策，有效整合科技、人才、资金、项目等资源，推进无人农场建设。鼓励民间资本进入，特别是大型农业龙头企业立足自身资源加大无人农场相关技术研发投入，探索无人农场生产模式和应用场景。加快科研院所在基础理论、关键技术和实用产品方面的研究开发，提供生产实际用得上、用得起、用得好的配套技术和装备。加强与农业服务企业、销售企业、金融机构等产业链上下游企业合作，探索多种商业模式以降低应用成本，全面推动无人农场产业化和可持续发展。 3 无人农场急需加大关键技术攻关力度，加快成果转化和集成应用示范 无人农场的落地需要大量成熟可靠的关键技术，特别是围绕农业传感器与信息采集系统、高端智能农机装备、农业机器人、农业大数据与计算智能、农业模型与算法等短板技术及薄弱环节，集中力量加强攻关。如在无人农场信息获取方面，加速攻克高品质、低功耗专用传感器，有效采集农业生产环境和动植物生长状况体征数据，提高精准性、可靠性；在无人农场智能决策方面，构建动植物生长机理模型，攻克农业大数据融汇治理技术、云计算与云服务技术、农业知识和产业信息智能分析决策技术，不断积累数据，修正、优化决策的算法模型；在无人农场自主控制方面，重点攻克农机装备人机交互、农机导航精准作业、农机智能监测预警与运维管理等技术，提升农机作业分析决策和智能控制水平。通过数字农业示范基地、农业现代化示范区等试点推进信息技术、智能装备与农艺结合的技术体系研究，加速成果转化，逐步推广应用。 4 无人农场推进农业生产数字化转型，指导科学生产、精准决策 目前，农业大数据已成为农业研究与应用的热点，我国在农业数据的关联预测、模拟预警等方面已经有系统模型应用于实际场景，如农业气象灾害、农作物病虫害、农产品质量安全、农产品价格指数等监测预警，准确指导应急指挥调度和重大风险防范。未来，无人农场的示范推广将进一步促进农业生产数字化转型，通过建立动植物生长模型模拟植物生长环境与用水、用肥、用药量，动物畜舍环境与饲喂量、饲养周期等因素与产量之间的内涵关系，实施精量施肥、精量施药、精量饲喂，提高农产品效益和品质；通过大数据采集与分析，实时监测、掌握农业生产、市场运行、消费需求等实际情况和变化趋势，及时研判预警突发异常状况，提前采取防御管控措施，从而指导无人农场科学生产、精准决策，实现高效增产。 结语 我国无人农场建设刚刚起步，发展中仍然面临着不可避免的问题和挑战，需要不断深入研究探索，未来有望通过无人农场实践加快5G、大数据、人工智能、物联网、机器人等新一代信息技术在农业领域的广泛应用，缩小与发达国家农业科技的差距，促进农业生产管理的数字化、信息化、无人化、智能化、生态化转型升级，助力全面推进乡村振兴和加快农业农村现代化，展现让农业有奔头、农民显神采、乡村焕新颜的靓丽风景与幸福画卷。

杨小玲 2022-09-22 15:30:00

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