一、人类面临的矛盾与挑战:人口增长与食品需求激增、劳动力短缺与农业生产成本不断上升
2022年有关人口方面的报道显示，2022年中国人口自然增长率创57年来同比最大降幅，甚至多个省份现负增长。另据国家统计局的发布的数据，自1963年至今，我国人口自然增长率由最高33.33‰降至2022年的0.34‰！人口增长的严峻形势，让我马上想到不久的将来，我们可能也会跟西方国家一样，面临因劳动力短缺而致很多产业发展受限的窘境。长期以来西方国家面临着劳动力短缺问题，但是你说中国作为14亿人口的大国，还会存在劳动力短缺的问题？
中国的大量年轻劳动力供给曾经让中国成为“世界工厂”，但近年来招工难、用工贵的矛盾日渐突出，人口红利快速减少。事实上，早前便有经济学家称最晚2020年，中国会遭遇“刘易斯转折点”——劳动力过剩变为短缺的转折点。可以预见，随着少子化、老龄化等现象越来越严重，未来农业行业劳动力短缺现象将表现得更为明显。
如果不是疫情的原因，我每年都会带农业行业的朋友、客户、领导去世界各地考察先进的农业项目，分享新颖的、前沿的农业生产与商业模式。疫情之前我曾带着一个代表团在德国访问交流的时候听到一种说法：未来30年我们要生产出过去几千年产出的粮食的总和才能养活地球人。一开始我们对这个讲法还是比较震惊的，后来复盘了一下世界人口发展趋势的时候，发现确实是有可能的。
在公元1700年的时候，地球人口数量仅5.9亿，一百年后的1800年，全球人口数量已经达到了10亿，而1960年，全球人口迅速发展到了25亿，1987年更是达到了50亿，现如今全球人口则已经刚好突破了80亿大关，预计到2050年会接近100亿。人类对食物的消耗也是同步增长的，古代的时候，大多数人可能吃糠咽菜就是一顿，很多人一年到头吃不上几顿肉，但是现代人们对于肉蛋奶的需求大大提高了，这相应更加大了农业食品产业的压力。所以这是个巨大矛盾：一方面是人口数量激增，吃饭的人越来越多，而且都还想吃得更好，既要吃得饱还要吃得好，另外一方面是从事农业生产的人越来越少，特别是愿意干农活的人更加少之又少。
粗略估计，我国从事农业从业人口的比例为20%-30%，而美国、德国、日本等等这样的发达国家，农业从业人口仅为1%-3%，所以我们中国的农村劳动力还是有很大的“富余空间”的。但随着城镇化的继续，未来农业从业人口会继续减低。而这个发展过程中，我们就会不可避免地要解决农业用工的问题。
我们接触过很多大型农户和农业生产企业，在农忙的时候，无论是春播还是秋收，都会雇用大量的农业季节工，而现在很多地方甚至高日薪都很难雇用到人了——这是农业生产成本激增最后不得不用机械化的一个最主要的原因，成本太高。
市场需求会倒逼机械化替代人工，以前无论是土豆、甜菜、玉米还是棉花收获采摘，都存在大量人工采摘的现象，但是随着人力成本的上升，大多数都让机械化生产替代了。
未来，农业和食品生产将面临越来越严峻的挑战，解决这一点，关键还是在于农业科技的进步。有些因素你是不可控的，比如可用耕地变少，人口增加，极端天气与气候变化等等——在一定程度上，人类对这些因素产生的影响有限，只能在其他方面做出努力。所以，面对食品短缺，只有通过科技化才能拯救人类。
二、复杂而聪明的农业产业链系统
我这里把农业技术发展分为三个阶段：
• 农业机械化：规模化农业，利用农业机械，提升劳动生产率。
• 农业自动化：在传统机械基础上利用计算机软硬件设备等手段，更加高效地组织生产，实现资源的更加合理配置，更大程度上降低人工干预。
• 农业智能化：通过多种设备与渠道获取数据，实现数字化、智能化生产；并将数据打通进行资源整合，实现更有效的资源配给和利用，达到农业智慧化、少人化与无人化！
农业产业链是比较复杂的系统，简单地说包括从前端的种子、农药、化肥与农机，再到后端的工厂加工，以及市场流通渠道和终端销售。人类从利用简单的生产工具、生产效率低的传统农业一路走来，走向了农业的机械化、自动化甚至更进一步的智能化。在这里，我再分享一些我们在农业产业链上直接或者间接参与过的项目、合作经历以及这个过程中经历的一些故事。
1.撒肥：从机械化向智能化测土施肥迈进
“庄稼一枝花，全靠肥当家”——这句广为流传的农谚，说明了肥料在农业生产当中的重要作用。化肥是粮食的“粮食”，和种子一样，对粮食增产发挥了非常关键的作用。
在传统农业小规模种植模式下，我国大部分农村地区还是采用人工手动施肥，种植户施肥主要凭各自经验，施多施少全靠手感,而且每个人都不一样——这就是我国每年化肥施用量超过4000万吨，但化肥的利用率极为低下的原因，不仅造成了资源的极大浪费，还造成了严重的环境污染，破坏生态平衡，影响农产品质量，直接或间接地危害人畜健康。因此科学合理适量地施肥势在必行，机械化作业的撒肥机成为的农业科技发展第一阶段的农机装备。
撒肥机——机械化施肥的优点是：效率高，一台撒肥机能抵上几十个人工；撒播均匀，每亩的撒播量可以调节，能量化（机器设备这种量化是相对稳定且固化不变的，不像人工撒播那样没有标准、全靠手感，这就是机器和人的区别）。撒肥机的好处毋庸置疑，但是早期的撒肥机大多比较小，制造简单粗糙。很多简易的撒肥机，根本没有精准调节的功能，无论你撒什么样的肥料，只是简单地把肥料撒出去就算完成任务，别提均匀度和精准度了。我曾在一些农场看到的撒肥机性能与做工非常差，有的就是老百姓自己焊个斗子做出来的，根本就没有均匀和精准撒肥的概念——这不仅是肥料和效率浪费的问题，同时对环境也不利。
随着农业规模化水平的提高，撒肥机越来越有了用武之地，所以，福克思德科技在2011年引进欧洲技术，而后投资孵化了一家专业从事撒肥机研发制造的工厂——“黑森机械”，研发生产各种类型和功能的撒肥机，可以精准地控制撒播的幅宽和下肥量。产品既有悬挂式的也有牵引式的；有单盘、双盘的，还有摆动式的；撒播面宽可从几米到50多米之间进行调节，1台大一点的设备能一天撒播1500-2000亩地；具有非常丰富的农业生产使用场景，无论是旱田还是水田，果园还是牧草；而且还能撒播水稻、小麦、燕麦、牧草等各种种子；还可撒鼠药、撒融雪剂等…… 用途很广。由于对自我的标准要求很高，主要对标的是德国，法国的先进产品，致力于进口高端撒肥机的国产替代，且核心零配件、控制系统皆选用的国内外知名品牌，所以其产品质量和品牌力远超国内同类产品，不到十年的市场耕耘，产品已经遍及大江南北，在全国各地发挥作用，并且还出口到了东南亚、大洋洲、非洲等多个国家和地区。
撒肥机，不仅要撒得远，还要撒得均匀、准确到位。节肥高效，是衡量撒肥机的重要指标。而更进一步的提升是测土配方变量施肥的发展。
传统的撒肥机，主要依靠机械式定量给肥，然后将机械定量流出的肥料，以设定的范围均匀在撒播到田地里，但是还是会有少许误差。如果更进一步，就是称重施肥，通过电子元器件把需要实际撒播到地里的肥料量秤出来，精准定量，这样确保化肥的使用量符合用户的需求和标准。而测土配方是根据土壤养分含量测定以及作物对养分的需求针对性配方肥料，不是降低化肥使用量，而是提高肥料的利用率。测土配方变量施肥技术能够降低化肥使用量，能有效防止过量使用化肥，提高肥料的利用效率。什么意思呢？简单来说就是未来的撒肥机，不仅可以做到精确称量给肥，还可以依据测土配方，通过卫星定位和控制，想在哪块地撒多或者撒少，都可以。
黑森机械的撒肥机研发人员提到：“虽然国内的用户要求还没有那么高，但是我们已经在进一步研发更高要求的撒肥机，比如更大的抛撒宽度、更高的作业效率、更加均匀精准、自动化控制上更加人性化，更加简便——本来，我们计划将这样的设备在今年的中国国际农机展上展出来。”
过去的十年，国产撒肥机完成了机械化、自动化的过程，再进一步就是智能化了。黑森机械的研发人员曾经在手机上展示了一个效果图，让我们感受到国产撒肥机走向更高品质、更高技术，向智能化升级迭代正日趋演变为现实。
2.种子加工：从机械到AI智能，令人惊讶的跨越
早期人类对谷物种子的选择，我们叫做“自留种”，就是收获后把一部分收成留下来，来年再进行种植，这个过程靠的是人工或者简易工具的种子筛选。而德国佩特库斯就是传说中第一台机械式风筛选的发明者，其后的一百多年，在这个基础上种子的生产加工走向了真正的机械化和自动化。
过去几十年里，种子公司主要致力于提高产量，但随着气候变化使天气更加恶劣，越来越难以预测，农民现在需要能在不同条件下生长的种子来满足他们的需求。所以现代农业和现代种业，要求种子具备抗恶劣环境的能力，发芽率大大提升,那么对于种子质量和加工的要求也日益增长。
对于现代农业来说，种子加工业的发展是种子生产现代化的标志。具体来说，佩特库斯生产的种子加工与贮藏装备，对采收的种子进行清选、分级、干燥、精选分级、包衣、包装等机械化处理，是提高和保证种子质量的主要措施。清选是从采收的种子中去除未熟、空瘪、受损种子及杂物的过程。种子必须干燥，达到安全贮藏的含水分标准，才能在一定的时期内保持活力和种用价值。种子包衣是采用物理化学方法处理，杀死病原生物，提高种子抗逆性和改善播种质量。脱毛是指种子表面脱毛和对伞形花科植物的果实(如胡萝卜的双悬果)除去其表面刺毛的加工工艺。脱毛后便于保存、包衣和播种。清选、干燥是种子加工的初级阶段，任何国家的种子加工业都是从清选、干燥两道工序开始的，然后才发展到分级、拌药、包衣和丸粒化、计量、包装、运输等多个环节，一般先从单机作业开始，进而形成工厂化流水线作业。
我在德国波恩附近的一个种子加工中心看到了一个全自动化的样板项目:整个加工厂非常干净整洁，全部电脑自动化控制，整体差不多也就4个人工作，其中还有2个人是开叉车的。仓储建造在房子里，外表都看不出来，非常美观。除此之外，这个加工厂非常干净，完全不是一个传统意义上灰突突的加工厂；对于粉尘排放、噪音和其他的一些卫生环保的要求也非常高。
近些年，佩特库斯加大了研发力度，对于新产品的研发有着极大的投入，所以这两年各种领先、跨代产品层出不穷。相对之前的传统种子加工设备，种子加工技术设备慢慢走向智能化。比如，佩特库斯的大型V型风筛选，一小时能清选300多吨谷物；又比如佩特库斯在种子各类清选机全部电脑化、智能化控制；还出来智能化带有透视功能的色选机：作为育种或者种子实验室工作过的，大概率都经历过种子的数粒，清杂，装带的工作——非常费神而且费眼睛的一个工作，但是用自动数粒、自动装袋的数粒机就能把人解放出来，效率也非常高。比如有种非常细小的种子里的杂质，是不好筛分的，因为大小差不多，若用风选，由于种子太轻，一下子就吹飞了。所以我们有这种清选机，细小的种子也能非常精准地进行清理。还有更细小的种子，比如1万粒共1克的种子，几乎和粉末一样，人的肉眼都无法有效识别，更别说清选了，但是有非常先进智能的色选设备可以——它可以做到人无法做到的。
作为大田种子加工线上的最主要3种机型：风筛选，比重选，包衣机，相对传统的那种铁嘎达，调节控制都靠人掰手摇的机械的方式，现在全部也都电脑控制电动化智能化了。之前传统的风筛选都是纯机械式的，操作需要人靠手工凭感觉去掰去转，佩特库斯新一代风筛选最大的区别在于，它到处布满了感应器，所有的操作全部通过电脑智能控制：全部只需一根手指在触摸屏电脑上操控，无级控制，所有的功能都在触摸屏上轻松实现……包括还带有监控功能。佩特库斯目前最新的加工线，基本上可以用手机或者Ipad实现实时操作控制了。
人工智能种子分选使发芽率达到前所未有的高度
育种选种是农业产业链的起点，而种子是育种的基础，如何筛选优质的种子，减少种子筛选过程中的浪费，降低成本，提升经济效益，是众多种子生产研发企业关注的重点。人工智能的出现让种子产业有了更多新的可能：基于大数据的基因库和表象库等为育种提供海量数据支持；基于机器学习、人工智能的筛选技术，使优秀品种的发现更精确快速，提升了效率，降低了平均成本。
得益于机器视觉技术和深度学习的AI算法，佩特库斯在今年的世界种子大会上推出了世界上第一台人工智能种子精选机OSP，也是唯一一台在种子级别使用计算机视觉和AI算法来检测遗传特征甚至特定遗传特征的种子精选设备。通过它，种子生产者能够根据基因纯度、发芽率、适用植物健康状况来清选种子；当然也可以自己定制方案，通过颜色、形状和大小等物理参数对种子进行分选。什么意思呢？比如所有蔬菜和水果种植者都希望最大限度地提高产量，目前的种子精选加工的传统做法是基于统计抽样，这样能达到90%的平均发芽率就算不错了。但是，如果种植者可以通过使用我们的技术，选出发芽率高达95%（高于当前行业标准5%）的种子批次，无论是发芽率（及时发芽）还是可用性（旺盛发芽）都很高，这将大大提高作物产量。如果用户能从一批种子中挑选出不良种子，那么不仅可以提高每批的质量，而且整个育种行业也不必再牺牲种子质量。不再有80%-90％的发芽率或95％的纯度，生产者得出的批次将会是接近100％。这种智能设备一旦适应经济性且量产，那么种子生产将面临颠覆性的改变，不仅仅是减少劳动强度的问题。
受益于国家高度重视种子、耕地和农机化的形势，2022年佩特库斯公司将最先进的种子加工技术引进到了国内，包括新一代多功能种子包衣机——目前这台最大产能的先进包衣机已经引进中国并和同行形成了代差；同时兴建了国内乃至亚太地区最先进的玉米种子加工厂，此项目包括玉米果穗的自动接收、扒皮选穗、果穗烘干，脱粒、自动化仓储和精选线等，不仅实现电脑全自动化管理，项目还大量采用了智能化设备以及数字化技术——种子加工的智能化时代翘首可待。
3.农业除草、园林绿化：从人工机械作业到视觉识别的农业机器人
相信大家对市政园艺的人工修剪都不陌生，无论这个国内外园丁修剪，都是拿一把大剪刀。剪起来比较费劲，效率也不高，剪下来的叶子你还得打扫，有些高空作业还有点危险；另外包括草坪的收割，也是一项大量耗费人力的工作。我们在欧洲的合作伙伴，通过利用辅助设备和工具，全自动化的机械设备，甚至包括专业的机器人，能非常高效且安全地作业，一台设备或者一个机器人能替代几十个人甚至上百人的劳作。在我们的农业生产实践中，也有很多农业机器人应运而生，比如德国的BoniRob农业机器人。
BoniRob最早是由德国Osnabruek大学和德国博世公司一起主导开发的，从最早的单一用途机器人，后来到多用途机器人，再到变成了一个多功能应用平台——现在这个机器人可以携带多个应用模块，可以在各种场景应用，包括土壤采样、施肥、除草、打药、采摘收获等田地作业之外，也能在育种识别和表型鉴定上应用。
由机器人技术带动的农业升级，正在为农业发展打开新的思路。同工业机器人或者其他领域机器人相比，农业机器人工作环境多变，且环境结构复杂，工作任务具有极大的挑战性。因此，一般而言，农业机器人对智能化程度的要求要远高于其他领域机器人。
在技术上，随着云计算、大数据和人工智能等新一代信息技术与农业技术的深度融合，农业机器人作为新一代智能化农业机械将突破瓶颈并得到广泛应用。同时，未来农业机器人新技术研究包括深度学习、新材料、人机共融、触觉反馈等技术。未来的农业技术，是需要跨界融合的，农业机器人是一种集合型的开发与应用，将信息技术进行综合集成，集感知、传输、控制、作业为一体，将农业的标准化、规范化大大向前推进了一步。不仅节省了人力成本，也提高了品质控制能力。并通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术将农作物与物联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能。
未来已来，携手走进全新的农业科技时代！
农业行业肩负着养活全世界的重任，科技进步在农业行业中也发挥着重要作用，如今外部环境的变化给农业食品行业带来了更多的挑战，极端天气及全球变暖问题愈演愈烈；自然资源和环境的恶化；各种粮食和食品的浪费；全球对农业行业的技术创新需求，比以往任何时候都要强烈。
德国福克思德科技控股作为专业投资农业科技产业链的公司，我们的发展愿景是持续创新农业科技应用，促进人与自然的和谐共生，为人们享受更加美好的生活创造我们的独特价值。我们的目标是聚焦于现代农业技术，农业的机械化、自动化和智能化，包括不限于农业装备、主机设备，以及一切辅助性的设备及工具，再到自动化、信息化、智能化时代。未来5-10年，我们将坚持服务于农业自动化领域：进一步增加数字农业的研发内容，战略引进国外先进技术，包括农业智能AI和农业机器人技术，并全面落实本地化，全力推进实现进口替代。
未来已来，让我们携手走进全新的农业科技时代！
作者：胡明，江西南昌人，德国 基尔大学硕士。现任德国福克思德科技控股总经理、佩特库斯科技（北京）有限公司总经理。
