摘 要:現實中普遍存在的智慧農業，往往只是智能化農業。智能化農業只有與關鍵智慧和重要智慧體系結合起來，才算具備大智慧，才能成為真正的智慧農業。智慧農業的關鍵智慧包含綠色智慧和特色智慧，其中關鍵智慧必須通過智慧體系才能促進智慧農業的發展，才能解決農業發展中的關鍵問題。生物農業和物理農業是農業智慧體系的重要組成部分，將生物農業和物理農業有機結合，是智慧農業的發展方向。

關鍵詞:智慧農業 綠色智慧 特色智慧 生物農業 物理農業

【中圖分類號】S-1 【文獻標識碼】A

我們通常認為，智慧農業就是應用現代信息技術成果，集成應用計算機與網絡技術、物聯網技術、音視頻技術、3S技術、無線通信技術及專家知識，通過移動平臺或者電腦平臺及傳感器對農業生產進行控制，實現農業產業的智能感知、智能分析、智能預警、智能決策、精準種養、可視管理。但實踐中，如果我們僅停留在這些闡述上，往往只能算得上智能化農業。

智慧農業的關鍵“智慧”

綠色智慧

具備綠色智慧，需要從資源、環境和生態三方面著手。資源著重于如何利用，環境著重于如何影響，生態著重于如何協調。

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，能夠避免農業產生對資源的掠奪性經營。要不斷提高資源質量以增加資源承載力，同時要加強資源循環利用，讓資源在循環中增值，使有限的資源發揮更大的作用。例如，農業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，雖然過度施用化學肥料和農藥提高了一時的耕地利用率，但卻嚴重破壞了耕地質量，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分轉化和循環。長此以往，耕地的承載力會不斷削弱。相反，如果我們在智能化檢測分析的基礎上科學投入有機肥料和必需中微量營養元素，會不斷培肥土壤，使耕地資源在利用中循環增值，承載力不斷提高。

在環境方面，既要智能化分析并隨時掌控環境污染存量，還要確定環境容量，不斷化解環境污染的負面影響。農業活動造成的環境污染雖然從表面上看是面源污染（主要由農田生產造成）和點源污染（主要由規模化養殖造成），但本質上卻是十分復雜的水、土、氣、生污染鏈條循環富集的立體污染。例如，水污染不僅涉及到地表水污染，如江河湖塘的污染，更嚴重的是地下水污染；土壤污染主要由不合理的農業化學投入品（如化學肥料和化學農藥）以及其他有害物質造成；氣體污染也很復雜，農業排放的污染氣體除了農藥化肥造成的有害氣體外，還有大量的溫室氣體；生物污染遠不止農產品污染，而是整個生物鏈上的污染，不僅包括農業內部動植物以及微生物等生物群落間的循環污染，還包括食品農殘在消費鏈上的循環污染。這種污染治理十分困難，一定要注重運用現代智能化手段源頭防控，而不能僅僅偏重于末端治理。

與資源和環境相比，生態是最高層次。生態文明建設已上升到國家戰略，農業是生態產業，更應重視。具體來說，既要借助智能化手段利用好生態服務功能價值，還要借助智能化動態監測界定當地的生態閾值，如利用3S技術，避免對生態造成系統性的破壞。通過智能化手段加強對農業農村生態空間的整體保護，修復和完善農業生態廊道，恢復田間生物群落和生態鏈，建設健康穩定的田園生態系統。智慧農業應遵循的原則是生產、生活、生態“三生共贏”，生產和生活不能破壞生態，同時生態建設也要與生產的發展和生活的改善相適應。智慧農業要有利于農業供給側生態轉型，這是根源問題，不解決這個問題，就沒有高質量的農產品產地，從而很難提供優質農產品。

特色智慧

特色智慧是運用智能化手段建立各地自然稟賦的動態數據庫，并根據其特點發展特色產業，這樣，農業產業體系才能具有巨大的發展潛力和強大的市場競爭力。

每個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、土質水質等因素也能構建出特有的自然稟賦。這些因素對形成地理標識、生態原產地、道地藥材等特色農產品有著重要作用，智慧農業必須運用智能化手段開發這些特色農產品以打造特色產業。

過去我們講農業，只是講一產，也就是農業生產，而對于農產品加工、物流和市場以及社會化服務等農業全產業鏈上的其他環節，考慮得很少。今后，智慧農業必須在產業鏈上加長加粗、做大做強，要利用信息收集、處理、反饋等智能化手段打造一二三產業融合的特色產業集群。此外，要進行產業創新，各地可根據常規農產品生產的廢棄物特性和當地特有條件，發展廢棄物資源化利用的靜脈產業，這類靜脈產業不僅能進一步挖掘當地特色稟賦的作用，還能促進生產常規農產品的動脈產業發展，并與之結合形成高盈利靜動脈產業集群。我國農業廢棄物資源化利用一直走不出困境，一個關鍵性的問題便是沒有抓住特色價值增長點形成高盈利的智慧農業靜動脈產業體系。

智慧農業除一二三產業縱向融合外，還要形成農業文化旅游橫向融合。要讓特色農業促進特色文化和特色旅游，反過來特色文化和特色旅游會提升特色農業品牌拉動農業發展；同時，以特色文化催生特色旅游，特色旅游帶動特色文化，并以特色文化提升特色旅游品牌。這樣，就會完整打造出農業文化旅游三類產業集聚的特色智慧航母。農業產地環境適合打造全域特色旅游的，要充分開發旅游資源，并用信息技術進行整合。此外，智慧農業還要發揮農業農村的多功能性，不僅提供安全的農產品，還要提供干凈的水、氣和環境，促進污染治理智能化。同時，考慮到特色文化對特色農業和特色旅游有著重要拉動作用，一定要充分挖掘當地的農耕文化、鄉土文化、歷史文化、民族文化，抓好文化振興，通過智慧型價值鏈形成新型產業集群。

另外，智慧農業還要突破固有思維進行創新。例如糧食方面，除了糧食主產區的“耕地糧食”，還要有非糧食主產區的特色“山水糧食”。將來，中國的糧食產業體系應該是智慧型糧食產業體系，形成以“耕地糧食”為主，“山水糧食”為輔的“立體糧食”戰略格局，改變單一的“耕地糧食”產業狀況。“山水糧食”在每個地方都不一樣，是典型的特色智慧農業范疇。例如，我國水域遼闊、山地廣袤，但在糧食范疇內，水生植物淀粉一直被忽視，如菱角、芡實、芋頭、蓮藕等，山林植物淀粉的生產潛力也沒有充分發揮，如板栗、核桃、杏仁、榛子、柿子等。這類“山水糧食”潛力巨大，各地如根據當地自然稟賦發展智慧型的功能性“立體糧食”產業，將大有可為。

發展智慧農業的重要體系

體系概述

關鍵智慧必須借助智慧體系才能促進智慧農業的發展，才能解決農業發展中的關鍵問題。長期以來，我們的農業科技體系偏重于高產，而忽略了生態。現實中，由于市場不完善，質量和價格很難對等，一般只能通過高產得效益，而不是通過生態得效益，要做到既生態又高效很難。而智慧農業必須具有高效生態的智慧體系，否則將不可持續，更談不上智慧。

高效生態的智慧體系就是在常規農業體系中糾正化學投入品的過度使用，增加生物農業科技和物理農業科技的使用力度，從而在為農業帶來更高經濟效益的同時，還能產生更大的生態效益。換句話說，高效生態的智慧體系是基于生態理念建立起來的現代農業體系，具備大智慧。

生物農業

生物農業是根據生物學原理建立的農業科技體系，強調通過促進自然過程和各種生物學過程來促進動植物生長，并建立起有效的生物防疫和生物保護體系，實現農業的生態平衡。生物農業科技除涉及生物肥料、生物農藥、生物飼料和生物獸藥外，未來還將更多地參與到動植物體內的代謝系統、免疫系統等生物學過程，使動植物健康生長，農產品高產優質。

同時，生物農業科技還將注重動植物等生物群落之間的物質與能量交換，以生物高效循環提升農業生產力，達到農業生態系統的多維循環增值。實踐中這種循環的前提是系統內物質和能量再利用的資源化費用低于系統外對應資源輸入的增加費用，可通過生物農業科技提高循環轉化水平，降低系統內物質和能量再利用的資源化費用。

生物農業科技在土壤修復方面將發揮重大作用。當前人們普遍關注的是地上生產量，今后要更多地關注地下生產力，“藏力于地”。如果我們充分發揮生物農業科技修復土壤的重大作用，土壤中的生物群落會得到較快恢復，土壤的理化性狀會越來越好，土壤的有機質含量和團粒結構比重會不斷提高，耕地的質量問題也就迎刃而解了。在這樣好的土地上，農產品供給也必然會穩步增長。

中國農業科學院原副院長章力建與筆者通過大量調研、歷史資料分析以及相關科研文獻和學術理論研究后，提出了具有中國特色的智慧型生態農業的特效模式——“中醫農業”，這是生物農業的新范疇。調研發現，多省農業基地上施用過以中草藥為原料制成的植物性農藥、土壤修復劑、葉面肥的種植業產品和飼喂過中草藥的畜禽和水產品，不僅口感變好、產量增加，而且官方檢測顯示農殘普遍大幅降低。此外，由于大量減少了化學投入品以及抗生素和激素的使用，總體上成本低于對照，而且顯著減輕了農業生產造成的環境污染和農產品農殘問題。通過查詢相關學術研究，可以發現已有大量科研文獻資料顯示，中醫的原理和方法對動植物有醫治病蟲害、促進健康生長的作用，并且能有效地修復農產品產地環境污染。在歸納分析的基礎上，我們認為，“中醫農業”就是將中醫原理和方法應用于農業領域，利用中草藥保護動植物生長、利用“中草藥+微生物+天然礦物營養元素”的組合搭配促進動植物生長、利用藥用植物與其他生物群落之間的促進、抑制作用優化動植物生長。

物理農業

物理農業是物理技術和農業生產的有機結合，是利用光、熱、聲、電、磁等物理因子操控動植物的生長發育及其生活環境，從而減少對化學農業的依賴，提高自然生產力，最終獲取高產、優質、安全的農產品。常規的物理農業就是我們常常見到的設施農業，通過大棚等人為設施增加植物的光、熱供給，此外還有燈光誘蟲、音樂養殖等。其實，物理農業遠不止這些，用途潛力十分巨大。當前，以下物理農業方式值得高度關注：

在防疫和植保技術方面，用物理學方法殺滅病原微生物、害蟲和雜草等不利于畜禽、魚類和農作物生長的生物。例如，利用靜電和電擊技術殺滅螨蟲和蠅類害蟲；使用電磁輻射使禽畜養殖場環境凈化為禽畜提供衛生的生活環境。

在生長技術方面，用物理學方法優化動植物生長。例如，應用空間電場與二氧化碳同補，使農作物產量倍增；應用光控生殖工藝，調理家禽、水生動物的生殖生長、排卵、受精等；利用強度適中的聲波，刺激種子中的分子活性，使幼芽容易破皮而出，加快種子發芽速度；磁化處理種子，提高種子酶活性，使種子有更強的生命力和發芽率等。

智慧農業還應關注的重點

智慧農業的實現，必將依靠生物農業與物理農業的有機結合，從而構建出智慧型高效生態農業體系。其實，智慧農業不僅僅是應用物聯網、互聯網等信息技術，這只是智慧農業的第一層次——智能化農業。從深層次方面來看，智慧農業必須構建起生物科技與物理科技有機結合的體系，否則就不具備大智慧。實際上，將生物農業與物理農業結合起來，由跟蹤型調控變成預見型調控，由外在型調控變成內外互動型調控，是智慧農業的發展方向。生物農業與物理農業科技的結合可以加強動植物的次生代謝。次生代謝的不同產物具有不同的效用，在參與生命活動的調節、參與光合作用過程、抗擊災害性天氣和對抗病蟲草害等方面都大有可為，可以有效提升我國農業的韌性。生物的次生代謝產物中也含有大量的人類必需的營養成分，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。基于次生代謝產物通常所具有的功能性，相應的農產品可以對接藥食同源、保健和特殊醫學用途的三類功能性食品，再對接康養產業，可以形成龐大的智慧產業，未來發展空間、潛力無限，必須做強做大。

【本文作者為中國農業科學院農業經濟與發展研究所研究員；本文受中國農業科學院科技創新工程項目（項目編號：ASTIP-IAED-2020-01）、中國農業科學院協同創新項目“新時期國家糧食安全戰略研究”（項目編號：CAAS-ZDRW202012）資助】

參考文獻

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責編：李 懿 / 司文君

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