中美智慧農業(yè)的比較分析與啟示

周路

摘要：智慧農業(yè)以信息化為核心，將人工智能技術、遙感和傳感技術、大數(shù)據(jù)技術和智能設備應用到農業(yè)領域，是現(xiàn)代化農業(yè)發(fā)展必然趨勢。加快智慧農業(yè)建設，對我國解決三農問題具有重要意義。作為發(fā)達國家一種典型模式，美國智慧農業(yè)發(fā)展在農業(yè)基礎設施、農業(yè)信息化等方面，均積累先進的成功經(jīng)驗。對其進行比較分析、學習與借鑒，有利推進我國智慧農業(yè)健康發(fā)展。

關鍵詞：中國;美國;智慧農業(yè);比較分析;啟示

智慧農業(yè)是綜合運用農業(yè)大數(shù)據(jù)和云計算技術、遙感和傳感技術、智能化農業(yè)設備等技術，實現(xiàn)農業(yè)生產過程自動化、管理可視化、控制最優(yōu)化、監(jiān)管全程化、決策智能化，為提高農業(yè)可持續(xù)發(fā)展增加新的原動力。國外有三種典型智慧農業(yè)模式：美國智能化精準農業(yè)模式、日本集約化精耕模式和西歐模式。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，美國智慧農業(yè)水平得到逐步提高，并創(chuàng)造了僅以1%農業(yè)人口成就農業(yè)大國的奇跡。總結美國智慧農業(yè)發(fā)展歷程，可以發(fā)現(xiàn)美國智慧農業(yè)在農業(yè)信息化、農業(yè)機械化、農業(yè)先進技術創(chuàng)新與推廣等方面均積累了一套較為成熟的先進經(jīng)驗，值得我國發(fā)展智慧農業(yè)學習與借鑒。

一、美國智慧農業(yè)發(fā)展的特點

（一） 先進的農業(yè)信息化和農業(yè)機械化水平

21世紀以來，美國不斷將大數(shù)據(jù)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、空間GIS技術和人工智能技術應用到農業(yè)領域，通過政府主導的信息化平臺，為農業(yè)企業(yè)、農業(yè)生產者提供及時、準確的農業(yè)信息，促進農業(yè)生產者進行精準作業(yè)和高效生產管理。當前，美國擁有世界最高水平的農業(yè)信息化，不僅農業(yè)信息化設施比較完備，而且組織化程度、服務質量和管理水平均居于世界首位。

相關研究文獻表明，現(xiàn)代農業(yè)重要標志是農業(yè)機械化水平，同時也是智慧農業(yè)發(fā)展的重要物資載體。20世紀40年代，美國農業(yè)基本上實現(xiàn)機械化，20世紀70年代后期，美國農業(yè)生產跨入綜合機械化時期。隨著農業(yè)機械化程度不斷提高，先進科學技術應用到規(guī)模化農業(yè)經(jīng)營過程中，提高農業(yè)機械自動化和智能化水平。如美國將全球定位系統(tǒng)安裝在聯(lián)合收割機、播種機等農業(yè)機械上，實施準確定位、精準播種和精確施肥作業(yè)，并且形成大量不同數(shù)據(jù)，為農業(yè)生產提供較好的數(shù)據(jù)服務。

（二） 完善的農業(yè)技術創(chuàng)新和技術推廣體系

完善的農業(yè)技術創(chuàng)新和技術推廣體系是美國智慧農業(yè)發(fā)展的重要因素。美國具有獨特的農業(yè)技術創(chuàng)新體系，該體系大致分為三個層次，首先是農業(yè)技術研發(fā)中心，隸屬美國農業(yè)部，主要從事農業(yè)技術基礎性和應用性研究，為國家農業(yè)發(fā)展決策提供理論上的支撐;其次是隸屬各州的農業(yè)研究機構，主要是農業(yè)技術性應用研究;最后是組織和個人按照市場機制成立的農業(yè)性生產公司，主要是進行農業(yè)技術運行開發(fā)性研究，關注領域是農業(yè)技術商品化和市場化的全過程。

美國農業(yè)技術推廣體系包括聯(lián)邦政府農業(yè)技術推廣部門、各州農業(yè)技術推廣部門和地方農業(yè)技術推廣部門。負責全國農業(yè)技術推廣的聯(lián)邦政府機構是美國農業(yè)部，根據(jù)全國農業(yè)技術推廣屬性不同，隸屬農業(yè)部不同部門負責相應的推廣任務;美國農業(yè)技術推廣體系中具有核心作用的是分布在不同州農業(yè)技術推廣部門，它主要負責各州推廣人員和農業(yè)從業(yè)者培訓任務，并通過實驗站對新技術進行展示，確保農業(yè)技術推廣的可行性和科學性;地方農業(yè)技術推廣機構主要工作是收集、傳遞信息，協(xié)調農業(yè)技術推廣和農民需求之間關系，實現(xiàn)智慧農業(yè)技術研究成果和市場需求有效銜接。

（三）政府的積極政策引導和巨額財政支持

首先，美國聯(lián)邦政府先后通過多部全國性法案，將智慧農業(yè)發(fā)展作為優(yōu)先發(fā)展產業(yè)，提高了智慧農業(yè)科技水平和發(fā)展速度;其次，通過實施農業(yè)現(xiàn)代化和產業(yè)化建設等相關規(guī)劃，以及金融信貸、農業(yè)補貼等有關地方性政策，增大美國智慧農業(yè)實際應用空間及可能性。

目前美國農業(yè)領域投資達到每年數(shù)百億美元，其中投入在智慧農業(yè)技術創(chuàng)新與推廣、教育、再培訓等領域的資金年均已超過50億美元。鼓勵并支持企業(yè)和金融機構加入智慧農業(yè)投資行列，更好地滿足智慧農業(yè)發(fā)展對資金的需求。

二、我國智慧農業(yè)差距比較

（一）軟硬件供給比較

1. 智慧農業(yè)基礎設施

美國智慧農業(yè)基礎設施和體系建設一直處于世界首位，農業(yè)機械化、公路與鐵路建設、灌溉基礎設施、農業(yè)教育體系、農業(yè)實驗站等方面有效地促進智慧農業(yè)的發(fā)展。而我國是典型小生產大市場農業(yè)體系，結果導致農業(yè)生產過程機械化程度比較低，甚至還存在完全依靠非機械的生產經(jīng)營過程;農業(yè)資金短缺是影響農業(yè)公共基礎建設和先進農業(yè)技術推廣的重要因素，我國智慧農業(yè)傳感和遙感技術、云計算與大數(shù)據(jù)技術、智慧化農業(yè)裝備技術依然處于不發(fā)達階段。

2. 農業(yè)信息化建設

美國借助農業(yè)相關法律、以政府和市場共同推動、利用有效數(shù)據(jù)采集途徑、信息發(fā)布與使用等手段建立高水平智慧農業(yè)信息化體系，為農業(yè)生產、政府決策、農產品流通、農業(yè)科研等提供服務。美國已建成全國性農業(yè)數(shù)據(jù)中心，所有涉農單位可以實現(xiàn)實時共享農業(yè)信息。我國智慧農業(yè)信息化建設資金投入力度較低，導致農業(yè)信息化基礎建設比較落后，農業(yè)信息化相關技術使用范圍和層次均處于低水平。據(jù)中商情報網(wǎng)資料顯示：2019年年初， 我國農村地區(qū)完全實現(xiàn)農業(yè)資源信息化只有10%， 電子設備利用率和聯(lián)網(wǎng)率約為30%，更多偏遠地區(qū)很少使用計算機設施設備。我國農業(yè)農村信息化總體水平只有35%。

3. 智慧農業(yè)技術

美國是最早在農業(yè)領域中使用農業(yè)傳感器技術的國家之一，農業(yè)傳感器技術不僅具有先進的測量機理，而且收集的信息具有多元化和精準化特征，不同類型農業(yè)傳感器之間具有高度融合的特質，農業(yè)傳感器之間的信息傳遞穩(wěn)定性比較強。對于我國智慧農業(yè)而言，制約其發(fā)展因素之一是技術問題，如農業(yè)傳感器單一，針對性較弱，檢測范圍較窄，表征和解釋能力弱，大多數(shù)仍處于信息的簡單傳遞階段，我國自主研發(fā)的農業(yè)專用傳感器數(shù)量小于世界總量10%，與美國30%數(shù)量存在很大的差距。同時我國農業(yè)智能化、農業(yè)航空植保等技術發(fā)展水平明顯滯后，所使用的核心技術幾乎來自國外。

4. 智慧農業(yè)人才

相較傳統(tǒng)農業(yè)，智慧農業(yè)具有智能化、標準化和可視化的特點，其設計、運作及管理要求較高智力水平，美國智慧農業(yè)發(fā)展則較好體現(xiàn)這一特點。美國農業(yè)部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2017年美國從事農業(yè)人口只占全國總人口1.6%，其中7%農業(yè)從業(yè)者是高中以下學歷，高中畢業(yè)或專業(yè)教育程度占68%，超過25%農業(yè)從業(yè)者具有大學本科或本科以上學歷。同時美國還通過完善農業(yè)教育體系，提高農業(yè)從業(yè)者的整體素質，滿足智慧農業(yè)發(fā)展對智力需求。與美國相比較，我國從事農業(yè)勞動者的教育程度總體水平較低，有87.8%是只接受初中及以下教育，接受高中及中專教育為11.7%，僅有0.52%的農業(yè)勞動者接受高等教育。

（二）智慧農業(yè)應用程度比較

美國智慧農業(yè)不僅發(fā)展比較早，而且是世界上智慧農業(yè)應用最廣泛的國家。首先從精確播種、變量施肥、精準用藥到有效灌溉、無人操作、農產品流通、微氣候檢測等各個環(huán)節(jié)都有智慧農業(yè)技術的應用;其次，美國智慧農業(yè)在農業(yè)經(jīng)營過程中應用范圍比較廣泛，其中農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術應用在美國中西部的大豆、玉米和甜菜等農作物種植方面比較普遍。銷售額在50萬美元以上的大型農場都使用產品監(jiān)測器等精準農業(yè)技術，技術使用率超過85%。中小型農場（銷售額在25萬美元以下）的經(jīng)營模式逐漸轉化為“植物工廠”模式，采用物聯(lián)網(wǎng)技術進行控制與診斷，通過機器人進行移栽作業(yè)，借此提高作業(yè)效率與產量。到2020年，美國農場將平均有50臺與物聯(lián)網(wǎng)連接的設備。而我國智慧農業(yè)更多在農作物種植領域應用，涉及較多的是棉花、水稻、玉米等農作物，主要是在經(jīng)營規(guī)模較大的農場。而我國絕大多數(shù)農業(yè)生產過程中智慧農業(yè)水平仍然處于較低層次，甚至是完全意義上的傳統(tǒng)農業(yè)。原因可能是智慧農業(yè)設備成本比較高、農民經(jīng)營土地規(guī)模比較小、智慧農業(yè)意識淡薄、政府支持智慧農業(yè)力度不夠等。

（三）法律法規(guī)與政策環(huán)境比較

美國智慧農業(yè)發(fā)展，依靠美國完善的農業(yè)法律法規(guī)體系。美國涉及到農業(yè)方面的法律法規(guī)100多部，其中1933年美國在《農業(yè)調整法》中確定了農業(yè)基礎性地位，20世紀80年代美國則將農業(yè)法界定為獨立性的法律，和其它與農業(yè)相關的法律法規(guī)構成比較完善農業(yè)法律體系。內容包括農業(yè)市場、農產品貿易、土地利用與開發(fā)、病蟲害防治、農業(yè)融資、農業(yè)信貸、農業(yè)技術開發(fā)與利用、農業(yè)推廣、農民教育及培訓等方面。我國近年來雖然陸續(xù)出臺有關發(fā)展智慧農業(yè)的法律法規(guī)，但是涉及到智慧農業(yè)內容多數(shù)是實施意見和宏觀上的規(guī)劃，很難將其付諸智慧農業(yè)的實踐中。

美國智慧農業(yè)發(fā)展經(jīng)驗表明，政府積極引導和資金投入十分重要。我國智慧農業(yè)發(fā)展則表現(xiàn)為無統(tǒng)一規(guī)劃和引導，不同環(huán)節(jié)銜接性不緊密;政府對智慧農業(yè)發(fā)展扶持力度不夠，如智慧農業(yè)關鍵技術研發(fā)與推廣、智慧農業(yè)設備、智慧農業(yè)人才培養(yǎng)與培訓、信息化建設等。這些領域均需要國家給予扶持，否則會影響智慧農業(yè)發(fā)展速度與質量。

三、借鑒和啟示

借鑒美國等發(fā)達國家智慧農業(yè)先進經(jīng)驗，建成農業(yè)基礎設施供給總量充足、農業(yè)機械設備自動化和智能化、農業(yè)信息化水平發(fā)達的智慧農業(yè)體系，對于促進我國農業(yè)高質量發(fā)展、提升農產品產業(yè)鏈和保障農產品安全，具有重要意義。

（一） 加強基礎設施建設，促進農業(yè)機械設備提檔升級

基礎設施建設，是發(fā)展智慧農業(yè)必要前提。政府部門可以對農業(yè)基礎建設制定戰(zhàn)略計劃，并通過分階段、分區(qū)域等來實施農業(yè)基礎建設。對于重大農業(yè)基礎建設項目，政府應加大投資力度，并通過高效的金融手段來撬動更多社會資金投入到項目建設中，以綜合手段降低財政資金使用風險。對于損毀的農業(yè)設施和水利工程，政府要及時修復，保證其能夠發(fā)揮正常功能。對于現(xiàn)有的農業(yè)基礎設施，相關利益部門要采取合理方法管理好、運營好。

促進我國農業(yè)機械設備提檔升級，要從農業(yè)機械研究、農業(yè)機械相關技術引進、農業(yè)機械技術推廣等方面考慮。首先，建立完整的農業(yè)機械研究體系，合理使用科研基金，提高科研產出率和轉化率;其次，根據(jù)我國智慧農業(yè)發(fā)展對農業(yè)機械質量要求，適時地引進國外先進農業(yè)機械，縮短我國農業(yè)機械提檔升級的時間;最后，增大智慧農業(yè)機械推廣力度。政府可以制定智慧農業(yè)機械設備軟件補貼清單，采取農業(yè)補貼方式鼓勵從事農業(yè)相關主體購買和更新農業(yè)機械，促使農業(yè)新科技設備得到廣泛的應用。

（二） 加快智慧農業(yè)關鍵技術研究，完善農業(yè)信息化保障體系

我國未來智慧農業(yè)健康、協(xié)調發(fā)展必須掌握農業(yè)信息標準化、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、農業(yè)大數(shù)據(jù)、農業(yè)人工智能等關鍵核心技術，它不僅是智慧農業(yè)發(fā)展的原動力，也是農業(yè)滿足“三農”發(fā)展多樣化的需求。因此，要充分發(fā)揮政府、高校、科研院所及企業(yè)科技力量，依靠各自優(yōu)勢，按照政府主導、市場為主體，企業(yè)為導向的原則，加強智慧農業(yè)關鍵技術研究和應用示范，推動智慧農業(yè)核心技術原始創(chuàng)新水平。要提高智慧農業(yè)信息標準化程度，研發(fā)農業(yè)傳感器，建立大數(shù)據(jù)平臺。借此保證智慧化農業(yè)發(fā)展過程中的信息獲取真實性、傳遞精準性、數(shù)據(jù)共享性，提高智慧農業(yè)發(fā)展信息化水平。

（三）加強智慧農業(yè)人才隊伍建設

大力培養(yǎng)農業(yè)與信息技術多學科的復合型專業(yè)人才，政府可以通過激勵性政策與資金支持農業(yè)高等院校增設智慧農業(yè)相關專業(yè)和課程，鼓勵計算機領域高素質人才進行農業(yè)相關科學研究和成果應用推廣;積極開展不同形式農業(yè)類型的培訓，提高從事農業(yè)人員整體理論知識;鼓勵農民主動加入智慧農業(yè)運行比較成功的農業(yè)企業(yè)與農場，通過實踐增強其智慧農業(yè)實際操作的技能與技巧。

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（作者單位：四川建筑職業(yè)技術學院）