智慧农业发展与实践研究

摘 要：推进农业农村现代化是全面建设社会主义现代化国家的重大任务，是推动农业农村高质量发展的重要舉措。习近平总书记指出：“在向第二个百年奋斗目标迈进的历史关口，巩固和拓展脱贫攻坚成果，全面推进乡村振兴，加快农业农村现代化，是需要全党高度重视的一个关系大局的重大问题。”农业现代化的实现有赖于现代科技在农业农村中的应用。本研究从智慧农业价值出发，对比发达国家智慧农业发展的特点和政策导向，指出智慧农业发展的问题与挑战，针对问题提出相应的对策建议。

关键词：智慧农业；农业大数据；农业科技

智慧农业是农业发展的新业态，是进一步解放生产力、激发农业转型的内生动力。利用高新技术和互联网技术发展智慧农业，传统农业生产方式的改变是当代农业发展的必然趋势，也是进一步加快农村经济发展、增加农民收入、加快农业产业化进程、增强农业综合竞争力的一种新型农业模式与现代农业的重要组成部分，将对我国现代农业发展提供有力保障。智慧农业的建设已经成为我国推动乡村振兴战略实施的重要内容，党的十九届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》，明确提出要建设智慧农业，加快推进农业农村现代化。智慧农业是农业发展的大趋势，大力发展智慧农业对促进农业转型升级、提高农业质量效益和竞争力、提升我国农业现代化水平，具有特别重要的现实意义。

一、智慧农业的发展背景

（一）智慧农业的发展与应用

1、智慧农业的发展。纵观农业发展史，农业的发展历程可以分为四个阶段：体力和畜力驱动的农业1.0阶段，简易机械和农作制度改良驱动的农业2.0阶段，生物技术和信息技术驱动的农业3.0阶段（包括“绿色革命”），大数据和人工智能技术驱动的农业4.0阶段。农业4.0以实现农业的数据化决策、精准化运行、智能化控制、无人化作业等为发展方向和目标，因而被普遍称为“智慧农业”。根据《国家农业农村信息化发展“十三五”规划》，智慧农业是现代农业与信息科学相结合的产物，是农业发展的高级阶段。智慧农业就是通过将互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能、“5S”等现代信息技术与农业进行深度融合，形成农业信息感知、定量决策、智能控制、精准投入、个性化服务的全新农业生产方式，实现农业可视化、远程诊断、精准感知、灾变预警等智能化管理，推动农业产业的数字化、智能化、集约化、生态化，是农业信息化发展从数字化到网络化再到智能化的高级阶段。

2、智慧农业技术特征。智慧农业将农业作为一个中心系统，通过“互联网+农业企业”与“互联网+农业产业”，依靠农业大数据、云计算以及物联网共同组成一个完整的智慧农业产业链条，推动现代信息技术与农业生产全过程的结合，形成的一种新的发展体系和模式。相比传统农业，智慧农业包括物联网、农业信息服务、遥感技术、电子商务、农业休闲旅游等现代科技与传统农业的深度融合，以互联网、云计算为载体，实现精准、智能化决策和远程控制，对于发展现代农业具有重要意义，智慧农业的提出和发展，为信息技术在农业领域的综合集成应用、农业产业转型升级、农业发展模式的创新、核心技术的自主研发，以及专业技术人才培养均创造了难得的机遇。

3、智慧农业主要应用领域。第一，农产品生产智能管理，农产品智慧生产管理主要体现在种植、养殖等环节，依托物联网、云计算、大数据对生产过程进行实时监控，不仅能结合环境生产要素，如水、肥、气、热等作物生长环境，而且结合专家系统作出相应的解决措施，使农业生产过程更加精细化、可视化、智能化、简单化、现代化，逐步由智能化替代人工化，在提高生产效率及降低人工成本方面意义非凡。第二，农业基础资源管理和农产品质量监督管理，精准获取农业基础数据和质量监管信息，通过可视化汇总和分类，实时有效了解数据的变化和农业形势，并根据反馈信息及时调整产品的生产和消费指标，为做出决策和及时了解关键信息提供了可靠、精准的数据信息，并实时反馈，为农产品质量监管安全追溯体系的建立提供数据支撑及技术支撑，实现食用农产品生产、收购、销售、消费全链条可追溯。第三，农产品物流销售管理及经营服务，农产品物流销售管理使经营者通过大数据、云计算科学决策和分析消费者的需求，根据物流与消费者需求情况，精准匹配，快速地应用于农产品物流销售决策中，提高效率，避免资源浪费。

（二）意义与价值

智慧农业打破了传统的市场关系，解决由于空间、时间信息造成的信息不对称问题，特别是通过线上线下相结合的方式，进行农产品宣传以及提供个性化服务，通过“互联网+”等模式，带动乡村消费、乡村旅游，提供精准化、个性化、差异化的营销方式，并科学运用，对打通农业产业链、提高农民收入、实现乡村振兴具有重要意义。

1、有利于科学管理农业生产，提高农业综合生产能力。智慧农业物联网系统可通过大数据和云计算等技术对农事活动进行记录与追溯，有助于在农业生产领域构建起集作物生长模型分析、环境生态监管、精准调节为一体的自动化系统和平台，帮助生产者科学、精确地进行决策，减少生产资料投入成本、劳动力成本以及时间成本，进一步推动农业生产的精准化管理与农业的最大化投入产出比，全面提升农业生产效率和资源利用率。

2、有利于解决信息不对称问题，掌握市场变化与消费者需求。智慧农业可以通过数字化供应链建设，有效打通农产品生产、加工和销售各个环节的信息渠道，加速解决农业供应链的信息不对称问题。生产者可以根据平台的大数据和反馈机制，感知市场行情，高效率地匹配供给端和需求端，了解需求端个性化的诉求，更好地制定生产和销售计划，定制化生产客户所需的农产品，减少农业的盲目生产、降低农产品损耗、实现农产品优质优价。

3、有利于构建农产品可追溯体系，确保农产品质量安全。通过大数据分析和应用，解决病虫害监控和农药滥用难题，从而对种植有效性、生产环境安全性作出合理判断，增加农产品产量，改善产品质量。同时，借助互联网及二维码等技术，建立全程可追溯、互联共享的农产品质量和食品安全信息平台，对农产品流通过程实行全程监管，从而实现农产品从田间到餐桌的全程可追溯，也有助于政府部门根据数据分析进行科学决策，进而改变行政管理方式，提升治理效能和治理能力。

4、有利于发展新模式新业态，提升农业全产业链价值。随着移动互联网技术、大数据、云计算、物联網等新一代信息技术的跨界融合，智慧农业的应用场景将会进一步拓展，在数据平台服务、无人机植保、农机自动驾驶、精细化养殖等方面，为智慧产业链提供信息化技术支撑；推动发展农村电子商务、农产品众筹、农产品新零售等发展模式创新，形成基于互联网平台、云平台的现代农业新业态，重塑农产品产业链和价值链。

5、有利于改善农业生态环境，推动农业可持续发展。智慧农业可通过精细化生产、测土配方施肥、农业节水灌溉、农业废弃物利用等方式，达到保护农业生态环境的目的；可利用卫星搭载高精度感知设备，构建农业生态环境监测网络，获取土壤、水文等农业资源信息，匹配农业资源调度专家系统，实现农业环境综合治理、农业生态保护和修复，进而推动农业可持续发展。

二、发达国家智慧农业发展的特点和扶持政策

（一）发达国家智慧农业特点

1、美国——信息化支撑农业发展

从20世纪90年代开始，美国政府每年拨款10多亿美元建设农业信息网络，进行技术推广和在线应用，农村高速上网日益普及。以政府为主体，美国在农业数据资源采集和储存方面，建立了农业信息收集发布系统，农业教育科研推广系统，融科技、生产、推广于一体的公司系统，以及以农场为主的民间服务组织系统，农业信息化体系日益完善，大量涉农信息化企业应运而生。这些企业利用政府公开发布的农业大数据进行分析、预测，并提供给农业生产者用于农场生产管理及精细化耕作，提高生产效率。

美国经历了机械化、杂交种化、化学化、生物技术化后，正走向智慧农业。现有大量的结合物联网、AI的高精尖技术，包括智能机器人、温度和湿度传感器、航拍和GPS技术等，大幅度提升了美国农场的运营效率。美国已应用“5S技术”、智能化农机技术等形成了农业精细化、规模化发展的智慧农业生产线系统，美国69.6%的农场采用传感器采集数据，农业机器人应用到播种、喷药、收割等农业生产中。

2、法国——打造大农业数据体系

法国是欧盟内部最大的农业生产国，也是世界第二大农业食品出口国。经过多年发展，法国农业信息数据库已十分完备，涵盖种植、渔业、畜牧、农产品加工等领域。法国政府主导农业数据库建设，一个集高新技术研发、商业市场咨询、法律政策保障以及互联网应用等为一体的“大农业”数据体系正在打造中。法国政府、农业合作组织以及私人企业共同承担农业信息化建设。政府定期公布农业生产信息、管控农产品流通秩序，根据市场价格提供最新生产建议；农业合作组织为生产者提供法律、农业科技、农场管理等领域的信息支持；私人企业提供定制化服务，提高农业生产效率。

3、德国——高科技与数字农业

2017年，欧洲农业机械协会提出，未来欧洲农业的发展方向是以现代信息技术与先进农机装备应用为特征的农业4.0。德国是率先实施工业4.0的国家，而智慧农业的基本理念与工业4.0基本相似。二者都需要通过物联网、大数据、云技术的应用，将数据由传感器从种植对象或养殖对象处收集，上传至数字技术综合应用平台，处理后再分发到对应农机上，进一步提高农业效率。

德国农业科技含量较高，农业信息技术、生物技术、环保技术等在德国应用广泛，如把地理信息系统、全球定位系统、遥感技术等应用到大型农业机械上，在计算机系统的控制下，实施耕地、播种、施肥、打农药等田间作业；在饲养的牲畜身上安装电子识别牌，通过电子识别牌获得动物饮食状况、产奶量等信息，从而有针对性地进行改良和改进；由大型企业牵头研发数字农业技术，为农业生产者提供一系列的技术解决方案。

4、英国——大数据整合精准农业

为了应对气候变化和全球农业竞争加剧等问题，英国政府启动了“农业技术战略”，利用大数据和信息技术提升农业生产效率，建立了英国国家精准农业研究中心，在欧盟FP7计划的支持下，实施未来农场智慧农业项目，研发除草机器人替代化学农药进行除草作业，实现从播种到收获全过程的机器人化农业；建立了“农业信息技术和可持续发展指标中心”，搭建和完善数据科学和建模平台，搜集处理产业链上行业数据。英国的农业技术体系较为全面，涵盖全球定位系统、地理信息系统、空间技术与数据库、遥感系统、作物生产管理专家决策系统等，是各种信息技术和系统的集成应用。

5、日本——互联网振兴农业

日本政府十分重视农业信息化体系建设，注重对农村信息化市场规划和发展政策制定，以及农业基础设施建设，建立了完善的农业市场信息服务系统，比如农产品中央批发市场管理委员会建立的市场销售信息服务体系，以及日本农协自主建立的统计发布各种农产品生产数量和价格行情预测的系统；不断完善农业科技生产信息支持系统，并将信息技术作为载体在农业科技中推广应用。

此外，日本还通过制定《生鲜食品电子交易标准》，建立了生产资料共同订货、发送、结算标准。日本政府高度重视农业物联网发展，2004年将农业物理联网建设列入政府计划，2014年启动实施“战略性创新/创造计划”，并于2015年启动了基于“智能机械+现代信息技术”的“下一代农林水产业创造技术”。他们还用数字技术、传感技术和远程控制等技术建立个性化“网上农场”，使消费者可实时自主远程精准控制自有农产品生产，并获得理想的农产品。

从国外的经验来看，智慧农业发展并不完全是技术问题，政府从宏观角度进行调控和管理，在政策、法律等方面给予支持和保障，都起到了引导和推动作用。同时，国外还比较重视智慧农业核心技术的研发及集成推广，形成了政府和市场共同推进的智慧农业建设体系。

（二）发达国家智慧农业的政策经验

1、智慧农业扶持政策力度不断加大。国外完善的推动智慧农业发展的政策法规和知识产权保护制度，引导了智慧农业的发展方向。比如，美国率先提出“精确农业”构想，在信息、科研、教育、基础设施、投资等方面，形成了一套从信息资源采集到发布的立法管理体系，并且十分注重监管和知识产权保护，为智慧农业发展提供了良好的政策环境。虽然，智慧农业已在北欧一些国家得到了发展，但欧盟其他国家智慧农业发展则相对滞后，2020年之后，支持农业革新和数字化成为欧盟共同农业政策调整的重要方向，甚至会依据智慧农业发展，定制欧盟农机行业的政策。

2、构建智慧农业科技研发体系。目前，很多发达国家构建了自有农业科技研发系统，以适应本国的智慧农业发展。虽然农业科技研发系统组成主体多样化，但都基本以政府、高校、农业科技研发机构为主体，政府是主要研发推动者，企业及其他农业相关者紧密配合主要研发机构。比如，荷兰政府高度重视农业领域的实用技术研究和创新成果应用。政府在制定科研规划时，要求企业直接参与，一般由企业提出研究方向和思路，政府和企业共同投入，科研机构服务于企业需求。欧盟制定的“地平线2020”科研与创新框架计划，是世界上规模最大的官方综合性科技研发的计划之一，主要研究国际前沿和竞争性科技难点问题。在农业发展方面，欧盟委员会提出“农业生产力与可持续的欧洲创新伙伴关系计划”，建立了“地平线2020”计划与农村发展支持计划之间的联系。在此计划中，各方参与者致力于建立一个“运营组织团体”，寻求创新方法解决区域发展难题。

3、推动农业新技术的推广应用。很多国家都在进行产学研融合发展，以推进农业科研技术快速应用于智慧农业，形成了各具特色的农业推广体系，创新应用成效比较显著。欧盟委员会的通信网络内容和技术总司与农业部推出实现农业数字化的AIOTI计划，是智能农业领域的一项大规模的试点计划，该计划将得到3000万欧元的资助，以推进欧盟农业部门在资金和基础设施等方面实现“数字化飞跃”。美国则通过发展智慧农业生产系统，帮助农场主进行新技术应用推广。

三、当前我市智慧农业发展面临的问题和挑战

（一）我市智慧农业发展的过程和特点

近年来，漯河市坚持把信息化作为农业和农村现代化的制高点，着力围绕生产智能化、经营网络化、管理数据化、服务便民化的“四化”发展思路，加强智慧农业重点项目建设，制定智慧农业相关补贴政策，加大农业农村信息化标准建设力度，农业数据开放共享，强化智慧农业人才队伍建设。经过几年的发展，我市智慧农业正在从点的突破逐步转变成系统能力的提升，不断为农业农村发展注入活力，智慧农业建设工作取得了明显成效，农业农村信息化已成为推动乡村振兴战略重要的新生力量。

1、坚持政府推动，创优发展环境。一是加强组织领导。市委农村工作领导小组办公室牵头成立了漯河市数字乡村建设工作领导小组，把市农业农村局、市委网信办、市工信局、市财政局等20多个市直相关部门纳入成员单位，明确了数字乡村建设的目标任务、重点工作及责任分工，并建立了定期召开会议和巡回观摩制度。二是强化政策引导。市委、市政府制定出台《漯河市乡村振兴战略规划（2018—2022年）》，把加快发展“智慧农业”，加快推进“光纤进村、宽带入户”工程，建设农村高效信息网络作为重要内容，作了专题部署。三是加大投入力度。“十三五”期间，市财政每年设立现代农业发展专项资金，通过“以奖代补”形式，对实施“互联网+”农业生产、经营、管理、服务的新型农业经营主体给予倾斜扶持，充分发挥财政资金的引导作用，撬动社会资本投入农业农村信息化建设资金1亿多元。同时，加大项目争取力度，先后争取到总投资1400万元的全省农技推广区域站物联网平台漯河示范区建设项目、总投资3300多万元的临颍县大田种植数字农业建设试点项目。

2、突出重点，着力实现智能化。一是着力实现生产智能化。依托全省农技推广区域站物联网平台漯河示范区建设项目，建成了市级农业物联网综合服务平台，全市26个区域站物联网监测设备全覆盖，实现了对主要农作物病情、灾情、墒情、苗情等实时远程监测和数据统计分析。围绕设施农业、水产养殖等方面，建设了一批农业物联网数据采集试点。建设智能水肥一体化应用示范基地17个；大力发展智慧气象，全市建成国家级自动气象站3座、气象信息服务站35个。建立了畜牧养殖粪污环保治理智慧监管平台，实现了对全市74个生态规模养殖场粪污环保治理设施运行情况远程监管。二是着力实现经营网络化。大力推进电子商务进农村，全市共建成县级运营服务中心6个、乡级电商服务中心20个、村级电商服务站530个，临颍、舞阳相继被确定为国家级、省级电子商务进农村示范县。临颍县建立了益农信息社鲜活物流配送中心，与“马管家”app平台开展长期合作，邀请20多家农产品加工企业入驻益农信息社平台，累计上线3000多个产品。三是着力实现管理信息化。建成了市级农产品质量安全追溯平台以及肉类蔬菜流通追溯管理平台，在部分重点农产品生产基地、生猪屠宰企业、农产品批发市场、连锁超市等建立了追溯子系统，涉及200多个经营个体，基本实现肉类蔬菜来源可追溯、去向可查证、责任可追究。建成全市农村土地承包经营权管理信息系统，实现了对土地承包经营权登记信息的统计、查询、分析等数据化管理功能。率先在全省探索建立高标准农田设施网格化管理模式，建成管理信息平台，实现了农田设施管护信息化，并在全市推广。

（二）当前我市智慧农业发展面临的问题和挑战

1、智慧农业发展缺乏整体规划。基础建设和资金筹集缺乏有效衔接，应用技术推广没有形成规模化体系，项目落实和产业融合存在脱节现象，处于生产信息化向智慧化转变过程当中，农产品物流配送和物联网应用的运行机制缺乏整体的战略性规划。由于基础设施建设资金需求较大，信息渠道的构建需要协调各区域、各部门的资源，需要发挥政府的主导和协调作用。现有资金投入方式主要以政府为主，其他的经济组织部门对于智慧农业的资本投入的整体参与度不高，未能形成多元化投入机制。

2、智慧农业发展存在技術短板。我国自主研发的农业传感器数量不到世界的10%，且稳定性差，智能感知系统灵敏度不高，终端远程控制系统和执行控制指令系统精确性不足。动植物模型与智能决策准确度低，很多情况是时序控制而不是按需决策控制。智慧农业应用试点项目大多数停留在信息的简单传输与显示，与农业融合深度不够，缺乏解决农业实际问题的手段。

3、农业数据采集和应用整合程度低。探究影响农作物病虫害的因素、掌握农作物价格的波动等都需要数据的支撑，采集的数据越多、越完整，智能预测模型的预测准确率就越高。从目前情况来看，农业数据采集覆盖面不足，缺乏准确性与权威性。农业信息数据整合程度与数据标准化程度低，缺乏信息数据共享。收集数据不完整或者只能收集某种或某几种农作物相关的信息，所建立的智能模型、预警模型、管理信息系统都将失去存在的价值。农作物相关数据的收集整理成为当前面临的最大挑战。

4、农村地区复合型高素质人才不足。目前，我国发展智慧农业缺乏能够操作现代化生产设备的高素质农民，以及农业电子信息化研发的农业科技人员。农业从业人员整体文化水平偏低，缺乏对农民的相关技术培训，缺乏农业生产经营管理和电子信息化的复合型人才，农业技术人员存在较大缺口，尤其是高职称、高层次的农业人才缺乏。

5、农业劳动者从事智慧农业意愿不强。智慧农业建设初期需要大量的投资，短期内却又很难收回成本、获得收益，农户参与智慧农业发展意愿不高，多数农户无力进行土地规模化经营和购买先进的农业生产机器。加之，农民了解信息化方面的知识不多，应用信息技术的能力不强，影响了农产品市场开拓、农产品创新和农业信息化发展。

6、创新性的农业商业模式匮乏。绝大部分智慧农业技术还处于科研项目阶段，主要依靠政府财政支持得以持续。以物联网等为代表的智能化技术尚未在农业领域广泛应用，急需市场机制介入，需要创新性地发展适合我市发展的商业模式，才能够真正促使农业信息化、现代化可持续、良性循环发展。

四、推进我市智慧农业发展的对策建议

1、加强顶层规划设计，创造良好发展环境。充分发挥政府在战略引领、规划指导、政策支持等方面的作用，加强远期规划和统筹协调，推动部门形成工作合力。一是統筹各类政府资源，围绕重点领域、重点产业实施一批智慧农业重大项目工程，加强智慧农业关键技术研究与应用示范，探索可复制、可推广的发展模式。二是大力推进信息化、网络化和智能化的治理，加强农业科研经费投入，加大科技攻关力度，尽快进行农业科技创新机制改革，不断提高智慧农业的研发能力和应用水平。三是建立省、市、县农业物联网综合应用服务平台，抓好农业信息服务，加强信息流通与共享机制，为推动智慧农业发展提供便利。四是建立以科技为支撑的政府引导、企业运营的参与机制，鼓励更多社会资本参与到智慧农业建设之中，引入市场机制以更好地推动农业生产、销售等环节快速发展。

2、制定相关配套政策，优化项目支持方向。发展智慧农业建设周期较长，需要投入资金量比较大。政府部门必须加大对智慧农业的资金支持和投入，不断提高智慧农业资金支出比重，对智慧农业技术产品和应用主体给予政策性资金补贴，适当减免农村地区互联网接入费用和农民移动通讯、数据传输费用。鼓励商业银行以及农村金融机构向智慧农业基础设施建设提供融资贷款服务，大力支持市场主体发展智慧农业，升级传统的农业生产方式，鼓励有实力的企业和村级集体经济组织参与到智慧农业体系建设中来。

3、强化信息基础设施建设，降低智慧农业发展成本。加强智慧农业基础设施和应用系统建设，利用“互联网+”优化产业链、价值链结构，构建集实时感知、智能决策、自动控制、精准作业、科学管理于一体的智慧农业体系；提升农业装备、关键核心技术工具在农业中的应用，加快发展大型化、自动化、智能化等高端农业设备，提高农机装备信息整合、精准作业等能力，突破主要农业经济作物全程机械化瓶颈；解决网络覆盖、信息通畅问题，研发和推广适合农民操作和使用的信息终端设备，统筹规划与建设农村物流基础设施，通过农村物流枢纽建设，将农产品的生产、加工、仓储、运输、配送等服务串联起来，形成县、乡、村三级网络。

4、加大科技研发力度，提升信息化应用水平。加强科技研发投入，加快自主研发的步伐，开发一批拥有自主知识产权的智能化技术装备；加强技术标准建设，积极推动国家和行业标准建设，依托产业联盟、行业协会等组织，建立产品标准、精细化管理等团体标准；推动新型互联网技术使用，依靠区块链等新型技术，建立农产品可追溯体系，将农业数据转化为具有价值的商业模式；整合各个部门的大数据资源，加强农业数据的收集和开放平台建设，在一定范围内建立数据共享机制。

5、培养农业信息化专业人才，推进农民职业化经营。大力培养农业科研创新、技术推广人才，以及农业产业化龙头企业带头人，为发展智慧农业提供必要的智力支持。一是制定智慧农业人才高校培养计划，重点培养农业与信息多学科交叉的人才，鼓励信息领域人才进入农业领域开展相关科学研究与应用推广。二是创新发展智慧农业发展的农民培养方式，有效克服传统培训次数少、培训内容针对性不足的缺点，根据不同地区的习俗与文化，设计合理的培训方式与内容，培育经营智慧农业的高素质复合型人才。三是培养符合智慧农业发展要求的“新农人”，促使传统农民先向职业农民转型，再向“新农人”转变，鼓励农村中青年回农村工作，带动农业和农村经济的现代化发展。

6、健全智慧农业支持政策，鼓励多元主体参与。智慧农业发展是一项长期、艰巨的工程，建设周期较长，涉及部门较多，影响因素复杂多样，在发展过程中要加强监督和指导，采取刚性约束制度，避免各种投机行为的发生，不断增强智慧农业发展的科学性和有效性。建立智慧农业工作考核体系，深化政府管理体系改革，进一步优化营商环境，鼓励和引导各类主体积极参与智慧农业建设，形成良好的工作合力和氛围。建立有利于促进智慧农业发展的政策体系，加快制定财政、金融、税收、产业等多种优惠政策，为智慧农业发展保驾护航。

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作者简介：田芳（1981—），女，河南通许人，中共漯河市委党校，讲师，硕士研究生，研究方向：农业经济管理。