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对话中国工程院院士罗锡文:中国为什么要发展智慧农业

2023-10-13   经济观察报   阅读量:94

    经济观察报 记者 张锐 广州报道 “我们的农民辛苦,但是粮食安全要保障。”

    经济观察报记者第一次见罗锡文时,他就多次说到类似的话。他告诉记者,中国人的粮食,还是偏紧张,他是担忧的。

    今年79岁的罗锡文是一名农业工程专家,2009年当选中国工程院院士。同时,他也是华南农业大学位于广州增城的“水稻无人农场”的开创者。

    中国工程院官网信息显示,罗锡文1945年12月出生于湖南省株洲市,1982年毕业于华南农学院(现华南农业大学),主要从事水稻生产机械化和农业机械与装备机电一体化技术研究。

    2023年6月-10月9日,经济观察报记者数次前往华南农业大学的“水稻无人农场”,现场观看其研究的无人驾驶拖拉机、收割机等在田间作业,并就智慧农业、农业机械等话题专访罗锡文。以下对话为这期间的采访内容综合整理。

    经济观察报:什么是智慧农业,智慧农业在中国的发展如何?

    罗锡文:智慧农业源于上个世纪80年代末,由国外提出的“精准农业”发展而来,我国从上个世纪90年代末起也开展了“精准农业”的研究。

    回溯过去十年“中央一号文件”关于智慧农业的指示,我们可以看到,2012年提出“加快推进精准农业技术”,2016年提出“推进现代农业,应用物联网、大数据等现代信息技术”以及“大力发展智慧气象”,2018年提出实施 “智慧农业林业水利工程”,直至2021年明确“发展智慧农业”。

    很多人都说在搞智慧农业,也没有人真的讲明白到底什么是智慧农业,包括我也讲不清楚,但过去这些年,我们也摸索出了一些对智慧农业的理解,并且在国内外得到了大家的认可。

    那么,什么是智慧农业呢?可以从四个方面概括:数字化感知、智能化决策、精准化作业、智慧化管理。其中,无人农场是智慧农业的一种实践。

    经济观察报:能否以一种农作物为例,说明智慧农业在日常农事活动中如何实现?

    罗锡文:我小时候在农村,大约60年代,记得村里有一个管水员,他每天扛着锄头在村里走,把生产队的田全部看一遍,就知道哪些田的水少了要加一点水,哪些田水多了要放一点水,他非常有经验,管的田也比比人多,我当时觉得他特别厉害、特别牛。

    现在我比他还牛了。十年前,我和我们华南农业大学的团队研发了一款“稻田水层高度及土壤含水量无线传感器网络”的传感器,把它放在田里,就能随时知道土壤里的含水量是多少。现在,不管我在广州的办公室,还是在北京或者国外,它都能随时告诉我田里有多少水,需不需要灌水,可以实现稻田水灌的自动测定和自动灌溉。

这就是我们前面说的智慧农业当中的数字化感知技术,它帮助我们获取的是一种土壤信息。

    除此之外,数字化感知还包括什么呢?我们以植物生产为例,在精准作业前,需要知道作业的对象、环境等等有关情况,也就是经常讲的农业信息,它主要包括采用卫星、飞机或无人机获取影像,以及地面仪器直接获取信息,来分析、判断农作物长势和病虫草害的情况。

    这三种方式适用不同的场合,比如,我想知道广东全省的水稻种植面积通常采用卫星影像分析,我想知道一个农田水稻的生长情况则采用无人机获取信息,我想知道一个农田里水稻的病虫草害情况则使用地面仪器。

    2019年,我和我的团队在广东罗定市,通过采用“微小型无人机水稻氮素遥感信息获取与施肥管理技术”获取早稻长势信息做过一次试验,用无人机在一块水稻的田上面飞,得到一个水稻长势图,根据这个图再得出一个施肥处方图。透过这些图,我们能知道,这个地方长得好就不施肥,或者少施肥,那个地方长得差就多施肥,施肥也是由无人机来完成。最终,我们得到的数据表明,150亩连片示范平均减少氮肥28%,这是非常了不起的成果,也是我们做得比较成功的一个案例。

    再比如,在精准化作业环节,我们又分为耕整、种植、田间管理、收获、干燥。其中,以田间管理为例,世界上采用“飞机打药”的主要是以美国为主的有人驾驶飞机,和以中国和日本为主的无人机。我们可以看到很直观的差距是,人工喷雾1人1天最多只能喷3亩地,无人机喷雾1小时能喷200亩地。

    在智慧化管理环节,可以远程监控农机作业位置、作业进度、作业质量,包括支持农机作业历史数据记录与轨迹回放等,以及远程监控农机作业状况并进行故障预警和指导维修。

    经济观察报:中国为什么要发展智慧农业,你又为什么要建设和推广无人农场呢?

    罗锡文:智慧农业能做什么?我认为有三点概括非常经典,也即提高劳动生产率、提高土地产岀率、提高资源利用率,这也是2017年“中央一号文件”里提出来的。

    发展智慧农业、推广无人农场,但农民最关心的是产量行不行,效益行不行?

    我们的农民辛辛苦苦种一年地,也赚不到什么钱。现在稻谷从普通农民手上收购价格大约是2元/公斤,我国人均耕地面积大约1.3亩,一块地种得好,一年能产500公斤/亩,也就是收入大约1000元左右。可是,要赚这1000元需要投入多少呢?种子、化肥、农药、人工、机器等,就比如请拖拉机师傅来说,一天就是500元,这么轻轻算一下都不赚钱了。

    30年前,我曾经提出过一个观点,要大幅度提高农产品的价格。但是,这又遇到另一个问题,如果把大米的销售价格提高,那么城市里普通或者中低收入的老百姓,是不是买不起了。这怎么办呢,我们国家采取的政策是不提高农产品的价格,而给种地的农民按每亩200元、500元进行补贴,之前广东省出台过1000元/亩的补贴政策。

    然而,我们去村里看农民种地的情况发现,很多人都不在乎地里收多少稻谷,只在乎地里有苗可以拿政府补助就可以了,你告诉他说那块地种得不好,他也不愿意听,所以“补来补去”地还是种不好,种地人也越来越少。

    另一方面,我们国家的粮食还是偏紧张的,中国的人均耕地面积还达不到世界平均水平,差远了。我在全国走访也做过很多调查,在我老家湖南看到很多“土地丢荒”的情况。2021年8月,第三次全国国土调查主要数据公报显示,2019年末全国耕地19.18亿亩,人均耕地面积只有1.36亩,不足世界平均水平的40%,从“二调”到“三调”以来的10年间,全国耕地地类减少了1.13亿亩。(记者注:《2022年中国自然资源统计公报》显示,以2022年12月31日为标准时点,全国耕地面积为19.14亿亩,较上年末增加约130万亩。)

    最近几年,我们进口的粮食在增加,别人的种植成本也比我们低很多。不过,我也认同,在国际上还能买到的时候,可以多买一点,让我们自己的土地休耕、养着它,也不要年年种,这样对土壤好,就像人也不是24小时工作。我在广州增城建设的“水稻无人农场”农田,都是一些小块田拼成的,以前都是 “生田”(通常指未开垦的荒地),从2015年起,我们用了七年多的时间才慢慢改造得像个“水田”(通常指用于种植水稻等水生作物的土地)。

    我们在农场做的研究,其实业内叫做农业机械导航。2020年的时候,当时有媒体来报道,问我可不可以叫无人农场。我觉得这样说也太大了,而且英国也有研究者在做无人农场,但据我所知,在我之前并没有人做“水稻无人农场”,所以最后定下来这个名字。我们的农场它有五个功能,包括耕、种、管、收生产环节全覆盖;机库田间转移作业全自动;自动避障异况停车保安全;作物生产过程实时全监控;智能决策精准作业全无人。目前,农业机械导航领域里,中国在世界上是处在并跑的阶段。

    我们常说,耕牛退休、铁牛下田、农民进城、专家种地,这是未来的农业趋势。我认为,智慧农业是现代农业的发展方向,现代农业也是一个很漫长的过程,要延续至2030年、2035年、2050年,甚至它是一个我们可能要永远追求的目标。

    经济观察报:那么,目前中国发展智慧农业面临哪些困难呢?

    罗锡文:以建设无人农场为例,我们其实需要有比较好的基础条件,比如地块较大,机耕道和灌排设施要好,卫星信号和网络信号也好。

    但是,我们在推广无人农场的时候,遇到的第一个大问题就是农户的经营规模小。前面讲过,我国人均耕地面积大约1.3亩,户均规模也就4亩左右,这么小的地块农民不会愿意买机器。我们看美国的农民,他们一个农户上千亩地,他自然而然就会想着买机器,因为人工划不来。这也是我们经常讲的,中国是“大国小农”。

    第二个问题是地块小,我们一户4亩地通常还分好几个地方,很零散。从广东的统计情况来看,一块地的面积,小于3亩、1-3亩、大于3亩都分别占总面积的1/3,而且地块还不规则,不利于机械化作业。针对地块小的问题,国家有土地流转的政策,现在也在大力推广高标准农田的建设,把小地块变大地块,把机耕道、灌排设施修好等等。

    第三个问题是农民还没有组织起来。2014年以来,中央一号文件提出,要培养新型经营主体,就是把5户、8户、10户的农民组织起来搞成一个合作社,这样可以更方便把田的规模变大,提高作业效率,但是现在还没有完全培育好。比如,一个村里有个带头人,把大家的地组合起来承包,他负责种地,然后在分钱给大家,这也是将来发展的必然方向。

    第四个问题是农机合作社这样的社会化服务组织还不完善。中国始终还是小地块多,就算是成立合作社种地,也不可能家家户户都买拖拉机、买收割机,那么可以有一个农机合作社,它不仅可以种自己的地,还可以帮别人种地。这是我们目前比较成功的经验,但是发展情况还不完善,比如一个普通农民哪有很多钱买几万、几十万的农机呢,政府是否能帮助他贷款,以及如何解决这个贷款风险呢?

    这些年,我们在农业机械推广方面其实已经取得了很大的成绩,但是中国太大,而且农业基础薄弱,再加上我们农业机械产品研发本身的问题,要走的路还很长。