精準(zhǔn)種植是指利用衛(wèi)星遙感、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)，借助無(wú)人農(nóng)機(jī)、水肥一體機(jī)等智能農(nóng)機(jī)裝備，推進(jìn)種植業(yè)數(shù)字化、智能化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)種植業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的精準(zhǔn)管理。精準(zhǔn)種植兼顧生產(chǎn)效益和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，是各國(guó)保障食品安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、提高農(nóng)業(yè)綜合效益、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要路徑。目前，我國(guó)精準(zhǔn)種植尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，構(gòu)建適合中國(guó)基本農(nóng)情的發(fā)展新模式、加速關(guān)鍵技術(shù)攻克，將成為推動(dòng)精準(zhǔn)種植更大規(guī)模、更寬領(lǐng)域、更深層次應(yīng)用的關(guān)鍵。

1、發(fā)展驅(qū)動(dòng)力

政策環(huán)境：系列政策推動(dòng)種植業(yè)生產(chǎn)管理信息化、農(nóng)機(jī)裝備智能化

精準(zhǔn)種植是智慧農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是提升種植業(yè)生產(chǎn)管理水平的重要途徑。近年來(lái)，國(guó)家各部委出臺(tái)了系列政策文件，為種植業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)提供了良好的方向指引?！稊?shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃（2019-2025年）》（農(nóng)規(guī)發(fā)〔2019〕33號(hào)）提出，利用衛(wèi)星遙感、航空遙感、地面物聯(lián)網(wǎng)等手段，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)重要農(nóng)作物的種植類(lèi)型、種植面積、土壤墑情、作物長(zhǎng)勢(shì)、災(zāi)情蟲(chóng)情，建設(shè)分級(jí)決策系統(tǒng)，發(fā)展智能“車(chē)間農(nóng)業(yè)”，推進(jìn)種植業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)智能管理。2021年中央一號(hào)文件提出，重點(diǎn)支持糧食烘干、履帶式作業(yè)、玉米大豆帶狀復(fù)合種植、油菜籽收獲等農(nóng)機(jī)，推廣大型復(fù)合智能農(nóng)機(jī)。

供給端：我國(guó)重點(diǎn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高，精準(zhǔn)種植助力降本增效

我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力有待提升。除大豆外，我國(guó)主要農(nóng)產(chǎn)品如玉米、小麥、棉花等的生產(chǎn)成本均高于美國(guó)。其中，以棉花差異最大，2020年中國(guó)棉花生產(chǎn)成本較美國(guó)高出1,566.22元/畝。從生產(chǎn)成本構(gòu)成來(lái)看，中國(guó)人工成本占比高，機(jī)械成本占比較低。以水稻生產(chǎn)為例，中國(guó)人工成本占比達(dá)到41%，遠(yuǎn)高于美國(guó)的10%和日本的26%；中國(guó)機(jī)械相關(guān)費(fèi)用占比18%，遠(yuǎn)低于美國(guó)的38%和日本的42%[1]。在此背景下，以數(shù)字技術(shù)和智能裝備賦能耕作、灌溉、施肥施藥等環(huán)節(jié)，能夠減少人工成本支出、提高種植效率、增加農(nóng)民收入。精準(zhǔn)種植成為我國(guó)種植業(yè)降本增效、農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升的重要發(fā)力點(diǎn)。

需求端：農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)升級(jí)加快，精準(zhǔn)種植推動(dòng)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)提升

近年來(lái)，中國(guó)居民收入穩(wěn)步提升，帶動(dòng)消費(fèi)能力不斷提高，其對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全、健康的重視程度也日益加深。而長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)農(nóng)藥化肥使用量一直處于世界前列，一定程度上影響著國(guó)內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。根據(jù)農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)，我國(guó)農(nóng)作物畝均化肥用量21.9公斤，遠(yuǎn)高于世界平均水平（每畝8公斤），是美國(guó)的2.6倍，歐盟的2.5倍。在此背景下，利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)來(lái)區(qū)分農(nóng)作物和雜草，判斷農(nóng)藥、化肥的使用及投入范圍，并根據(jù)不同需求調(diào)整所需藥物和藥量，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)，能夠生產(chǎn)出低化肥、低農(nóng)藥、更營(yíng)養(yǎng)健康的農(nóng)產(chǎn)品，從而在一定程度上更加契合當(dāng)前居民消費(fèi)要求的變化。

2、發(fā)展現(xiàn)狀

產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)：由上游基礎(chǔ)軟硬件、中游智能裝備及解決方案、下游應(yīng)用三部分組成

（1）上游：基礎(chǔ)硬件主要包括傳感器、攝像頭等產(chǎn)品，基礎(chǔ)軟件主要分為衛(wèi)星遙感、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)。（2）中游：主要包括智能農(nóng)機(jī)裝備和精準(zhǔn)種植解決方案。智能農(nóng)機(jī)裝備是推進(jìn)精準(zhǔn)種植的物質(zhì)支撐，包括農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)、農(nóng)業(yè)無(wú)人車(chē)、水肥一體機(jī)、智能灌溉設(shè)備等。其中，農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)、農(nóng)業(yè)無(wú)人車(chē)主要應(yīng)用于農(nóng)田測(cè)繪、播種撒肥、智能割草、精準(zhǔn)植保等領(lǐng)域；水肥一體機(jī)、智能灌溉設(shè)備主要應(yīng)用于精準(zhǔn)施肥、智能灌溉等領(lǐng)域。精準(zhǔn)種植解決方案基于傳感器、攝像頭等核心零部件和衛(wèi)星遙感、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等關(guān)鍵技術(shù)，提供覆蓋播種、施肥、灌溉、病蟲(chóng)害防治等種植業(yè)全流程的數(shù)字化解決方案。（3）下游：應(yīng)用場(chǎng)景包括智能監(jiān)測(cè)、智能配肥、精準(zhǔn)施肥、智能灌溉、智慧溫室、病蟲(chóng)害預(yù)警等。

重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景1：智能監(jiān)測(cè)

智能監(jiān)測(cè)主要包括氣象監(jiān)測(cè)、土壤監(jiān)控、農(nóng)作物監(jiān)測(cè)等。（1）氣象監(jiān)測(cè)是基于海量歷史數(shù)據(jù)，依托大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字技術(shù)，獲取地面溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降雨和氣壓等氣象預(yù)測(cè)信息，提前預(yù)防農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，有效解決傳統(tǒng)種植過(guò)程中由于氣象信息獲取不及時(shí)造成農(nóng)作物受損的痛點(diǎn)。（2）土壤監(jiān)測(cè)是借助傳感器等基礎(chǔ)硬件，監(jiān)測(cè)土壤濕度、PH、NPK等信息，為施肥、灌溉等提供決策指導(dǎo)，從而改善作物生長(zhǎng)環(huán)境、提高作物品質(zhì)。（3）農(nóng)作物監(jiān)測(cè)是利用衛(wèi)星遙感等技術(shù)持續(xù)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物面積、長(zhǎng)勢(shì)、水分狀態(tài)、肥力狀態(tài)、病蟲(chóng)害癥狀等信息，及時(shí)掌握農(nóng)作物生產(chǎn)情況，并進(jìn)一步借助人工智能技術(shù)建立算法模型，為長(zhǎng)勢(shì)分析、產(chǎn)量預(yù)測(cè)、農(nóng)事安排等提供重要支撐。

重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景2：智能灌溉

智能灌溉是在依托自動(dòng)氣象站、傳感器等監(jiān)測(cè)氣象條件、土壤環(huán)境等信息基礎(chǔ)上，搭建智能灌溉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)灌溉時(shí)間、灌溉量的智能調(diào)節(jié)，以及灌溉設(shè)備的統(tǒng)一管理和遠(yuǎn)程控制。智能灌溉通過(guò)精準(zhǔn)控制灌溉時(shí)間及用量，一方面能夠保證作物生長(zhǎng)需要的最合適條件，另一方面能夠大大提高水資源利用率、節(jié)省人力成本，達(dá)到增產(chǎn)節(jié)能的效果。

3、發(fā)展展望

構(gòu)建適合中國(guó)基本農(nóng)情的發(fā)展新模式，將成為精準(zhǔn)種植規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵

當(dāng)前，“大國(guó)小農(nóng)”仍是中國(guó)基本國(guó)情農(nóng)情，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，我國(guó)小農(nóng)戶(hù)數(shù)量占農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體98%以上，小農(nóng)戶(hù)經(jīng)營(yíng)耕地面積占總耕地面積的70%。受到投入成本高、存在一定技術(shù)門(mén)檻等因素制約，小農(nóng)戶(hù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型意愿不高，目前我國(guó)精準(zhǔn)種植尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。未來(lái)，“大國(guó)小農(nóng)”基本國(guó)情農(nóng)情將長(zhǎng)期存在，加速探索適用于小農(nóng)戶(hù)的精準(zhǔn)種植落地應(yīng)用模式將成為行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵。一方面，推進(jìn)農(nóng)村地區(qū)數(shù)字技能培訓(xùn)，幫助小農(nóng)戶(hù)共享數(shù)字紅利，實(shí)現(xiàn)以精準(zhǔn)種植助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)降本增效。另一方面，加大補(bǔ)貼與支持力度，鼓勵(lì)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水肥一體化系統(tǒng)、農(nóng)場(chǎng)ERP等軟件應(yīng)用，擴(kuò)大精準(zhǔn)種植應(yīng)用規(guī)模、提升應(yīng)用水平。

關(guān)鍵技術(shù)加速攻克，推動(dòng)精準(zhǔn)種植更寬領(lǐng)域、更深層次應(yīng)用

目前，我國(guó)精準(zhǔn)種植領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平仍存在一定差距。例如，作物生長(zhǎng)模型、生產(chǎn)控制軟件等智慧農(nóng)業(yè)核心領(lǐng)域與美國(guó)、荷蘭、以色列等國(guó)家差距較為明顯，大田農(nóng)業(yè)、實(shí)施農(nóng)業(yè)等智慧種植平臺(tái)仍處于商業(yè)化探索初期[2]。未來(lái)，隨著“智慧農(nóng)業(yè)”國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，以及精準(zhǔn)種植領(lǐng)域企業(yè)和科研院所加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備研發(fā)力度，我國(guó)自主創(chuàng)新能力將加速提升，推動(dòng)前沿技術(shù)在作物生長(zhǎng)模型、農(nóng)藥化肥精細(xì)化投入、病蟲(chóng)害防治等精準(zhǔn)種植更多場(chǎng)景、更深層次融合應(yīng)用，最終提高種植業(yè)生產(chǎn)管理水平。

[1] 資料來(lái)源：李俊杰，李建平. 水稻生產(chǎn)成本效益國(guó)際比較及中國(guó)發(fā)展前景[J]. 中國(guó)稻米，2021，27（4）：22-30.

[2] 資料來(lái)源：中國(guó)信通院《中國(guó)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告》。

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