摘 要:現(xiàn)實(shí)中普遍存在的智慧農(nóng)業(yè),往往只是智能化農(nóng)業(yè)。智能化農(nóng)業(yè)只有與關(guān)鍵智慧和重要智慧體系結(jié)合起來,才算具備大智慧,才能成為真正的智慧農(nóng)業(yè)。智慧農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵智慧包含綠色智慧和特色智慧,其中關(guān)鍵智慧必須通過智慧體系才能促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展,才能解決農(nóng)業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵問題。生物農(nóng)業(yè)和物理農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)智慧體系的重要組成部分,將生物農(nóng)業(yè)和物理農(nóng)業(yè)有機(jī)結(jié)合,是智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞:智慧農(nóng)業(yè) 綠色智慧 特色智慧 生物農(nóng)業(yè) 物理農(nóng)業(yè)
【中圖分類號(hào)】S-1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
我們通常認(rèn)為,智慧農(nóng)業(yè)就是應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)成果,集成應(yīng)用計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、音視頻技術(shù)、3S技術(shù)、無線通信技術(shù)及專家知識(shí),通過移動(dòng)平臺(tái)或者電腦平臺(tái)及傳感器對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的智能感知、智能分析、智能預(yù)警、智能決策、精準(zhǔn)種養(yǎng)、可視管理。但實(shí)踐中,如果我們僅停留在這些闡述上,往往只能算得上智能化農(nóng)業(yè)。
智慧農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵“智慧”
綠色智慧
具備綠色智慧,需要從資源、環(huán)境和生態(tài)三方面著手。資源著重于如何利用,環(huán)境著重于如何影響,生態(tài)著重于如何協(xié)調(diào)。
在資源方面,借助智能化手段,既有助于提高資源利用效率,還符合資源承載力,能夠避免農(nóng)業(yè)產(chǎn)生對(duì)資源的掠奪性經(jīng)營。要不斷提高資源質(zhì)量以增加資源承載力,同時(shí)要加強(qiáng)資源循環(huán)利用,讓資源在循環(huán)中增值,使有限的資源發(fā)揮更大的作用。例如,農(nóng)業(yè)最重要的資源是耕地,而耕地是有生命的,生物群落是其中的重要成分。在耕地利用方面,雖然過度施用化學(xué)肥料和農(nóng)藥提高了一時(shí)的耕地利用率,但卻嚴(yán)重破壞了耕地質(zhì)量,尤其是致使土壤中的生物群落衰竭,酸堿失衡,直接影響植物根系的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)。長(zhǎng)此以往,耕地的承載力會(huì)不斷削弱。相反,如果我們?cè)谥悄芑瘷z測(cè)分析的基礎(chǔ)上科學(xué)投入有機(jī)肥料和必需中微量營養(yǎng)元素,會(huì)不斷培肥土壤,使耕地資源在利用中循環(huán)增值,承載力不斷提高。
在環(huán)境方面,既要智能化分析并隨時(shí)掌控環(huán)境污染存量,還要確定環(huán)境容量,不斷化解環(huán)境污染的負(fù)面影響。農(nóng)業(yè)活動(dòng)造成的環(huán)境污染雖然從表面上看是面源污染(主要由農(nóng)田生產(chǎn)造成)和點(diǎn)源污染(主要由規(guī)模化養(yǎng)殖造成),但本質(zhì)上卻是十分復(fù)雜的水、土、氣、生污染鏈條循環(huán)富集的立體污染。例如,水污染不僅涉及到地表水污染,如江河湖塘的污染,更嚴(yán)重的是地下水污染;土壤污染主要由不合理的農(nóng)業(yè)化學(xué)投入品(如化學(xué)肥料和化學(xué)農(nóng)藥)以及其他有害物質(zhì)造成;氣體污染也很復(fù)雜,農(nóng)業(yè)排放的污染氣體除了農(nóng)藥化肥造成的有害氣體外,還有大量的溫室氣體;生物污染遠(yuǎn)不止農(nóng)產(chǎn)品污染,而是整個(gè)生物鏈上的污染,不僅包括農(nóng)業(yè)內(nèi)部動(dòng)植物以及微生物等生物群落間的循環(huán)污染,還包括食品農(nóng)殘?jiān)谙M(fèi)鏈上的循環(huán)污染。這種污染治理十分困難,一定要注重運(yùn)用現(xiàn)代智能化手段源頭防控,而不能僅僅偏重于末端治理。
與資源和環(huán)境相比,生態(tài)是最高層次。生態(tài)文明建設(shè)已上升到國家戰(zhàn)略,農(nóng)業(yè)是生態(tài)產(chǎn)業(yè),更應(yīng)重視。具體來說,既要借助智能化手段利用好生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值,還要借助智能化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)界定當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)閾值,如利用3S技術(shù),避免對(duì)生態(tài)造成系統(tǒng)性的破壞。通過智能化手段加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)空間的整體保護(hù),修復(fù)和完善農(nóng)業(yè)生態(tài)廊道,恢復(fù)田間生物群落和生態(tài)鏈,建設(shè)健康穩(wěn)定的田園生態(tài)系統(tǒng)。智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)遵循的原則是生產(chǎn)、生活、生態(tài)“三生共贏”,生產(chǎn)和生活不能破壞生態(tài),同時(shí)生態(tài)建設(shè)也要與生產(chǎn)的發(fā)展和生活的改善相適應(yīng)。智慧農(nóng)業(yè)要有利于農(nóng)業(yè)供給側(cè)生態(tài)轉(zhuǎn)型,這是根源問題,不解決這個(gè)問題,就沒有高質(zhì)量的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地,從而很難提供優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品。
特色智慧
特色智慧是運(yùn)用智能化手段建立各地自然稟賦的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫,并根據(jù)其特點(diǎn)發(fā)展特色產(chǎn)業(yè),這樣,農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系才能具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷?qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
每個(gè)地方都有自己特有的自然稟賦,除了大氣候形成的自然稟賦以外,還有小氣候營造的小范圍自然稟賦,另外,地形地貌、林田湖草、土質(zhì)水質(zhì)等因素也能構(gòu)建出特有的自然稟賦。這些因素對(duì)形成地理標(biāo)識(shí)、生態(tài)原產(chǎn)地、道地藥材等特色農(nóng)產(chǎn)品有著重要作用,智慧農(nóng)業(yè)必須運(yùn)用智能化手段開發(fā)這些特色農(nóng)產(chǎn)品以打造特色產(chǎn)業(yè)。
過去我們講農(nóng)業(yè),只是講一產(chǎn),也就是農(nóng)業(yè)生產(chǎn),而對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品加工、物流和市場(chǎng)以及社會(huì)化服務(wù)等農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈上的其他環(huán)節(jié),考慮得很少。今后,智慧農(nóng)業(yè)必須在產(chǎn)業(yè)鏈上加長(zhǎng)加粗、做大做強(qiáng),要利用信息收集、處理、反饋等智能化手段打造一二三產(chǎn)業(yè)融合的特色產(chǎn)業(yè)集群。此外,要進(jìn)行產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新,各地可根據(jù)常規(guī)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的廢棄物特性和當(dāng)?shù)靥赜袟l件,發(fā)展廢棄物資源化利用的靜脈產(chǎn)業(yè),這類靜脈產(chǎn)業(yè)不僅能進(jìn)一步挖掘當(dāng)?shù)靥厣A賦的作用,還能促進(jìn)生產(chǎn)常規(guī)農(nóng)產(chǎn)品的動(dòng)脈產(chǎn)業(yè)發(fā)展,并與之結(jié)合形成高盈利靜動(dòng)脈產(chǎn)業(yè)集群。我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用一直走不出困境,一個(gè)關(guān)鍵性的問題便是沒有抓住特色價(jià)值增長(zhǎng)點(diǎn)形成高盈利的智慧農(nóng)業(yè)靜動(dòng)脈產(chǎn)業(yè)體系。
智慧農(nóng)業(yè)除一二三產(chǎn)業(yè)縱向融合外,還要形成農(nóng)業(yè)文化旅游橫向融合。要讓特色農(nóng)業(yè)促進(jìn)特色文化和特色旅游,反過來特色文化和特色旅游會(huì)提升特色農(nóng)業(yè)品牌拉動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展;同時(shí),以特色文化催生特色旅游,特色旅游帶動(dòng)特色文化,并以特色文化提升特色旅游品牌。這樣,就會(huì)完整打造出農(nóng)業(yè)文化旅游三類產(chǎn)業(yè)集聚的特色智慧航母。農(nóng)業(yè)產(chǎn)地環(huán)境適合打造全域特色旅游的,要充分開發(fā)旅游資源,并用信息技術(shù)進(jìn)行整合。此外,智慧農(nóng)業(yè)還要發(fā)揮農(nóng)業(yè)農(nóng)村的多功能性,不僅提供安全的農(nóng)產(chǎn)品,還要提供干凈的水、氣和環(huán)境,促進(jìn)污染治理智能化。同時(shí),考慮到特色文化對(duì)特色農(nóng)業(yè)和特色旅游有著重要拉動(dòng)作用,一定要充分挖掘當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)耕文化、鄉(xiāng)土文化、歷史文化、民族文化,抓好文化振興,通過智慧型價(jià)值鏈形成新型產(chǎn)業(yè)集群。
另外,智慧農(nóng)業(yè)還要突破固有思維進(jìn)行創(chuàng)新。例如糧食方面,除了糧食主產(chǎn)區(qū)的“耕地糧食”,還要有非糧食主產(chǎn)區(qū)的特色“山水糧食”。將來,中國的糧食產(chǎn)業(yè)體系應(yīng)該是智慧型糧食產(chǎn)業(yè)體系,形成以“耕地糧食”為主,“山水糧食”為輔的“立體糧食”戰(zhàn)略格局,改變單一的“耕地糧食”產(chǎn)業(yè)狀況。“山水糧食”在每個(gè)地方都不一樣,是典型的特色智慧農(nóng)業(yè)范疇。例如,我國水域遼闊、山地廣袤,但在糧食范疇內(nèi),水生植物淀粉一直被忽視,如菱角、芡實(shí)、芋頭、蓮藕等,山林植物淀粉的生產(chǎn)潛力也沒有充分發(fā)揮,如板栗、核桃、杏仁、榛子、柿子等。這類“山水糧食”潛力巨大,各地如根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀环A賦發(fā)展智慧型的功能性“立體糧食”產(chǎn)業(yè),將大有可為。
發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的重要體系
體系概述
關(guān)鍵智慧必須借助智慧體系才能促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展,才能解決農(nóng)業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵問題。長(zhǎng)期以來,我們的農(nóng)業(yè)科技體系偏重于高產(chǎn),而忽略了生態(tài)?,F(xiàn)實(shí)中,由于市場(chǎng)不完善,質(zhì)量和價(jià)格很難對(duì)等,一般只能通過高產(chǎn)得效益,而不是通過生態(tài)得效益,要做到既生態(tài)又高效很難。而智慧農(nóng)業(yè)必須具有高效生態(tài)的智慧體系,否則將不可持續(xù),更談不上智慧。
高效生態(tài)的智慧體系就是在常規(guī)農(nóng)業(yè)體系中糾正化學(xué)投入品的過度使用,增加生物農(nóng)業(yè)科技和物理農(nóng)業(yè)科技的使用力度,從而在為農(nóng)業(yè)帶來更高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),還能產(chǎn)生更大的生態(tài)效益。換句話說,高效生態(tài)的智慧體系是基于生態(tài)理念建立起來的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)體系,具備大智慧。
生物農(nóng)業(yè)
生物農(nóng)業(yè)是根據(jù)生物學(xué)原理建立的農(nóng)業(yè)科技體系,強(qiáng)調(diào)通過促進(jìn)自然過程和各種生物學(xué)過程來促進(jìn)動(dòng)植物生長(zhǎng),并建立起有效的生物防疫和生物保護(hù)體系,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的生態(tài)平衡。生物農(nóng)業(yè)科技除涉及生物肥料、生物農(nóng)藥、生物飼料和生物獸藥外,未來還將更多地參與到動(dòng)植物體內(nèi)的代謝系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等生物學(xué)過程,使動(dòng)植物健康生長(zhǎng),農(nóng)產(chǎn)品高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。
同時(shí),生物農(nóng)業(yè)科技還將注重動(dòng)植物等生物群落之間的物質(zhì)與能量交換,以生物高效循環(huán)提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力,達(dá)到農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的多維循環(huán)增值。實(shí)踐中這種循環(huán)的前提是系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)和能量再利用的資源化費(fèi)用低于系統(tǒng)外對(duì)應(yīng)資源輸入的增加費(fèi)用,可通過生物農(nóng)業(yè)科技提高循環(huán)轉(zhuǎn)化水平,降低系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)和能量再利用的資源化費(fèi)用。
生物農(nóng)業(yè)科技在土壤修復(fù)方面將發(fā)揮重大作用。當(dāng)前人們普遍關(guān)注的是地上生產(chǎn)量,今后要更多地關(guān)注地下生產(chǎn)力,“藏力于地”。如果我們充分發(fā)揮生物農(nóng)業(yè)科技修復(fù)土壤的重大作用,土壤中的生物群落會(huì)得到較快恢復(fù),土壤的理化性狀會(huì)越來越好,土壤的有機(jī)質(zhì)含量和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)比重會(huì)不斷提高,耕地的質(zhì)量問題也就迎刃而解了。在這樣好的土地上,農(nóng)產(chǎn)品供給也必然會(huì)穩(wěn)步增長(zhǎng)。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院原副院長(zhǎng)章力建與筆者通過大量調(diào)研、歷史資料分析以及相關(guān)科研文獻(xiàn)和學(xué)術(shù)理論研究后,提出了具有中國特色的智慧型生態(tài)農(nóng)業(yè)的特效模式——“中醫(yī)農(nóng)業(yè)”,這是生物農(nóng)業(yè)的新范疇。調(diào)研發(fā)現(xiàn),多省農(nóng)業(yè)基地上施用過以中草藥為原料制成的植物性農(nóng)藥、土壤修復(fù)劑、葉面肥的種植業(yè)產(chǎn)品和飼喂過中草藥的畜禽和水產(chǎn)品,不僅口感變好、產(chǎn)量增加,而且官方檢測(cè)顯示農(nóng)殘普遍大幅降低。此外,由于大量減少了化學(xué)投入品以及抗生素和激素的使用,總體上成本低于對(duì)照,而且顯著減輕了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的環(huán)境污染和農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)殘問題。通過查詢相關(guān)學(xué)術(shù)研究,可以發(fā)現(xiàn)已有大量科研文獻(xiàn)資料顯示,中醫(yī)的原理和方法對(duì)動(dòng)植物有醫(yī)治病蟲害、促進(jìn)健康生長(zhǎng)的作用,并且能有效地修復(fù)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境污染。在歸納分析的基礎(chǔ)上,我們認(rèn)為,“中醫(yī)農(nóng)業(yè)”就是將中醫(yī)原理和方法應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,利用中草藥保護(hù)動(dòng)植物生長(zhǎng)、利用“中草藥+微生物+天然礦物營養(yǎng)元素”的組合搭配促進(jìn)動(dòng)植物生長(zhǎng)、利用藥用植物與其他生物群落之間的促進(jìn)、抑制作用優(yōu)化動(dòng)植物生長(zhǎng)。
物理農(nóng)業(yè)
物理農(nóng)業(yè)是物理技術(shù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有機(jī)結(jié)合,是利用光、熱、聲、電、磁等物理因子操控動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育及其生活環(huán)境,從而減少對(duì)化學(xué)農(nóng)業(yè)的依賴,提高自然生產(chǎn)力,最終獲取高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、安全的農(nóng)產(chǎn)品。常規(guī)的物理農(nóng)業(yè)就是我們常常見到的設(shè)施農(nóng)業(yè),通過大棚等人為設(shè)施增加植物的光、熱供給,此外還有燈光誘蟲、音樂養(yǎng)殖等。其實(shí),物理農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)不止這些,用途潛力十分巨大。當(dāng)前,以下物理農(nóng)業(yè)方式值得高度關(guān)注:
在防疫和植保技術(shù)方面,用物理學(xué)方法殺滅病原微生物、害蟲和雜草等不利于畜禽、魚類和農(nóng)作物生長(zhǎng)的生物。例如,利用靜電和電擊技術(shù)殺滅螨蟲和蠅類害蟲;使用電磁輻射使禽畜養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境凈化為禽畜提供衛(wèi)生的生活環(huán)境。
在生長(zhǎng)技術(shù)方面,用物理學(xué)方法優(yōu)化動(dòng)植物生長(zhǎng)。例如,應(yīng)用空間電場(chǎng)與二氧化碳同補(bǔ),使農(nóng)作物產(chǎn)量倍增;應(yīng)用光控生殖工藝,調(diào)理家禽、水生動(dòng)物的生殖生長(zhǎng)、排卵、受精等;利用強(qiáng)度適中的聲波,刺激種子中的分子活性,使幼芽容易破皮而出,加快種子發(fā)芽速度;磁化處理種子,提高種子酶活性,使種子有更強(qiáng)的生命力和發(fā)芽率等。
智慧農(nóng)業(yè)還應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)
智慧農(nóng)業(yè)的實(shí)現(xiàn),必將依靠生物農(nóng)業(yè)與物理農(nóng)業(yè)的有機(jī)結(jié)合,從而構(gòu)建出智慧型高效生態(tài)農(nóng)業(yè)體系。其實(shí),智慧農(nóng)業(yè)不僅僅是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù),這只是智慧農(nóng)業(yè)的第一層次——智能化農(nóng)業(yè)。從深層次方面來看,智慧農(nóng)業(yè)必須構(gòu)建起生物科技與物理科技有機(jī)結(jié)合的體系,否則就不具備大智慧。實(shí)際上,將生物農(nóng)業(yè)與物理農(nóng)業(yè)結(jié)合起來,由跟蹤型調(diào)控變成預(yù)見型調(diào)控,由外在型調(diào)控變成內(nèi)外互動(dòng)型調(diào)控,是智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。生物農(nóng)業(yè)與物理農(nóng)業(yè)科技的結(jié)合可以加強(qiáng)動(dòng)植物的次生代謝。次生代謝的不同產(chǎn)物具有不同的效用,在參與生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)、參與光合作用過程、抗擊災(zāi)害性天氣和對(duì)抗病蟲草害等方面都大有可為,可以有效提升我國農(nóng)業(yè)的韌性。生物的次生代謝產(chǎn)物中也含有大量的人類必需的營養(yǎng)成分,如特殊氨基酸、白藜蘆醇、兒茶素、異黃酮、番茄紅素、葉黃素、葉酸、類胡蘿卜素等?;诖紊x產(chǎn)物通常所具有的功能性,相應(yīng)的農(nóng)產(chǎn)品可以對(duì)接藥食同源、保健和特殊醫(yī)學(xué)用途的三類功能性食品,再對(duì)接康養(yǎng)產(chǎn)業(yè),可以形成龐大的智慧產(chǎn)業(yè),未來發(fā)展空間、潛力無限,必須做強(qiáng)做大。
【本文作者為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展研究所研究員;本文受中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):ASTIP-IAED-2020-01)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目“新時(shí)期國家糧食安全戰(zhàn)略研究”(項(xiàng)目編號(hào):CAAS-ZDRW202012)資助】
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責(zé)編:李 懿 / 司文君
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