國外提出精準農業是在上世紀八十年代末九十年代初，我們國家從上世紀九十年代末和本世紀也開展了精準農業研究。國家高度重視智慧農業發展，2012年中央一號文就提出了要開展農業科技研究，這幾年在中央一號文中也都提出要大力發展智慧農業。什么是智慧農業?我們可以用數據化來看。數字化感知、智能化決策、精準化作業，智慧化管理。今天我們就圍繞我們對智慧農業的理解以及已經落實的實踐工作進行闡述。精準作業之前，我們需要知道作業對象、作業環境以及其他作業相關的影響因素，也就是平時我們經常講的農田信息，怎樣獲取這些信息?我們現在最常用三種方法：星、機、地。“星”就是根據衛星獲取我們所需要的信息，根據衛星影像來分析農作物的長勢和病蟲草害的信息；“機”就是飛機，根據有人駕駛飛機和無人駕駛飛機獲取的信息，來分析作物的長勢和病蟲草害情況；“地”就是地面，根據地面上安裝的多光譜高光譜以及各種儀器，來獲取農作物的長勢和病蟲草害信息。“星、機、地”這三種方法分別適用于不同作業場景，比如：若想知道廣東全省的水稻種植面積，我們就用衛星影象圖片來分析；若想知道農場內水稻真實生長情況，我們就需用無人機來獲取這些信息；若想知道田里水稻長勢和病蟲草害情況，就需要用地面機器，多光譜、高光譜獲取這些信息。那么，具體又需要獲取哪些信息呢?主要包括土壤信息、作物長勢信息，比如哪個地方長得好一點，哪個地方長得差一點，是不是缺肥缺水等等，另外還包括作物病蟲草害的精準和專業信息等。我一直有個夢想，想是否可以在我們的土壤機后面掛一個像鐮刀一樣的傳感器，在田里跑一圈，就可以把土壤的氮磷鉀都測出來，但三十年過去了，目前依然還是一個夢，為什么?因為土壤中的氮磷鉀等元素實現實時測定相當困難，大部分都是以離子狀態出現，所以我們還得把土壤取回來，這是十多年以來我們一直持續做的一項工作。具體來說是衛星天線、系統、取土器相結合，我們把這個取土器從地里面取下來，記下經緯度位置，然后再實驗室分析就可以得到氮磷鉀PH值有機值的分布圖，從而可以根據這個具體數據模型來進行測土配方施肥。目前我們國內一些團隊做的比較成功的一個例子，無人駕駛飛機在田面上飛一趟，獲得水稻長勢，做出長勢分布圖，然后根據長勢分布圖做出處方圖。2019年在羅定市早稻示范結果證明，150畝連片示范平均減少氮肥28%，在水稻村氮肥能夠減少20%以上這個數據是相當不錯的。這就是現在我們用“星、機、地”技術就可以獲取所需要的各種農田信息指導我們的農業生產。這就是智慧農業的第一個功能——數據化感知。第二個環節叫做智能化決策。根據地形地貌、田塊大小和灌溉條件等包括各類智能數據決策土地整治方案，智能指導地塊大小、機耕道和灌排渠道等；根據土壤質地和耕整習慣包括型耕、耙耕、旋耕等智能決策耕整方案；根據當地氣候和種植習慣等，智能決策種植方案，包括一熟制或多熟3制(如稻一麥 、稻一油 、稻一稻) ，種植品種等；根據當地氣候和種植方案，智能決策播種方案，包括播種時間、播種間距及播種量等；根據作物長勢和病蟲草害信息，智能決策田間管理方案，包括灌排，施肥，打藥等；根據作物長勢和當地氣象，智能決策收獲方案，包括收獲時間、收獲方式等。第三個環節是精準化管理，包括精準導航和自動作業。精準作業主要包括耕種、種植、田間管理、收獲和干燥。首先是激光平地，過去十多年中研究成功的激光平地技術和衛星平地技術，在水田里面能夠達到存水不過田的要求，就是田面高差不超過3.3公分，上面使用衛星信號、下面使用激光信號來平地；播種，通常由無人駕駛水稻直播機，采用直播的方式將水稻的種子精準播種，兩粒兩粒或者兩粒三粒等等，實現了開溝、起壟、精良細播；田間管理，目前中國農機院研發了大型智能化變量噴霧機，可以實現雜草自動識別，噴霧量可以實現精準反饋控制，飛機打藥已經成為一種主要噴霧方式；收獲，我們研究成功一種跟車協調模式，無人駕駛收割機與無人駕駛卸糧車相結合，兩臺車并排走，中間橫向位置不超過5公分、縱向位置不超過10公分，就可以保證把這個收割機的糧準確的卸到運糧車上；干燥，干燥也是很重要的環節，我們華南農業大學里有教授團隊、稻谷干燥系統，采用這種系統把稻谷含水率由28%降到13.6%，每小時處理量14噸，每噸成本才15塊錢，比人工曬稻谷子還要便宜。第四個環節是智慧化管理，包括農作物生長管理、農機管理、農場管理。通過遠程監控農機作業位置、作業進度、作業質量，并進行故障預警和指導維修等方面的覆蓋，來實現農場智慧化管理。下面介紹一下無人農場，無人農場是智慧農業的一種生產方式，是實現智慧農業的途徑。無人農場具有耕種管收生產環節全覆蓋、機庫田間轉移作業全自動、自動避障異況停車保安全、作物生產過程實時全監控、智能決策精準作業全無人等五大特征。目前，無人農場主要需要三大關鍵技術支持: 生物技術、智能農機和信息技術。生物技術主要為無人農場生產提供適應機械化作業的品種和栽培模式；智能農機主要為無人農場生產提供智能感知、智能導航、智能作業(精準作業) 和智能管理；信息技術主要為無人農場生產的信息獲取、傳輸和處理，農機導航與自動作業，農機遠程運維管理提供支持。目前我們團隊從2020年啟動到現在在全國多省建了20多個無人農場，各地農場主都會反饋非常配合建設無人農場，但是也會受到幾個基本條件的相對限制：第一，田塊要相對大一點，連片的規模大一點；第二，田地位置應該接收到北斗信號，因為我們靠北斗信號定位；第三，4G/5G要求有通信信號，因為農機的啟動作業都是靠網絡。未來也會針對以上限制做更多維度的攻克和提升。
