專訪《智慧農(nóng)業(yè)》編委黃巖波研究員：借力美國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè) 發(fā)展我國智慧農(nóng)業(yè)

       《智慧農(nóng)業(yè)》編輯部近期通過在線方式有幸采訪了本刊編委、美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)服務(wù)局作物生產(chǎn)系統(tǒng)研究中心航空施藥和遙感技術(shù)首席科學(xué)家黃巖波研究員，邀請(qǐng)其講述了美國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史和對(duì)我國智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展建議。

1、編輯部：

       據(jù)我們了解，“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”概念最早由美國提出，能否談一談美國科學(xué)界關(guān)于“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的定義和“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”在美國的發(fā)展歷史？

黃巖波：

       精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的概念實(shí)際上有兩個(gè)方面的含義，一是管理上要觀察識(shí)別田間地塊內(nèi)的差異性 (within-field variability)，比如土壤類型，養(yǎng)分及作物產(chǎn)量，并據(jù)此在田間地塊內(nèi)進(jìn)行及時(shí)的變異投入 (site-specific)，比如播種，施肥，施藥及灌溉；二是技術(shù)上需要全球定位系統(tǒng) (GPS)，地理信息系統(tǒng) (GIS)和遙感（RS）的強(qiáng)力支撐。

       由此可以看到在管理層面上現(xiàn)在沒有什么“更先進(jìn)”的理念可以直接傳承。而在技術(shù)層面卻發(fā)展迅猛，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)，特別是北斗系統(tǒng)的發(fā)展將提供有效的覆蓋和更精準(zhǔn)的定位；同時(shí)，地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)本身也在迅速發(fā)展；另外，互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)工程等技術(shù)為實(shí)現(xiàn)整體高度自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體系統(tǒng)成為可能。

       值得注意的是，在系統(tǒng)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)概念出現(xiàn)以前美國已經(jīng)在農(nóng)業(yè)上實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)程度的機(jī)械化。因此，當(dāng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)概念建立之后美國迅速在20世紀(jì)80年代掀起了一個(gè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣應(yīng)用的高潮。但由于當(dāng)時(shí)的衛(wèi)星、傳感器及計(jì)算機(jī)水平，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的推廣應(yīng)用主要以農(nóng)田地域粗略的產(chǎn)量變異圖為下一年的田間操作提供配方。但如何利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)田變異的快速識(shí)別在當(dāng)時(shí)成為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)推廣應(yīng)用發(fā)展的一個(gè)瓶頸。到本世紀(jì)一零年左右，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在世界范圍內(nèi)風(fēng)起云涌，隨之農(nóng)業(yè)信息技術(shù)以新的面貌出現(xiàn)，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的推廣應(yīng)用也全面展開。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)到此時(shí)在美國已可以根據(jù)高頻率高分辨率衛(wèi)星、飛機(jī)和地面行走系統(tǒng)上的高性能傳感器獲取的圖像數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)的快速推算迅速識(shí)別農(nóng)田地塊中由各種原因造成的脅迫和變異。而這種變異識(shí)別可以迅速地轉(zhuǎn)換成配方為農(nóng)機(jī)的田間精準(zhǔn)操作提供控制依據(jù)。

       近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的全面推廣應(yīng)用，使精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)具有大量在頻度上、空間上、尺度上更高質(zhì)量的全天候高分辨率數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)質(zhì)量的提高和保證使精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的應(yīng)用更加深入廣泛而且使精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)邁入了一個(gè)以互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算為基礎(chǔ)，通過高性能空間分析計(jì)算指導(dǎo)田間地塊變異管理的新階段。

2、編輯部：

       國內(nèi)的學(xué)者專家也在積極地開展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究。2017年中央1號(hào)文件還特別指出要發(fā)展“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”。從我國具體國情出發(fā)，您建議國內(nèi)發(fā)展“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”應(yīng)該聚焦哪些方面？

黃巖波：

       農(nóng)業(yè)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。我考察過國內(nèi)的一些農(nóng)業(yè)試驗(yàn)基地也留意過農(nóng)田耕作的實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平總體還比較低，這使得農(nóng)業(yè)信息化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)很難迅速嵌入實(shí)施。所以，開發(fā)普及推廣適合中國國情的農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的首要任務(wù)。

       農(nóng)業(yè)自動(dòng)化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的目標(biāo)。中國的農(nóng)業(yè)現(xiàn)在面臨勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺的問題。所以，在此情況下，如何有效地保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力就成為中國農(nóng)業(yè)亟待解決的問題。農(nóng)業(yè)自動(dòng)化是建立在機(jī)械化之上的，以此通過人工智能，互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)工程使其成為一個(gè)完整的體系為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化服務(wù)。

3、編輯部：

       “智慧農(nóng)業(yè)”在國內(nèi)現(xiàn)在比較熱，政府、研究人員、企業(yè)都在研究“智慧農(nóng)業(yè)”。能否請(qǐng)您談?wù)劽绹蒲薪?、企業(yè)界有沒有在“智慧農(nóng)業(yè)”相關(guān)方面開展工作？有沒有已經(jīng)典型應(yīng)用的技術(shù)、案例等？政府是否已經(jīng)出臺(tái)了針對(duì)“智慧農(nóng)業(yè)”的支持政策？

黃巖波：

       美國農(nóng)業(yè)科學(xué)和工程界從精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的概念和現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)重點(diǎn)在農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)和無人機(jī)等方面進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)、整合、傳播和應(yīng)用，以把新一代的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提高到智慧的層面。美國農(nóng)業(yè)部食品和農(nóng)業(yè)國家研究院 (USDA NIFA) 和美國國家科學(xué)基金 (NSF) 合作建立了農(nóng)業(yè)機(jī)器人和網(wǎng)絡(luò)實(shí)體系統(tǒng)等方面的研究基金吸引支持學(xué)術(shù)研究以最終實(shí)現(xiàn)整體高度網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)化的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。

       美國農(nóng)業(yè)與生物工程師協(xié)會(huì) (ASABE) 和電氣工程師學(xué)會(huì) (IEEE) 在Michigan State University的協(xié)助下已辦了兩屆智慧農(nóng)業(yè)研討會(huì)。與會(huì)代表對(duì)智慧農(nóng)業(yè)的概念、范圍、今后的發(fā)展方向進(jìn)行了充分的討論和計(jì)劃。

       我本人和University of Maryland的Molly Brown教授一起應(yīng)邀為聯(lián)合國糧農(nóng)組織發(fā)起的《全球糧農(nóng)系統(tǒng)到2050年展望》一書撰寫了關(guān)于新一代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的一章 (Huang Y. and Brown, M. Advancing to the next generation precision agriculture. In Agriculture & Food Systems to 2050 – Global Trends, Challenges and Opportunities, Chapter 9, 285-314, 2018. World Scientific Publishing, Singapore)。本章介紹了在農(nóng)業(yè)航空施藥、農(nóng)業(yè)遙感、農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)等典型應(yīng)用的技術(shù)和成功的案例，歡迎大家閱讀參考。

4、編輯部：

       國內(nèi)有專家提出，“智慧農(nóng)業(yè)”是“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的升級(jí)，您認(rèn)為應(yīng)該怎樣定義“智慧農(nóng)業(yè)”？您對(duì)國內(nèi)發(fā)展“智慧農(nóng)業(yè)”有哪些建議？

黃巖波：

       到現(xiàn)在還沒有看到一個(gè)完整統(tǒng)一的智慧農(nóng)業(yè)定義。個(gè)人認(rèn)為智慧農(nóng)業(yè)只是個(gè)技術(shù)概念，沒有涉及管理策略。而且在技術(shù)上也沒有明確的分工和聯(lián)系。在這方面還需要一些理論基礎(chǔ)上的工作以保證學(xué)科和行業(yè)在明確的方向上發(fā)展。應(yīng)該說現(xiàn)今智慧農(nóng)業(yè)仍然涵蓋在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)之中，智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展到今天還沒有跳出精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的管理和技術(shù)框架，但這不是說將來不能，這要看大家的努力和實(shí)際的需要。

       發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)首先要統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，要搞清智慧農(nóng)業(yè)的目的、意義、范圍和方向。搞智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)固然重要，但要有核心重點(diǎn)，要認(rèn)真研究其對(duì)現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)管理方法有什么要求、影響，甚至有什么改變。

5、編輯部：

       您是期刊International Journal of Agricultural Science and Technology 的主編，又同時(shí)擔(dān)任好幾個(gè)高水平期刊，如Transactions of the ASABE、IJABE的欄目主編、編委等職務(wù)。最后能否請(qǐng)您談?wù)勗诠芾砀咚狡诳矫娴慕?jīng)驗(yàn)和您對(duì)于《智慧農(nóng)業(yè)》的辦刊建議？

黃巖波：

       任何一個(gè)刊物所面臨的最大問題就是如何保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的稿源。辦法一般都是投稿和約稿相結(jié)合，正刊和特刊相結(jié)合，研究文章和綜述文章相結(jié)合。但無論怎么做，稿件的質(zhì)量是刊物成功與否的關(guān)鍵，刊物就是拼質(zhì)量拼水平，這樣才會(huì)有影響力才會(huì)有人看有人引用。所以，對(duì)稿件的質(zhì)量要嚴(yán)格把關(guān)。對(duì)稿件的評(píng)審一定要實(shí)事求是，不能看情面，刊物從上到下要有寧缺毋濫的決心。

編委簡(jiǎn)介

       Yanbo Huang (黃巖波)，男，博士，現(xiàn)任美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務(wù)局作物生產(chǎn)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)航空施藥和遙感首席科學(xué)家，農(nóng)業(yè)工程研究工程師，Texas A&M University，Mississippi State University 和 Delta State University的兼職教授，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院客座研究員。美國Texas A&M University農(nóng)業(yè)工程博士。長(zhǎng)期從事過程的系統(tǒng)建模，優(yōu)化和控制方面的研究，特別是農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)和技術(shù)在食品工程，灌溉工程和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面的研發(fā)和應(yīng)用。發(fā)表和出版200多個(gè)科學(xué)出版成果，包括2本專著，10篇書刊章節(jié)，85篇同行評(píng)審期刊文章。曾任美國農(nóng)業(yè)部食品和農(nóng)業(yè)國家研究院 (USDA NIFA) 的項(xiàng)目評(píng)審委員會(huì)主管并應(yīng)邀任美國國家科學(xué)基金(NSF) 項(xiàng)目評(píng)審專家。曾任International Journal of Agricultural Science and Technology和Journal of Agricultural Science and Applications的主編和International Journal of Agricultural and Biological Engineering的欄目主編和Transactions of the ASABE的專業(yè)副主編以及其它幾個(gè)刊物的編委委員和專刊客座編輯。曾任海外華人農(nóng)業(yè)，生物和食品工程師協(xié)會(huì)主席 (AOCABFE)。