今日驚蟄，萬物生長沐春意，春耕大忙就此始，驚蟄意味著一年一度的春耕開始。

據(jù)人民日報報道，在今年兩會上，***參加江蘇代表團審議時表示“我常說兩個必保，一個是糧食飯碗中國必須端牢，再一個制造業(yè)必須筑牢。一個14億多人口的大國，必須靠自己解決這兩個問題，不能‘一招鮮吃遍天’，缺了哪一項國際市場都保不了我們?！?/p>

而農(nóng)業(yè)科技，就是中國制造與中國農(nóng)業(yè)的結(jié)合，是重中之重。

農(nóng)業(yè)科技，傳感為先，無論是智慧農(nóng)業(yè)，還是農(nóng)機裝備，傳感器都是最基本的感知器件，離了傳感器這些農(nóng)業(yè)科技都運轉(zhuǎn)不了。

我國糧食安全嗎？為什么要發(fā)展農(nóng)業(yè)科技？農(nóng)業(yè)傳感器對農(nóng)業(yè)科技有多重要？我國農(nóng)業(yè)傳感器發(fā)展情況怎樣？我國正大力發(fā)展哪些農(nóng)業(yè)傳感器？

1.3億噸糧食缺口？糧食危機？我國糧食安全嗎？為什么要發(fā)展農(nóng)業(yè)科技？

首先，我們需要問一個問題，就是我們糧食安全嗎？我們?yōu)槭裁匆l(fā)展農(nóng)業(yè)科技？

此前，中國社會科學(xué)院農(nóng)村發(fā)展研究所、中國社會科學(xué)出版社發(fā)布報告稱，到“十四五”期末（2025年），中國有可能出現(xiàn)1.3億噸左右的糧食缺口。2019年中國糧食總產(chǎn)量為6.64億噸，進口1.06億噸。

這些數(shù)據(jù)曾引發(fā)憂慮，中國糧食能自足嗎？中國有糧食危機嗎？

據(jù)2022年國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，中國糧食總產(chǎn)量68653萬噸(13731億斤)，比2021年增長0.5%。至此，中國糧食產(chǎn)量已連續(xù)8年穩(wěn)定在1.3萬億斤以上，我國主糧的自給率已經(jīng)達(dá)到了98%以上。

▲數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局

既然我國主糧自給率如此高，我國為什么一直強調(diào)糧食安全？我們?yōu)槭裁匆恢睆娬{(diào)糧食危機？

這主要是因為我國糧食存在結(jié)構(gòu)性短缺問題！什么是結(jié)構(gòu)性短缺？我國三大主糧(大米、小麥、玉米)雖然自給自足無憂，但我國的大豆、粗糧等糧食進口量巨大，其中，我國大豆自給率僅17%！這也是上文中所指的我國糧食缺口。

我國不只是糧食生產(chǎn)大國，還是全球第一大糧食進口國。而進口的，就是大豆、粗糧這些糧食，我國大豆需求主要來自食用植物油和動物飼料。隨著人民生活水平的提高，對食用油、肉類需求也迅猛增長。

▲數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局

因此我國主糧(大米、小麥、玉米)供需安全無憂，中國人的飯碗牢牢端在自己手里，但想要吃的更好，卻還需要更多努力。

而我國耕地資源有限，這些有限的資源都用來種主糧了，大豆等糧食就無法獲得足夠的耕地資源。

因此，我國亟需發(fā)展農(nóng)業(yè)科技，科技改變生產(chǎn)力，通過先進的農(nóng)業(yè)科技技術(shù)和農(nóng)機裝備，實現(xiàn)農(nóng)作物大規(guī)模量產(chǎn)，提高作物質(zhì)量和數(shù)量。

此外，促使我國大規(guī)模發(fā)展農(nóng)業(yè)科技的另一個重要原因，就是未來從事農(nóng)業(yè)勞動的人口的急劇減少。

據(jù)國家數(shù)據(jù)統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，2000-2020年農(nóng)業(yè)人口減少約28584萬人，同時城市人口不斷增加。此外，農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的平均年齡逐漸提高。

因此，未來中國農(nóng)業(yè)需要更多農(nóng)機裝備等農(nóng)業(yè)科技來代替人工進行耕種。

農(nóng)業(yè)傳感器有多重要？農(nóng)業(yè)科技關(guān)鍵核心技術(shù)之一！美國將其列入農(nóng)業(yè)5大需重點突破的科技之一！

傳感器技術(shù)對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有多重要？農(nóng)民最有發(fā)言權(quán)，此前有網(wǎng)友在傳感交流圈中交流了農(nóng)業(yè)傳感器的作用，提到：

“傳感器技術(shù)對農(nóng)業(yè)來說確實非常重要，我們村里有種植大棚櫻桃的，對溫度濕度的要求尤為苛刻，每年夏秋兩個季節(jié)，就睡在地里，24小時有人看守，一旦沒及時通風(fēng)或者保溫，一年就白干了，顆粒無收!希望傳感器技術(shù)在農(nóng)業(yè)上能得到更好的普及，大力推廣”

農(nóng)作物對溫度、濕度等等環(huán)境要求最為敏感，在現(xiàn)代科技的支撐下，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)早已實現(xiàn)了精細(xì)化作業(yè)，通過傳感器感知農(nóng)作物生長中的各種環(huán)境參數(shù)，可以用最少的資源（水、肥料和種子）提高農(nóng)作物生產(chǎn)力。

今年春節(jié)期間，央視推出的傳感器系列節(jié)目《傳感中國》中，第四期就詳細(xì)介紹了傳感器對農(nóng)業(yè)的巨大作用（全部節(jié)目內(nèi)容可參看《央視推出傳感器系列節(jié)目，這一卡脖子科技億萬中國人首次了解?。ㄈ?集視頻&圖文）》）：

各式各樣的傳感器，我們溫室就有685個，1700多個控制器，它們每天都能產(chǎn)生2000多萬條數(shù)據(jù)，可以說我們是在用科技為植物生命成長設(shè)置陽光雨露的“最優(yōu)解”，可以讓番茄的口感提升得更好，使我們的產(chǎn)量提升3倍到4倍。

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傳感器技術(shù)是農(nóng)業(yè)關(guān)鍵科技之一，據(jù)中國工程院院士、北京市農(nóng)林科學(xué)院國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任趙春江介紹：

“從世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢看，農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)可概括為三大類：一是以品種為代表的農(nóng)業(yè)生物技術(shù)，這是農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)核心；二是以農(nóng)業(yè)傳感器、大數(shù)據(jù)和人工智能為代表的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，可為農(nóng)業(yè)賦能；三是以智能化農(nóng)機裝備為代表的農(nóng)業(yè)工業(yè)技術(shù)，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的工具。三大技術(shù)融合，將促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營方式變革，加快農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展?！?/p>

中國工程院院士、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授羅錫文認(rèn)為，農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)有：動植物生命信息感知、大數(shù)據(jù)和人工智能核心算法；農(nóng)業(yè)傳感器、智能控制設(shè)備、自主作業(yè)機器人和精準(zhǔn)作業(yè)裝備；建立“實時感知、智能控制、精準(zhǔn)作業(yè)、智慧服務(wù)”的工廠化農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，實現(xiàn)技術(shù)產(chǎn)品自主化、生產(chǎn)管理智慧化；基于北斗的農(nóng)機自動導(dǎo)航與精準(zhǔn)作業(yè)技術(shù)、農(nóng)機裝備智能化設(shè)計技術(shù)等。

其中，實現(xiàn)農(nóng)作物感知，是農(nóng)業(yè)工作后續(xù)部署的重要參考依據(jù)。同時，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)機裝備等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工具，都離不開傳感器技術(shù)。

全球農(nóng)業(yè)科技最發(fā)達(dá)的美國，早在2018年7月，美國國家科學(xué)院發(fā)布《至2030年推動食品與農(nóng)業(yè)研究的科學(xué)突破》報告（Science Breakthroughs to Advance Food and Agricultural）。

指出了未來十年美國食品與農(nóng)業(yè)研究的主要目標(biāo)和面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，識別了5項科學(xué)突破機遇并提出了相應(yīng)的建議：

1、跨學(xué)科研究與系統(tǒng)方法。突破：利用系統(tǒng)方法理解食品和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)不同要素間相互作用的本質(zhì)，進一步提高整個系統(tǒng)的效率、適應(yīng)力和可持續(xù)性。建議：優(yōu)先利用跨學(xué)科的科學(xué)方法和系統(tǒng)方法來解決最棘手的問題。

2、傳感技術(shù)。突破：開發(fā)并驗證精準(zhǔn)的田間傳感器和生物傳感器，提高跨食品和農(nóng)業(yè)各學(xué)科的快速檢測和監(jiān)控能力。建議：建立支持有效利用現(xiàn)有傳感技術(shù)、并開發(fā)跨領(lǐng)域新型傳感技術(shù)的計劃。

3、數(shù)據(jù)科學(xué)和農(nóng)業(yè)食品信息學(xué)。突破：數(shù)據(jù)科學(xué)、軟件工具和系統(tǒng)模型的應(yīng)用和集成將為食品和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)管理提供先進的分析方法。建議：建立農(nóng)業(yè)食品信息學(xué)新興領(lǐng)域的培育計劃，促進信息技術(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)和人工智能在食品和農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域的開發(fā)與應(yīng)用。

4、基因組學(xué)和精準(zhǔn)育種。突破：提高對農(nóng)業(yè)重要生物的常規(guī)基因編輯能力，以促進重要生產(chǎn)力性狀和品質(zhì)性狀的精準(zhǔn)快速改良。建議：建立一個開發(fā)利用基因組學(xué)和精準(zhǔn)育種的計劃，對重要農(nóng)業(yè)生物性狀進行遺傳改良。

5、微生物組。突破：理解微生物組與農(nóng)業(yè)的相關(guān)性，并利用相關(guān)知識來改進作物生產(chǎn)、提高飼料轉(zhuǎn)化率及提高對病害和非生物脅迫的抗性。建議：建立計劃支持對動物、土壤和植物微生物學(xué)的深入研究，并促進其在整個食品系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用。

美國將高精度、精準(zhǔn)、可現(xiàn)場部署的傳感器以及生物傳感器的開發(fā)、應(yīng)用作為未來農(nóng)業(yè)科技突破的關(guān)鍵。

▲《Science Breakthroughs to Advance Food and Agricultural》原文

中國的農(nóng)業(yè)傳感器情況如何？落后5-10年，美國、德國、日本又處于壟斷地位！

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年中國的數(shù)字經(jīng)濟總量達(dá)到 39.2 萬億，占GDP比重38.6%，其中，農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)數(shù)字經(jīng)濟滲透率分別為 8.9%、21.0%、40.7%，且農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字經(jīng)濟增速相較于 2019 年增長僅 0.7 個百分點，分別小于工業(yè)和服務(wù)業(yè)的1.6和2.9個百分點。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展明顯落后于工業(yè)和服務(wù)業(yè)。

因此，作為發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)和建立農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)體系等農(nóng)業(yè)科技的關(guān)鍵技術(shù)，農(nóng)業(yè)傳感器是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化技術(shù)領(lǐng)域的制高點，是國家在國際前沿高科技技術(shù)領(lǐng)域競爭的重要環(huán)節(jié)。

根據(jù)華為XLabs的研究報告，智慧農(nóng)業(yè)的潛在市場規(guī)模有望從2015年的137億美元增長至2020年的268億美元，年復(fù)合增長率達(dá)14.3%。華為XLabs的數(shù)據(jù)顯示，到2025年，用于牲畜、農(nóng)作物和環(huán)境監(jiān)測的傳感器出貨量將達(dá)到數(shù)十億。

從宏觀經(jīng)濟上來看，農(nóng)業(yè)數(shù)字經(jīng)濟的落后，意味著我國農(nóng)業(yè)傳感器等農(nóng)業(yè)高科技術(shù)普及乏力，存在巨大發(fā)展空間。

農(nóng)業(yè)傳感器主要包括農(nóng)業(yè)環(huán)境信息傳感器、動植物生命信息傳感器、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與安全信息傳感器、農(nóng)機工況與作業(yè)傳感器等。

據(jù)廣東省&浙江省重點研發(fā)計劃項目論文《農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)在我國的應(yīng)用和市場：現(xiàn)狀與未來展望》披露：

我國大部分農(nóng)業(yè)技術(shù)接近國際水平，部分落后國際水平5年，而植物葉綠素信息感知傳感器技術(shù)、農(nóng)業(yè)智能物聯(lián)網(wǎng)感知傳感器技術(shù)、農(nóng)機裝備作業(yè)參數(shù)傳感器技術(shù)落后國際水平5?10年，甚至 10 年以上。值得一提的是，對于表中所列技術(shù)，美國幾乎全部處于世界領(lǐng)先水平，

此外，中國工程院院士趙春江指出：

總體判斷，美國、德國、日本等國家在農(nóng)業(yè)傳感器領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，壟斷了感知元器件、高端農(nóng)業(yè)環(huán)境傳感器、動植物生命信息傳感器、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)在線檢測設(shè)備等相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品。未來5-10年，研發(fā)準(zhǔn)確、精密、便攜的傳感器和生物傳感器將是各國農(nóng)業(yè)傳感器創(chuàng)新發(fā)展的重點領(lǐng)域。

目前，在我國，常用農(nóng)業(yè)環(huán)境傳感器（光、溫、水、氣）高靈敏度、高穩(wěn)定性關(guān)鍵技術(shù)、農(nóng)用無人機動力電池研發(fā)以及位置感知技術(shù)已經(jīng)基本實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

但是，細(xì)究這些農(nóng)業(yè)傳感器的核心器件——傳感器芯片、敏感元件等，幾乎來自于進口，這與我國中高端傳感器芯片進口率90%等產(chǎn)業(yè)技術(shù)羸弱有關(guān)。

一號文件重視農(nóng)業(yè)核心技術(shù)發(fā)展，我國未來3年著重發(fā)展4種農(nóng)業(yè)傳感器

今年2月份發(fā)布的中央1號文件，是21世紀(jì)以來第20個指導(dǎo)“三農(nóng)”工作的中央一號文件。近10年，一號文件高度重視智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，每年均強調(diào)了信息科技助力農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的內(nèi)容。

今年一號文件中，“強化農(nóng)業(yè)科技和裝備支撐”作為重要工作要點，單獨列出，是近年來少有的。

▲2023年中央一號文件內(nèi)容

傳感器技術(shù)作為農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在智慧農(nóng)業(yè)中，近年來，智慧農(nóng)業(yè)在各國均受到重視，其中農(nóng)業(yè)數(shù)字化、智能化是發(fā)展關(guān)鍵。

▲各國智慧農(nóng)業(yè)政策，來源：35斗

2022年8月正式發(fā)布《產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新發(fā)展目錄（2021年版）》，該《目錄》起到引導(dǎo)、鼓勵政府、企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、優(yōu)先攻克各項關(guān)系中國相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、關(guān)系國計民生的各領(lǐng)域關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，對我們基礎(chǔ)科技發(fā)展具有重要引導(dǎo)意義。（相關(guān)信息參看《這個重磅政策發(fā)布！未來3年國家決心發(fā)展這20種傳感器！》）

在儀器儀表領(lǐng)域中，基礎(chǔ)零部件和元器件共計37種，其中涉及到4種農(nóng)業(yè)傳感器，分別是：播種作業(yè)質(zhì)量傳感器、收獲作業(yè)質(zhì)量傳感器、植物信息傳感器、土壤信息傳感器。這4種農(nóng)業(yè)傳感器，在未來3年將獲得著重發(fā)展。

<>播種作業(yè)質(zhì)量傳感器、收獲作業(yè)質(zhì)量傳感器是用于農(nóng)機裝備中的傳感器，我國農(nóng)業(yè)機械化水平比較低，實施智慧農(nóng)業(yè)離不開農(nóng)機裝備支撐。 近年來我國加大力度支持與推廣全程、全面機械化，2020年底我國主要糧食作物耕種收綜合機械化率達(dá)到了71%，丘陵山區(qū)農(nóng)作物耕種收綜合機械化率為49%，設(shè)施園藝綜合機械化率為32%，畜牧養(yǎng)殖機械化率為35%，水產(chǎn)養(yǎng)殖機械化率為30%。 然而，受農(nóng)機產(chǎn)品需求多樣化、機具作業(yè)環(huán)境復(fù)雜等因素影響，與發(fā)達(dá)國家相比，我國目前的農(nóng)機化和農(nóng)機裝備的智能化水平仍有10-20個百分點的差距，尤其是部分農(nóng)機裝備農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合不夠緊密等制約了我國智慧農(nóng)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展。 如人可以通過穿戴電子設(shè)備監(jiān)測心率、脈搏等信息一樣，植物也可以通過“穿戴”傳感器，獲取相關(guān)的生長信息，這一類傳感器稱之為植物信息傳感器，是目前農(nóng)業(yè)和生物傳感器領(lǐng)域的熱點研究內(nèi)容。 獲取充足的植物信息，將會是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的巨大飛躍。當(dāng)前，許多國外前沿大學(xué)已投入到植物信息傳感器的研發(fā)中。

▲植物信息傳感器前沿研究情況，來源：35斗 土壤信息傳感器一般監(jiān)測土壤的溫濕度、電導(dǎo)率、酸堿度、氮磷鉀養(yǎng)分、農(nóng)藥含量等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對作物生長至關(guān)重要，有助于植物的生長，最大限度地提高產(chǎn)量。 結(jié)語 農(nóng)業(yè)科技，傳感為先，無論是智慧農(nóng)業(yè)，還是農(nóng)機裝備，傳感器都是最基本的感知器件，離了傳感器這些農(nóng)業(yè)科技都難以運轉(zhuǎn)。 農(nóng)業(yè)傳感器作為農(nóng)業(yè)科技中的核心關(guān)鍵技術(shù)，我國仍與國際上先進水平差距較大，美國、德國、日本等國家在農(nóng)業(yè)傳感器領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，壟斷了感知元器件、高端農(nóng)業(yè)環(huán)境傳感器、動植物生命信息傳感器、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)在線檢測設(shè)備等相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品。 在農(nóng)業(yè)傳感器應(yīng)用上，常用農(nóng)業(yè)環(huán)境傳感器（光、溫、 水、氣）等已獲得大規(guī)模應(yīng)用，但這些傳感器的核心傳感芯片、敏感元件大部分來自進口，此外，我國在農(nóng)機裝備中的中高端傳感器等差距較大。 農(nóng)業(yè)和制造業(yè)，是中國人必須牢牢抓住的兩大核心產(chǎn)業(yè)，而農(nóng)業(yè)科技是兩者的結(jié)合，是重中之重。 對本文有什么看法？歡迎在傳感器專家網(wǎng)公眾號本內(nèi)容底下留言討論，或在中國最大的傳感社區(qū)：傳感交流圈中進行交流。

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審核編輯黃宇