智能农业,日本已经走在前面!我们有多大差距?

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?智能农业,日本已经走在前面!我们有多大差距?

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%。

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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?智能农业,日本已经走在前面!我们有多大差距?

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。

智能农业,日本已经走在前面!我们有多大差距?

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,日本已经走在前面!我们有多大差距?

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

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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

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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)

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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

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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

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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)

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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

智能农业,日本已经走在前面!我们有多大差距?

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:

  1. 拍摄:观察农场整体情况
  2. 替代人工:施肥、洒农药、播种等
  3. 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”。

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