随着物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的迅猛发展,农业生产正经历着从传统到现代、从人力密集型到技术密集型的深刻变革。智慧无人农场作为这一变革的前沿代表,正在全球范围内掀起一场农业生产力解放的革命。
一、智慧无人农场的涵义
智慧无人农场是指在人工不直接参与田间作业的情况下,通过综合应用物联网、大数据、人工智能、5G通信、北斗导航和机器人技术等现代科技手段,实现对农场设施、装备和机械的远程控制或智能装备自主决策、自主作业,完成农场全部生产管理任务的一种全天候、全过程、全空间的无人化生产模式。其本质是通过"机器换人"实现农业劳动力的彻底解放,代表了农业生产力发展的最先进水平。
(一)从技术构成看,智慧无人农场主要依托四大核心技术体系
物联网技术确保动植物生长在最佳环境,动态感知生长状态,为装备导航和作业提供实时参数,并保障装备间的实时通信;
大数据与云计算技术处理农场多源异构数据,进行知识挖掘和分析,形成可存储、可调用的管理知识库;
人工智能技术赋予装备端识别、学习、导航和作业能力,为云管控平台提供基于大数据的决策支持;
智能装备与机器人技术包括无人驾驶农机、植保无人机、自动采收设备等,是无人农场的物理执行主体。
(二)从系统架构看,智慧无人农场通常由四大系统组成
基础设施系统提供基础工作条件和环境保障;
实时测控系统负责环境感知、生长状态监测和作业控制;
农场管控云平台系统作为神经中枢进行数据存储、学习和决策;
智能装备系统包括移动和固定装备,执行具体作业任务。
智慧无人农场的发展通常经历两个阶段:初级阶段以远程控制为主,人机结合,人类通过指令控制设备作业;高级阶段则以自主作业为特征,农场通过管控平台自主计划、自动执行和自行纠错,实现真正的无人化生产。随着技术进步,智慧无人农场正从单一作物生产向种养结合、多元经营方向发展,从大田种植向畜牧、渔业等领域扩展,展现出广泛的适用性和强大的生命力。
二、全球智慧无人农场发展情况
全球智慧无人农场的发展呈现出多元化格局,各国根据自身农业特点和需求,探索出不同的发展路径与模式。了解这些国际经验与技术趋势,对于把握无人农场的全球发展态势和未来方向具有重要意义。
(一)主要国家的发展路径
1.中国作为人口大国和农业大国,采取了"超级工程驱动"的发展模式,通过大规模示范项目引领无人农场技术创新与应用推广。
北大荒农垦集团在1539万亩玉米田中实施无人化作业,实现了亩产提升15%、柴油消耗减少18%、每万亩减少人工200人的显著成效。新疆的"超级棉田"项目仅用2人便管理了3000亩棉田,核心装备包括极飞农业无人机集群和自动驾驶采棉机,后者的采收效率相当于60人/天的工作量。长三角地区的上海嘉定区自2020年起率先启动"数字无人农场产业片区"建设,累计完成4086.86亩无人农场建设,实现了耕、种、管、收各环节的无人化作业。江苏吴江区开发的"慧种植"四步法无人农场模式已推广至长三角地区超过50000亩农田,为智慧农业提供了区域协同发展的成功案例。
2.欧美发达国家则以技术创新突围为主要特征。
荷兰的"番茄元宇宙"项目使用机器人日均采收30吨番茄,通过无线传感网络监测140个生长参数,实现全年无休生产,产量提升30%。美国农业机械巨头John Deere组建的"钢铁军团"已联网8万台自动驾驶农机,2023年实现的玉米播种误差仅为±2厘米。Harvest CROO Robotics公司开发的草莓采收机器人可取代30名农民,每天采摘约8亩草莓;SkySquirrel Technologies公司利用无人机航拍和AI技术,可在24分钟内扫描50亩田地,监测作物健康状况的准确率达95%,预计到2027年美国的农业无人机市场将达到4.8亿美元。英国、德国等也陆续构建了无人大田农场、无人畜牧场,探索精准农业的全面实现路径。
3.新兴市场国家尝试"弯道超车"策略,通过低成本解决方案适应本地需求。
印度Fasal公司开发单价低于100美元的物联网传感器配合AI建议系统,已覆盖12万农场。肯尼亚的Hello Tractor采用"Uber模式"共享拖拉机服务,使使用成本降低70%。这些创新为资源有限的小农户提供了接触智能农业技术的可行途径,展现了无人农场技术在促进小农发展方面的潜力。
(二)技术前沿与发展趋势
当前全球无人农场技术发展呈现三个明显趋势:
一是单机智能化向系统智能化发展,从最初的自动驾驶农机向多机协同、人机协同作业演进。上海嘉定区通过改造传统拖拉机、插秧机等设备,配置北斗导航系统,实现了农机从机库到田间全程无人驾驶,自动规划作业路径;
二是数据驱动决策能力不断提升。广西南宁横州市建立的"数字茉莉"系统,通过AI图像识别技术实现病虫害自动诊断,结合智能温室控制系统,使茉莉花花期延长1-1.5个月,每亩年增收3600元以上。内蒙古鄂托克前旗的数字农业决策分析系统能预测未来24小时至15天的气象变化,提供精准的种植辅助决策;
三是作业环节从部分无人向全程无人迈进。北京市昌平区金太阳农场实现了覆盖整地、起垄、移栽、水肥、植保、收获等环节的全流程无人化作业,85%以上实现数字化自主管理,节约人工成本8.2万余元。贵州遵义余庆县的小叶苦丁茶数字化管控系统,实现物联网远程监测及调控,每亩节约人力成本800元,产量提高8.7%。
(三)面临的挑战与争议
尽管前景广阔,无人农场发展仍面临技术局限性、经济可行性和社会接受度等多重挑战。江苏省农科院的测试显示,当前采摘机器人对不规则果蔬(如草莓)的损伤率达15%,远高于人工的3%;山地农场中无人农机故障率比平原高4倍。数据可靠性问题也时有发生,如2023年河北某智慧农场因传感器误报湿度数据导致2000亩小麦过量灌溉,损失超百万元。荷兰瓦赫宁根大学研究指出,AI模型在极端气候预测中的误差率比人工经验高20%。
经济成本是另一大障碍。以北大荒无人农场为例,初期投入每亩超5000元,需连续8年增产才能回本;中小农场主调查显示仅12%愿意为智能设备贷款。社会层面,无人农场可能带来就业替代效应(每万亩减少200个岗位)、技能鸿沟(60岁以上农民培训成本超3000元/人)和土地集中化风险。针对这些问题,四川试点"职业农民持股计划",将设备折价入股参与分红;欧盟则要求无人农场必须保留10%岗位用于本地农民转型,这些探索为平衡技术进步与社会公平提供了有益借鉴。
三、智慧无人农场的经济社会效益
智慧无人农场的推广和应用不仅带来农业生产方式的技术性变革,更产生深远的经济社会影响和生态环境效益。通过量化分析这些效益,能够更全面地评估无人农场的发展价值,为政策制定和商业投资提供依据。
(一)经济效益分析
1.生产成本的大幅降低是无人农场最直接的经济效益。
湖南省益阳市大通湖区千山红镇的再生稻无人农场通过水稻全程"无人化"种植模式,实现每亩成本降低12.1%,其中播种环节亩成本降低45.65%。
广州市黄埔区莲塘村的无人农场实践显示,基于大数据分析和智能决策系统,精准计算并分配水、肥、药等农业生产资料,避免过量使用造成的浪费和环境污染,从而显著降低生产成本。
吉林长春国家农业高新技术产业示范区的1000亩无人农场,整体效率较人工操作提升超过50%,这种效率提升直接转化为劳动力成本的节约。
上海市粮食生产无人农场建设数据显示,通过无人化生产作业可实现人力成本降低55%以上,燃油成本降低15%以上,亩均节约种子5%以上。
2.产量与品质的双重提升创造了显著增值效益。
赣州经开区田园牧歌农场通过"无人农场"系统实现脐橙每年产量提升11%、精品果率提升17%。山西省大同市云州区的数字黄花项目,依托物联网监测系统使黄花菜产量增加10%,亩均销售收入增加1134元。这种增产提质效应源于无人农场精准的环境控制和资源分配,为作物提供最优生长条件。利用无人机进行病虫害监测与防治,结合生物防治、物理防治等绿色防控技术,减少化学农药的使用,在保护生态环境的同时提高作物的品质和安全性。黑龙江省农场通过无人化作业不仅提高了农业生产效率,还通过出售碳信用实现年增收超500万元,开辟了农业增收的新渠道。
3.投资回报的经济可行性已初步显现。
实践案例表明,无人智慧农场的建设通常能在三年内收回投资成本。某智慧农场通过自动化和智能化管理,年产量提高25%,节约40%的劳动力成本,农产品品质提升带来销售收入增加30%。统计显示,智慧农场的平均亩产比传统农场高出200公斤,直接经济效益显著。以上海市嘉定区为例,自2020年启动"数字无人农场产业片区"建设以来,累计完成4086.86亩无人农场的建设,实现了耕、种、管、收各环节的无人化作业,为上海乃至全国现代农业发展起到了很好的示范作用。这些实践证明,尽管无人农场初期投入较高,但中长期看具有良好的经济可持续性。
(二)社会效益体现
1.缓解农村劳动力短缺与结构优化是无人农场的重要社会贡献。
再生稻作为一种"一种两收"的种植模式,对提高农民种植效益、保障国家粮食安全具有重要意义,但农村劳动力短缺问题成为制约其发展的关键因素。无人农场的推广有效解决了这一矛盾。日本面对农业人口老龄化和数量下降问题(预计2030年农业人口将降至现有水平的50%),引入机器人采摘服务使每个温室大棚用工量降低75%。中国各地无人农场的实践也表明,通过"机器换人"可以缓解农业劳动力不足的压力,同时吸引年轻技术人才从事农业生产,促进新型职业农民的培育。这种劳动力结构的优化为乡村振兴提供了人才支撑。
2.促进农业产业体系升级是另一项重要社会效益。
无人农场的发展带动了相关产业链的协同进步。印度CropIn公司的按亩收费数据订阅模型实现亩均增收200元,浙江的"滴滴农机"平台使农机使用成本降低60%,这些创新商业模式的出现丰富了农业服务业态。贵州遵义余庆县将数字化向产业链延伸,去年全县落实运作11个苦丁茶鲜枝条清洁化加工点,取代传统家庭式作坊蒸晒加工方式,年加工苦丁片茶2000余吨。无人农场还推动农业与信息技术、高端装备制造等产业的深度融合,加速农业现代化进程。根据《数字乡村发展行动计划(2022-2025年)》要求,中国正加快建设一批智慧农场、智慧牧场、智慧渔场,推动智能感知、智能分析、智能控制技术与装备在农业生产中的集成应用,这将全面重塑农业产业体系。
3.提升粮食安全保障能力是无人农场的社会战略价值。
在国家粮食安全战略背景下,无人农场通过提高单产和减少损失为粮食安全作出双重贡献。数据显示,我国粮食生产仅"三夏"小麦机收环节减损1个百分点,就可挽回25亿斤粮食,相当于新增300万亩面积的产量。2023年全国粮食总产量达到13908.2亿斤,创历史新高,增产177.6亿斤,粮食产量连续9年站稳1.3万亿斤台阶,其中智能化、数字化的智慧农业发挥了重要作用。无人农场通过精准作业和智能管理,在提高产量的同时减少资源浪费,为"藏粮于地、藏粮于技"战略提供了技术路径,增强了国家粮食安全的韧性和可持续性。
(三)环境生态效益
1.资源节约与循环利用是无人农场环境效益的核心。
通过精准灌溉和施肥,无人农场大幅减少水资源和农业投入品的使用。河南省农业科学院农业信息技术研究所利用多光谱无人机开展小麦返青期苗情遥感监测,通过诊断模型判断小麦需肥情况,再使用施肥无人机进行精准追肥,与传统人工撒施相比节省10%至20%的肥料用量,提高肥料利用效率,减少过量施肥对土壤的污染。某智慧农场应用滴灌技术实现节水率达30%,而LED补光系统的应用则提高了光照条件下的作物生长速度。这些技术共同促进了农业资源的集约化利用,为农业可持续发展奠定了基础。
2.农业面源污染的有效控制是另一项重要环境效益。
无人农场通过精准施药和变量施肥,减少化肥农药的过量使用。山西省大同市云州区的智慧农业大数据平台有效减少化肥、农药使用量20%。上海市粮食生产无人农场通过精准作业,不仅降低了农业生产资料的使用量,还减少了约15%的柴油消耗。这种精准农业实践有助于控制农业面源污染,保护水体环境和土壤健康,促进生态系统的良性循环。
3.应对气候变化的积极作用也逐渐显现。
无人农场通过优化田间管理措施,可以增强农业系统的气候韧性。内蒙古鄂尔多斯鄂托克前旗的数字农业综合决策分析系统,结合国家与地方气象站数据、雷达卫星实时数据,模拟未来气象变化,预测预警气象风险发生情况,帮助农民更好地应对极端天气事件。黑龙江农场通过无人化精准农业实践,不仅提高了生产效率,还通过出售碳信用实现年增收超500万元,表明无人农场在农业碳减排方面的潜力已得到市场认可。这种环境正外部性的市场化补偿机制,为绿色农业发展提供了新的动力。
四、如何建设智慧无人农场
建设智慧无人农场是一项系统工程,需要综合考虑技术集成、农田改造、装备配置和管理创新等多方面因素。基于国内外成功案例和实践经验,可以总结出一套相对成熟的建设路径与方法论,为不同地区、不同规模的无人农场建设提供参考框架。
(一)基础设施建设与改造
1.农田"宜机化"改造是无人农场建设的先决条件。
根据《粮食生产"无人化农场"建设指引》,田块总面积应不小于500亩且相对集中,单个田块的长度不小于80米、宽度不小于30米,农田应符合高标准农田建设要求,具有完备的灌排设施,能够方便大型智能农机进出作业、调头转移等。上海市在无人农场建设中要求对农田下坡道进行改造,下坡角度不大于15度,增加必要的过田埂,以适宜农机自动下田、自动转场的条件。嘉定区依托外冈镇市级土地整治项目和高水平粮田建设项目,建成田块整齐、土地平整、连片成方的1.7万亩高水平粮田,为规模化、机械化、无人化生产打下坚实的"硬"基础。这种土地整理和标准化改造解决了传统农田零散、不规则的问题,为大规模机械化作业创造了条件。
2.数字基础设施部署构成无人农场的"神经系统"。
黑龙江垦区在2019年9月为七星农场北大荒精准农业农机中心开通首批5G基站,为规模化应用智能农机装备和物联网技术提供通信保障。吴江区无人农场通过部署土壤墒情监测站、农田气象监测站、水质监测控制系统、苗情监测站、病虫害疫情智能识别系统、视频图像采集设备等,全面感知目标作物的生长环境、发育趋势、田间作业状态等信息。这些数字基础设施实时采集农田环境参数和作物生长数据,为精准农业决策提供依据。广西南宁横州市在中华茉莉园5000亩核心区内安装种植智慧化管控系列设备、智能测产装备,建立土壤改良、农资投放和产量的模型,实现了茉莉花生产的数字化管控。
3.配套辅助设施建设同样不可或缺。
无人农场需要建设智能农机装备停放库房、充电桩(或加油设施)、维修站等配套设施。北京市昌平区金太阳农场总面积40余亩,通过"农机-农艺-智能"的深度融合,实现了覆盖整地、起垄、移栽、水肥、植保、收获等环节的全流程无人化作业所需的硬件设施。这些辅助设施保障了智能农机设备的正常运维和持续作业能力,是无人农场稳定运行的重要支撑。对于特殊作物,还需建设专用设施,如赣州经开区田园牧歌农场为脐橙种植配置了水肥一体化、轨道机器人等系统,满足特定作物的无人化管理需求。
(二)智能装备配置与集成
1.智能农机装备选型与改造是无人农场的核心建设内容。
根据建设指引,应配置具有远程监控、自动导航、无人/辅助驾驶、全路径规划功能的动力机械、耕整地、种植(栽插)、植保、施肥、收获等智能农机装备,数量不少于7台(套)。上海市提出的配置标准为:每1000亩粮食生产无人农场配置智能拖拉机3台、种植机械3台、植保机械2台、智能联合收割机2台。嘉定区利用北斗定位和导航系统,对现有拖拉机、插秧机、穴播机、自走式喷杆喷雾机、联合收割机进行无人化改造,实现全自动的无人化作业功能。这种改造方式在不改变农机原有主体结构和功能的前提下,通过加装无人驾驶速度、方向等控制系统,作业控制系统以及无人驾驶传感器如测距雷达、角度传感器等,对现有农机进行智能化升级,降低了投资成本。
2.物联网与智能监测设备部署实现精准管控。
龙溪河流域高标准农田(长寿)示范区配置了旋耕机器人、植保机器人、割草机器人、设施农业巡检机器人等,都可以通过遥控一键启动开始作业。吴江区建成智能全自动育秧流水线,用工从以前的12人减少到3人,工作效率从每小时600盘提高到1200盘。这些智能设备不仅替代人工,更提高了作业精度和一致性。针对传统监测方式的不足,中国农科院开发了"仿生麦穗"传感器,模拟作物感知环境变化,为精准农业提供了更直接的监测数据。印度Fasal公司开发的低成本物联网传感器单价低于100美元,配合AI建议系统,为小农户提供了经济可行的智能化方案。
3.多机协同与集群作业是前沿探索方向。
上海市鼓励探索各类农机多机协同,收割作业点对点卸粮、变量测深施肥等机械化、智能化、数字化、自动化技术和设备。美国John Deere公司的"钢铁军团"已联网8万台自动驾驶农机,实现协同作业。荷兰"番茄元宇宙"项目通过机器人集群和无线传感网络,构建了高度自动化的温室生产系统。这种设备间的协同作业不仅提高效率,还能实现单个设备无法完成的复杂农事操作。吴江区通过农机作业监控与调度管理平台、数字农业信息物联网大数据云服务平台等,实现一键线上远程点火、熄火、开始及结束作业,实时监控机具作业状况,为多机协同提供了管理工具。
(三)数据平台与管理系统建设
1.农业大数据平台是无人农场的"大脑"。
嘉定区搭建了包括农业大数据平台、无人农场、智能物联、遥感监测、养分分布、生产管理、水层管理等多个模块的数字化综合平台,可根据需求调整功能模块,也可接入其他现有平台数据,逐步形成综合性数据平台。吴江区建成无人农场集成应用平台,整合数字地图、云端部署、无人终端、智能监管、全局管理、实时监控等六大模块的农业生产全流程数据信息集合在云服务平台进行分析。这些平台实现了农场多源异构数据的汇聚、处理和分析,为农业生产提供决策支持。内蒙古鄂托克前旗研发上线的数字农业综合决策分析系统,以算法提升农业预警预测能力,在天气预测、灾害预警和产量预测三个方面提供科学决策依据,展现了数据平台在风险管理方面的价值。
2.智能决策系统将数据转化为农事操作。
横州市推进茉莉花全产业链信息化建设,建立土壤改良、农资投放和产量的模型,优选茉莉花种植植保方案;建立茉莉花病虫害算法模型,利用AI图像识别技术,实现病虫害自动识别、诊断和防治方案生成。吴江区通过"农事'智能化'决策",实现粮食生产"耕种管收"全程机械化、精准化、无人化作业。这些智能决策系统将专家经验转化为算法模型,使农业管理从经验驱动转向数据驱动。腾讯开发的"神农大模型"已学习2000万页农业文献,可诊断3000种病虫害,展示了人工智能在农业决策支持方面的巨大潜力。
3.区块链与溯源系统提升产品价值。
赣州经开区田园牧歌农场应用区块链溯源技术,集结环境数据传感、水肥一体化、轨道机器人、农户云平台、区块链溯源等五大系统,为脐橙生产提供精细化、科学化管理。这种溯源系统不仅保障了农产品质量安全,还通过提供生产过程信息增强了消费者信任,为优质优价奠定了基础。上海市嘉定区的数字化综合平台也具备生产管理追溯功能,满足了农产品质量监管和品牌建设的需求。
(四)运营模式与人才培养
1.多元化运营模式创新推动可持续发展。
赣州经开区探索"财政资金+社会资本"和"财政资金+社会资本+金融工具"的农业投入机制,田园牧歌农场所在村以50万元衔接资金投资农场智慧化升级,并量化为村集体股份,每年获得投资额10%的分红约5万元。浙江"滴滴农机"平台创新农机共享模式,使用成本降低60%。印度CropIn公司采用按亩收费的数据订阅模型,实现亩均增收200元。这些模式创新解决了无人农场建设中的资金、设备和数据服务等问题,提高了资源利用效率。赣州经开区还引入会员认领制,将富硒水稻基地以9800元/亩的价格公开认领,实现了农产品"产供销"到"销供产"的转变,这种预售模式降低了市场风险,保障了农民收益。
2.专业化人才队伍建设是无人农场成功的关键。
根据建设指引,无人农场应有经过培训且熟练操作、维护智能农机装备的专业化技术人员,能够接受新技术新事物的新型职业农民和"新农人",人员在2名以上。吴江区联合南京农业大学和省农机推广部门,成立"智慧稻作技术"推广联盟,推动无人农场技术在江苏省内多地及浙江、安徽等地的推广应用。这种产学研合作模式加速了技术传播和人才培养。针对老年农民比例高的问题(60岁以上占比超35%),需要开展专门培训,但每人培训成本超3000元,投入较大。四川试点的"职业农民持股计划"将设备折价入股,让农民参与分红,既提高了农民参与积极性,又促进了技术升级。
3.标准化与制度建设保障无人农场规范发展。
粮食生产"无人化农场"建设指引要求有农机农艺融合生产作业规程,在新品种、新装备、新技术的试验示范和推广应用方面起到标杆示范作用。吴江区初步构建了全区智慧农业农村发展的"任务书"和"路线图",对照行动计划确定的工作目标、重点任务、责任分工,由各牵头部门建立完善推进机制,逐步落实、逐项销号。这种标准化和制度化的管理方法确保了无人农场建设的质量和可持续性。欧盟通过Horizon Europe计划投入20亿欧元研发农业机器人,中国《数字乡村发展行动计划》要求2025年建成1000个无人农场,这些政策制度为无人农场发展提供了方向指引和资源保障。
五、智慧无人农场建设的扶持政策
智慧无人农场作为农业现代化的前沿领域,其发展离不开政策引导与支持。国内外政府通过制定战略规划、提供财政补贴、创新金融支持和构建产业生态等多种方式,促进无人农场技术的研发、推广和应用,形成了一整套政策支持体系。分析这些政策实践,可为完善无人农场发展环境提供参考。
(一)战略规划与顶层设计
1.国家级战略部署明确了无人农场的发展方向。
《数字乡村发展行动计划(2022-2025年)》提出"建设一批智慧农场、智慧牧场、智慧渔场,推动智能感知、智能分析、智能控制技术与装备在农业生产中的集成应用。推进无人农场试点,通过远程控制、半自动控制或自主控制,实现农场作业全过程的智能化、无人化"。《2023年数字乡村发展工作要点》进一步提出"加快无人农业作业试验区建设,推进先进适用智能农机与智慧农业、云农场建设等协同发展,挖掘5G、千兆光网和移动物联网等在农业生产场景的典型应用"。这些顶层设计将无人农场纳入数字乡村建设和乡村振兴战略的重要组成部分,提供了政策依据和发展路径。
2.地方性实施方案结合区域特点细化落实。
上海市出台《推进农业高质量发展行动方案(2021-2025年)》,重点聚焦十三个绿色田园先行片区,推进10万亩粮食生产无人农场建设。苏州市吴江区研究制定《智慧农业农村试点建设实施方案》和《数字乡村建设实施方案》,初步构建了全区智慧农业农村发展的"任务书"和"路线图",将农业农村数字化建设列入全区高质量发展产业政策实施意见,单一项目奖补最高可达100万元。这些地方性方案既贯彻了国家战略意图,又考虑了本地农业特点和需求,增强了政策的针对性和可操作性。
3.产业技术路线图引导技术创新方向。
由工业和信息化部指导,中国发布了首个智能农机技术路线图,指出到"十四五"末期,中国平原地区主要粮食作物将全面普及以导航技术为主、具备自动行走能力的智能农机装备,在集中连片的大型平原地区农场,具备高度自主行走能力的智能农机、完全自主行走能力的农机将成为作业主力,形成一批商业化的无人农场。这种技术路线图为产业创新提供了清晰的方向指引,帮助企业研发决策和市场定位,降低了技术发展的不确定性。
(二)财政补贴与税收优惠
1.直接建设奖补降低投资门槛。
上海市对成功创建粮食生产无人农场的经营主体,按照通过市级验收的建设面积,市级财政给予每1000亩70万元的奖补,鼓励区级财政加大奖补力度。宝山区在市级奖补基础上,区财政配套70万元,使每1000亩总奖补金额达到140万元。崇明区在市级财政每1000亩70万元奖补的基础上,区级财政按每1000亩55万元进行配套。这些直接财政补贴显著降低了经营主体的初期投资压力,加快了无人农场的建设步伐。奖补资金主要用于农田改造和智能设备新增或改造,其中改造是指在不改变农机原有主体结构和功能的前提下,通过加装各类传感器和自动控制系统,对现有农机进行无人驾驶智能化升级。
2.税收优惠与金融支持提供多元激励。
美国《精准农业法案》给予智能农机30%税收抵免,这种税收优惠政策间接降低了采购成本,激励农场主投资智能装备。中国的政策也鼓励探索多元化投入机制,赣州经开区探索"财政资金+社会资本"和"财政资金+社会资本+金融工具"的农业投入机制,充分发挥财政衔接推进乡村振兴补助资金"四两拨千斤"的杠杆效应。金融创新如"职业农民持股计划"将设备折价入股,让农民参与分红,既解决了资金问题,又保障了农民利益。这些财税金融政策共同构成了无人农场发展的激励体系。
3.项目化推进机制确保政策落地。
上海市要求区农业农村部门结合生产需求,组织编制本区域粮食生产无人农场年度建设计划,会同区财政部门上报市农业农村委审核。宝山区成立无人农场建设工作推进小组,协调推进无人农场建设,重点聚焦绿色田园先行片区,综合考虑农田、信息化、配套库房等基础设施建设情况,挑选条件相对成熟的地区,采取梯次推进、重点突破的方式。这种项目化管理方式明确了责任主体和时间节点,避免了政策空转,提高了执行效率。验收环节也严格规范,上海市农业农村委组织考核验收,内容包括相应亩数的农田改造、按照标准配置必要的无人化智能设备,实现精准定位、环境感知、远程通信、智能控制、作业路径规划等功能,作业质量符合农机作业规范。
(三)技术创新与产业生态培育
1.研发投入与协同创新突破关键技术。
欧盟通过Horizon Europe计划投入20亿欧元研发农业机器人,这种大规模研发资助加速了核心技术创新。中国吴江区联合南京农业大学和省农机推广部门,成立"智慧稻作技术"推广联盟,这种产学研合作模式促进了技术集成与推广应用。针对技术短板,如单机智能化提升、清洁能源转化等细分方向,加大研发力度,提升无人农场自我感知、自我适应、自我决策能力,这种精准研发策略提高了创新效率。腾讯"神农大模型"、谷歌DeepMind气候预测模型等农业AI创新,展示了企业研发投入在无人农场技术体系中的重要作用。
2.标准制定与规范发展引导行业健康有序。
政策要求加强农业设施财政性资产管理,按照《关于加强市级农业设施财政性资产管理的意见》执行,这种资产管理规范保障了财政资金的安全和效益。《粮食生产"无人化农场"建设指引》从人员专业化、装备智能化、管理信息化、农田"宜机化"、作业精准化、机艺融合化六个方面提出了具体要求,为无人农场建设提供了标准参考。随着技术发展和实践积累,未来还需制定无人农机安全标准、数据产权法规等,构建更加完善的标准体系,引导行业规范发展。
产业生态与商业模式培育促进可持续发展。政策鼓励探索多元化商业模式,如浙江"滴滴农机"共享平台降低使用成本60%,印度CropIn按亩收费数据订阅模型实现亩均增收200元,黑龙江农场出售碳信用年增收超500万元。这些创新商业模式提高了无人农场的经济可持续性。赣州经开区引入会员认领制,将富硒水稻基地以9800元/亩的价格公开认领,实现农产品"销供产"转变,这种市场创新拓展了农产品价值实现渠道。政策还支持延伸产业链条,将耕、种、管、收环节拓展至育秧、上秧、烘干、加工和销售,实现要素高效配置,这种全产业链视角增强了无人农场的产业带动能力和抗风险能力。
(四)国际经验与比较借鉴
1.政策工具的组合运用是国际普遍做法。
日本面对农业人口老龄化问题(预计2030年降至现有水平的50%),支持inaho公司推出机器人采摘服务,使每个温室大棚用工量降低75%,公司收取服务费为农户蔬菜销售额的15%。这种市场化服务模式解决了小农户投资能力不足的问题。美国通过《精准农业法案》的税收抵免政策和企业的技术创新,推动无人农场商业化发展。荷兰、德国等欧洲国家则通过研发资助和产学研合作,促进农业机器人技术进步。这些国际经验表明,无人农场发展需要根据本国农业特点和需求,综合运用研发资助、税收优惠、服务创新等多种政策工具。
2.小农户包容性发展是新兴市场的关注重点。
印度Fasal公司的低成本物联网传感器(单价<100美元)+AI建议系统,覆盖12万农场;肯尼亚Hello Tractor的Uber模式共享拖拉机服务,使使用成本降低70%。这些创新为小农户参与智慧农业提供了可行路径,避免技术鸿沟扩大带来的社会分化。中国政策也强调"宜机化"改造要因地制宜,对现有农机进行适度智能化改造,降低技术 adoption 门槛。欧盟要求无人农场必须保留10%岗位用于本地农民转型,这种包容性政策值得借鉴,可在技术进步的同时保障农民就业权益。
3.全球协同与技术输出是未来趋势。
随着技术成熟,中国计划在2040年后实现"技术输出至非洲、东南亚,建成100个跨国无人农场联盟"。这种国际合作视野有助于形成全球性的智慧农业生态。英国、美国、荷兰、德国、日本等陆续开始建设无人农场,项目涵盖粮食生产、畜牧、渔业等,这种多元化实践为全球无人农场发展提供了丰富经验。中国《数字乡村发展行动计划》要求2025年建成1000个无人农场,这种规模化推进策略可加速技术迭代和成本下降,为全球智慧农业发展做出贡献。
六、结论与展望
智慧无人农场作为农业现代化的高级形态,代表了信息技术与农业生产的深度融合,其发展将深刻改变传统农业的面貌。通过对无人农场的内涵特征、全球实践、综合效益、建设路径和政策体系的系统分析,可以看出无人农场不仅是技术创新的结果,更是农业生产方式、组织形式的全面变革,对保障粮食安全、促进农业可持续发展具有重要意义。
从发展阶段看,无人农场将经历从"远程控制"到"自主作业"的演进过程。当前国内外大多数无人农场尚处于人机结合、远程控制的初级阶段,但部分地区已开始向自主作业的高级阶段探索。随着物联网、大数据、人工智能等技术的不断成熟,无人农场将实现真正的无人化,或者仅需偶尔的人工干预或纠偏,最终达到农场所有机械化作业和过程管理都通过管控平台自主计划、自动执行、自主决策、自行纠错的水平。这一演进过程需要技术、政策和市场环境的协同支持。
(一)未来无人农场发展将呈现三大趋势
一是技术集成化,从单一技术应用向多技术融合创新转变,如具身智能农机通过强化学习自主适应未知地形,农业大模型整合海量农业知识和数据;
二是应用场景多元化,从粮食作物向经济作物、畜牧、渔业等领域扩展,从平原地区向丘陵山区延伸,如"番茄元宇宙"、无人渔场等创新实践;
三是服务模式平台化,通过"滴滴农机"等共享平台降低使用门槛,通过数据订阅服务扩大技术覆盖面,使中小农户也能享受智慧农业成果。
(二)推动无人农场健康发展需要把握好几个关键点
一是技术创新与成本控制的平衡,既要研发高端智能装备,也要开发适合小农户的低成本解决方案;
二是效率提升与社会公平的兼顾,在提高生产率的同时关注农民就业和收入问题;
三是政府引导与市场主导的结合,初期通过政策激励启动市场,最终形成可持续的商业模式。
展望未来,无人农场将与数字乡村、智慧农业整体发展协同推进,成为农业现代化的重要引擎。正如《数字乡村发展行动计划》所规划的,到2025年中国将建成一批智慧农场、智慧牧场、智慧渔场,这些示范项目将引领农业生产的数字化转型,为乡村振兴和农业高质量发展提供强大动力。随着技术的不断进步和政策的持续完善,智慧无人农场有望从今天的试点示范走向明天的普及推广,为实现农业现代化提供坚实支撑。
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