傳統農業大省發展精準農業的條件與策略研究

【摘要】以河南省為例，分析新時代傳統農業大省發展精準農業的外部環境和內在稟賦。結果表明，中國在航天、航空、通信等領域的發展成就為精準農業提供了良好的技術和產業環境;河南省發展精準農業具有地形平坦、機械化基礎好等有利因素，也面臨信息化水平低、農民文化水平低等不利因素。應從農業生產規模化、信息資源建設、農業信息企業培育、大型企業融入、經營者文化水平、精準農業模式創新等方面著手，合力推進精準農業發展。

【關鍵詞】精準農業;發展條件;發展策略;農業現代化

【中圖分類號】S-9

【文獻標識碼】A

習近平總書記在參加十三屆全國人大二次會議河南代表團審議時指出，鄉村振興戰略的總目標是農業農村現代化。習總書記的講話為全國農業農村發展指明了方向，三農工作進入全新時代。加快推進農業現代化是各省尤其傳統農業大省面臨的現實和歷史重大任務。精準農業是現代化農業的重要內核之一，是基于機械化、信息化和智能化等技術，根據農業資源、環境、作物各方面指標的時空分異規律實施差異性的投入和管理，從而達成更高利潤、更高效率和更低環境代價目標的先進農業生產方式。劉海啟提出，精準農業是構建綠色農業體系的根本途徑和數字經濟發展的本質要求，中國發展精準農業的基本條件已經成熟。汪昭軍和馬瑞峻提出，各地區應因地制宜地發展精準農業，并概括出了三種適合中國國情的精準農業模式。當前各省須以其自身條件和發展現狀為出發點制定精準農業發展的戰略和政策，衡量新時期各省發展精準農業的稟賦條件具有重要的理論和實踐意義。本文以傳統農業大省河南省為例，對其發展精準農業的外部環境和內在稟賦進行深入分析，進而提出推動精準農業發展的相應策略，以期為政府相關部門的決策提供理論依據。該省的自然條件和農業現狀對華北、華中地區有一定的代表性，所以本文對鄰近省份也有很強的借鑒意義。

1 河南省發展精準農業的外部環境

1.1 國際環境

精準農業的概念誕生于上世紀末的美國，之后在若干國家經歷了概念傳播、技術融人、局域推廣、初步市場化、技術更新后的再融入和整合、資本大量涌入和專門化企業發展：廣泛且深入的應用和高度市場化等技術一資本正反饋過程，其技術和產業逐步走向成熟。從本質上說，精準農業是一個對相關基礎技術進行分解、吸收和重組而形成的整合型技術體系，所以相關基礎技術的發展水平是制約精準農業發展的關鍵。近年來，遙感、衛星導航定位、地理信息系統、無線傳感器網絡、物聯網、大數據各項技術不斷創新;例如，僅2017年全球就發射了224顆遙感衛星;再如，截至2017年，全球已有6套107顆可用的導航衛星。這些進展都從技術層面極大地促進了精準農業的發展，精準農業也為這些技術提供重要的應用出口，反向推動它們的創新速度。

在全球范圍內，美國、英國、德國、以色列、日本和丹麥等國家的精準農業技術水平較為先進，其應用也較為廣泛。例如，在2016年美國的玉米種植中，導航衛星系統、產量監測、產量制圖、變量肥料投入和土壤制圖技術的采用率已分別達到59%、68%、45%、29%和22%。這些國家的精準農業發展得益于農業經營的高度規模化和雄厚的信息化基礎。

1.2 國內環境

當前中國正在建設科技強國、航天強國、通信強國、數字強國和智慧社會，這為中國精準農業的發展提供了良好的技術和產業環境，具體表現為：①全球導航衛星系統（ globalnavigation satellite system，GNSS）突飛猛進。北斗三號系統將于2020年全面建成，它具有精度高、抗遮擋能力強、功能豐富等優勢。同時，全國衛星導航定位基準服務系統已完成建設并正式啟用，該系統包含2700個連續運行參考站（ continuouslyoperating reference stations，CORS），可為用戶提供實時厘米級服務。作為GNSS的配套系統，CORS對提高應用終端的導航定位精度十分重要。例如，美國的CNSS在上世紀90年代就已開始對民用開放，然而其農業應用率的快速增長則是到本世紀00年代才出現，這正得益于該時期美國CORS數量的暴發式增長;借鑒此規律，預計中國基準站數量的劇增也會推動中國CNSS農業應用的明顯增長。②中國遙感技術和產業已處于世界前列。據國家自然資源部統計，截至2018年，中國遙感衛星存量132顆，占全球18%，全球排名第二。測繪地理信息系統單位生產的衛星遙感影像數量從2011年的358.6萬krri2連年增加至2017年的18.6016億km2。③第五代移動通信技術已經成熟，中國在該領域處于世界領先地位。該技術以超高速率，超低時延和超高密度為特征，其正式商用將引發許多產業的深刻變革。④無人機產業蓬勃發展，以大疆創新、吳翔、零度智控等為代表的中國企業已占據了全球民用無人機生產企業第一梯隊中的多數席位。無人機在植保和農業遙感等方面的應用快速鋪開。⑤全國國土調查、農村土地確權等重大項目為精準農業的發展規劃和管理工作提供重要基礎。綜上，中國精準農業發展的支撐體系已經基本完備，并且知識和技術的國產化程度和自主可控性較高，這是中國精準農業的先天優勢，為該產業的獨立和穩定發展提供堅實保障。

國內精準農業實踐目前處于局域示范階段。黑龍江墾區、新疆建設兵團等地區處于國內領先地位。農信通、合眾思壯、中聯重科、極飛科技、安陽全豐航空等國內大型精準農業企業不斷涌現，在農業信息化建設、農機自動駕駛、農業無人機、變量作業等方面開展了大量的研發、生產和應用。

2 河南省發展精準農業的內在稟賦

2.1 耕地面積、地形與水資源條件

根據2019年河南省統計年鑒，河南省現有耕地815.83萬hm2，人均耕地面積僅0.0748hm2，每個鄉村人口耕地面積平均僅0.155hm2。在耕地資源如此短缺的情況下，采用傳統經營模式和農業技術難以進一步增加農業經濟效益，迫使人們改變生產模式從而為農業注入新的增長動力。

對于大多數精準農業模式來說，大型農機是重要的實施載體，而地形平坦是采用大型農機作業的重要前提。河南省大部分地區處于平原地帶，平坦耕地數量多、比例高。這種自然稟賦有利于該省發展大型機械化作業，也就有利于精準農業的實施。

根據2018年河南省水資源公報，該省多年平均降水量771.2mm，多年平均水資源量407.9億m3，不足全國多年平均水資源總量的2%;每667m2耕地水資源僅為277.67m3，在國內僅高于寧夏、河北等少數省份;人均水資源僅為311.57m3，按國際標準屬于極度缺水。同時，省內畝均水資源量的空間分布高度不勻，作為重要糧食產區的豫北地區，其農業用水量已超出或接近水資源總量;農業水資源供需矛盾相當突出。精準農業在節水方面很有優勢，所以具有良好前景。

2.2 農業現代化基礎

一個區域的精準農業發展以其農業現代化的現有水平為重要基礎。改革開放以來，河南省農業現代化不斷推進。根據河南統計年鑒，1978-2018年，農村用電量從13.3億kW'H增長到330.6億kW'H，農用機械總動力從974.4萬kW增長到1.0204億kW，灌溉面積從372.27萬hrri2增長到540.83萬hm2，化肥施用折純量從52.5萬t增長到692.8萬t;2018年農藥施用實物量為11.4萬t。河南省目前已有38個縣（市、區）成為全國基本實現主要農作物生產全程機械化示范縣（市、區），總數居全國第三。有研究表明，河南省農業現代化水平處于全國前列。該省農業現代化尤其是機械化的現有水平為精準農業的發展奠定了一定基礎。然而值得注意的是，近幾十年來，化肥、農藥施用量總體呈增長態勢，說明在傳統農業模式下，伴隨農業高產的是耕地質量的下降和對生態環境的污染，這逼迫人們尋求更低污染的農作模式。還值得注意的是，精準農業離不開高度發達的農業信息化，而信息化恰是河南省農業現代化體系中的短板;而近年來，該省將電子信息產業、高端裝備制造業作為新的主導產業發展方向，相關戰略性新興產業正在加速發展，這為該省扭轉農業信息化落后的局面提供了良好的契機。

2.3 農業規模化經營現狀

分散化生產經營是多年來河南省農業生產的主要形式。在這種生產經營形式下，大型農業機械的使用受到嚴重限制，河南省地形平坦的優勢得不到充分發揮。不過近年來河南省農民合作社和家庭農場的數量不斷增加，土地集中化和農業規模化經營的比重顯著提升。根據河南省農村經濟社會發展報告，截至2018年，該省規模經營耕地面積已達到86.37萬hm2，占耕地總面積的12.6%，有8.5萬個農民專業合作社、2.9萬個家庭農場、9.2萬個專業大戶。農業規模化經營為精準農業的實施提供條件;而反向來看，精準農業又是農業規模化經營的必然選擇。在農業規模化經營中，生產者追求的是利潤最大化，消費者企望的是安全的農產品，而政府和社會則高度關注規模化生產對環境的負面影響，在這個對立統一體中，精準化的資源投入和管理是一個巧妙的平衡點。

特別值得指出，在已往長期的分散化經營模式下，各個農戶不同的耕作和投入方式造成不同田塊土壤結構和成分的明顯差異;土地集中經營之后，這種田塊間土壤屬性分異的現象仍會持續較長時期，并導致田塊間作物長勢和產量的分異;采取精準施肥和灌溉可以有效解決這些問題，從而保證農場的經濟和生態效益。

2.4 農業生產經營人員文化水平

根據河南省第三次全國農業普查主要數據公報，該省農業生產經營人員中，高中和大專以上學歷者分別僅占8.6%和1.3%;規模農業經營戶人員受教育程度稍高，其以上兩項指標也僅達到11.5%和1.5%。受教育程度明顯影響農業生產經營人員對新技術的接納主動性、學習能力和應用水平。多數農民在安排農事活動和投入農資時，靠的仍是傳統經驗、模仿別人或者自我感覺。該現狀制約著該省現代農業技術尤其是精準農業技術的大范圍推廣。

綜上所述，河南省精準農業的發展有著地形平坦、機械化基礎較好等有利因素，也有著信息化水平低、農村人口文化水平低等不利因素;農業規模化經營程度是正在好轉的因素;人均耕地少、水資源短缺、農業生產的環境壓力大是倒逼該省發展精準農業的因素。

3 河南省精準農業的發展策略

3.1 將農業精準化提升到農業現代化的中長期戰略目標之一的地位

實現農業現代化是河南省農業發展的明確目標。那么，農業現代化的具體內容應該有哪些？其答案在不同時代和不同語境中有不同的表述，包括機械化、電氣化、水利化、化學化、信息化、智能化、專業化、一體化、商品化、規模化、綠色化等。而精準化，即是機械化、電氣化、信息化、智能化的高度集成，還是農業專業化、規模化和商品化的必然選擇，又是農業綠色化的有效途徑。國內外精準農業進展以及河南農業所面臨的問題共同表明，發展精準農業既是農業現代化進程的必然趨勢，又是解決河南農業問題的客觀需要。所以，建議將實現精準農業作為河南省農業現代化中長期戰略的目標之一。

3.2 進一步加快農業生產經營適度規模化

在確保所有權、穩定承包權、保障農民權益的前提下，創新流轉方式，促進部分土地向種植大戶、家庭農場、種植合作社和全產業鏈農業企業等新型農業經營主體適度集中。將精準農業方面的示范建設、財政支持和金融服務向新型主體適當傾斜。同時，對有能力和意愿采用精準農業的小農戶，應為他們提供科技幫扶和保險服務等支持，幫助其與現代農業進行有機銜接。引導各類經營者將經營形式轉化與高標準農田建設、農業機械裝備升級、種植模式變革等工作相統籌和融合。

3.3 加強與農業相關的公共基礎信息資源建設

精準農業對許多基礎信息資源有很強的依賴。在農業氣象方面，應進一步創新數據開放共享模式，加強數據標準和數據接口建設。在遙感方面，應進一步提升高分、資源等國產系列衛星數據的接收和處理能力，創新遙感數據分發方式，發展臨近空間遙感、高光譜遙感、熒光遙感等先進技術。在衛星定位與導航方面，進一步加強省級CORS網的建設，促進CORS網內跨行業、跨級別合作。這些工作大多屬于公共事業，政府應該對其加大財政投入和提升建設標準。

3.4 大力培育農業信息企業以促進基礎信息資源向生產決策的轉化

公共基礎信息部門所提供的產品和服務一般處于數據和信息層面。然而，絕大多數農業經營主體無法直接利用基礎信息資源。例如，若要實施精準灌溉，大多數農業經營主體真正需要的既不是遙感圖像，也不是土壤水分數據，而是想知道每塊農田的合理灌溉時間和水量。從數據和信息到農業決策是一系列復雜過程，即信息的處理、分析、挖掘、傳輸和表達。這一過程適合讓農業信息企業來承擔，走市場化的路線。這類企業綜合利用各種來源的數據，利用數學模型或人工智能得出決策支持信息，最終將信息推送到生產者的手機、電腦或農業機械。在這方面，美國的灌溉調度專家系統Irrigator Pro、土壤信息系統Web Soil Survey等值得借鑒。

3.5 鼓勵大型涉農企業進入精準農業領域

農產品加工業是河南省的傳統優勢產業。近年來，河南省農產品加工業積極探索全產業鏈發展的道路，要用安全的原料做安全的食品，那么，精準農業正是大型農產品加工企業向上游進行延伸的最優路徑。大型農產品加工企業可以發揮其自身的資金和市場優勢，采用精準農業模式經營其原料基地，在節省成本和減少污染的同時，利用農產品種植履歷和品質詳細數據建立食品溯源系統，增加其最終產品的安全性和透明度，從而提升產品附加值、品牌知名度和市場競爭力。

3.6 重點提升特定經營者的文化和技術水平

農業農村人才是強農興農的根本，然而河南省農村人口的文化水平整體低下，并且短時期內難以全面改變該現狀。重點培養精準農業的潛在經營者是目前較為可行的途徑。這些潛在經營者包括具有較高學歷水平和技術意識的農戶、返鄉創業就業的城市務工人員和大學畢業生。應不斷創新農民職業培訓模式，將在線教學、田間教學、學校教學、基地示范等多種方式綜合運用，充分提升潛在經營者對精準農業的認知水平、對技術體系的掌握和應用能力。應支持農業類高等院校開辦精準農業專業，培養專業化后備人才隊伍。通過以上舉措，讓農業由勞動密集型產業轉變為知識型產業，對青年人產生強大的吸引力，這樣以來，不但推進了農業現代化，而且讓鄉村更具生機和活力，助力推進鄉村振興戰略。

3.7 因地制宜地采用和創新精準農業模式

精準農業既是一個龐大的技術體系，又是一種農業思想，其層次復雜、內容豐富和形式多樣。每個地區都有其獨特的自然環境條件和發展基礎，在發展精準農業時，不應照抄外地的既有模式，而應對現有模式進行合理靈活的分解、組合和改造并不斷創新。河南省在精準農業初級階段宜采用以田塊為基本單元的模式。田塊是長期分散經營所形成的農田斑塊。田塊內的土壤屬性有較強的一致性，而田塊間的土壤屬性有明顯差異性。由分散經營轉為集中經營之后，田塊間土壤屬性的分異仍將持續若干年;若強調田塊內部的土壤肥力差異，則需要更精細的信息和更復雜的裝備，以致成本過高、操作過難且必要性不強;而若以田塊為單元進行土壤屬性信息的單點采集，在田塊內采用統一的種植和管理參數，在田塊間采用不同的參數，則大大降低了對裝備和技術水平的要求，有利于精準農業的初期發展。對于以土地分散經營為主的地區，不宜追求大型變量農機、產量繪圖等適用于大型農場的精準農業模式，而應構建以農戶為單位的精準農業模式，通過提升農業氣象信息的精準性和適用性、農機管理與服務數字化和網絡化、土壤性質測定的廣泛化等舉措，發揮農戶智能手機普及率高的優勢，建立農業信息的傳播渠道，為農戶的種植活動提供決策依據，從而提高生產效益和農戶收入。

[參考文獻]

[1]劉海啟.以精準農業驅動農業現代化加速現代農業數字化轉型[J]，中國農業資源與區劃，2019，40（1）：1-6+73.

[2]汪昭軍，馬瑞峻.芻議我國發展精確農業存在的問題及對策[J]，中國農機化學報，2013，34 （5）：16-19+34.

[3]Lowenberg-DeBoer J.，Erickson B. Setting the record straight on precisionagriculture adoption[J].Agronomy Joumal.2019（ 111）：1552-1569.

[4]趙文英，付仁玲，何佳琪，等.我國各省農業現代化發展水平綜合評價[J].中國農機化學報，2018，39（ 12）：94-100.

[作者簡介]戚鵬程（1978-），男，山東臨沂人，博士，副教授，研究方向：農業遙感和生態遙感。