水稻的種植方式如何演變？又該如何走向智慧化？

古往今來(lái)，水稻的種植方式有何變化？

根據(jù)播種時(shí)間的不同，可以將水稻分為早稻、中稻和晚稻。早稻通常在3月底到4月初或清明前進(jìn)行播種，并在4月底到5月初進(jìn)行移栽。中稻的播種時(shí)間一般在4月初到5月底，移栽時(shí)間則為6月底到7月初。晚稻通常在6月中下旬進(jìn)行播種，并在立秋前進(jìn)行移栽。盡管各個(gè)地區(qū)的天氣條件存在差異，使播種時(shí)間有所不同，但這些水稻都需要經(jīng)歷育苗、插秧、田間管理和收獲等主要工序。

傳統(tǒng)的水稻種植模式主要依賴(lài)于人工耕種和手工收割，農(nóng)民在生產(chǎn)過(guò)程中需要承擔(dān)大量的體力勞動(dòng)。然而，隨著農(nóng)村勞動(dòng)力，特別是年輕壯勞力的外遷就業(yè)，農(nóng)村出現(xiàn)了空心化和農(nóng)民老齡化的問(wèn)題，導(dǎo)致從事水稻種植的勞動(dòng)力短缺。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)65歲以上人口比例約占11%，人口老齡化問(wèn)題日益凸顯。因此，水稻種植中的“機(jī)器換人、數(shù)據(jù)換腦”成為了大勢(shì)所趨。

發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)到機(jī)械化農(nóng)業(yè)，再到自動(dòng)化農(nóng)業(yè)的變遷，現(xiàn)在已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。世界各國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程也基本遵循了從以體力和畜力為主的農(nóng)業(yè)1.0，到以農(nóng)業(yè)機(jī)械為主要生產(chǎn)工具的農(nóng)業(yè)2.0，再到以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程自動(dòng)化裝備為支撐的農(nóng)業(yè)3.0，最后發(fā)展到了以無(wú)人化為特征的智慧農(nóng)業(yè)4.0。

水稻的智慧生產(chǎn)是什么樣的？

隨著農(nóng)村勞動(dòng)力短缺問(wèn)題的加劇，“機(jī)器換人”成為了推動(dòng)傳統(tǒng)水稻生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵措施。通過(guò)應(yīng)用現(xiàn)代化、自動(dòng)化的裝備來(lái)提升傳統(tǒng)水稻生產(chǎn)的效率和品質(zhì)，并實(shí)現(xiàn)“技術(shù)紅利替代人口紅利”，將是我國(guó)水稻生產(chǎn)的必然趨勢(shì)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，智慧農(nóng)業(yè)逐漸興起并開(kāi)始顛覆傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)的結(jié)合，智慧農(nóng)業(yè)現(xiàn)已形成了完整的管理系統(tǒng)方案，實(shí)現(xiàn)了水稻種植、植保、收獲、銷(xiāo)售等環(huán)節(jié)的一體化管理。在傳統(tǒng)的水稻種植場(chǎng)景中，農(nóng)民往往需要辛勤勞作，奔波于田間地頭，承受風(fēng)吹日曬。然而，在現(xiàn)代水稻種植中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，農(nóng)戶只需一部手機(jī)，在有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的地方，便可以輕松實(shí)現(xiàn)“無(wú)人化”的田間操作與管理。這逐漸形成了一種全新的水稻生產(chǎn)模式：智慧生產(chǎn)。

智慧農(nóng)業(yè)這一概念源于電腦農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)和智能農(nóng)業(yè)等名詞，主要包括智慧科技、智慧生產(chǎn)、智慧組織、智慧管理及智慧生活五個(gè)方面。為了與這些概念相對(duì)應(yīng)，水稻智慧生產(chǎn)模式主要包括精準(zhǔn)水稻生產(chǎn)管理系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)專(zhuān)家服務(wù)系統(tǒng)以及農(nóng)業(yè)共享平臺(tái)。

智慧生產(chǎn)如何與水稻生產(chǎn)相結(jié)合？

水稻智慧化生產(chǎn)是一種結(jié)合了現(xiàn)代科技手段與先進(jìn)生產(chǎn)理念的模式，旨在提高水稻的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。其核心理念是通過(guò)數(shù)據(jù)采集、分析和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)決策的科學(xué)化和智能化，從而優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程、提高產(chǎn)量、降低成本、改善品質(zhì)以及保障安全。

若要實(shí)現(xiàn)水稻的智慧生產(chǎn)，需要集成應(yīng)用多項(xiàng)現(xiàn)代技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、音視頻技術(shù)、傳感器技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)，以及專(zhuān)家智慧與知識(shí)平臺(tái)。通過(guò)應(yīng)用這些技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)的可視化遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制、災(zāi)變預(yù)警等智能管理。此外，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷交流、遠(yuǎn)程咨詢以及遠(yuǎn)程會(huì)診等活動(dòng)，在此基礎(chǔ)上逐步建立水稻生產(chǎn)信息服務(wù)的可視化傳播與應(yīng)用模式。

在水稻的智慧生產(chǎn)中，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)扮演著至關(guān)重要的角色。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是一種基于信息技術(shù)的現(xiàn)代科技手段，通過(guò)對(duì)土地、氣候、植物、農(nóng)藥、肥料等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)因素進(jìn)行精細(xì)化管理，來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程的數(shù)字化、信息化、智能化生產(chǎn)方式。它通常由全球定位系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、專(zhuān)家系統(tǒng)、智能化農(nóng)業(yè)機(jī)具系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等不同系統(tǒng)組成。

其中，專(zhuān)家決策系統(tǒng)的主要作用是模擬農(nóng)作物的生長(zhǎng)過(guò)程，它能夠分析投入產(chǎn)出，并將作物生產(chǎn)管理的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)集合成知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。而遙感技術(shù)作為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)獲取田間信息的關(guān)鍵性技術(shù)，能夠提供農(nóng)田內(nèi)水稻的生長(zhǎng)環(huán)境以及生長(zhǎng)狀況的空間信息。通過(guò)監(jiān)測(cè)土壤、氣象、水分和水稻生長(zhǎng)等環(huán)境因素，遙感技術(shù)可以為智能化管理和優(yōu)化決策提供支持。

在實(shí)施水稻智慧生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星遙感和傳感器等設(shè)備經(jīng)常被用來(lái)獲取大數(shù)據(jù)，以便更好地了解土壤肥力、水分含量和氣候變化等信息。這些數(shù)據(jù)可以被精準(zhǔn)地收集、分析、處理和利用，以提升水稻的種植質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

出品：科普中國(guó)智惠農(nóng)民

科學(xué)顧問(wèn)：唐忠 江蘇大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師

統(tǒng)籌：廖丹鳳 鄭鋒茂 王長(zhǎng)海 張瑞杰

策劃：武玥彤

編輯：盧敬雯（實(shí)習(xí)）