數字技術下的數字農業發展策略研究

曲美亭

東北農業大學，黑龍江 哈爾濱 150030

引言

黨的十九大報告明確提出鄉村振興戰略。作為新時代做好“三農”工作的新旗幟和總抓手，鄉村振興戰略在我國全面建設社會主義現代化國家征程中發揮了重要作用。為進一步推進鄉村振興戰略實施，應認真落實習近平總書記“給農業插上科技的翅膀”的要求，強化科技創新應用，以新技術為支撐，加快產業轉型升級，夯實鄉村振興經濟基礎，加快推進農業農村現代化[1]。當前，全球正在經歷一場數字化轉型，新形態數字經濟將會是助推全球經濟發展的重要趨勢導向，農業現代化建設同樣離不開數字技術[2]。因此，加快推進數字農業建設，賦能鄉村振興戰略實施，將對我國社會經濟高質量發展起到重要推動作用。

關于數字農業發展策略研究方面，盧大洋等主要從提高農業技術創新能力、強化數字農業人才隊伍、發展數字農業路徑等角度，提出健全數字農業研究平臺，鏈接高校、科研院所和高新農業企業等多方資源，協同發揮創新優勢，培育數字農業高素質專業人才隊伍等對策建議，從而助力數字農業發展[2]。關于發展數字農業的成本問題，譚秋成等分析當前制約數字農業發展的因素主要是投資、土地流轉以及技術標準等，建議總結各地經驗，整合科研力量，突破關鍵技術，統一技術標準[3]。也有學者對數字農業發展趨勢進行分析研究，提出加強物聯網、人工智能與農業產業深度融合，帶動農業農村整體的數字化轉型[4]。總體來說，當前對于如何發展數字農業缺少全方位、系統性的思考和研究。因此，本文系統論述數字農業的發展現狀及問題，通過深耕數字農業發展，實現部分領域的重大技術突破，構建現代鄉村數字技術全面覆蓋農業及以數字技術為支撐的現代數字農業生產經營體系，推動傳統農業向數字農業轉型升級，并提出數字農業發展新要求及實現路徑。

一、數字農業發展現狀及問題分析

“數字農業”概念于1997年由美國科學院首次提出，即在農村農業生產過程中利用數字化等技術進行農業生產控制和管理的方式，是在信息技術支撐的基礎上進行的信息化農業發展技術[5]。目前，學術界對于數字農業這一概念還沒有形成明確統一的界定。可理解為，數字農業主要是指結合現代化科學信息技術，包括互聯網、大數據、物聯網和人工智能等領域的信息技術手段，與農業生產和經營管理進行互聯，形成農業物聯網、農業人工智能、農業大數據、智慧化農業等專業技術集合體，從而實現農業生產和經營管理全過程的系統化、信息化、智能化和現代化[6]。

黨的十八大以來，由于農業信息化基礎薄弱，很多農村建設中的數字農業具體項目仍處于起步階段。根據《2020全國縣域數字宵業農村發展水平評價報告》，2019年全國縣域數字農業農村發展總體水平達36.0%，其中東部地區為41.3%，中部地區為36.8%，西部地區為31.0%[1]。農業生產的數字轉型發展是解決“誰來種地，怎么種地”的戰略舉措，是我國由農業大國邁向農業強國的必經之路[7]。近年來，我國在農業生產中的數字化發展快速推進，2019年全國農業生產數字化水平為23.8%，其中東部地區為25.5%，中部地區為25.5%，西部地區為18.5%。這些數據反映出我國數字農業發展過程中既有亮點，亦存在不足。

（一）數字農業發展過程中的亮點

1.各級政府對數字農業重視度大幅提升。各級政府高度重視建設數字鄉村、發展數字農業。從省級層面來看，遼寧、河北、河南、江西、廣西、湖南、重慶、云南、陜西等省出臺了相關文件，特別是江蘇，已將縣域數字農業農村發展水平納入鄉村振興績效評估指標體系。從縣域層面來看，數字農業農村發展水平排名全國前500縣（市、區）的平均發展水平從2018年的45.1%增長到2019年的52.5%，發展迅速。從評價工作看，各級農業農村部門和縣級黨委政府對全國縣域數字農業農村發展水平評價工作高度重視并積極參與，與2018年相比，自愿參與數量穩步增加、數據質量進一步提升。

2.農業信息化向基層基礎迅速延伸。隨著4G和光纖網絡在農村地區有效覆蓋范圍不斷加大，2019年全國縣域互聯網普及率達到68.9%，其中東部、中部、西部縣級互聯網信息化普及率差距較小，分別為73.5%、68.2%、65.9%。現代信息技術讓黨務、村務、財務更加透明公開，農村電子商務基礎條件持續改善，農村電子商務站點和益農信息社覆蓋范圍不斷擴大，農業農村信息服務效能持續提升。

3.現代農業生產數字轉型加快發展。雖然我國數字農業農村發展水平還處于初級階段，但農業生產數字轉型正在加速推進，現代信息技術與農業生產加速融合。2019年我國農業生產數字化水平比2018年提升了5.2個百分點。中部地區農業生產數字化水平與東部地區齊平，信息化正在助力中部地區現代農業快速發展。現代信息技術在設施栽培和畜禽養殖中的應用率相對較高，特別是在生豬生產恢復中，智能化規模化養豬場成為生豬產能穩定增長的重要影響因素。2019年我國畜禽養殖信息化水平已超過30%。

（二）數字農業發展過程中的不足

1.發展不平衡不充分問題依然突出。從地區發展總體水平來看，東強中西弱、區域失衡的總體格局一時難以改變。浙江、上海、江蘇等東部省份數字農業農村發展水平遠高于西部省份，但即使在浙江、江蘇等經濟發展水平較高的省份，也存在縣域之間發展不平衡現象。在財政投入、社會資本投入、生產經營信息化及在線辦事率等方面，省際、縣際差距顯著。此外，農業數字化信息化發展水平較高的地區通常在機構設置、市場環境、財政投入等方面明顯領先于發展水平較低的地區。從不同行業的信息化發展水平看，行業間發展不平衡、行業內相關應用不充分的問題較突出。信息技術在設施栽培、畜禽養殖、種植業、水產養殖中應用率不足1%的縣（市、區）分別占比32.5%、32.3%、39.0%和52.2%，可見信息技術在設施栽培和畜禽養殖中的應用率遠高于種植業和水產養殖。

2.財政投入力度明顯不足。2019年縣域數字農業農村建設的財政投入僅占全國農林水財政支出的0.8%。農業農村信息化財政投入不足1萬元的縣（市、區）高達310個，不足10萬元的縣（市、區）536個[8]。縣域農業農村信息化財政投入與數字農業農村發展水平呈明顯正相關，充分說明在數字化農業農村項目快速發展時期，財政支持對于推動現代化農業數字轉型，提升鄉村現代化治理、數字化能力和水平至關重要。

3.基層農業農村信息化推進專門機構覆蓋不足。與2018年相比，2019年全國縣（市、區）農業農村信息化管理服務機構覆蓋率略有降低，近三成縣（市、區）農業農村局未設置承擔信息化工作的行政科（股），近六成未設置信息中心（信息站）。信息中心（信息站）這類信息化推進專門機構與縣域數字農業現代化發展水平呈正相關。信息化發展水平相關排名中，全國前500的縣（市、區）農業農村信息中心（信息站）覆蓋率為69.4%，排名前100的覆蓋率為86.0%，均遠高于全國平均水平。因此，應順應數字農業信息化與農業現代化的融合趨勢，加強農業農村信息化機構隊伍建設。

4.傳統農業轉型技術人才緊缺。在數字經濟帶動下，我國傳統農業嘗試向數字農業轉型。但缺乏既會技術又會運營的綜合人才，以及傳統農業自身劣勢，造成傳統農業轉型中引進人才難、留住人才更難的局面。一方面，數字農業技術人才本身就較為緊缺，無法做到全面兼顧。另一方面，經濟落后地區對于此類人才缺乏吸引力，無法引進專業人才。因此，在傳統農業轉型過程中引進數字技術人才也是亟待解決的核心問題。

二、推動傳統農業向數字農業轉型升級

由傳統農業向數字農業轉型離不開兩大條件：一是支撐數字技術發展的基礎設施，包括網絡普及、可負擔費用和相關硬件支持；二是以人口數字技能為代表的支持性條件，包含農村居民素質、鼓勵數字農業創新和發展的文化氛圍等。

（一）發展數字農業是傳統農業可持續發展的重要途徑

一直以來，“大國小農”是我國“三農”工作面臨的重要問題，在農業農村現代化進程中長期存在。但隨著全國行政村光纖、4G覆蓋率超過98%，貧困村通寬帶比例超過94%①參見《中國數字鄉村發展報告（2020）》。，農業遙感技術、導航技術和通信衛星技術應用體系初步確立，適合應用于農業觀測服務的高分辨率的現代遙感衛星“高分六號”成功發射等一系列基礎設施發展完善，當下我國傳統農業轉型數字農業的條件日益成熟，產生了更多規模化經營模式和新興業態，為數字農業發展提供了樣板。傳統農業依托數字技術轉型為數字農業將會釋放出巨大市場潛力，提高生產力，為農業農村發展帶來諸多利好，對提升農民收入、縮減社會收入差距等方面影響深遠。

1.提高農業綜合競爭力。發展數字農業是農業現代化進程中的必然趨勢與最優路徑。通過數字技術與傳統農業的結合，數字農業應運而生。數字農業在承接傳統農業的基礎上，擁有現代化數字技術加持，不僅可以發揮傳統農業優勢，還可以展示數字技術在農業領域的實用性。就此方面而言，數字農業的發展不僅能解決傳統農業發展瓶頸問題，還能提高我國農業綜合競爭力。

2.帶動鄉村經濟發展。數字農業發展可帶動農業產業全面升級，廣開產品銷路。不管通過產品創新還是“互聯網+生態圈”模式，在數字農業發展下，相關農副產品、農業產業均可找到屬于自己的道路。產量及品質提高保證了銷量及市場口碑，電商發展提高產品銷量，產業特色轉型以及信息基礎設施建設帶動鄉村旅游等其他項目增收。農民收入不斷提高，促進了鄉村經濟的發展。

3.增加農業可持續發展空間。我國數字技術不斷發展，為農業可持續發展提供強大動力。隨著技術領域的加深攻堅，相應技術運用愈發成熟，如利用互聯網數字計算實現精準灌溉，減少灌溉投入的同時還能夠減少環境污染，實現農業的可持續發展。在此基礎上，數字農業發展能夠與時俱進，不斷進行技術創新。

（二）實現部分領域的重大技術突破

1.物聯網技術——農業數據實時讀取。物聯網技術在農業相關領域的使用場景廣泛，很多基于物聯網技術的現代化農業解決方案，通過實時采集、科學分析現場環境數據及協調相關指令機制等方式，提升項目效率、擴大相關收益、降低過程損耗。如可變速率技術、精細化農業技術、智能化自動灌溉、智能化科學溫室等多種基于物聯網發展的先進技術，可廣泛用于解決農業發展中某些領域的特有問題，有利于打造基于物聯網技術的智能化智慧農場，從而實現作物產量和質量全面提高。

2.人工智能——智能技術潛力巨大，促進現代農業高效發展。在種植相關領域，運用人工智能技術可提高糧食產量，減少種植過程中的資源浪費。如在現代化畜牧產業中，運用先進的人工智能技術可有效降低因疫病傳播所帶來的經濟損失。在一些實驗室和相關研究中心，領先的機器學習算法能夠幫助人們培育出更好的植物基因，創造出更安全、優質的農作物相關產品和肥料，并且能夠開發出更多的農業產品。

（三）推動現代鄉村數字技術全面覆蓋

數字技術是數字農業發展的核心。我國在改善鄉村數字技術方面做出諸多努力，基礎設施條件明顯改善，但鄉村數字技術的發展還存在不足。

1.構建全域地理信息系統。全面構建農業生產、管理等方面的數據庫，加快農業現代化進程，運用地理信息技術、遙感技術等進行數據收集。將耕地、漁業等資源，糧食生產區、現代農業區等區塊，以及村鎮分布等數據導入數據庫，實現鄉村農業資源可視化[9]。結合田間定點監測系統，將遙感信息、無人機觀測、地面傳感網等技術統一起來，架構全方位數據技術體系，同時利用這些數據建立農作物、重大自然災害等動態空間分布圖，形成一體化全域地理信息系統，為數字農業發展夯實大數據基礎[2]。

2.進行數字農業關鍵性技術創新。以物聯網技術、大數據分析、人工智能科技等為代表的現代化數字技術有助于在農業生產鏈條中進行全方位數據的獲取、分析和整合。在農科院、農業院校等科研機構與技術開發群體的帶領下，以農業科技型企業為主體，融合數字農業領域的“產學研”模式，加大在數字農業前沿、核心及關鍵技術領域的攻克力度，推進精準化數字農業進程。同時還需加強智能感知、模型模擬、智能控制等軟硬件產品的集成應用，在數字農業發展中積極探索新的創新服務體系，為數字農業發展提供充足的技術創新動力[2]。

3.挖掘數字技術促農潛力。現階段我國農業部門的電子政務發展尚不完善，需要進一步將移動互聯、云計算以及大數據等前沿技術廣泛應用于農業信息服務領域，促進大數據分析、人工智能、物聯網等現代信息技術與農業各產業的深度融合，降低人力成本及管理成本。通過大數據下市場需求與傳統農業企業的相互碰撞，進一步帶動傳統農業企業轉型發展，不斷更新產品服務及調整產品結構，實現農業精準種植、精準管理、精準銷售。

4.完善鄉村信息基礎設施建設。鄉村信息基礎設施建設直接影響農業現代化發展，應加強鄉村4G和5G網絡覆蓋，并制定優惠政策鼓勵村民學習網絡技術。此外，還可組織志愿者面向農民開展網絡技能培訓及網絡信息服務，進一步提高農民信息化意識。鄉村信息基礎設施建設不僅可以解決信息滯后問題，還可加快農業現代化發展，依托數字技術制定農業發展新路線。

（四）構建以數字技術為支撐的數字農業生產經營體系

隨著以智能應用技術為代表的產業數字化技術日益滲入農業農村，數字技術與農業生產經營體系不斷加快融合步伐。在國家戰略層面，數字農業領域的國家工程技術研發中心等農業信息技術組織陸續成立。基于智能化的農業科技實驗室、數字化農產品創新中心、農業物聯網等相關專業的設立，為數字農業發展培養出一大批高科技人才。與此同時，我國數字農業標準體系也不斷完善，面向現代化農業發展的農產品物聯網技術服務、傳感設備等標準，以及國家級和行業層次的標準也陸續發布。農業大數據建設初見成效，數字技術服務農業的趨勢已然成型。但數字技術與農業的深度融合還需要更精細化運作。

1.搭建農業基礎數據源體系。收集完善農業自然資源、農業種質資源、農戶和新型農業經營主體大數據，為數字農業深入發展提供數據支撐。在農業自然資源方面，既有耕地的基本數據，包含面積、質量、種植類型等，也包含水域資源數據。同時依靠國家級種業大數據平臺，對重要農業種質資源進行分析，為選種和產業發展提供支持。隨著土地承包經營權確認，根據農戶經營情況相關數據可進行更有針對性的指導和分析，逐步實現農業經營主體全覆蓋，為后期數字農業的普及和應用打下基礎。

2.建立完善農副產品數據產業鏈。根據當地鄉村農業發展現狀及行業情況制定相關農副產品標準。將農副產品的種植、管理、包裝等方面納入數據化管理，形成標準化規范，從根源上解決農副產品的品質問題。規范農副產品售前、售中、售后流程，最終形成可以借鑒推廣的產品樣本，為進入市場的農副產品品質保駕護航，提升消費者購買滿意度，最終形成良好的農副產品數據產業鏈。

3.數字農業全產業鏈發展。與傳統農業相比，數字農業不再局限于農副產品的種植和生產，而是向全產業鏈方向發展。從早期的農副產品加工廠到現在的區塊鏈和品牌化，產業業態不再單一。市場主體可以針對市場需求和本地農副產品優勢，通過設立企業基地和農戶合作等方式，進行農副產品的品牌、標準、規模的全產業鏈建設。在農業全產業鏈發展后，農業抗風險能力加強，農業附加值不斷提升。

4.培養、引進、運用數字技術人才。加快培養農業數字技術人才，搭建相關科研人才培養平臺，根據不同地區農業需求，培養特色人才。通過農業龍頭企業的技術轉讓、基地共建、技術人才引進和共享等形式，增強人才流轉與素質提升。此外，還可根據地方特色發展特色農業項目，進一步吸引人才流入。

5.數字化農業發展中細分領域的試點建設。數字化農業發展是不斷探索創新的過程，同時又是需要精細化處理的過程。對大田種植、設施及園藝、畜禽規模養殖、水產規模養殖等農業發展細分領域采取針對性措施，涉及重點縣區和各細分領域的重要環節數據，可以通過設立農副產品生產示范區、生產保護區進行數字農業發展的樣板處理。通過建設數字農業試點項目，推進農業各細分領域的數字化發展，以數字農業建設的重點項目為參考依據，探索可復制推廣的模式，進而推動數字農業的全域化發展。

6.鼓勵發展基于互聯網的農業新業態。對于農產品而言，線下線上結合的銷售通道被打開，這種新的農業業態需要被引導和鼓勵。與此同時，基于農業發展的鄉村旅游也通過線上宣傳方式引起更廣泛關注。這只是目前農業簡單的新業態，在網絡覆蓋的鄉村，農業不再是單獨的存在，而是融入農村新興經濟形式的各個方面。以農業金融發展為例，隨著數字農業的發展，農業商業貸款難的問題得到緩解，農業中的金融資金缺口不斷壓縮。農業信息化數據平臺的推廣宣傳及信息透明化的供應體系鏈條，可以幫助匯聚和獲得更多的信貸資金、保險服務等金融支持。

三、數字農業發展新要求及實現路徑

利用數字技術發展數字農業是農業農村現代化與鄉村振興戰略實施的核心驅動力，是推動鄉村經濟社會發展模式重構的重要動能。

（一）數字農業發展形勢下的新要求

1.建設農業領域“新基建”，打牢數字化農業發展基礎。推進農業農村在各應用領域的“新基建”工作，建立廣泛、領先、開放發展、資源合作共享的農業農村新型信息基礎設施系統。重點推進5G相關技術、農業互聯網信息化數據平臺、現代農產品儲存與保鮮技術冷鏈物流服務分配中等相關基礎設施建設，升級國家級農業農村大數據體系中心，建立農業大數據的規范化技術與數據交換機制。開展農業大數據的深度應用，形成農業大數據智能關鍵技術體系，使農業信息服務精準化、智能化。

2.推進農業生產的數字化發展轉型，規模建設領先智慧型農場。發展“天氣、空間、地理”等因素的多角度、多尺度的農業發展與環境信息讀取網絡系統、農業相關資源和環境信息感知立體系統，構建多種時相、多個層次、多種維度、更精確的農業相關資源環境讀取系統與農業現代化服務信息平臺。攻破傳統大田種栽、園藝作物傳感器等瓶頸科學技術。運用規模化農田、溫室大棚推廣種植環境監測控制、土壤作物智慧管理等技術，建成“無人化（或少人化）農場”“植物車間”[10]。

3.建設安全透明產業鏈，構筑農產品品質安全防線。建立農產品的先進供應鏈與智能化生態體系，在現代農業和相關產品的供應鏈管理系統中充分應用區塊鏈、大數據、AI技術，對制造、加工、儲藏、物流等全產業鏈的諸多環節信息進行全面監管，從而形成現代農業供應鏈的數字孿生能力，提高農業質量安全與追根溯源管理水平。

（二）現代化智能化的數字農業科技發展路徑

1.建立國家級和省級（副省級）現代化農業農村大數據管理技術中心。緊緊圍繞農業農村領域的供給側結構性改革，著力提升農業農村高質量發展，堅持需求導向、問題導向、應用導向，加速形成“天空地”一體化的農業數字資源體系，建立國家農業農村大數據中心。通過融合多種條塊項目，推進農業信息技術的大數據建設。抓好以重點農產品全產業鏈條為主線建設的“條數據分析”，如從生豬產業、蘋果產品、大豆技術等重要領域著手，積極探索單品種全產業鏈大數據建設的新路徑、新模式和可持續發展機制；以縣域農產品生產基地和現代農業園區為單元，在國家農業農村地理信息平臺基礎上建設“塊數據”。條塊結合，逐步建立健全數據收集、分析、分類、應用循環體系。積極探索農業農村大數據應用場景，與有關科研機構和大數據企業合作，形成內容豐富、模式多元、載體多樣的信息服務產品[11]。

2.推進數字農業技術的全面創新和高效轉化。重點布局并建設一批農業大數據試點建設縣和農業鄉村數字經濟創新園，前瞻性探索5G技術在農業農村中的應用場景，在全國農產品質量安全示范縣、示范村（鎮）開展區塊鏈技術應用試點，以促進傳統農業生產科學技術迅速轉變為實際生產力。

3.積極培育、扶持和發展農業產業的數字經濟。將傳統農業中的數字化轉型與提升，使其成為農業數字經濟產業化發展的主要陣地，從而產出更先進的數字農產品，提高農產品和食品等附加值。深入全面挖掘農村在推進數字技術產業化發展方面的巨大潛力，不斷催生現代化產業發展新模式。創新農村電商平臺，開展“互聯網+”農產品出村進城工程，大力發展內容電商、品牌電商、社群淘寶、視頻電商平臺等[12]。

4.系統化開展“三農”相關信息綜合服務。把農業政務、農業事務、農業商務等不同模塊的農業資源整合共享，各級政府及農業部門大力發展以大數據技術為關鍵要素的現代化農業服務業。鼓勵相關市場主體開發廣受歡迎的APP，讓手機及手機技術盡快成為廣大農民的“新農具”。進一步開展農業信息技術進村入戶工程，推進建立“一門式辦理”“一站式服務”的綜合信息服務平臺，統籌推進城鄉區域的信息資源整合共享與利用。