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未来设施园艺科技畅想曲

时间:2025-03-06 10:58:56来源: 文字:何俊洁

  推动数字技术与农业生产经营深度融合,不仅是发展智慧农业的必然要求,同时也是建设农业强国、实现农业现代化的应有之义。习近平总书记强调:“要推动数字经济和实体经济融合发展,把握数字化、网络化、智能化方向,推动制造业、服务业、农业等产业数字化,利用互联网新技术对传统产业进行全方位、全链条的改造,提高全要素生产率,发挥数字技术对经济发展的放大、叠加、倍增作用。”这为我国农业产业数字化发展提供了科学指引。为深度贯彻落实习近平总书记重要讲话精神,实现以数字化技术赋能农业设施园艺高效发展,需要坚持顶层设计、底层逻辑与实践探索相结合。具体而言,要立足党的顶层设计和我国农业发展规律,摸清我国农业设施园艺现阶段的基本模式和发展特点,分析数字化技术赋能农业设施园艺高效发展的内在机理,找准数字化技术与农业设施园艺的契合点,从而推动农业设施园艺的数字化转型。同时,要注重以问题为导向,锚定现阶段以数字化技术赋能农业设施园艺高效发展存在的各类局限性问题,突破制约农业设施园艺数字化发展的各类阻碍,从而保障农业设施园艺高效发展。

农业设施园艺数字化发展的必要性

  农业设施园艺作为现代农业的重要形式,可通过人为干预性手段,为园艺作物生长提供适宜的空间环境,从而生产出优质的园艺作物,满足我国现代化农业发展和消费者多元化的需求。近年来,随着我国设施园艺机械化水平的不断提升,设施园艺规模和效益呈现逐年递增的发展态势,极大地满足了国民多元化的消费需求,有效地推动了农业经济的增长。但相较于国外一流设施园艺而言,我国农业设施园艺的发展水平还较为滞后。数字化技术作为助力设施园艺高质量发展的关键一招,推动数字化技术赋能农业设施园艺高效发展,不仅可以有效弥补我国农业设施园艺发展短板,还可以实现农业设施园艺作物精准化管控,提高设施园艺发展质效。

农业设施园艺的发展特点

  设施园艺是“在露地不适于园艺作物生长的季节或地区,依托温室等相关设施设备,人为地创设适宜园艺作物生长的环境,根据国民的多元化需求,有计划地生产安全、优质、高产、高效的蔬菜、花卉、水果等园艺产品的一种环境调控农业”。在人为创设适宜作物生长环境的过程中,不仅需要以建筑工程、环境工程和生物工程等多学科理论知识为依托,还需要运用人工、机械或智能化技术对环境进行有机调控,从而为园艺作物提供适宜的光照、温度、湿度、土壤、水分等环境要素。

  正因如此,要实现设施园艺的高效发展,一是要加强各学科理论的深入研究,突破技术瓶颈,加强科研成果转化更新,如进一步推进种质资源创新、设施建筑材料更新和灌溉技术改进等。紧跟作物栽培要求,不断优化和创造作物生长的最佳空间环境,最大程度上降低或克服外界不良因素对作物生长的影响。二是要提高对设施园艺环境内部各要素控制的精准性,如运用人工智能、云计算等技术,实现对设施园艺温度、湿度、病虫害和作物生长情况的实时监测,及时针对各要素的变化情况制定应对决策,以此保障作物生产流程精准可控,从而提高优质作物的质量和产量,实现农业设施园艺经济效益、社会效益和农业效益的大幅度提升。

数字化技术赋能农业设施园艺的内在机理

  以数字化技术赋能农业设施园艺高效发展,其内在机理大致可分为三个主要方面,即资源利用绿色化、生产管理智能化、经营决策高效化。

  一是资源利用绿色化。以数字化技术赋能农业设施园艺,能够实现对各类生产资料更为高效率的统筹配置,以此突破传统资源利用模式的局限性,缓解资源约束与农业生产之间的矛盾。例如,衡水市农业设施园艺通过引入一体化滴灌施肥系统,在保障作物生产需求的基础上,实现了对水资源的高效运用和智能管控。

  二是生产管理智能化。现代农业生产体系是农业高质量发展的基础,以数字化技术赋能农业设施园艺,能够依托大数据、物联网等技术,实现设施园艺生产的智能化、信息化和自动化。以冀州现代农业融合创新基地的西红柿大棚为例,其通过数字化技术和智能化设备,构建了温湿度智能调控体系,既可以实现对西红柿大棚温度和湿度的实时监测,又可以根据监测数据对大棚内温度和湿度进行一键调节,极大地降低了生产管理过程中的人力成本,提高了社会劳动生产率。

  三是经营决策高效化。现代综合农业市场体系需要综合先进技术、资源利用、市场导向等多领域产业发展要素,而数字化技术能够有效满足现代化农业发展的要求,其既可以通过大数据了解市场需求,为设施园艺作物种植提供数据支撑,又可以推动设施园艺产业链延伸和产业融合发展。例如,衡水市的“数字果蔬”工程,通过搭建蔬菜产业大数据平台,实现了设施园艺作物市场需求、种养、加工、仓储和销售的全链条数据资源控制,从而有效地推动了设施园艺高质量发展。

数字化技术赋能农业设施园艺的有关问题

缺乏整体产业发展谋划

  农业设施园艺的高效发展,需要做到对设施园艺产前、产中和产后整段产业链的全盘布局,但目前我国设施园艺相关政策体系主要面向产中环节,对产前和产后的发展政策供给较为缺乏。例如,郑州市2024年颁布《郑州市加快现代设施农业发展实施方案(2024—2030年)》,主要针对设施农业规模、机械化率和生产能力提出发展规划和要求。政策内容只面向产中环节,缺乏对产前和产后两个环节的政策指引,会使政策内容在贯彻落实过程中相对孤立,存在只注重设施园艺作物种植质效,而忽视市场需求预测和作物销售数字化领域的弊病,难以形成完整的设施园艺产业链条,无法从系统性和整体性的角度指导农业设施园艺产业的数字化转型和高质量发展。

数字基础设施建设不足

  数字基础设施建设不足作为制约设施园艺数字化发展的重点问题,一方面会影响设施园艺的数字化进程,无法为设施园艺的高效发展提供相应的技术支撑。例如,我国各省市普遍存在的传统设施园艺,其数字基础设施建设程度不高,设施园艺内的作物育苗全过程需要依托人工技术进行操控,这势必难以有效提高设施园艺作物的产量和质量。另一方面,随着各地区数字农业的发展,数字基础设施的建设程度将会影响数字资源的流向,破坏数字资源共享的格局,造成“数字鸿沟”逐渐扩大,使得不同地区设施园艺的发展差距逐步扩大。

  造成数字基础设施建设不足的原因,一是数字基础设施发展统筹不足,发展总体较为粗放、系统性不强,各基础设施间的互联互通性差,未能形成数字化发展合力,空间布局结构不均衡。例如,设施园艺内部传感器设备、云计算平台和智能操控设备三者之间缺乏衔接性,难以为设施园艺作物的发展提供适宜的空间环境。二是数字基础设施的核心技术水平亟待提升,部分数字基础设施难以有效满足设施园艺高效发展的需求,如设施园艺作物数字化模拟水平有待提升、传感技术无法精准监测棚内动态变化等。

数字农业技术人才匮乏

  设施园艺的发展需要依托多元学科理论知识,以数字化技术赋能农业设施园艺高效发展,更需要技术技能复合型人才的支撑,而我国新型农业主体的发展和培育正处于起步阶段,目前大部分设施园艺的经营主体以传统的小农户和种养大户为主,其主要依靠传统设施园艺发展养护经验,各类学科知识的理论素养不足,从而导致设施园艺的发展具有滞后性。具体而言,设施园艺的数字化发展作为一项复杂的系统性工程,在推进设施园艺数字化的各个环节中,都需要一定数量的高技术技能人才作为支撑。而从目前我国设施园艺发展的宏观格局来看,一方面,数字农业技术人员匮乏,设施园艺数字化核心技术的攻关能力较弱;另一方面,囿于传统农业经营主体自身的局限性,其对新技术的掌握、应用能力较弱,难以支撑设施园艺的数字化转型。

数字化技术赋能设施园艺应用场景不充分

  数字化技术赋能设施园艺应用场景,即以物联网、云计算和大数据为依托,实现设施园艺从种植、养护到销售的全流程智能化控制。因此,设施园艺应用场景的研发不仅能够有效提高设施园艺的生产质效,还能极大地降低人力和物力资源成本,有效推动设施园艺的可持续发展。但我国部分地区存在设施园艺数字化应用场景不充分的问题,主要表现为仅注重设施园艺作物生产过程中数字化智能设备的使用,未能实现数据资源的共享,也未能同平台建立有益的联系,切断了设施园艺上下游产业的沟通渠道,难以有效赋能设施园艺的产业链条。以上海市金山区为例,其设施园艺的数字化建设虽然高度注重数智化设备的研发,但忽略了智能化设备与平台运行管理之间的关系,未能通过数据平台进行资源联通,无法形成以数字化为特点的农业产业新业态。

数字化技术赋能农业设施园艺的发展对策

加强顶层设计规划引领

  为破解缺乏整体产业发展规划的问题,要发挥政策引领作用,政府部门应立足各地设施园艺发展现状,做好数字化技术赋能设施园艺产业链的宏观政策指引,通过强化顶层设计,实现对设施园艺产业数字化发展的全面规划引领。具体而言,一是要立足各地设施园艺发展实际,找准数字化技术与设施园艺整条产业链融合的切入点,打通产前、产中和产后三个环节的堵点,打造纵向贯通、横向联通的农业产业管理应用“一张网”,因地制宜形成具有当地设施园艺发展特色的系统化政策实施方案;二是要做好统筹协调工作,从农业现代化建设、经济高质量发展的高度,系统考量设施园艺的发展现状,确定设施园艺数字化发展的整体思路,做好有关主体的协调、引导和动员工作,确保有关主体能够积极配合设施园艺数字化发展的要求,下好保障设施园艺数字化发展的“一盘棋”。

完善数字配套设施服务

  完善数字配套设施服务,需要坚持以问题为导向,破解数字设施发展统筹不足和核心水平亟待提升的关键性问题。基于此,一是需要各地区立足本土设施园艺发展要求,支持、鼓励和引导设施园艺各相关主体,加强发展的协同性和统筹性,完善集产学研用为一体的数字基础设施成果转化体系。以云南省为例,云南省以《云南省设施农业现代化三年行动方案(2023—2025年)》为根本遵循,为本土设施农业提供资金支持、奖励补贴,联合云南省农科院和花卉技术推广中心等多元主体,开展“智慧云花”试验示范,有效地提升了数字配套设施服务水平。二是需要加强引育并举,既要借鉴以荷兰为代表的优秀设施农业发展案例,引进先进的设施农业基础设施,又要加强核心技术攻关,提高数字配套设施服务的精准性,推动技术集成创新。

强化数字农业人才引育

  强化数字农业人才引育是缓解数字农业技术人才匮乏的重要着力点。一方面,设施园艺的数字化转型需要重视对数字农业人才的培养,国家应将该部分人才纳入新型农业经营主体培育中,开设专业课程、注重实践发展,为设施园艺的数字化转型培养一批懂农业、有文化、会技术的复合型人才;另一方面,要发挥各地农业专家学者的作用,鼓励各地专家学者深入设施园艺一线,对设施园艺农户的技术和经营能力进行培训,提高其对设施园艺数字化转型的接受和应用能力。此外,要加强核心技术人才培养,加强对环境感知传输技术、温湿度传感技术、病虫害监测技术和水肥一体化技术等关键性技术的研发,确保在设施园艺数字化进程中,各个环节、各个领域都有足够的人才供给,为设施园艺的高效发展提供人才保障。

推进数字化技术与设施园艺深度融合

  推进数字化技术与设施园艺深度融合,需要做到数字化技术对设施园艺的全面赋能,不仅需要注重智能化设备的研发和运用,如运用各类传感技术对设施园艺环境进行监测,利用滴灌技术、智能通风技术、智能装备系统控制技术控制大棚内部环境等,还需要不断提升“云服务”水平,构建设施园艺场景式物联网技术、数字化服务云平台和产业化的融合服务体系。以江苏省淮安市各县区开发的“涟农云”大数据应用场景为例,淮安市依托各类传感设备和互联网技术,实现了对设施园艺内部环境的智能感知,从而能够根据设施园艺数据,利用云端计算技术,指导未来设施园艺作物生产水平,实现各类作物的精准化生产、可控化种植、可视化管理和智能化决策。

  智慧农业已经成为现代农业发展的重要趋势,依托传感器网络、物联网、大数据、云计算和人工智能等数字化技术,可以实现对农业作物生产全过程的智能化、精准化和高效化管理。以数字化技术赋能农业设施园艺高效发展,还需要立足于全面性、系统性视角,结合各地区农业设施园艺发展实际,加强核心技术攻关,锚定设施园艺数字化转型过程中存在的各类问题,疏通堵点,构建设施园艺数字化发展新业态,从而更好地为我国农业现代化建设提供支撑,助推中国式现代化的发展。

  编校:乔星琦

  网络:吴飞飞

  监审:陈绪绚

  终审:魏文源

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