“5G、大資料、人工智慧、雲計算、機器人技術，逐漸應用到設施園藝之中。數字技術的應用，從育種到銷售，正在為設施園藝的全產業鏈條賦能。”在12月16日舉行的“智慧農業創新院士論壇”上，中國工程院院士、國家農業資訊化工程技術研究中心首席科學家趙春江表示。

趙春江，中國工程院院士、國家農業資訊化工程技術研究中心首席科學家。圖片來源：中國工程院官網

改變勞動密集型生產方式

和機械化水平快速提升的大田種植相比，設施農業生產中，勞動密集型的現象仍然普遍。趙春江表示，我國設施園藝體量較大，在農業中佔有相當比重，也是農民增收致富的重要途徑。然而，設施農業目前仍是勞動密集型產業，未來發展智慧化裝備、提高機械化水平極有必要。

勞動密集意味著需要大量的人力，同時，也往往面臨多種生產力發展的瓶頸。

趙春江介紹，“從資料看，我國設施園藝和發達國家相比，還有較大的差距。如荷蘭，每平方米可以生產番茄100公斤，黃瓜80-120公斤，我國目前的生產水平，大約在30-40公斤。在效益方面，人工成本佔據了成本的很大部分，畝均成本在3000元左右。農民辛苦種菜，最終還是要提高收益，如何提高收益，機械化可能是一個重要的問題。”

設施園藝，即透過設施為作物提供生長、發育的環境，趙春江介紹，“在設施園藝中，環境調控水平非常重要，過去我們很多設施園藝，都是基於傳統經驗的調控管控，往往不精不細。現在設施園藝日光溫室佔絕大部分，但總體來說，設施還是比較簡陋的，從結構設計、設施角度看，也不具備調控的能力。因此，相關的裝備方面，也需要進一步研發和提升。”

國外技術帶來怎樣的啟發

智慧化的技術與裝備，是農業現代化的需求，也是提高設施園藝生產技術水平和能力的需求。

當前，在全球農業發展中，智慧設施農業發展較快的國家有荷蘭、以色列、日本等，趙春江介紹，“荷蘭設施園藝的產業，其特點有四方面，首先是資料驅動，其次是模型決策，其三是智慧控制，最後是智慧裝備支撐。荷蘭的設施園藝在全球居於領先地位，以智慧玻璃溫室為主，從環境的調控到最後的管控全部實現了數字化和智慧化。我國一些地方也引進了荷蘭的技術，並不都適合本地化的應用，在效益方面，有些地方，和荷蘭仍有差距。”

在日本，地少人多的現象比我國更加突出，早在1974年，日本就開始發展植物工廠，2017年達到400座，目前已擁有約700座。“日本植物工廠的典型特徵，是實現了從播種、育苗、移栽、收穫等關鍵技術環節的機械化、自動化和智慧化。”

相比設施園藝發達的國家，我國設施園藝、設施農業，仍以日光溫室為主，趙春江介紹，“當前，我國園藝生產有三個矛盾需要解決，即大型化與能耗的矛盾、結構選型與機化的矛盾、傳統經驗與智慧化的矛盾。”

以技術裝備推行設施農業現代化

設施農業如何智慧化？趙春江表示，關鍵在於感知環境和作物的生長資訊、調控、高效低損作業三個方面，“精準感知+按需調控+智慧裝備，就實現了設施園藝智慧化的生產。”

但要真正實現，並不容易，需要一系列完善的技術體系和裝備支撐。

“感知是第一步，目前我國設施園藝所用的感測器相對已經較豐富，但仍需要創新和發展，尤其是需要新技術、新材料、新方法來推動感測器的創新與進步。這是一個非常複雜和系統的工程。”趙春江說，“智慧化調控方面，既要環境優先，以調節環境滿足作物生長髮育的需要，還要關注水肥高效。這方面，目前我國科學家已經做了很多工作，發展情況較好。在精準作業方面，需要從關鍵部件的研發，到整體高效精準作業裝備的創制和研發。目前

全國

各地都在進行相應的研究。但未來發展高智慧、低成本、精準高效智慧化的裝備，仍然是非常具有挑戰性的工作。”

智慧農業是一個完整的產業鏈體系，不僅僅是機械化，更是一個全鏈條智慧化的場景，趙春江介紹，在未來的設施園藝中，將有巡檢、採摘、運輸、噴藥、肥水管控、語音服務、授粉等不同的機器人，完成不同的生產任務。同時，還透過網路技術實現一個區域和更多的設施園藝生產場景的控制和服務，也就是融場景，把智慧化的技術，透過網路落實到實地，同時為生產經營者提供服務，打通一二三產。“我們總結出一個技術的框架，一是要有資料，二是會執行，三是精作業，四是融場景。”

智慧設施園藝是全球趨勢

當前，全球設施園藝的發展中，智慧農業技術應用越來越快，趙春江介紹，智慧設施園藝的複合增長率在兩位數以上，全球智慧設施園藝產業，預計2027年達到32。3億美元的規模。

“在這種大背景下，中國也要大力發展智慧設施園藝。”趙春江說，“從大的趨勢看，一是資訊科技應用更加廣泛。像5G、大資料、人工智慧、雲計算、機器人技術的應用，都在逐漸進入設施園藝領域。二是實現全產業鏈條的賦能。從育種開始到銷售全鏈條，透過數字技術的應用，來提升整個產業鏈的韌性，把三產融合在一起，實現生產的智慧化、作業的精準化、管理的數字化、服務的網路化，最後實現高產和高效。三是垂直植物工廠，現在日本，包括美國，也正在大力發展垂直植物工廠，向無人化方向發展。目前我國還缺乏這方面的技術。”

設施園藝的智慧化，不僅助益農業的現代化，也對我國緩解耕地緊張等問題，有重要的意義，“資料顯示，目前我國採礦用地達到3600多萬畝，在土壤修復之後，直接種農作物還不行，但是可以發展植物工廠。同時像一些灘塗地，廢棄工廠，都可以發展垂直智慧農業。這對緩解我國耕地緊張，具有非常重要的意義。”

新京報記者 周懷宗

編輯 張樹婧 校對 劉軍