《閎議》訪談節目由《中國科學院院刊》與中國互聯網新聞中心聯合出品，通過采訪兩院院士及專家學者，深度探討推進中國式現代化進程中各領域的發展前路。以客觀、精準的解讀，科學、前瞻的思考，為站在“兩個一百年”歷史交匯點上的中國發展破題解惑，為邁向第二個百年奮斗目標貢獻智慧力量。崇論閎議，尋策問道。

智慧農業是發展現代農業的重要著力點，是建設農業強國的戰略制高點。我國發展智慧農業，對新一輪千億斤糧食增產計劃有何助力？我國發展智慧農業面臨的機遇與挑戰又有哪些？對此，《閎議》節目組專訪了中國工程院院士、中國科學院南京土壤研究所研究員張佳寶。

數字驅動農業飛躍

中國網：隨著人工智能的蓬勃發展，我國智慧農業迎來了新的發展機遇，請您結合國家新一輪千億斤糧食增產計劃談一下發展智慧農業的重要意義。

張佳寶：智慧農業對我們國家的農業發展是有非常大的作用的。首先智慧農業是信息農業，信息技術和人工智能與現代農業結合深度融合的產物。它會改變未來的農業發展格局，以及農業的生產體系，會大力推動農業的生產效率。我們國家正在智慧農業（方面）進行推進。人工智能大模型突破，在農業上有了大應用和大發展，正在推動農業從“經驗驅動”向“數字驅動”的飛躍。

我國繼“農業芯片”生物育種、“農業生產命根子”耕地保護與利用發展戰略之后，提出智慧農業作為農業發展的戰略（新方面）。主要是解決智慧化操作問題，解決今后農業生產沒有人愿意進行實地生產的問題。農業農村部在2024年10月頒布了《農業農村部關于大力發展智慧農業的指導意見》，這個指導意見明確要求：到2030年，在智慧農業方面要取得重要進展，在農業信息化率發展方面，要提高到35%左右。隨后農業農村部又發布了《全國智慧農業行動計劃（2024—2028年）》，提出了在公共服務能力的提升、重點領域應用拓展以及示范帶動三個方面要實行大的行動。

國家農業生產當中重要的一個計劃，就是國家新一輪千億斤糧食增產計劃。過去的千億斤糧食增產計劃完成，主要是通過新品種的選育與普及、高產高效的豐產模式創建，以及中低產田改造、高標準農田建設、水肥高效利用及病蟲害綠色防治減損等技術方面實現?，F在如果我們再用過去的技術來推進這些方面、挖掘增長潛力的話，潛力是已經有限了。所以我們必須要開發新的增產源，特別是要通過新質生產力來解決。我們現在發展的智慧農業這個技術體系，正是新質生產力的體現之一。因此智慧農業為國家新一輪的千億斤糧食增產計劃，會提供增產的潛力來源。

智慧農業的他國經驗

中國網：我國土地面積廣闊，農業生產的區域性特點也不同。您能否介紹一下，我國發展智慧農業的區域特點和需要解決的關鍵技術問題？

張佳寶：我們首先看一看，發達國家是如何創建智慧農業的這個運行模式的。

從美國來看，目前代表著智慧農業大數據積累和算法模型發展的世界領先水平。特別是大家都知道的約翰·迪爾特大型農機制造公司，他們目前農機上已經搭載了超過300個傳感器，采集農田特別是土壤當中的信息數據。公司通過向世界100多個國家賣農機，帶上這些傳感器，在這100多個國家收集農田的數據信息，開展大數據模型的演算，來驗證智慧農業的效果，所以發展非?？?。在美國，也有一些農場跟約翰·迪爾進行合作，實現了4個人就能管理3萬畝的大型農場，效率提高得非?？?。

第二個例子就是德國。德國的工業特別發達，在工業4.0的基礎上，也提出了農業4.0的模式，特別是在精準農業、數字農業、信息農業的基礎上，發展全產業鏈的智慧農業系統。所以在整個國家能實現種養、收獲、加工、儲運和流通全環節的創新鏈接，形成系統完整和高效的生產體系。

而對于日本來講，它是一個土地面積比較狹小、耕地面積也比較破碎的國家。他們主要通過發展小型農機，配上智能化的系統，來實現智慧農業的發展。特別是久保田公司與農場的合作，來實現農業智慧化的操作，提高了農業生產的效率。

對于我們國家來講，東北地區的情景特別像美國的情況，幅員特別遼闊，可以借鑒美國的模式來發展智慧農業，實行大型農機具智能化操作；對于黃淮海地區，周邊的工業特別發達，情景更像德國，可以借鑒德國的模式，并在德國模式的基礎上進行發展；對于南方丘陵山區，耕地破碎化比較嚴重，更像日本的形式，我們可以采取日本的方式來發展智慧農業；而對于西北地區，干旱、缺水、鹽堿化，我們可以采用以色列的節水和鹽堿防控的技術來發展智慧化模式。

智慧農業主要包括感知、分析、決策和執行四個核心的板塊。在感知方面主要是包括傳感技術、互聯網-物聯網技術，以及數據平臺建設技術為核心的信息采集關鍵技術。而在分析方面，主要是以大數據技術、云計算技術為核心的數據分析關鍵技術。在決策系統方面，主要是以機器學習、圖像識別、模型、算法等為核心的人工智能決策系統技術。在執行過程方面，主要是以自動控制技術、無人技術等為核心的智能化裝備技術，以及在這個過程中需要解決的，包括土壤養分信息采集技術、機器人等方面的技術。

我們國家（智慧農業）發展已經經過了三個階段。第一個階段就是農機和信息進行初步融合的初探，第二個階段是物聯網的連接，第三個就是現階段，主要是人工智能深度融合的問題。我們可以看到，對照上面所提出的關鍵問題，（現階段）我們要解決的問題還有很多。

“伏羲農場”探索智慧農業

中國網：我國發展智慧農業面臨的挑戰和機遇有哪些？

張佳寶：我們國家在短期內最主要面臨的是農業勞動人口的短缺問題。特別是年輕的一代，今后都不太有意愿從事農業工作，所以農業勞動力會越來越少，這是一個最大的問題。

第二個就是水土資源比較緊缺，農業生產效率和資源利用效率是比較低的。在這種情況下土地有限，生態環境壓力也比較大，供需矛盾比較突出，飼料糧缺口也特別大。這些問題最根本的原因還是我們對農業特別是耕地方面的信息情況不是太清楚，這就導致我們對農業生產領域投入不足。

在這樣的情況下，我們農業的發展，特別是今后智慧農業發展，是面臨著大的問題的。所以如果能將人工智能技術融合到農業生產實踐當中，將會給我們今后的農業插上翅膀。（這是）為提高農業生產效率、保障國家糧食安全提供最有效的途徑之一。

近年來我國有很多的大型機構，特別是研究機構、大學、公司，已經從智慧農業不同的方面進行探索。比如北京農林科學院的國家農業信息工程技術中心，以及華南農業大學、中國農業大學、南京農業大學等高?？蒲袡C構，他們在這個方面做出了杰出工作和重要貢獻。以大疆公司為代表的無人機技術公司，在農業方面也提出了智慧化的應用方案，并且是在多個場景中進行應用。

在這里我要介紹中國科學院有組織的科研，在智慧農業方面做出的最新工作。在中國科學院先導專項以及國家重大專項的引導下，我們集合了全院高新技術、信息技術和農業科技等多個研究所的力量，以建智慧農業型“伏羲農場”為目標，打通我國智慧農業自主可控的全產業鏈技術、數據、算法模型的核心壁壘。通過農業傳感器技術，將涉及農業生產的“水土氣生”信息精準地測量和采集，實現對農業生產數據的實時快速處理?；凇胺宿r場”積累的農業本底數據，構建多種農業算法模型，針對種植前、種植中、種植后開展全程種植決策和處方圖自主生成。依托智能農機體系，應用無人化新能源智能農機裝備，集成無人駕駛、路徑規劃、自動避障、作業質量監控等功能，實現精準變量作業，全面打造以“綠色、智能、節本、增效、提質、增量”為目標的農業生產模式，解決未來“誰來種地”“怎么種地”的問題。

我在湖北十堰智能農機生產基地，已經看到了中國科學院研發的鴻鵠智能（農機），而且即將實現批量化生產。這些農機覆蓋了從70到400馬力的動力系列，集成了多種傳感器，并采用電能作為動力系統。但這些僅是一個開端，美國農機可以有上百個傳感器采集生產全鏈條的多種數據，我們智能農機還有很大的差距。所以今后我們還要在這個方面進行大發展，讓智能農機具有思想，能夠精確進行農事作業，也就進一步賦能“伏羲農場”的信息源泉。

土壤數字化是智慧農業的前提

中國網：結合您的研究領域，在智慧農業與快速土壤檢測和水肥高效管理的結合上，您有什么建議？

張佳寶：如果農田沒有數字化的話，智慧農業是寸步難行的。所以智慧裝備如果沒有土壤數字化的前提，也是不能進行精準作業的。目前卡住我們的一個最大難點就是農田土壤信息的采集問題。沒有信息我們就很難實現智慧農業。目前美國大概有68%的大型農場正在依靠智能農業機械進行數據采集。這種在操作過程中就進行數據采集，是低成本的。

我們國家在這個方面要進行大力發展。主要的原因還是土壤信息采集成本極其貴?，F在加拿大研發了一個基于伽馬能譜的土壤信息采集系統。我們也正在發展這方面的技術。通過伽馬能譜儀的開發，實現包括土壤養分在內的二三十種土壤性質在短時間內就能獲取，這就解決了我們一個最大的難題，就是土壤信息獲取的問題。過去我們通過采集樣本，帶到實驗室進行分析，不僅勞動力（需求）很大，而且分析成本也很高。所以伽馬能譜儀如果能開發成功，（會）解決長期困擾我們的大難題，能實現智慧農業的田間操作，特別是（解決）變量施肥、變量施藥這些問題。中國科學院正在有組織地科研攻克包括土壤養分在內的土壤信息快速采集技術。如果這個能實現的話，將為我們智慧農業做出大貢獻。

發展智慧農業需突破三個關鍵點

中國網：對于我國智慧農業的發展路徑，您有什么建議？

張佳寶：我想是從兩個方面。第一個大的方面建議是發展智慧農業，特別需要解決或者突破下面的關鍵點。

第一個關鍵點是要打通我國自主可控的以感知、分析、決策、執行為核心的智慧農業數據通路。這同時就要突破若干低成本、高可靠性的關鍵核心技術，特別是傳感器技術，來獲取可靠的信息，數據鏈才能通下去。我們沒有本地信息的話，就很難做出智慧化的操作。

第二個關鍵點是要通過多學科的交叉融合，打造符合農業生產的整體解決方案。過去我們要么是農業（專業）的人從事智慧農業，沒有信息方面的基礎知識，或者是基礎知識不夠，沒有智能化自動化這些硬件的知識；要么就是過去搞計算機或者自動化的（人），開發出來的系統又不符合農業生產實踐。所以我們要把農業、信息、自動化、新材料這些專業的人交叉融合起來，才能發展出一個真正有用的智慧農業系統。

第三個關鍵點就是我們要推進科研和產業，特別是企業融合的系統。過去我們主要是科研人員在做，落地不到生產實踐當中去。因為沒有企業來進行牽頭推動，進行市場化。我們這次要解決科研和產業的融合問題、真正落地的問題，我們要解決實用性的問題。

第二個大的方面建議，如果我們建成了智慧農業的“伏羲農場”，全部實現智慧化操作的話，我們就要解決下面幾個問題。一是智慧農業一定要有一批高素質技術人才隊伍，否則農業智慧化是很難實現的；二是要對農業生產體系進行數字化，如果農田土壤不數字化，就很難實現農業作業的智慧化，因為沒有數據就不知道怎么來進行操作；三是一定要引進或者創制智慧農機，讓農機自己知道怎么作業，這才能解決我們智慧農業的問題。

（本期策劃：楊柳春、王振紅；編審：楊柳春、王振紅、王虔；編輯：王虔、武一男。出品：《中國科學院院刊》、中國互聯網新聞中心）