新基建引擎下皖西北農業物聯網模式實踐探索

靳 錦，譚 磊，張保杰

阜陽師范大學 1.經濟學院；2.體育學院；3.商學院,安徽阜陽,236037

1 問題的提出

2013—2016年黨中央連續四年以現代農業或農業現代化為主題發布中央一號文件，2016—2020年連續五年中央一號文件提出擴大農業物聯網示范應用。農業現代化是我國現代化目標實現的短板。皖西北農業地區作為安徽省重要的糧食生產區，如何發揮優勢，推動農業物聯網實踐，破解短板，創造“皖西北樣本”是值得探討的課題。

實施農業物聯網模式，主要是運用物聯網系統實時采集農業生產環境中的光、熱、土壤肥力等物理量參數，通過物聯網遠程控制技術對農作物的生長狀況實時監控、判斷以及改善農作物的生長條件等，達到調節生長周期、改善品質、增產增效的目的。因而，在農業生產中，隨著RFID(射頻識別)裝置、紅外感應器等傳感設備與5G蜂窩網絡應用，通過大量的傳感器連接節點構建監控網絡，及時發送信息并上傳到信息系統，針對問題查找解決辦法，以此逐漸推動農業生產中以人力為中心、依賴孤立農機的傳統生產模式向以區塊鏈和大數據為中心的智慧農業轉變。

2 皖西北地區實施農業物聯網模式的現狀

以阜陽、亳州兩地為主的皖西北地區，其耕地面積均占全市面積70%以上。根據兩市統計局2019年的統計數據顯示，阜陽市糧食面積970千公頃，畝產360公斤，高出全省平均水平0.9個百分點，糧食總產524萬噸，位居全省首位[1]；亳州市糧食面積871.87千公頃，畝產382公斤，高于全省1.2個百分點，糧食總產499.71萬噸，位居全省第二[2]。與此對比，全國農業物聯網總用戶14.6萬戶，安徽省為265戶，占比0.18%；而作為安徽省糧食主要產區淮北平原農業區內的阜陽、亳州兩地，農業物聯網應用共計48戶，在安徽省農業物聯網總量的總占比為18.1%，主要分布在阜陽市潁州區、太和縣、阜南縣、界首市和亳州市蒙城縣，由此可見，皖西北農業物聯網應用基礎薄弱，兩市的農業產量貢獻是基于體量大、傳統農業原始投入為前提的(數據來源于中國農業信息網)。

2.1 皖西北地區傳統農業發展存在的問題

一是勞動力狀況。據2019年阜陽市統計數據顯示，全市半年以上外出務工的人口中，20～54歲青壯年人口比例達到了72.48%，呈現出明顯的“勞動力傾向型”年齡結構。也從另一方面體現出當前阜陽市農村留守人口多為55歲以上人口及0～19歲人口，除去學生外，其余的已成為農業耕作的主要力量，因而整體上知識匱乏、精力和體力受限。進一步抽樣調查發現阜陽市農村地區留守的60歲以上人口中身患慢性病(高血壓、糖尿病等)的比例高達83%，這一情況加劇了阜陽地區農村農業勞動力的短缺。

二是農業機械化程度。農業機械產業化發展水平尚未實現系統化，當前皖西北地區農機現代化主要存在農機量少、單一、供給不穩定、重點核心部件不能得到較好利用等問題。根據2019年統計數據顯示，阜陽市糧食生產農機總動力投入為7.23千瓦/公頃，亳州市為8.95千瓦/公頃，而江蘇省的平均投入為67.05千瓦/公頃，這與皖北農業大區的發展要求不成比例，與美國同年糧食生產農機總動力投入的105.94千瓦/公頃更是相去甚遠。

三是農業污染較為嚴重。皖西北地區糧食生產精細化程度低于長江中下游地區，只耕地不養地，農戶為追求產量過度施用化肥、農藥，不僅導致農產品污染，還導致農業產生的環境污染呈現長久性、蔓延性、分布廣等特性，成為農村生態環境治理的突出問題。

四是農業物聯網應用意識。黃翔宇[3]通過調查得出，產出緩慢與認識不足，導致地區農業部門發展農業物聯網積極性不高，加之推廣培訓人才不足，農業經營主體對農業物聯網應用意識淡薄，社會認同率低。以上種種情形表明，阜陽、亳州兩市加強政策導向，應用物聯網模式發展現代農業是勢之所趨。

2.2 皖西北地區發展農業物聯網的條件優勢

一是政策優勢。《中共中央國務院關于抓好“三農”領域重點工作確保如期實現全面小康的意見》指出，2020年是全面建成小康社會目標實現之年，是全面打贏脫貧攻堅戰收官之年[4]。受新冠肺炎疫情影響，2020年上半年，經濟發展放緩，黨中央拉響新型基礎設施建設(簡稱新基建)新引擎，以農業物聯網應用破解農業發展短板，促進農業高質量發展。中共中央國務院在《長江三角洲區域一體化發展規劃綱要》提出，皖西北中心城市阜陽作為長三角中心區外的四個重點城市之一，未來將發揮輻射帶動周邊地區的作用[5]。

二是區域優勢。皖西北地區既屬于長三角經濟發展圈，又比鄰山東、河南兩個糧食生產大省，地理位置優越。阜陽、亳州兩市應因地制宜，發揮新型基礎設施建設效用，加大物聯網應用促進農業現代化，實現糧食高產穩產，利用便利的交通樞紐，發展綠色糧食產業，找準經濟發展新的著力點。2020年3月開始，在新基建的動力引擎下，阜陽市委市政府出臺《貫徹〈安徽省實施長江三角洲區域一體化發展規劃綱要〉行動計劃》，發揮后發優勢。《亳州市人民政府辦公室關于印發亳州市2018—2019年度種植業結構調整指導性意見的通知》提出：“支持新型農業經營主體應用農業物聯網技術，重點推進設施園藝、質量安全追溯等領域信息化建設，擴大農田作物物聯網監測覆蓋面，提高種植業生產精準化、自動化水平”[6]。

三是農業基礎設施優勢。阜陽市和亳州市分別是國家第二批和第三批智慧城市試點，計劃三年完成七個板塊的布局，其中包括建設物聯網小鎮。阜陽、亳州各縣(市)積極開展土地確權成果運用，穩步推進“三變”改革，阜陽市50畝以上土地規模經營面積258.6萬畝。農業物聯網在過去多應用于大棚種植，隨著技術更新和新型農業經營主體的探索實踐，物聯網擁有了在大田糧食作物種植的條件與基礎。近年來，阜陽、亳州兩市持續推進糧食生產區系統成片治理，在大田管理中對大規模土地進行分區分類、編區編碼，將一個大田編排為每20～30畝左右為一個單位，客觀上實現了推行物聯網示范應用的物理基礎。

3 皖西北地區推進農業物聯網發展對策

3.1 科學管理實現生態環保

一是土壤檢測。皖西北地區土質優厚，阜陽市界首市、亳州市渦陽縣等地農業物聯網應用領軍用戶率先實現通過數據分析土壤成分，提交農業專家智庫，科學選種育種，配比糧食生長各階段營養的做法可在皖西北推廣。

二是水養結合。以阜陽市潁州區7戶農業物聯網用戶為例，大田種植中，利用智能液體配肥系統、數字化技術調控、水肥結合直達作物根系、適度提高復種指數、土地用養結合、物聯網為農作物提供最優營養供應值，節省人力資本投入，發掘出皖西北地區農業的最佳生產力。

三是生態除蟲除草。吳曉青[7]通過研究表明，物聯網系統應用性誘劑、誘蟲板等生物和物理防治技術以及無人植保機等先進植保機械和精準施藥技術，能夠實現化學農藥的減施增效，并且終端連接農技專家實時分析原因并給出建議，專業化統防統治與綠色防控有機融合，可以做到最大限度保留農作物原有生長環境及其自身生長自然習性，采用生態種植的潁上縣王崗鎮種糧大戶的小麥獲得知名面粉企業的認可，糧源穩定且優質，對皖西北地區糧食食用安全具有示范意義。

3.2 科學選育實現個性化定制

通過農業物聯網應用實現農作物產品多樣化是提高糧食生產經濟價值的有效途徑。市場對于糧食作物的需求不同，針對不同需求配置產品類型、種植比例，利用農業物聯網的化控技術，定向控制誘導，精準栽培、施肥，實現糧食生產過程高效“定制”。如阜陽市潁州區安徽福中和生態農業開發有限公司以適應市場需求，通過物聯網選取玉米中早熟、高產品種隆平206、鄭單958；使用秸稈耐密性好、抗倒伏、宜于機械化的品種廬玉9105，量化調整玉米生長氮磷鉀等成分配比，實現玉米的高產穩產；因地制宜發展加工專用玉米、青貯飼用玉米、鮮食玉米和工業原料專用玉米等多樣化產品，提升農產品價值。

3.3 適度干預生長實現穩產

皖西北地處黃淮海平原南部，光照充足，但夏季易澇，冬季易干燥，春季旱情較重，因此皖西北糧食作物生長周期相對固定。通過科學評估、預測年度自然災害發生概率，通過作物化控技術，調整作物栽培生產因素，干預原本作物正常生長期，利用農業物聯網中央控制器為大田糧食作物從播種到成熟預設生長進程，可以最大程度降低自然災害對農作物生長的影響，促進農作物產量和質量的提升。例如，利用以上操作加快或延遲糧食作物收割期應對收成時的急劇性降水導致的減產；如果遇到高溫、高濕等異常狀況，預設的系統會自動發出提醒，警示工作人員迅速處理異常，或由終端通過降溫、排風等方式自動解除異常，降低減產風險。

3.4 糧食安全可監管追溯

近年來，部分糧食生產農藥、化肥使用不規范，沒有監督執行嚴格統一的質量檢驗檢疫，從而引發了糧食質量安全信任危機。通過物聯網技術的應用，糧食生產數據全程監控并納入食品安全證書，一物一碼全程追溯，只需通過手機掃碼，即可獲取農產品質量與檢測結果、農作生長環境數據、糧食包裝以及流通過程，從而保障糧食作物食品安全，建立皖西北糧食產品品牌效應和信任體系。

目前，阜陽市擁有31個農業物聯網省級示范點，5個大田糧食作物智能監測點，200多家糧食作物物聯網用戶，今年夏收小麥的預計畝產超過470公斤，在政府多方努力下，朝著農業現代化目標邁進，助力解決受疫情影響可能出現的返貧。皖西北與農業現代化程度較高的江蘇省揚州市的2019年統計數據(1)數據來源阜陽市統計局、亳州市統計局、江蘇省統計局、揚州市統計局、中國農業信息網和田野調查。對比(圖1)，農業物聯網應用對提高糧食生產經濟效益(糧食產量提高、農資投入降低)和生態效益(化肥、農藥使用量減少)具有現實意義，在此基礎上，加大對農業物聯網的智庫建設，延長產業鏈可發展為智慧農業，進入農業現代化的高級階段。劉麗偉認為，智慧農業的突出優勢在于物聯網技術的應用[8]。

圖1 農業物聯網應用與糧食生產經濟效益和生態效益提高的關聯圖

4 構建皖西北地區農業物聯網系統的實踐保障

4.1 建立政府協同保障機制

在農業物聯網實踐初期，需要一個管理機構在模式的鋪設中進行監督管理，在產業鏈后端糧食加工、儲運、銷售等方面進行管理。當前，阜陽、亳州兩市政府牽頭皖西北各個農業示范區組建農業物聯網發展共同體，積極引進企業及其支持下的創業團隊。《阜陽市農業現代化推進規劃(2016—2020年)》提出：要“實施‘互聯網+’現代農業行動，建設智慧三農綜合服務平臺，推進農業行政管理信息化，推進信息進村入戶。加快大數據、云計算、物聯網技術和智能裝備在大田監測、設施園藝、畜禽水產、林業監管、質量安全、農機農資、農業氣象防災減災及信息服務等領域的示范應用，推廣農業精細化生產管理模式。開展農業物聯網小鎮試點”[9]，并明確規定由阜陽市農委牽頭，市電子政務辦等5家單位配合，協調推進。由此，皖西北地區農業現代化發展便有一個中樞機構，初步設想建立農業物聯網云平臺，從農用物資采購到糧食生產銷售，拓展電子商務農業生產服務業務，訂單制生產，去中介化銷售，集中監管服務，對于皖西北農業信息化發展可起到決策性作用。

4.2 構建農業物聯網風險管理機制

農業物聯網應用貫穿糧食生產全周期，是個復雜的體系，設備和網絡故障、運營人員誤判等不穩定因素都會帶來決策風險。比如測量土壤pH值的傳感器損耗傳達錯誤信息會產生錯誤選種。因此，構建以農業專家智庫系統為核心的農業物聯網風險管理機制是解決問題的途徑之一。王郁等[10]認為，風險管理是對管理對象進行實時監測和控制偏差的過程。在農業物聯網中應用風險管理是將已有的農業物聯網應用存在風險狀況納入數據中心，結合農業專家智庫對異常農情的風險識別，預判后制定解決方案。阜陽、亳州兩市可利用自身優勢，在阜陽師范大學等高校建立農業物聯網研究院，將高校的教學科研成果與農業物聯網的研發應用相結合，推進校地深度合作，將皖西北地區打造成農業物聯網專家實踐基地，為農業物聯網風險管理提供充足的保障。

4.3 5G技術為農業物聯網保駕護航

5G是第五代移動通信系統的簡稱，其峰值理論傳輸速度可達每秒數10 GB，比4G網絡的傳輸速度快數百倍，達到“無物不聯”程度，是新型基礎設施建設的重要抓手，使農業物聯網應用快速進入2.0時代。皖西北應大力推動5G基站建設，農業物聯網利用各類傳感器采集農情信息通過5G網絡，把數據傳輸到數據中心進行分析，最終得到更加精準、科學的管理策略。5G網絡下，糧食生產環節通過大數據分析，實現糧食產品生命全周期直接對接加工全生產流程數據，真正做到糧食產品溯源到糧食種植鏈的最前端，打通消費者糧食安全擔憂的“最后一公里”。

5G技術使得建設農業物聯網成本會更低更便捷，達到手機云端控制。相應的設備也會加速更新換代，價格也會越來越低，節約農資投入，使新型農業經營主體“輕裝上陣”。

5 結 語

在皖西北農業大區推進農業物聯網模式，是機遇也是挑戰。隨著5G、物聯網技術的不斷發展，皖西北地區農業生產模式終將迎來大變革。農業物聯網在皖西北地區的探索與實踐，能夠節約勞動力資源、提高自然資源使用率；能夠改善生態環境，提高農作物產品質量；能夠加快推進皖西北地區農業現代化進程,助推皖西北地區快速融入長三角，因而，對皖西北地區經濟社會發展具有重要戰略意義。