效率視角下都市農業數字化轉型的賦能機制、發展框架與實現路徑
——以南京市浦口區為例

李年節,楊基樓,李慧星,余德貴*

(1.南京農業大學,江蘇 南京 210095;2.南京浦口農業農村局,江蘇 南京 211800)

0 引言

在鄉村振興戰略大背景下,數字經濟越發成為農業高質量發展的強大引擎。都市農業遵循數字化、精準化、智慧化、生態化的發展邏輯,依托物聯網收集農業大數據,基于人工智能等數據分析技術,挖掘農業發展潛力,摒棄粗放式農業生產方式,提升農業生產管理和經營服務效率。一是都市農業將通過數字技術推動自身綠色低碳轉型,都市農業兼具強大的“碳源”和“碳匯”屬性,其固碳減排的內生性較強,對于農業實現“雙碳”目標意義重大。二是都市農業將通過數據資源重塑產業鏈組織方式,增強農業產業鏈的市場化效能,提高資源配置效率,促進經營流通數據化的實現,帶動各生產要素向農業產業鏈集聚,推動農業產業結構調整升級。三是都市農業將通過組織化平臺實現農業管理高效化,促進農業社會化服務中供求主體的有效銜接,消除生產經營者與服務組織的信息鴻溝,實現服務組織數字化管理、服務資源智能化調度等功能,確保糧食安全和農產品有效供給。

同時,都市農業數字化轉型在生產、市場、服務等方面仍面臨著關鍵問題。在農業生產方面,數字基礎設施鴻溝仍然存在,物聯網感知系統有待進一步完善,農業生產數據有待全面采集,農業管理集約化、智能化、自動化程度不足。在市場經營方面,大多的農產品電商銷售往往局限于“直播帶貨”這種形式,缺乏對市場供求信息等市場經營數據的統計分析,與大型的線上平臺銜接程度不足。在社會服務方面,經營服務主體組織化程度有待提高,供求信息掌握不對稱,社會服務數字化水平仍需加強,農業資源要素配置有待進一步優化。目前,數字經濟對我國農業生產的滲透率僅為8%[1],因此促進農業數字化轉型發展刻不容緩,必須把握新時代數字經濟的發展機遇,深化數字經濟與農業的融合發展,實現農業低碳化、產業化、高效化發展。

關于農業數字化轉型研究,國內外學者主要從數字技術、數據資源、組織化平臺等賦能角度進行探討。在數字技術賦能方面,一是電子商務的發展可以培育農產品品牌,完善冷鏈物流系統,促進農業銷售的數字化轉型[2]。二是發展區塊鏈技術,區塊鏈技術可以打破農業全產業鏈信息不對稱的瓶頸,實現產業鏈數字化轉型[3]。此外,互聯網技術的發展與普及不僅可以促進農業的數字化轉型,還會實現農業生產的綠色化、低碳化轉型[4]。在數據資源方面,農業生產經營會產生許多有價值的數據,可以基于數據利用智能分析解決農業生產高耗能和經營低效化等問題[5],從而促進農業專業化、信息化、集約化、綠色化發展,提升農業生產效率[6]。通過對市場數據資源的匹配分析,可以有效銜接供求主體,加強農業產前、產中、產后環節的有效銜接[7]。在組織化平臺賦能方面,一是提高組織化平臺的數字化水平可以創新區域農產品的供銷組織模式,構建城鄉農產品透明信息服務新體系[8],從而推進農業產業化進程[9]。二是為經營服務主體提供數字化的社會服務,提升農業社會化服務的質量與效率[10]。此外,還能通過組織化平臺促進數字技術的推廣應用,創造農業生產服務價值[11]。綜上所述,關于農業數字化轉型研究較為全面,但對農業數字化轉型的模式與典型案例缺乏深入的理論機制分析;學者們較多從技術進步視角探討農業數字化轉型的途徑,很少從市場效應、組織效應等賦能視角研究驅動農業數字化轉型的機制途徑。

相較于以往研究,本文基于效率視角,利用數字化賦能理論,通過案例篩與理論分析,以南京市浦口區為例進行深入剖析:一是從生產、市場、服務3個方面探明了數字賦能農業發展的理論機制;二是探討了數字賦能農業發展的驅動與制約因素;三是結合數字化賦能理論與南京市浦口區模式案例,提出了加強數字新基建建設、整合農業數據資源、提升社會服務數字化水平、創新數字農業應用場景等實現農業生產、市場經營、社會服務等方面數字化賦能,全面推進鄉村振興的相關政策建議,對于我國都市農業高效化、低碳化、產業化發展,實現都市農業數字化轉型具有重要意義。

1 都市農業數字化轉型的賦能機制分析

1.1 都市農業數字化轉型的內涵特征

都市農業是城市發展的主要組成部分,是產業升級和經濟發展的必然產物,體現了城市和農村、工業和農業、市民與農民的高度融合,是將生產、生活、生態等功能結合于一體的高效農業發展模式。隨著互聯網數字技術的發展,都市農業從傳統“靠天吃飯”的“農業 1.0”,到設施裝備齊全的工廠化生產(“農業 2.0”),到互聯網+驅動的自動化生產(“農業 3.0”),再到數字驅動的智能化生產(“農業 4.0”),推動農業走向數字化、低碳化、高效化的新時代(見圖1)。都市農業數字化轉型以新一代數字信息技術為支撐和手段,實現農業集約化、精準化、智能化、生態化等特征,成為引領我國農業現代化發展的新“引擎”。

圖1 都市農業數字化轉型

1.2 效率視角下都市農業數字化轉型的賦能機制

數字技術快速發展的今天,數字化賦能是指依托物聯網、大數據、云計算、區塊鏈、人工智能、機器人、數字孿生等數字技術,對環境、個體或組織以及數據資源的掌控賦能,提高賦能對象的數字發展動能。

數字化賦能針對組織化平臺、生產經營與服務主體、政府等賦能對象,通過數字技術賦能農業生產數字化,促進農業各要素在生產經營過程中的相互作用,提升農業生產效率[12],實現生產過程數字化;通過數據資源賦能市場經營,針對市場數據進行統計分析,提升經營效率,實現經營過程網絡化;通過組織化平臺賦能社會服務數字化,提升服務治理效率,實現都市農業治理高效化(見圖2)。數字賦能機制包含如下3個方面。

圖2 都市農業數字化轉型賦能機制

(1)數字技術賦能提高生產效率,推動生產過程數字化轉型,促進都市農業的綠色低碳化。基于技術進步提升生產效率的思路,物聯網、大數據、人工智能、5G、VR等數字技術的應用,形成了農業生產過程中數據采集監測、生產智能管控等精細化生產技術[13],實現農業生產全產業鏈數字化,優化農業資源要素配置,提升農業生產效率[14],提高了農業的生產效率和管理決策能力,實現農業資源的高效利用,從而推動農業生產綠色低碳生產的可持續性[15]與優質高效發展。

(2)數據資源賦能提高市場效率,推動經營過程網絡化轉型,促進都市農業的產業化。伴隨數字技術的快速發展,數據資源成為當今生產發展的新要素,提升了農業市場資源的配置效率,降低了市場交易成本,實現邊際報酬遞增[16]。同時,依托大數據匹配機制和推薦算法,獲取市場數據資源,打通了區域和部門之間的數據通道,促進了農業生產要素的流動[17],因而提高了農業市場經營體系的質量與效率,推進了農產品和服務的市場化,促進了農業產業化發展[18]。

(3)平臺組織賦能提高治理效率,推動服務過程智慧化轉型,促進都市農業的高效化。數字技術與服務通過組織化平臺的信息溝通等功能可以加快其擴散和應用,提升分散經營主體的數字化[19],消除供求主體之間信息不對稱的問題。同時,通過大數據智能分析決策,有效銜接供求主體服務,智能協調土地資源、水資源、農機、勞動力等農業生產資源的調度分配,同時還可以為各類生產經營服務主體提供金融[20]等方面的數字化社會服務,優化農業社會經濟資源配置,從而實現農業管理高效化。

2 都市農業數字化轉型的發展框架

本文利用數字化賦能理論,基于效率視角,依托都市農業數字化轉型賦能機制,結合南京市浦口區數字鄉村與都市農業數字化轉型建設經驗,構建了都市農業數字化轉型的發展框架,如圖3所示。

都市農業數字化轉型發展框架基于數字技術賦能、數據資源賦能、組織化平臺賦能3條路徑,構建了數字基礎設施、數據資源體系、都市農業支撐體系、數字賦能發展體系、未來農業數字應用場景5個具體發展路徑。都市農業未來將遵循數字化、網絡化、智慧化的發展趨勢,實現農業低碳化、產業化、高效化的發展目標。一是未來農業將瞄準無人農場、植物工廠、低碳牧場、數字漁場等應用場景為建設標桿,通過5G基站與高標準農田建設,配備完善的物聯網設備,打造果蔬栽培、畜禽養殖、水產養殖等設施體系,打造數字基礎設施體系;二是以數字基礎設施體系為基礎,搭建物聯網感知系統,采集農業生產數據,形成農業大數據庫,打造農業資源數據體系,通過智慧化作業系統進行精準作業,提高農業生產效率,減少資源浪費,實現農業生產過程數字化;三是依托物聯網感知系統采集農業生產過程數據,統計分析市場供求數據、消費者喜好等市場信息,通過大數據智能決策系統,采取針對性的經營戰略,鼓勵各類經營主體通過“直播帶貨”或與線上平臺對接等方式,提升經營效率,實現經營過程網絡化;四是整合農業社會化服務供求信息資源,依托大數據匹配算法,智能調節農機、勞動力等農業資源的調度,優化農業資源配置,提升平臺載體的數字化服務能力,使經營主體能夠與市場進行有效銜接,同時提供氣象災害預警或金融等服務,降低經營主體的生產經營風險,提高其抵御風險的能力,提升政府數字管理水平,從而提升治理效率,實現服務過程智慧化,全面促進農業高質量發展。

3 都市農業數字化轉型的浦口模式

黨的二十大報告明確指出,農業農村現代化是中國式現代化題中應有之義,而數字技術正日益成為我國農業農村現代化的新動能。南京作為省會城市和國家區域中心城市,擁有良好的地理區位、自然資源優勢及豐富的科技資源,農業生產經營的高度集約化等特征日趨明顯,發展都市農業的優勢顯著。浦口區位于南京市西北部,農村行政區域占比達77%,農村人口占比50%,農業增加值在GDP的占比為10.3%,為農業數字化建設提供了基礎條件,近郊型都市農業的發展特征明顯,且較為典型。

3.1 浦口都市農業數字化轉型模式

浦口模式圍繞數字技術、數據資源與組織化平臺3條路徑,以都市農業低碳化、產業化與高效化為目標。

在生產數字化方面,發展無人農場、植物工廠等數字農業應用場景,依托數字技術,推動農業生產全要素數字化轉型,針對農業基礎設施的“四情”進行智慧升級改造,構建完善的物聯網感知體系,實現生產精細化、自動化、智能化,從而提升農產品品質,提升農業固碳能力,提高農業能源利用率,促進生產效率和固碳效率的雙提升。

在經營網絡化方面,發展無人漁場等數字農業應用場景,依托物聯網感知系統采集的生產數據,對農產品銷售的市場經營信息進行整合。基于數字平臺利益聯結機制,在各級農業園區載體加持下,提高分散經營農戶的組織化程度,形成統一的品牌、標準、農資、生產、服務(農旅)和市場等“六個統一”的經營模式,構建新型數字農業產業聯盟,幫助生產經營主體抵御經營風險,提升效益。

在社會服務智慧化方面,依托大數據、智能分析和匹配算法等數字技術,建設了農業全產業鏈融合服務平臺,創新農業社會化服務的供求精準對接信息及時共享機制,消除生產經營主體與服務組織之間的信息鴻溝,實現了水肥投入監測、市場經營成本監測、農機智能調度、產品質量可視化監管、農業產能動態化監測等新型農業社會化服務功能。

3.2 浦口都市農業數字化轉型成效與啟示

3.2.1 生產數字化方面

以浦口湯泉無人農場為例。湯泉農場數字大田面積共0.8 km2,通過提升大田生產物聯網感知水平,實時監測農田墑情和水稻生產情況;通過云端的人工智能應用,評估診斷水稻缺肥情況和病蟲害發生規律;通過智能農機合理調度,開展了耕、種、管、收各個環節的自動化無人作業,提高了水稻的生產效率,減少了資源浪費,降低了生產風險。湯泉無人農場通過對“四情”、農水、農機、農事4個部分的智能化升級改造,實現對稻麥種植環境等進行實時全維度監控,形成生產智能化的稻米生產新模式,提高了稻米生產效率。

3.2.2 經營網絡化方面

以浦口青蝦產業為例。浦口青蝦養殖基于青蝦數字化養殖系統,構建了青蝦養殖標準體系,確保青蝦產量與品質。同時采取線下線上銷售相結合的模式,依托線上平臺,針對消費者的不同喜好需求,對接郵樂購、盒馬鮮生等優質銷售渠道10個,通過組織網絡直播售賣,實現線上訂單新突破,提高了浦口青蝦的銷售價格,促進了浦口青蝦從優質優品到優質優價的轉變。浦口青蝦應用預售系統完成青蝦在線預售、供需撮合,形成預售訂單,用數據支撐參與式消費體驗,賦能浦口青蝦品牌提升和產品溢價,提升了市場經營效率。

3.2.3 服務智慧化方面

南京依托浦口國家農創園,立足自身優勢,搭建了農業綜合服務數字化中心。一是構建了“N+1+N”新型產業聯合體,即龍頭企業或科研中心牽頭,針對一個產業,輻射帶動各類經營服務主體發展,同時解決了農戶分散經營的問題。二是依托遙感、攝像頭等物聯網設備對區域內土地資源、水資源、生物資源等農業自然資源進行可視化管理,實現實時監測與管控,優化農業自然資源配置。三是對政策、技術、市場、金融等農業社會經濟資源進行整合,為生產經營與服務主體提供線下生產指導、智能化設備操作培訓、物聯網設備維護、冷鏈倉儲、加工包裝、質量檢測等一系列服務。應用透明供應系統在線推送生產、加工、流通環節品控關鍵信息,實現基于透明供應的信任消費,提升了服務數字化水平與治理效率。

4 都市農業數字化轉型的障礙因素

結合南京市浦口區都市農業數字化轉型建設經驗,都市農業數字化轉型也面臨著如下障礙。

4.1 數字基建的發展鴻溝有待彌合,缺乏多元投入的市場機制

數字基礎設施建設不平衡,投資渠道單一制約了農業生產效率的提升。在數字基礎設施建設方面:一是部分高標準農田基礎設施功能仍然需要提升,社會化服務相關基礎設施有待完善,農業生產無人作業效率有待提高,“四情”監測等智慧化設施仍需改造升級;二是農業生產經營服務主體基礎設施條件差距大,其中農業大戶、家庭農場、合作社的設施條件較差,農業園區及農業龍頭企業的裝備較好,城鄉之間的數字基礎設施鴻溝仍然存在;三是數字基礎設施資金投入渠道單一,數字技術龐大的資金投入往往由政府專項資金投入,企業或社會組織較為懼怕巨大成本與風險,不愿投資數字化基礎設施建設,缺乏多元化主體投入機制。

4.2 數據資源體系存在孤島現象,共享共創機制有待建立健全

農業數據資源體系建設不全制約農業市場經營效率的提升。在農業數據資源體系構建方面:一是物聯網生產感知系統尚未完全滲透農業生產各個方面,且往往只著重生產端的數據采集,忽略了加工、運輸、儲存,尤其是市場經營等方面的數據采集;二是數據資源的整合不充分,農業數據資源呈現出碎片化的特點,數據孤島、數據“煙囪”現象普遍存在,影響了區域資源配置的效率;三是數據資源的開放共享不暢通,各經營服務主體的農業數據資源交換和利用體系尚未形成,制約了數據資源對于農業經營管理的效率提升。

4.3 農業數字化服務模式不完善,服務數字化水平有待提升

在社會服務方面:一是各級農業園區的監測、采集、預警、精準作業、產品優化、銷售策略等農業生產與經營管理數字化還停留在“大屏幕”的可視化程度,大數據分析功能及相應的服務模式需要進一步完善;二是經營服務主體提供的農業社會性服務較為傳統,數字化水平較低,制約了農業管理效率提升;三是農業社會服務與數字技術的融合發展仍然有待加強,在農機智能調度、決策分析、自動化作業等方面仍然存在數字化管理水平低下問題,制約了農業資源要素配置效率與利用程度的提升;四是農業數字化服務尤其是金融服務數字化水平較低,經營服務主體與金融組織之間信息不對稱,降低了資金的利用效率。

4.4 應用場景建設標準有待明確,應用場景輻射動能有待提升

在農業數字應用場景建設方面:一是對于農業數字應用場景的內涵與特征等尚未達成共識,無人農場、植物工廠、數字漁場、數字牧場、負碳果園等農業數字應用場景的建設標準體系尚未構建與統一;二是已有的農業數字應用場景的示范引領作用有待提升,農業全產業鏈數字化水平提高尚不充分,帶動農戶的增收能力有待進一步提升,尤其是針對農產品市場的數字化經營水平仍然有待提高,制約了農業生產、經營與服務效率。

5 都市農業數字化轉型的實現路徑

本文結合南京市浦口區都市農業數字化轉型建設經驗,提出以下幾點建議。

5.1 加強數字基礎設施建設,彌合數字鴻溝

加強基礎設施與物聯網裝備建設,提升農業生產效率。一是完善數字基礎設施建設,消除城鄉之間、經營服務主體之間的基礎設施鴻溝,為都市農業數字化轉型夯實基礎,促進農業生產過程數字化。二是加強高標準農田設施建設,完善農業社會化服務等相關方面的基礎設施,提高無人農機作業效率,進行“四情”、農機、農水、農肥等智慧化功能的改造升級。三是建立多元化投入機制,構建企業、政府、社會組織等協同的市場化機制,解決日益突出的數字化內生需求與多元投入供給的矛盾。

5.2 構建農業數據資源體系,增強數據賦能

構建完善的農業數據資源體系,依托物聯網設備收集農業生產、市場經營、社會服務等方面的數據信息,提升農業的市場經營效率。一是配備完善的物聯網設備,搭建農業生產環境感知系統,進行全過程的數據監測與采集,形成農業生產數據庫。二是構建市場數據資源體系,提升數據資源的整合力度,獲取農產品市場占有率、品牌影響力、供應渠道、農產品優勢、勞資成本、社會服務等市場經營數據,依托大數據匹配與推薦算法,優化區域間農產品供給,構建城鄉透明農產品供給體系,實現經營過程網絡化。

5.3 提升農業服務數字化水平,完善智慧服務

提升農業社會化服務的數字化水平,依托大數據與精準匹配等技術,解決供求主體信息不對稱的問題,實現資源要素的智能調度與農產品質量安全監管,提高農業服務治理效率。加強農業生產聯勤服務數字化水平,智能匹配區域農業生產經營服務需求,優化土地、水源、農機、資金等資源的合理配置,提升農業資源要素的配置效率,消除經營主體與大市場之間的信息鴻溝,提升數字治理水平,實現服務過程智慧化。

5.4 創新數字應用場景建設,增強引領作用

建設數字農業應用場景,打造無人農場、植物工廠、數字牧場(漁場)等應用場景,統一應用場景建設評價標準,擴大應用場景輻射功能。一是加強農業數字應用場景基礎設施建設,為數字農業應用場景建設夯實基礎。二是聚焦數字農業的N個分布式應用場景,探索各個數字化賦能場景的建設規范和發展模式,提升數字農業應用場景的輻射帶動能力。