正在全球生齿持续增加、耕地资本日益严重的布景下，提拔做物单产能力已成为保障粮食平安、鞭策农业可持续成长的焦点命题。聪慧农业，做为现代消息手艺取农业深度融合的结晶，正通过一系列立异手艺取模式，为单产能力提拔供给全新的处理方案，沉塑农业出产范式。
聪慧农业依托物联网、大数据、人工智能、卫星遥感等前沿手艺，建立起一个全方位、多条理的农业出产办理系统。这些手艺彼此融合、协同感化，为农业出产的精准化、智能化供给了无力支持。物联网手艺通过正在田间摆设大量的传感器，如土壤湿度传感器、光照强度传感器、景象形象坐、虫情监测仪等，及时采集农做物发展中的 “温、光、气、水、肥” 以及病虫害等消息。这些数据通过无线收集传输至云端，为后续的阐发决策供给根本。例如，正在山东寿光蔬菜，80% 的大棚已建立起物联网传感器监测收集，可及时采集 12 项参数。系统按照这些数据，操纵 AI 算法动态调整灌溉量取施肥方案，使番茄单产提拔 35%，同时水肥操纵率提高 40%。正在智能温室中，温湿度调控系统借帮传感器收集及时监测参数，并连系边缘计较实现从动决策。山东的芹菜种植户采用该手艺后，夏日高温期亩产量从 7000 公斤提拔至 9000 公斤，病虫害发生率降低 30%。大数据手艺可以或许对海量的农业出产数据进行整合、存储、阐发和挖掘，发觉数据背后躲藏的纪律和趋向。云计较则为大数据处置供给强大的计较能力和存储资本，确保数据处置的高效性和及时性。通过对多年的景象形象数据、土壤数据、做物发展数据以及市场数据等进行分析阐发，农业出产者能够制定更为科学合理的种植打算，包罗品种选择、播种时间、施肥方案、灌溉策略等。例如，通过度析汗青景象形象数据和病虫害发生记实，预测病虫害的发生趋向，提前采纳防治办法，削减丧失。人工智能正在聪慧农业中阐扬着焦点感化，通过机械进修、深度进修等算法对农业数据进行建模和预测。正在病虫害防控方面，南京聪慧稻做项目锻炼 YOLOv7 算法建立水稻病虫害学问图谱，稻瘟病识别精确率达 91。4%，并能成功预测施药窗口期至 ±3 小时精度，融合景象形象卫星取土壤墒情数据成立的三维预测模子，将农药利用量降低 23%，产量丧失 3800 万元。正在做物发展模子方面，荷兰瓦赫宁根大学研发的番茄发展模子，操纵机械进修算法预测果实发育速度，误差率低于 5%，为精准办理供给无力支撑。卫星遥感手艺能够从宏不雅层面获取大面积农田的消息，如农做植面积、长势、病虫害分布、土壤墒情等。地舆消息系统则可以或许对这些空间数据进行存储、办理、阐发和可视化展现。通过卫星遥感取 GIS 手艺的连系，农业办理者能够全面领会农业资本的分布和变化环境，制定科学的农业规划和资本办理策略。例如，操纵卫星遥感监测农做物的发展情况，及时发觉发展非常区域，连系 GIS 手艺定位到具体地块，进行精准的田间办理。
精准种植是聪慧农业提拔单产能力的主要手段之一。通过对土壤、景象形象、做物发展等多源数据的阐发，实现对农田的精细化办理。正在播种环节，操纵斗极卫星精量播种手艺，可实现厘米级定位播种，确保播种平均性和密度合。如通辽的玉米田，采用该手艺后每亩增种 500 - 1000 株。正在施肥环节，借帮土壤养分传感器和做物需肥模子，实施变量施肥手艺，按照分歧地块的土壤肥力和做物发展需求精准节制施肥量和施肥时间。浙江嘉兴水稻示范田采用变量施肥手艺，按照插秧密度取土壤养分地图，精准节制氮肥量，削减过量施肥 20%，减产 8%。正在灌溉环节，以色列耐特菲姆公司的智能灌溉系统，通过土壤湿度传感器取做物需水模子，实现水资本的精准操纵，水资本操纵率提拔 60%。智能育种是聪慧农业的前沿范畴，通过基因编纂、标识表记标帜辅帮育种、人工智能育种等手艺，加快优秀品种的选育历程，提高做物的产量、质量和抗逆性。基因编纂手艺（如 CRISPR）可以或许实现对做物基因的定向改良。美国冷泉港尝试室通过编纂番茄 PSY1 基因，使类胡萝卜素含量提拔 4 倍，加强了番茄的抗逆性。先正达公司建立的 “数字育种大脑”，可模仿数万万种基因组合，将小麦育种周期从保守的 10 年缩短至 4 年。连系多光谱表型阐发和人工智能育种手艺，能够快速筛选出具有优秀性状的植株，大大提高育种效率。病虫害是影响做物单产的主要要素之一，聪慧农业操纵先辈的手艺手段实现病虫害的晚期预警、精准识别和无效防治。无人机多光谱巡检手艺可及时监测做物发展形态，连系图像识别算法，可以或许及时发觉病虫害的晚期症状，并进行精准定位。陕西周至县猕猴桃引入该系统后，通过优化灌溉策略，亩产量从 2000 公斤提拔至 2500 公斤，节水 40% 以上。同时，操纵大数据和人工智能手艺建立病虫害预测模子，分析考虑景象形象前提、做物品种、病虫害汗青发生数据等要素，提前预测病虫害的发生概率和风行趋向，为防治工做供给科学根据。智能农机配备的普遍使用，鞭策了农业出产的从动化和智能化，无效提高了出产效率，降低了劳动强度，为单产提拔供给了无力保障。正在耕整地环节，从动驾驶拖沓机可以或许按照预设的径和深度进行功课，耕整地质量的分歧性。正在播种环节，精量播种机能够按照做物品种、土壤前提等精准节制播种量和播种深度。正在收成环节，智能采摘机械人通过计较机视觉识别成熟度，连系柔性机械臂实现无损采收，如正在草莓采收中，采见效率较人工提拔 60%。此外，通过农机物联网手艺，实现对农机设备的及时和近程办理，提高农机操纵率。浙江平湖通过 “田管家” APP 整合无人插秧机、收割机等设备，实现农机操纵率从 45% 提拔至 82%。农业全财产链数字化是聪慧农业成长的主要标的目的，通过将农业出产、加工、畅通、发卖等环节进行数字化，实现消息的及时共享和协同功课，提高整个财产链的运转效率，推进农产物附加值提拔，进而为单产提拔创制有益前提。数字农业财产园的扶植，引入区块链溯源系统、景象形象坐、农机斗极终端等数据，建立 “耕种管收” 全链条数字孪生。建三江农场通过引入区块链溯源系统，整合景象形象坐、农机斗极终端等数据，建立了全链条数字孪生，使优良水稻溢价 20%，亩均增收 450 元。同时，操纵电商平台和大数据阐发，实现农产物的精准营销和产销对接，削减两头环节，提高农人收入。山东寿光做为我国出名的蔬菜之乡，正在聪慧农业范畴取得了显著成效。通过扶植智能化温室，采用物联网、大数据、人工智能等手艺，温室中的智能环控系统可按照蔬菜分歧发展阶段的需求，从动调理温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等参数。同时，操纵智能灌溉和施肥系统，按照土壤墒情和蔬菜需肥纪律，精准供应水肥。正在病虫害防控方面，采用智能监测设备和绿色防控手艺，大大削减了病虫害的发生。这些办法使得寿光蔬菜的产量和质量获得大幅提拔，单产较保守种植模式提高了 30% - 50%。建三江农场是我国主要的商品粮出产，正在聪慧农业扶植方面走正在全国前列。农场操纵卫星遥感、无人机、物联网等手艺，建立了全方位的农业监测系统，实现了对农田的及时监测和精准办理。通过大数据阐发，制定科学的种植方案和稼穑功课打算，提高了农业出产的精细化程度。正在农机配备方面，普遍使用智能化农机，实现了耕种管收全程机械化和智能化。例如，无人驾驶拖沓机、结合收割机等智能农机设备的使用，不只提高了功课效率，还了功课质量。此外，农场还积极推进农业全财产链数字化，通过扶植农产物溯源系统，提拔了农产物的品牌价值和市场所作力。颠末聪慧农业的升级，建三江农场的粮食单产稳步提拔，为保障国度粮食平安做出了主要贡献。南京聪慧稻做项目充实操纵人工智能手艺，正在水稻病虫害防控和产量提拔方面取得了冲破性进展。项目团队通过锻炼 YOLOv7 算法，建立了高精度的水稻病虫害学问图谱，可以或许精确识别稻瘟病、纹枯病、稻飞虱等多种病虫害，识别精确率达 91。4%。同时，连系景象形象卫星数据、土壤墒情数据和水稻发展模子，成立了三维预测模子，可提前预测病虫害的发生时间和严沉程度，并精准预测施药窗口期至 ±3 小时精度。按照预测成果，及时采纳针对性的防治办法，无效削减了农药利用量，降低了污染，同时产量丧失 3800 万元。该项目还操纵智能化设备实现了水稻出产过程中的精准灌溉、精准施肥等，推进了水稻单产的提拔。
聪慧农业手艺的使用往往需要较高的前期投入，包罗传感器、智能设备、软件系统等的购买取安拆，以及后期的数据和手艺升级费用。对于一些小规模农户来说，难以承担如斯昂扬的成本，从而了聪慧农业手艺的推广使用。此外，部门农人对新手艺的认知和接管程度较低，缺乏相关的手艺学问和操做技术，也影响了聪慧农业的普及。对策：应加大对聪慧农业的搀扶力度，通过财务补助、税收优惠等政策，降低农人使用聪慧农业手艺的成本。同时，加强对农人的培训和教育，开展多样化的手艺培训和示范推广勾当，提高农人对聪慧农业手艺的认知和使用能力。激励企业开辟低成本、易操做的聪慧农业手艺和设备，提高手艺的合用性和可及性。聪慧农业发生和收集了大量的农业数据，包罗土壤数据、做物发展数据、农人小我消息等。这些数据的平安和现私至关主要，一旦泄露或被恶意操纵，将给农业出产、农益和国度粮食平安带来严沉。对策：成立健全农业数据平安办理轨制和法令律例，明白数据采集、存储、传输、利用等各环节的数据平安义务。加强数据加密、拜候节制、身份认证等手艺手段的使用，保障数据的平安性和完整性。加强对数据平安的监管，峻厉冲击数据泄露、等违法行为。目前，聪慧农业范畴缺乏同一的手艺尺度和规范，分歧企业出产的设备和系统之间存正在兼容性问题，导致数据难以共享和互联互通，影响了聪慧农业系统的全体效能。对策：加速制定聪慧农业手艺尺度系统，同一数据格局、接口规范、设备通信和谈等，推进分歧设备和系统之间的兼容性和互操做性。激励企业和科研机构加强合做，配合鞭策聪慧农业手艺尺度的制定和完美。聪慧农业是一个跨学科范畴，涉及农业、消息手艺、从动化等多个专业学问，需要既懂农业又懂手艺的复合型人才。然而，目前我国正在聪慧农业范畴的专业人才储蓄不脚，难以满脚行业快速成长的需求。对策：加强高校和职业院校正在聪慧农业相关专业的扶植，优化课程设置，培育顺应聪慧农业成长需求的复合型人才。同时，成立健全人才激励机制，吸引和留住优良人才投身聪慧农业范畴。加强企业取高校、科研机构的合做，通过结合培育、手艺培训等体例，提高企业员工的手艺程度和立异能力。
聪慧农业做为现代农业成长的高级阶段，通过精准化、智能化的出产体例，为提拔做物单产能力供给了强大的手艺支持和立异模式。从精准种植、智能育种到病虫害智能防控、智能农机配备使用以及农业全财产链数字化，聪慧农业正在各个环节都展示出了庞大的潜力，为处理全球粮食平安问题和鞭策农业可持续成长注入了新的活力。虽然聪慧农业正在帮力单产提拔过程中还面对一些挑和，但跟着手艺的不竭前进、政策的持续支撑以及人才的不竭培育，这些问题将逐渐获得处理。将来，跟着 5G、人工智能、物联网等新一代消息手艺取农业的深度融合，聪慧农业将送来愈加广漠的成长空间，无望实现次要粮食做物单产提拔 15% - 20%，农药化肥利用量削减 30% 以上的方针，为建立愈加高效、绿色。
