智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

馬永海，胡慶毅，楊立凡，李臻園，焦淑亮，劉金濤，黃立鈺

（云南大學(xué)農(nóng)學(xué)院/云南省多年生稻工程技術(shù)研究中心 云南，昆明 650504）

1 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化程度逐步提高，正值國家大力推進(jìn)“鄉(xiāng)村振興”計(jì)劃，催生了各行各業(yè)以及各學(xué)科的交叉融合共同促進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展，適時(shí)提出的智慧農(nóng)業(yè)將改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，是農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史的必然趨勢。2019年中央一號(hào)文件《中共中央國務(wù)院關(guān)于堅(jiān)持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展做好“三農(nóng)”工作的若干意見》指出：“加快突破農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)，培育一批農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略科技創(chuàng)新力量，推動(dòng)生物種業(yè)、重型農(nóng)機(jī)、智慧農(nóng)業(yè)、綠色投入品等領(lǐng)域的自主創(chuàng)新人才。加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)和農(nóng)機(jī)裝備的研發(fā)，促進(jìn)農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，快速推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全面機(jī)械化”[1]。2020年中央一號(hào)文件《中共中央國務(wù)院關(guān)于抓好“三農(nóng)”領(lǐng)域重點(diǎn)工作確保如期實(shí)現(xiàn)全面小康的意見》再次對智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展給出了指導(dǎo)：“依托現(xiàn)有資源建設(shè)農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)中心，加快物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能（AI）、第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（5G）、智慧氣象等現(xiàn)代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用”[2]。智慧農(nóng)業(yè)是以現(xiàn)代信息技術(shù)為手段，整合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G技術(shù)和AI等技術(shù)對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營進(jìn)行智能化數(shù)字管理，從整體上對農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃，從而實(shí)現(xiàn)高效的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式[3]。智慧農(nóng)業(yè)不是簡單的信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)的疊加，而是把農(nóng)業(yè)看作一個(gè)有機(jī)聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)，將信息技術(shù)全面綜合的應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)[4]。

2 智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)

智慧農(nóng)業(yè)主要涉及物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、衛(wèi)星信息技術(shù)、AI和5G通訊等技術(shù)。

基于物聯(lián)網(wǎng)、WSNs（Wireless Sensor Networks，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)）與Web（World Wide,Web即全球廣域網(wǎng)，也稱萬維網(wǎng)）技術(shù)，研究人員開發(fā)了包含數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、應(yīng)用管理和遠(yuǎn)程可視化調(diào)控模塊的生產(chǎn)管理系統(tǒng)[5,6]，以實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)反饋和遠(yuǎn)程管理。如應(yīng)用在大棚溫控技術(shù)、大田種植信息化建設(shè)、農(nóng)業(yè)灌溉和農(nóng)資監(jiān)管等[7]。付玉志采用ZigBee技術(shù)（一種無線傳感與通信技術(shù)結(jié)合的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息采集與遠(yuǎn)程控制，利用傳感器收集大棚空氣濕度、光照強(qiáng)度和土壤水分三種環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)控制[8]。隨著技術(shù)的升級(jí)，可增加檢測和控制的種類，實(shí)現(xiàn)大范圍大棚群的智慧管理[9]。此外，基于“3S+ABC”（3S即RS、GIS、GNSS，ABC即AI、Bigdata、Cloud）技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)系統(tǒng)也已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中，采用“保單-地塊-農(nóng)戶”一一對應(yīng)關(guān)聯(lián)，對農(nóng)業(yè)災(zāi)害進(jìn)行精準(zhǔn)理賠[10]。

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)主要包括生產(chǎn)過程管理數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)資源管理數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境管理數(shù)據(jù)、農(nóng)產(chǎn)品與食品安全管理大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施監(jiān)控大數(shù)據(jù)和各種科研活動(dòng)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)[11]。農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)專家孫九林院士指出：數(shù)據(jù)信息改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)[12]。在農(nóng)業(yè)育種、栽培、病蟲害防治與環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用成果顯著[13]，尤其是基于衛(wèi)星的大數(shù)據(jù)收集平臺(tái)在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測、數(shù)據(jù)預(yù)警、科學(xué)管理和農(nóng)業(yè)金融服務(wù)上的應(yīng)用極大促進(jìn)了農(nóng)業(yè)發(fā)展[14]。如以色列利用衛(wèi)星圖像技術(shù)對作物生長報(bào)告和病蟲害分布等大數(shù)據(jù)進(jìn)行資源建模，使數(shù)據(jù)可視化以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)發(fā)展。我國水利部搭建了“基礎(chǔ)設(shè)施云”，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算，廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。如水利部水文情報(bào)預(yù)報(bào)中心在防汛抗旱中發(fā)揮了重要作用[15]，渤海糧倉農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)在小麥苗情分析、干熱風(fēng)預(yù)警上成果顯著[16]，安徽省植保大數(shù)據(jù)平臺(tái)成功實(shí)現(xiàn)了對病蟲害的監(jiān)控預(yù)警[17]。

AI與大數(shù)據(jù)結(jié)合推進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新模式，在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)養(yǎng)殖和設(shè)施農(nóng)業(yè)上取得了實(shí)質(zhì)性成效。農(nóng)業(yè)App的開發(fā)利用，初步實(shí)現(xiàn)了農(nóng)戶對農(nóng)業(yè)種植管理以及與農(nóng)業(yè)專家交流的功能[18]。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行病蟲害調(diào)查，與病蟲害數(shù)據(jù)庫做對比和遠(yuǎn)程專家診斷，精準(zhǔn)確定作物蟲害，通過即時(shí)通訊（如手機(jī)短信）給出治理對策提醒農(nóng)戶及時(shí)預(yù)防[19]，但目前我國尚未形成真正意義上的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品化app和可共享軟件平臺(tái)[20]。

我國5G技術(shù)和北斗導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)的崛起帶動(dòng)了智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，極飛科技R150農(nóng)業(yè)無人車?yán)帽倍穼?dǎo)航系統(tǒng)初步實(shí)現(xiàn)了遙控和遠(yuǎn)程無人駕駛噴灑農(nóng)藥、施肥等農(nóng)事活動(dòng)[21]。5G技術(shù)結(jié)合區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)為智能種養(yǎng)、蟲害防治預(yù)警、物流流通、生產(chǎn)營銷與安全溯源等方面營造了新的發(fā)展前景[22,23]。

目前，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，而隨著基礎(chǔ)設(shè)備技術(shù)的提升，如高性價(jià)比傳感器的制造，使得智慧農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的普及成為可能。3S、AI、大數(shù)據(jù)、云技術(shù)等可視化操作為智慧農(nóng)業(yè)的經(jīng)營管理提供了有效保障，并為智慧農(nóng)業(yè)的全面感知與智能處理提供技術(shù)支持[24]。隨著學(xué)科交叉的發(fā)展，各種技術(shù)的融合，管理系統(tǒng)越發(fā)依賴大數(shù)據(jù)和云計(jì)算[25]。

3 智慧農(nóng)業(yè)在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 智慧農(nóng)業(yè)在國外發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代智慧農(nóng)業(yè)首先在美國興起。近幾年來，智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，歐美等發(fā)達(dá)國家針對智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展相繼出臺(tái)了扶持政策、措施和發(fā)展規(guī)劃[26]。歐洲農(nóng)業(yè)機(jī)械協(xié)會(huì)（European Agricultural Machinery Association,CEMA）于2017年10月提出未來歐洲農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向?yàn)橹腔坜r(nóng)業(yè)[27]。日本于2014年和2015年分別啟動(dòng)了“戰(zhàn)略性創(chuàng)新/創(chuàng)造計(jì)劃（Cross-Ministerial Strategic Innovation Promotion Program,SIP）”和基于“智能機(jī)械+現(xiàn)代信息”技術(shù)的“下一代農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造技術(shù)”[28]。

美國先后出臺(tái)了6項(xiàng)與農(nóng)業(yè)信息化有關(guān)的支持政策[29]，并經(jīng)過一系列技術(shù)革新后智慧農(nóng)業(yè)逐漸走向成熟，其技術(shù)變革主要包括以下三個(gè)方面：第一，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營利用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；第二，農(nóng)產(chǎn)品流通采用電子商務(wù)模式；第三，現(xiàn)代科技投入與政策支持[30]。到2020年美國平均每個(gè)農(nóng)場有50臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與之連接，并基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)和營銷的一體化[26]。

隨著傳感器和攝像頭等硬件和信息技術(shù)等軟件的發(fā)展，不同國家根據(jù)自身農(nóng)業(yè)相關(guān)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，利用多種傳感器與人工智能結(jié)合，助力相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并在相關(guān)領(lǐng)域率先突破。以色列通過對每只牲畜安裝傳感器或攝像頭，促進(jìn)畜牧業(yè)的精細(xì)化管理[31]；西班牙科學(xué)家利用pH傳感器檢測和調(diào)節(jié)水培農(nóng)業(yè)中營養(yǎng)液的pH值[32]，促進(jìn)了花卉和蔬菜產(chǎn)業(yè)的工廠化管理，同時(shí)為了優(yōu)化用水量并減少因大量用水帶來的環(huán)境問題，研發(fā)了水管理和水循環(huán)利用系統(tǒng)，以確定灌溉系統(tǒng)中與水量、水質(zhì)、土壤特性、天氣狀況和肥料用量有關(guān)的參數(shù)[33]，巴西人提出了Smart＆Green框架來為智能灌溉提供服務(wù)，預(yù)測土壤水分以達(dá)到合理灌溉，平均可以節(jié)約56.4%至90%的灌溉水[34]，達(dá)到精細(xì)化管理的同時(shí)節(jié)約水資源。

3.2 智慧農(nóng)業(yè)在國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國2014年提出“智慧農(nóng)業(yè)”的概念，與美國相比落后大約30年。我國農(nóng)業(yè)上應(yīng)用信息技術(shù)起步較晚但發(fā)展較快[35]。由于我國區(qū)域間經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，智慧農(nóng)業(yè)在不同地區(qū)發(fā)展差異較大，東部地區(qū)因地理優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)因素在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展上取得了顯著成果，西部地區(qū)山區(qū)多，發(fā)展相對較慢，并且還存在原始的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)[36]。我國智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展在2009-2015年進(jìn)入緩慢增長期，2016-2020年進(jìn)入快速增長期[37]。我國智慧農(nóng)業(yè)科學(xué)研究在實(shí)驗(yàn)室中的進(jìn)展迅速，但在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)展緩慢，并且依托現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)施的發(fā)展，主要集中在農(nóng)田改造、水利設(shè)施、電力設(shè)施等方面[38]。

部分地區(qū)發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢，盡管總體經(jīng)濟(jì)落后，但智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展較快[39]。2016年，新疆地方政府大力倡導(dǎo)智慧農(nóng)業(yè)概念，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)利用智能專家系統(tǒng)與專家智慧庫等技術(shù)在呼圖壁縣紅柳塘示范園區(qū)進(jìn)行棉花種植生產(chǎn)布局，并重點(diǎn)建設(shè)了“123工程”，因地制宜，大大推進(jìn)了當(dāng)?shù)孛藁óa(chǎn)業(yè)體系的快速發(fā)展。

近年來，浦東新區(qū)在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中成果顯著。第一，初步建立了智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展體系，建立了大數(shù)據(jù)中心、智慧農(nóng)業(yè)工作機(jī)制和研發(fā)平臺(tái)；第二，建立“農(nóng)民一點(diǎn)通”和“惠農(nóng)通”等服務(wù)平臺(tái)，加強(qiáng)對農(nóng)民生產(chǎn)技術(shù)上的指導(dǎo)；第三，建立了田間檔案記錄及二維碼管理的農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)控與追溯系統(tǒng)，及時(shí)記錄農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的播種、施肥、施藥等各種數(shù)據(jù)，為農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全提供保障；第四，物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)試點(diǎn)初步建立，現(xiàn)有19家智慧農(nóng)業(yè)示范基地，主要利用傳感器在大棚中運(yùn)用“水肥一體化”技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)；第五，推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時(shí)帶動(dòng)了一批高科技企業(yè)，例如：上海孫橋農(nóng)業(yè)園區(qū)、多利農(nóng)莊等[40]。

2020年，廣東建立了以政府為引的投資引入民間資本，通過“1+4+N”模式發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，即以“基礎(chǔ)設(shè)施、平臺(tái)載體、龍頭企業(yè)和新型農(nóng)民”為核心要素，優(yōu)先在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等N個(gè)場景和領(lǐng)域進(jìn)行推廣應(yīng)用[41]，獲得了良好的效果。

4 我國智慧農(nóng)業(yè)在發(fā)展中存在的問題及對策

4.1 農(nóng)業(yè)工作者文化水平偏低

文化水平是制約智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要限制因素。智慧農(nóng)業(yè)需要大量傳感器收集多種數(shù)據(jù)進(jìn)行資源整合[42]，屬于專業(yè)知識(shí)技術(shù)密集產(chǎn)業(yè)，在智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，包括農(nóng)民在內(nèi)的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者需要一定的知識(shí)積累，以“科學(xué)家”和“監(jiān)督者”的視角關(guān)注實(shí)際生產(chǎn)過程及突發(fā)問題[43]。目前我國從事農(nóng)業(yè)工作者的文化水平普遍偏低，而城鎮(zhèn)化和人口老齡化從側(cè)面進(jìn)一步加劇了這一問題，使得先進(jìn)技術(shù)難于在農(nóng)村進(jìn)行有效實(shí)施[44,45]。因此，在科技下鄉(xiāng)的同時(shí)，提升農(nóng)村從業(yè)人員知識(shí)和水平至關(guān)重要；目前除了整個(gè)國民教育的投入外，農(nóng)村設(shè)立的相應(yīng)技術(shù)幫扶單位在推動(dòng)科技下鄉(xiāng)運(yùn)動(dòng)中也取得了重大進(jìn)展，例如：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技小院，老師帶領(lǐng)同學(xué)們走進(jìn)河北曲周、云南鎮(zhèn)康、陜西洛川等地開展人才扶貧、科技扶貧等系列扶貧工作，為農(nóng)戶提供“零距離、零時(shí)差、零門檻、零費(fèi)用”的科技指導(dǎo)和技術(shù)示范，編寫培訓(xùn)教材，建設(shè)科技長廊，用通俗易懂的方式宣傳科學(xué)知識(shí)，對推動(dòng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展、脫貧攻堅(jiān)和鄉(xiāng)村振興做出了巨大貢獻(xiàn)；云南省瀾滄縣朱有勇院士創(chuàng)建了瀾滄扶貧科技小院，開辦全國首個(gè)院士專家技能扶貧班，朱有勇院士親自教授農(nóng)民知識(shí)，1500余名農(nóng)民學(xué)到冬季馬鈴薯、林下三七、冬早蔬菜等種植技術(shù)，昨日無人問津的小山村，如今成了亮化、綠化和美化的美麗鄉(xiāng)村。朱有勇院士情系三農(nóng)，扎根邊疆，被親切地稱呼為“農(nóng)民院士”；云南大學(xué)的云南省多年生稻工程技術(shù)研究中心在西雙版納傣族自治州設(shè)立多年生稻科技小院，師生和農(nóng)民同吃同住同勞作，將多年生稻栽培管理技術(shù)帶到田間地頭，解決多年生稻生產(chǎn)問題，打通科學(xué)研究到生產(chǎn)應(yīng)用的最后一公里。這些典型案例，均以研究生為主力在扶貧一線把生產(chǎn)技術(shù)教授給農(nóng)民，一方面提高了農(nóng)民的文化科技水平，又把研究生培養(yǎng)與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合起來，將科研論文寫在大地上。

4.2 發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)存在地域差別

我國疆土遼闊，地勢從低到高，緯度跨度大，生態(tài)環(huán)境類型多樣，因此，單一的智慧農(nóng)業(yè)模式不能滿足農(nóng)業(yè)需求的多樣化，需要因地制宜，開發(fā)具有區(qū)域特色的智慧農(nóng)業(yè)，這無疑加大了智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)技術(shù)的難度。例如平原地區(qū)適合大型農(nóng)機(jī)生產(chǎn)，可初步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控和機(jī)械化生產(chǎn)，而云貴川等地地勢崎嶇復(fù)雜，尤其是廣闊的梯田，不適合大型農(nóng)機(jī)作業(yè)。因此，綠色、輕簡、可持續(xù)化的多年生作物種植模式或?qū)⒊蔀槲磥磙r(nóng)業(yè)界的主流[46,47]，再配合自動(dòng)化噴滴灌技術(shù)可以進(jìn)一步推動(dòng)模塊化精細(xì)管理。智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展可在地勢平坦的地區(qū)率先普及，選擇幾個(gè)區(qū)域作為智慧農(nóng)業(yè)的試點(diǎn)區(qū)，以點(diǎn)帶面，輻射和帶動(dòng)山區(qū)等落后地區(qū)。

4.3 大數(shù)據(jù)安全隱患

數(shù)據(jù)采集和大數(shù)據(jù)整合是智慧農(nóng)業(yè)的先決條件[48]。當(dāng)今世界正面臨著新一代的技術(shù)變革，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為“核心詞匯”之一，但大數(shù)據(jù)安全不容忽視。建立獨(dú)立自主的大數(shù)據(jù)庫和安全管理平臺(tái)，包括數(shù)據(jù)獲取、收集、儲(chǔ)存和處理等，以保障數(shù)據(jù)安全具有重要的戰(zhàn)略意義。

4.4 鄉(xiāng)村智慧化建設(shè)水平有待提高

智慧農(nóng)業(yè)的實(shí)現(xiàn)離不開“智慧鄉(xiāng)村”的建設(shè)。智慧鄉(xiāng)村在國外也有提出，認(rèn)為人口流失和劣質(zhì)的服務(wù)行業(yè)制約了鄉(xiāng)村智慧化[49]，并提出CSA（Community Supported Agriculture，即社區(qū)支持農(nóng)業(yè)）框架并以此為理論基礎(chǔ)來發(fā)展智慧村莊[50]。目前我國農(nóng)村地區(qū)基礎(chǔ)通信設(shè)施尚待完善，農(nóng)業(yè)通信設(shè)施嚴(yán)重缺乏[51]，亟需完善信息化的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和服務(wù)保障。

4.5 農(nóng)業(yè)人才的培養(yǎng)與智慧農(nóng)業(yè)存在脫節(jié)

隨著社會(huì)和科技的飛速發(fā)展，現(xiàn)有專業(yè)設(shè)置培養(yǎng)專門人才已經(jīng)不能滿足各行業(yè)發(fā)展需求，因此部分學(xué)科進(jìn)行了深度的交叉融合，主要體現(xiàn)在設(shè)置課程體系、加強(qiáng)學(xué)科間師資團(tuán)隊(duì)建設(shè)、校企聯(lián)合培養(yǎng)等方面[52]，但跨度大的學(xué)科交叉在目前人才培養(yǎng)中仍缺乏合理的方案。智慧農(nóng)業(yè)方面，首先是農(nóng)學(xué)學(xué)科與信息化學(xué)科體系之間深度融合尚處于起步階段，仍有巨大的整合空間；另一方面，智慧農(nóng)業(yè)人才的培養(yǎng)需要進(jìn)一步加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合，根據(jù)具體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題進(jìn)行重點(diǎn)培養(yǎng)。對教學(xué)進(jìn)行調(diào)整的同時(shí)，加強(qiáng)各農(nóng)業(yè)相關(guān)部門與人才培養(yǎng)單位的合作，為智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)畢業(yè)生設(shè)置更多的固定崗位，既彌補(bǔ)了農(nóng)村人員缺乏技術(shù)指導(dǎo)的問題，又為農(nóng)學(xué)人才的培養(yǎng)、畢業(yè)就業(yè)以及地方農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

4.6 智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與上游育種銜接不緊密

植物育種經(jīng)過了馴化育種、傳統(tǒng)育種和分子育種三個(gè)階段，并逐漸進(jìn)入設(shè)計(jì)育種階段[53]。育種專家基于基因組和基因功能等研究，利用轉(zhuǎn)基因、基因編輯和分子標(biāo)記輔助選擇育種等技術(shù)培育符合預(yù)期的新品種。把通過傳感器與互聯(lián)網(wǎng)、AI等技術(shù)結(jié)合在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上進(jìn)行的生產(chǎn)經(jīng)營管理定義為下游智慧農(nóng)業(yè)，如植物工廠。但現(xiàn)狀是上游育種工作和下游智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)分別獨(dú)立發(fā)展，中間缺乏有效的橋梁，即上游育種應(yīng)服務(wù)于下游智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，反之亦然。

以植物工廠為例，通過添加富遠(yuǎn)紅外發(fā)光二極管燈對蔬菜幼苗生長和形態(tài)有極好的改善[54，55]，因此，優(yōu)化發(fā)光二級(jí)管的光譜，可以進(jìn)一步增加產(chǎn)量和品質(zhì)；另一方面，可以通過分子設(shè)計(jì)育種，培育光合效率高、適合密植或株型適中的新品種。

5 展望

隨著新技術(shù)和新方法的進(jìn)步，智慧農(nóng)業(yè)所涉及的元件更加微型化、功能也更加多樣化，為智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)[56]；傳感器等微型元件的低廉化，使智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展更為迅速。智慧農(nóng)業(yè)不是簡單的把智能農(nóng)機(jī)搬運(yùn)到農(nóng)村作業(yè)，還需要一個(gè)“智慧鄉(xiāng)村”及其完善系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)保障。在國家政策的支持下農(nóng)村地區(qū)信息化程度越來越高，農(nóng)民重視文化的觀念越來越強(qiáng)烈，相信智慧農(nóng)業(yè)將會(huì)迎來更好的發(fā)展期，從植物工廠走向智能溫室，最終投入整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系中。