今日惊蛰，万物生长沐春意，春耕大忙就此始，惊蛰意味着一年一度的春耕开始。
据人民日报报道，在今年两会上，习近平总书记参加江苏代表团审议时表示“我常说两个必保，一个是粮食饭碗中国必须端牢，再一个制造业必须筑牢。一个14亿多人口的大国，必须靠自己解决这两个问题，不能‘一招鲜吃遍天’，缺了哪一项国际市场都保不了我们。”
而农业科技，就是中国制造与中国农业的结合，是重中之重。
农业科技，传感为先，无论是智慧农业，还是农机装备，传感器都是最基本的感知器件，离了传感器这些农业科技都运转不了。
我国粮食安全吗？为什么要发展农业科技？农业传感器对农业科技有多重要？我国农业传感器发展情况怎样？我国正大力发展哪些农业传感器？
1.3亿吨粮食缺口？粮食危机？我国粮食安全吗？为什么要发展农业科技？
首先，我们需要问一个问题，就是我们粮食安全吗？我们为什么要发展农业科技？
此前，中国社会科学院农村发展研究所、中国社会科学出版社发布报告称，到“十四五”期末（2025年），中国有可能出现1.3亿吨左右的粮食缺口。2019年中国粮食总产量为6.64亿吨，进口1.06亿吨。
这些数据曾引发忧虑，中国粮食能自足吗？中国有粮食危机吗？
据2022年国家统计局数据显示，中国粮食总产量68653万吨(13731亿斤)，比2021年增长0.5%。至此，中国粮食产量已连续8年稳定在1.3万亿斤以上，我国主粮的自给率已经达到了98%以上。
▲数据来源：国家统计局
既然我国主粮自给率如此高，我国为什么一直强调粮食安全？我们为什么一直强调粮食危机？
这主要是因为我国粮食存在结构性短缺问题！什么是结构性短缺？我国三大主粮(大米、小麦、玉米)虽然自给自足无忧，但我国的大豆、粗粮等粮食进口量巨大，其中，我国大豆自给率仅17%！这也是上文中所指的我国粮食缺口。
我国不只是粮食生产大国，还是全球第一大粮食进口国。而进口的，就是大豆、粗粮这些粮食，我国大豆需求主要来自食用植物油和动物饲料。随着人民生活水平的提高，对食用油、肉类需求也迅猛增长。
▲数据来源：国家统计局
因此我国主粮(大米、小麦、玉米)供需安全无忧，中国人的饭碗牢牢端在自己手里，但想要吃的更好，却还需要更多努力。
而我国耕地资源有限，这些有限的资源都用来种主粮了，大豆等粮食就无法获得足够的耕地资源。
因此，我国亟需发展农业科技，科技改变生产力，通过先进的农业科技技术和农机装备，实现农作物大规模量产，提高作物质量和数量。
此外，促使我国大规模发展农业科技的另一个重要原因，就是未来从事农业劳动的人口的急剧减少。
据国家数据统计局数据，2000-2020年农业人口减少约28584万人，同时城市人口不断增加。此外，农业从业人员的平均年龄逐渐提高。
因此，未来中国农业需要更多农机装备等农业科技来代替人工进行耕种。
农业传感器有多重要？农业科技关键核心技术之一！美国将其列入农业5大需重点突破的科技之一！
传感器技术对现代农业有多重要？农民最有发言权，此前有网友在传感交流圈中交流了农业传感器的作用，提到：
“传感器技术对农业来说确实非常重要，我们村里有种植大棚樱桃的，对温度湿度的要求尤为苛刻，每年夏秋两个季节，就睡在地里，24小时有人看守，一旦没及时通风或者保温，一年就白干了，颗粒无收!希望传感器技术在农业上能得到更好的普及，大力推广”
农作物对温度、湿度等等环境要求最为敏感，在现代科技的支撑下，现代农业早已实现了精细化作业，通过传感器感知农作物生长中的各种环境参数，可以用最少的资源（水、肥料和种子）提高农作物生产力。
今年春节期间，央视推出的传感器系列节目《传感中国》中，第四期就详细介绍了传感器对农业的巨大作用（全部节目内容可参看《央视推出传感器系列节目，这一卡脖子科技亿万中国人首次了解！（全5集视频&图文）》）：
各式各样的传感器，我们温室就有685个，1700多个控制器，它们每天都能产生2000多万条数据，可以说我们是在用科技为植物生命成长设置阳光雨露的“最优解”，可以让番茄的口感提升得更好，使我们的产量提升3倍到4倍。
传感器技术是农业关键科技之一，据中国工程院院士、北京市农林科学院国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江介绍：
“从世界农业发展的现状与趋势看，农业关键技术可概括为三大类：一是以品种为代表的农业生物技术，这是农业的基础核心；二是以农业传感器、大数据和人工智能为代表的农业信息技术，可为农业赋能；三是以智能化农机装备为代表的农业工业技术，是现代农业生产的工具。三大技术融合，将促进农业生产经营方式变革，加快农业高质量发展。”
中国工程院院士、华南农业大学教授罗锡文认为，农业关键核心技术有：动植物生命信息感知、大数据和人工智能核心算法；农业传感器、智能控制设备、自主作业机器人和精准作业装备；建立“实时感知、智能控制、精准作业、智慧服务”的工厂化农业技术体系，实现技术产品自主化、生产管理智慧化；基于北斗的农机自动导航与精准作业技术、农机装备智能化设计技术等。
其中，实现农作物感知，是农业工作后续部署的重要参考依据。同时，农业物联网、农机装备等现代农业工具，都离不开传感器技术。
全球农业科技最发达的美国，早在2018年7月，美国国家科学院发布《至2030年推动食品与农业研究的科学突破》报告（Science Breakthroughs to Advance Food and Agricultural）。
指出了未来十年美国食品与农业研究的主要目标和面临的关键挑战，识别了5项科学突破机遇并提出了相应的建议：
1、跨学科研究与系统方法。突破：利用系统方法理解食品和农业系统不同要素间相互作用的本质，进一步提高整个系统的效率、适应力和可持续性。建议：优先利用跨学科的科学方法和系统方法来解决最棘手的问题。
2、传感技术。突破：开发并验证精准的田间传感器和生物传感器，提高跨食品和农业各学科的快速检测和监控能力。建议：建立支持有效利用现有传感技术、并开发跨领域新型传感技术的计划。
3、数据科学和农业食品信息学。突破：数据科学、软件工具和系统模型的应用和集成将为食品和农业系统管理提供先进的分析方法。建议：建立农业食品信息学新兴领域的培育计划，促进信息技术、数据科学和人工智能在食品和农业研究领域的开发与应用。
4、基因组学和精准育种。突破：提高对农业重要生物的常规基因编辑能力，以促进重要生产力性状和品质性状的精准快速改良。建议：建立一个开发利用基因组学和精准育种的计划，对重要农业生物性状进行遗传改良。
5、微生物组。突破：理解微生物组与农业的相关性，并利用相关知识来改进作物生产、提高饲料转化率及提高对病害和非生物胁迫的抗性。建议：建立计划支持对动物、土壤和植物微生物学的深入研究，并促进其在整个食品系统中的广泛应用。
美国将高精度、精准、可现场部署的传感器以及生物传感器的开发、应用作为未来农业科技突破的关键。
▲《Science Breakthroughs to Advance Food and Agricultural》原文
中国的农业传感器情况如何？落后5-10年，美国、德国、日本又处于垄断地位！
据相关数据显示，2020年中国的数字经济总量达到 39.2 万亿，占GDP比重38.6%，其中，农业、工业、服务业数字经济渗透率分别为 8.9%、21.0%、40.7%，且农业产业数字经济增速相较于 2019 年增长仅 0.7 个百分点，分别小于工业和服务业的1.6和2.9个百分点。农业产业数字经济发展明显落后于工业和服务业。
因此，作为发展智慧农业和建立农业农村大数据体系等农业科技的关键技术，农业传感器是实现农业产业数字化技术领域的制高点，是国家在国际前沿高科技技术领域竞争的重要环节。
根据华为XLabs的研究报告，智慧农业的潜在市场规模有望从2015年的137亿美元增长至2020年的268亿美元，年复合增长率达14.3%。华为XLabs的数据显示，到2025年，用于牲畜、农作物和环境监测的传感器出货量将达到数十亿。
从宏观经济上来看，农业数字经济的落后，意味着我国农业传感器等农业高科技术普及乏力，存在巨大发展空间。
农业传感器主要包括农业环境信息传感器、动植物生命信息传感器、农产品品质与安全信息传感器、农机工况与作业传感器等。
据广东省&浙江省重点研发计划项目论文《农业传感器技术在我国的应用和市场：现状与未来展望》披露：
我国大部分农业技术接近国际水平，部分落后国际水平5年，而植物叶绿素信息感知传感器技术、农业智能物联网感知传感器技术、农机装备作业参数传感器技术落后国际水平5−10年，甚至 10 年以上。值得一提的是，对于表中所列技术，美国几乎全部处于世界领先水平，
此外，中国工程院院士赵春江指出：
总体判断，美国、德国、日本等国家在农业传感器领域处于领先地位，垄断了感知元器件、高端农业环境传感器、动植物生命信息传感器、农产品品质在线检测设备等相关技术产品。未来5-10年，研发准确、精密、便携的传感器和生物传感器将是各国农业传感器创新发展的重点领域。
目前，在我国，常用农业环境传感器（光、温、 水、气）高灵敏度、高稳定性关键技术、农用无人机动力电池研发以及位置感知技术已经基本实现大规模应用。
但是，细究这些农业传感器的核心器件——传感器芯片、敏感元件等，几乎来自于进口，这与我国中高端传感器芯片进口率90%等产业技术羸弱有关。
一号文件重视农业核心技术发展，我国未来3年着重发展4种农业传感器
今年2月份发布的中央1号文件，是21世纪以来第20个指导“三农”工作的中央一号文件。近10年，一号文件高度重视智慧农业的发展，每年均强调了信息科技助力农业农村现代化的内容。
今年一号文件中，“强化农业科技和装备支撑”作为重要工作要点，单独列出，是近年来少有的。
▲2023年中央一号文件内容
传感器技术作为农业关键核心技术，已经广泛应用在智慧农业中，近年来，智慧农业在各国均受到重视，其中农业数字化、智能化是发展关键。
▲各国智慧农业政策，来源：35斗
2022年8月正式发布《产业基础创新发展目录（2021年版）》，该《目录》起到引导、鼓励政府、企业创新发展、优先攻克各项关系中国相关产业发展、关系国计民生的各领域关键基础技术，对我们基础科技发展具有重要引导意义。（相关信息参看《这个重磅政策发布！未来3年国家决心发展这20种传感器！》）
在仪器仪表领域中，基础零部件和元器件共计37种，其中涉及到4种农业传感器，分别是：播种作业质量传感器、收获作业质量传感器、植物信息传感器、土壤信息传感器。这4种农业传感器，在未来3年将获得着重发展。
播种作业质量传感器、收获作业质量传感器是用于农机装备中的传感器，我国农业机械化水平比较低，实施智慧农业离不开农机装备支撑。
近年来我国加大力度支持与推广全程、全面机械化，2020年底我国主要粮食作物耕种收综合机械化率达到了71%，丘陵山区农作物耕种收综合机械化率为49%，设施园艺综合机械化率为32%，畜牧养殖机械化率为35%，水产养殖机械化率为30%。
然而，受农机产品需求多样化、机具作业环境复杂等因素影响，与发达国家相比，我国目前的农机化和农机装备的智能化水平仍有10-20个百分点的差距，尤其是部分农机装备农机农艺结合不够紧密等制约了我国智慧农业的大规模发展。
如人可以通过穿戴电子设备监测心率、脉搏等信息一样，植物也可以通过“穿戴”传感器，获取相关的生长信息，这一类传感器称之为植物信息传感器，是目前农业和生物传感器领域的热点研究内容。
获取充足的植物信息，将会是现代农业的巨大飞跃。当前，许多国外前沿大学已投入到植物信息传感器的研发中。
▲植物信息传感器前沿研究情况，来源：35斗
土壤信息传感器一般监测土壤的温湿度、电导率、酸碱度、氮磷钾养分、农药含量等数据，这些数据对作物生长至关重要，有助于植物的生长，最大限度地提高产量。
结语
农业科技，传感为先，无论是智慧农业，还是农机装备，传感器都是最基本的感知器件，离了传感器这些农业科技都难以运转。
农业传感器作为农业科技中的核心关键技术，我国仍与国际上先进水平差距较大，美国、德国、日本等国家在农业传感器领域处于领先地位，垄断了感知元器件、高端农业环境传感器、动植物生命信息传感器、农产品品质在线检测设备等相关技术产品。
在农业传感器应用上，常用农业环境传感器（光、温、 水、气）等已获得大规模应用，但这些传感器的核心传感芯片、敏感元件大部分来自进口，此外，我国在农机装备中的中高端传感器等差距较大。
农业和制造业，是中国人必须牢牢抓住的两大核心产业，而农业科技是两者的结合，是重中之重。
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