智慧农业发展现状综述

智慧农业发展现状综述——

新科技驱动农业变革目录C

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智慧农业发展现状综述1.1

中国农业发展面临的问题………………………………....051.2 新技术助力中国农业发展……………..…..091.3 智慧农业概念的解读及应用……………...141.1

中国农业发展面临的问题3

智慧农业发展背景综述

智慧农业发展背景综述1.1

中国农业发展面临的问题中国耕地面积不断减少，人均耕地面积远远小于世界平均水平，优等耕地质量占比较少根据世界银行以及国家统计局统计的数据，中国人均耕地面积（总耕地面积/总人口）逐年减少，远小于世界平均水平，同时由于建设占用、自然灾害、生态退耕以及农业结构调整等多种原因导致中国耕地面积不断减少。2016年，中国耕地面积20.24亿亩，占世界总耕地面积的8%；总人口为13.8亿，占世界总人口的19%；中国需要用占世界8%的耕地面积养活占世界19%的人口。不仅如此，根据国土资源局2015年统计，将耕地质量按照不同级别进行分类，其中优质土地面积只占总面积的2.9%，将近53%的土地质量属于中等级别。由于随意使用化肥、农药以及大气污染、不科学轮作耕地等原因，耕地质量问题严重，影响粮食产量以及农产品质量。20.2920.2720.2720.2620.2520.242.9852.9702.9402.9252.9102.9001.5061.4971.4901.4821.4731.4632020.120.220.320.420.520.6201120142012 2013中国现有耕地面积（亿亩）2015 2016中国人均耕地面积(亩/人)世界人均耕地面积(亩/人)来源：世界银行、中国统计局亿欧（）中国耕地面积及中国与世界人均耕地面积中等地面积占比52.9%4高等地面积占比26.5%低等地面积占比17.7%注：耕地质量共为15级，1-4级为优等地；5-8级为高等地；9-12级为中等地；13-15级为低等地来源：中国国土资源局 亿欧

（）截至2015年末，中国四个级别耕地质量占比优等地面积占比2.9%

智慧农业发展背景综述1.1

中国农业发展面临的问题中国农业生产服务价格逐年增高，农业经营人员受教育程度较低农业生产服务价格指的是服务农业生产所花费的价格，可通过农业生产服务价格指数来体现，农业生产服务价格指数表示的是一定时期内农业生产服务价格变动的趋势。以2007年生产服务价格指数=100为基准，当超过100时，说明生产服务价格上涨；反之，则说明生产服务价格下跌。从图中可以看出，中国农业生产服务价格逐年增高。根据2017年12月统计的全国农业普查数据，全国农业生产经营人员总共31422万人，且受教育程度在初中及以下占比为91.8%，远高于76.1%，即全国受初中及以下教育人数占比，可见农业经营人员受教育程度偏低。100.0110.3119.0124.1134.4145.6155.1161.3164.8167.3801001201401601802007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016来源：中国统计年鉴2017 亿欧（）农业生产服务价格指数(以2007年为基准)全国农业经营人员与中国整体受教育程度在初中及以下对比受教育程度占比中国农业经营人员91.8%中国整体76.1%注：中国整体受教育程度在初中及以下数据是根据国家统计局

2010

年人口普查每十万人中受高中及以上教育人口数为23962人来源：国家统计局农业普查数据公报 亿欧（）

计算得出。受教育程度占比大专及以上1.2%高中或中专7.1%初中48.4%小学37.0%未上过学6.4%截至2017年，全国农业经营人员受教育程度占比5

智慧农业发展背景综述1.1

中国农业发展面临的问题化肥、农药过度使用，粮食减产量受天气影响严重5107.85404.45239.15561.65704.25911.85838.85995.96022.6162.3167.2170.9175.8178.7180.6180.2180.7178.3460051005600610066007100来源：国家统计局2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015农用化肥施用量（万吨） 农药使用量（万吨）亿欧

（）1.31.60.91.11.21.01.0232.1116.1206.3

200.7144.4190.60.00.51.01.52.02.53.00.71.11.20.60.60.9113.3240.5282.182.1125.0247.90.00.51.01.52.0 1.82.53.0201020112012201320142015

2016洪涝作物受灾面积(万公顷)洪涝粮食减产(亿公斤)来源：中国水利部201020112012201320142015

2016干旱作物受灾面积(万公顷)干旱粮食减产(亿公斤)亿欧

（）2015年，农业部出台政策《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》，方案中指出，2013年，我国农作物化肥用量21.9公斤/亩，远高于世界平均水平8公斤/亩，化肥农药的过度使用严重影响了耕地的质量以及农产品的品质。根据国家统计局的数据，农药和化肥的使用量几乎逐年增长，直到2015年农药的使用量才出现略微下跌趋势。中国农作物自然灾害有四大类：水灾、旱灾、风雹和冰冻。其中，水灾和旱灾最为严重，每年作物受灾面积将近2万公顷，粮食减产总量在300-400亿公斤。从图中可以看出，粮食减产量与当年自然灾害受灾面积高度正相关。2007-2015年，化肥和农药使用量对比 洪涝和干旱受灾面积及粮食减产对比61.2

新技术助力中国农业发展7

智慧农业发展背景综述

智慧农业发展背景综述1.2

新技术助力中国农业发展以物联网、人工智能等为主的新技术助力中国农业发展传统农业涉及到的新技术很多，如3S技术（遥感技术RS、地理信息系统GIS、全球定位系统GPS）、物联网技术、无线通信技术以及以数据分析和数据挖掘为主的大数据技术和以机器视觉和深度学习为主的人工智能技术等，通过这些新技术与传统农业的结合，助力农业快速发展。、人工智能以计算机视觉、图像识别以及深度学习等人工智能技术实现作物产量预测土地规划及病虫害防治等。物联网通过传感器、摄像头等监测设备，使用无线传感技术，实现动植物的远程监控、管理等。大数据以天气、土壤、农作物、病虫害以及动物身体特征数据等作为大数据基础，对动植物生长情况进行分析、预测等。3S技术使用卫星遥感技术实现作物勘测、生长情况以及病虫害预测、预防，运用GPS进行精准定位、跟踪等。8

智慧农业发展背景综述1.2

新技术助力中国农业发展新技术着重体现在农业的生产环节中，当前主要应用于农业种植和畜牧养殖上广义的农业分为种植业、林业、畜牧业、渔业以及副业等五种产业形式；农业产业链包括生产环节和流通环节，以及与之搭配的物流系统和金融系统等四个部分。目前，新技术主要体现在农业的生产环节中，应用在农业种植和畜牧养殖上，本报告将着重探讨农业生产环节的农业种植和畜禽养殖方向。流通环节9物流系统金融系统电商微商批发市场餐饮零售深加工销售加 冷 包 配工 藏 装 送种植生产环节养殖农业种植林业种植水产养殖畜牧养殖

智慧农业发展背景综述1.2

新技术助力中国农业发展当前，新技术主要应用于产中环节传统农业种植在产前环节主要需要作物种子、化肥、农药、农机、农具和温室大棚需要用的农膜；在产中环节，需要对作物进行播种、施肥、除草、灌溉以及病虫害防治等；在产后环节，需要对农产品进行采摘和分拣。传统的畜牧养殖需要选址、建设养殖舍、选种以及准备饲料和兽药；在产中环节，需要进行繁育、饲养以及疾病防疫和环境清理等管理；产后环节，需要对畜禽进行称重和屠宰。目前，以物联网、人工智能为主的新技术，主要应用于农业和畜牧业的产中环节。种子农药农具化肥农机农膜建造选种兽药选址孵化饲料农业种植畜牧养殖施肥灌溉病虫害防治繁育饲养疾病防疫环境清理采摘分拣称重屠宰产前环节产中环节产后环节播种除草10

智慧农业发展背景综述1.2

新技术助力中国农业发展新技术可应用在农业生产环节两种不同的种植模式中农业种植生产环节农业生产环节种植方式主要分为设施种植和大田种植。大田种植主要以粮食作物为主，其中包括世界三大口粮：水稻、小麦和玉米；而设施种植由于成本的问题，主要以经济作物为主，包括蔬菜、水果、花卉等。设施种植分为温室大棚种植、集装箱种植两种，目前多采用无土栽培技术，利用LED灯代替自然光，自动控制植物光合作用，增加植物营养；由于设施种植受天气气候及病虫害等因素的影响较少，可以提高作物产量，增加效益。目前，大田种植主要运用3S技术、人工智能技术监测室外的天气气候、病虫害以及农作物生长等数据；而设施种植主要通过物联网技术实施监测空气温湿度、二氧化碳浓度以及作物生长情况等。设施种植大田种植温室大棚集装箱粮食作物蔬菜、水果、花卉等水稻、小麦、玉米等经济类作物111.3

智慧农业概念的解读及应用12

智慧农业发展背景综述

智慧农业发展背景综述1.3

智慧农业概念的解读及应用中国历年一号政策文件大力支持农业发展，智慧农业相关概念多次被提出15201520162012 2013 2014“加快推动农业科技创新”突出农业科技创新重点，加快推进前沿技术研究，在信息技术、先进制造技术、精准农业技术等方面取得重大突破“加快发展现代农业”确保国家粮食安全，加强科技创新，继续实施种业发展，以及农机装备、高效安全肥料农药兽药的研发“全面深化农村改革”推进农业科技创新，建设以农业物联网和精准装备为重点的农业全程信息化和机械化技术体系，组织重大农业科技攻关“加快农业现代化、实现全面小康目标”大力推进“互联网+”现代农业，应用物联网、云计算、大数据、移动互联等现代信息技术。同时，大力发展智慧气象和农业遥感技术应用“加大改革创新力度”加快农业科技创新，在生物育种、智能农业、农机装备、生态环保等领域取得重大突破，支持农机、农药、化肥等企业技术创新加快科技研发，实施智慧农业工程，推进农业物联网试验示范和农业装备智能化，发展智慧气象，提高气象灾害监测预报预警水平“深入推进农业供给侧结构性改革”2017“实施乡村振兴战略”发展高端农机装备制造、大力发展数字农业，实施智慧农业林业水利工程，推进物联网实验示范和遥感技术应用资料来源：新华社

智慧农业发展背景综述1.3

智慧农业概念的解读及应用智慧农业包括精准农业、农业物联网、数字农业等多个方面，发展的基础在于数字农业16数字农业一般认为，智慧农业指的是利用物联网、人工智能、大数据等现代信息技术与农业进行深度融合，实现农业生产全过程的信息感知、精准管理和智能控制的一种全新的农业生产方式，可实现农业可视化诊断、远程控制以及灾害预警等功能。另外，智慧农业是数字农业、精准农业、农业物联网、智能农业等技术的统称。智慧农业发展的基础在于数字农业，数字农业是实现农业物联网发展的前提。智慧农业精准农业农业物联网智能农业精准农业又称精细农业、精确农业，

关键在于定位、定量、定时，

即精准灌溉、施肥和杀虫等。数字农业指的是利用传感器、摄像头、智能穿戴设备等，将农业对象、环境以及全过程进行可视化表达、数字化展现和信息化管理的一种现代农业技术。智能农业多指的是农业机械智能化，通过农机联网以及智能机器人等实现智能农业。农业物联网指的是将各种设备收集到的数据，进行系统化集成管理，从而实现自动化、智能化和远程控制等。

智慧农业发展背景综述1.3

智慧农业概念的解读及应用智慧农业的发展经历三个阶段：从萌芽，到快速发展，再到规模应用17规模应用期进入21世纪，农业劳动力不断向其他产业转移，结构性短缺和老龄化趋势已成为全球问题，精准农业、新技术的快速发展为农业机器人的发展提供了新的动力和可能。采摘机器人以及利用计算机视觉等技术实现水果的自动分拣系统得到了广泛应用。同时，农业无人机植保行业不断发展。新技术的不断发展，加速了智慧农业的快速实现，形成了现代农业发展的新业态。快速发展期20世纪90年代，计算机视觉技术在农业中取得了较大发展，农业机器人成为农业发展新方向，“中国863电脑农业”在世界信息首脑峰会上获得了峰会大奖，标志着我国利用智能化农业信息技术改造传统农业做出的巨大贡献得到了世界范围内的认可。资料来源：中国人工智能学会《中国智能农业发展报告》萌芽期20世纪70年代末，美国为代表的欧美国家率先开始农业信息化的应用研究，以农业专家系统（运用新技术，汇集农业知识和专家经验等，为农业生产经营者提供咨询服务）为代表的应用开始在农业领域萌芽。20世纪80年代，我国开始研制农业专家系统，涉及作物栽培、病虫害防治、生产管理、节水灌溉等多个方面。

智慧农业发展背景综述1.3

智慧农业概念的解读及应用智慧农业能够解决的6大问题：以提高生产经营效率、降低生产成本为首2

降低生产成本智慧农业实现了投入少、产量高的目标，通过农业生产高度规模化、机械化、智能化特点，降低生产成本，提高市场竞争力。4

提升农产品质量安全利用新技术实现“无人化”精准控制，达到水、肥、光、热的最佳利用，不过度施肥、喷洒农药，杜绝污染，确保农产品绝对安全。6

改变农业生产者、消费者观念改变了过去生产者单纯依靠经验进行农业生产经营的模式，转变了农业生产者、消费者对传统农业落后、科技含量低的观念。