◆ 農業(yè)生產的數字轉型成為解決“誰來種地，怎么種地”的戰(zhàn)略舉措，也是我國由農業(yè)大國邁向農業(yè)強國的必經之路

◆ 在“無人化”方面，中國已經走在了世界前面。目前，我國植保無人飛機保有量2萬臺，作業(yè)面積超過3億畝次，均為世界第一

◆ 當前，能否讓數字農業(yè)從一些地方的“盆景”變成大規(guī)模推廣和應用的“風景”？數字農業(yè)沖關，將引發(fā)農業(yè)生產領域哪些變化？數字化實用技術運用、機器替代人等如何助力農業(yè)提質增效？

　　稻菽飄香，一片金黃。

　　在北大荒農墾集團紅衛(wèi)農場有限公司的一處農業(yè)先行示范區(qū)，《瞭望》新聞周刊記者發(fā)現灌溉系統(tǒng)正少量間歇澆灌著稻田，田間地頭隱約可見傳感器卻不見人。

　　公司副總經理隋喜友介紹，這是稻田里的水位傳感器自動監(jiān)測水層深度，數據傳到智能灌溉控制系統(tǒng)診斷后，指令下達到灌溉控制裝置，開啟了澆灌程序，即將進入收獲期，灌水量大大減少。

　　近年來，北斗導航、5G等技術應用到農業(yè)生產、流通、服務等環(huán)節(jié)，在一些地方，農業(yè)不但改了模樣，還變了內涵：物聯網、大數據引領“無人化”農業(yè)正逐步替代看天澆水，靠經驗施肥的傳統(tǒng)耕作模式。

　　當今世界局勢復雜多變，疫情控制未見明朗，糧食安全成為博弈的焦點。我國糧食安全保障升級，“十四五”規(guī)劃首次將糧食綜合生產能力作為安全保障類約束性指標，在經濟社會發(fā)展主要指標中予以明確。

　　農業(yè)生產的數字轉型成為解決“誰來種地，怎么種地”的戰(zhàn)略舉措，也是我國由農業(yè)大國邁向農業(yè)強國的必經之路。

　　“十四五”是推進農業(yè)農村數字化的重要戰(zhàn)略機遇期。當前，能否讓數字農業(yè)從一些地方的“盆景”變成大規(guī)模推廣和應用的“風景”，數字農業(yè)沖關，將引發(fā)農業(yè)生產領域哪些變化？數字化實用技術運用、機器替代人等如何助力農業(yè)提質增效？

▲ 1月9日，浙江省建德市楊村橋鎮(zhèn)草莓小鎮(zhèn)示范園區(qū)草莓大棚，新研發(fā)的草莓采摘機器人伸出機械臂，根據程序設置采摘成熟的草莓 徐昱攝

01

 傳統(tǒng)農業(yè)“華麗轉身” 

　　紅衛(wèi)農場的先行示范區(qū)占地3600畝，每塊格田15畝，通過物聯網設備，把氣象、苗情、病蟲等相關數據全部接入到大數據系統(tǒng)中。

　　——通過衛(wèi)星遙感數據，加上無人機掃描，形成了從衛(wèi)星到地面、從宏觀到微觀的全方位、實時化的水稻農情監(jiān)測系統(tǒng)。稻田哪里“營養(yǎng)過?！被颉盃I養(yǎng)不良”用數據說話。

　　——通過高光譜成像儀、植株營養(yǎng)素分析儀等儀器監(jiān)測，經過“算法”換算出水稻營養(yǎng)值，實施精準施肥，既確保水稻產量，又保護黑土地。

　　隋喜友介紹，紅衛(wèi)農場有限公司農業(yè)先行示范區(qū)相比傳統(tǒng)地塊，每畝減少灌溉用水100立方米、節(jié)水15%～20%、減少氮肥用量約10%、減農藥用量10%～30%；畝產量達到600公斤，實現每畝節(jié)本增效50元以上。

　　近日，國家統(tǒng)計局根據早稻的實割實測抽樣調查推算，2021年全國早稻播種面積下降0.4%，稻米產量同比增長2.7%。

　　一增一降的背后，是克服疫情和洪澇災害影響，農業(yè)結構的調整和種植技術的優(yōu)化，這里面離不開數字技術的賦能。

　　從大型糧倉北大荒來看，北大荒農墾集團建三江分公司農業(yè)發(fā)展部部長李國俊介紹說，公司在七星、二道河、創(chuàng)業(yè)、紅衛(wèi)、勤得利、勝利6個農場建設數字農業(yè)平臺，實現了農業(yè)生產耕、種、管、收全程數字化、智能化、無人化，并具有農業(yè)生產作業(yè)規(guī)劃、智能裝備信息采集和環(huán)境因素、土壤肥力、作物生長監(jiān)測等功能，可以繪制每一階段作物長勢數據圖，進而科學指導生產及田間管理。

　　從全國范圍來看，數字化正在依靠什么改造傳統(tǒng)農業(yè)？

　　——數據傳輸通道打通：全國行政村通光纖、通4G比例超過98%。

　　——“天眼”開啟：農業(yè)遙感、導航和通信衛(wèi)星應用體系初步確立。數據顯示，2020年，中國在軌運行應用衛(wèi)星數量超過300顆，有力支撐了各行業(yè)的綜合應用。農業(yè)對地監(jiān)測能力的大幅提高，加速了天空地數字農業(yè)管理系統(tǒng)和數字農業(yè)農村建設，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施提供精準的數據支撐。

　　——作物、機器“開口說話”：物聯網監(jiān)測設施加速推廣，應用于農機深松整地作業(yè)面積累計超過1.5億畝。 

　　中國工程院院士、農業(yè)信息化專家趙春江介紹，從全國農業(yè)大數據建設來看，目前單品種大數據建設全面啟動，種業(yè)大數據、農技服務大數據建設初見成效。

　　大數據支撐下，我國已在黑龍江、江蘇、湖南、河南、山東、四川等12個省份，建立了針對小麥、水稻、玉米等主要糧食作物，以及棉、油、糖、果、菜、茶等大宗經濟作物的無人農業(yè)作業(yè)試驗區(qū)。蘋果、大豆、棉花、茶葉、油料、天然橡膠等6個品種開展了全產業(yè)鏈大數據建設試點。

　　世界經濟論壇網站在相關報道中指出，中國數字技術正在改變傳統(tǒng)農業(yè)模式，讓農業(yè)更賺錢。

▲ 8月30日，湖南省永州市道縣清塘鎮(zhèn)濂溪大洞蔬菜基地，灌溉系統(tǒng)在給蔬菜澆水 陳思汗攝

02

 深度融合六大趨勢 

　　今年的中央一號文件提出，要發(fā)展智慧農業(yè)，建立農業(yè)農村大數據體系，推動新一代信息技術與農業(yè)生產經營深度融合。

　　信息技術加持農業(yè)，具有深刻的應用背景：

　　農業(yè)生產成本持續(xù)上升。我國農業(yè)生產越來越面臨農產品價格“天花板”封頂和生產成本“地板”抬升的矛盾，隨著農民工工資水平的提高和農業(yè)勞動力機會成本的增加，農業(yè)生產成本持續(xù)上升。

　　農業(yè)資源環(huán)境制約加劇。土地基礎地力明顯下降，耕地退化。目前我國耕地基礎地力對糧食生產的貢獻率僅為50%～60%。

　　面源污染形勢嚴峻。以農藥使用量為例，盡管已從2013年的峰值180.77萬噸開始持續(xù)下降，到2019年下降為145.6萬噸，但單位用量仍達8.8公斤/公頃，高于發(fā)達國家的農藥用量水平。

　　水資源威脅加劇。據測算，我國每生產一公斤糧食，約耗費一噸水。2019年，我國農業(yè)用水占全國用水總量的61%。

　　大幅提升農業(yè)生產力，特別是全要素生產率，需要加快數字化帶動農業(yè)從“傳統(tǒng)生產方式”向“精準高效方式”轉變。

　　新的模式已經開啟。

　　相較于2020年數字農業(yè)2000億元市場規(guī)模的“保守”預測，有機構預測2025年農業(yè)數字經濟規(guī)模將達到1.26萬億元，占農業(yè)增加值比重達到15%。這意味著，“十四五”數字農業(yè)將大步快跑，呈現六大變化趨勢。

　　——政府管理更加精準精細。

　　以天地一體化的感知技術為服務手段的農業(yè)農村監(jiān)測、調查、管理方式不斷創(chuàng)新，加速變革了“上圖入庫”“以圖管地”“到戶到地”等現代農業(yè)監(jiān)管模式。

　　目前衛(wèi)星遙感在農業(yè)資源調查、農業(yè)生產過程監(jiān)測、農業(yè)政策效果評價、農村人居環(huán)境監(jiān)測中都發(fā)揮著重要作用，有力地支撐政府部門宏觀決策管理。據了解，全國農田建設信息化平臺將于近期推出。

　　——規(guī)?；洜I加速轉型升級。

　　趙春江院士認為，隨著土地流轉率的提升，將加速規(guī)?；N植經營的數字化、智能化轉型。有關數據表明，當前市場上一套完整的農業(yè)物聯網系統(tǒng)平均每畝地的設備成本為8000元左右，一次性投入成本過高，大多數個體農民無法承受。如果形成規(guī)?；洜I，增產形成的增收將能夠覆蓋投入，實現收益增長，就會有越來越多的公司化經營單位和規(guī)模化經營組織選擇進行數字升級。

　　——設施農業(yè)將從設施規(guī)模大向裝備強、數據化能力提升等方向演進。

　　特色農產品種植、畜牧業(yè)、水產養(yǎng)殖業(yè)等通過數字化，實現更精準的種養(yǎng)；無人農場、樓房養(yǎng)殖等新模式涌現。

　　——農產品網絡銷售將大幅提升。

　　農業(yè)農村部印發(fā)的《全國鄉(xiāng)村產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2020—2025年)》提出，到2025年，農產品網絡銷售額達到1萬億元。對比2020年上半年農產品網絡銷售額近2000億元，這并不是一個難以完成的規(guī)劃。

　　——將農產品產地打造成數字工廠，形成提升農業(yè)資源整合利用效率的新能力。

　　數字技術嵌入從田間地頭到消費終端供應鏈管理全過程，以工業(yè)思維＋數字農業(yè)指導農產品研發(fā)與生產制造，形成營銷、物流、技術、資金、人員培養(yǎng)等全方位數字化賦能，提高農業(yè)經濟效益。

　　山東紐瀾地何牛食品有限公司通過“從牧場到餐桌”全鏈條數字化，讓只有十幾年養(yǎng)殖歷史的高青黑牛媲美日本和牛；目前全力建設“10萬頭高青黑?！眹壹壃F代農業(yè)產業(yè)園數字農業(yè)產業(yè)中心，產品延伸到生鮮蔬果多品類，一頭?！盃俊背隽艘粭l數字農業(yè)產業(yè)帶。

　　——富農時代加快到來。

　　隨著數字農業(yè)、智慧農業(yè)發(fā)展，農業(yè)產業(yè)綜合生產能力和市場競爭力提升，越來越多的地方圍繞優(yōu)勢、特色產業(yè)形成一二三產融合的全產業(yè)鏈發(fā)展模式，將更大程度提升農業(yè)生產效益，產生一批農業(yè)工人，獲得比較穩(wěn)定的收入；從事農業(yè)的經營主體收益也呈現多元化趨勢，從農業(yè)生產到土地等生產資料入股，獲得更多農業(yè)增值收益。農業(yè)從業(yè)人員收入更快增長的時代逐步到來。

▲ 2020年12月4日，湖北秭歸的電商主播在郭家壩鎮(zhèn)擂鼓臺村的生態(tài)柑橘園直播推介紅肉臍橙 王罡攝

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 盆景變風景仍在路上 

　　2020年11月，農業(yè)農村部市場與信息化司、農業(yè)農村部信息中心發(fā)布的全國縣域數字農業(yè)農村發(fā)展水平評價報告顯示，2019年全國農業(yè)生產數字化水平為23.8%。其中，設施栽培信息化水平為41.0%，畜禽養(yǎng)殖、種植業(yè)和水產養(yǎng)殖的信息化水平分別為32.8%、17.4%和16.4%。

　　農業(yè)農村部信息中心主任王小兵認為，數字農業(yè)的進程在加快。但一些數字農業(yè)、智慧農業(yè)的示范區(qū)目前更多還處于試點階段，進一步推廣還面臨技術、應用、產業(yè)和機制等一系列瓶頸。

　　黑龍江、湖南等地基層農業(yè)干部表示，現階段無人農場改進成本相比人工成本較高、投入較大。我國無人化農場基礎薄弱，大型農機裝備智能制造整體水平滯后，制約著農業(yè)信息化發(fā)展前景。

　　農業(yè)信息化建設成本高?！凹t衛(wèi)農場有限公司，僅改裝導航設備一項，2020年和2021年就分別支出350萬和468萬元，對農場來說，壓力很大，大面積推廣比較難?！彼逑灿颜f。

　　生產規(guī)模小，數字技術邊際效益偏低，農業(yè)生產經營主體應用數字技術的積極性不高。紅衛(wèi)農場的種植示范戶于海忠今年使用了無人駕駛智能插秧，他說，減少了人力，提高了作業(yè)效率和質量，提高了標準化生產。“身邊也有其他種植戶問我，一聽普通農機改成智能農機的成本，他們就打消了念頭。”于海忠說。

　　從技術層面來看，受訪專家認為，主要有三大硬骨頭待啃。

　　一是高端農業(yè)傳感器對外依存度超過80%。農業(yè)專用傳感器、動植物生長模型、大數據算法等核心關鍵技術研發(fā)和數字技術產業(yè)化滯后，推廣應用成本高。

　　二是復雜的機器系統(tǒng)動力換擋技術、農業(yè)機器人的關鍵核心部件等還存在“卡脖子”環(huán)節(jié)。

　　三是數據資源建設基礎薄弱，在線自動采集數據渠道狹窄，政務數據、行業(yè)數據、社會數據、企業(yè)數據尚未形成匯聚、共享、利用的機制；農村勞動力特別是能夠掌握運用數字技術的農村人才缺乏。

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 瞄準低成本實用化 　

　　江蘇北斗研究院曾與國內水稻農機企業(yè)合作采集制作了全程大數據集合。水稻從催芽播種到最后成為一粒米，全過程共有48個環(huán)節(jié)，全程進行數據監(jiān)測、掌控，但試驗結果僅能留在實驗室。原因是測算下來實際應用成本要500元/畝，而水稻的種植利潤僅200～300元/畝。

　　趙春江院士認為，生產全過程的數據監(jiān)測及掌控，需要投入的成本有可能超過應用場景所產生的實際價值。這是目前數字化應用的最大制約之一。 

　　因此，多位受訪專家指出，現階段數字農業(yè)要走出盆景思維，更多瞄準低成本實用化方向。趙春江院士分析，數字農業(yè)的推廣不能脫離現實的農情。當前我國最大農情是，農業(yè)經營戶呈現多、散、小狀態(tài)。

　　據國家統(tǒng)計局第三次農業(yè)普查數據，我國農業(yè)經營單位（具有法人資格的農業(yè)企業(yè)、協會、專業(yè)合作社等）204.36萬個，規(guī)模農業(yè)經營戶（具有較大農業(yè)經營規(guī)模，以商品化經營為主的農業(yè)經營戶）398.04萬個，農業(yè)經營戶總數20743.16萬個。

　　除去規(guī)模經營農戶，非商業(yè)化經營農戶為20345.12萬個，這2億多個以“自給自足”為主要目的的農業(yè)經營戶，難以承受高成本的數字化。

　　低成本實用化首先體現在減少人力投入。

　　以蔬菜種植為例，傳統(tǒng)農業(yè)人工成本占生產成本的70%以上，其中移栽和收獲用工量最大。在國家精準農業(yè)研究示范基地(小湯山)，露地甘藍人機智能協作采收現場，北京農業(yè)信息技術研究中心副主任吳華瑞介紹，人機智能協作與傳統(tǒng)作業(yè)相比，無人作業(yè)減少人工投入成本90%以上，平均提升生產效率10倍以上。每畝節(jié)約成本450元以上，其中移栽環(huán)節(jié)約295元、植保環(huán)節(jié)約9元、收獲環(huán)節(jié)約146元。

　　在“無人化”方面，中國已經走在了世界前面。目前，我國植保無人飛機保有量2萬臺，作業(yè)面積超過3億畝次，均為世界第一。

　　其次，發(fā)揮大數據采集分析效能。

　　在平谷大華山村大桃產業(yè)示范點，趙春江院士團隊采集全村每戶種植棵數、面積、品種、樹齡等基礎數據10000多條，利用平臺數據多維柵格化處理，進行大桃分時分品種上市產量預估，截至目前依據平臺預估產量模型和市場信息比往年服務農超對接效率提高36%，成功率增加50%，有效緩解了因預期產量未知帶來的大桃產品過剩消耗。

　　第三，利用防疫機器人，減少病疫傳染。

　　在平谷縣峪口禽業(yè)，記者看到禽舍內移動的健康巡檢和消毒防疫機器人。據介紹，通過突破可見光與熱成像雙模圖像融合、自主移動導航作業(yè)等關鍵技術，機器人不但可以及時捕獲異常亞健康和患病雞只的實時位置，還可以進行日常精準帶禽消毒，大幅節(jié)約勞動力，有效避免禽舍疫病。

　　第四，互聯網平臺思維解決效率問題。

　　日前，陜西省榆林市榆陽區(qū)推出了一項“共享拖拉機”服務，這也是中國西北首個農機社會化服務平臺，村民通過手機就可以預約拖拉機下地干活，閑置的拖拉機也能得到充分利用。

　　另一方面，對數字農業(yè)的發(fā)展不能拔苗助長，對農業(yè)基礎研究的重視不能拖延。多位受訪專家指出，要重視對我國當前環(huán)境條件下農業(yè)發(fā)展規(guī)律的認識。

　　以西紅柿種植為例，國內一般的溫室大棚，西紅柿產量每平方米為15公斤左右，而荷蘭能達到60至70公斤。產量上去了，就相當于單位成本下降。

　　“由于地理、氣候、農藝和經濟差異較大，照搬照抄荷蘭先進技術的路子行不通?！眳侨A瑞說，必須加強自主基礎研究。

　　日前，世界主要發(fā)達國家都將數字農業(yè)作為戰(zhàn)略重點和優(yōu)先發(fā)展方向，相繼出臺了“大數據研究和發(fā)展計劃”、“農業(yè)技術戰(zhàn)略”和“農業(yè)發(fā)展4.0框架”等戰(zhàn)略，構筑新一輪產業(yè)革命新優(yōu)勢。我國“十四五”規(guī)劃也明確提出，加快發(fā)展智慧農業(yè)，推進農業(yè)生產經營和管理服務數字化改造。

　　多位受訪專家建議，加快推進農業(yè)領域大數據建設。

　　第一，建設國家和省級農業(yè)農村大數據中心。加快構建天空地一體化的農業(yè)數字資源體系，抓緊啟動建設國家農業(yè)農村大數據中心。

　　第二，條塊結合推進農業(yè)大數據建設。以重點農產品全產業(yè)鏈為主線建設“條數據”；以縣域農產品生產基地和現代農業(yè)園區(qū)為單元，在國家農業(yè)農村地理信息平臺的基礎上建設“塊數據”。條塊結合，探索農業(yè)大數據應用場景。

　　第三，培育壯大農業(yè)數字經濟。把傳統(tǒng)農業(yè)的數字化改造作為農業(yè)數字經濟發(fā)展的主陣地，大力發(fā)展農產品電子商務。

（采寫記者：唐敏?王建?周楠?李亞飛 李春宇）

刊于《瞭望》2021年第36期