专访《智慧农业》编委黄岩波研究员：借力美国精准农业 发展我国智慧农业

       《智慧农业》编辑部近期通过在线方式有幸采访了本刊编委、美国农业部农业服务局作物生产系统研究中心航空施药和遥感技术首席科学家黄岩波研究员，邀请其讲述了美国精准农业发展历史和对我国智慧农业的发展建议。

1、编辑部：

       据我们了解，“精准农业”概念最早由美国提出，能否谈一谈美国科学界关于“精准农业”的定义和“精准农业”在美国的发展历史？

黄岩波：

       精准农业的概念实际上有两个方面的含义，一是管理上要观察识别田间地块内的差异性 (within-field variability)，比如土壤类型，养分及作物产量，并据此在田间地块内进行及时的变异投入 (site-specific)，比如播种，施肥，施药及灌溉；二是技术上需要全球定位系统 (GPS)，地理信息系统 (GIS)和遥感（RS）的强力支撑。

       由此可以看到在管理层面上现在没有什么“更先进”的理念可以直接传承。而在技术层面却发展迅猛，全球导航卫星系统(GNSS)，特别是北斗系统的发展将提供有效的覆盖和更精准的定位；同时，地理信息系统和遥感技术本身也在迅速发展；另外，互联网、人工智能、大数据工程等技术为实现整体高度自动化的网络实体系统成为可能。

       值得注意的是，在系统的精准农业概念出现以前美国已经在农业上实现了相当程度的机械化。因此，当精准农业概念建立之后美国迅速在20世纪80年代掀起了一个精准农业技术推广应用的高潮。但由于当时的卫星、传感器及计算机水平，精准农业的推广应用主要以农田地域粗略的产量变异图为下一年的田间操作提供配方。但如何利用信息技术实现农田变异的快速识别在当时成为精准农业推广应用发展的一个瓶颈。到本世纪一零年左右，互联网技术在世界范围内风起云涌，随之农业信息技术以新的面貌出现，农业生物技术的推广应用也全面展开。精准农业到此时在美国已可以根据高频率高分辨率卫星、飞机和地面行走系统上的高性能传感器获取的图像数据通过计算机的快速推算迅速识别农田地块中由各种原因造成的胁迫和变异。而这种变异识别可以迅速地转换成配方为农机的田间精准操作提供控制依据。

       近年来，随着无人机技术的全面推广应用，使精准农业具有大量在频度上、空间上、尺度上更高质量的全天候高分辨率数据。数据质量的提高和保证使精准农业的应用更加深入广泛而且使精准农业技术迈入了一个以互联网、云计算为基础，通过高性能空间分析计算指导田间地块变异管理的新阶段。

2、编辑部：

       国内的学者专家也在积极地开展精准农业研究。2017年中央1号文件还特别指出要发展“精准农业”。从我国具体国情出发，您建议国内发展“精准农业”应该聚焦哪些方面？

黄岩波：

       农业机械化是农业现代化的基础。我考察过国内的一些农业试验基地也留意过农田耕作的实际情况，发现国内的农业机械化水平总体还比较低，这使得农业信息化精准农业技术很难迅速嵌入实施。所以，开发普及推广适合中国国情的农业机械应该是实现中国农业现代化的首要任务。

       农业自动化是农业现代化的目标。中国的农业现在面临劳动力严重短缺的问题。所以，在此情况下，如何有效地保证农业生产力就成为中国农业亟待解决的问题。农业自动化是建立在机械化之上的，以此通过人工智能，互联网，数据工程使其成为一个完整的体系为农业现代化服务。

3、编辑部：

       “智慧农业”在国内现在比较热，政府、研究人员、企业都在研究“智慧农业”。能否请您谈谈美国科研界、企业界有没有在“智慧农业”相关方面开展工作？有没有已经典型应用的技术、案例等？政府是否已经出台了针对“智慧农业”的支持政策？

黄岩波：

       美国农业科学和工程界从精准农业的概念和现有技术出发重点在农业互联网、人工智能、大数据和无人机等方面进行进一步的开发、整合、传播和应用，以把新一代的精准农业提高到智慧的层面。美国农业部食品和农业国家研究院 (USDA NIFA) 和美国国家科学基金 (NSF) 合作建立了农业机器人和网络实体系统等方面的研究基金吸引支持学术研究以最终实现整体高度网络化自动化的精准农业系统。

       美国农业与生物工程师协会 (ASABE) 和电气工程师学会 (IEEE) 在Michigan State University的协助下已办了两届智慧农业研讨会。与会代表对智慧农业的概念、范围、今后的发展方向进行了充分的讨论和计划。

       我本人和University of Maryland的Molly Brown教授一起应邀为联合国粮农组织发起的《全球粮农系统到2050年展望》一书撰写了关于新一代精准农业的一章 (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)。本章介绍了在农业航空施药、农业遥感、农业统计等典型应用的技术和成功的案例，欢迎大家阅读参考。

4、编辑部：

       国内有专家提出，“智慧农业”是“精准农业”的升级，您认为应该怎样定义“智慧农业”？您对国内发展“智慧农业”有哪些建议？

黄岩波：

       到现在还没有看到一个完整统一的智慧农业定义。个人认为智慧农业只是个技术概念，没有涉及管理策略。而且在技术上也没有明确的分工和联系。在这方面还需要一些理论基础上的工作以保证学科和行业在明确的方向上发展。应该说现今智慧农业仍然涵盖在精准农业之中，智慧农业的发展到今天还没有跳出精准农业的管理和技术框架，但这不是说将来不能，这要看大家的努力和实际的需要。

       发展智慧农业首先要统一认识，要搞清智慧农业的目的、意义、范围和方向。搞智慧农业技术固然重要，但要有核心重点，要认真研究其对现有的农业管理方法有什么要求、影响，甚至有什么改变。

5、编辑部：

       您是期刊International Journal of Agricultural Science and Technology 的主编，又同时担任好几个高水平期刊，如Transactions of the ASABE、IJABE的栏目主编、编委等职务。最后能否请您谈谈在管理高水平期刊方面的经验和您对于《智慧农业》的办刊建议？

黄岩波：

       任何一个刊物所面临的最大问题就是如何保持长期稳定的稿源。办法一般都是投稿和约稿相结合，正刊和特刊相结合，研究文章和综述文章相结合。但无论怎么做，稿件的质量是刊物成功与否的关键，刊物就是拼质量拼水平，这样才会有影响力才会有人看有人引用。所以，对稿件的质量要严格把关。对稿件的评审一定要实事求是，不能看情面，刊物从上到下要有宁缺毋滥的决心。

编委简介

       Yanbo Huang (黄岩波)，男，博士，现任美国农业部农业研究服务局作物生产系统农业航空施药和遥感首席科学家，农业工程研究工程师，Texas A&M University，Mississippi State University 和 Delta State University的兼职教授，中国农业科学院客座研究员。美国Texas A&M University农业工程博士。长期从事过程的系统建模，优化和控制方面的研究，特别是农业信息系统和技术在食品工程，灌溉工程和精准农业方面的研发和应用。发表和出版200多个科学出版成果，包括2本专著，10篇书刊章节，85篇同行评审期刊文章。曾任美国农业部食品和农业国家研究院 (USDA NIFA) 的项目评审委员会主管并应邀任美国国家科学基金(NSF) 项目评审专家。曾任International Journal of Agricultural Science and Technology和Journal of Agricultural Science and Applications的主编和International Journal of Agricultural and Biological Engineering的栏目主编和Transactions of the ASABE的专业副主编以及其它几个刊物的编委委员和专刊客座编辑。曾任海外华人农业，生物和食品工程师协会主席 (AOCABFE)。