殷浩棟 霍鵬 肖榮美 高雨晨

摘 ? 要：發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)是推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑。我國在推進智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展上已有一些探索，對推進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)、經(jīng)營體系的現(xiàn)代化變革發(fā)揮了一定作用，為緩解當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的約束提供了有效途徑。但農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體的應(yīng)用能力不足、資源投入不足、“產(chǎn)學(xué)研”轉(zhuǎn)化機制不健全、關(guān)鍵技術(shù)支撐短板突出、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用及管理水平較低等問題，制約了智慧農(nóng)業(yè)的推廣和應(yīng)用。以智慧農(nóng)業(yè)帶動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，需要構(gòu)建符合我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營特征的智慧農(nóng)業(yè)推廣體系，注重體制機制創(chuàng)新，強化政府主導(dǎo)作用，建立政企協(xié)作機制，提高市場主體參與積極性。要完善“產(chǎn)學(xué)研”轉(zhuǎn)化機制，加強關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，提高核心技術(shù)自主創(chuàng)新能力，構(gòu)建符合智慧農(nóng)業(yè)需要的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)體系。

關(guān)鍵詞：智慧農(nóng)業(yè);數(shù)字鄉(xiāng)村;數(shù)字化轉(zhuǎn)型;農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化

中圖分類號：F323 ? 文獻標(biāo)識碼：A ? 文章編號：1003-7543（2021）11-0095-09

經(jīng)濟社會發(fā)展與技術(shù)變遷會同步促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式變革。為有效應(yīng)對新發(fā)展階段的新需求，農(nóng)業(yè)需要實現(xiàn)程度更深、范圍更廣的信息化變革，并在此基礎(chǔ)上進一步向更高級別的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化邁進。智慧農(nóng)業(yè)在促進我國農(nóng)業(yè)綠色低碳生產(chǎn)、應(yīng)對勞動力結(jié)構(gòu)性挑戰(zhàn)，以及滿足和擴展多樣化需求等方面能夠發(fā)揮重要的作用。中共十九屆五中全會提出，要加快發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，推進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營和管理服務(wù)數(shù)字化改造。2021年中央“一號文件”提出，要發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，建立農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)體系，推動新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營深度融合。由此可見，智慧農(nóng)業(yè)已成為國家推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑。

一、相關(guān)文獻述評

已有文獻從不同角度對智慧農(nóng)業(yè)進行了研究，提供了諸多真知灼見。本文基于智慧農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)信息化等關(guān)鍵詞，對中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫的相關(guān)文獻進行收集，并分析了這些文獻的標(biāo)題、關(guān)鍵詞、摘要。經(jīng)過分析篩選，最終得到了2014—2021年共計5 890篇相關(guān)文獻。

從研究合作與發(fā)表網(wǎng)絡(luò)來看，智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究機構(gòu)主要包括高校、科研院所和政府機構(gòu)。智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究的代表性機構(gòu)有國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部信息中心等，這些機構(gòu)也是目前國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)的主要研究單位。主要的研究人員有趙春江、李道亮、王應(yīng)寬、王小兵等，這些學(xué)者主要研究如何在農(nóng)業(yè)工程技術(shù)、農(nóng)業(yè)機械、政策規(guī)劃等方面推進智慧農(nóng)業(yè)。

從時間線的聚類分析來看，智慧農(nóng)業(yè)研究內(nèi)容主要包括：智慧農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵與意義、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、云平臺、農(nóng)村信息化、特色農(nóng)業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、智能農(nóng)機和農(nóng)產(chǎn)品等。研究內(nèi)容揭示了5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈技術(shù)、人工智能與大數(shù)據(jù)等的研發(fā)應(yīng)用對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)村發(fā)展的影響，明確了影響智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素。其中，一些社會科學(xué)領(lǐng)域的文獻對智慧農(nóng)業(yè)開展了相對綜合性的討論，重點關(guān)注了智慧農(nóng)業(yè)的意義[1-2]、“互聯(lián)網(wǎng)+”對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[3]、數(shù)字經(jīng)濟與農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟的融合發(fā)展路徑[4-5]，以及智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)[6-7]等。這些研究初步奠定了智慧農(nóng)業(yè)的研究基礎(chǔ)。

智慧農(nóng)業(yè)的本質(zhì)是農(nóng)業(yè)知識、商業(yè)知識通過數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施與數(shù)字應(yīng)用固化后的表現(xiàn)形式，其研發(fā)、建設(shè)與推廣既要遵循我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村的實際情況，又必須符合數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一般規(guī)律。深化智慧農(nóng)業(yè)的認知，必須剖析其底層邏輯。客觀了解我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，需在明晰經(jīng)濟學(xué)與社會學(xué)機理之后，對新一代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的運用細節(jié)與產(chǎn)業(yè)運行堵點進行分析。已有研究在此方面略有不足，以更加豐富、全面的跨學(xué)科視角研究我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、底層邏輯與發(fā)展路徑，在理論研究和實踐應(yīng)用中都有其必要性。

鑒于此，本文在明晰智慧農(nóng)業(yè)基本概念與架構(gòu)的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合新一代信息技術(shù)與數(shù)字經(jīng)濟領(lǐng)域相關(guān)概念與分析框架，系統(tǒng)梳理我國智慧農(nóng)業(yè)的底層邏輯，剖析發(fā)展過程中面臨的現(xiàn)實約束，明確未來的推進策略，以期為深化新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟跨學(xué)科融合的智慧農(nóng)業(yè)理論研究與實踐推廣提供有益的參考。

二、智慧農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵界定與底層邏輯

數(shù)字化發(fā)展是以新一代信息技術(shù)（Next Generation ICT）①的研發(fā)應(yīng)用為基礎(chǔ)支撐，以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)全流程數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為目的的技術(shù)范式革新②。數(shù)字化發(fā)展需要具備一個由硬件與軟件所共同構(gòu)筑的，集“感知、傳輸、計算、存儲、應(yīng)用”等為一體的“閉環(huán)”。通過“閉環(huán)”的不斷迭代與升級，產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐步向數(shù)字孿生，以及定制化生產(chǎn)邁進。智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的具體形態(tài)，同樣遵循上述基本邏輯。

（一）智慧農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵界定

智慧農(nóng)業(yè)是新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)決策、生產(chǎn)、流通交易等深度融合的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式與綜合解決方案，是數(shù)據(jù)科學(xué)、農(nóng)業(yè)與商業(yè)知識、智能終端相互結(jié)合的有機整體。一方面，智慧農(nóng)業(yè)實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的“智能化”。充分利用傳感器、遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)、市場信息檢測軟件模塊等感知手段，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進行全流程跟蹤式監(jiān)測、管理，以數(shù)據(jù)流驅(qū)動技術(shù)流、資金流、人才流、物資流，實現(xiàn)更為精準(zhǔn)精確的農(nóng)畜產(chǎn)品的種、管、采收、儲存、加工等。另一方面，智慧農(nóng)業(yè)推動了農(nóng)業(yè)的“服務(wù)化”。通過網(wǎng)絡(luò)媒介、社交平臺等低成本連接手段，消除物理隔閡、打通市場連接渠道，打造高度敏捷、個性化的農(nóng)業(yè)產(chǎn)銷生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)從簡單的物質(zhì)生產(chǎn)與銷售向服務(wù)的轉(zhuǎn)變，重塑農(nóng)業(yè)與消費者之間的雙向互動關(guān)系。

（二）智慧農(nóng)業(yè)的底層邏輯

1.數(shù)字孿生：農(nóng)業(yè)智能化的源泉

數(shù)字孿生是諾伯特·維納“控制論”①在數(shù)字時代的具體呈現(xiàn)，是用于優(yōu)化物理對象行為的精準(zhǔn)數(shù)字化映射，也是新一代信息技術(shù)群綜合集成應(yīng)用所達成的一種形態(tài)?！皵?shù)字孿生”一詞始見于2011年美國空軍實驗室的研究文獻，用于預(yù)測飛機結(jié)構(gòu)壽命和保證結(jié)構(gòu)完整性的過程[8]。在此之后，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的推廣與應(yīng)用，數(shù)字孿生這一概念逐步向工業(yè)制造[9]、產(chǎn)品全生命周期管理[10-11]、能源系統(tǒng)[12]、城市建設(shè)[13-14]等方面延伸。

數(shù)字孿生依托知識機理、仿真技術(shù)為物理實體在虛擬空間創(chuàng)建數(shù)字孿生體或者應(yīng)用場景，模擬、反映物理世界的狀態(tài)和行為。根據(jù)來源于多維度的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測、指導(dǎo)與控制物理個體或系統(tǒng)的未來狀態(tài)，以實現(xiàn)物理上的組織性加強、精準(zhǔn)性提升和不確定性緩解[15-16]。由于數(shù)字孿生在產(chǎn)品開發(fā)、監(jiān)督和驗證[17]及應(yīng)對突發(fā)情況[18]等方面的顯著成效，數(shù)字孿生逐漸在牲畜家禽養(yǎng)殖[19]、作物種植[20]、智能農(nóng)場管理[21]等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到了推廣與應(yīng)用[22]。

智慧農(nóng)業(yè)之所以能實現(xiàn)精準(zhǔn)、高效、低碳的發(fā)展目標(biāo)，是因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)控制模式從“靠天靠簡單勞動投入”轉(zhuǎn)向以人工智能為指導(dǎo)的數(shù)字孿生。智慧農(nóng)業(yè)根據(jù)各種類型的生產(chǎn)模型、系統(tǒng)規(guī)則與數(shù)據(jù)集合對農(nóng)業(yè)知識進行數(shù)字固化，通過在虛擬空間建構(gòu)物理對象（動植物、運動軌跡）的實時、精準(zhǔn)數(shù)字化映射，面向增產(chǎn)、提質(zhì)等應(yīng)用需求，展開分析量化的預(yù)測和決策反饋，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全流程的優(yōu)化。正因如此，智慧農(nóng)業(yè)需要系統(tǒng)化、全局性的發(fā)展方案，任何單一種類和單一環(huán)節(jié)的技術(shù)缺失都無法促成農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型;任何一個節(jié)點存在未連接的問題，整個閉環(huán)就無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理;任何一個節(jié)點智能化不夠，整個系統(tǒng)就難以實現(xiàn)精準(zhǔn)化運行。

2.服務(wù)化延伸：智慧農(nóng)業(yè)的增收邏輯

智慧農(nóng)業(yè)可以通過對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的服務(wù)化延伸實現(xiàn)增收增效，這源于新一代信息技術(shù)加速推動三次產(chǎn)業(yè)的融合，拓展了農(nóng)業(yè)的多功能性。新一代信息技術(shù)能夠創(chuàng)新服務(wù)供給內(nèi)容、改變服務(wù)供給方式。在傳統(tǒng)“人對人”“點對點”的生產(chǎn)過程中，勞動力是主要的供給要素，難以引入新的技術(shù)和設(shè)備，缺乏規(guī)模經(jīng)濟。勞動生產(chǎn)率長期保持不變，很難對其他產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生技術(shù)的外溢效應(yīng)。一些新興、小眾的服務(wù)由于相對高昂的獲客成本和低頻次的需求而難以存活。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)具有這個特點，內(nèi)卷化現(xiàn)象較為常見，沒有發(fā)揮出多元價值。

新一代信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的融合使得產(chǎn)業(yè)發(fā)展愈發(fā)表現(xiàn)出顯著的差異化、服務(wù)化和敏捷化。不同于一般意義上的效率提升，智慧農(nóng)業(yè)在服務(wù)化方面的影響包括依托新一代信息技術(shù)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸、農(nóng)耕文明傳承、山水田園生活意境表達等。一方面，通過更多樣化的連接形式，重塑生產(chǎn)者與消費者之間的關(guān)系，既有物質(zhì)生產(chǎn)、實物銷售，又有內(nèi)容體驗與服務(wù)享受等。智慧農(nóng)業(yè)通過訂單式作業(yè)、云上參與、視頻直播等方式，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)憑借“原生態(tài)”“定制化”“生活化”的標(biāo)簽，變現(xiàn)自然景觀、文化價值、勞動凝聚等。另一方面，新一代信息技術(shù)以更為低成本的數(shù)字化方式，消除物理隔閡、打通連接渠道，幫助以往難以單獨存活的小眾供需實現(xiàn)“線上規(guī)?；保行У貙ⅰ伴L尾供需”轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢杂@益的“大市場”。尤其是，我國是一個具有超大規(guī)模統(tǒng)一市場的國家，消費者眾多、小眾消費規(guī)模龐大，能夠支持多種新模式新業(yè)態(tài)的發(fā)展壯大。如新一代信息技術(shù)能夠幫助城市消費者以更便捷的方式參與耕種飼養(yǎng)，還能通過認養(yǎng)、認種的方式為農(nóng)產(chǎn)品溢價買單。

三、智慧農(nóng)業(yè)對農(nóng)業(yè)發(fā)展的積極影響

智慧農(nóng)業(yè)基于精準(zhǔn)化、服務(wù)化的基本邏輯，有助于加速實現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色低碳生產(chǎn)、智能網(wǎng)絡(luò)協(xié)同、服務(wù)延伸與價值增值，同步實現(xiàn)成本節(jié)約與效率提升，加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程，為滿足綠色化生產(chǎn)、集約化經(jīng)營需求提供可行途徑。

（一）以數(shù)字化方式促進農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)

依靠化肥農(nóng)藥的傳統(tǒng)技術(shù)要素投入對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的帶動效應(yīng)日趨遞減，而粗放型投入的消極影響正在顯現(xiàn)。過去20年，農(nóng)業(yè)和林業(yè)約產(chǎn)生了27%的全球溫室氣體排放量，幾乎與工業(yè)相當(dāng)。2000年以來，我國農(nóng)業(yè)溫室氣體生產(chǎn)排放量增加了16%。我國每公頃農(nóng)田年均氮肥施用量達到了305公斤，是全球平均水平的4倍以上。這造成了生產(chǎn)資料的浪費，也引致了大量氮氧化物溫室氣體排放?！疤歼_峰、碳中和”的發(fā)展目標(biāo)迫使農(nóng)業(yè)必須走綠色發(fā)展道路。但是，要在短時間內(nèi)系統(tǒng)性、全方位地改變傳統(tǒng)生產(chǎn)方式并不容易?；谛乱淮畔⒓夹g(shù)的智慧農(nóng)業(yè)為改變傳統(tǒng)生產(chǎn)方式、實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展提供了一種可行路徑。通過對設(shè)施大棚、農(nóng)田、畜禽圈舍和農(nóng)業(yè)機械等進行數(shù)字化改造，構(gòu)建相匹配的數(shù)字化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者動態(tài)獲取資源信息、智能精準(zhǔn)投入的能力，進一步提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，可為農(nóng)藥化肥的精準(zhǔn)利用、農(nóng)業(yè)綠色低碳發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（二）以智能化應(yīng)對農(nóng)村勞動力結(jié)構(gòu)性挑戰(zhàn)

農(nóng)業(yè)部門勞動力的老齡化與兼業(yè)化趨勢更加顯著。從勞動力年齡結(jié)構(gòu)來看，2010年前后，我國適齡勞動人口達到峰值，而后開始呈現(xiàn)負增長趨勢，人口老齡化加速，進而直接帶來了勞動力供給的下降與整體工資水平的上漲。第七次全國人口普查數(shù)據(jù)顯示，我國60歲及以上人口為26 402萬人，占18.7%，且老年人口增長速度明顯加快，到2030年占比將達到25%左右。可以預(yù)見，隨著農(nóng)村勞動力的持續(xù)轉(zhuǎn)出與老齡化現(xiàn)象加重，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動力稀缺、技能稀缺問題將愈發(fā)嚴重。從勞動力兼業(yè)結(jié)構(gòu)來看，農(nóng)業(yè)內(nèi)部呈現(xiàn)純農(nóng)戶和高度兼業(yè)農(nóng)戶比例不斷下降、非農(nóng)戶比例不斷上升的分化態(tài)勢。2003年我國非農(nóng)戶占比僅為33.28%，2016年非農(nóng)戶占比增加到64.04%，年均增長率為5.16%。農(nóng)戶家庭從事農(nóng)業(yè)勞動的時間從2003年的44.06%下降到2016年的29.81%[23]?！靶∫?guī)模經(jīng)營+老齡化+大范圍兼業(yè)”給農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣與應(yīng)用、生產(chǎn)方式的變革帶來了更大的挑戰(zhàn)。

伴隨著智慧農(nóng)業(yè)的加速部署與深入實踐，具有實時連接、數(shù)據(jù)分析、智能應(yīng)用和反饋控制功能的智能化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系將逐漸成熟，并將越來越多的農(nóng)業(yè)知識、種植技能轉(zhuǎn)化為智能操作程序，為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)集約化生產(chǎn)提供解決方案。如多地通過手機App為小農(nóng)戶開展代耕代種、一條龍、一站式“全程機械化+綜合農(nóng)事”等服務(wù)。一些智慧農(nóng)業(yè)的試點項目正在嘗試集成無人機、農(nóng)事管理系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)云平臺等軟硬件，探索生產(chǎn)管理的“全方位在線化”。

（三）以定制化滿足和擴展多樣化、個性化的市場需求

以往農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展邏輯是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向著工業(yè)化的發(fā)展模式靠近，那么智慧農(nóng)業(yè)所激發(fā)的新經(jīng)濟、新模式、新業(yè)態(tài)則更凸顯“差異化”“服務(wù)化”的新邏輯。智慧農(nóng)業(yè)可以改善產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者準(zhǔn)確把握低頻或個性化長尾需求的能力，不斷催生社區(qū)支持農(nóng)業(yè)（CSA）、訂單農(nóng)業(yè)、采摘文旅等新業(yè)態(tài)。智慧農(nóng)業(yè)能夠進一步開發(fā)農(nóng)業(yè)的多元屬性，延長產(chǎn)業(yè)價值鏈，促進產(chǎn)業(yè)深度融合。智慧農(nóng)業(yè)能夠通過“數(shù)字內(nèi)容”“云體驗”的方式，變現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村的自然景觀、文化價值等，能夠使農(nóng)戶技術(shù)應(yīng)用差、經(jīng)營規(guī)模小、標(biāo)準(zhǔn)化程度低的競爭劣勢轉(zhuǎn)變?yōu)椤笆止谧鳌薄霸鷳B(tài)”，以及“定制化”的競爭優(yōu)勢[16]。

四、智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的現(xiàn)實約束

我國智慧農(nóng)業(yè)正處于初步探索階段，受發(fā)展基礎(chǔ)薄弱、技術(shù)支撐不足、應(yīng)用主體數(shù)字技能與資金實力等短板的制約，數(shù)字化水平遠落后于其他產(chǎn)業(yè)，綜合發(fā)展程度距離國際先進水平存在較大差距。

（一）經(jīng)營主體應(yīng)用能力不足制約智慧農(nóng)業(yè)推廣

當(dāng)前，“大國小農(nóng)”仍是我國基本國情農(nóng)情，全國小農(nóng)戶數(shù)量占到農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體的98%以上，小農(nóng)戶從業(yè)人員占農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的90%，小農(nóng)戶經(jīng)營耕地面積占總耕地面積的70%。我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體的新技術(shù)新模式應(yīng)用能力相對較差，且缺乏長期投入大量人力、物力的實力，制約了智慧農(nóng)業(yè)推廣運用。特別是，小農(nóng)戶存在對傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的路徑依賴，導(dǎo)致“不想用”;農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)、技能等方面存在較大短板，導(dǎo)致“不會用”;智慧農(nóng)業(yè)使用成本高、有一定技術(shù)門檻，導(dǎo)致“不敢用”。一套山區(qū)柑橘的自動灌溉系統(tǒng)的每畝投入超過1萬元，一個蔬菜大棚進行簡單數(shù)字管理改造的成本達到數(shù)萬元，投入成本高且?guī)淼脑鲂в邢?，以至于小農(nóng)戶的接受意愿不強。大田作物種植的數(shù)字化成本更高，且很難通過簡單的產(chǎn)品溢價回收投入成本。目前智慧農(nóng)業(yè)僅應(yīng)用在一些高價值的經(jīng)濟作物中，且只有一些經(jīng)濟實力較強的企業(yè)開展了小規(guī)模應(yīng)用探索。

（二）財政投入不足且平臺呈現(xiàn)低水平重復(fù)建設(shè)

財政投入是支撐智慧農(nóng)業(yè)前期發(fā)展的重要資金來源。從投入力度來看，由于對智慧農(nóng)業(yè)的重要性認知不足，各級政府部門對智慧農(nóng)業(yè)的投入相對不足。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部信息中心監(jiān)測，2018年全國縣域用于農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化建設(shè)的財政投入，25.2%的縣域低于10萬元，僅有20.0%的縣域在500萬元以上。從投入方向來看，大部分政府投入的智慧農(nóng)業(yè)項目存在不同程度的“平臺建設(shè)傾向”問題。以“可視化”大屏幕為主要載體的數(shù)字平臺成為財政資金投入的重點領(lǐng)域。通過對“中國政府采購網(wǎng)”2014—2020年各級地方政府關(guān)于智慧農(nóng)業(yè)（農(nóng)業(yè)信息化）招投標(biāo)項目的大數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在各級地方政府建設(shè)的709個智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)項目中，有268個項目是用于平臺建設(shè)。這些平臺投入經(jīng)費有限，功能較為簡單、相似性較高，且不注重持續(xù)迭代升級。大部分項目忽視了智慧農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目的差別。大量招投標(biāo)項目僅準(zhǔn)備了系統(tǒng)平臺的快速啟動資金，而沒有考慮后期的持續(xù)維護、迭代升級以及推廣費用，以至于系統(tǒng)平臺并不具有成長性，而逐步被淘汰。

（三）研發(fā)投入不足且“產(chǎn)學(xué)研”轉(zhuǎn)化機制不健全

智慧農(nóng)業(yè)的研發(fā)遵從數(shù)字應(yīng)用開發(fā)的基本邏輯，即整個生命周期都需要持續(xù)的技術(shù)與資金投入，且運行維護與迭代創(chuàng)新投入遠大于初期的建設(shè)成本。同時，由于農(nóng)業(yè)數(shù)字化相較于工業(yè)和服務(wù)業(yè)在技術(shù)學(xué)科（數(shù)字、生物、氣象、地理等）方面具有更強的綜合性，在研發(fā)與生產(chǎn)方面具有更長的周期性，在生產(chǎn)經(jīng)營績效方面具有更大的不確定性。諸如此類特性使得智慧農(nóng)業(yè)面臨著更大的技術(shù)挑戰(zhàn)與投入風(fēng)險，從而導(dǎo)致企業(yè)和社會資本的投入愿意不強，研發(fā)缺乏有效的資金和人力資源保障。此外，我國智慧農(nóng)業(yè)的“產(chǎn)學(xué)研”轉(zhuǎn)化機制仍不健全。一些研究脫離了實際生產(chǎn)的需要，如過于追求相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的先進性，沒有充分考慮我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體的可接受性和現(xiàn)實需求。一些研究以課題立項、文章發(fā)表等為最終考核導(dǎo)向，研究成果僅停留在實驗室中，既沒有完成理論與應(yīng)用的銜接，又缺乏應(yīng)有的市場化推廣，如機器視覺、云平臺、智能終端等應(yīng)用成果產(chǎn)出較少，未能充分用于實際生產(chǎn)。

（四）關(guān)鍵核心技術(shù)自主創(chuàng)新不足且短板較為突出

我國作物生長模型、生產(chǎn)控制軟件等智慧農(nóng)業(yè)的核心領(lǐng)域與國外差距明顯。在大田農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，中化集團MAP（Modern Agriculture Platform）等以“土地適度規(guī)?；睘榍腥朦c在全國范圍內(nèi)開展了大量有益實踐。但是，整體而言，我國大田農(nóng)業(yè)管理與控制平臺在質(zhì)量、數(shù)量方面較美國、以色列、荷蘭等國家依然落后。在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，目前，國內(nèi)僅在黃瓜、西紅柿、草莓等個別品種上有一些商業(yè)化實踐，且這些項目中所使用的生長模型大部分來自荷蘭瓦赫寧根大學(xué)、美國加州大學(xué)戴維斯分校和普渡大學(xué)等國外機構(gòu)。全球智慧農(nóng)業(yè)軟件市場主要以CropX，Trimble Agriculture，Raven Industries，Topcon Positioning Systems，The Climate Corporation等美國企業(yè)為主。這些企業(yè)在相關(guān)細分領(lǐng)域的壟斷地位因為技術(shù)壁壘的加強而愈發(fā)堅固。如The Climate Corporation的核心數(shù)字平臺產(chǎn)品 Climate Field View已經(jīng)覆蓋美國、加拿大、巴西、法國、德國等20多個國家的超過1.5 億英畝（9億畝）的農(nóng)田，成為世界上覆蓋范圍最廣泛的農(nóng)業(yè)數(shù)字平臺。同時，The Climate Corporation利用超過1400萬英畝大田作物的多年期數(shù)據(jù)培訓(xùn)了高級作物生長模型，并通過生長模型與氣候預(yù)測模型的匹配，提供了系統(tǒng)性的智能種植服務(wù)。這種智慧種植方案能夠?qū)r(nóng)資化肥進行更有效的利用，相較于沒有采用該方案的種植者能夠提升4～6蒲式耳/英畝（約20公斤/畝）的產(chǎn)量。這種長期積累的優(yōu)勢，使后繼者很難對其進行追趕和超越。

（五）農(nóng)業(yè)領(lǐng)域大數(shù)據(jù)商務(wù)應(yīng)用及管理水平較低

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是推動智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動力。我國農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)建設(shè)相對滯后，數(shù)據(jù)積累較薄弱，技術(shù)及管理水平也較低，影響了智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。一方面，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分布于多個部門和領(lǐng)域，數(shù)據(jù)“孤島化”問題比較嚴重，且農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集與過濾缺乏準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)提取技術(shù)或數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，可用性較差，在實際應(yīng)用中存在諸多困難。另一方面，智慧農(nóng)業(yè)所采集的農(nóng)業(yè)生長數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和連續(xù)性不夠。其平臺存儲的作物（動物）生長數(shù)據(jù)存在時間上不連續(xù)、結(jié)構(gòu)上不完整、內(nèi)容上不統(tǒng)一等問題，難以通過連接共享、清洗篩選來改變。我國大量的科研機構(gòu)和企業(yè)在推進智慧農(nóng)業(yè)商業(yè)化應(yīng)用時，仍需要花費重金向國外機構(gòu)購買作物生長數(shù)據(jù)。

五、推進智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的政策建議

推進智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，既需要權(quán)衡由于數(shù)字化發(fā)展階段不同帶來的智慧農(nóng)業(yè)的特殊性，又需要在廣泛吸收服務(wù)業(yè)、制造業(yè)（尤其是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域）成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上確定可行的發(fā)展路徑;既需要了解各項信息技術(shù)的實際效用、應(yīng)用場景和局限性，又需要明確新一代信息技術(shù)只有形成“穩(wěn)固閉環(huán)”，才能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的提質(zhì)、增效，避免陷入“技術(shù)黑箱”，從而切實有效加速推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向邁進。

（一）構(gòu)建符合我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營特征的智慧農(nóng)業(yè)推廣體系

智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要與我國的基本國情農(nóng)情緊密結(jié)合。根據(jù)智慧農(nóng)業(yè)實現(xiàn)方式的多樣性，探索適用于家庭農(nóng)場、小農(nóng)戶的智慧農(nóng)業(yè)實現(xiàn)形式。實際上，我國的國有農(nóng)墾系統(tǒng)、大中型農(nóng)業(yè)企業(yè)與合作社在發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)與實施數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面，與工業(yè)、服務(wù)業(yè)等產(chǎn)業(yè)的大中型企業(yè)沒有本質(zhì)區(qū)別，都是基于5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)進行的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化升級改造。但是，我國存在著大量小農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者，他們大多尚未完全步入數(shù)字時代。因此，針對他們的智慧農(nóng)業(yè)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型方案需要有所差別——既要看到小農(nóng)生產(chǎn)在應(yīng)用整套數(shù)字化設(shè)備方面的局限性，不能盲目設(shè)想他們能夠在短時期內(nèi)就從手工與半機械化勞作跨越到智能化生產(chǎn);又要看到小農(nóng)戶參與數(shù)字經(jīng)濟活動的必要性，以及幫助小農(nóng)戶共享數(shù)字紅利對于實現(xiàn)共同富裕的重要性。綜合而言，培養(yǎng)與提升小農(nóng)戶個體的數(shù)字技能，幫助小農(nóng)戶認識數(shù)字經(jīng)濟，推動他們在生產(chǎn)過程中更多地利用電子商務(wù)、數(shù)字應(yīng)用、信息平臺獲取信息、訂單、金融等資源，是當(dāng)前推動“小農(nóng)戶數(shù)字化”的一種重要實現(xiàn)途徑。為此，一要擴大對新型經(jīng)營主體在農(nóng)場管理軟件、作物影像分析、農(nóng)場 ERP 等軟件應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)傳感器等方面的補貼與支持力度，擴大基礎(chǔ)規(guī)模，提升應(yīng)用水平。深化以體驗電商、直播帶貨等為代表的新一代電子商務(wù)模式的應(yīng)用，豐富農(nóng)業(yè)農(nóng)村數(shù)字經(jīng)濟新模式新業(yè)態(tài)，并逐步實現(xiàn)由消費端的數(shù)字化帶動生產(chǎn)端的數(shù)字化。二要鼓勵新型農(nóng)民，尤其是涉農(nóng)院校、專業(yè)的大學(xué)生積極投身于智慧農(nóng)業(yè)、數(shù)字化農(nóng)業(yè)社會服務(wù)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)之中，在有需求、有條件的地區(qū)組建“數(shù)字合作社”，通過手機App等方式為小農(nóng)戶提供基礎(chǔ)性的數(shù)字化農(nóng)業(yè)社會服務(wù)。同時，在深入評估農(nóng)村居民數(shù)字技能實際水平與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的基礎(chǔ)上，研發(fā)“數(shù)字技能政策工具包”（Digital Skills Toolkit），著力提升農(nóng)村居民應(yīng)用水平。三要將各級農(nóng)墾、大型農(nóng)場作為大田作物智慧農(nóng)業(yè)的推廣重點，將數(shù)字化與適度規(guī)?；嘟Y(jié)合，開展全方位、高水準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)傳感器布設(shè)，以及作物生長模型實驗，帶動大田智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

（二）充分發(fā)揮政府在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的引導(dǎo)與帶動作用

智慧農(nóng)業(yè)在“十四五”期間依然將呈現(xiàn)社會效益大于經(jīng)濟效益的狀態(tài)，因而需要政府作為主導(dǎo)力量統(tǒng)籌部署、協(xié)調(diào)推進。政府牽頭建立開放共享的農(nóng)業(yè)新型信息基礎(chǔ)設(shè)施體系，加強智慧農(nóng)業(yè)與國家“新基建”相關(guān)規(guī)劃的銜接，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域適度超前部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、數(shù)據(jù)中心等融合類新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，降低經(jīng)營主體發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的門檻。以各類現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)示范園、示范區(qū)為基礎(chǔ)，開展一批農(nóng)業(yè)數(shù)字化改造項目，加快智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)集成和示范帶動，為市場主體參與智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)造條件。尤其是智慧農(nóng)業(yè)項目伴隨著數(shù)據(jù)存量、計算數(shù)量的不斷提升，應(yīng)用和維護成本也會大幅提升，需要匯聚農(nóng)業(yè)農(nóng)村、工信、網(wǎng)信，以及教育和科研機構(gòu)等部門力量，充分考慮智慧農(nóng)業(yè)項目與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)項目在資金投入、項目折舊、后期維護方面的差異性，實施與智慧農(nóng)業(yè)更加匹配的資金項目管理機制。加大對各級涉農(nóng)部門、基層部門在數(shù)字技術(shù)、數(shù)字經(jīng)濟，以及智慧農(nóng)業(yè)方面相關(guān)知識的培訓(xùn)力度，幫助他們?nèi)娴亓私庵腔坜r(nóng)業(yè)，改革“縣域智慧農(nóng)業(yè)項目就是建設(shè)可視化平臺”的思維觀念，合理投資智慧農(nóng)業(yè)。切實將發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)、實施農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型作為推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重點抓手。

（三）全方位探索更注重實際效用的“產(chǎn)學(xué)研”轉(zhuǎn)化機制

開展智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化培育，以智能農(nóng)機、農(nóng)業(yè)傳感器、數(shù)字信息服務(wù)等領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新為核心，建立以市場為導(dǎo)向的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同技術(shù)創(chuàng)新運行機制。推動與智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)的投資、信貸、稅收、知識產(chǎn)權(quán)等法規(guī)與政策體系的創(chuàng)新，促進智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈精準(zhǔn)對接，完善科研機構(gòu)與生產(chǎn)實踐主體的聯(lián)動機制，根據(jù)生產(chǎn)實際需求開展研發(fā)攻關(guān)。突出市場主導(dǎo)力量，讓企業(yè)在智慧農(nóng)業(yè)推廣中發(fā)揮更大作用。利用中小企業(yè)創(chuàng)新基金、“863計劃”等，引導(dǎo)企業(yè)積極參與農(nóng)業(yè)通用性軟件與智慧農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)開發(fā)。發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和農(nóng)業(yè)信息化企業(yè)的核心帶動作用，鼓勵服務(wù)業(yè)、工業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)服務(wù)型企業(yè)開展農(nóng)情報告、市場分析、數(shù)字金融等農(nóng)業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)，引導(dǎo)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

（四）全面提升智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)的自主創(chuàng)新水平

技術(shù)支撐是智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)，需盡快補齊核心技術(shù)自主創(chuàng)新不足的短板。一是加強智慧農(nóng)業(yè)專門性技術(shù)的研發(fā)，突破“卡脖子”技術(shù)。要加強智慧農(nóng)業(yè)專門性技術(shù)的研發(fā)。針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)控制軟件、作物（動物）生長模型等關(guān)鍵領(lǐng)域，綜合利用專項資金、產(chǎn)業(yè)基金等方式開展產(chǎn)業(yè)短板協(xié)同攻關(guān)。將草莓等高產(chǎn)經(jīng)濟作物、畜禽養(yǎng)殖等作為智慧農(nóng)業(yè)商業(yè)化的先導(dǎo)領(lǐng)域和實踐重點，不斷擴展深度和廣度。二是深化通用性技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。依托國家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新平臺整合資源，建立通用性技術(shù)研發(fā)平臺。加大對“人工智能+農(nóng)業(yè)”“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的支持力度，將作物培育、病蟲害防治、農(nóng)藥化肥精細化投入等列為重點應(yīng)用場景。試點實施“新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)融合發(fā)展創(chuàng)新重點任務(wù)揭榜工作”，推動前沿技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的創(chuàng)新與融合應(yīng)用。

（五）構(gòu)建更符合智慧農(nóng)業(yè)實際需求的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)體系

完善農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)體系需從采集、處理和運用環(huán)節(jié)入手。一是建立天空地一體化的觀測網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)采集體系，利用遙感、無人機、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)和設(shè)施設(shè)備，對農(nóng)業(yè)自然資源、種質(zhì)資源、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈等數(shù)據(jù)進行采集。依托國家農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，建立政府部門之間、政府與企業(yè)之間、政府與社會之間的數(shù)據(jù)共享機制，打破數(shù)據(jù)“孤島化”現(xiàn)象。對現(xiàn)有主要智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)質(zhì)量進行摸底，明晰數(shù)據(jù)整體存量水平。二是在農(nóng)作物（動物）生長等重點領(lǐng)域，由行業(yè)協(xié)會與重點相關(guān)企業(yè)協(xié)同編制數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包括數(shù)據(jù)格式、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、可用性等方面的詳細規(guī)范，指導(dǎo)數(shù)據(jù)采集和處理的物聯(lián)網(wǎng)模塊搭建等。三是繼續(xù)開展農(nóng)業(yè)機械設(shè)備、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施等數(shù)字化改造，推動氣象、水文、土壤、肥力、育種等數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化采集、流通與集成應(yīng)用，為農(nóng)作物生長監(jiān)測、重大動植物疫病防治、災(zāi)害預(yù)警等提供決策服務(wù)。 [Reform]

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The Underlying Logic， Practical Constraints and Breakthrough Path of the Development of Smart Agriculture

YIN Hao-dong ?HUO Peng ?XIAO Rong-mei ?GAO Yu-chen

Abstract： Developing smart agriculture is a significant way to promote the modernization of agriculture. There have been some explorations of smart agriculture in China， which have played a certain role in promoting the modernization of agricultural production， industry and management system， and have provided an effective way to alleviate the current constraints on agricultural development. However， the application of smart agriculture are restricted by problems such as insufficient ability of agricultural operating entities， lack of resource input， imperfect transformation mechanism of Industry-University-Research（IUR）， inefficient support of key technology， and low management level of agricultural big data. In order to promote agricultural modernization with smart agriculture， it is necessary to build a smart agriculture extension system in line with the characteristics of agricultural operation in China， pay attention to the innovation of mechanism， strengthen the role of the government， establish a government-enterprise cooperation mechanism， and improve the initiative of market entities.

Key words： smart agriculture;digital village;digital transformation;agricultural modernization

基金項目：國家社會科學(xué)基金重大項目“鄉(xiāng)村振興背景下數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展的理論、實踐與政策研究”（20&ZD164）。

作者簡介：殷浩棟，國務(wù)院發(fā)展研究中心農(nóng)村經(jīng)濟研究部副研究員;霍鵬（通信作者），工業(yè)和信息化部中國信息通信研究院政策與經(jīng)濟研究所助理研究員、工程師;肖榮美，工業(yè)和信息化部中國信息通信研究院政策與經(jīng)濟研究所副所長、教授級高級工程師，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟政策法規(guī)與投融資組主席;高雨晨，工業(yè)和信息化部中國信息通信研究院政策與經(jīng)濟研究所工程師。中國人民大學(xué)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村發(fā)展學(xué)院馬九杰教授提供了有益建議。