《闳议》访谈节目由《中国科学院院刊》与中国互联网新闻中心联合出品，通过采访两院院士及专家学者，深度探讨推进中国式现代化进程中各领域的发展前路。以客观、精准的解读，科学、前瞻的思考，为站在“两个一百年”历史交汇点上的中国发展破题解惑，为迈向第二个百年奋斗目标贡献智慧力量。崇论闳议，寻策问道。

智慧农业是发展现代农业的重要着力点，是建设农业强国的战略制高点。我国发展智慧农业，对新一轮千亿斤粮食增产计划有何助力？我国发展智慧农业面临的机遇与挑战又有哪些？对此，《闳议》节目组专访了中国工程院院士、中国科学院南京土壤研究所研究员张佳宝。

数字驱动农业飞跃

中国网：随着人工智能的蓬勃发展，我国智慧农业迎来了新的发展机遇，请您结合国家新一轮千亿斤粮食增产计划谈一下发展智慧农业的重要意义。

张佳宝：智慧农业对我们国家的农业发展是有非常大的作用的。首先智慧农业是信息农业，信息技术和人工智能与现代农业结合深度融合的产物。它会改变未来的农业发展格局，以及农业的生产体系，会大力推动农业的生产效率。我们国家正在智慧农业（方面）进行推进。人工智能大模型突破，在农业上有了大应用和大发展，正在推动农业从“经验驱动”向“数字驱动”的飞跃。

我国继“农业芯片”生物育种、“农业生产命根子”耕地保护与利用发展战略之后，提出智慧农业作为农业发展的战略（新方面）。主要是解决智慧化操作问题，解决今后农业生产没有人愿意进行实地生产的问题。农业农村部在2024年10月颁布了《农业农村部关于大力发展智慧农业的指导意见》，这个指导意见明确要求：到2030年，在智慧农业方面要取得重要进展，在农业信息化率发展方面，要提高到35%左右。随后农业农村部又发布了《全国智慧农业行动计划（2024—2028年）》，提出了在公共服务能力的提升、重点领域应用拓展以及示范带动三个方面要实行大的行动。

国家农业生产当中重要的一个计划，就是国家新一轮千亿斤粮食增产计划。过去的千亿斤粮食增产计划完成，主要是通过新品种的选育与普及、高产高效的丰产模式创建，以及中低产田改造、高标准农田建设、水肥高效利用及病虫害绿色防治减损等技术方面实现。现在如果我们再用过去的技术来推进这些方面、挖掘增长潜力的话，潜力是已经有限了。所以我们必须要开发新的增产源，特别是要通过新质生产力来解决。我们现在发展的智慧农业这个技术体系，正是新质生产力的体现之一。因此智慧农业为国家新一轮的千亿斤粮食增产计划，会提供增产的潜力来源。

智慧农业的他国经验

中国网：我国土地面积广阔，农业生产的区域性特点也不同。您能否介绍一下，我国发展智慧农业的区域特点和需要解决的关键技术问题？

张佳宝：我们首先看一看，发达国家是如何创建智慧农业的这个运行模式的。

从美国来看，目前代表着智慧农业大数据积累和算法模型发展的世界领先水平。特别是大家都知道的约翰·迪尔特大型农机制造公司，他们目前农机上已经搭载了超过300个传感器，采集农田特别是土壤当中的信息数据。公司通过向世界100多个国家卖农机，带上这些传感器，在这100多个国家收集农田的数据信息，开展大数据模型的演算，来验证智慧农业的效果，所以发展非常快。在美国，也有一些农场跟约翰·迪尔进行合作，实现了4个人就能管理3万亩的大型农场，效率提高得非常快。

第二个例子就是德国。德国的工业特别发达，在工业4.0的基础上，也提出了农业4.0的模式，特别是在精准农业、数字农业、信息农业的基础上，发展全产业链的智慧农业系统。所以在整个国家能实现种养、收获、加工、储运和流通全环节的创新链接，形成系统完整和高效的生产体系。

而对于日本来讲，它是一个土地面积比较狭小、耕地面积也比较破碎的国家。他们主要通过发展小型农机，配上智能化的系统，来实现智慧农业的发展。特别是久保田公司与农场的合作，来实现农业智慧化的操作，提高了农业生产的效率。

对于我们国家来讲，东北地区的情景特别像美国的情况，幅员特别辽阔，可以借鉴美国的模式来发展智慧农业，实行大型农机具智能化操作；对于黄淮海地区，周边的工业特别发达，情景更像德国，可以借鉴德国的模式，并在德国模式的基础上进行发展；对于南方丘陵山区，耕地破碎化比较严重，更像日本的形式，我们可以采取日本的方式来发展智慧农业；而对于西北地区，干旱、缺水、盐碱化，我们可以采用以色列的节水和盐碱防控的技术来发展智慧化模式。

智慧农业主要包括感知、分析、决策和执行四个核心的板块。在感知方面主要是包括传感技术、互联网-物联网技术，以及数据平台建设技术为核心的信息采集关键技术。而在分析方面，主要是以大数据技术、云计算技术为核心的数据分析关键技术。在决策系统方面，主要是以机器学习、图像识别、模型、算法等为核心的人工智能决策系统技术。在执行过程方面，主要是以自动控制技术、无人技术等为核心的智能化装备技术，以及在这个过程中需要解决的，包括土壤养分信息采集技术、机器人等方面的技术。

我们国家（智慧农业）发展已经经过了三个阶段。第一个阶段就是农机和信息进行初步融合的初探，第二个阶段是物联网的连接，第三个就是现阶段，主要是人工智能深度融合的问题。我们可以看到，对照上面所提出的关键问题，（现阶段）我们要解决的问题还有很多。

“伏羲农场”探索智慧农业

中国网：我国发展智慧农业面临的挑战和机遇有哪些？

张佳宝：我们国家在短期内最主要面临的是农业劳动人口的短缺问题。特别是年轻的一代，今后都不太有意愿从事农业工作，所以农业劳动力会越来越少，这是一个最大的问题。

第二个就是水土资源比较紧缺，农业生产效率和资源利用效率是比较低的。在这种情况下土地有限，生态环境压力也比较大，供需矛盾比较突出，饲料粮缺口也特别大。这些问题最根本的原因还是我们对农业特别是耕地方面的信息情况不是太清楚，这就导致我们对农业生产领域投入不足。

在这样的情况下，我们农业的发展，特别是今后智慧农业发展，是面临着大的问题的。所以如果能将人工智能技术融合到农业生产实践当中，将会给我们今后的农业插上翅膀。（这是）为提高农业生产效率、保障国家粮食安全提供最有效的途径之一。

近年来我国有很多的大型机构，特别是研究机构、大学、公司，已经从智慧农业不同的方面进行探索。比如北京农林科学院的国家农业信息工程技术中心，以及华南农业大学、中国农业大学、南京农业大学等高校科研机构，他们在这个方面做出了杰出工作和重要贡献。以大疆公司为代表的无人机技术公司，在农业方面也提出了智慧化的应用方案，并且是在多个场景中进行应用。

在这里我要介绍中国科学院有组织的科研，在智慧农业方面做出的最新工作。在中国科学院先导专项以及国家重大专项的引导下，我们集合了全院高新技术、信息技术和农业科技等多个研究所的力量，以建智慧农业型“伏羲农场”为目标，打通我国智慧农业自主可控的全产业链技术、数据、算法模型的核心壁垒。通过农业传感器技术，将涉及农业生产的“水土气生”信息精准地测量和采集，实现对农业生产数据的实时快速处理。基于“伏羲农场”积累的农业本底数据，构建多种农业算法模型，针对种植前、种植中、种植后开展全程种植决策和处方图自主生成。依托智能农机体系，应用无人化新能源智能农机装备，集成无人驾驶、路径规划、自动避障、作业质量监控等功能，实现精准变量作业，全面打造以“绿色、智能、节本、增效、提质、增量”为目标的农业生产模式，解决未来“谁来种地”“怎么种地”的问题。

我在湖北十堰智能农机生产基地，已经看到了中国科学院研发的鸿鹄智能（农机），而且即将实现批量化生产。这些农机覆盖了从70到400马力的动力系列，集成了多种传感器，并采用电能作为动力系统。但这些仅是一个开端，美国农机可以有上百个传感器采集生产全链条的多种数据，我们智能农机还有很大的差距。所以今后我们还要在这个方面进行大发展，让智能农机具有思想，能够精确进行农事作业，也就进一步赋能“伏羲农场”的信息源泉。

土壤数字化是智慧农业的前提

中国网：结合您的研究领域，在智慧农业与快速土壤检测和水肥高效管理的结合上，您有什么建议？

张佳宝：如果农田没有数字化的话，智慧农业是寸步难行的。所以智慧装备如果没有土壤数字化的前提，也是不能进行精准作业的。目前卡住我们的一个最大难点就是农田土壤信息的采集问题。没有信息我们就很难实现智慧农业。目前美国大概有68%的大型农场正在依靠智能农业机械进行数据采集。这种在操作过程中就进行数据采集，是低成本的。

我们国家在这个方面要进行大力发展。主要的原因还是土壤信息采集成本极其贵。现在加拿大研发了一个基于伽马能谱的土壤信息采集系统。我们也正在发展这方面的技术。通过伽马能谱仪的开发，实现包括土壤养分在内的二三十种土壤性质在短时间内就能获取，这就解决了我们一个最大的难题，就是土壤信息获取的问题。过去我们通过采集样本，带到实验室进行分析，不仅劳动力（需求）很大，而且分析成本也很高。所以伽马能谱仪如果能开发成功，（会）解决长期困扰我们的大难题，能实现智慧农业的田间操作，特别是（解决）变量施肥、变量施药这些问题。中国科学院正在有组织地科研攻克包括土壤养分在内的土壤信息快速采集技术。如果这个能实现的话，将为我们智慧农业做出大贡献。

发展智慧农业需突破三个关键点

中国网：对于我国智慧农业的发展路径，您有什么建议？

张佳宝：我想是从两个方面。第一个大的方面建议是发展智慧农业，特别需要解决或者突破下面的关键点。

第一个关键点是要打通我国自主可控的以感知、分析、决策、执行为核心的智慧农业数据通路。这同时就要突破若干低成本、高可靠性的关键核心技术，特别是传感器技术，来获取可靠的信息，数据链才能通下去。我们没有本地信息的话，就很难做出智慧化的操作。

第二个关键点是要通过多学科的交叉融合，打造符合农业生产的整体解决方案。过去我们要么是农业（专业）的人从事智慧农业，没有信息方面的基础知识，或者是基础知识不够，没有智能化自动化这些硬件的知识；要么就是过去搞计算机或者自动化的（人），开发出来的系统又不符合农业生产实践。所以我们要把农业、信息、自动化、新材料这些专业的人交叉融合起来，才能发展出一个真正有用的智慧农业系统。

第三个关键点就是我们要推进科研和产业，特别是企业融合的系统。过去我们主要是科研人员在做，落地不到生产实践当中去。因为没有企业来进行牵头推动，进行市场化。我们这次要解决科研和产业的融合问题、真正落地的问题，我们要解决实用性的问题。

第二个大的方面建议，如果我们建成了智慧农业的“伏羲农场”，全部实现智慧化操作的话，我们就要解决下面几个问题。一是智慧农业一定要有一批高素质技术人才队伍，否则农业智慧化是很难实现的；二是要对农业生产体系进行数字化，如果农田土壤不数字化，就很难实现农业作业的智慧化，因为没有数据就不知道怎么来进行操作；三是一定要引进或者创制智慧农机，让农机自己知道怎么作业，这才能解决我们智慧农业的问题。

（本期策划：杨柳春、王振红；编审：杨柳春、王振红、王虔；编辑：王虔、武一男。出品：《中国科学院院刊》、中国互联网新闻中心）