智能农机上天入地,无人化真是未来农业的风口吗?

空中,一架架植保无人机飞转盘旋;田间,一辆辆搭载北斗系统的播种机有条不紊地行驶;池塘里,“黑里俏”变身“芯片鱼”,手机一扫,每条鱼都能追根溯源。在农村,越来越多的村庄用上了“数字大脑”——在线远程实时监测涉农村居、垃圾中转站、规模养殖场等,秸秆焚烧、城乡公共空间治理等农村人居环境治理中的难题得到逐步破解……

智能农机上天入地,无人化真是未来农业的风口吗?

农业无人车给蔬菜地进行喷洒

据《2021中国农业生产数字化研究报告》,当前数字化技术在中国农业生产环节的应用处在应用期向发展期转变的过程中,遥感技术、地理信息系统和全球定位系统等5S技术在农业中的应用已经比较成熟,大数据和云计算应用较为广泛,处于快速发展期;AI、物联网已经进入农业领域,在农业生产中逐渐应用起来。目前,数字技术在产中的应用,已经实现大数据生产监测、无人机植保、精细化养殖、产量预测等。

随着云计算、大数据、物联网、人工智能等新数字技术在农业产业全链条上的运用,农业机械化水平、生产效率不断提升,以智慧农业为核心的新一轮农业革命正如火如荼。尽管智慧农业发展还存在障碍,未来农业依旧让人充满想象。

政策红利加速智慧农业发展

中国14亿人口,每天一张嘴,就要消耗70万吨粮、9.8万吨油、192万吨菜和23万吨肉。用7%的耕地养活20%的人口,让14亿中国人到点开饭,中国为何能有这样的底气和实力?这其中科技的贡献功不可没。

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无人驾驶联合收割机正进行演示

在本月初结束的全国两会上,作为国家战略安全的一部分,粮食安全问题备受瞩目。在当前国际形势趋于紧张,防疫形势严峻的背景下,要满足如此庞大的需求,要想稳住粮食安全,农业农村部部长唐仁健表示,必须藏粮于地、藏粮于技。稳住农业基本盘,除了守住18亿亩耕地面积,运用数字技术提高农业生产效率是关键一环。

近年来,中国在智慧农业领域基本形成了一套从中央顶层设计到地方落实执行,从基础设施建设到技术推广应用、社会化服务的完整政策体系。

2005年,中央“一号文件”首次提出要“加速农业信息化建设”,此后历年“一号文件”均亦提及。2022年中央一号文件指出,要在大力推进数字乡村建设,推进智慧农业发展,促进信息技术与农机农艺融合应用。“十四五”规划纲要中提到,要加快发展智慧农业,推进农业生产经营和管理服务数字化改造。2022年的政府工作报告将“发展数字乡村”首次写入,视为实现农业农村现代化的重要途径。

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农业无人机在棉花地里作业

智慧农业作为乡村振兴的抓手,宏观层面的鼓励和利好,带动了一大批科技企业投身智慧农业,从产到销的各个环节,都涌现着它们不断创新的身影。越来越多的科技初创公司涌入农业大数据市场,获得资本青睐。2022年2月,农村产业互联网平台汇通达网络IPO获投22亿港币。2021年3月,致力于构建无人化农场的极飞科技获得3亿元融资。

贯穿农业产业全链条

随着云计算、大数据、物联网、人工智能在农业生产经营管理中的运用,农业生产数字化水平不断提高,信息化技术正在全面赋能农业细分行业。种植数据开放共享、养殖技术线上指导、产销双方线上对接、农机作业数字化……新一代信息技术与种植业、畜牧业、渔业、种业、农机装备、农垦正全面深度融合应用,实际上已将触角伸向农业产销全链条。

农业产业链条,本质上也是“产”和“销”,研发生产端包括种业公司、农药公司、设备公司、研发机构等,它们把生产原料和工具卖给种植户。种植生产端的农户买入这些原料后,开始种植生产农产品,再卖给批发商,通过运输物流到达终端市场。

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农业全产业链中的创投方向 图片信息整理自烯牛数据

在整个农业产销链条中,已有多个创投方向铺开。农业SaaS、农业大数据和人工智能,植保无人机或种植无人设备,都是在提升“产”的能力,减少人力成本的同时,提升产量和质量。农村物流、农产品配送、农业电商更多是解决“销”的问题,减少库存周转,尽可能让供应和需求更高效的匹配。

越来越多农业科技公司将无人机、机器人、自动驾驶、人工智能、物联网等技术带进农业生产的产前中后环节,通过构建无人化智慧农业生态,让农业进入自动化、精准高效的4.0时代。

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农业生产数字化转型服务商图谱 图片信息来源于亿欧智库

在中国农业大学李道亮教授的定义中,农业4.0指的是智慧化农业,利用多种设备获取相应的数据,实现数字化、智能化生产,将各个设备获取的数据打通,进行资源整合,实现无人化生产。

实际上,智慧农业的本质是利用“数据+算法”加速农业的智能化生产、网络化协同、服务化延伸,进而实现效率提升和成本节约。这将逐步改变传统农业重化肥农药、分散式小农的特征,促进农业产业绿色生产,以智能化应对劳动力结构性挑战提供可行的发展途径。

无人化春耕初现雏形

进入农历二月之时,一场从南到北的春耕画卷,就已在慢慢展开。搭载北斗系统的播种机、插秧机、植保无人机、农业大数据管理平台等数字化新农具在各地农村为夺取夏粮丰收贡献着力量。

01

屏幕上的春耕

时值春分,农田里的麦苗早已没过脚踝,江苏的春耕已有条不紊的展开。在江苏省盐城市阜宁县,农业管理者们利用数字农业综合服务平台了解全域春耕开展情况。该平台由佳格天地打造,集合了遥感、GIS、物联网、深度学习、大数据等信息技术,集全产业链数据汇总、统计、分析、展示等于一体,可实现综合指挥调度。

“简单来讲,遥感技术就是把摄像头搬到天上去。”北京佳格天地科技有限公司CEO张弓表示,农业生产的关键节点包括春天播种、出苗以及起初生长等情况。据张弓介绍,近期佳格天地还推出了“春播稳产大数据决策指挥平台”,融合了卫星遥感、气象等多类数据,从春播适宜性评估、气象风险提示、作物长势监测等角度为粮食及油料作物的生产提供数据支持与服务,从而助力保障粮食安全。

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图为冬油菜主产区当前作物长势情况 图片来源于佳格天地“春播稳产大数据决策指挥平台”

据了解,通过平台实现智能管控,阜宁县农业生产效率得到极大提升,农业经济效益提升至17.4亿元;通过建立专家服务系统,阜宁县年专家成本可节约7.5亿元,劳动力成本节约13.5亿元。另外,通过数字化生产手段的实施,化肥等投入品减少,预期较平均每年每亩节水80方,节肥15公斤。

02

天上无人机 地上无人车

目前,中国农村正面临人口老龄化、劳动力短缺的严峻形势。有数据统计,中国还有近3亿的农业生产从业者,但农村人口比例平均每年下降约1.5%,且人口大多由老人、小孩、妇女构成,依这样的局面发展,农业劳动力在五年后的缺口将越来越大。而这种未来无人种地的困境有望被无人化农机破解。

在江苏,植保无人机的保有量全国领先,飞防已成为普遍性的病虫害防治方式。植保无人机的优势在于,与传统人工施药的方式相比,无人机植保能够让种植者免于长期暴露在阳光下、近距离接触农药,降低农药中毒风险的同时,大大提高喷洒效率。据了解,一架农业无人机每小时作业最高可达80亩,一天作业8小时可完成640亩田地作业,是人工效率的50-60倍。

据植保无人机领域中的标杆企业极飞科技介绍,目前,极飞以北斗卫星导航系统为基础,在中国架设了2300多个RTK导航基站,覆盖超过35000个农村,除了农业无人机,还布局了农业无人车、遥感无人机、农机自驾仪、农业物联网和智慧农业系统等六大产品线。

过去的设施大棚技术已部分解决农业看天吃饭的问题。如今的数字技术让农业机械化程度再度提升,让种地人更“懒”地更勤、农业生产更绿色。

依托于精准变量喷洒技术,极飞已帮助农民在粮食生产过程中减少了45363 吨农药化肥使用量,缓解土壤污染和农产品农药残留等问题;同时还节省农业用水1539万吨,这意味着20万居民一年的用水量得到了保证。不仅如此,通过利用无人机、无人车等电动智慧农业设备代替传统燃油农机作业,极飞科技也助力降低碳排放76万吨,相当于种树1032万棵。

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农业无人机正在进行飞防作业

不过想要实现无人化春耕,还需等待时日。因为对农户来说,快速迭代的植保无人机,带来了不少技术学习和成本的压力。这也是其它智慧农具所面临的普遍问题。

更何况农作物耕作的全程机械化是一个系统工程,包含机具选型、农艺配合、土地规模、经营体制、人员培训、技术推广等各个环节,不少环节领域还有待数字技术突破。

“农业全过程机械化会实现的,春耕无人化慢慢也会实现的,但是它们都需要有一个技术不断积累、进步的过程。” 农业农村部南京农业机械化研究所研究员兼水稻专业组秘书长张文毅在接受媒体采访时,表达了对技术发展的乐观态度。

挑战与机遇并存

即便目前有大量智慧农机不断涌现,从产到销每个环节都有科创企业投身其中,但由于农业整体数字化发展水平依然滞后于工业和服务业,我国智慧农业仍处于发展初级阶段,面临诸多障碍。

问题聚焦于不少经营主体对新的智慧农具抱有“不想用”、“不会用”、“不敢用”,及部分关键技术“卡脖子”几点上。

经营主体不想用。据《中国智慧农业发展研究报告》,当前,“大国小农”仍是国情,全国小农户数量占到农业经营主体98%以上,小农户经营耕地面积占总耕地面积的70%。小农户存在对传统生产方式的路径依赖,导致“不想用”。

部分数字工具不会用或用不了。拿植保无人机来说,技术更新速度快,系统之间不兼容,经营主体学起来有难度。另外,许多乡村农业产业数字化基础较薄弱,技术、技能等方面存在较大短板,导致不少农村还没有条件用上高科技。

智能农机上天入地,无人化真是未来农业的风口吗?

不少数字工具使用成本高、技术门槛高,导致“不敢用”。一套山区柑橘的自动灌溉系统的每亩投入超万元,一个蔬菜大棚进行数字管理改造的成本达到数万元,投入成本高且带来的增效有限,以至于小农户的接受意愿不高。目前智慧农业仅应用在一些高价值的经济作物中,且只有一些经济实力较强的规模企业应用。

部分关键技术自主创新“卡脖子”问题。目前我国作物生长模型、生产控制软件等智慧农业的核心领域与国外差距比较明显。大田农业、实施农业等智慧种植平台仍处于商业化探索初期。很大一部分智慧农业项目所使用的生长模型来自国外。

不过这些问题从另一方面来说也意味着智慧农业巨大的潜能尚未释放。毫无疑问,智慧农业需要高度集约化的耕地,需要源源不断的资本流入,需要不断完善的新技术。如今的政策利好、技术进步、投资热等都给了农业科技企业巨大的发展机会。

智能农机上天入地,无人化真是未来农业的风口吗?

越来越多数字科技企业正驶向新农业的星辰大海。面朝黄土,躬身耕作,老一代农民在田间劳作的苍老身形,也终将成为历史的远影。

 

来源:数据猿

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