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人類面臨的矛盾與挑戰(zhàn)
有數(shù)據(jù)顯示，2022年，中國人口自然增長率創(chuàng)57年來同比最大降幅，甚至多個省份現(xiàn)負增長。另據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)，自1963年至今，我國人口自然增長率由最高33.33‰降至2022年的0.34‰。人口增長的嚴峻形勢，可能也會跟西方國家一樣，面臨因勞動力短缺而致很多產(chǎn)業(yè)發(fā)展受限的窘境。長期以來西方國家面臨著勞動力短缺問題，中國作為14億人口的大國，會存在勞動力短缺的問題么？
粗略估計，我國從事農(nóng)業(yè)從業(yè)人口的比例為20%～30%，而美國、德國、日本等這樣的發(fā)達國家，農(nóng)業(yè)從業(yè)人口僅為1%～3%，所以，中國的農(nóng)村勞動力還是有很大的“富余空間”的。但隨著城鎮(zhèn)化的繼續(xù)，未來農(nóng)業(yè)從業(yè)人口會繼續(xù)減低，不可避免地要解決農(nóng)業(yè)用工的問題。
很多大型農(nóng)戶和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，農(nóng)忙時，無論是春播還是秋收，都會雇用大量的農(nóng)業(yè)季節(jié)工，而現(xiàn)在很多地方甚至高日薪都很難雇傭到人了。這是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本激增，最后不得不用機械化的一個最主要的原因。
市場需求會倒逼機械化替代人工。以前，無論是土豆、甜菜、玉米還是棉花收獲采摘，都存在大量人工采摘的現(xiàn)象。但隨著人力成本的上升，大多數(shù)都讓機械化生產(chǎn)替代了。未來，農(nóng)業(yè)和食品生產(chǎn)將面臨越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。解決這一點，關(guān)鍵還是在于農(nóng)業(yè)科技的進步。所以，面對食品短缺，只有通過科技化才能拯救人類。
農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)
農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展分為三個階段。一是農(nóng)業(yè)機械化：規(guī)?；r(nóng)業(yè)，利用農(nóng)業(yè)機械，提升勞動生產(chǎn)率。二是農(nóng)業(yè)自動化：在傳統(tǒng)機械基礎(chǔ)上利用計算機軟硬件設(shè)備等手段，更加高效地組織生產(chǎn)，實現(xiàn)資源的更加合理配置，更大程度上降低人工干預(yù)。三是農(nóng)業(yè)智能化：通過多種設(shè)備與渠道獲取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)字化、智能化生產(chǎn)；并將數(shù)據(jù)打通進行資源整合，實現(xiàn)更有效的資源配給和利用，達到農(nóng)業(yè)智慧化、少人化與無人化！
農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈是比較復(fù)雜的系統(tǒng)，簡單地說包括從前端的種子、農(nóng)藥、化肥與農(nóng)機，再到后端的工廠加工，以及市場流通渠道和終端銷售。人類從利用簡單生產(chǎn)工具的低生產(chǎn)效率的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)一路走來，向農(nóng)業(yè)的機械化、自動化，甚至更進一步的智能化發(fā)展。
撒肥：從機械化向智能化測土施肥邁進
“莊稼一枝花，全靠肥當家”。這句廣為流傳的農(nóng)諺，說明了肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當中的重要作用。化肥是糧食的“糧食”，和種子一樣，對糧食增產(chǎn)發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。
在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)小規(guī)模種植模式下，我國大部分農(nóng)村地區(qū)還是采用人工手動施肥。種植戶施肥主要憑各自經(jīng)驗，施多施少全靠手感,而且每個人都不一樣。這就是我國每年化肥施用量超過4000萬噸，但化肥的利用率極為低下的原因。不僅造成了資源的極大浪費，還造成了嚴重的環(huán)境污染，破壞生態(tài)平衡，影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，直接或間接地危害人畜健康。因此，科學合理適量地施肥勢在必行，機械化作業(yè)的撒肥機成為的農(nóng)業(yè)科技發(fā)展第一階段的農(nóng)機裝備。
撒肥機，機械化施肥的優(yōu)點是效率高，一臺撒肥機能抵上幾十個人工；撒播均勻，每畝的撒播量可以調(diào)節(jié)，能量化（機器設(shè)備的量化是相對穩(wěn)定且固化不變的，不像人工撒播那樣沒有標準、全靠手感）。撒肥機的好處毋庸置疑，但是早期的撒肥機大多比較小，制造簡單粗糙。很多簡易的撒肥機沒有精準調(diào)節(jié)的功能，無論你撒什么樣的肥料，只是簡單地把肥料撒出去就算完成任務(wù)，別提均勻度和精準度了。一些農(nóng)場看到的撒肥機性能與做工非常差，有的就是老百姓自己焊個斗子做出來的，沒有均勻和精準撒肥的概念。這不僅是肥料和效率浪費的問題，對環(huán)境也不利。
隨著農(nóng)業(yè)規(guī)?；降奶岣?，撒肥機越來越有了用武之地。2011年，?？怂嫉驴萍脊疽M歐洲技術(shù)，投資孵化了一家專業(yè)從事撒肥機研發(fā)制造的工廠“黑森機械”，研發(fā)生產(chǎn)各種類型和功能的撒肥機，可以精準地控制撒播的幅寬和下肥量。產(chǎn)品既有懸掛式的也有牽引式的，有單盤、雙盤的，還有擺動式的；撒播面寬可從幾米到50多米之間進行調(diào)節(jié)，一臺大一點的設(shè)備一天能撒播1500～2000畝地；具有非常豐富的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用場景，無論是旱田還是水田，果園還是牧草，能撒播水稻、小麥、燕麥、牧草等各種種子；還可撒鼠藥、撒融雪劑等，用途很廣。由于黑森機械對自我的標準要求很高，主要對標的是德國、法國的先進產(chǎn)品，致力于進口高端撒肥機的國產(chǎn)替代，且核心零配件、控制系統(tǒng)皆選用的國內(nèi)外知名品牌，不到十年的市場耕耘，其產(chǎn)品已經(jīng)遍及大江南北，在全國各地發(fā)揮作用，并且還出口到了東南亞、大洋洲、非洲等多個國家和地區(qū)。
撒肥機，不僅要撒得遠，還要撒得均勻、準確到位。節(jié)肥高效是衡量撒肥機的重要指標。更進一步的提升，則是測土配方變量施肥的發(fā)展。
傳統(tǒng)的撒肥機，主要依靠機械式定量給肥，然后將機械定量流出的肥料，以設(shè)定的范圍均勻的撒播到田地里，但還是會有少許誤差。如果再進一步，就是稱重施肥，通過電子元器件把需要實際撒播到地里的肥料量秤出來，精準定量，這樣確?；实氖褂昧糠嫌脩舻男枨蠛蜆藴省y土配方是根據(jù)土壤養(yǎng)分含量測定以及作物對養(yǎng)分的需求針對性配方肥料，不是降低化肥使用量，而是提高肥料的利用率。測土配方變量施肥技術(shù)能夠降低化肥使用量，能有效防止過量使用化肥，提高肥料的利用效率。簡單地說，就是未來的撒肥機不僅可以做到精確稱量給肥，還能依據(jù)測土配方，通過衛(wèi)星定位和控制，想在哪塊地撒多撒少都可以。
一位黑森機械的撒肥機研發(fā)人員說：“雖然國內(nèi)的用戶要求還沒有那么高，但是我們已經(jīng)在進一步研發(fā)更高要求的撒肥機，比如更大的拋撒寬度、更高的作業(yè)效率、更加均勻精準、自動化控制上更加人性化，更加簡便。本來，我們計劃是將這樣的設(shè)備在2022年的中國國際農(nóng)機展上展出來。”
過去的十年，國產(chǎn)撒肥機完成了機械化、自動化的過程，再進一步就是智能化了。黑森機械的研發(fā)人員曾經(jīng)在手機上展示了一個效果圖，可令人感受到國產(chǎn)撒肥機走向更高品質(zhì)、更高技術(shù)，向智能化升級迭代正日趨演變?yōu)楝F(xiàn)實。
種子加工：從機械到AI智能，令人驚訝的跨越
早期人類對谷物種子的選擇叫做“自留種”，就是收獲后把一部分收成留下來，來年再進行種植。這個過程靠的是人工或者簡易工具的種子篩選。德國佩特庫斯就是傳說中第一臺機械式風篩選的發(fā)明者。其后的一百多年，種子的生產(chǎn)加工在這個基礎(chǔ)上走向了真正的機械化和自動化。
過去幾十年里，種子公司主要致力于提高產(chǎn)量。但隨著氣候變化使天氣更加惡劣，越來越難以預(yù)測，農(nóng)民需要能在不同條件下生長的種子來滿足他們的需求。所以，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代種業(yè)要求種子具備抗惡劣環(huán)境的能力，發(fā)芽率大大提升,對于種子質(zhì)量和加工的要求也日益增長。
對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)而言，種子加工業(yè)的發(fā)展是種子生產(chǎn)現(xiàn)代化的標志。佩特庫斯生產(chǎn)的種子加工與貯藏裝備，對采收的種子進行清選、分級、干燥、精選分級、包衣、包裝等機械化處理，是提高和保證種子質(zhì)量的主要措施。清選是從采收的種子中去除未熟、空癟、受損種子及雜物的過程。種子必須干燥，達到安全貯藏的含水分標準，才能在一定的時期內(nèi)保持活力和種用價值。種子包衣是采用物理化學方法處理，殺死病原生物，提高種子抗逆性和改善播種質(zhì)量。脫毛是指種子表面脫毛和對傘形花科植物的果實(如胡蘿卜的雙懸果)除去其表面刺毛的加工工藝。脫毛后便于保存、包衣和播種。清選、干燥是種子加工的初級階段，任何國家的種子加工業(yè)都是從清選、干燥兩道工序開始的，然后才發(fā)展到分級、拌藥、包衣和丸粒化、計量、包裝、運輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié)，一般先從單機作業(yè)開始，進而形成工廠化流水線作業(yè)。
德國波恩附近的一個種子加工中心有一個全自動化的樣板項目。整個加工廠全部電腦自動化控制，整體也就4個人工作，其中還有2個人是開叉車的。倉儲建造在房子里，外表都看不出來，非常美觀。除此之外，這個加工廠對于粉塵排放、噪音和其他的一些衛(wèi)生環(huán)保的要求也非常高，非常干凈整潔，完全不是一個傳統(tǒng)意義上灰突突的加工廠。
近些年，佩特庫斯加大了研發(fā)力度，對于新產(chǎn)品的研發(fā)有著極大的投入，所以各種領(lǐng)先、跨代產(chǎn)品層出不窮。相對之前的傳統(tǒng)種子加工設(shè)備，種子加工技術(shù)設(shè)備慢慢走向智能化。比如，佩特庫斯的大型V型風篩選，一小時能清選300多噸谷物；又比如佩特庫斯在種子各類清選機全部電腦化、智能化控制；還推出智能化帶有透視功能的色選機：作為育種或者種子實驗室工作過的，大概率都經(jīng)歷過種子的數(shù)粒、清雜、裝袋的工作，非常費神而且費眼睛。但是用自動數(shù)粒、自動裝袋的數(shù)粒機就能把人解放出來，效率非常高。比如有種非常細小的種子里的雜質(zhì)，是不好篩分的，因為大小差不多，若用風選，由于種子太輕，一下子就吹飛了。有了這種清選機，細小的種子也能非常精準的進行清理。還有更細小的種子，比如1萬粒共1克的種子，幾乎和粉末一樣，人的肉眼都無法有效識別，更別說清選了，但是有非常先進智能的色選設(shè)備，可以做到人無法做到的。
作為大田種子加工線上的最主要三種機型，風篩選、比重選、包衣機，相對傳統(tǒng)的那種鐵疙瘩，調(diào)節(jié)控制都靠人掰手搖的機械方式，現(xiàn)在全都電腦控制電動化智能化了。之前傳統(tǒng)的風篩選都是純機械式的，操作需要人靠手工憑感覺去掰去轉(zhuǎn)。佩特庫斯新一代風篩選最大的區(qū)別在于，它到處布滿了感應(yīng)器，所有的操作全部通過電腦智能控制，只需一根手指在觸摸屏電腦上操控，無級控制，所有的功能都在觸摸屏上輕松實現(xiàn)，而且還帶有監(jiān)控功能。佩特庫斯目前最新的加工線，基本上可以用手機或者平板電腦實現(xiàn)實時操作控制。
人工智能種子分選使發(fā)芽率達到前所未有的高度
育種選種是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的起點，而種子是育種的基礎(chǔ)。如何篩選優(yōu)質(zhì)的種子，減少種子篩選過程中的浪費，降低成本，提升經(jīng)濟效益，是眾多種子生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)關(guān)注的重點。人工智能的出現(xiàn)讓種子產(chǎn)業(yè)有了更多新的可能：基于大數(shù)據(jù)的基因庫和表象庫等為育種提供海量數(shù)據(jù)支持；基于機器學習、人工智能的篩選技術(shù)，使優(yōu)秀品種的發(fā)現(xiàn)更精確快速，提升了效率，降低了平均成本。
得益于機器視覺技術(shù)和深度學習的AI算法， 2022年的世界種子大會上，佩特庫斯推出了世界上第一臺人工智能種子精選機OSP，也是唯一一臺在種子級別使用計算機視覺和AI算法，來檢測遺傳特征甚至特定遺傳特征的種子精選設(shè)備。通過它，種子生產(chǎn)者能夠根據(jù)基因純度、發(fā)芽率、適用植物健康狀況來清選種子；當然也可以自己定制方案，通過顏色、形狀和大小等物理參數(shù)對種子進行分選。什么意思呢？比如所有蔬菜和水果種植者都希望最大限度地提高產(chǎn)量，目前的種子精選加工的傳統(tǒng)做法是基于統(tǒng)計抽樣，這樣能達到90%的平均發(fā)芽率就算不錯了。但是，如果種植者可以通過使用上述技術(shù)，選出發(fā)芽率高達95%（高于當前行業(yè)標準5%）的種子批次，無論是發(fā)芽率（及時發(fā)芽）還是可用性（旺盛發(fā)芽）都很高，這將大大提高作物產(chǎn)量。如果用戶能從一批種子中挑選出不良種子，那么不僅可以提高每批的質(zhì)量，而且整個育種行業(yè)也不必再犧牲種子質(zhì)量。不再有80%-90％的發(fā)芽率或95％的純度，生產(chǎn)者得出的批次將會是接近100％。這種智能設(shè)備一旦適應(yīng)經(jīng)濟性且量產(chǎn)，種子生產(chǎn)將面臨顛覆性的改變，不僅僅是減少勞動強度的問題。
受益于國家高度重視種子、耕地和農(nóng)機化的形勢，2022年，佩特庫斯將最先進的種子加工技術(shù)引進到了國內(nèi)，包括新一代多功能種子包衣機。目前，這臺最大產(chǎn)能的先進包衣機已經(jīng)引進中國，同時興建了國內(nèi)乃至亞太地區(qū)最先進的玉米種子加工廠，包括玉米果穗的自動接收、扒皮選穗、果穗烘干，脫粒、自動化倉儲和精選線等，不僅實現(xiàn)電腦全自動化管理，還大量采用了智能化設(shè)備以及數(shù)字化技術(shù)。種子加工的智能化時代翹首可待。
農(nóng)業(yè)除草，園林綠化：從人工機械作業(yè)到視覺識別的農(nóng)業(yè)機器人
市政園藝的人工修剪，無論國內(nèi)還是國外，園丁都是拿一把大剪刀。剪起來比較費勁，效率也不高，剪下來的葉子還得打掃，有些高空作業(yè)還有點危險。草坪的收割，也是一項大量耗費人力的工作。在歐洲，通過利用輔助設(shè)備和工具，全自動化的機械設(shè)備，甚至包括專業(yè)的機器人，能非常高效且安全地作業(yè)，一臺設(shè)備或者一個機器人能替代幾十個人甚至上百人的勞作。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中，也有很多農(nóng)業(yè)機器人應(yīng)運而生，比如德國的BoniRob農(nóng)業(yè)機器人。
BoniRob最早是由德國Osnabruek大學和德國博世公司一起主導開發(fā)的，從最早的單一用途機器人，到后來的多用途機器人，再到變成了一個多功能應(yīng)用平臺?，F(xiàn)在，這個機器人可以攜帶多個應(yīng)用模塊，可以在各種場景應(yīng)用，包括土壤采樣、施肥、除草、打藥、采摘收獲等田地作業(yè)，也能在育種識別和表型鑒定上應(yīng)用。
由機器人技術(shù)帶動的農(nóng)業(yè)升級，正在為農(nóng)業(yè)發(fā)展打開新的思路。同工業(yè)機器人或者其他領(lǐng)域機器人相比，農(nóng)業(yè)機器人工作環(huán)境多變，且環(huán)境結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作任務(wù)具有極大的挑戰(zhàn)性。因此，一般而言，農(nóng)業(yè)機器人對智能化程度的要求要遠高于其他領(lǐng)域機器人。
在技術(shù)上，隨著云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)技術(shù)的深度融合，農(nóng)業(yè)機器人作為新一代智能化農(nóng)業(yè)機械將突破瓶頸并得到廣泛應(yīng)用。未來，農(nóng)業(yè)機器人新技術(shù)研究包括深度學習、新材料、人機共融、觸覺反饋等技術(shù)。未來的農(nóng)業(yè)技術(shù)是需要跨界融合的，農(nóng)業(yè)機器人是一種集合型的開發(fā)與應(yīng)用，將信息技術(shù)進行綜合集成，集感知、傳輸、控制、作業(yè)為一體，將農(nóng)業(yè)的標準化、規(guī)范化大大向前推進了一步。不僅節(jié)省了人力成本，也提高了品質(zhì)控制能力，并通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算等通信感知技術(shù)將農(nóng)作物與物聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能。
農(nóng)業(yè)行業(yè)肩負著養(yǎng)活全世界的重任，科技進步在農(nóng)業(yè)行業(yè)中也發(fā)揮著重要作用。如今，外部環(huán)境的變化給農(nóng)業(yè)食品行業(yè)帶來了更多的挑戰(zhàn)，極端天氣及全球變暖問題愈演愈烈，自然資源和環(huán)境的惡化，各種糧食和食品的浪費等等。全球?qū)r(nóng)業(yè)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新需求，比以往任何時候都要強烈。
德國?？怂嫉驴萍伎毓勺鳛閷I(yè)投資農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)鏈的公司，持續(xù)創(chuàng)新農(nóng)業(yè)科技應(yīng)用，促進人與自然的和諧共生，為人們享受更加美好的生活創(chuàng)造獨特價值。該公司聚焦于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)，農(nóng)業(yè)的機械化、自動化和智能化，包括不限于農(nóng)業(yè)裝備、主機設(shè)備，以及一切輔助性的設(shè)備及工具，再到自動化、信息化、智能化時代。未來5-10年，公司將堅持服務(wù)于農(nóng)業(yè)自動化領(lǐng)域，進一步增加數(shù)字農(nóng)業(yè)的研發(fā)內(nèi)容，戰(zhàn)略引進國外先進技術(shù)，包括農(nóng)業(yè)智能AI和農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)，并全面落實本地化，全力推進實現(xiàn)進口替代。
