無人農場走出“試驗田”還需幾步？

2025-03-14 09:41:16 來源：中國科技網

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“農機下田，我不下田。”3月13日，站在田埂上，身著一襲黑色長裙、腳穿皮鞋的湖南宏碩生物科技有限公司負責人熊姣軍告訴科技日報記者，在專家團隊的指導下，他們現已開啟了“傻瓜式”種田模式。“就像用手機拍照一樣，并不需要了解光圈、感光度等知識，只需要按下快門鍵即可完成。”

熊姣軍腳下的這片土地是湖南省益陽市大通湖區再生稻無人智慧農場。該農場由中國工程院院士、華南農業大學羅錫文團隊打造，2024年畝產達1265.28公斤，實現了“人不下田也能種好地”。

正值春耕時節，放眼鄉村沃野，在智能技術的加持下，無人農場的版圖正不斷擴大。江蘇省已建成283個無人農場，項目總投入8.72億元；北大荒集團建三江分公司無人農場規模龐大，設備先進，實現了水旱田各環節的大面積無人化作業……全國多地已建成的多個無人農場示范項目。

今年中央一號文件提出，支持發展智慧農業，拓展人工智能、數據、低空等技術應用場景。《全國智慧農業行動計劃（2024—2028年）》明確提出，到2026年底，智慧農業公共服務能力初步形成，探索一批主要作物大面積單產提升智能化解決方案和智慧農（牧、漁）場技術模式，農業生產信息化率達到30%以上。為了實現這一目標，無人農場智能化技術創新面臨哪些挑戰？規模推廣存在哪些障礙？未來的發力點在哪里？帶著這些問題，記者進行了深入采訪。

無人農場可大幅提高生產效率

在新疆巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣的廣袤土地上，極飛科技打造的“超級棉田”無人農場，占地3000畝，是一個集空中機器人、地面機器人、農業物聯網和智慧農場管理系統于一體的現代農業科技示范項目。

走進超級棉田，幾乎看不到農民忙碌的身影，取而代之的是各種智能機器人在田間地頭穿梭作業。它們或噴灑農藥，或澆水施肥，或巡田監測，一切都在有條不紊地進行著。

據極飛超級棉田管理者艾海鵬介紹，自2021年運營以來，超級棉田無人化率達到了75%，去年棉花畝產達到529公斤。

“無人農場，采用物聯網、大數據、人工智能、5G、機器人等新一代信息技術，通過對農場設施、裝備、機械等進行遠程控制，實現農業生產全過程的無人化作業。”國家大宗蔬菜產業技術體系智能化管理崗位科學家、北京市農林科學院信息技術研究中心研究員吳華瑞告訴記者，建設無人農場的重點在于解放人力，特別是在大規模種植中，通過機器替代人完成耕種、管理、采運等環節。

從2017年開始，國內科研機構和企業便開始探索無人農場相關技術研發。目前無人蔬菜農場的發展正逐步從理論驗證走向實際應用。吳華瑞介紹，他們的團隊在北京、河北、山西等地進行了大量的試驗和推廣工作，取得了顯著成效。例如，在山西太谷，團隊利用無人系統成功實現了胡蘿卜的種植和采收，大幅提高了生產效率和經濟效益。

傳統的人工采收方式下，一塊200畝的胡蘿卜地需要雇傭二三十人，一天僅能采收兩三畝地。而采用無人系統后，可以實現24小時不間斷作業，一臺機器一天可采收20畝地左右，工作效率是人工的近十倍。

“無人農場不僅大幅降低了人工成本，提高了采收速度，還提升了胡蘿卜的產量和質量。”吳華瑞說，由于無人系統可以實現精準作業，減少了對作物的損傷，因此胡蘿卜的商品性更好，售價也更高。“據初步估算，采用無人系統后，每畝地的經濟效益可提高約20%至30%。”吳華瑞說。

華南農業大學工程學院副院長胡煉是羅錫文團隊的一員。據他介紹，近年來，隨著北斗導航系統的廣泛應用，水稻無人農場的研發步伐顯著加快。特別是自2018年起，該團隊開始籌備水稻無人農場項目，并于2020年在廣州成功示范。此后，水稻無人農場技術迅速推廣，多個省份紛紛提出建設規劃。

胡煉指出，我國在無人水稻農場的研究和應用方面已經取得了顯著成果，不僅在耕種管收等作業環節實現了無人化，還在插秧、水直播、旱直播等多種種植方式上實現了無人作業。目前，無人農場的關鍵技術和裝備已經形成了完整的配套體系，并在全國近20個省份進行了示范應用。水稻無人農場建設進入快車道。

羅錫文強調，我國在水稻無人農場的技術和應用方面已經處于第一梯隊。未來，無人農場有望解決“誰來種地”和“怎么種地”難題。

智能設備仍需人工兜底

隨著科技的飛速發展，無人農場逐漸成為農業現代化的重要方向。然而，關鍵核心技術缺乏仍是亟待解決的難題。

當前，無人農場的核心技術集中在“耕、種、管、收”四大環節，各個環節均存在技術瓶頸。吳華瑞舉例說，蔬菜無人農場的移栽和采收環節的機械化率不足10%。“國內研發的全自動移栽機漏苗率達10%—20%，還需人工補苗。”他說，與國外先進設備相比，國產農機具的自動化成熟度仍有差距。

此外，由于蔬菜種類繁多、生長環境各異，實現蔬菜的全自動化采收也存在較大難度。

“比如，現有國產采收機僅能處理單一品類，采收白蘿卜與胡蘿卜需不同機型。”吳華瑞說，“這不是簡單的機械可靠性問題，而是涉及品種宜機化選育、育苗標準化等系統性問題。”

艾海鵬坦言，盡管超級棉田在植保、智能灌溉和遙感巡田等方面取得了突破，但在耕種環節仍有25%的場景無法實現完全無人化。其中原因涉及農業機械的自動駕駛技術和播種機的全自動化、輕量化升級。

“比如，3000畝棉田播種期需2—3人跟機，核心障礙是播種機未實現‘自動上種+換膜’，僅通過農機自駕儀提升路徑精度，沒能解決人機協同的痛點。”艾海鵬說。

艾海鵬分析，這些技術的突破不僅需要高額的研發投入，還需要長時間的積累和沉淀。然而，由于農業設備的研發周期較長，且測試環境受季節限制，許多企業在研發方面的積極性不高。“更為關鍵的是，播種機的全自動化升級需要農機具廠商突破輕量化設計和智能供種技術，這不是一家企業能完成的。”他說。

目前，國內無人農場技術研發呈現“單點先進、系統薄弱”的特點。

艾海鵬舉例說，遙感無人機雖能識別雜草、苗情，但“處方圖”生成依賴經驗參數。如施肥量僅基于葉色指數，缺乏動態修正的AI模型，農戶仍需“人工看苗+機械作業”。“未實現‘數據—決策—執行’閉環，導致智能設備仍需人工兜底。”

羅錫文團隊在廣東河源的千畝示范基地也發現類似問題，盡管農機能精準作業，但缺乏實時監測作物長勢的智能傳感器，導致“處方圖”的生成仍需人工干預。

胡煉認為，無人農場不僅要實現無人化生產，更要實現智慧化管理。

“未來需要進一步加強關鍵技術的突破和熟化，特別是在數字化感知、智能化決策、精準化作業、智慧化管理等方面。”胡煉說，在施肥環節，團隊已實現通過無人機搭載自研“感—存—算”一體化作物長勢傳感器獲取水稻長勢信息，快速生產施肥作業處方圖，從而實現變量的精準施肥。

規模化推廣還需降低成本、標準先行

極飛科技在新疆尉犁縣建設的超級棉田無人農場，經過4年的運營，產量逐年提升，成為棉花種植領域的佼佼者。然而，在推廣過程中，極飛科技也遇到了不少難題。

由于不同地區的土壤、氣候、作物種類等存在差異，對智能農機的適應性要求較高。極飛科技雖已研發出多款適應不同場景的智能農機，但在推廣過程中需根據不同地區的實際需求進行定制化調整，這無疑增加了推廣的難度和成本。

針對不同規模的農場，極飛科技已為用戶推出模塊化的解決方案，提供個性化的產品和服務。然而，要實現超級棉田的規模化推廣，還需要探索更多新的推廣模式。“如與地方政府、合作社等聯手，共同推動其建設和發展。”艾海鵬說。

胡煉坦言，在實際應用中還需要考慮成本、規模化和經濟性等問題。

首先，在無人農機的投入方面，雖然可以節省大量的人工成本，但前期的設備投入會增加總體成本。像智能拖拉機、無人植保機、智能灌溉設備等，其價格明顯高于傳統農機。

其次，無人農機的運營成本也不容忽視。雖然無人農機可顯著提高作業效率和質量，但其日常維護、保養和升級需要更專業技術人員來完成，并支付一定的費用。此外，無人農機的作業效果還受到多種因素的影響，如天氣、土壤、作物生長狀況等，這也在一定程度上增加了運營成本和經濟收益的不確定性。

我國地域遼闊，農業生產條件復雜多樣，無人農場規模化推廣還需標準先行。為此，胡煉建議將無人農場標準納入高標準農田建設的規劃設計中。

今年政府工作報告提出，高質量推進高標準農田建設。胡煉認為，高標準農田的建設是實現水稻等大田作物無人農場規模化應用的基礎條件之一。

“通過統一規劃、統一標準，不僅能實現無人農場與標準化農田的無縫對接，提高農業生產效率和質量，還能促進無人農場技術的普及和應用。”胡煉建議，相關部門應加強對標準化農田建設的投入，推動無人農場標準的制定和實施。

“推進無人農場規模化，還需要加大研發創新，加快補齊短板。”北京市農林科學院智能裝備技術研究中心主任陳立平建議，相關部門應從智能農機裝備的創新發展體系構建出發，推出相關戰略舉措與行動計劃。

這包括加大對智能農機研發的資金投入，鼓勵科研機構和企業加強合作，共同攻克關鍵技術難題，提升智能農機的自主創新能力。同時，鼓勵企業根據市場需求進行定制化生產，提高智能農機的適用性和市場競爭力。“可借鑒新能源汽車等行業的發展經驗，制定優惠政策、提供購機補貼、整合相關產業鏈資源，以促進我國無人農場規模化發展。”陳立平說。

“在智能農機推廣過程中，我們還碰到一個問題，對于很多智能農機，技術人員會用、研究生會用，但是農民不會用。”羅錫文建議，加強對農民的培訓和指導，提高他們對無人農場技術的認識和接受度。

“不過，未來，我們要讓農民像玩手機、刷視頻一樣，用最簡單的方法操作和使用智能農機。”羅錫文對此充滿信心。

專家觀點：無人農場很“缺人”

科技日報記者馬愛平

無人農場的發展，正面臨一場“新人才荒”。

北京市農林科學院信息技術研究中心研究員吳華瑞在調研中發現，我國蔬菜無人農場全自動移栽機漏苗率高，仍需人工補苗，而日本同類設備因技術封鎖無法引進。“打破國外技術壟斷，我們只能自己攻關，但面臨的困境是，既懂機械設計又懂作物栽培的復合型人才太缺乏了。”他說。

極飛超級棉田管理者艾海鵬直言：“無人農場的‘無人’是假象，我們其實比任何時候都缺人——缺能研發、操作和維護這些‘黑科技’的新農人。”

無人農場作為現代農業的新興領域，其快速發展離不開專業人才的支撐，尤其是跨領域人才的支撐。

吳華瑞坦言，目前無人農場領域人才匱乏，尤其是既懂人工智能又懂農業的復合型人才更是稀缺。現實情況是，大部分從事無人農場研究的人員都來自信息領域或機器人領域，他們對農業的了解相對有限；而農業領域的人員則對人工智能和智能裝備技術不夠熟悉。

“未來無人農場領域的人才培養需注重交叉學科融合，培養既懂人工智能、機器人技術，又熟悉農業生產規律的復合型人才。”吳華瑞建議，高校設立智能裝備、智能控制、農業機器人等細分專業方向，強化校企合作，推動理論與實踐結合。同時，加強基礎教育階段的科普教育，通過參觀示范基地、參與科研項目等方式，激發青少年對智慧農業的興趣。此外，完善職業教育體系，培養一線技術操作與設備維護人才，確保先進技術在田間地頭的落地應用。

“現有農機具廠商多為民營企業，研發周期長、成本高，缺乏具備創新能力的技術團隊。”在艾海鵬看來，無人農場的推廣更需要技術適應型人才。人才的培養應聚焦于模塊化技術應用能力和數字化管理思維。

他建議，企業與高校聯合開發課程，通過實戰培訓提升技術人員對無人機、灌溉系統等智能設備的操作與維護能力。同時，注重場景化教學，依托示范農場開展全流程實踐，幫助技術人員理解無人化管理的核心邏輯。此外，需加強新農人培訓，引導農戶轉變傳統觀念，掌握遠程監控、數據分析等數字化技能，推動技術與生產的深度融合。

華南農業大學已將“農業機器人”設為必修課，學生們不僅要編程調試導航算法，也要下田插秧。“現代農業早已不是面朝黃土背朝天了。”該校工程學院副院長胡煉指著三維農場模型說，“未來的新農人，得會用衛星數據規劃耕種，用AI、大數據防病蟲害、預測產量。”

“無人農場領域的人才培養需圍繞數字化感知、智能化決策、精準化作業和智能化管理四大核心技術開展。”胡煉建議，通過國家項目牽引，鼓勵科研團隊與企業合作，在實踐中培養科研人員解決復雜問題的能力，如農田環境感知、智能決策模型、智能農機裝備開發等，為無人農場的規模化推廣提供人才儲備。

“當前，我國農業的發展比以往任何時候都更加需要科技的支撐，需要年輕人的力量。”中國工程院院士羅錫文呼吁，“我想以我的親身經歷對所有選擇農業事業的年輕人說，要深入農村、扎根基層，唯有深入田間地頭，親身體驗農耕的艱辛，方能洞悉農民的真實需求，準確評估技術在田間的實際效能。”