縣域智慧農業發展現狀及對策

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摘要:智慧農業是利用現代信息技術成果來實現農業的智能化，是現代農業發展的重要方向，是深化農業供給側結構性改革的新舉措。本文在分析我國農業發展歷程的基礎上，重點對河北省元氏縣智慧農業的發展現狀進行了分析，闡述了物聯網技術在元氏縣農業生產和農產品銷售、監管等智慧農業領域中的應用情況，總結了元氏縣智慧農業在生態與經濟建設中取得的成效;同時，針對智慧農業建設過程中存在的農民文化水平不高、缺乏統一規劃和管理、基礎設施薄弱等突出問題，提出了對農民加強科學文化教育、政府制定科學規劃、加大財政扶持力度等相對應的解決措施，促進了元氏縣智慧農業的建設與發展，同時也為其他縣域智慧農業的建設提供了參考和依據。

關鍵詞:縣域;智慧農業;元氏縣;物聯網;對策

從傳統農業到現代農業轉變的過程中，農業信息化的發展大致經歷了電腦農業、數字農業、精準農業和智慧農業4個過程。智慧農業把農業看成一個有機聯系的整體系統，在生產中全面綜合地應用信息技術［1］。對于目前推動智慧農業發展涉及的關鍵技術主要有4個方面:3S技術，即RS、GIS以及GPS在農業領域的應用。El－Kawy等［2］應用中等分辨率TM影像對尼羅河三角洲西部土地資源動態變化進行監測;Maeda等［3］等運用遙感數據和經驗模型在肯尼亞的邰塔山區實現了地面水分反射蒸發量的估算;何亞娟等［4］人利用SPOT5遙感數據對廣西扶綏縣的甘蔗進行葉面積指數LAI反演，建立了各生育期甘蔗葉面積指數LAI與產量的相關關系;Feng等［5］用多時空MODIS遙感數據及時監測冬小麥凍害的發生和分布狀況;林韋君等［6］利用GIS實現了大宗農產品數據信息的可視化和規范化;母金梅等［7］將3S集成技術在應用于我國作物估產、長勢檢測、氣象和病蟲害預報、精細施肥、灌溉等，達到了精準施肥、精確灌溉、節肥節水、智能決策等目的。物聯網技術，蔡鑌等［8］結合Zigbee無線傳感器網路技術設計了棉花精準灌溉監測系統;趙玉成等［9］在農田土壤肥力監測領域應用無線傳感器網絡，實現把無線傳感器網絡技術與土壤肥力監測相結合，達到提高土壤肥力的目標;朱偉興等［10］基于物聯網技術開發了保育舍環境可視化調控系統，實現精確調節各保育床內的小氣候環境;王文山等［11］以物聯網技術為基礎，研究了山東棲霞果園環境信息監測系統總體結構，實現了無線組網和數據的遠距離傳輸;頓文濤等［12］利用物聯網技術收集食品產業鏈數據，構建食品安全物聯網體系，實現對食品從源頭到餐桌的各個環節進行追蹤監管。云計算技術，該技術主要應用于集約化建設農業共性技術支撐平臺。例如，在南京和安徽的某智慧農業系統中，將智慧農業系統分成3級。1級是農業企業，2級是地縣級農業部門，3級是省級農業管理部門。其中，1級農業企業存儲和處理農作物養殖和種植數據等農業生產的一線數據，2級地縣級農業管理部門存儲和處理農業“四情”監管數據，其數據來源就是縣級平臺從農業企業訪問數據，提供數據給省級云計算中心平臺。3級省級農業管理部門作為云數據中心，處理來源于企業級、地縣級的數據，存儲和處理例如氣象數據、災情預測診斷及應急反應、農業資源的評估與管理、作物長勢預測與估產等數據［13］。大數據技術，通過大數據技術可獲得因農業生產周期長而復雜的影響因子，指導如何按照需要去實施，就可能保證農業的正常生產與發展。即基于當地多年的氣象信息、作物與土壤信息、管理信息、市場流通與消費等信息，經過數據統計、案例對比和模式判別等，從而提供更加智慧的農業服務［14］。同時，隨著3S技術、物聯網技術和云計算技術在農業各領域的滲透和發展，也將成為大數據技術的數據源。這些數據涉及到生產過程管理數據、農業資源管理數據、農業生態環境管理數據、農產品與食品安全管理數據、農業裝備與設施監控數據以及大量的遙感、生物實驗數據等［14］。例如，夏于等［15］目前正在研發的針對全國范圍的小麥苗情物聯網遠程監控系統，已建設上百個監控站點。智慧農業通過將高新技術運用到農業生產中，在降低農業生產成本和能耗的情況下，高效率地利用各種農業資源，提高了農產品品質，實現了農產品全程管理，并且能減少對農業生態環境的破壞［16－17］。智慧農業是現代農業發展的需要，也是未來農業發展的方向，是推動農業現代化發展的引擎。創新是引領發展的第一動力，實施科技創新驅動智慧農業發展戰略，基礎在縣域，活力在縣域，難點也在縣域。經過多年努力，我國縣域科技創新取得了長足進步，對縣域農業發展的支撐作用顯著增強，但總體仍然比較薄弱。因此，要發揮科技創新在縣域農業供給側結構性改革中的支撐引領作用，強化科技與縣域農業發展有效對接，打通從科技強到農業發展強的通道，構建多層次、多元化縣域農業創新發展新格局，促進實現縣域智慧農業發展。本文以河北省元氏縣為例，分析智慧農業在元氏縣的發展現狀，從而發現智慧農業建設過程中存在的問題并提出相應的解決措施，從而促進元氏縣的智慧農業更科學的發展，也為其他縣域的智慧農業發展提供理論依據和參考。

1元氏縣智慧農業發展現狀

元氏縣在智慧農業建設中主動的應用農業物聯網技術，現有大田物聯網3個，監測面積已經有2512hm2。物聯網技術已經廣泛的應用于元氏縣農業經營、服務和流通的各個方面。目前，物聯網技術已經在元氏縣智慧農業的各個領域得到了廣泛的應用，通過利用現代互聯技術引領、支撐智慧農業的建設，推進現代農業快速發展，使得元氏縣在智慧農業的建設上已經走到了河北省的前列，被農業部評為全國信息化示范基地。物聯網技術在元氏縣的應用主要體現在以下幾個方面。1.1農業生產領域。物聯網技術通過對海量農業數據的采集、分析和處理，數據實時監測上傳，實現對農業生產的智能化控制和管理，為農業生產提供決策［16］。元氏縣通過對2009年以來的測土配方數據進行核對、坐標校對和錄入，建立了土地微量元素查詢、增產建議、施肥建議的測土配方施肥系統。該系統通過計算機、智能手機、短信服務等方式為該地區農民提供準確的土壤養分數據，為科學施肥的配方指導，使農戶減少肥料使用上的浪費，同時提高農作物產量，讓農民獲得更高的經濟效益。通過對全市1060個農業服務專家、土專家和一線服務人員信息數據的收集，建立了農業滴滴軟件系統，高效的實現云計算服務和農民使用客戶端之間的無縫對接，科學解答農民種養問題。實現了對主要農作物苗情、墑情、病蟲草情以及農作物各生育階段的長勢長相的動態監測和趨勢分析，讓農業生產逐步實現“靠經驗”到“靠科學”的過度。元氏縣還建立了設施物聯網2個，通過對大棚環境參數的準確監測、數據的可靠性傳輸、信息智能的處理及設備的智能控制，實現農業生產的高效管理。同時，綜合利用衛星定位、智慧物聯網、地理信息、監測預警、大數據分析等技術手段，元氏縣建立并應用了智慧農機綜合信息服務系統，實現了農機的遠程智慧調度、跨區供求智能匹配、農業機械安全監管、農機推廣服務、信息上傳及下達、數據統計及購置補貼公開等功能。系統與石家莊市級平臺實現數據對接，實現了農機智能化、數字化管控。使元氏縣的農機管理進入更加智能化、信息化的時代。1.2農產品銷售領域。農產品依靠原始的信息手段、銷售手段解決不了銷售難的問題。而利用物聯網系統中儲存的大量數據，根據農產品的種類和農民所處地域，可精確分析處理并給出實時市場數據，便于農民參考。元氏縣在全縣范圍內應用了農產品價格行情實時監控系統，此系統與市級平臺對接，實時全國400家大型農副產品批發市場，蔬菜、水果、水產品等8大類173種農副產品價格行情，科學指導農民定價。同時，元氏縣結合市級三農輿情平臺，緊緊圍繞農產品質量安全“預警、響應、監管、追溯”四大環節的重點工作，建立了三農輿情監測系統，完善質量安全監管鏈條，降低全縣農產品質量安全風險。元氏縣以物聯網技術為依托，充分利用電子商務的優勢，搭建了產品銷售服務網絡———益農信息社，并建立了益農信息社微商城。益農社電子商城與市級益農信息社農業電子商務平臺無縫對接，實現數據共享，通過微信這種傳媒方式，結合其快速傳播及簡便等優點，為商家提供一個平臺，提供更有效的宣傳。通過微信商城平臺，消費者可以擁有優質農產品、農資查詢、選購、互動、訂購與支付的一體化服務。元氏縣通過縣益農社輻射帶動村級益農信息社83家，實現了全縣覆蓋，與淘寶、京東等一批有影響力的電子商務企業進行深入合作，加強與供銷、廣電合作、發展有線電視與互聯網結合，融合發展不夠成熟的企業，有步驟地完成整合，實現區域化共同發展的模式。1.3農產品監管領域。物聯網中的射頻識別技術是利用射頻信號實現的自動識別技術，射頻識別技術與互聯網、通訊等技術相結合，可實現商品跟蹤和信息共享［18］。在農產品行業中可應用于農產品的跟蹤監管和溯源，確保農產品供應鏈的高質量數據交流。此技術能保證農產品來源的清晰，實現產品追蹤，從而實現產品質量的監管和追溯［19］。元氏縣基于物聯網技術，在智慧農業的建設中應用了3個監管追溯系統。農業投入品監管系統，該系統可對全縣219家農資經銷店進行電子臺賬和網絡化監管，實現對農資生產批發、零售到最終使用的各個環節進行全程監管;農產品生產過程的質量和安全管理系統，系統通過物聯網技術對全縣種養大戶、家庭農場、合作社和現代化農業園區的農業生產實施監控、精準管理和遠程控制，以推進標準化生產，目前完成31家農產品生產、74個農產品生產過程追溯;二維碼追溯系統，系統中建立了農產品質量追溯信息平臺，便于農戶進行追蹤溯源，使農產品“來源可查詢、流向可追蹤、質量可追溯、責任可追究、信息可共享”。通過深入推廣和應用三大監管溯源系統，元氏縣實現了農業產品從生產源頭到消費者餐桌的全程監管。農產品的監管離不開政府，因此政府在辦公及執法的過程中也要提高效率變得更加智能化，這也是智慧農業建設中不可或缺的一部分。元氏縣利用互聯網、移動互聯網、地理位置等現代信息技術，建立起了農業綜合在線執法系統，系統通過移動智能終端，實現取證、現場辦案、指揮調度等執法活動，實現監管人員在監管執法過程中實時與監管服務器實現信息查詢和數據交互，提高了監管工作效率。元氏縣政府為了簡化行政流程方便群眾，在元氏縣推廣應用了移動辦公系統，辦公系統支持多種數據庫，功能包含政務必備的個人辦公、行政事務等，符合我國電子政務領域若干規范和要求，系統構成了一個高性能、高可用性、高質量的信息化平臺，提高了工作效率。1.4休閑農業領域。智慧農業中還包含一個重要組成部分，即農業休閑旅游。農業休閑旅游是將農業和旅游業緊密結合起來，不僅能夠對農業資源進行開發，同時也可以為農民家庭創收，實現生態與經濟效益的最大化。元氏縣有著良好的農業自然環境、完善的基礎設施和政府的支持，近年來元氏縣農業休閑旅游發展迅速，涌現出了一批集餐飲娛樂、休閑觀光為一體的各具特色的現代生態農業園區和莊園，這些現代農業園區和莊園把農業生態環境保護和經濟發展緊密結合起來，對優化農村產業結構，促進新農村建設，提供了一個嶄新的發展理念。

2存在問題及發展對策

2.1存在問題。基于元氏縣智慧農業的發展現狀，在其發展過程中主要存在以下4個方面的問題。2.1.1農民科技文化水平較低。元氏縣域內農民的知識文化水平普遍偏低，大部分農業生產者沒有接受過農業科學方面的專業教育和培訓，對農業生產經營的理解還停留在基礎階段。這些因素在很大程度上影響了元氏縣智慧農業的進一步發展。2.1.2缺乏新型設備和先進技術。智慧農業建設的初期的投入成本偏高，而農業生產的周期較長，導致效益回報慢，同時農業生產的低成本、便于推廣、速見效的技術和設備嚴重缺乏，現有設備價格昂貴并且效率偏低，同時對地形及自然資源環境要求較高，不便于縣域內大面積應用推廣。2.1.3缺乏統一規劃和管理。目前，元氏縣還沒有出臺關于智慧農業發展的相關政策文件，智慧農業涉及的領域很廣，對于今后元氏智慧農業的重點發展領域、方向是哪里，用何種方式進行推進，政府各級各部門之間如何進行協同合作等關鍵問題，還缺乏統一的規劃和管理。2.1.4智慧農業基礎設施薄弱元氏縣內大部分地區的智慧農業基礎設施相對還較為薄弱。2.2發展對策。2.2.1加強對農民的科學文化教育與技術培訓。加大智慧農業在廣大農民群體中的宣傳力度，讓農民充分認識到農業智慧化對提高農業生產效率和增加農民收入的重要作用。政府應重視智慧型農民的培養，建立智慧農民培訓機構，不僅對農民進行農業生產技術的培訓，而且還要對農民進行物聯網、互聯網、農業電子設備等高新技術和設備的操作使用培訓，并定期赴智慧農業發展先進區域進行參觀交流學習，提高農民的科技知識水平，使農民學習到新技術、新思維，從而轉變農民傳統的生產觀念，讓這些對鄉土文化自信、積極保護農田環境的農民真正動起來、參與進來，安心種田，自發創新，成為新時代農業發展的排頭兵。2.2.2加大財政扶持力度與技術研發。加大智慧農業的財政扶持力度，對智慧農業設備實施補貼，并對智慧農業產業園區進行合理的規劃和布局，科學合理的利用財政資源。支持智慧農業產業園區與高校、科研院所加強合作，選擇農業生產的關鍵領域、關鍵環節集中力量進行設備和軟件的研發，同時，跟蹤國際智慧農業發展前沿和動態，應用最新的農業技術，提高農業生產經營的效益與高質量發展。2.2.3科學制定發展規劃與頂層設計。結合全國智慧農業發展的總體布局來制定縣域智慧農業的發展戰略和政策，明確政府各級各部門在智慧農業建設中的職能作用，同時加強部門之間的協同合作，進行方案的統一規劃，項目的統一實行，強化政府在智慧農業發展中的宏觀調控與頂層設計的作用。2.2.4加大農業基礎設施與互聯網設施建設。地方政府要重點支持農田道路、水利設施等農業基礎設施的建設工作，為智慧農業的發展提供良好的基礎條件。同時，地方政府應聯合相關部門，大力建設智慧農業所需要的高速互聯網設施，不斷完善和更新現代信息技術，實現智慧農業的高速發展。

3結語

智慧農業是現代農業發展的新方向，而智慧農業建設是一項創新性的工作，沒有現成的經驗可以借鑒，也沒有成熟的模式可以照搬，只能在實踐中不斷地探索前行。我國政府對智慧農業的發展十分重視，已經出臺了相關的政策文件來支持“十三五”期間智慧農業的建設。基于互聯網與物聯網技術的智慧農業有望在全國200多個現代農業示范區內得到快速發展，促進農業生產過程的快捷和高效。作為全國信息化示范基地，元氏縣在智慧農業的建設中以市級農業大數據中心為依托，基于互聯網與物聯網技術，為農業生產調控提供科學依據，為農產品銷售提供合理決策，為農產品監管提供技術保障，也促進了休閑農業與鄉村旅游的新發展，推進了鄉村振興戰略的實施。同時，元氏縣在智慧農業的建設過程中還存在著農民科技文化水平較低、軟硬件設備不齊全、規劃不到位、基礎設施薄弱等一些現實問題與不足。因此，需要對智慧農業的發展進行合理布局，科學規劃，進一步加大智慧農業建設力度，不斷完善各個技術環節，大力提高農業生產、加工、銷售的智能化服務水平，實現縣域農業的智能、綠色、可持續發展。

作者:王志印 陽輝 曹建生 李樹國 劉海燕 單位:中國科學院遺傳與發育生物學研究所農業資源研究中心