中國智慧農業革命從育種實驗室走向收割田野

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China’s Smart Farm Revolution Moves From Breeding Labs to Harvest Fields

機器人正在改變中國種植與收割糧食的方式

從替花朵授粉的機器,到在遼闊穀物田間行駛的無人收割機,智慧設備正重塑中國農業。這些工具開始協助農民因應長期壓力:勞動力短缺、成本上升、穩定收成的需求,以及在極端天氣下生產糧食的挑戰。

目錄
  1. 機器人正在改變中國種植與收割糧食的方式
  2. 機器人除了開拖拉機,還能做什麼?
  3. 機器能採收嬌嫩的作物嗎?
  4. 無人機與灌溉系統如何搭配?
  5. 自動化正在哪些地方大規模擴展?
  6. 誰負擔得起這項轉型?
  7. 哪些農務仍難以自動化?
  8. 重點整理

相關技術涵蓋育種與採茶專用機器人、噴灑作物的無人機、灌溉導引系統,以及蒐集田間資料的平台。有些機器是為大型商業農場設計,較輕巧的設備則瞄準小型農場與陡峭地形。整體而言,這些技術顯示農業正從單點自動化,轉向由感測器、定位技術、人工智慧與機械協同運作的農業系統。

這項轉變也與國家政策重點相關。中國以不到全球9%的耕地養活近五分之一的世界人口;在地緣政治局勢不確定、極端天氣日益頻繁之際,糧食安全也變得更難維持。根據中國官方引用的數據,2024年與2025年的糧食產量均超過7億公噸,年人均糧食可供量則超過500公斤。

中國的現代化計畫為科技帶動的生產訂下進一步目標。國家智慧農業行動計畫目標是,到2026年底,超過30%的農業生產由資訊技術驅動,到2028年底則提升至32%以上。2026至2030年現代化計畫則要求科技對農業發展的貢獻率達67%。

機器人除了開拖拉機,還能做什麼?

部分最具針對性的系統,負責的是傳統設備難以機械化的工作。據稱是全球首款智慧育種機器人的GEAIR,利用深度學習技術辨識花朵並進行異花授粉。異花授粉是將花粉從一株植物傳到另一株,以培育具有特定性狀的雜交品種。據報導,在番茄育種中,該系統可將育種週期從5年縮短至1年,並降低逾25%的勞動成本;在大豆育種中,則可減少76.2%的人工授粉時間。

這類自動化有助加快作物品種的培育,但成效取決於植物種類、育種流程及系統的使用環境。這也顯示,農業人工智慧往往是專用工具:軟體辨識花朵或作物特徵,再由機械系統執行精確操作。

另有一款機器正為玉米育種開發,可自動完成去雄,也就是移除植株的雄花,以及去頂。這些步驟有助育種者控制哪些植株為其他植株授粉。若能大規模精準執行,可減少人力與設備成本,並讓育種試驗更一致。

在受控植物工廠中,機器牛表型機器人會蒐集作物的標準化資訊,包括株高與植株結構。表型分析是測量可觀察到的性狀。機器人沿著預設路線行進、避開障礙物,並運用影像辨識持續蒐集資料。與人工測量相比,這種方式可減少延誤,也能降低不同觀察者造成的主觀差異。配合受控的生長條件,有助研究人員更快推進作物世代。

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機器能採收嬌嫩的作物嗎?

採茶是對農業機器人要求嚴苛的考驗。高級茶葉講究採下嫩芽,同時不損傷周遭葉片與枝條,而茶園地面往往不平。為浙江、安徽、福建、四川與貴州茶園開發的一款人形採茶機,結合機器視覺與仿照人手動作的機構。

系統會先定位合適的嫩梢,再完成捏取、抬起、收納與放開。目前的設計適用於平坦與緩坡地形。開發者預期,未來機型將採用更輕的機架與多支機械手臂,以擴大作業範圍。不過,這項技術仍受限於可應對的環境:茂密枝葉、光線變化與陡坡,都可能增加辨識和移動的難度。

果園也有類似挑戰,枝條、果實與地形各異。北京平谷區的西營未來果園設有氣象站監測當地環境,機器與無人機則協助從開溝到澆水、施肥和噴藥等作業。平谷果業產值接近北京水果總產值的一半,但官員指出,勞動力短缺與難以大規模種植,是產業長期發展面臨的隱憂。

平谷區果品服務中心主任于永強表示,智慧設備日益廣泛運用,已成為果園產業的必要條件。在廣西,芒果種植者黃先軍表示,農業無人機協助他將整體成本降低30%,並在1,300畝、約86.7公頃的果園中帶來更穩定的收成。成效因農場、作物與設備而異,但這些案例顯示,種植者為何開始把自動化視為實際的經營決策。

無人機與灌溉系統如何搭配?

農業無人機可噴灑作物保護產品、撒播肥料或種子,也能運送物資。大疆農業T100S整合噴灑、撒播與吊運功能,可用於田間作物、果園、林地與水產養殖。設備配備光達(LiDAR),這是一種以雷射測距並繪製周遭環境的系統,另有毫米波雷達與攝影機,協助無人機在複雜地形中作業。T55則是較輕型的機種,設計為一人操作,適用於較小或分散的地塊,包括果園與山區農地。

這些系統只是更大規模機隊的一部分。根據主管部門數據,中國農業無人機數量已超過30萬架;2025年耕種收綜合機械化率達76.7%。中國以外的美國、墨西哥、巴西與泰國等地,也使用無人機進行作物保護、肥料施用與水產養殖餵食。

定位技術有助於協調機器、減少重複作業。中國北斗衛星導航系統可為農業設備提供定位資料。截至2023年底,全國約有220萬台農業機械裝有北斗終端,可支援路線導引與輔助駕駛等功能。

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水資源管理是這套系統的另一環。中心支軸式灑水器沿圓形路線移動,因此可能使方形或不規則田地的角落缺水。智慧轉角灌溉裝置會伸出可調式支臂,為這些原本灑不到的區域澆水,並在機器移動時收回。北斗定位、路線演算法與無人機製作的地圖,可依作物水分與生長狀況調整灌溉和施肥。農民可以透過智慧型手機遠端調整速度與水量。這套系統已在河南與內蒙古投入使用。

將這些工具串連起來,價值在於能運用更多在地資訊做決策。感測器與田間地圖可協助估算土壤水分、溫度與作物狀況,無人機則能蒐集生長或成熟度資料。這些資訊可用來決定灌溉、病蟲害管理與收成時機。它無法消除農業的不確定性,但能以涵蓋更大田區的測量結果,取代部分憑經驗猜測的做法。

自動化正在哪些地方大規模擴展?

中國東北主要糧食產區黑龍江,展現了大規模部署的樣貌。在哈爾濱與佳木斯附近的一座示範農場,國際媒體記者看到無人收割機沿預定路線行駛、無人機在空中巡查,數位平台則顯示田間狀況。在當地一家拖拉機製造商,訪客也試駕了配備北斗導航與輔助駕駛的柴油電動混合動力拖拉機。

自動收割不只是讓車輛自行轉向。感測器與導航系統必須確保設備沿路線行駛,軟體則協助機器因應障礙物與田間狀況變化。同樣技術也能支援播種等其他作業。其實用性取決於地圖是否準確、定位是否可靠,以及設備是否適合當地土地條件。

中國地形與作物種類差異甚大,因此最後這點格外重要。目前正有新設備為丘陵與山區農地開發,大型機械在這些地方可能不適用。可在6至15度坡地作業的拖拉機,正於甘肅、重慶與四川等省市推廣;適用於山區的玉米播種機,也開始在中國西南與西北地區更廣泛使用。

官方也表示,秋季作業期間,高容量聯合收割機與可承載最高85公斤載荷的植保無人機,部署速度有所加快。額定功率200至300馬力的混合動力拖拉機,以及額定功率25至75馬力的純電動拖拉機,已投入生產。具備打包功能的混合動力水稻收割機與六行棉花採收機,預計將在量產前完成設計工作。

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誰負擔得起這項轉型?

成本與規模將影響機械普及的速度。大型農場與農業服務業者可能有能力讓昂貴設備經常投入使用,小農則可能難以合理化購買只在短暫農忙季節使用的機器。政府支援旨在縮小這項差距。中國2026年農業支持政策清單優先補助高性能播種機、智慧插秧機、先進聯合收割機,以及適用於丘陵地區的機械;政策也支持專業服務,讓小農能租用設備而非自行購買。

這種商業模式正在改變技術的使用者。農業科技公司極飛科技共同創辦人龔檟欽表示,2025年種植者占公司客戶的79%,2021年則約占一半。有些農民除了在自家土地使用設備,也向其他人提供服務,藉此創造收入,將成本分攤到更多公頃的土地上。

中國機械產業也隨著國內採用率提高而成長。2025年上半年,中國農業機械及零件出口額達93.05億美元,較前一年同期增加26.5%。極飛科技表示,其產品與服務已出口至70個國家和地區。這些銷售顯示中國製造商正參與國際競爭,但個別機器是否合用,仍取決於當地作物、法規、農場規模與服務網絡。

能源使用也是正在改變的面向。混合動力與電動設備或可降低燃料消耗及營運成本,但仍須視作業類型,以及充電與維修是否便利而定。經濟效益並非一體適用:在大型平坦農場運作良好的機器,在小型陡坡地塊可能成本過高或難以操作。如何為多樣地形打造可靠系統,仍是核心技術與商業挑戰。

哪些農務仍難以自動化?

農業的標準化程度不如許多工廠製程。土壤、天氣、作物品種與田區布局,可能在短距離內就有所不同。在一種環境中受訓、能辨識花朵或果實的機器人,在光線或枝葉條件不同時,表現可能不如預期。機器還必須耐受灰塵、雨水、泥濘與長時間作業;農民則需要在短暫的播種與收割期間取得維修和技術支援。

自動化也仰賴可用的資料。智慧機械能蒐集測量數據,但這些數據必須準確,並能連結至農民可採取的行動。北斗定位、氣象站、無人機地圖與影像辨識,各自提供部分資訊。更好的協調能讓灌溉或噴藥更精準,但資料品質不佳或連線不穩,也可能削弱效益。

目前最明確的成效來自特定工作:減少重複的人工授粉、更一致地測量植物、更精準地施用農業資材,以及協助機械在更大範圍作業。對全自動化農場的廣泛說法應審慎看待。這些系統展現出日益擴大的技術能力,但商業價值仍取決於能否在當地條件下穩定節省成本。

重點整理

  • 中國農場正採用機器人、無人機、智慧灌溉與導航系統,用於育種、作物照護與收割。
  • 據報導,GEAIR可將番茄育種期從5年縮短至1年,並減少76.2%的大豆人工授粉時間。
  • 中國農業無人機機隊已超過30萬架,2025年耕種收機械化率達76.7%。
  • 政策計畫目標是擴大數位農業應用,補助措施則支持先進機械與適用於困難地形的設備。
  • 節省人力與更精準的田間管理推動自動化採用,但成本、地形、資料品質與維修仍是限制因素。
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