農(nóng)業(yè)始終是事關(guān)發(fā)展全局和國(guó)家安全的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，特別是農(nóng)作物種子培育與種植過(guò)程的安全可控。數(shù)字農(nóng)業(yè)是我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的助推器，是打造新農(nóng)業(yè)、培養(yǎng)新農(nóng)人，建設(shè)美麗鄉(xiāng)村的重要發(fā)力點(diǎn)。特別是以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)思維打造的，部署了上百個(gè)各類(lèi)傳感器等先進(jìn)科技設(shè)備，適用于農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的云上農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)模式，將成為具備擬合種植數(shù)字模型、監(jiān)測(cè)種植安全、集各類(lèi)農(nóng)業(yè)機(jī)器人小試中試基地等多功能的農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新公共服務(wù)平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)以“種植有大腦、生長(zhǎng)有智慧、銷(xiāo)售有追溯”為重要特征的數(shù)字農(nóng)業(yè)的先進(jìn)成果，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展具有較強(qiáng)的復(fù)制、推廣價(jià)值。
糧食安全是國(guó)家安全基礎(chǔ)。“十四五”規(guī)劃中，我國(guó)對(duì)保障糧食安全作出總體部署，首次將糧食綜合生產(chǎn)能力作為安全保障類(lèi)約束性指標(biāo)，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展主要指標(biāo)中予以明確。同時(shí)，規(guī)劃還首次明確國(guó)家制定糧食安全保障法，用法律手段強(qiáng)制性保障國(guó)家糧食安全。從中長(zhǎng)期看，我國(guó)糧食供求仍將處于一種緊平衡態(tài)勢(shì)，特別是面對(duì)復(fù)雜的國(guó)際形勢(shì)、國(guó)內(nèi)持續(xù)增長(zhǎng)的糧食需求，地少缺水人多的現(xiàn)狀與粗放型種植方式，地力下降、務(wù)農(nóng)人員減少與務(wù)農(nóng)效益較低等不利因素，導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)外糧價(jià)倒掛。與此同時(shí)，快速提高的消費(fèi)升級(jí)需求，以及對(duì)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高，與農(nóng)業(yè)新品種熟化緩慢等方面的結(jié)構(gòu)性矛盾愈發(fā)突出。我國(guó)糧食安全總體形勢(shì)較好，糧食安全有一定保障，但潛在風(fēng)險(xiǎn)及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的隱患風(fēng)險(xiǎn)仍需引起足夠重視。
新農(nóng)村、新農(nóng)業(yè)、新農(nóng)人是我國(guó)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要組成部分，數(shù)字農(nóng)業(yè)是重要發(fā)力點(diǎn)。1997年，美國(guó)兩院院士正式提出了數(shù)字農(nóng)業(yè)概念，25年來(lái)，數(shù)字農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵不斷延伸與擴(kuò)展。數(shù)字農(nóng)業(yè)就是將遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等高新技術(shù)，與地理學(xué)、農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)、植物生理學(xué)、土壤學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。通過(guò)7×24小時(shí)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境、生長(zhǎng)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，形成有效、連續(xù)、完整的動(dòng)態(tài)空間信息，利用各節(jié)點(diǎn)基站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行洗選后上傳到農(nóng)業(yè)大腦對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合AI等技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行擬合模型測(cè)算，最終形成穩(wěn)定性高、標(biāo)準(zhǔn)化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)模型。大力發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)、推動(dòng)我國(guó)數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，要以工業(yè)發(fā)展思維方式為基礎(chǔ)，鼓勵(lì)適用于我國(guó)農(nóng)業(yè)復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境的科技創(chuàng)新技術(shù)，搭建有助于全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)熟化的綜合性云上農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)，著力在耕、種、管、收各環(huán)節(jié)為涉農(nóng)企業(yè)與農(nóng)戶提供各類(lèi)科學(xué)種植指導(dǎo)方案、提升生產(chǎn)效率、提升農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量。通過(guò)種、收、加工與銷(xiāo)售環(huán)節(jié)的全程可追溯與虛擬可視化，提升數(shù)字農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上各利益相關(guān)方信息透明度，極大降低生產(chǎn)的不確定性與減少人為因素，確保農(nóng)產(chǎn)品健康安全，并且增加農(nóng)民收入，化解“靠天吃飯”和散、亂、小的無(wú)序低效狀態(tài)。
不斷減少的務(wù)農(nóng)人員數(shù)量迫切要求傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植方法與管理方式的轉(zhuǎn)型升級(jí)。糧食安全與人類(lèi)健康始終是我們生存與可持續(xù)發(fā)展不可回避的重要課題?？茖W(xué)有效的精細(xì)管理手段是確保糧食安全、農(nóng)作物安全的焦點(diǎn)。擬合作物種植過(guò)程中的生長(zhǎng)模型實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指導(dǎo)生產(chǎn)是數(shù)字農(nóng)業(yè)的重要特點(diǎn)。農(nóng)業(yè)種植模型的標(biāo)準(zhǔn)化與可推廣性，是我國(guó)小農(nóng)經(jīng)濟(jì)、作坊式農(nóng)業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵突破點(diǎn)，而傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)打造新型農(nóng)業(yè)價(jià)值鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是如何（HOW）且何時(shí)（WHEN）實(shí)現(xiàn)可量化、可復(fù)制、穩(wěn)定性高的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)模型。以數(shù)據(jù)模型指導(dǎo)現(xiàn)代涉農(nóng)工作者進(jìn)行種植養(yǎng)殖，可以降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、提高農(nóng)作物產(chǎn)品質(zhì)量、彌補(bǔ)務(wù)農(nóng)人員不足的短板，從而防范農(nóng)業(yè)種植風(fēng)險(xiǎn)、改善生態(tài)環(huán)境。數(shù)字農(nóng)業(yè)不僅是技術(shù)升級(jí)迭代的過(guò)程，更是我國(guó)戰(zhàn)略性、資源性產(chǎn)業(yè)在技術(shù)、資源、產(chǎn)品等環(huán)節(jié)安全可控的重大課題。
云上農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)模式以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)思維集成了數(shù)字農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈要素，具有推廣價(jià)值。農(nóng)業(yè)的復(fù)雜性不僅在于農(nóng)作物種子的培育，也在于這些種子是否能在安全可控的環(huán)境下，生長(zhǎng)為成熟度高、口感好、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的農(nóng)作物產(chǎn)品。我國(guó)亟須一套系統(tǒng)性解決方案，利用多學(xué)科知識(shí)疊加，通過(guò)農(nóng)業(yè)用先進(jìn)設(shè)備，集合成一個(gè)完整的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新場(chǎng)景、新發(fā)展模式。2020年，世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)提出了新建“一館一園一場(chǎng)”，由“鳳岐茶社”投資建設(shè)的譚家灣云上農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)作為“一場(chǎng)”，打造了我國(guó)數(shù)字農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式，在世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)被國(guó)新辦正式向世界推介。譚家灣云上農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)集合了云棚、大田、都市種植等多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景，僅10畝的雙層玻璃架構(gòu)云棚內(nèi)就部署了300余個(gè)各類(lèi)傳感器采集單元，上百個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，五大類(lèi)40多個(gè)AI機(jī)器人、20多個(gè)邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，以及各類(lèi)下行自動(dòng)執(zhí)行設(shè)備，是國(guó)內(nèi)首個(gè)5G微基站全覆蓋云棚，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)二氧化碳濃度、空氣溫濕度、光照度、有效光合等20余項(xiàng)農(nóng)作物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)實(shí)時(shí)采集與監(jiān)測(cè)。通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)環(huán)控，形成有利于作物健康生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境，同時(shí)擬合出作物在種植過(guò)程中不同時(shí)期的生長(zhǎng)模型。試驗(yàn)場(chǎng)已為全國(guó)13個(gè)省的3500余家農(nóng)業(yè)生態(tài)合作伙伴實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指導(dǎo)。譚家灣云上農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與管理模式已經(jīng)跳出了農(nóng)業(yè)應(yīng)用限制，初步實(shí)現(xiàn)了工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化與無(wú)人化。新技術(shù)、新工具的應(yīng)用還有助于吸引更多年輕人返鄉(xiāng)務(wù)農(nóng)，助力我國(guó)美麗鄉(xiāng)村的發(fā)展與建設(shè)。
精準(zhǔn)環(huán)控與數(shù)字種植模型的集成應(yīng)用有效為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)降本增效，減少碳排放。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)云平臺(tái)、區(qū)塊鏈等技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠幫助農(nóng)戶提高對(duì)農(nóng)田整體的感知能力、更科學(xué)地決策日常操作行為、減少重體力重復(fù)性勞動(dòng)、提高勞動(dòng)效率以解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人力不足的問(wèn)題，還能夠針對(duì)育種栽培、土壤改良、智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理等各環(huán)節(jié)的碳減排與利用，提供科學(xué)有效的解決方案。種植指令通過(guò)云上數(shù)字農(nóng)業(yè)大腦，根據(jù)數(shù)據(jù)模型自動(dòng)控制各種下行執(zhí)行設(shè)備，從而讓作物生長(zhǎng)在最適宜的環(huán)境中。兩年來(lái)，譚家灣云上農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)通過(guò)對(duì)云棚內(nèi)8種西紅柿7個(gè)多月全生長(zhǎng)周期的精準(zhǔn)環(huán)控，以及數(shù)據(jù)模型指導(dǎo)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了零化學(xué)農(nóng)藥使用量。與此同時(shí)，升級(jí)改造了跨地區(qū)接入云上農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)的山東東營(yíng)及壽光黑虎村32個(gè)云棚的同類(lèi)作物種植，使農(nóng)藥使用量分別減少了48%與35%，農(nóng)業(yè)用水量分別減少了65%與90%，農(nóng)業(yè)用肥成本分別減少了40%與80%，不僅極大地降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、提高了產(chǎn)品品質(zhì)與銷(xiāo)售價(jià)格，還在當(dāng)年收回了云棚基礎(chǔ)設(shè)施的投入，并且在種植源頭減少了碳排放。與此同時(shí)，云上農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)將集成系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，利用數(shù)字技術(shù)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與獲取作物空間的碳饑餓和碳飽和數(shù)據(jù)，通過(guò)精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境中二氧化碳的數(shù)字檢測(cè)與管理，適時(shí)均勻、動(dòng)態(tài)、精準(zhǔn)釋放二氧化氮?dú)夥?，穩(wěn)定云棚內(nèi)二氧化碳濃度，加強(qiáng)云棚作物光合作用，實(shí)現(xiàn)了西紅柿平均增產(chǎn)30%。
數(shù)字農(nóng)業(yè)是落實(shí)國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略、推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的有力抓手。數(shù)字農(nóng)業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)種植過(guò)程的精準(zhǔn)環(huán)控與遠(yuǎn)程種植指導(dǎo)，降低農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中化學(xué)農(nóng)藥與化肥的使用量，保障人民群眾對(duì)食品安全的需求。數(shù)字農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展也會(huì)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈工業(yè)企業(yè)共同轉(zhuǎn)型發(fā)展，特別是將加強(qiáng)農(nóng)用機(jī)器人的研發(fā)與場(chǎng)景應(yīng)用。云上農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)作為我國(guó)數(shù)字農(nóng)業(yè)現(xiàn)階段發(fā)展的先進(jìn)成果，是數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中的科技賦能公共服務(wù)平臺(tái)，借助科技力量，建立產(chǎn)業(yè)鏈上下游創(chuàng)新聯(lián)動(dòng)，從而著力解決我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域面臨的“沒(méi)人種、不會(huì)種、不賺錢(qián)”等問(wèn)題，具有較大復(fù)制、推廣價(jià)值。
