农业机械化助推智慧农业发展的路径研究

胡明国

（大禹节水集团股份有限公司，甘肃 酒泉 735000）

农机智慧化是随着人口老龄化和科学技术进步的时代而产生的，随着经济社会不断发展以及人口老龄化的日益加重，农业生产过程中需要的大量劳动力和数据信息采集成为制约经济社会整体布局与均衡发展的重要因素[1]。农业机械化和农机装备产业转型是保障粮食等农产品安全，实现乡村振兴、农业农村现代化的重要产业支撑。2022 年，我国农机总动力达到11.04 亿kW，主要农作物耕种收综合机械化率超过72%，农业机械的普及程度将越来越高，《“十四五”全国农业机械化发展规划》指出，各地要大力推进农业机械化和农业农村现代化，这对农业机械化助推智慧农业高质量发展具有重要意义[2-4]。党的二十大报告指出，解决有关农村问题、发展农村仍然是全面建设社会主义现代化国家最艰巨、最繁荣的任务[5]。农村的发展也离不开农业机械化和智慧农业相关政策和技术的帮扶[6]。近年来，基于互联网的大数据平台和农机智慧管理系统等的逐步发展，为农机智慧化提供有力保障。本文基于当前农业机械化研究现状，综述了国内外农业机械化差距，同时介绍了当前国内农机智慧化的应用，并浅析未来农业机械化在推进智慧农业发展进程中的策略。

1 国内外农机智慧化的比较

国内对于农业机械化国家战略层面的提出是在党的十七届三中全会上，这为推动我国农业由解决温饱问题向现代化发展指明道路[7]。众多研究也表明，作为农业现代化特征之一的农业机械化，对于劳动生产率和土地生产率的提高有着显著作用[8]。全球农业机械化的发展及应用大致可分为两种模式：以美国、澳大利亚、德国等发达国家为代表的高机械化程度大型农场生产区，他们不仅可以生产大量的商品粮，而且先进的农机产品也远销全球各地；另一种是以韩国、日本等地区为代表的小型农业生产模式，虽然机械化程度不低，但生产的农作物大多为了满足自身需求，且无商品粮出售[9]。我国在农业机械化发展方面也存在不均衡、不发达的问题，在基础设施建设方面，我国以小生产、大市场为典型的农业生产体系，其生产过程中低农机化表现较为突出，虽然近些年有大数据技术、传感和遥感技术和智慧化农机装备技术等相继应用，但总体依然处于不发达阶段。而且在农业信息化建设和智慧农业人才培养方面依旧欠缺，相关资料显示，2019 年我国农业农村信息化总体水平只有35%左右，而从事农机化生产的人员仅有0.5%左右接受过高等教育[10]。

与我国大陆地区农业机械化发展现状相比，美国、澳大利亚、德国等发达国家人少地多的基本国情决定了其有基础条件推广农业机械化技术，而大数据技术、GIS 技术和物联网技术等先进的技术应用于农业领域，更加促进农业信息化发展和农机水平提升，不仅如此，独特且完善的农业技术持续创新体系为智慧农业积极发展提供重要保障。以美国为例，其农业研究体系分为：隶属于美国农业部（USDA）的农业技术研发中心、隶属于各州的农业研究机构以及由个人或者组织成立的农业性质公司。农业技术研发中心的核心任务是基础性和应用性的农业技术研究，主要目标是服务全国农业发展的决策；隶属于各州的农业研究机构的主要任务是技术性应用研究；而农业性质的公司则注重农业技术研发和先进技术的商品化和市场化。此外，先进且成熟的农业技术需要完善的技术推广体系，包括由中央、各州到地方的农业技术推广部门担负不同责任，通过专业工作人员对新技术的展示以及对农业从事人员的培训，确保该技术的科学性和可行性，最终实现智慧农业技术成果市场化。众多成果形成离不开政府的政策引导和财政大力支持，政策提供发展导向，而研发资金的大量投入不仅加快了农业科技水平发展的速度，而且提升了发展水平，同时也在一定程度上鼓励地方企业投资智慧农业[11]。

2 农机智慧化应用

信息化是现代农机智能化的核心，其利用人工智能、遥感与传感、大数据等先进技术与传统农业机械相结合，以达到解决我国“三农”问题的目的。

2.1 农机智慧管理系统

随着农业生产过程中越来越复杂的机械化变革，农机不合理使用、低利用率、自动化程度欠缺以及农机作业过程管理烦琐等问题“浮出水面”，为确保农机应有价值得到高效发挥，应科学管理这些先进的农机产品，这成为农业生产智慧发展的关键任务之一。赵宇[12]基于数字化农机管理系统，将农机生产过程中需解决的四大功能（数据获取与传输、模型化数据判断与分类、数据决策与人机交互、农机电子数据档案化）嵌入在线网络平台，实现农业生产者和管理机构的智慧管理，真正做到“三便捷，两有利，一合理”，即便于农业生产者查阅农机信息，便于农机任务分配，便于政府监管和农机相关补贴发放；有利于农机广泛服务和租赁，有利于农机管理部门对资源优化配置；提供更合理农机作业方案。

2.2 基于互联网的智慧农机大数据平台

进入“互联网+”时代，应用信息大数据技术的农机信息化管理，为农业生产高效、高产提供技术支撑，对农机智慧化发展具有重要意义。基于互联网的智慧农机大数据平台组成复杂，其由多类型应用软件和系统构成，包含农户应用软件、农机智能化作业管理系统和农机作业安全监督平台等。智慧农机大数据平台的数据管理采用SQL Sever 数据库源，数据库的创建采用Navicat 数据库管理工具，既可实现数据库的快速创建，又可根据从智慧农机大数据平台读取的数据设计账户表或账号定制服务关联表等，很好地为涉农用户及农机手提供更高效、精准的信息服务，极大地提高了农业基础信息和公共信息的使用效率，为包含农机使用在内的全生育期农业生产提供“智慧”大脑[13]。

2.3 新机具推广应用

新机具的使用不仅改变了传统的农作生产模式、提高了农业生产力，而且让农业生产更简单、更智慧。目前，我国已将一大批新机具推广应用，在改变现阶段农业生产结构的同时，助推智慧农业的发展。东北地区是我国主要的商品粮生产基地，早期的农业生产过程中土地翻整和喷洒农药需要大量劳动力，而且会造成大面积的农药污染耕地情况。现如今，应用无人机操作平台、远程控制无人驾驶拖拉机土地翻整和无人机喷洒农药，有效实现农药喷洒均匀化和高效率。我国新疆地区、西北地区，乃至全国地区的水肥一体化、水肥药一体化技术的应用推广，不仅在一定程度上降低了旱灾、盐渍灾害对作物生长发育带来的不利影响，而且可以在有限水资源情况下，扩大经济作物种植面积，增加农村居民年收入，提高农民生活品质[14]；节水灌溉技术（精准灌溉），包括我国拥有自主知识产权的膜下滴灌技术、喷灌等其他引进之后发展的技术，实现了水资源的高效利用，提高了灌溉的均匀度，降低了劳动力需求，喷灌等灌溉技术还具有改善农田小气候等效果[15]。一系列新工具、新技术的应用推广，提升了农业生产效率，降低了年轻劳动力的需求，在农业智慧发展的道路上形成了农业生产新模式[16]。

3 农业机械化助推智慧农业发展的对策

3.1 加强政策指引及基础设施建设

随着我国城镇化和产业现代化持续推进，从事农业生产的人员数量短缺态势明显，农业生产成本也随之增加，进一步威胁到粮食安全，以国策为基准的生产制度和发展方向引导将有利于缓解这一现状。进入“十四五”的伟大新时期，我国已在国家层面推出一系列有助于推进农机化全面发展的政策，如《“十四五”推进农业农村现代化规划》的部署，已成为各地方指导农业机械化发展的重要依据。

工业革命的初衷为解放双手、解放劳动力。随着科技的进步和相关技术的发展，农业领域的有关工具为农民日常耕作、粮食播收提供机械支持，但我国现阶段的农业生产形式以小农经济为主，大的商品粮基地较少，而小农户对于农业生产前期的资金投入预算相对较低，成本较高，不足以支撑全套、先进、大型的农业机械，这是部分地区或农户农业机械化水平不达标的根本原因之一。为此，相关部门也应该加大在农业机械购置、保养和修理等方面的优惠补贴政策力度，以降低农户购机的压力，提升农机的普及度[17]。同时，农业机械化和智慧化相关的政策不仅要重视研发方向、资金投入，更应该形成完备的新技术推广体系，才可以将成熟的新技术有效推广与应用。

3.2 加快人才队伍建设和技术攻关

科学技术是第一生产力。融入互联网、大数据等先进技术的农业发展阶段被称为农业4.0 时代，随着科学技术的进步和发展，智慧农业必将成为我国农业发展的趋势和方向。高校和部分科研机构作为高层次人才培养的主要阵地，应大力培养复合型交叉学科农业专业人才，并鼓励计算机领域的高级人才在农业大数据平台建设、智慧管理系统维护和新机具研发等方面的应用和推广进行探索与研发。21 世纪中叶的科技攻关必将以人工智能和大数据等技术为主，如近期备受关注的“Chat GPT”已经刷新了很多科技工作者的认知，其庞大的语言组织能力和知识重架构能力让部分研究者感到担心，但其对已有科技成果的汇编和在目前技术基础上的挖掘表现出非凡影响。因此，在未来一阶段的农业现代化发展的进程中，人工智能技术占据重要地位，人才培养方案的制定，也应注重这一领域的研究和学习[18]。同时，由众多资金支持的相关技术攻关项目也该得到足够重视，它们不仅是农业机械化和智慧化的原动力，更是“三农”多样化发展的需求。

3.3 鼓励校地、校企合作

随着国家大力倡导小微企业在市场融合发展中的作用，人才培养模式应该随着时代发展、社会需求变化而不断调整和修正。一方面，应该积极组织不同形式的农业技术培训，进一步提升从事农业研究人员的理论水平；另一方面，倡导高校、科研院所、企业和农户之间应该形成产、学、研、用高度融合的新机制，通过“供”与“需”、“实践”与“理论”的学习，不断增强农机实际应用可行性与科学性，同时推进农业机械化和智慧化稳步发展。

4 结束语

农业机械化和智慧化是一个科学的、多学科交叉融合的漫长发展道路，需要结合该时期农业发展现状和社会需求，依托国家政策和资金支持，地方各级单位严格落实方针内容，并在人才培养、科研攻关、技术推广、监督管理体系完善等方面进一步改进，同时充分发挥涉农单位和个体的能动性，从而推进农业机械化、智慧化和现代化进程。