效率视角下都市农业数字化转型的赋能机制、发展框架与实现路径——以南京市浦口区为例

李年节,杨基楼,李慧星,余德贵*

(1.南京农业大学,江苏 南京 210095;2.南京浦口农业农村局,江苏 南京 211800)

0 引言

在乡村振兴战略大背景下,数字经济越发成为农业高质量发展的强大引擎。都市农业遵循数字化、精准化、智慧化、生态化的发展逻辑,依托物联网收集农业大数据,基于人工智能等数据分析技术,挖掘农业发展潜力,摒弃粗放式农业生产方式,提升农业生产管理和经营服务效率。一是都市农业将通过数字技术推动自身绿色低碳转型,都市农业兼具强大的“碳源”和“碳汇”属性,其固碳减排的内生性较强,对于农业实现“双碳”目标意义重大。二是都市农业将通过数据资源重塑产业链组织方式,增强农业产业链的市场化效能,提高资源配置效率,促进经营流通数据化的实现,带动各生产要素向农业产业链集聚,推动农业产业结构调整升级。三是都市农业将通过组织化平台实现农业管理高效化,促进农业社会化服务中供求主体的有效衔接,消除生产经营者与服务组织的信息鸿沟,实现服务组织数字化管理、服务资源智能化调度等功能,确保粮食安全和农产品有效供给。

同时,都市农业数字化转型在生产、市场、服务等方面仍面临着关键问题。在农业生产方面,数字基础设施鸿沟仍然存在,物联网感知系统有待进一步完善,农业生产数据有待全面采集,农业管理集约化、智能化、自动化程度不足。在市场经营方面,大多的农产品电商销售往往局限于“直播带货”这种形式,缺乏对市场供求信息等市场经营数据的统计分析,与大型的线上平台衔接程度不足。在社会服务方面,经营服务主体组织化程度有待提高,供求信息掌握不对称,社会服务数字化水平仍需加强,农业资源要素配置有待进一步优化。目前,数字经济对我国农业生产的渗透率仅为8%[1],因此促进农业数字化转型发展刻不容缓,必须把握新时代数字经济的发展机遇,深化数字经济与农业的融合发展,实现农业低碳化、产业化、高效化发展。

关于农业数字化转型研究,国内外学者主要从数字技术、数据资源、组织化平台等赋能角度进行探讨。在数字技术赋能方面,一是电子商务的发展可以培育农产品品牌,完善冷链物流系统,促进农业销售的数字化转型[2]。二是发展区块链技术,区块链技术可以打破农业全产业链信息不对称的瓶颈,实现产业链数字化转型[3]。此外,互联网技术的发展与普及不仅可以促进农业的数字化转型,还会实现农业生产的绿色化、低碳化转型[4]。在数据资源方面,农业生产经营会产生许多有价值的数据,可以基于数据利用智能分析解决农业生产高耗能和经营低效化等问题[5],从而促进农业专业化、信息化、集约化、绿色化发展,提升农业生产效率[6]。通过对市场数据资源的匹配分析,可以有效衔接供求主体,加强农业产前、产中、产后环节的有效衔接[7]。在组织化平台赋能方面,一是提高组织化平台的数字化水平可以创新区域农产品的供销组织模式,构建城乡农产品透明信息服务新体系[8],从而推进农业产业化进程[9]。二是为经营服务主体提供数字化的社会服务,提升农业社会化服务的质量与效率[10]。此外,还能通过组织化平台促进数字技术的推广应用,创造农业生产服务价值[11]。综上所述,关于农业数字化转型研究较为全面,但对农业数字化转型的模式与典型案例缺乏深入的理论机制分析;学者们较多从技术进步视角探讨农业数字化转型的途径,很少从市场效应、组织效应等赋能视角研究驱动农业数字化转型的机制途径。

相较于以往研究,本文基于效率视角,利用数字化赋能理论,通过案例筛与理论分析,以南京市浦口区为例进行深入剖析:一是从生产、市场、服务3个方面探明了数字赋能农业发展的理论机制;二是探讨了数字赋能农业发展的驱动与制约因素;三是结合数字化赋能理论与南京市浦口区模式案例,提出了加强数字新基建建设、整合农业数据资源、提升社会服务数字化水平、创新数字农业应用场景等实现农业生产、市场经营、社会服务等方面数字化赋能,全面推进乡村振兴的相关政策建议,对于我国都市农业高效化、低碳化、产业化发展,实现都市农业数字化转型具有重要意义。

1 都市农业数字化转型的赋能机制分析

1.1 都市农业数字化转型的内涵特征

都市农业是城市发展的主要组成部分,是产业升级和经济发展的必然产物,体现了城市和农村、工业和农业、市民与农民的高度融合,是将生产、生活、生态等功能结合于一体的高效农业发展模式。随着互联网数字技术的发展,都市农业从传统“靠天吃饭”的“农业 1.0”,到设施装备齐全的工厂化生产(“农业 2.0”),到互联网+驱动的自动化生产(“农业 3.0”),再到数字驱动的智能化生产(“农业 4.0”),推动农业走向数字化、低碳化、高效化的新时代(见图1)。都市农业数字化转型以新一代数字信息技术为支撑和手段,实现农业集约化、精准化、智能化、生态化等特征,成为引领我国农业现代化发展的新“引擎”。

图1 都市农业数字化转型

1.2 效率视角下都市农业数字化转型的赋能机制

数字技术快速发展的今天,数字化赋能是指依托物联网、大数据、云计算、区块链、人工智能、机器人、数字孪生等数字技术,对环境、个体或组织以及数据资源的掌控赋能,提高赋能对象的数字发展动能。

数字化赋能针对组织化平台、生产经营与服务主体、政府等赋能对象,通过数字技术赋能农业生产数字化,促进农业各要素在生产经营过程中的相互作用,提升农业生产效率[12],实现生产过程数字化;通过数据资源赋能市场经营,针对市场数据进行统计分析,提升经营效率,实现经营过程网络化;通过组织化平台赋能社会服务数字化,提升服务治理效率,实现都市农业治理高效化(见图2)。数字赋能机制包含如下3个方面。

图2 都市农业数字化转型赋能机制

(1)数字技术赋能提高生产效率,推动生产过程数字化转型,促进都市农业的绿色低碳化。基于技术进步提升生产效率的思路,物联网、大数据、人工智能、5G、VR等数字技术的应用,形成了农业生产过程中数据采集监测、生产智能管控等精细化生产技术[13],实现农业生产全产业链数字化,优化农业资源要素配置,提升农业生产效率[14],提高了农业的生产效率和管理决策能力,实现农业资源的高效利用,从而推动农业生产绿色低碳生产的可持续性[15]与优质高效发展。

(2)数据资源赋能提高市场效率,推动经营过程网络化转型,促进都市农业的产业化。伴随数字技术的快速发展,数据资源成为当今生产发展的新要素,提升了农业市场资源的配置效率,降低了市场交易成本,实现边际报酬递增[16]。同时,依托大数据匹配机制和推荐算法,获取市场数据资源,打通了区域和部门之间的数据通道,促进了农业生产要素的流动[17],因而提高了农业市场经营体系的质量与效率,推进了农产品和服务的市场化,促进了农业产业化发展[18]。

(3)平台组织赋能提高治理效率,推动服务过程智慧化转型,促进都市农业的高效化。数字技术与服务通过组织化平台的信息沟通等功能可以加快其扩散和应用,提升分散经营主体的数字化[19],消除供求主体之间信息不对称的问题。同时,通过大数据智能分析决策,有效衔接供求主体服务,智能协调土地资源、水资源、农机、劳动力等农业生产资源的调度分配,同时还可以为各类生产经营服务主体提供金融[20]等方面的数字化社会服务,优化农业社会经济资源配置,从而实现农业管理高效化。

2 都市农业数字化转型的发展框架

本文利用数字化赋能理论,基于效率视角,依托都市农业数字化转型赋能机制,结合南京市浦口区数字乡村与都市农业数字化转型建设经验,构建了都市农业数字化转型的发展框架,如图3所示。

都市农业数字化转型发展框架基于数字技术赋能、数据资源赋能、组织化平台赋能3条路径,构建了数字基础设施、数据资源体系、都市农业支撑体系、数字赋能发展体系、未来农业数字应用场景5个具体发展路径。都市农业未来将遵循数字化、网络化、智慧化的发展趋势,实现农业低碳化、产业化、高效化的发展目标。一是未来农业将瞄准无人农场、植物工厂、低碳牧场、数字渔场等应用场景为建设标杆,通过5G基站与高标准农田建设,配备完善的物联网设备,打造果蔬栽培、畜禽养殖、水产养殖等设施体系,打造数字基础设施体系;二是以数字基础设施体系为基础,搭建物联网感知系统,采集农业生产数据,形成农业大数据库,打造农业资源数据体系,通过智慧化作业系统进行精准作业,提高农业生产效率,减少资源浪费,实现农业生产过程数字化;三是依托物联网感知系统采集农业生产过程数据,统计分析市场供求数据、消费者喜好等市场信息,通过大数据智能决策系统,采取针对性的经营战略,鼓励各类经营主体通过“直播带货”或与线上平台对接等方式,提升经营效率,实现经营过程网络化;四是整合农业社会化服务供求信息资源,依托大数据匹配算法,智能调节农机、劳动力等农业资源的调度,优化农业资源配置,提升平台载体的数字化服务能力,使经营主体能够与市场进行有效衔接,同时提供气象灾害预警或金融等服务,降低经营主体的生产经营风险,提高其抵御风险的能力,提升政府数字管理水平,从而提升治理效率,实现服务过程智慧化,全面促进农业高质量发展。

3 都市农业数字化转型的浦口模式

党的二十大报告明确指出,农业农村现代化是中国式现代化题中应有之义,而数字技术正日益成为我国农业农村现代化的新动能。南京作为省会城市和国家区域中心城市,拥有良好的地理区位、自然资源优势及丰富的科技资源,农业生产经营的高度集约化等特征日趋明显,发展都市农业的优势显著。浦口区位于南京市西北部,农村行政区域占比达77%,农村人口占比50%,农业增加值在GDP的占比为10.3%,为农业数字化建设提供了基础条件,近郊型都市农业的发展特征明显,且较为典型。

3.1 浦口都市农业数字化转型模式

浦口模式围绕数字技术、数据资源与组织化平台3条路径,以都市农业低碳化、产业化与高效化为目标。

在生产数字化方面,发展无人农场、植物工厂等数字农业应用场景,依托数字技术,推动农业生产全要素数字化转型,针对农业基础设施的“四情”进行智慧升级改造,构建完善的物联网感知体系,实现生产精细化、自动化、智能化,从而提升农产品品质,提升农业固碳能力,提高农业能源利用率,促进生产效率和固碳效率的双提升。

在经营网络化方面,发展无人渔场等数字农业应用场景,依托物联网感知系统采集的生产数据,对农产品销售的市场经营信息进行整合。基于数字平台利益联结机制,在各级农业园区载体加持下,提高分散经营农户的组织化程度,形成统一的品牌、标准、农资、生产、服务(农旅)和市场等“六个统一”的经营模式,构建新型数字农业产业联盟,帮助生产经营主体抵御经营风险,提升效益。

在社会服务智慧化方面,依托大数据、智能分析和匹配算法等数字技术,建设了农业全产业链融合服务平台,创新农业社会化服务的供求精准对接信息及时共享机制,消除生产经营主体与服务组织之间的信息鸿沟,实现了水肥投入监测、市场经营成本监测、农机智能调度、产品质量可视化监管、农业产能动态化监测等新型农业社会化服务功能。

3.2 浦口都市农业数字化转型成效与启示

3.2.1 生产数字化方面

以浦口汤泉无人农场为例。汤泉农场数字大田面积共0.8 km2,通过提升大田生产物联网感知水平,实时监测农田墒情和水稻生产情况;通过云端的人工智能应用,评估诊断水稻缺肥情况和病虫害发生规律;通过智能农机合理调度,开展了耕、种、管、收各个环节的自动化无人作业,提高了水稻的生产效率,减少了资源浪费,降低了生产风险。汤泉无人农场通过对“四情”、农水、农机、农事4个部分的智能化升级改造,实现对稻麦种植环境等进行实时全维度监控,形成生产智能化的稻米生产新模式,提高了稻米生产效率。

3.2.2 经营网络化方面

以浦口青虾产业为例。浦口青虾养殖基于青虾数字化养殖系统,构建了青虾养殖标准体系,确保青虾产量与品质。同时采取线下线上销售相结合的模式,依托线上平台,针对消费者的不同喜好需求,对接邮乐购、盒马鲜生等优质销售渠道10个,通过组织网络直播售卖,实现线上订单新突破,提高了浦口青虾的销售价格,促进了浦口青虾从优质优品到优质优价的转变。浦口青虾应用预售系统完成青虾在线预售、供需撮合,形成预售订单,用数据支撑参与式消费体验,赋能浦口青虾品牌提升和产品溢价,提升了市场经营效率。

3.2.3 服务智慧化方面

南京依托浦口国家农创园,立足自身优势,搭建了农业综合服务数字化中心。一是构建了“N+1+N”新型产业联合体,即龙头企业或科研中心牵头,针对一个产业,辐射带动各类经营服务主体发展,同时解决了农户分散经营的问题。二是依托遥感、摄像头等物联网设备对区域内土地资源、水资源、生物资源等农业自然资源进行可视化管理,实现实时监测与管控,优化农业自然资源配置。三是对政策、技术、市场、金融等农业社会经济资源进行整合,为生产经营与服务主体提供线下生产指导、智能化设备操作培训、物联网设备维护、冷链仓储、加工包装、质量检测等一系列服务。应用透明供应系统在线推送生产、加工、流通环节品控关键信息,实现基于透明供应的信任消费,提升了服务数字化水平与治理效率。

4 都市农业数字化转型的障碍因素

结合南京市浦口区都市农业数字化转型建设经验,都市农业数字化转型也面临着如下障碍。

4.1 数字基建的发展鸿沟有待弥合,缺乏多元投入的市场机制

数字基础设施建设不平衡,投资渠道单一制约了农业生产效率的提升。在数字基础设施建设方面:一是部分高标准农田基础设施功能仍然需要提升,社会化服务相关基础设施有待完善,农业生产无人作业效率有待提高,“四情”监测等智慧化设施仍需改造升级;二是农业生产经营服务主体基础设施条件差距大,其中农业大户、家庭农场、合作社的设施条件较差,农业园区及农业龙头企业的装备较好,城乡之间的数字基础设施鸿沟仍然存在;三是数字基础设施资金投入渠道单一,数字技术庞大的资金投入往往由政府专项资金投入,企业或社会组织较为惧怕巨大成本与风险,不愿投资数字化基础设施建设,缺乏多元化主体投入机制。

4.2 数据资源体系存在孤岛现象,共享共创机制有待建立健全

农业数据资源体系建设不全制约农业市场经营效率的提升。在农业数据资源体系构建方面:一是物联网生产感知系统尚未完全渗透农业生产各个方面,且往往只着重生产端的数据采集,忽略了加工、运输、储存,尤其是市场经营等方面的数据采集;二是数据资源的整合不充分,农业数据资源呈现出碎片化的特点,数据孤岛、数据“烟囱”现象普遍存在,影响了区域资源配置的效率;三是数据资源的开放共享不畅通,各经营服务主体的农业数据资源交换和利用体系尚未形成,制约了数据资源对于农业经营管理的效率提升。

4.3 农业数字化服务模式不完善,服务数字化水平有待提升

在社会服务方面:一是各级农业园区的监测、采集、预警、精准作业、产品优化、销售策略等农业生产与经营管理数字化还停留在“大屏幕”的可视化程度,大数据分析功能及相应的服务模式需要进一步完善;二是经营服务主体提供的农业社会性服务较为传统,数字化水平较低,制约了农业管理效率提升;三是农业社会服务与数字技术的融合发展仍然有待加强,在农机智能调度、决策分析、自动化作业等方面仍然存在数字化管理水平低下问题,制约了农业资源要素配置效率与利用程度的提升;四是农业数字化服务尤其是金融服务数字化水平较低,经营服务主体与金融组织之间信息不对称,降低了资金的利用效率。

4.4 应用场景建设标准有待明确,应用场景辐射动能有待提升

在农业数字应用场景建设方面:一是对于农业数字应用场景的内涵与特征等尚未达成共识,无人农场、植物工厂、数字渔场、数字牧场、负碳果园等农业数字应用场景的建设标准体系尚未构建与统一;二是已有的农业数字应用场景的示范引领作用有待提升,农业全产业链数字化水平提高尚不充分,带动农户的增收能力有待进一步提升,尤其是针对农产品市场的数字化经营水平仍然有待提高,制约了农业生产、经营与服务效率。

5 都市农业数字化转型的实现路径

本文结合南京市浦口区都市农业数字化转型建设经验,提出以下几点建议。

5.1 加强数字基础设施建设,弥合数字鸿沟

加强基础设施与物联网装备建设,提升农业生产效率。一是完善数字基础设施建设,消除城乡之间、经营服务主体之间的基础设施鸿沟,为都市农业数字化转型夯实基础,促进农业生产过程数字化。二是加强高标准农田设施建设,完善农业社会化服务等相关方面的基础设施,提高无人农机作业效率,进行“四情”、农机、农水、农肥等智慧化功能的改造升级。三是建立多元化投入机制,构建企业、政府、社会组织等协同的市场化机制,解决日益突出的数字化内生需求与多元投入供给的矛盾。

5.2 构建农业数据资源体系,增强数据赋能

构建完善的农业数据资源体系,依托物联网设备收集农业生产、市场经营、社会服务等方面的数据信息,提升农业的市场经营效率。一是配备完善的物联网设备,搭建农业生产环境感知系统,进行全过程的数据监测与采集,形成农业生产数据库。二是构建市场数据资源体系,提升数据资源的整合力度,获取农产品市场占有率、品牌影响力、供应渠道、农产品优势、劳资成本、社会服务等市场经营数据,依托大数据匹配与推荐算法,优化区域间农产品供给,构建城乡透明农产品供给体系,实现经营过程网络化。

5.3 提升农业服务数字化水平,完善智慧服务

提升农业社会化服务的数字化水平,依托大数据与精准匹配等技术,解决供求主体信息不对称的问题,实现资源要素的智能调度与农产品质量安全监管,提高农业服务治理效率。加强农业生产联勤服务数字化水平,智能匹配区域农业生产经营服务需求,优化土地、水源、农机、资金等资源的合理配置,提升农业资源要素的配置效率,消除经营主体与大市场之间的信息鸿沟,提升数字治理水平,实现服务过程智慧化。

5.4 创新数字应用场景建设,增强引领作用

建设数字农业应用场景,打造无人农场、植物工厂、数字牧场(渔场)等应用场景,统一应用场景建设评价标准,扩大应用场景辐射功能。一是加强农业数字应用场景基础设施建设,为数字农业应用场景建设夯实基础。二是聚焦数字农业的N个分布式应用场景,探索各个数字化赋能场景的建设规范和发展模式,提升数字农业应用场景的辐射带动能力。