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>

而農業(yè)科技，就是中國制造與中國農業(yè)的結合，是重中之重。

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

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

此前，中國社會科學院農村發(fā)展研究所、中國社會科學出版社發(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)計局數(shù)據(jù)顯示，中國糧食總產量68653萬噸(13731億斤)，比2021年增長0.5%。至此，中國糧食產量已連續(xù)8年穩(wěn)定在1.3萬億斤以上，我國主糧的自給率已經達到了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糧食安全？我們?yōu)槭裁匆恢睆娬{糧食危機？

這主要是因為我國糧食存在結構性短缺問題！什么是結構性短缺？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)展農業(yè)科技，科技改變生產力，通過先進的農業(yè)科技技術和農機裝備，實現(xiàn)農作物大規(guī)模量產，提高作物質量和數(shù)量。

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

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

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

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

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

“傳感器技術對農業(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，一旦沒及時通風或者保溫，一年就白干了，顆粒無收!希望傳感器技術在農業(yè)上能得到更好的普及，大力推廣”

農作物對溫度、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)代農業(yè)早已實現(xiàn)了精細化作業(yè)，通過傳感器感知農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）提高農作物生產力。

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，第四期就詳細介紹了傳感器對農業(yè)的巨大作用（全部節(jié)目內容可參看《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，使我們的產量提升3倍到4倍。

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傳感器技術是農業(yè)關鍵科技之一，據(jù)中國工程院院士、北京市農林科學院國家農業(yè)信息化工程技術研究中心主任趙春江介紹：

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

中國工程院院士、華南農業(yè)大學教授羅錫文認為，農業(yè)關鍵核心技術有：動植物生命信息感知、大數(shù)據(jù)和人工智能核心算法；農業(yè)傳感器、智能控制設備、自主作業(yè)機器人和精準作業(yè)裝備；建立“實時感知、智能控制、精準作業(yè)、智慧服務”的工廠化農業(yè)技術體系，實現(xiàn)技術產品自主化、生產管理智慧化；基于北斗的農機自動導航與精準作業(yè)技術、農機裝備智能化設計技術等。

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

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

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

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

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

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

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

5、微生物組。突破：理解微生物組與農業(yè)的相關性，并利用相關知識來改進作物生產、提高飼料轉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的深入研究，并促進其在整個食品系統(tǒng)中的廣泛應用。

美國將高精度、精準、可現(xiàn)場部署的傳感器以及生物傳感器的開發(fā)、應用作為未來農業(yè)科技突破的關鍵。

▲《Science Breakthroughs to Advance Food and Agricultural》原文

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

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

根據(jù)華為XLabs的研究報告，智慧農業(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，年復合增長率達14.3%。華為XLabs的數(shù)據(jù)顯示，到2025年，用于牲畜、農作物和環(huán)境監(jiān)測的傳感器出貨量將達到數(shù)十億。

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

農業(yè)傳感器主要包括農業(yè)環(huán)境信息傳感器、動植物生命信息傳感器、農產品品質與安全信息傳感器、農機工況與作業(yè)傳感器等。

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

我國大部分農業(yè)技術接近國際水平，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、農業(yè)智能物聯(lián)網(wǎng)感知傳感器技術、農機裝備作業(yè)參數(shù)傳感器技術落后國際水平5?10年，甚至 10 年以上。值得一提的是，對于表中所列技術，美國幾乎全部處于世界領先水平，

此外，中國工程院院士趙春江指出：

總體判斷，美國、德國、日本等國家在農業(yè)傳感器領域處于領先地位，壟斷了感知元器件、高端農業(yè)環(huán)境傳感器、動植物生命信息傳感器、農產品品質在線檢測設備等相關技術產品。未來5-10年，研發(fā)準確、精密、便攜的傳感器和生物傳感器將是各國農業(yè)傳感器創(chuàng)新發(fā)展的重點領域。

目前，在我國，常用農業(yè)環(huán)境傳感器（光、溫、水、氣）高靈敏度、高穩(wěn)定性關鍵技術、農用無人機動力電池研發(fā)以及位置感知技術已經基本實現(xiàn)大規(guī)模應用。

但是，細究這些農業(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%等產業(yè)技術羸弱有關。

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

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

今年一號文件中，“強化農業(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年中央一號文件內容

傳感器技術作為農業(yè)關鍵核心技術，已經廣泛應用在智慧農業(yè)中，近年來，智慧農業(yè)在各國均受到重視，其中農業(yè)數(shù)字化、智能化是發(fā)展關鍵。

▲各國智慧農業(yè)政策，來源：35斗

2022年8月正式發(fā)布《產業(yè)基礎創(chuàng)新發(fā)展目錄（2021年版）》，該《目錄》起到引導、鼓勵政府、企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、優(yōu)先攻克各項關系中國相關產業(yè)發(fā)展、關系國計民生的各領域關鍵基礎技術，對我們基礎科技發(fā)展具有重要引導意義。（相關信息參看《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！》）

在儀器儀表領域中，基礎零部件和元器件共計37種，其中涉及到4種農業(yè)傳感器，分別是：播種作業(yè)質量傳感器、收獲作業(yè)質量傳感器、植物信息傳感器、土壤信息傳感器。這4種農業(yè)傳感器，在未來3年將獲得著重發(fā)展。

<>播種作業(yè)質量傳感器、收獲作業(yè)質量傳感器是用于農機裝備中的傳感器，我國農業(yè)機械化水平比較低，實施智慧農業(yè)離不開農機裝備支撐。 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到了71%，丘陵山區(qū)農作物耕種收綜合機械化率為49%，設施園藝綜合機械化率為32%，畜牧養(yǎng)殖機械化率為35%，水產養(yǎng)殖機械化率為30%。 然而，受農機產品需求多樣化、機具作業(yè)環(huán)境復雜等因素影響，與發(fā)達國家相比，我國目前的農機化和農機裝備的智能化水平仍有10-20個百分點的差距，尤其是部分農機裝備農機農藝結合不夠緊密等制約了我國智慧農業(yè)的大規(guī)模發(fā)展。 如人可以通過穿戴電子設備監(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，是目前農業(yè)和生物傳感器領域的熱點研究內容。 獲取充足的植物信息，將會是現(xiàn)代農業(yè)的巨大飛躍。當前，許多國外前沿大學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、電導率、酸堿度、氮磷鉀養(yǎng)分、農藥含量等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對作物生長至關重要，有助于植物的生長，最大限度地提高產量。 結語 農業(yè)科技，傳感為先，無論是智慧農業(yè)，還是農機裝備，傳感器都是最基本的感知器件，離了傳感器這些農業(yè)科技都難以運轉。 農業(yè)傳感器作為農業(yè)科技中的核心關鍵技術，我國仍與國際上先進水平差距較大，美國、德國、日本等國家在農業(yè)傳感器領域處于領先地位，壟斷了感知元器件、高端農業(yè)環(huán)境傳感器、動植物生命信息傳感器、農產品品質在線檢測設備等相關技術產品。 在農業(yè)傳感器應用上，常用農業(yè)環(huán)境傳感器（光、溫、 水、氣）等已獲得大規(guī)模應用，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，我國在農機裝備中的中高端傳感器等差距較大。 農業(yè)和制造業(yè)，是中國人必須牢牢抓住的兩大核心產業(yè)，而農業(yè)科技是兩者的結合，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