摘 要：农业农村现代化是实施乡村振兴战略的总目标。发展“数字农业”是实现农业现代化的必由之路。数字农业包含基础层、技术层和应用层三个方面。面对未来数字农业的生产智能化、流通电商化、服务多元化发展新趋势,必须着力构建天空地全域地理信息系统,实现农业农村业务数字空间化和可视化;推动数字农业关键技术创新,助力农业信息技术标准化、规范化;深化农业数字技术应用,推进农业农村生产经营和管理服务数字化;壮大农村电子商务,推动农产品流通个性化、品牌化、电商化。
“乡村振兴战略是党的十九大提出的一项重大战略,是关系全面建设社会主义现代化国家的全局性、历史性任务,是新时代‘三农’工作总抓手”。实施乡村振兴战略的总目标是农业农村现代化。为加快农业农村现代化建设的步伐,2019年,中共中央、国务院出台了《数字乡村发展战略纲要》,明确提出要发展农村数字经济,推进农业数字化转型。作为新时代“三农”工作的重要内容,发展数字农业,进一步解放和发展数字化生产力是加速实现乡村振兴战略提出的“产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕”总体要求的重要战略举措之一,也是农业现代化发展的必由之路。
一、“数字农业”的内涵
“数字农业”是数字经济在农业领域的重要实践。目前,学术界与产业界对数字农业没有形成统一定义。常见称呼包括信息农业、精准农业、“互联网+农业”等。本文所指的数字农业是在农业信息化基础上,强调新一代信息技术在农业产业链各环节的本质作用,它代表了农业产业的新图景。[1]数字农业的实质是用数字技术开展农业生产经营管理,把数字技术运用到农业生产、加工、运输、销售、服务等各个产业链环节当中,通过将现代农业和信息化的深度融合,充分发挥数字技术对促进农业发展的重要效能,不断提高现代农业产业的数字化水平,从而助力乡村战略的实施。[2]
数字农业包含基础层、技术层和应用层三个方面。基础层主要是以硬件为核心,包括农村信息基础设施建设、网络芯片、传感器与中间件的设计与制造,这些是支撑数字农业发展的前提。技术层主要依托基础层的运算平台和数据资源进行识别训练和机器学习建模,以及开发面向不同领域的应用技术。应用层主要是物联网、云计算、大数据等数字技术向农业行业各个领域的渗透应用,从而实现数字技术与农业产业的深度融合。[3]
其中,应用层又包含农业生产智能化、农业经营网络化、农业管理高效化、农业服务便捷化四个维度。[4]农业生产智能化是指利用全面感知、可靠传输、先进处理和智能控制等物联网技术来提升现代农业生产设施装备的数字化和智能化水平,从而更好地发挥农业各项资源的利用效率,提高劳动效率和土地产出水平。农业经营网络化是指利用电子商务提高农业经营的网络化水平,实现农产品流通扁平化、交易公平化、信息透明化,为农产品生产经营主体提供销售、购买和电子支付等服务。农业管理高效化是指利用云计算和大数据等现代信息技术,推动农业资源管理,丰富农业信息资源,建立质量安全信用体系,加强农业应急指挥,从而解决农业管理高效和透明的问题。农业服务便捷化指的是通过将互联网技术、云计算以及大数据等现代高新技术运用到农业生产和经营活动当中,为其构建出一个可实现实时互动的“扁平化”信息服务平台,从而提高农业服务的灵活性、便捷性。
二、“发展数字”农业的战略意义
(一)助力乡村振兴战略的实施
党的十九大报告提出,要坚持农业农村优先发展,按照产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕的总要求,建立健全城乡融合发展体制、机制和政策体系,加快推进农业农村现代化。实施乡村振兴战略,是党的十九大作出的重大决策部署,是决胜全面建成小康社会、全面建设社会主义现代化国家的重大历史任务,是新时代做好“三农”工作的总抓手。农业强不强、农村美不美、农民富不富,决定着全面小康社会的成色和社会主义现代化的质量。发展数字农业,推动农业大数据资源汇聚及农业大数据技术应用,不仅可以促进农业现代化生产与农产品高效流通、保障农产品质量安全,还可以提高农民素质和农业经营效率、优化乡村生产生活生态环境、提升乡村综合治理能力,从而助推乡村振兴战略的实施。
(二)促进传统农业产业转型升级
一方面,发展数字农业能够加速推进信息技术与农业的深度融合,将前沿技术应用到更多的现代农业生产和经营管理领域当中,包括农业生产设施装备、农产品管理、储运、加工、销售、环境综合治理等,借力于信息链实现对农业产业链的改造和重构,形成一个高信息化水平的完整的农业产业链条,加快推进农业产业结构的信息化升级转型,让农业资源得到更为优化的配置。另一方面,充分利用“互联网+”、大数据等新一代信息技术,拓展农业的休闲、教育、养生等多种功能,把生态农业、休闲农业与乡村旅游产业等结合起来,大力推动现代农业与乡村旅游、休闲民宿、电商、养老等产业的深度融合,促进一、二、三产融合发展。[5]
(三)增进人民群众民生福祉
发展数字农业,能够实现农业生产的自动化精确控制、智能化科学管理,提高农业的可控程度,降低生产成本,减少环境污染,使农业向精准化、环保型和可持续方向发展。[6]此外,随着农村电子商务的发展,能够有效地克服农业产业化经营中的不利因素,既能够简化交易环节,提高交易效率,减少成本支出,又能够消除农民的库存积压忧虑,减少生产周期,为农民争取更多的商业机会。[4]此外,发展农村电子商务能够为农民提供更多的学习渠道,使相关农业生产经营的教育培训活动的组织和开展更为便捷、高效,农民可结合自身需求进行针对性的学习,不再受限于时间和空间的约束,内容选择空间也更为广泛,对提高农业生产经营人员的科技文化素养具有十分重要的意义。[7]
三、“数字农业”的发展趋势与存在问题
(一)数字农业的发展趋势
从历史的纵向视野来看,现代农业发展历程的可划分为四个阶段。不同阶段的具体表现见表1所示。
农业1.0以使用人力畜力为主要特征。以一家一户为单元从事生产,主要依靠经验来判断农时,利用简单的工具和畜力耕种,经营管理和生产技术落后,抗御自然灾害能力较差,农业劳动生产效率低。
农业2.0以农业机械化为主要特征。随着我国工业制造水平的不断发展,农业机械越发普及,人力、畜力在农业生产工具舞台上逐渐退出,一种更为先进高效的大规模生产方式开始形成,农业生产的效率有了显著提高,农业整体生产力水平得到了进一步发展。
农业3.0以单一信息技术应用为主要特征。随着我国城乡融合的逐步推进,农村的广播电视网、电信网、计算机网络等逐步得到普及,农村整体的信息基础设施条件有了显著改善,农业信息资源开发和利用效率显著提高,农民使用信息资源变得更加便捷、灵活,使得现代信息技术在农业生产、经营、管理、服务等各方面实现普及应用。
农业4.0以多项信息技术在农业中的集成化应用为主要特征。随着移动网络技术、云计算技术以及大数据等前沿科技在农业生产经营和管理服务中的普及应用,农业资源开发利用的效率达到了空前水平,农业能耗和成本大大降低,农业生态环境得到了更好保护,达到了农业系统的整体最优,农业产业链条、产业过程等实现智能化、信息化,是农业生产发展的较高级阶段。
就目前发展现状来看,我国农业正处在“农业1.0”长期存在、“农业2.0”普及推广、“农业3.0”补课提升、“农业4.0”示范应用并行推进的阶段。[8]按照我国数字农业未来的发展走向,我国的农业4.0过程必然是集合各种前沿技术于一体,将多项前沿技术与农业生产、经营、管理、服务等进行深度融合,形成一个最优化的农业生产经营流程,为我国乃至全世界的农业变革注入强劲的动力。
1. 农业生产全流程智能化将逐步成为现实
将物联网技术应用到现代农业生产设施设备领域,可极大地提高现代农业生产设施设备的数字化、智能化水平,实现对农业生产完整过程的数字化控制,智能化地处理农业生产经营和管理服务过程遇到的一系列问题。在种植业方面,如何精准控制育苗、播种、施肥、灌溉、病虫害防治等生产环节是重点。目前,荷兰、日本、以色列等国通过运用大数据、人工智能等新一代信息技术驱动农作物种植向数字化、精准化、智能化方向发展。以荷兰的智能分苗系统为例,该系统从育苗到移植到田间可以实现“0人工干预”,对病苗进行智能识别、自动剔除。而与之相配合的智能灌溉系统则可针对作物种类、作物生长环节提供差异化的定制施肥、用水方案。从实践效果来看,荷兰农业生产效率比欧洲平均水平高5倍。[9]日本农企凭借其先进的传感技术和远程控制技术,构建出了个性化“网上农场”运营模式,用户能够基于远程控制系统实现对自有农产品生产的精准化控制,且能够保证拥有较高的农产品产出效率。[10]以色列农企运用AKOL(Agriculture Knowledge on-line)系统将传感器安装在树干、藤蔓、农田之中,通过对温度、湿度、微生物数量等数据进行分析,调控农民的种植行为,实现全面科学种植。[11]
在养殖业方面,对畜牧品种、饲料使用、生长环境、疾病防控等生产环节的管控是重点。从我国农业生产智能化的发展情况看,除了传统养殖企业向智能化方向转型升级之外,具有技术优势、市场优势的大型互联网企业也纷纷加快智能养殖领域的布局。例如阿里云依托ET农业大脑与四川特驱集团、德康集团等传统农企合作,将人工智能、物联网技术运用到生猪饲养环节,运用深度学习、神经网络等算法,对母猪生长情况、猪场管理情况进行实时分析,提供管理优化解决方案。类似地,京东与农信互联等企业合作,实现了300万头母猪联网,在“数据+算法”模式的作用下减少了人工成本、降低了饲料使用量,提高了猪场的生产效率。[12]
2. 农产品流通电商化发展将更加迅猛
电子商务的快速发展为农产品流通提供了新的平台和基础。如美国著名的生鲜电商Local Harvest就是整合有机农业上下游,连接中小型农场和消费者的平台。Local Harvest平台在收集相关农场基本信息的基础上,以地图检索系统为支撑,方便消费者查寻本地社区附近的农场,购买蔬菜、禽蛋等不易保存的生鲜农产品,在快速物流系统的配合下,农产品可以配送到消费者住所,极大提高了农产品物流的效率和质量。[13]在日本,农业电子商务形态呈现多元化发展趋势,常见形态包括大型综合网上交易市场、农产品电子交易所、农产品网上商店等。在日本网络市场中实力位居第一的“乐天市场”是一个大型综合网上交易市场。“乐天市场”采取在线购买、出售、拍卖等方式进行水产品、肉类、蔬菜、面类、大米等众多商品交易。而在农产品电子交易所,各类农产品信息公开,价格透明,交易双方可通过互联网实现实时交易。此外,农产品网上商店则通过和生产者直接签订进货合同,节约了成本,降低了价格,且保证了农产品的新鲜。
从未来发展趋势看,包括采购、仓储、包装、物流、运输、配送、售后等服务在内的农产品供应链将得到进一步整合,这既能有效缓解农产品进城“最初一公里”难题,为分散小农户走进大市场拓宽渠道,打通“从农田到餐桌”的农产品供给链,也能较好解决工业品、消费品下乡“最后一公里”难题,促进农村消费升级。同时,未来农村电商更多地关注品牌化、差异化、小众化和个性化的问题,这也将有利于催生新业态、新模式,推动农村产业逐渐向多元化发展。如创意农业、分享农业、众筹农业、休闲农业、乡村旅游等新业态,通过电商平台将特色农产品、乡村文化、乡村景色进行展示,不仅让城市消费者更了解农业、更向往农村、更信任农业生产者,缩小城乡差距,还能促进农民就业增收。[14]
3. 农业多元化公共服务将更加完善
通过将移动互联网、云计算、大数据等现代高新前沿技术应用到农业公共服务当中,进一步提高现代农业服务的便捷性和灵活程度,让农民感受到各种生产、生活信息服务是全球数字农业发展的重要趋势。一些国家为推动数字农业发展,在农业信息化和农业公共服务等方面做了大量工作。以美国为例,美国政府早于20世纪90年代就开始了对农业信息网络的建设,年均用于农业技术推广和在线应用等方面的投入高达10亿美元以上,美国农村高速上网得到了快速地普及。[15]经过一段时间的农业数据资源积累,美国政府通过吸纳社会力量参与,建立了涉农信息数据中心,收集了大量的涉农数据资源,为美国后期农业信息化发展奠定了重要基础。在信息资源管理方面,美国构建了一套包括信息资源采集、发布、应用等多个方面的立法管理系统,同时,还构建了农业信息资源监督机构,通过多种途径维护农业信息资源的真实性、有效性,切实保障广大信息资源权益者的合法权益,大大提高了信息资源共享的效率,信息资源效能得到了很好的发挥。在农业信息化建设方面,美国采取的是政府投入与资本市场运营相结合的模式,投资的领域涉及农业信息技术的应用、网络建设以及农业信息资源开发利用等诸多方面。而法国政府则倾力于构建出一套包括高新技术研发、商业市场咨询、法律政策保证、互联网数据应用等多个方面的现代农业发展体系,以此来不断地提高广大农民信息共享和利用的便捷性,农民可通过网络及时了解市场行情,及时根据市场信息调整产品类别与产量,实现效率最大化的目的。[16]不仅如此,法国还有一些农业合作组织和私人企业为农民提供“订制化”的农业信息化服务,进一步提高了农业生产效率。从我国的发展情况看,《“十三五”全国农业农村信息化发展规划》将提升农业农村信息化服务水平作为“十三五”期间农业农村信息化发展的重要目标之一。到2020年,预计我国农村互联网普及率将超过51.6%,信息“进村入户”村级信息服务站覆盖率将达到80%。
(二)我国数字农业发展存在的问题
1. 农业信息技术产业发展相对滞后
近年来,我国农业信息技术产业虽然取得了一定发展,但与先发国家相比,我国农业高新技术产业在发展速度、自主创新、系统集成等方面还有一定差距。农业物联网生命体感知、智能控制、动植物生长模型和农业大数据分析挖掘等核心技术尚未攻克,具有较大影响力的农业高新技术企业相对较少,农业物联网产品和设备还未实现规模量产。农业信息技术标准和信息服务体系不健全,农业领域重要信息系统的安全也面临严峻的挑战。[17]
2. 农产品标准化品牌化存在短板
农产品标准化是农产品品牌化的基础。欧美和日本等发达国家十分重视农产品的标准化发展,在农产品生产、加工的各个环节都制定了十分严格的执行标准,包括新品种的选育、播种、生长期管理、粗加工、深加工、包装上市等各个环节。以日本葱种植为例,其对葱的品种选择、各个生长期等都制定有严格的规定,每棵小葱长短、粗细都必须符合标准。而我国现阶段的农产品指标化和品牌化建设相对缺失,特别是鲜活农产品在这一方面的建设更为滞后,农产品质量、包装、物流、从业人员、涉农平台管理等方面的标准也不够完善,致使很多不符合标准的劣质产品轻易流入电子商务交易市场,影响了农产品的品质,也影响了农村电商有序、规范开展。
3. 数字农业专业人才紧缺
现阶段,发展数字农业需要懂技术、会运营的复合型人才,但专业人才的匮乏成为数字农业发展的一个难点与痛点。第三次农业普查数据显示,我国农业生产经营人员数量达到31 422万,其中仅有7.1%人员受过高中或中专以上文化教育,1.2%的人员受过大专及以上文化教育。一方面,由于承载顶尖乡村规划人才、乡村旅游人才、产业管理人才的大型企业、项目及平台偏少,难以吸引和集聚全球数字农业领域专业人才。另一方面,农村实用人才发展的体制机制障碍仍然存在。农业信息技术成果转化和推广应用比例低抑制了人才投入数字农业领域创新创业的积极性,再加上数字农业领域投融资机制有待完善,政府与社会资本合作模式仍然处于探索阶段,使数字农业领域存在引才难、留才难的问题。[18]
4. 农业社会化服务体系比较薄弱
首先,农业社会化服务体系在乡村一级形成断层,部分农民专业合作社自身能力有限无法很好地带动农户的发展,部分农业龙头企业与农户之间未建立起长期稳定的利益关系,农民的利益没有得到充分保护。其次,农业社会化服务主体间的职能定位不够明确,应由政府部门承担的职责却往往推给乡村集体,本来可由社会组织承担的职能,政府部门却常常插手。最后,部分农业社会化服务组织法制意识淡薄,在经营过程存在违法违规问题,对农民的利益造成了严重侵害,农业社会化服务的市场监管力度有待加强。
四、“数字农业”的实践策略
在智慧农业全产业链应用、农业新技术协同应用、农业业务与数据平台融合创新等已成为数字农业新的发展趋势的背景下,必须以产业兴旺为突破口,加快推进农业供给侧结构性改革,发展农村新产业新业态,不断推进数字农业建设向纵深发展。
(一)构建天空地全域地理信息系统,实现农业农村业务数字化和可视化
大力建设集智能管理、精准控制、全面分析于一体的智慧农业管理与服务系统,切实满足农业生态监管、智能生产、应急指挥等需求,努力实现科学生产、降本增效。在此基础上,加快构建覆盖农业资源、乡村产业、生产管理、产品质量、农机装备、乡村治理等领域的数据库。运用地理信息技术、遥感技术,整合空间数据,将耕地资源、渔业水域资源、粮食生产功能区、现代农业园区、特色农产品优势区等区划、特色农业强镇、生产经营主体、村庄分布等数据上图入库,使农业农村资源数据立体化;整合农情调度系统、田间定点监测系统,集遥感信息、无人机观测、地面传感网等于一体,构建天空地一体化数据获取技术体系,建立作物空间分布、重大自然灾害等的动态空间图,形成天空地一体化的全域地理信息图,为进一步科学指导农业生产经营管理夯实数据基础。
(二)推动数字农业关键技术创新,助力农业信息技术标准化、规范化
农业信息技术是数字农业发展的核心支撑。以物联网、大数据、人工智能、3S(1)为代表的数字技术的发展有助于农业生产链条的数据的获取、分析和整合,提升农业生产效率。未来,应依托农科院、高校等农业科学研究与技术开发机构,发挥农业科技型企业的创新主体作用,推动数字农业领域的“产学研”合作,加大对数字农业前沿技术、核心技术和关键技术的攻关力度,推进精准作业数字化管理与智能决策、变量施肥施药等智能装备、农产品柔性加工、区块链等技术的研发,加快3S、智能感知、模型模拟、智能控制等软硬件产品的集成应用,探索建设数字农业技术标准和规范体系,不断完善数字农业技术创新与应用服务体系。
(三)深度挖掘数字技术的促农效能,提高农业农村经营管理数字化水平
就现阶段我国电子政务项目发展情况而言,农业部门现有电子政务服务水平尚不能够完全满足领导决策应用和公众业务应用的功能性需求,农业信息服务整体水平尚需要进一步提升,同时,这也意味着我国农业信息服务拥有着极大的可开发和利用的空间。因此,要进一步加大对移动互联技术、云计算以及大数据等一些前沿技术在农业信息服务领域的应用,搭建灵活、便捷、高效、透明的农业生产经营和管理体系,为广大农民提供更为便捷、优质的信息服务。充分发挥农民信箱、掌上农业农村在信息公开、政务宣传、信息服务、办事办公等方面的服务功能,提升园艺、畜禽、水产、田管、营销和农家乐等数字化建设、智慧化管理水平。围绕提高农业全产业链劳动生产率的要求,研发推广适合各种地形和环境的农业机械,深入推进农业“机器换人”。推动大数据、人工智能、物联网等现代信息技术与农业产业深度融合,面向政府部门监管、生产经营主体,开发与应用科学业务协同与数据分享模型,发挥云数据、空间地理数据价值,积极推进无人机植保、农机自动驾驶、数据平台服务在种养殖业的应用,降低农业生产和管理的成本,提高农业生产效率。
(四)壮大农村电子商务,促进农产品流通个性化、品牌化、电商化
根据中国互联网信息中心公开披露的第43次《中国互联网络发展状况统计报告》提供的数据,截至2018年底,中国的网民总量已经超过8.2亿人,普及率达59.6%,手机网民规模达8.17亿,网民通过手机接入互联网的比例高达98.6%。国家统计局发布的《新中国成立70周年经济社会发展成就报告》显示,截至2018年底,我国网络购物用户规模达6.1亿,占网民总体的73.6%。在互联网覆盖范围进一步扩大、贫困地区网络基础设施逐步打通、智能手机快速普及、移动流量资费大幅下降的背景下,我国数字消费持续升级,为农村电商的发展带来了新机遇。阿里巴巴发布的《中国淘宝村发展报告》显示,截至2018年底,全国共有3202个淘宝村,是2014年淘宝村数量的15倍。淘宝村的发展,吸引了大量人才资源回流农村,促进了大规模的草根创业,从而带动了产业发展和农民就业,起到了助力减贫脱贫、引领乡村振兴的积极作用。
下一步,应紧扣农产品流通电商化发展趋势,进一步明确政府、平台、电商服务商和当地企业的功能定位,通过不断推进城乡网络服务体系建设,有效整合电商物流仓储、电商公共服务中心、农村电商运营中心、农村电商服务站、人才培训中心等资源,建立高速度、短距离、少环节、低费用的流通网络,完善农村电商生态系统,营造良好的电商发展环境。政府部门要从政策层面积极探索高效的农村电商发展支持路径,不断提高农村公共服务水平,保持市场规范化发展。完善大学毕业生到农业领域创业就业政策,推动大学生从事现代农业。培育“农创客”,建设一批“农创客”创业园。此外,要进一步发挥出农业龙头企业、农民合作社以及其他专业化农业组织的效能,强化他们对小农户的带动作用,建立健全扶持政策,促进小农户与现代农业发展的有机衔接,为农村电商更好更快发展提供基础。平台主要做好渠道延伸、网络开放、完善生态,全方位为企业及创业者赋能;电商群体主要做好推广运营、新媒体宣传、大众创业等;参与电商的企业主要是做好本地服务、产品开发、带动农户等,进一步强化和完善农村电商生态系统。
