2月23日，2025年中央一號文件《中共中央國務(wù)院關(guān)于進一步深化農(nóng)村改革 扎實推進鄉(xiāng)村全面振興的意見》發(fā)布，文件再次聚焦事關(guān)國計民生的“三農(nóng)”問題。

尤其值得關(guān)注的是，本次中央一號文件首次提出“農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力”概念，明確要推進農(nóng)業(yè)科技力量協(xié)同攻關(guān)：

以科技創(chuàng)新引領(lǐng)先進生產(chǎn)要素集聚，因地制宜發(fā)展農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力。瞄準加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，強化農(nóng)業(yè)科研資源力量統(tǒng)籌，培育農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)軍企業(yè)。深入實施種業(yè)振興行動，發(fā)揮“南繁硅谷”等重大農(nóng)業(yè)科研平臺作用，加快攻克一批突破性品種。繼續(xù)推進生物育種產(chǎn)業(yè)化。推動農(nóng)機裝備高質(zhì)量發(fā)展，加快國產(chǎn)先進適用農(nóng)機裝備等研發(fā)應(yīng)用，推進老舊農(nóng)機報廢更新。支持發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，拓展人工智能、數(shù)據(jù)、低空等技術(shù)應(yīng)用場景。

 

▲來源：《中共中央國務(wù)院關(guān)于進一步深化農(nóng)村改革 扎實推進鄉(xiāng)村全面振興的意見》

可以看到，發(fā)展“農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力”要求加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，同時重點指明種業(yè)振興、農(nóng)機裝備、智慧農(nóng)業(yè)等方面，在這些領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)傳感器是農(nóng)機裝備的核心零部件、是智慧農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

什么是農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力？農(nóng)業(yè)傳感器為什么是農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵核心技術(shù)？院士這么說

我國農(nóng)業(yè)信息化專家、中國工程院院士、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任趙春江，在此前發(fā)表的《建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)，發(fā)展農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力》報告中，認為：

我國的智慧農(nóng)業(yè)展現(xiàn)了新質(zhì)生產(chǎn)力的特征……新質(zhì)生產(chǎn)力的核心標志在于全要素生產(chǎn)率的顯著提升，其關(guān)鍵是注重質(zhì)量，根本在于推動先進生產(chǎn)力的發(fā)展。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，新質(zhì)生產(chǎn)力體現(xiàn)在現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)的深度融合、智能化設(shè)備的應(yīng)用等方面，徹底改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，使農(nóng)業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率和高效能的目標。

智慧農(nóng)業(yè)的高技術(shù)創(chuàng)新特征主要體現(xiàn)在農(nóng)機與農(nóng)藝深度融合的綠色技術(shù)上，其核心科技包括農(nóng)業(yè)傳感器、農(nóng)業(yè)遙感與地面物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)智能、農(nóng)業(yè)智能化裝備與機器人、以及智慧農(nóng)場集成技術(shù)等。

 

智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的重要體現(xiàn)，農(nóng)業(yè)傳感器是智慧農(nóng)業(yè)核心科技之一，顯然也是農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力中需要加快突破的關(guān)鍵核心技術(shù)。

什么是農(nóng)業(yè)傳感器？

據(jù)趙春江院士對中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫和 Web ofSciences 數(shù) 據(jù) 庫 2008—2018 年 發(fā)表的文獻檢索表明，智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)研究活躍程度 ( 相關(guān)學術(shù)論文數(shù)量 )最高的國家分別是美國、中國、巴西、西班牙、德國。

其中，智慧農(nóng)業(yè)研究的熱點依次是：農(nóng)業(yè)傳感器、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)與人工智能、農(nóng)業(yè)智能控制和農(nóng)業(yè)機器人等方向，可見農(nóng)業(yè)傳感器在各國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中的重要性。

農(nóng)業(yè)傳感器主要包括農(nóng)業(yè)環(huán)境信息傳感器、動植物生命信息傳感器、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì) 與安全信息傳感器、農(nóng)機工況與作業(yè)傳感器等。

 

▲來源：《農(nóng)業(yè)傳感器：研究進展、挑戰(zhàn)與展望》

農(nóng)業(yè)環(huán)境信息傳感器

實時監(jiān)測農(nóng)田、溫室、養(yǎng)殖場等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的物理與化學參數(shù)，為精準調(diào)控提供數(shù)據(jù)支持，譬如智能溫室環(huán)境調(diào)控（如聯(lián)動風機、遮陽網(wǎng)）、大田氣候數(shù)據(jù)采集（結(jié)合衛(wèi)星遙感實現(xiàn)區(qū)域監(jiān)測）等，主要類型有：

氣象傳感器

溫濕度傳感器：監(jiān)測空氣溫濕度，優(yōu)化通風與灌溉策略。

光照傳感器：測量光照強度，控制補光或遮陽設(shè)備。

風速/風向傳感器：預警極端天氣，輔助設(shè)施農(nóng)業(yè)抗災。

雨量傳感器：實時記錄降雨量，預防洪澇災害。

土壤傳感器

土壤溫濕度傳感器：指導精準灌溉與播種時機。

土壤pH/EC傳感器：檢測酸堿度與鹽分，避免土壤退化。

氣體傳感器（如CO₂、NH₃）：監(jiān)測溫室氣體濃度，優(yōu)化通風系統(tǒng)。

動植物生命信息傳感器

直接監(jiān)測作物、畜禽的生長狀態(tài)與生理指標，實現(xiàn)精細化種養(yǎng)殖管理，譬如精準灌溉與施肥（根據(jù)作物需水需肥規(guī)律）、畜禽健康管理（減少抗生素濫用，提升養(yǎng)殖效率）等，主要類型有：

作物生理傳感器

葉面濕度傳感器：檢測葉片表面水分，預防病害滋生。

莖流傳感器：測量作物蒸騰速率，評估水分吸收效率。

多光譜傳感器：通過光譜反射分析作物營養(yǎng)狀態(tài)（如氮含量）。

畜禽生理監(jiān)測傳感器

體溫監(jiān)測耳標：實時追蹤牲畜體溫，預警疾病。

活動量傳感器（如加速度計）：通過行為分析判斷健康狀態(tài)（如發(fā)情期、蹄病）。

瘤胃pH傳感器：監(jiān)測反芻動物消化健康。

農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與安全信息傳感器

主要檢測農(nóng)產(chǎn)品的化學成分、微生物污染及物理品質(zhì)，保障食品安全與市場價值。在采后分選與倉儲（如自動化分級生產(chǎn)線）、食品安全快速檢測（田間或市場現(xiàn)場篩查）等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)場景應(yīng)用廣泛，主要類型有：

化學傳感器

農(nóng)藥殘留傳感器：通過電化學或光學方法快速檢測有機磷、氨基甲酸酯等殘留物。

重金屬傳感器：檢測鎘、鉛等污染元素（如基于納米材料的電化學傳感器）。

生物傳感器

病原微生物傳感器：利用抗體或DNA探針檢測沙門氏菌、大腸桿菌等。

新鮮度傳感器：監(jiān)測肉類、果蔬的揮發(fā)性有機物（如胺類）判斷腐敗程度。

物理品質(zhì)傳感器

近紅外光譜傳感器：無損檢測糖度、酸度、硬度等內(nèi)在品質(zhì)。圖像識別傳感器：通過顏色、形狀分級篩選優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品。

農(nóng)機工況與作業(yè)傳感器

監(jiān)測農(nóng)機運行狀態(tài)與作業(yè)質(zhì)量，提升作業(yè)效率與安全性，在作業(yè)數(shù)據(jù)反饋優(yōu)化（如根據(jù)壓實度調(diào)整耕作深度）、無人農(nóng)機自動駕駛（如北斗導航+多傳感器融合）等場景使用，是現(xiàn)代農(nóng)機裝備的關(guān)鍵核心零部件。主要類型有：

機械狀態(tài)傳感器

壓力傳感器：監(jiān)測液壓系統(tǒng)壓力，預防故障。

振動傳感器：診斷發(fā)動機異常震動，提前預警維護。

油溫/油位傳感器：保障潤滑系統(tǒng)正常運行。

作業(yè)質(zhì)量傳感器

播種監(jiān)控傳感器：檢測漏播、重播情況，確保播種均勻性。

產(chǎn)量傳感器（如谷物流量計）：聯(lián)合收割機實時測產(chǎn)并生成產(chǎn)量地圖。

土壤壓實度傳感器：評估耕作深度對土壤結(jié)構(gòu)的影響。

導航與避障傳感器

激光雷達（LiDAR）：農(nóng)機自動駕駛與環(huán)境建模。

超聲波傳感器：近距離障礙物檢測（如果園作業(yè)防撞）。

總體來看，傳統(tǒng)傳感器強國美國、德國、日本等，繼續(xù)在農(nóng)業(yè)傳感器這一領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位，這些國家壟斷了感知元器件、高端農(nóng)業(yè)環(huán)境傳感器、動植物生命信息傳感器、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)在線檢測設(shè)備等相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品。

據(jù)廣東省&浙江省重點研發(fā)計劃項目論文《農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)在我國的應(yīng)用和市場：現(xiàn)狀與未來展望》披露：

我國大部分農(nóng)業(yè)技術(shù)接近國際水平，部分落后國際水平5年，而植物葉綠素信息感知傳感器技術(shù)、農(nóng)業(yè)智能物聯(lián)網(wǎng)感知傳感器技術(shù)、農(nóng)機裝備作業(yè)參數(shù)傳感器技術(shù)落后國際水平5−10年，甚至 10 年以上。值得一提的是，對于表中所列技術(shù)，美國幾乎全部處于世界領(lǐng)先水平，

在政策引領(lǐng)和規(guī)模經(jīng)營趨勢下，中國在農(nóng)業(yè)環(huán)境信息傳感器研發(fā)應(yīng)用方面取得了較大進步，部分產(chǎn)品基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代，在國內(nèi)市場占有量超過了進口產(chǎn)品，但在精度、 穩(wěn)定性、可靠性等方面與國外產(chǎn)品差距巨大，核心感知元器件主要依賴進口，高端產(chǎn)品幾乎全部依賴進口。

而在動植物生命信息傳感器、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與安全信息傳感器，尤其是農(nóng)機工況與作業(yè)傳感器等方面，中國差距較大。

趙春江院士亦認為，未來我國智慧農(nóng)業(yè)重點任務(wù)，首要攻克農(nóng)業(yè)高精度專用傳感器：

重點研究以光學、電化學、電磁學、超聲、圖像等方法為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)傳感新機理，研發(fā)敏感器件、光電轉(zhuǎn)換、微弱信號處理等核心零部件，研制一批高精度農(nóng)業(yè)傳感器，打破國外技術(shù)產(chǎn)品壟斷。

多項國家級重磅政策明確支持農(nóng)業(yè)傳感器發(fā)展！

2023年12月，國家發(fā)改委發(fā)布《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄（2024年本）》，農(nóng)業(yè)傳感器為鼓勵類目錄中農(nóng)業(yè)機械裝備-農(nóng)業(yè)機械專用零部件關(guān)鍵部件，農(nóng)業(yè)傳感器被明確鼓勵發(fā)展。

 

2022年8月，中國工程院和國家制造強國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會等機構(gòu)聯(lián)合發(fā)布《產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新發(fā)展目錄（2021年版）》，《目錄》起到引導、鼓勵政府、企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、優(yōu)先攻克各項關(guān)系中國相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、關(guān)系國計民生的各領(lǐng)域關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。

《目錄》儀器儀表領(lǐng)域中，基礎(chǔ)零部件和元器件共計37種，其中傳感器20種，有4種農(nóng)業(yè)傳感器被“點名”列入，分別是：播種作業(yè)資料傳感器、收獲作業(yè)資料傳感器、植物信息傳感器、土壤信息傳感器。

 

播種作業(yè)質(zhì)量傳感器

播種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的環(huán)節(jié)之一，播種質(zhì)量直接影響到農(nóng)作物產(chǎn)量。目前，隨著精量播種技術(shù)的發(fā)展，精量播種機已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)播種發(fā)展方向。

但播種機在播種作業(yè)時具有播種過程全封閉的特點，因此憑人的視聽無法直接監(jiān)視其作業(yè)質(zhì)量，而在播種作業(yè)時發(fā)生的種箱排空、輸種管雜物堵塞、排種器故障、開溝器堵塞或排種傳動失靈等工藝性故障，均會導致一行或數(shù)行下種管不能夠正常播種造成“斷條”漏播現(xiàn)象，從而導致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。

因此，需要播種作業(yè)質(zhì)量傳感器進行監(jiān)測。國外對精密播種機監(jiān)控系統(tǒng)的研究和應(yīng)用始于 20 世紀 40 年代，在 20 世紀 90 年代就已經(jīng)開發(fā)出較為完善的設(shè)備，一系列播種作業(yè)質(zhì)量傳感器可靠地用于播種機的監(jiān)控。

相對而言，中國播種機械起步晚，中國播種作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測傳感器存在工作可靠性不高，系統(tǒng)制造成本較高，大型化播種機應(yīng)用量小，作業(yè)技術(shù)水平低，成果轉(zhuǎn)化速度慢等問題。

收獲作業(yè)質(zhì)量傳感器

當前，中國許多農(nóng)場已經(jīng)使用農(nóng)作物收割機代替人力手工收獲作物，大量收獲作業(yè)質(zhì)量傳感器被應(yīng)用于這些收割機中。

國外已將傳感器技術(shù)應(yīng)用于谷物聯(lián)合收獲機械關(guān)鍵部件運動監(jiān)測及自動控制、自動導航、喂入量監(jiān)測、損失率監(jiān)測以及自動測產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)，大大提高了機械的可靠性及工作效率。

我國聯(lián)合收割機自動化及智能化水平較低，且工況惡劣，工作時負荷波動大，故障率高。與國外相比，我國稻麥聯(lián)合收割機自動化程度落后30年以上。

因此，通過提高收獲作業(yè)質(zhì)量傳感器等智能化技術(shù)，提升我國谷物聯(lián)合收割機的可靠性，減少收獲損失，提高作業(yè)質(zhì)量已成為當務(wù)之急。

 

植物信息傳感器

如人可以通過穿戴電子設(shè)備監(jiān)測心率、脈搏等信息一樣，植物也可以通過“穿戴”傳感器，獲取相關(guān)的生長信息，這一類傳感器稱之為植物信息傳感器，是目前生物傳感器領(lǐng)域的熱點研究內(nèi)容。

浙江大學智能傳感器團隊制備了一種植物可穿戴式莖流傳感器，長期無損的觀察了水分在西瓜葉片、果實、莖稈等不同器官上的動態(tài)分配情況，發(fā)現(xiàn)西瓜在夜晚生長，這一發(fā)現(xiàn)也間接證明西瓜果實生長主要在夜間。這一發(fā)現(xiàn)改寫了對于植物果實生長的傳統(tǒng)認識，并對節(jié)水灌溉提供了新的思路。

獲取充足的植物信息，將會是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的巨大飛躍。當前，許多國外前沿大學已投入到植物信息傳感器的研發(fā)中。

 

▲來源：36斗

土壤信息傳感器

土壤信息的采集和研究是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域重點研究方向，靠人工的傳統(tǒng)農(nóng)田土壤數(shù)據(jù)采集方法耗時耗力，大規(guī)模種植的現(xiàn)代化農(nóng)場，更需要發(fā)展多功能的土壤環(huán)境數(shù)據(jù)的智能傳感器，可有助于提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改善土壤品質(zhì)、防控農(nóng)業(yè)面源污染具有重要的研究意義，同時也可助力于建設(shè)高標準農(nóng)田。

土壤信息傳感器一般監(jiān)測土壤的溫濕度、電導率、酸堿度、氮磷鉀養(yǎng)分、農(nóng)藥含量等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對作物生長至關(guān)重要，將有助于植物的生長，最大限度地提高產(chǎn)量。

 

結(jié)語

智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的重要著力點之一，而農(nóng)業(yè)傳感器則是智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)。2025年中央一號文件雖未直接點名“傳感器”，但其推動的智慧農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)機裝備、農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力等戰(zhàn)略方向，均高度依賴傳感器技術(shù)的支撐。從田間數(shù)據(jù)采集到農(nóng)機自動化，從環(huán)境監(jiān)測到防災減災，傳感器已成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和鄉(xiāng)村振興不可或缺的技術(shù)基礎(chǔ)。

趙春江認為，未來 5~10 年，研發(fā)準確、精密、便攜的傳感器和生物傳感器將是各國農(nóng)業(yè)傳感器創(chuàng)新發(fā)展的重點領(lǐng)域。目前，農(nóng)業(yè)傳感器已成為美國、歐盟和日本等發(fā)達國家在智慧農(nóng)業(yè)方面的重要戰(zhàn)略布局。

中國農(nóng)業(yè)傳感器的發(fā)展，仍存在“兩極分化”，多數(shù)中低端農(nóng)業(yè)環(huán)境傳感器已實現(xiàn)國產(chǎn)替代，而在動植物生命信息傳感器、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與安全信息傳感器，尤其是農(nóng)機工況與作業(yè)傳感器，我國存在較大差距，亦是在國家政策引導下需要加快突破關(guān)鍵的農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力核心技術(shù)。

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