农业，是社会很少有人关注的领域。在当今科技高速发展的社会，我们都将眼光投向了“高科技”“互联网”“AI”等智能领域，似乎和农业的关系不大。也正是因为如此，我国的农业方式一直以“千百年来的小农经济”为主。中国有960万平方公里，日本陆地面积为37.8万平方公里；中国大约有13亿人口，日本大约1.3亿人口。单单的从人口与土地面积比来看，我国要远远超过日本。换句话说，日本能够生产出供全日本1.3亿人的食量，已经是一个十分艰难的事情了。在国际贸易不盛行的古代，日本可是年年缺粮的状态。加上山地丘陵众多，农业发展受到很大的限制。
日本粮食能够自给自足吗？
图1
日本是世界上较大的农产品进口国家之一，但是俗话讲：兵马未动，粮草先行。农产品虽然目前在人们心中的地位有些下降，可是其“战略物资”的地位并未动摇。日本同样认识到这一点，上图是日本农林水产省发布的资料，从上图我们可以看出，在热量（日本按照卡路里和生产额来划分自给率）方面，日本的自给率达到了97%，蔬菜达到了75%，鱼类是59%。
图2
我们再看一个“综合供给率”的资料，上图是日本从1965年到未来的2025年的自给率推移。
- 生产金额来看，日本自给率是比较高的，能够达到66%左右。这个数据就说明：日本产的农作物价格贵，金额大；
- 主食用农作物自给率来看，近年日本保持在60%左右；
- 热量自给率来看，日本保持在38%左右；
结合上面两数据，我们可以明确的看出：日本虽然在整体上未能够达到100%自主供给的程度，可是在个别项目比如大米上，有能力满足自给自足。日本食粮自给率目标是“努力达成主要品目”的自给，其余品目可以进口。这点深刻的影响着日本农产品市场，比如蔬菜，在日本的超市能够看到很多外国进口的蔬菜，但是鲜有见到日本销售外国的大米。除了政策调控以外，还有“自给率”的原因。
老龄化，日本农业要怎么办？
图3
讨论日本的农业之前，不得不说一个老生常谈的话题，那就是老龄化。日本古代，同样受到中华文化的影响，自古就是“小农经济”，只不过这个形式在近代逐渐发生了转变而已。日本虽然面积很小，却是实实在在的“农业大国”，排名世界第5位。根据统计数据，日本农业人口大约有418.6万人，其基数不少，可是其中43.5%的人都是65岁以上的老龄化人口，并且未满35岁的青壮年人口不足5%。日本农业人口平均年龄为68.5岁，可以想象，这些年近70岁的日本人，一生都在从事农业。
日本农业面临着“后继无人”的困境，日本早在上个世纪就完成了城市化，农业区域与城市区域划分明确，但是依然不可避免的就是“工作方式”的转变。年轻人逐渐向“东京、阪神”地区集结，也就造就日本“城市一极化”现象。最近很多人都在说，日本某些地区出现了空房子“0”元卖的事情，这背后的原因就是，当地政府想要吸引更多年轻人回来！
在图2中，我们可以看到，日本提出了2025年的自给率目标，生产金额提升到73%，热量自给率提升到45%。那么问题就来了，日本如何在老龄化社会中提升粮食自给率呢？日本政府与民间机构经过多年的探索，找到了一条“可行”的道路，那就是：智能农业！
什么是“智能农业”
智能农业，简单来说就是利用机器人技术，活用ICT，实现省力、高品质生产的农业方式。这种方式是日本政府大力推行，且举全国高科技之力发展的农业形式，日本早在21世纪初就已经开始布局，主要目的就是为了解决劳动力不足的问题！我看过许多关于日本推行“智能农业”的事迹，主要总结了下面5点：
- 实现大规模、超省人力生产
智能农业的首要目的就是解决人手不足的问题，所有的操作程序都实现自动化，带动生产力的提升。比如自动驾驶的拖拉机以及其他农机设备，可以代替农户进行种植园内的监视，可以实现以最小的人力进行大规模的生产和管理。
- 提升农作物的品质与产量
农作物的产量与品质，是随着天气条件变化而变化的，现有的农业生产方式，是完全靠着“老天”吃饭。中国有句俗话说：种田不用学，别人咋做我咋做。言外之意就是，凭借着经验种田。但是，随着日本老龄化原因，没有人在愿意“继承”这些“经验”。智能农业生产方式，可以通过各种传感器来提取农地、农作物的数据并进行大数据分析，用大数据来“以最适当”的方式管理农场。比如从土壤中提取水分、农药以及肥料成分的数据，结合农作物的生产情况来分析是否需要施肥或者喷洒农药等。
- 从危险、劳累的工作中解放
农业劳动，是一项“体力劳动”，不仅会对肉体造成很大的负担，同样会有受伤的风险。特别是日本，农业劳动者多是老人，风险程度会提高。日本开发有“可穿戴的辅助设备”，穿戴以后可以减轻身体负担；或者通过机器人进行操作危险的，有可能对人体造成伤害的农业工作，比如农药喷洒等。
- 容易实现的农业形式
利用IoT设备，可以取得目前为止没有做过具体分析的农作物数据，将“经验”转换为“数据”，使人一目了然，能够让更多的人简单的培育出不逊色于农业达人的农产品。
- 让消费者感到安心
以往的农业方式，缺乏“透明性”。虽然日本农业追溯系统已经十分完善，但是农作物生长中的数据依然无法查看。从“安全性”方面来考虑，还是有不足的。通过智能农业，消费者可以看到生产过程中农作物的详细情况。
日本实例：农场管理系统
位于日本宫城县东松岛市的某农场，经营有40公顷水稻、51公顷大豆、30公顷大/小麦、6公顷蔬菜类。管理这个大规模农场的只有9名日本人，农忙时节会追加4名临时工。采用农场管理系统，可以详细的记录各个区域的生产情况、作业履历、农药的使用情况。具体介绍如下：
- KSAS系统
KSAS系统
通过手机以及电脑，可以对农场管理、肥料情况、收割作业计划、作业记录以及现在进展状况等方面进行实时的确认。也可以与农业机械联动，实时提供机械的“诊断报告”，可以随时确认农机工作是否正常，还可定位农机的位置。简单来说，这个系统是“集合”的存在，通过云端对各个方面进行监控。
- 稻田传感器（Paddy Watch）
稻田传感器，又称为Paddy Watch。将这种设备放置在稻田之中，可以随时监控水位、水温、土壤温度、空气湿度与温度等多方面的信息。可以大幅度减少稻田巡回人员的工作，并且可以根据生长数据来适当的调节水的深浅。
- 智能WEB摄像头
远距离IP摄像头与传统的网络摄像头不同，日本导入的这款摄像头是采用手机3/4G信号进行发信，可以完全无线的取得图像。但是，如果只是将它认为是一个摄像头，那么就大错特错了。日本人开发的这套系统，配合了许多传感器一同使用，可以采集温湿度、大气压、日照、碳酸、水位、放射性等各种情报。
- 智能收割机
传统的收割机只是具有“收割”功能，这家农场导入的收割机不仅仅具有收割功能，而且能够自动检测收割农作物的蛋白质比例和收货量（包括每粒农作物的质量）。讲这些数据和土壤的诊断结果相匹配，可以对“科学施肥”进行合理的设计。市场方面，可以将不同蛋白质的农作物进行区分销售，将附加值提升至最高。
- GNSS系统（全球定位系统）
农机画面
简单来说，GNSS系统可以理解为定位系统。近年，日本农业定位系统发展较为迅速，导入这套系统可以配合农业机械进行农机导航。特别是在大范围的稻田进行作业的时候，容易失去方向和位置，而搭配这套系统的农机可以通过画面事实传送位置信息。日本可以修正GPS信号，从而达到更高精度定位的系统，水平精度可以达到2~3cm。稻作物种植时，保持均匀度十分重要，这套系统让我吃惊之处是，可以将垂直精度控制在±3cm以内！
- 无人机的利用
利用无人机，进行农业喷洒，在我国已经十分成熟了。日本将无人机在农业上的作用分为三类：
- 拍摄：观察农场整体情况
- 替代人工：施肥、洒农药、播种等
- 收集情报：通过图像进行分析农作物的生长情况、昆虫情况等
无人机不仅可以搭载传统的可见光摄像头，同样也可以搭载红外光等摄像头，进行夜间巡逻以及生态确认。上图是对植生化指数的监控，在不同的时期植物的生长情况不同。
结束语
上文介绍的例子只是在日本农场中运用的例子之一，在园艺、果园以及畜产等方面也有诸多的运用。比如在果园中，日本最新开发的自动采摘设备十分亮眼；畜产方面，自动给食、自动换气、自动榨乳系统等已经逐步推广。日本一个岛国，在市场有限的情况下，能够将农业技术和设备发展成一种产业，实属不易。但是反过来想一想在国内我所见到的农业基地，与日本相比，当真有许多不足。正视差距，才能够“查漏补缺”，正所谓“不怕差距，只怕不正视差距”。