“5G、大数据、人工智能、云计算、机器人技术，逐渐应用到设施园艺之中。数字技术的应用，从育种到销售，正在为设施园艺的全产业链条赋能。”在12月16日举行的“智慧農業创新院士论坛”上，中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心首席科学家赵春江表示。

趙春江，中國工程院院士、國家農業信息化工程技術研究中心首席科學家。

改變勞動密集型生産方式

和機械化水平快速提升的大田種植相比，設施農業生産中，勞動密集型的現象仍然普遍。趙春江表示，我國設施園藝體量較大，在農業中占有相當比重，也是農民增收致富的重要途徑。然而，設施農業目前仍是勞動密集型産業，未來發展智能化裝備、提高機械化水平極有必要。

勞動密集意味著需要大量的人力，同時，也往往面臨多種生産力發展的瓶頸。

趙春江介紹，“從數據看，我國設施園藝和發達國家相比，還有較大的差距。如荷蘭，每平方米可以生産番茄100公斤，黃瓜80-120公斤，我國目前的生産水平，大約在30-40公斤。在效益方面，人工成本占據了成本的很大部分，畝均成本在3000元左右。農民辛苦種菜，最終還是要提高收益，如何提高收益，機械化可能是一個重要的問題。”

設施園藝，即通過設施爲作物提供生長、發育的環境，趙春江介紹，“在設施園藝中，環境調控水平非常重要，過去我們很多設施園藝，都是基于傳統經驗的調控管控，往往不精不細。現在設施園藝日光溫室占絕大部分，但總體來說，設施還是比較簡陋的，從結構設計、設施角度看，也不具備調控的能力。因此，相關的裝備方面，也需要進一步研發和提升。”

國外技術帶來怎樣的啓發

智能化的技術與裝備，是農業現代化的需求，也是提高設施園藝生産技術水平和能力的需求。

當前，在全球農業發展中，智慧設施農業發展較快的國家有荷蘭、以色列、日本等，趙春江介紹，“荷蘭設施園藝的産業，其特點有四方面，首先是數據驅動，其次是模型決策，其三是智能控制，最後是智能裝備支撐。荷蘭的設施園藝在全球居于領先地位，以智能玻璃溫室爲主，從環境的調控到最後的管控全部實現了數字化和智能化。我國一些地方也引進了荷蘭的技術，並不都適合本地化的應用，在效益方面，有些地方，和荷蘭仍有差距。”

在日本，地少人多的現象比我國更加突出，早在1974年，日本就開始發展植物工廠，2017年達到400座，目前已擁有約700座。“日本植物工廠的典型特征，是實現了從播種、育苗、移栽、收獲等關鍵技術環節的機械化、自動化和智能化。”

相比設施園藝發達的國家，我國設施園藝、設施農業，仍以日光溫室爲主，趙春江介紹，“當前，我國園藝生産有三個矛盾需要解決，即大型化與能耗的矛盾、結構選型與機化的矛盾、傳統經驗與智能化的矛盾。”

以技術裝備推行設施農業現代化

設施農業如何智慧化？趙春江表示，關鍵在于感知環境和作物的生長信息、調控、高效低損作業三個方面，“精准感知+按需調控+智能裝備，就實現了設施園藝智慧化的生産。”

但要真正實現，並不容易，需要一系列完善的技術體系和裝備支撐。

“感知是第一步，目前我國設施園藝所用的傳感器相對已經較豐富，但仍需要創新和發展，尤其是需要新技術、新材料、新方法來推動傳感器的創新與進步。這是一個非常複雜和系統的工程。”趙春江說，“智能化調控方面，既要環境優先，以調節環境滿足作物生長發育的需要，還要關注水肥高效。這方面，目前我國科學家已經做了很多工作，發展情況較好。在精准作業方面，需要從關鍵部件的研發，到整體高效精准作業裝備的創制和研發。目前全國各地都在進行相應的研究。但未來發展高智能、低成本、精准高效智能化的裝備，仍然是非常具有挑戰性的工作。”

智慧農業是一个完整的产业链体系，不仅仅是机械化，更是一个全链条智能化的场景，赵春江介绍，在未来的设施园艺中，将有巡检、采摘、运输、喷药、肥水管控、语音服务、授粉等不同的机器人，完成不同的生产任务。同时，还通过网络技术实现一个区域和更多的设施园艺生产场景的控制和服务，也就是融场景，把智能化的技术，通过网络落实到实地，同时为生产经营者提供服务，打通一二三产。“我们总结出一个技术的框架，一是要有数据，二是会执行，三是精作业，四是融场景。”

智慧設施園藝是全球趨勢

当前，全球设施园艺的发展中，智慧農業技术应用越来越快，赵春江介绍，智慧设施园艺的复合增长率在两位数以上，全球智慧设施园艺产业，预计2027年达到32.3亿美元的规模。

“在這種大背景下，中國也要大力發展智慧設施園藝。”趙春江說，“從大的趨勢看，一是信息技術應用更加廣泛。像5G、大數據、人工智能、雲計算、機器人技術的應用，都在逐漸進入設施園藝領域。二是實現全産業鏈條的賦能。從育種開始到銷售全鏈條，通過數字技術的應用，來提升整個産業鏈的韌性，把三産融合在一起，實現生産的智能化、作業的精准化、管理的數字化、服務的網絡化，最後實現高産和高效。三是垂直植物工廠，現在日本，包括美國，也正在大力發展垂直植物工廠，向無人化方向發展。目前我國還缺乏這方面的技術。”

设施园艺的智慧化，不仅助益农业的现代化，也对我国缓解耕地紧张等问题，有重要的意义，“数据显示，目前我国采矿用地达到3600多万亩，在土壤修复之后，直接种农作物还不行，但是可以发展植物工厂。同时像一些滩涂地，废弃工厂，都可以发展垂直智慧農業。这对缓解我国耕地紧张，具有非常重要的意义。”

记者 周怀宗