中國數字農業發展研究

簡介：路云浩（1995-），男，中南民族大學經濟學院碩士研究生，研究方向：農業農村發展。

摘 要：數字農業作為數字中國戰略的重要組成部分，其相關技術可對中國傳統農業發展產生巨大推動作用，傳統農業信息化、智能化保證農業持續生產能力并提升農業發展水平。數字農業發展實現過程中要直面農業農村基礎設施建設不足、農業人口知識水平相對匱乏、數字農業相關人才缺口較大等困難。需大力加強數字農業基礎設施建設，加強衛星遙感技術發展，積極進行農業模型實際生產驗證，大膽進行數字技術在農業領域的推廣使用，提高對新型農業人才的培育和引導，讓數字技術的巨大生產力在農業中得到體現，助力數字中國建設。

關鍵詞：數字農業；農業現代化；信息化；農業人才

中圖分類號：G31

文獻標識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1672-2272.202209090

Research on Current Situation and Inadequacy of Digital Agriculture Development in China

Lu Yunhao

（School of Economics， South-Central Minzu University， Wuhan 430074，China）

Abstract：Digital agriculture as an important part of the digital China strategy， theoretically the development of digital agriculture related technology can produce great changes to China's traditional agriculture， for the traditional agriculture with digital， information， intelligent wings， and then ensure the sustainable agricultural production capacity and improve the level of agricultural development. However， in the process of realizing the development goal of digital agriculture， we have to face many difficulties， such as insufficient agricultural and rural infrastructure， relatively lack of knowledge level of agricultural population， and large gap of talents related to digital agriculture. To this， the need to vigorously strengthen the building of digital agriculture infrastructure， strengthen the development of satellite remote sensing technology， the actual production verification bold actively agriculture model digital technology used widely in the field of agriculture， strengthen the cultivation of new agricultural talents and work guidance， let digital technology huge productivity in agriculture， make digital sound and rapid development of China.

Key Words：Digital agriculture; Modernization of agriculture; Informatization; Agricultural talents

0 引言

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》提出，數字時代要充分開發數據要素潛能，加快數字經濟、數字社會、數字政府建設，讓數字化轉型作為重要引擎驅動數字中國建設。縱觀全球，所有發達國家未來農業的發展方向均選擇了數字農業。不遠的將來數字農業將成為發達國家進一步鞏固其農業發展優勢的保證。通過將數字技術不斷與農業現代發展深度耦合，促進數字農業的蓬勃發展已成為各發達國家目前農業發展的首要任務。作為傳統的農業大國，數字農業發展也是中國從農業大國向農業強國轉型提升的關鍵。20世紀末至今，數字農業發展愈發成為中央政府和各級地方農業部門發展建設的重中之重。2017年以來，眾多數字農業發展的文件、措施陸續出臺，尤其注重數字化技術和農業農村生產生活有機結合。從《數字農業農村發展規劃（2019—2025年）》出臺伊始，中央一號文件2020年、2021年、2022年連續3年強調數字鄉村試點工作及農業相關的數字化建設。可見，數字農業的發展已經從頂層設計日益向具體實施延伸轉變。

通過對現有研究進行分析發現，國際上普遍將數字農業理解為農業生產環節的精準化，認為數字經濟對農業價值提升具有極大的促進作用，應大力推動農業生產智能化、高標準化、規模化，促進數字經濟與農業融合發展^[1]。吳彬、徐旭初^[2]認為農業產業數字化并不局限于農業數字化生產，而是農業全產業鏈的數字化轉型發展。周楊和謝會強^[3]認為數字農業相關技術在全國范圍內的應用空間狹小，新技術推廣使用速度落后于“實驗室”內的技術迭代速度。近幾年，我國相關研究探討熱度迅速提升，學者認為數字賦能、數字鄉村治理、農業數據搜集處理技術、泛互聯農業物聯網技術、高自動化人工智能技術等是數字農業發展的關鍵。可見，相關研究多致力于農業生產數字化、農業產業數字化，研究切入點涵蓋數字農業概念、數字農業發展現狀、數字農業技術機理及實現路徑等（圖1）。

1 中國數字農業發展現狀

中國數字農業起步較晚，但發展速度較快。根據華為《聯網農場智慧農業市場評估》，截至2021年，中國數字農業潛在市場規模從2015年的138億美元增長至2020年底的268億美元，年復合增長率達14.24%。中國作為一個農業大國、人口大國，進行高效率、高效益的數字農業變革是我國實現現代化農業建設的必由之路。中國信息通信研究院數據表明，截至2019年農業領域的數字經濟僅占農業增加值的7.3%，遠低于工業的18.3%、服務業的35.9%。工信部數據顯示，2019年中國行政村光纖和4G網絡通達比例完成率接近99%，貧困村的固網寬帶完成率接近100%，實現了領先世界的農村網絡覆蓋（表1）。目前，農業農村部已在9個省份試行了農業物聯網區域試驗示范工程，將數字農業建設工作不斷推進，數字農業試點縣已建成13個，并分三批在全國范圍內確立農業農村信息化示范基地210個^[4]。截至2021年，中國糧食產量達到1.3萬億斤，農業數字經濟規模接近人民幣5800億元，預計2025年農業數字經濟規模將達人民幣1.26萬億。

2 中國數字農業發展存在的不足

我國數字農業發展存在多方面不足，涉及生產生活應用少、農戶自身知識水平低、必備尖端設備數量缺口大、農業模型虛化等。

2.1 生產生活中實際應用少

囿于農業網絡通信技術本身和技術應用條件等的制約，導致中國農業領域對其應用較少，如網絡通信系統作為數字農業數據收集和監控系統的中樞神經，能做到將獨立功能的單個設備或子系統互相連接，根據標準化通信協議進行數據通信以達到分布式架構的硬件配置、軟件資源的共享以及系統的全方位管控。以上幾點是數字農業發展重中之重，然而中國目前在農業通訊領域的技術運用程度卻明顯存在質效不高^[5]（表2）。

要實現數字農業相關技術深度應用，技術本身須先與我國農業生產生活相適應。我國數字農業相關技術起步較晚，相關技術體系、技術方法多借鑒發達國家。在數字農業技術、政策的優化改進需要的大量生產經驗和生產數據，亟待收集、梳理、歸納、總結。同時，農業作業區現有的數字基礎設施建設以及傳統基礎設施智能化改造難以支撐農業產業完成轉型升級^[6]。

2.2 農民農戶自身條件限制

數字農業作為農業發展的新階段，其新的發展方式、技術手段、實施路徑等能否被農民普遍理解、接納并高效使用是另一大難題。農民作為農業生產、收獲、銷售的行為主體，在采用數字農業變革帶來的新技術時，只有對該技術進行深入了解后，才有可能將該技術轉換為現實生產力。數字農業充分運用大數據、物聯網、人工智能、遙感技術，與傳統農業科學、氣象環境科學、農業經濟管理知識結合構成。其核心組成元素為抽象的大數據集合，為農機、農具等農業設備提供了“聰明的大腦”；通過基礎硬件和智能化軟件有機結合，以人機交互界面為載體，軟件可基于硬件收集的數據通過算法及農機具設備進行高效精確地操控。以上特點對數字農業實際承載主體和數字農業推廣相關人員都提出了較高的知識儲備要求。

2.3 衛星遙感設施建設不完善

遙感技術具備時效性強、服務范圍廣、成本相對低廉的特點，建成后便能較短時間內獲取農業、種植業、林業等系列作物具體種植相關數據信息。多數發達國家均已經實現自身“農作物相關信息圖”的數據收集和圖像制作，并能做到常態化運行，為農業生產生活提供可靠技術支撐。中國農業衛星在觀測要素、定量化監測水平、多手段觀測能力等方面還存在較大不足^[7]。根據國土衛星遙感應用中心消息，早在2012年，美國農業部通過其專屬農業衛星進行監測，利用農業生產情況遙感監測系統做到了30m級分辨率內農產品分布數據圖的生成和地區繪制并定期進行刷新，涵蓋農作物多個大類，超120種個小類。2017年，美國美國地質調查局（USGS）甚至發布了全球農田30米高分辨率互動地圖，地圖數據來自美國地球資源衛星（Landsat）全球糧食安全支持分析數據（GFSAD30）。美國地球資源衛星自1972年發射并投入使用以來，GFSAD30是對其進行最大的應用之一。近年來日本日立造船、洋馬農機和日立制作所大力投入人力物力，利用準天頂星衛星系統開展自動農業試驗。計劃于2030年左右將可長時間滯存日本上空的準天頂衛星數量增至7顆。新系統將給日本衛星數據運用于農業開創新的道路^[8]。歐洲Sentinel系列是歐洲全球環境與安全監測系統項目—“哥白尼計劃”的成員。目前共有7顆衛星在軌（S1A/B，S2A/B，S3A/B，S5P），擁有干涉寬幅模式和波模式兩種主要工作模式，另有條帶模式和超寬幅模式兩種附加模式。其技術水平先進，且能長期為歐洲數字農業發展提供豐富數據。中國直至2018年，實現高分六號衛星發射后才擁有了第一顆農業專業遙感衛星（表3）。高分六號衛星所獲取的數據信息會對我國農業生產實現詳實有效的指引，打破國外農業衛星對我國農業相關信息源的壟斷，有效提升我國農業信息化程度和農業現代化水平，并對數字農農業乃至數字中國的建成有著里程碑式意義。

由于中國相對碎片化的農業種植區域、繁雜不均的種植結構、衛星遙感測繪遇到一些技術難題，“農作物一張圖”研制尚處于起步階段，短期內我國“農作物一張圖”仍存在精度不高、實時性不強、空間上斷續等問題。以上問題難免會對以作物分布圖為工作立足點的農作物估產、農產品區域分布、農業領域水資源分配等產生不良影響。

2.4 農業模型落實難

農業模型往往在具體實施環節遇到困難。實際生產中，農業模型幾乎涵蓋了農業生產的全部環節，其目的在于定量化描述農業系統內外部要素間的連結情況。農業模型的研究范圍囊括了個體到整體、區域至全域、地方到全國等各個層級，可為農業方面信息感知、數據傳輸、策劃決定、技術支撐等進行強有力的指導。農業模型自1960年問世至今，已形成一大批較成熟的模型理論。受益于傳感裝置的出現和人工智能產業的跨越式進步，大數據收集和數據解析同樣實現了規模化的技術儲備。整體來看，數字農業的現實意義多由農業傳感裝置發展、農產品生產的可視化等方面展現，在人工智能判斷力和自主應變上存在技術欠缺。農業模型的另一主要問題出現在具體使用上，表現為科研機構和開發人員欠缺、實踐積累較少、缺乏農業綜合模型、社會層面宣傳力度不足等。

3 對策建議

針對數字農業發展相關問題的對策建議主要分為國家和地方兩個層面，需針對相應環節深入剖析（表4）。

3.1 實現數字農業廣泛應用及知識技能推廣

要打破技術門檻對農業從業人員對相關技術運用的束縛，必須依托數字化技術進行現代農業知識、技術技能推廣。傳統的農技推廣方式對知識儲備要求嚴苛，過高的知識儲備要求讓傳統的農業從業人員難以理解掌握新技術。音頻、視頻、虛擬現實等數字技術可作為轉換中介，使農業知識技能普及難度有效降低。如使用音視頻技術，將某項具體農業生產新技術的實際操作過程、新技術作用的基礎理論等內容，根據實際作用的各階段或該技術相關的知識點以微視頻、宣傳片等形式，在該地區農戶所關注的網絡社交平臺交流、分享，達到農業知識和農業新技術在農業生產主體中交流傳播的目的。

利用新媒體傳播方式，使農業知識、農業技能的展示更加直觀、確切，同時更具備趣味性和吸引力。可極大地激發農業從業人員學習、效仿、推廣，更快捷地理解和接受；農業知識、技術擴散傳播的成本更低，受眾人群范圍更廣、程度更深。此外，可嘗試為農業科研人員附加部分農業技術推廣要求，相關農業技術、農業知識的研發整合本身也必須與基層農業從業人員相結合^[9]。

3.2 充分利用遙感技術

大數據已成為農業發展的新動能，應用大數據技術為數字農業發展面臨的難題和挑戰提供解決方案是大勢所趨，大數據理念和技術在數字農業中將起關鍵驅動作用^[10]。中國大力發展衛星技術，衛星發射量大幅增加，遙感技術不斷實現新突破，各層次空間分辨率、各波段光譜、不同時間觀測頻率的數據迅速填補了以上領域。對如此完善的遙感衛星數據，應做到有針對性判別研究，根據區域特點及需求制圖，對多源遙感數據進行普篩、過濾，并加大研究適用于多源遙感數據自動處理和數據挖掘的方法。此外，廣域農作物制圖方面，如何實現線上線下不同方法得到的農產品樣本數據，如何做到農作物樣本總量和種類的雙重提升也是一大核心問題。農業領域，無人機遙感技術愈發凸顯優勢，在農產品生長形式監測領域精度高且費用低，并極大地節省了人力。此外，無人機平臺能夠監測到衛星平臺難以獲取的具體數據，如株高、生物量等。受益于運用環境高適應性，無人機平臺能夠對數據進行精準收集、定制化收集，可滿足數據要素的眾多收集要求（表5）。但同時，由于無人機載體遙感技術的效率高、精度準、通量大的重要特點還沒有得到應有重視。應該重視且發揮出以上特點，廣泛用于農業模型優化、高通量農產品表型獲取、良種培育、天空地一體化觀測等方面。

3.3 疏理農業模型并持續優化

對現有農業模型相關專業進行優化補充。在現代農業、精準農業、農業管理等專業中系統開展農業模型（包含種子、環境、植保、土地管理、經濟社會管理等學科）學習；同時大量進行作物生產中的農業模型實踐等，培養多角度、立體化的農業英才。要與政府、社會、村鎮等合力實現智慧農業、現代農業實踐場，在提升農業領域人才實際應用能力的同時對農業模型的發展、優化提供孵化空間，讓農業模型實現多學科交叉融合和推廣前實驗。可以說，農產品生產制造全憑高效的農業生產管理系統，農業生產管理系統的改良是農業模型發展和應用的核心。可通過合理的農業生產管理系統將農業自然和農業經濟發展融合作為研究對象，實現對數字農業模型的優化。

3.4 加強農業物聯網設備建設

在農業物聯網建設方面，首先要做到農業傳感器使用的規模化，通過大量傳感器節點數據的融合來構成完備的監控網絡。根據傳感器收集的信息，第一時間將作物問題告知農業生產者，準確確定發生問題位置進而及時處理。農業大數據上涵蓋土壤、耕地、糧種、施肥、病蟲害消殺、收獲、貯存、良種培育等諸多內容，是跨行業、跨專業、跨業務的數據分析與挖掘，要求數據直觀可視。數字農業要做到以數字化信息技術為支點，根據時間空間異變，定位、定時、定量地實現現代化農業生產規劃與農業體系控管。總之，以電子信息技術發展、數字化技術革新、智能化系統決策配以多種多樣的硬件設施，形成系統加硬件的復合型農業是當下數字農業發展的必然趨勢。

4 結語

數字農業作為未來農業發展的戰略方向，農村基礎設施在實施鄉村振興戰略與高質量發展農業經濟中處于基礎性支撐性地位^[11]。中國作為世界農業大國，中央一號文件連續20年致力于農業發展，其中多達6年重點提及建設數字農業，可見需要對數字農業發展進行關注和研討。本文通過調查探究提出：第一，必須對現代農業的相關技術及農業發展的科技化成果進行廣泛且深入的宣傳、講授，確保廣大基層農業工作者對先進的農業生產技術能夠深入了解并有加以運用的愿望。第二，對衛星遙感等一系列新技術充分應用，以物聯網技術、大數據分析、人工智能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^[12]。將科學技術進步的成果切實轉變為實際生產力，發展迅猛的衛星遙感技術對數字農業、農業現代化的巨大促進作用應該被明確認知并大力開發。第三，大力培養具有現代農業知識且吃苦耐勞，具有濃郁鄉土氣息的農業專業人才，是促進農業產業興旺的最關鍵因素。伴隨一系列相關政策的出臺和落地，中國數字農業和農業現代化必將實現并逐漸與二三產業融合發展，成為中國農業產業興旺、農村美麗富強的重要驅動力。

參考文獻：

[1]王晶，林如意. 數字經濟提升農業全球價值鏈分工地位了嗎？——基于世界投入產出數據的分析[J]. 價格月刊，2022（6）：68-75.

[2]吳彬，徐旭初. 農業產業數字化轉型：共生系統及其現實困境 ——基于對甘肅省臨洮縣的考察[J]. 學習與探索，2022（2）：127-135.

[3]周楊，謝會強. 數字農業研究的熱點、趨勢及展望[J]. 生產力研究，2022（6）：55-58，92.

[4]農業農村部信息中心課題組.數字農業的發展趨勢與推進路徑[J].中國農業文摘，2020，32 （5）：3-4.

[5]周賽杰.數字農業現狀與發展探析——以數字化溫室為例[J]. 現代農業科技，2022（15）：152-155.

[6]吳輝，葛妍，馬文靜.中外對比視角下我國數字農業發展路徑研究[J].互聯網天地，2022（7）：30-33.

[7]張春梅，何勇，楊培潔，等. 農業遙感衛星發展現狀及我國監測需求分析[J]. 南方農業，2020，14（36）：179-180.

[8]國際，高為廣，蘇牡丹，等. 日本準天頂衛星導航系統應用分析與啟示[J]. 全球定位系統，2020，45（1）：93-98.

[9]季年芳，羅夢凡. 數字鄉村建設背景下農戶農業信息服務采納行為研究[J]. 湖北農業科學，2022，61（3）：205-210.

[10]陳加乙.應用大數據著力發展數字農業[J]. 中國農業資源與區劃，2022，43（6）：152，172.

[11]李糘燏. 數字農業下農村基礎設施建設對策研究[J]. 農業經濟，2022（7）：46-47.

[12]曲美亭. 數字技術下的數字農業發展策略研究[J]. 東北農業大學學報（社會科學版），2022，20 （1）：24-30.

（責任編輯：吳 漢）