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一、国际智慧农业发展背景

纵观世界农业强国，不管是美国、德国还是以色列，无一不是靠科技推动农业发展。

1、加速农业现代化进程。用农业现代化来解决农业经营问题、生产问题、销售问题。

2、提高经营利润。这是经营主体生产之本。在固定面积里，生产出更多农产品或者利润才是农业“能赚钱”的出路。

3、解决人才问题。农业现代化一切都归功于人，农业能吸引更多的人才服务农业。否则，一切都是“虚幻”的设想。

美国将遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）广泛应用到农业领域。并配备数据处理器，根据3S系统反馈的情况自动计算肥水比和浇水、施肥的时间，并向无人农机下达作业指令，做到节约成本、增产两不误。

德国通过卫星定位、大数据、云计算、物联网等高新技术赋能农业生产。德国农民每天只需要拿出平板打开相关系统，就能清楚知道温度、土壤湿度、光照等情况，并将系统处理好的数据发送到智能农机上，便能指挥农机精准作业。

还有以色列，通过尖端科技在戈壁和沙漠上发展出令全世界惊叹的农业。由太阳能驱动的计算机控制滴灌系统，甚至可以根据作物的品种调整滴水速度。并且，以色列农业生产全过程也被信息技术连接起来，效率和效益得到很大提高。

诚然，这些国家的数字农业发展成果令人羡慕。美国以人口占比2%左右的农民，养活全国人并大量出口农产品；德国面积不大，却是全世界第三大农产品出口国；水、地资源极度匮乏的以色列，每年出口的农产品产值高达数十亿美元。

现代智慧农业技术发展5大趋势：

其一，无线传感技术。

对于农业物联网系统而言，如何实现环境的实时在线监测，并将监测数据传输到系统中心，其秘密就在于它所使用的各种传感器。

传感器是将温室环境因子等非电物理量转化为控制系统能够识别的电信号的基础元件，根据物联网系统的不同需求，温室配备的传感器数量和种类也大不相同。

从与作物生长息息相关的环境因素来看，科技农业中应用到的传感器主要有温湿度传感器、水分传感器、营养元素传感器、二氧化碳传感器、光照传感器等。

目前，我国农用传感器种类不到世界的10%，鉴于农业生产高温、高湿的极端恶劣环境，传感器对于稳定性、灵敏度的要求高，以致价格相对来说比较贵。但是，在无线传感技术的辅助下，种植者能够使作物得到适宜的温度、光照以及精确控制的水肥，为作物创造符合其生长的最适宜的外部环境，从而达到提高品质、增加产量、节约能源的目的，并为作物大数据平台的建立和农产品溯源提供数据支撑。由此可见，在智慧农业中，无线传感器的应用前景非常广泛。

其二，机械全自动化。

农业机械自动化是农业现代化的重要内容之一。它可以节省劳动力、减轻劳动强度、实现大规模生产，并提高作业质量、改善生产经营条件，提高农业的生产技术水平和经济效益、生态效益。

近年来，农业机械全自动化技术取得了长足进步，“机器人”们在提供种植照料和监测方面更加灵敏和便捷，自动种植和自动采摘是农业机器人发展最快的两个领域。

其三，3D打印。

没有什么新技术能比“打印”新产品更能提高全球制造业的发展。如今，人类肝脏和肾脏的生物打印已经成为可能，更重要的是，新的疫苗和药物已经能够在“生物学的模块构建”下被部分打印出来，种种创举让人不免遐想：当主要应用于工业和制造业领域的3D打印技术遇上传统农业，又会碰撞出怎样的火花？

3D打印是一种以数字模型文件为基础，通过粉末状金属或塑料等可粘合材料，以逐层堆叠累积的方式构造物体的快速成形技术。目前，我国农业界对于3D打印技术的应用，主要集中于农业机械装备的研发和复杂部件制造。传统农机研发的流程一般是：设计目标—设计方案—综合比较—方案确定—技术分析—样机设计—复杂件制作—整机试制—田间试验—改进设计—产品开发。

3D打印可以改变传统的设计流程和制作工序，在设计方案综合比较时即可打印出模型，不仅可以直观地进行结构方案比较，而且还可以多角度进行技术分析，在制作环节中也无需考虑对于生产工艺的依赖，在无需模具的情况下就可以短时间制造出来。目前，我国农业对于农机设备的需求处于持续上升阶段，但由于装备造价高昂、工艺复杂，国内农机研发和生产市场不能很好地满足农业发展需求。将3D打印技术应用于农业机械研发和生产后，可以突破局限，开辟出巨大的设计研发空间，为农机设备的发展带来无限可能。

其四，植物心理学。

年，有个名叫巴克斯特的情报专家在给庭院花草浇水时，异想天开地把测谎仪绑到了一株天南星叶片上，想测试一下水从根部到叶子的上升速度究竟有多快。随后，他惊奇地发现，测谎仪显示水从根部上升时的曲线图形，居然与人在激动时测得的曲线图形十分相似！当他尝试用点着的火柴接近叶子时，指针的剧烈摆动甚至超出了记录纸的边缘，说明植物已产生了强烈的恐惧心理。

前苏联科学家维克多也做过一个有趣的实验。他先用催眠术控制一个人的感情，并在附近放上一盆植物，然后用仪器把人的手和植物的叶子连接起来。维克多让实验者感到高兴时，植物便竖起叶子，舞动花瓣；当维克多描述冬天的寒冷使实验者浑身发抖时，植物的叶子也会瑟瑟发抖。也就是说，植物会思考，也会体察人的各种感情。这项研究已发展成为一门新兴的学科——植物心理学。

一位科学家每天早晨给含羞草演奏25分钟音乐，听音乐的含羞草比没听音乐的含羞草高1.5倍，而且叶子和刺长得更为密集。科学家在实验中发现，植物喜欢听古典音乐，对爵士乐不喜欢，喧闹的噪音会引起植物的烦恼，生长速度减慢甚至枯萎死去。

年，英国科学家罗德和日本岩尾宪三特意制造出了植物活性翻译机，只要连接上放大器和合成器，就能听到植物的声音。

植物和人一样，有完整的神经系统，有思维活动规律，有心理活动，掌握了解植物的心理活动及其规律，对于揭秘大自然、服务大自然、服务人类、服务生产都具有重要而深刻的意义，也是对集约化作物生产设施新设计的又一重大贡献。

其五，农业大数据。

目前，农业产业正处在从小农经营为主向规模化、机械化、集约化过渡的阶段，这为农业大数据的应用提供了巨大空间。

农业大数据以涵盖种植业、林业、畜牧业等子行业的农业领域为核心，涉及饲料生产、化肥肥生产、农机生产、农产品加工等相关上下游产业，并整合包括统计数据、进出口数据、价格数据、乃至气象数据的宏观经济背景数据等环节，是跨行业、跨专业、跨业务的数据分析、挖掘与可视化。

“这些数据将成为农业决策的大脑，”中环易达物联网工程师、系统专家认为，在未来，农业大数据除了对种植提出建议外，还将为种植者提供种什么、怎么种才能达到收益最大化的系统解决方案，规避同类产品扎堆上市的同质化风险，“包括市场预测、农民征信、农业金融等，都需要建立在数据分析的基础上。”

农业大数据是融合了农业地域性、季节性、多样性、周期性等自身特征后产生的来源广泛、类型多样、结构复杂、具有潜在价值，并难以应用通常方法处理和分析的数据集合，使农业内部的信息流得到了延展和深化。随着计算机的速度和容量不断增加，收集和使用有关生产农业各个方面的信息的能力将会爆发，将永远改变人类和作物的健康状况。

智慧农业，即农业中的智慧经济，指充分应用现代信息技术成果，实现农业生产的智能管理。在乡村振兴的大背景之下，我国用科技创新助力智慧农业的发展。

我国智慧科技农业基础设施基本完善。近十年来，我国农业科技普及力度逐步加大，农村地区网络也在不断覆盖，大部分农村地区已接入有线宽带，带宽速率达到50M—M，已经可以满足大部分人的基本需求。基础设施的基本完善对于发展智慧农业提供了很好的基础平台。农民对于网络的认知程度日益提高，除了依靠原有的电视作为传播新闻和技术的媒介，现在很多农民也会通过手机上网形式获取最新的农业科技信息、学习现代农业科技，并付诸实践，积极运用到农业生产活动之中。农民在学习农业科技知识的过程中，不断学习新名词和专业术语，例如精准播种、科技创新、职业农民、智慧农业等，这说明农业科技正在逐步被广大的农民所认知、所熟悉，农民对农业科技敏感度明显提高。

　智慧农业发展已形成良好态势。现代社会是一个网络化、智能化的社会，科技不断进步，科技对于农业的发展起着越来越重要的作用。近年来，我国各级政府和有关部门密切