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近年來(lái)，我國在智慧農業(yè)發(fā)展方面開(kāi)展了系列部署，實(shí)施了一批重大應用示范工程，農業(yè)專(zhuān)家系統、農業(yè)智能裝備、北斗農機自動(dòng)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(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品受制于人，仍處于“跟跑模仿”階段，落后先進(jìn)國家 10~15 年；
由于行業(yè)頂層設計缺失，各地區的智慧農業(yè)建設水平參差不齊。提高農業(yè)質(zhì)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(jìn)入新發(fā)展階段后，智慧農業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，亟需從戰略層面進(jìn)行系統謀劃與科學(xué)布局。
現階段關(guān)于智慧農業(yè)的研究較多關(guān)注概念解析、技術(shù)方法創(chuàng )新、技術(shù)產(chǎn)出效率測算、技術(shù)進(jìn)展梳理、技術(shù)方案論證等方面，而從宏觀(guān)角度入手，面向 2035 年我國智慧農業(yè)發(fā)展路線(xiàn)進(jìn)行的前瞻性分析較為少見(jiàn)，尤其缺乏針對不同規模主體、不同產(chǎn)業(yè)類(lèi)型的路徑選擇問(wèn)題研究。
智慧農業(yè)發(fā)展需求分析
（一）提高農業(yè)生產(chǎn)效率與效益的需要
技術(shù)論證和應用實(shí)踐都表明，實(shí)施智慧農業(yè)工程可實(shí)現農業(yè)大產(chǎn)業(yè)的精準布局、技術(shù)管控、提質(zhì)增效，是解決農業(yè)生產(chǎn)效率低下問(wèn)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(wú)人農場(chǎng)，通過(guò)蔬菜規?；a(chǎn)全生長(cháng)周期的無(wú)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)現代化國家第一梯隊，唯有加快部署智慧農業(yè)，推動(dòng)智能裝備替代勞力，根本性地提高生產(chǎn)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 ，同時(shí)面臨面源污染、疫病防控等壓力。根據《2019 年中國土壤環(huán)境質(zhì)量報告》，我國 1~3 等的優(yōu)質(zhì)耕地占比僅為 27%，基礎地力貢獻率約為 50%，均比農業(yè)發(fā)達國家低 20~30 個(gè)百分點(diǎn)。從資源利用率看，盡管近年來(lái)農業(yè)部門(mén)積極推進(jìn)農業(yè)節肥節藥行動(dòng)，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(gè)百分點(diǎn)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(gè)百分點(diǎn)以上。
（三）確保農產(chǎn)品質(zhì)量安全的需要
隨著(zhù)生活方式、消費觀(guān)念的轉變，城鄉居民對優(yōu)質(zhì)、綠色、安全、健康農產(chǎn)品的需求量進(jìn)一步加大。因食品制造涉及生產(chǎn)、加工、流通、銷(xiāo)售等多個(gè)環(huán)節 / 主體，受到投入品、環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)主體機會(huì )主義行為等多種因素的制約，生產(chǎn)者、消費者、監管部門(mén)之間的信息不對稱(chēng)，導致農產(chǎn)品質(zhì)量監管難度大、食品安全事件屢禁不止，公眾對農產(chǎn)品缺乏信心。
根據《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僅為 0.497 2，約 66% 的受訪(fǎng)者在過(guò)去 1 年中至少經(jīng)歷過(guò) 1 起食品安全事件，而反映食品事故違法信息的公開(kāi)程度較低。確保國家食品安全，更好滿(mǎn)足城鄉居民多層次、個(gè)性化的食物需求，必須盡快構筑安全可控的農產(chǎn)品透明供應鏈，實(shí)施農產(chǎn)品質(zhì)量安全的全程可追溯管控，確保“舌尖上”的安全。
（四）提升農產(chǎn)品市場(chǎng)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(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力，這是我國農業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要方面。亟需通過(guò)智慧農業(yè)技術(shù)來(lái)提升農業(yè)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，促進(jìn)我國農業(yè)產(chǎn)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(chǎng)。在全面推進(jìn)鄉村振興的過(guò)程中，促進(jìn)小農戶(hù)與現代農業(yè)銜接成為“三農” 工作的重點(diǎn)。小農戶(hù)在我國農業(yè)經(jīng)營(yíng)中的占比依然較高，應充分發(fā)揮信息服務(wù)聯(lián)農帶農的作用，構建面向小農戶(hù)的大數據智能服務(wù)體系，讓億萬(wàn)小農戶(hù)與大市場(chǎng)有效對接；在鞏固拓展脫貧攻堅成果的同時(shí)，有效銜接鄉村振興，暢通城鄉經(jīng)濟循環(huán)，讓小農戶(hù)增收更有底氣。
（五）實(shí)現農業(yè)科技自立自強的需要
近年來(lái)，我國實(shí)施了一批與智慧農業(yè)相關(guān)的科技項目和工程，推動(dòng)北斗農機自動(dòng)導航駕駛、植物工廠(chǎng)、無(wú)人機農業(yè)應用等技術(shù)方向達到或接近國際先進(jìn)水平。但系統層面之外的一些關(guān)鍵核心技術(shù)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(lài)于進(jìn)口，動(dòng)植物生長(cháng)模型與核心數據主要來(lái)自美國、以色列、荷蘭、日本等。
隨著(zhù)農業(yè)進(jìn)入數字化時(shí)代，智慧農業(yè)成為傳統農業(yè)強國搶占農業(yè)科技制高點(diǎn)的重要方向。我國應掌握發(fā)展主動(dòng)權，注重并保持科技自立自強，圍繞智慧農業(yè)高質(zhì)量發(fā)展涉及的“短板”核心關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)展集中攻關(guān)與示范應用，推動(dòng)自主可控，提高國產(chǎn)核心產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力，為農業(yè)農村現代化提供有力保障。
我國智慧農業(yè)發(fā)展總體戰略構想
（一）發(fā)展思路
按照國家部署，從當前到 2035 年是我國基本實(shí)現現代化的關(guān)鍵時(shí)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(shí)現農業(yè)高質(zhì)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(jìn)農民持續增收”的目標，針對農業(yè) “新基建”、智慧種養、智慧供應鏈、農業(yè)智能信息服務(wù)、智慧農業(yè)相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化等方向，按照“抓重點(diǎn)、補短板、強弱項”的總體思路，開(kāi)展重點(diǎn)建設。
突出農業(yè)科技自立自強，加強智慧農業(yè)的戰略性、前沿性、基礎性研究與關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)，論證實(shí)施智慧農業(yè)重大科技專(zhuān)項與應用示范工程。攻關(guān)農業(yè)傳感器與高端芯片、農業(yè)大數據智能與知識模型、農業(yè)人工智能（AI）算法與云服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)，研制高端智能農機裝備、農業(yè)智能感知產(chǎn)品、農業(yè)自主作業(yè)（機器人）智能服務(wù)產(chǎn)品等重點(diǎn)產(chǎn)品。推動(dòng)高端產(chǎn)品在智慧農（牧、漁）場(chǎng)、植物工廠(chǎng)、農產(chǎn)品加工智能車(chē)間、農產(chǎn)品智慧供應鏈等的集成應用示范，培育農業(yè)軟件開(kāi)發(fā)與智能信息服務(wù)、農業(yè)傳感器與測控終端、農業(yè)智能裝備制造等配套產(chǎn)業(yè)。融合生物技術(shù)（品種選育）、信息技術(shù)（數字賦能）、智能裝備（機器替代），建立以“AI + 大數據 + 新一代通信技術(shù) + 物聯(lián)網(wǎng) + 北斗衛星導航”為技術(shù)支撐、與農業(yè)強國發(fā)展目標相適應、達到世界先進(jìn)水平的智慧農業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系。推動(dòng)農業(yè)“機器替代人力”“電腦替代人腦”“自主技術(shù)競爭力增強”三大轉變，提升農業(yè)生產(chǎn)智能化和經(jīng)營(yíng)網(wǎng)絡(luò )化水平，強化農業(yè)質(zhì)量效益和競爭力，拓展農民增收空間，助力鄉村全面振興。
（二）2025 年發(fā)展路線(xiàn)與目標
實(shí)施農業(yè)大數據融匯治理、大數據認知分析、大數據深度學(xué)習等農業(yè)大數據共性關(guān)鍵技術(shù)突破，制定農業(yè)大數據標準規范，建設數字農業(yè)農村大數據中心，為數據發(fā)現知識提供支撐。研制高端植保無(wú)人機、病死畜禽無(wú)害化處理自動(dòng)化裝備，推動(dòng)農機裝備自主創(chuàng )新。加強農業(yè) AI、農業(yè)虛擬現實(shí)（VR）等技術(shù)基礎研發(fā)，發(fā)展人機協(xié)同與農業(yè)智能系統、農業(yè)人機混合智能交互與虛擬技術(shù)；研究基于農業(yè)增強現實(shí)（AR）/VR 的表型信息解析技術(shù)，利用 VR 技術(shù)設計動(dòng)植物理想表型結構，為突破農業(yè)知識模型提供基礎（見(jiàn)圖 1）。
圖 1 我國智慧農業(yè)技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)圖（2020—2035 年）
注：以 2035 年為目標節點(diǎn)，根據兩輪共計 150 人次的專(zhuān)家德?tīng)柗普{查結果（設計了 16 個(gè)客觀(guān)題、3 個(gè)主觀(guān)題，中高級以上職稱(chēng)專(zhuān)家占比大于 70%），篩選出了 13 項關(guān)鍵核心技術(shù)；4G 表示第四代移動(dòng)通信；5G 表示第五代移動(dòng)通信。
到 2025 年，我國農業(yè)數字化轉型取得重要進(jìn)展。數字技術(shù)與農業(yè)產(chǎn)業(yè)體系、生產(chǎn)體系、經(jīng)營(yíng)體系融合，大田規?；N植基地、設施園藝標準園、規?；i / 蛋雞 / 肉雞 / 奶牛養殖場(chǎng)、水產(chǎn)健康養殖示范場(chǎng)率先實(shí)現數字化轉型。智慧農業(yè)科技創(chuàng )新體系更為健全，智慧農業(yè)產(chǎn)業(yè)體系基本完善，智慧農業(yè)引領(lǐng)農業(yè)農村現代化取得階段性進(jìn)展。
表 1 我國智慧農業(yè)發(fā)展的主要指標預測值
注：除特別標注外，基期值均為 2019 年年底數據。
（三）2035 年發(fā)展路線(xiàn)與目標
在高品質(zhì)、高精度、高可靠、低功耗農業(yè)環(huán)境信息感知，農產(chǎn)品品質(zhì)信息感知，高端動(dòng)植物生命信息感知，農機裝備專(zhuān)用傳感器等技術(shù)方向實(shí)施攻關(guān)，基本實(shí)現農業(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(shí)施農業(yè)機器人科技創(chuàng )新，發(fā)展承擔高勞動(dòng)強度、適應性強、性?xún)r(jià)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(dòng)作業(yè)機器人的技術(shù)水平，示范和推廣智慧（無(wú)人化或少人化作業(yè)）農場(chǎng)集成技術(shù)。瞄準應用亟需開(kāi)展農業(yè)動(dòng)植物知識模型、核心算法與支持決策系統等共性關(guān)鍵技術(shù)研究，推動(dòng)農業(yè)大數據智能水平提升。運用軟件即服務(wù)理念，發(fā)展可適性農業(yè)云服務(wù)技術(shù)，顯著(zhù)降低智慧農業(yè)運維成本，為廣大用戶(hù)提供便捷的定制化服務(wù)。
到 2035 年，農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈數字化、網(wǎng)絡(luò )化基本實(shí)現，智慧農業(yè)取得標志性進(jìn)展，我國進(jìn)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(shù)、新裝備、新產(chǎn)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(xué)科與創(chuàng )新團隊達到國際一流水平。農業(yè)主要環(huán)節的數字化全面轉向農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈、全環(huán)節的數字化和網(wǎng)絡(luò )化，批量建成少人化或無(wú)人化的智慧農（牧、漁）場(chǎng)，基本建成“軟件定義、數據驅動(dòng)、裝備支撐、產(chǎn)業(yè)融合”的智慧農業(yè)產(chǎn)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(chǎn)業(yè)規模不斷壯大，智慧農業(yè)產(chǎn)業(yè)核心競爭力達到國際先進(jìn)水平。具體而言，預計大田、設施、畜禽、水產(chǎn)生產(chǎn)數字化水平分別達到 50%、70%、75%、75%，農業(yè)數字經(jīng)濟占第一產(chǎn)業(yè) GDP 的比重超過(guò) 70%。
我國智慧農業(yè)重點(diǎn)發(fā)展任務(wù)
（一）部署農業(yè)領(lǐng)域“新基建”，打牢智慧農業(yè)基礎
推進(jìn)農業(yè)農村領(lǐng)域“新基建”工作，建設泛在、先進(jìn)、開(kāi)放、共享的農業(yè)新型信息基礎設施體系。加快 5G 網(wǎng)絡(luò )、數據中心、倉儲保鮮冷鏈物流等新型基礎設施建設，升級國家農業(yè)農村大數據中心，形成農業(yè)大數據標準化技術(shù)和數據交換機制。開(kāi)展農業(yè)大數據的深度應用，建立農業(yè)大數據智能關(guān)鍵技術(shù)體系；構建全新的農業(yè)知識圖譜，促進(jìn)數據信息轉化為實(shí)際價(jià)值，實(shí)現農業(yè)信息服務(wù)精準化、智能化。
（二）推進(jìn)生產(chǎn)數字化轉型，批量建設智慧農場(chǎng)
發(fā)展“天、空、地”多尺度農業(yè)資源環(huán)境信息獲取網(wǎng)絡(luò )、農業(yè)資源環(huán)境信息感知技術(shù)系統，構建多時(shí)相、多維度、高精度的農業(yè)資源環(huán)境信息獲取系統與智能服務(wù)平臺，支持農業(yè)資源環(huán)境監測與信息服務(wù)能力提升。攻克大田、園藝作物傳感器瓶頸技術(shù)，加快“數字農情”建設，形成智能溫室設施建設運行集成技術(shù)體系。針對規?；r田、溫室大棚推廣種植環(huán)境監測控制、“水肥藥”精準施用、土壤作物智慧管理等技術(shù)裝備，批量建設“無(wú)人化（或少人化）農場(chǎng)”“植物工廠(chǎng)”。
（三）建設透明供應鏈，構筑質(zhì)量安全防線(xiàn)
構建農產(chǎn)品供應鏈智能化生態(tài)，研發(fā)農產(chǎn)品采后處理加工與冷鏈智能設備，革新農產(chǎn)品供應鏈運行模式以顯著(zhù)提升效率。發(fā)展清潔能源驅動(dòng)的智能設備關(guān)鍵技術(shù)、冷庫智慧控制技術(shù)，推動(dòng)農產(chǎn)品冷鏈行業(yè)轉型升級。在農產(chǎn)品供應鏈管理中應用區塊鏈、大數據、AI 技術(shù)，對農資、生產(chǎn)、加工、儲藏、運輸等農產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈的諸多環(huán)節信息進(jìn)行全面監管，構建農產(chǎn)品供應鏈的數字孿生能力，提升農產(chǎn)品質(zhì)量安全追根溯源水平 。探索利用數據聯(lián)盟鏈方式來(lái)構建新型供應鏈協(xié)作網(wǎng)絡(luò )，降低供應鏈的信任成本，支持農產(chǎn)品供應鏈朝著(zhù)綠色、智能、高效、開(kāi)放方向發(fā)展。
（四）加快技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，壯大智慧農業(yè)產(chǎn)業(yè)
緊跟世界智慧農業(yè)科技發(fā)展趨勢，以推動(dòng)重大產(chǎn)業(yè)項目培育為依托，平衡潛在技術(shù)需求、產(chǎn)業(yè)增長(cháng)潛力、產(chǎn)品競爭力、技術(shù)帶動(dòng)引領(lǐng)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(wù)業(yè) 3 類(lèi)重點(diǎn)創(chuàng )新領(lǐng)域，實(shí)施智慧農業(yè)相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)培育工程，促進(jìn)智慧農業(yè)創(chuàng )新鏈、產(chǎn)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(chǎn)品。提高 AI、 5G、邊緣計算、新型人機交互等信息技術(shù)在智慧農機、農業(yè)傳感器、農業(yè)軟件開(kāi)發(fā)中的應用成熟度，提升智慧農業(yè)軟硬件產(chǎn)品的支撐能力。發(fā)展農業(yè)智能生產(chǎn)作業(yè)裝備、農業(yè)智能作業(yè)機器人等重點(diǎn)智能農機裝備，實(shí)現適應性好、性?xún)r(jià)比高、可智能決策的新一代農業(yè)傳感器的標準化、產(chǎn)業(yè)化，構建農業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)生態(tài)、產(chǎn)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(xiàn)，應用數字技術(shù)賦能綠色農業(yè)，實(shí)現高標準的化肥、畜禽養殖碳排放；建設綠色智慧農業(yè)示范區，引領(lǐng)綠色農業(yè)高能效、高質(zhì)量發(fā)展。實(shí)施耕地保護的智慧化轉型，推廣應用高效節水灌溉技術(shù)，提高農業(yè)水土資源利用效率。探索基于大數據驅動(dòng)與多組學(xué)融合的動(dòng)植物生長(cháng)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代智慧生態(tài)農業(yè)生產(chǎn)體系，實(shí)現精準種植養殖，減少農業(yè)系統碳排放。推動(dòng)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，實(shí)現生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監測預警與智能監管。
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