國(guó)內(nèi)外無(wú)人化農(nóng)業(yè)發(fā)展比較與借鑒

近年來(lái)，數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用步伐加快，無(wú)人化農(nóng)業(yè)發(fā)展引發(fā)社會(huì)廣泛關(guān)注。無(wú)人化農(nóng)業(yè)包括生產(chǎn)信息采集設(shè)施、生產(chǎn)作業(yè)裝備和生產(chǎn)管理平臺(tái)等三大組成部分，以全過(guò)程智能化管理、精準(zhǔn)化作業(yè)為核心，通過(guò)大數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)本、、精準(zhǔn)、綠色，形成類似于無(wú)人工廠的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向?？傮w上看，發(fā)達(dá)無(wú)人化農(nóng)業(yè)研發(fā)起步早，但應(yīng)用還不廣泛。我國(guó)在這方面起步較晚，發(fā)展速度較快。

一、無(wú)人化大田種植：

大田種植作業(yè)工況條件復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化作業(yè)難度較大。北美、西歐具備基礎(chǔ)但需求不緊迫，日韓處于萌芽階段，我國(guó)正逐步興起。北美、西歐、澳洲等地發(fā)達(dá)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用自動(dòng)化裝備開(kāi)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但對(duì)發(fā)展無(wú)人化農(nóng)業(yè)還沒(méi)有明顯需求。美國(guó)大中型農(nóng)場(chǎng)都應(yīng)用自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)等自動(dòng)化作業(yè)，2019年美國(guó)農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)普及率約為90%。在產(chǎn)品創(chuàng)新方面，約翰迪爾、凱斯紐荷蘭在2016年分別都推出了無(wú)人化概念拖拉機(jī)及配套農(nóng)具，不過(guò)目前并未商業(yè)化應(yīng)用。

日本、韓國(guó)等生產(chǎn)規(guī)模較小的和地區(qū)，無(wú)人化農(nóng)機(jī)裝備尚處萌芽階段。日本主要農(nóng)機(jī)企業(yè)基于“1個(gè)機(jī)手、2臺(tái)機(jī)器”設(shè)想，推出了帶有高精度衛(wèi)星定位導(dǎo)航功能和遙控功能的自動(dòng)化農(nóng)機(jī)產(chǎn)品。2018年，久保田公司先后上市了帶有自動(dòng)駕駛功能的水稻收獲機(jī)、拖拉機(jī)。我國(guó)大田種植自動(dòng)化農(nóng)機(jī)裝備與發(fā)達(dá)存在差距，但發(fā)展趨勢(shì)加快，無(wú)人化農(nóng)機(jī)新產(chǎn)品相繼問(wèn)市。“東方紅”“阿波斯”無(wú)人駕駛拖拉機(jī)、“谷神”無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)已開(kāi)展試驗(yàn)和作業(yè)示范；“豐疆”高速無(wú)人駕駛插秧機(jī)實(shí)現(xiàn)了水田原地掉頭對(duì)行、秧盤(pán)自動(dòng)提升等功能。黑龍江、新疆、江蘇、山東等多個(gè)糧棉主產(chǎn)省份相繼開(kāi)展了全過(guò)程無(wú)人化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)。

以新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)為例，其數(shù)字農(nóng)業(yè)試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目已經(jīng)形成了棉花耕、種、管、收全程數(shù)字化生產(chǎn)管理模式。棉花種植全部使用衛(wèi)星導(dǎo)航自動(dòng)駕駛技術(shù)，在夜間或能見(jiàn)度較差的天氣作業(yè)也可做到準(zhǔn)確對(duì)行，整個(gè)作業(yè)季每臺(tái)機(jī)具較手動(dòng)駕駛平均多播種1000畝，原先人工駕駛播種10行的地塊采用自動(dòng)駕駛可播種11行，土地利用率可提高0.5%-2.5%，棉花精準(zhǔn)施肥能夠節(jié)肥15%、單產(chǎn)增加5%左右。值得注意的是，在無(wú)人化大田種植領(lǐng)域，我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)發(fā)展一枝獨(dú)秀。2018年我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)保有量超過(guò)2萬(wàn)臺(tái)，作業(yè)面積超過(guò)3億畝次，在裝備總量、作業(yè)面積上均為。

農(nóng)用無(wú)人飛機(jī)可搭載植保、影像獲取、播種等多種裝置完成不同作業(yè)。大疆、極飛等品牌的電動(dòng)多旋翼機(jī)型能夠精準(zhǔn)導(dǎo)航、主動(dòng)避障、定量施藥。國(guó)際上，美國(guó)農(nóng)用飛機(jī)以有人駕駛固定翼飛機(jī)為主，無(wú)人飛機(jī)在農(nóng)業(yè)植保中鮮有應(yīng)用。日本應(yīng)用油動(dòng)單旋翼機(jī)型較早，在作業(yè)管理、發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)等方面處于國(guó)際領(lǐng)先。

二、無(wú)人化設(shè)施栽培：

主要應(yīng)用于果菜、花卉育苗管理、水肥一體化、病蟲(chóng)害防治、采收運(yùn)輸、加工包裝等環(huán)節(jié)。歐美日處于水平，我國(guó)整體水平不高。歐美日等一些發(fā)達(dá)在自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)技術(shù)研究與應(yīng)用方面一直處于水平，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了環(huán)境調(diào)控自動(dòng)化、生產(chǎn)過(guò)程無(wú)人化、分級(jí)包裝智能化。

在設(shè)施栽培中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人也應(yīng)用廣泛。日本在設(shè)施種植的育苗、嫁接、移栽、采摘、植保、施肥等環(huán)節(jié)有多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人。以色列、荷蘭、德國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、瑞士、法國(guó)等均有針對(duì)本國(guó)特色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)器人研發(fā)，采摘機(jī)器人均有小規(guī)模使用。

近年來(lái)美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)等制定戰(zhàn)略將工業(yè)機(jī)器人加快應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)機(jī)器人研發(fā)速度明顯加快。我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化率僅30%左右，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人大部分還停留在樣機(jī)階段，在精度、效率和可靠性方面和國(guó)外相比還存在一定差距。以嫁接機(jī)器人為例，國(guó)內(nèi)研發(fā)的產(chǎn)品還需要人機(jī)協(xié)同作業(yè)。

值得欣喜的是，我國(guó)以無(wú)土栽培、立體種植、自動(dòng)化管理為特征的植物工廠研發(fā)和產(chǎn)品水平較為先進(jìn)，已有具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套技術(shù)設(shè)備，并已打入國(guó)際市場(chǎng)。比如，上海浦東智能種苗工廠實(shí)現(xiàn)了全程智能化生產(chǎn)。與傳統(tǒng)集約化種苗基地相比，勞動(dòng)生產(chǎn)率和單位面積產(chǎn)能分別提高6倍以上。

三、無(wú)人化設(shè)施養(yǎng)殖：

主要應(yīng)用于環(huán)境控制、飼喂、擠奶、防疫、廢棄物處理等作業(yè)環(huán)節(jié)。發(fā)達(dá)生豬、奶牛、蛋雞養(yǎng)殖已有規(guī)?；瘧?yīng)用，我國(guó)技術(shù)裝備研發(fā)能力嚴(yán)重滯后。

歐美等發(fā)達(dá)設(shè)施養(yǎng)殖機(jī)械自動(dòng)化程度較高，信息化、智能化技術(shù)應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖各個(gè)環(huán)節(jié)，已建成多種養(yǎng)殖環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，形成了適合不同飼養(yǎng)規(guī)模和區(qū)域特點(diǎn)的生產(chǎn)模式，特別是生豬、奶牛、蛋雞養(yǎng)殖的少人化生產(chǎn)已有規(guī)?；瘧?yīng)用。我國(guó)相關(guān)研究基礎(chǔ)薄弱，裝備智能化程度不高，核心部件和高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口，但無(wú)人化設(shè)施養(yǎng)殖發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。

比如，重慶萬(wàn)州奇昌種豬場(chǎng)是現(xiàn)代化規(guī)模種豬場(chǎng)，集成應(yīng)用自動(dòng)喂料、自動(dòng)飲水、自動(dòng)清糞、自動(dòng)環(huán)境控制技術(shù)，由管理系統(tǒng)統(tǒng)一控制。豬場(chǎng)無(wú)臭味、無(wú)污水排放，豬糞尿完全有機(jī)肥發(fā)酵后用于果園生產(chǎn)。種豬場(chǎng)常年存欄600頭母豬，年出欄1.5萬(wàn)頭斷奶仔豬，除了接生和照顧哺乳期小豬外，僅需6人即可保障日常正常運(yùn)行。

又比如，山東民和牧業(yè)股份的少人化肉雞智能養(yǎng)殖場(chǎng)采用自動(dòng)化籠養(yǎng)設(shè)備，包括自動(dòng)化飲水系統(tǒng)、行車喂料系統(tǒng)、帶式清糞系統(tǒng)、自動(dòng)化肉雞收集與輸送系統(tǒng)、舍內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)以及場(chǎng)內(nèi)智能化管理平臺(tái)，日常管理僅需30人即可飼養(yǎng)肉雞近70萬(wàn)只。從發(fā)展趨勢(shì)看，無(wú)人化農(nóng)業(yè)將主要應(yīng)用在規(guī)?；N植、設(shè)施栽培、設(shè)施養(yǎng)殖領(lǐng)域，解決水田植保、育苗嫁接、病死畜禽處理等作業(yè)環(huán)境差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、精準(zhǔn)度要求高、風(fēng)險(xiǎn)防范難的有關(guān)問(wèn)題，市場(chǎng)需求潛力很大。

目前，我國(guó)無(wú)人化農(nóng)業(yè)發(fā)展雖然具備了一定基礎(chǔ)，但大部分都屬于探索階段，技術(shù)成熟度和經(jīng)濟(jì)性仍有許多欠缺，需要在政策、科技、項(xiàng)目、標(biāo)準(zhǔn)等方面積極支持，深入推進(jìn)機(jī)械化、信息化融合，促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化高質(zhì)量發(fā)展，努力為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供新動(dòng)能。