智慧农业驱动农业现代化对策

2024-04-18张一博马晨闵维清

科技智囊 2024年3期

张一博?马晨?闵维清

摘要：智慧农业是现代农业发展的必由之路，基地建设是农业科技组装集成的重要载体，也是现代农业科技向市场和农户推广的转换器。建设全国现代农业基地是湖北省第十二次党代会提出的重要指示，是新发展阶段推动农业农村现代化发展的重要抓手，是深入贯彻落实全国乡村振兴战略和数字乡村战略的必然要求。以推进湖北省智慧农业发展进程、建设全国现代农业基地的例子切入，研究其建设现状和建设思路，深入分析国内外智慧农业战略部署与湖北智慧农业发展需求，剖析湖北省智慧农业发展基础与短板，梳理国内外智慧农业发展有益经验，阐述智慧农业发展驱动农业现代化的路径，可以为加快推进智慧农业基地建设、推动农业现代化提供借鉴。

关键词：农业；大数据；智慧农业；现代农业；湖北省

中图分类号：F102.4 文献标识码：A DOI：10.19881/j.cnki.1006-3676.2024.03.06

建设全国现代农业基地，是湖北省第十二次党代会提出的重要目标[1]，是新发展阶段推动农业农村现代化发展的重要抓手，是深入贯彻落实全国乡村振兴战略和数字乡村战略的必然要求。智慧农业具有农业信息感知数字化、农业管理决策科学化、农业装备控制智能化、农业要素投入精准化、农业信息服务个性化等特征，是农业生产的高级阶段，能够充分运用大数据和反馈机制打通各个环节的信息渠道，高效率地匹配市场供需，有助于推动农村土地、资金、技术等要素高效配置，赋能现代农业产业体系、生产体系、经营体系建设，激发现代农业产业振兴活力，实现农业可持续发展，是湖北省建设全国现代农业基地的重要路径。

国内现有与智慧农业、农业现代化相关的文献主要从三个方面展开研究：一是总结智慧农业的发展现状和方向，这部分文献梳理了当前我国智慧农业已取得的成绩、存在的现实问题，以及未来可能的发展方向—这也是被讨论得最广泛的话题[2]；二是从不同视角探讨国内智慧农业发展的路径和具体措施，此方面的文献既有从特定技术角度进行分析的[3]，也有从管理战略或政策制定方面进行研究的[4]；三是总结其他农业强国发展智慧农业时的方法与路径，进而提出对中国有益的具体举措[5]。这些研究有一定的意义，但未能将我国农业发展面临的实际情况纳入统一的研究框架内进行审视。

因此，必须紧密结合自身实际情况，并对他国经验进行“磨合”和“再加工”，将外来经验具体化、本地化，从而形成最适合自己的实践路径。鉴于此，本文以推进湖北智慧农业发展进程、建设全国现代农业基地为例，研究其建设现状和建设思路，深入分析国内外智慧农业战略部署与湖北智慧农业发展需求，剖析湖北智慧农业发展基础与短板，梳理国内外智慧农业发展有益经验，阐述智慧农业发展驱动农业现代化的路径，为加快推进智慧农业基地建设、推动农业现代化提供借鉴。

一、国内外智慧农业战略部署与湖北省智慧农业发展需求分析

为抢占国际农业科技制高点，世界主要发达国家和地区早已圍绕智慧农业开展了一系列战略行动。美国作为信息化与农业现代化最为领先的国家，早在2012年就出台“构建21世纪数字政府”战略规划[6]，建设数据政府网站，并在2018年发布的美国农业提升法案中明确提出利用数据驱动农业资源管理，在2020年发布的美国农业部科学蓝图中强调要重点研发农作物病虫害监测、早期发现和快速反应类传感器。欧盟针对农业大数据、精准农业、农业人工智能等领域出台了相应的战略计划，早在2016年欧盟颁布的“地平线2020”计划中，就为小农户搭建精准农业服务平台，服务内容包括农作物生长状况、病虫害发生情况、土壤温湿度等数据监测；英国于2020年出台了《新农业法案》，提出通过区块链技术的应用，提高从农场到餐盘供应链的透明性和公平性；日本于2020年发布了《食品、农业、农村发展五年计划纲要》，提出大力发展智慧农业，扩大无人农机应用范围，加强农业生产自动化系统开发运用[7]。

我国也高度重视智慧农业发展，党中央、国务院高度重视数字农业农村建设，相继出台了《国家信息化发展战略纲要》《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》《乡村振兴战略规划（2018—2022）》《数字乡村发展战略纲要》《数字农业农村发展规划（2019—2025年）》等系列重大政策文件，“智慧农业”分别被列为国民经济“十三五”规划中八项农业现代化重大工程之一，农业现代化“十三五”规划五大创新强农重大工程之一，2017年起我国连续三年每年投资1个亿建设数字农业试点项目[8]。党的二十大更是明确提出要“加快建设农业强国……全方位夯实粮食安全根基”[9]。习近平总书记强调，要“依靠科技和改革双轮驱动加快建设农业强国”，“要紧盯世界农业科技前沿，大力提升我国农业科技水平，加快实现高水平农业科技自立自强”。加快建设农业强国，必须充分发挥科技创新的引领带动作用，以智慧农业发展支撑农业强国的内涵式发展之路[10]。

近年来，在全省的不懈努力下，湖北农业生产形式已逐步由粗放型向集约型转变，生产结构不断调整升级，生产水平不断进步，但同时也面临着更加严峻的人口、资源、环境、市场、技术等多重约束，它们制约着湖北农业农村现代化的发展，阻碍着湖北全国现代农业基地的建设。一是人口老龄化严重，劳动生产率低下。2020年湖北农业劳动生产率75 042元/人，远落后于浙江（164 029元/人）、福建（148 356元/人）等东部地区，甚至落后于湖南（79 792元/人）、江西（78 598元/人）等中部周边省份[10]；二是资源环境承载依然趋紧，面源污染问题依然突出。湖北是全国水土流失严重的省份之一，耕地总量呈持续递减态势，农民人均农用地面积仅有0.274公顷（位列全国第17），且土壤侵蚀严重、肥力衰减，湖北化肥施用量（34.03公斤/亩）、农药施用量（1.19公斤/亩）均高于全国平均水平（全国25.95公斤/亩、0.65公斤/亩）[11]；三是农产品精深加工发展滞后，农业整体产业化程度不高，农业科技发展滞后。2022年湖北农业科技进步贡献率62.4%，但仍低于安徽（66%）、河南（64.1%）、湖南（64%）等中部相邻省份[12]，农业绿色技术发展滞后。因此，湖北省迫切需要发展智慧农业，提高农业生产经营的综合效率，降低劳动强度和资源损耗，推进资源合理高效利用，有效改善农业生态环境，以数字化、智慧化引领全国现代农业基地建设，驱动农业现代化加速发展，为实现乡村全面振兴提供有力科技支撑。

二、湖北省智慧农业发展基础与短板分析

湖北是全国经济大省、科教大省、生态大省、农业大省，科教资源丰富，既是制造业重地，又是中部粮仓，具有发展智慧农业得天独厚的条件优势。近年来，湖北省大力开展农业农村信息化建设，不断推动信息技术和智能装备在农业农村领域的应用，促进信息化与农业农村现代化深度融合發展，全省县域农业农村信息化发展水平稳步提升，已具备发展智慧农业的条件和基础。

一是数字化基础设施不断完善。截至2020年，湖北省所有行政村、95%以上的自然村湾（20人以上）实现了通光纤网络，4G网络在农村全覆盖；全省农村宽带用户达499.75万户，农村互联网普及率约45%[13]，覆盖省、市、县的农业指挥调度、信息采集、农技服务、农产品监测预警、市场监管服务等网络体系不断完善，为智慧农业发展应用奠定了基础。

二是农业产业数字化转型取得一定成效。2022年全省软件业务收入达到2 553.8亿元，保持中部第一；全省人工智能产业规模约350亿元，综合发展水平处于国内第二方阵，大数据产业规模突破500亿元，培育了一批具有自主核心技术的人工智能企业，国内人工智能龙头企业纷纷落户湖北；全省农业生产领域信息化整体水平达到20.02%[11]，涉足“北斗”基础构件、平台终端、应用服务等多个领域，技术全国领先，在交通、医疗、安防、农业、旅游等领域均有应用。“光芯屏端网”产业集群加速崛起，涌现出烽火通信、长飞光纤、光迅科技、锐科等行业领军企业，在多个领域抢占全国产业高地，形成全省产业核心竞争力。

三是农产品电商发展势头良好。2020年，全省共实现农产品网络零售额187亿元，行业发展势头良好，累计在潜江市、红安县、丹江口市等44个县市开展国家电子商务进农村综合示范，推动了农业农村电子商务快速发展。截至2020年年底，全省涉农电商经营主体超过2.5万家，农业农村电商从业人员达50万人，一批电商专业村不断涌现和发展壮大，电子商务促进乡村振兴、助力精准扶贫的作用日益显现。网络直播带货等电商新模式兴起，潜江小龙虾、秭归脐橙、随州香菇、洪湖莲藕、恩施硒茶、蕲春蕲艾等特色农产品通过互联网卖向全国和全世界，其中秭归脐橙网络年销售额突破10亿元[11]。

四是农业监管信息化不断升级。湖北省积极利用信息化手段，围绕农产品品质提升和品牌打造，创新地开展农产品质量安全监管工作。武汉、宜昌、襄阳等地建立了全市统一的农产品质量安全追溯系统，推动新型农业经营主体产品线上全程溯源管理，实现“生产有记录、信息可查询、流向可追踪、质量可追溯、责任可追究”；积极探索“互联网+”农业执法工作，建立农资管理执法服务平台，推动农资企业和销售网点在线监管，促进了农业综合执法监管规范化、在线化和农资管理智能化。

然而，湖北省在智慧农业技术的应用、智慧农业相关数据的共享、传统农业产业的智慧化升级、智慧人才的培育等方面还存在一定的短板与不足。一是农业信息化发展不充分、不平衡。湖北省大田种植、设施栽培、畜牧养殖、水产养殖等4个农业产业领域的信息技术水平分别为35.98%、23.37%、41.67%和23.30%，作为全国淡水养殖第一大省，湖北省水产养殖的信息化水平有待提升；此外，就全省而言，信息技术在农业生产中的应用率低于10%的县域有13个，低于5%的县域有8个[11]，农业农村信息化的基础设施建设和服务应用等主要集中于武汉、襄阳、宜昌，且没有形成可大规模推广的商业模式。二是智慧农业相关数据的采集与共建共享能力有待进一步提升。湖北省“天空地”一体化数据获取能力较弱、覆盖率低，重要农产品全产业链大数据、农业农村基础数据资源体系建设刚刚起步，各部门间的数据系统难以做到互联互通，数据资源共享难度大、利用率低。三是传统农业产业的智慧化升级不足。以生猪、淡水小龙虾、优质稻等为特色的湖北优质农产品产业集群尚未形成，农业产业链链条短、在价值链上的位置低，缺乏核心竞争力。四是作为全国科教大省，湖北省的智慧农业学科建设和专业化人才培养仍有待提升，缺乏以农业实验室为引领的智慧农业科技创新发展，智慧农业核心关键技术依赖国外，智慧农业复合型、专业型人才储备不足，农民的智慧农业、数字农业科技素养偏低，严重制约了湖北现代农业的数字化、智慧化转型升级。对此，湖北省需要围绕乡村振兴和农业现代化发展的内在需求，大力开展“补短板、强基础、促应用”行动，加快推进数字技术和智能化装备在农业生产、经营、管理和服务领域的应用。

三、国内外智慧农业发展经验借鉴与启示

日本以及我国台湾地区、江苏省、浙江省等在农业资源禀赋和农业发展模式等诸多方面同湖北省具有高度相似性，目前日本智慧农业相关的智能技术已基本覆盖农业各细分领域，且发育程度日臻成熟；我国台湾地区、江苏省等也都结合本地农业发展特色，探索智慧农业发展路径，积极推动智慧农业关键技术的研发和推广，因此，系统梳理日本以及我国台湾地区、江苏省等地智慧农业发展路径和相关经验，为湖北省智慧农业的发展提供借鉴与启示是非常必要的。

（一）政府优化发展环境，积极鼓励多方参与

一是建立相关政策法规。2016年，日本安倍政府颁布的增强农业竞争力的纲领性文件《农林水产活力创造计划》对于发展农用ICT、机器人等技术做出了专门规定；2020年发布的《食品、农业、农村发展五年计划纲要》提出大力发展智慧农业，扩大无人农机应用范围，加强农业生产自动化系统开发运用。我国台湾地区于20世纪80年代就以立体化、精细化、高端化为现代农业发展的主轴，近年来更是以科技、创意、文化为特色，在开发标准、项目设置、经济效益等方面制定了一系列规划，并在“智慧农业”“创新农业”上不断探索、创造价值，进而提升农业竞争力。二是加大扶持力度。日本政府在强调政策支持的同时，更注重真金白银地给予财政扶持，比如，单就农业智能机器人这一项来说，2015财年农林水产省就通过“机器人革命实现计划”预算支出了51.95亿日元[13]。我国台湾地区相关部门为推动智慧农业发展，建立了专门机构以制定金融计划，台湾农业信用保证基金会、土地银行等金融机构设立了专门的放贷业务，为政策的实行提供了资金支持。三是鼓励多方参与。日本政府为提升日本农业的生产效率和竞争力而推出了很多鼓励性政策，包括放松企业进入农业的限制等，并积极鼓励大学和科研机构参与智慧农业发展。我国台湾地区鼓励社会各界力量积极参与和建设智慧农业，为此设立专门的推广和管理部门作为辅助和管理的重要组织，并出台相应的“农会组织法”，规定农会享有一定的税收减免的优惠政策，推动形成功能完备、体系健全、运行有序的格局[14]。

（二）立足小农实际，明确功能定位

一是强调智慧农业技术装备的“精”。日本在制定智慧农业发展方向时，非常注重立足其小农生产实际，强调服务小农的功能定位，因此要求智慧农业核心技术的研发要“精”，要符合日本小农精细化作业的特点，核心装备的研发要“小”，能满足日本地块分散、狭小的生产实际。二是强调智慧农机覆盖领域的“细”。日本智慧农业相关的智能技术基本上实现了对农业各细分领域的覆盖，如从技术种类角度，可分为无人机技术、农业机器人技术、环境监测控制技术等，每项技术下又细化为多项子技术。三是强调对人力的辅助和替代。面对农业人口流失和衰老、农村青壮年劳动力不足等现实，日本将智慧农业的发展目标聚焦于增强现有劳动力的生产能力，如正在逐步推广的田间机器人拖拉机、机器人水稻插秧机等技术，都在很大程度上增强了日本小农户的生产能力[15]。浙江省瑞安市依托5G技术搭建了农田数字采集站，可快速采集相关数据，并稳定地传送至云端，生成稻田的“体检报告”，帮助农民掌握田间稻苗的健康指数，有效地减少了人工巡田地的次数，大大提高了生产效率。

（三）深化人地双维度的农业结构改革，促进小农生产接轨智慧农业

注重同小农生产的农业发展实际相结合，并不意味着要片面的、单方面的只迎合小农的生产方式，对于不适宜智慧农业发展的某些小农生产因素，应积极深化人和地双维度的农业结构改革，促进小农生产接轨智慧农业。一是推进机构改革。日本的农业结构改革从两个维度进行，一方面推进农业生产经营主体的结构改革，促进专业化程度高的农业生产经营主体对传统小农户的替代；另一方面推动农地经营权结构改革，使农地向部分生产经营主体集中。二是推进土地改革。日本推动实现大量农地向少部分农业经营主体集中，保障农业无人机、智能拖拉机等在相对宽广地域作业，为相关智能技术的发展和改良提供广阔空间。我国台湾地区将分散的休闲农场统一规划、调控，通过整合资源，统筹区域性布局，形成資源的优势互补，使经营者由竞争关系转化为互补的合作关系，推进智慧农业协同发展。三是延长产业链。我国台湾地区通过延长产业价值链，提升农产品附加值，走精致化与品质化发展路径，将生产重点从“量”的增长转向“质”的提升，并注重生产、生态、生活合而为一，充分发挥农业的多功能价值，发展品牌农业，提高农产品附加值，提升农民收入[16]。

（四）强化技术创新与转移，完善人才培养体系

一是加强科技自主创新。日本高度重视智慧农业相关技术的自主开发，力争做到将核心技术掌握在自己手中，并且，在创新的过程中非常强调对农民等农业生产者意见的咨询，尽量增强技术开发与农民意愿的贴合程度[17]。江苏省农芯（南京）智慧农业研究院研发搭建了“浦口数字乡村大数据中心”，围绕智慧种业、大田精准农业、智慧设施园艺、畜禽水产养殖、农产品智慧供应链、数字农服等多个数字乡村场景化应用布局，研发探索“1（数字乡村大数据中心）+2（制度保障体系+技术保障体系）+3（数字产业+数字治理+数字服务）+N（多个信息化应用系统）”的浦口都市近郊型数字乡村建设实施路径，形成全国数字乡村建设样板。二是重视智慧农业相关技术引进。鉴于智慧农业的关键技术来自工业领域，日本尤其重视引进、吸收欧美国家在智慧农业方面的先进科技成果，特别是在机器人、AI等智能制造领域；与此同时，也非常注重从本国工业领域进行技术引进。三是注重智慧农业人才培养[18]。日本正逐步构建一个包含农业类高中、农业大学和农民培训在内的、层次分明的人才培养体系。在农业高中，学生们能学到前沿的农业技术；农业大学则聚集了从各类智慧农业技术开发机构选聘而来的讲师，负责向大学生讲授当前智慧农业新技术的进展情况；在农村，各种网站和论坛定期发布智慧农业的相关技术示范，为农民等农业生产者查找相关技术信息提供便利。我国台湾地区实施职业农民“银青”共创计划，让年轻农民与老年农民共同参与，鼓励年轻劳动力进入农业领域，实现农业劳动力的永续发展。

四、湖北省智慧农业驱动农业现代化发展的对策建议

（一）完善组织保障体系、政策制度体系、标准规范体系、网络安全体系“四套体系”

加强湖北智慧农业发展规划顶层设计，既要坚持与党中央、国务院提出的乡村振兴战略、国家大数据战略、“新基建”，以及《国家信息化发展战略纲要》《新一代人工智能发展规划》《数字乡村发展战略纲要》等国家重大战略和规划相衔接，也要坚持落地解决智慧农业发展过程的实际问题，突出需求导向，突出规划的可操作性、可落地执行性。一是构建组织保障体系。湖北省建立健全统一指挥、高效协同的管理体制，理顺相关事业单位归口管理关系，整合事业单位信息化工作机构队伍力量；实行“项目化实施+专班化运行”，压实“一把手”责任，自觉运用数字化手段作出重大决策、落实重大任务、解决重大问题，加快形成全省农业智慧化升级建设的“一盘棋”格局。二是构建政策制度体系。湖北省明确规定省级行业行政管理部门和其他基层农业农村信息化有关工作机构推进农业农村信息化发展的责任和义务，规范农业数据采集、传输、存储、开放、共享的过程；争取地方财政支持、税收优惠、金融扶持等政策，针对不同农业项目明确规定用于信息化建设的资金比例；设立智慧农业装备购置和技术应用专项补贴，建立智慧农业产品目录清单和技术推广清单。三是构建标准规范体系。全省建立健全统一的智慧农业标准体系框架，编制相关信息系统开发、数据对接开放共享等规范，按照急用先行的原则，强化标准有效供给，以标准引领支撑智慧农业建设；研究编制湖北省县域数字农业农村建设规划，指导各地市与时俱进、规范开展智慧农业建设；构建全省统一的“三农智慧大脑”的总体架构和标准体系，确保在统一标准的语境中协同推进、高效运行。四是构建网络安全体系。湖北省坚持统筹发展和安全，全面贯彻“三法一条例”，压紧压实网络安全、数据安全属地责任，严格落实网络安全与信息化建设“同步规划、同步建设、同步运行”的要求，加强对智能农机、大数据汇集等新技术应用带来的安全风险的监测和评估，强化数据全生命周期安全保障。

（二）打造湖北省农业产业大数据、农產品电商、现代物流、信息技术创新“四条赛道”

一是打造农业产业大数据赛道。湖北省加强数据资源建设，构建“空天地”一体化数据资源采集体系，大力拓展物联网等在线数据采集与挖掘新渠道，推动建立产业数据、企业数据、社会数据汇聚共享利用机制；深入推进优质稻米、小龙虾、生猪等湖北优势产业单品种全产业链大数据建设，开发应用数据挖掘分析、智能决策模型，进一步提升产量预计、市场预测、资源管理、舆情监测、政策评估的智能化和精准化水平。二是打造农产品电商赛道。湖北省深入实施“互联网+”农产品出村进城工程，推进农村电商与农业产业深度融合发展，打造一批县级农产品产业化运营主体，引导带动产业链上下游各类主体，建立协同高效、利益共享的供应链体系；持续做大做强“荆楚粮油”等湖北农产品品牌，把小龙虾、柑橘、莲、魔芋等优质特色农产品的电商品牌建设纳入湖北省农业品牌精品培育计划。三是打造现代物流赛道。湖北省加强现代物流基础设施体系建设，统筹物流枢纽与仓储建设，加强农产品大型仓储、冷链物流设施、社区物流配送站等储运基础设施建设力度，构建“通道+枢纽+网络”一体化物流体系；鼓励各类农业经营主体和冷链物流企业加强合作，提高“最先一公里”冷链物流服务能力，满足源头基点网络储运需求；围绕特色农产品优势产区，拓展产地冷链集配中心的安全检测、溯源查询、统仓统配等功能，增强农产品品控能力。四是打造信息技术创新赛道。湖北省依托涉农高校、科研院所、技术先进型企业的智力资源和科研平台，组建科研教学单位和相关企业共同参与的智慧农业协同创新联盟，推动智慧农业技术研发与集成应用；重点攻关农业核心算法等关键核心技术，研发一批具有自主知识产权的智慧农业创新技术产品，积极开展相关领域的数字农业创新平台建设，促进数字技术与优势农业产业的深度融合，提升全省数字农业科技创新能力；结合湖北优势特色农产品示范区建设，探索针对淡水水产、畜禽养殖、设施园艺等湖北优势特色农产品的智慧农业技术集成与应用示范，完善不同特色产业智慧农业解决方案，形成具备在全省应用推广示范技术基础的特色优势产业智慧农业应用标准与规范。

（三）加强智慧农业学科建设、领军人才及团队建设、农产品电商人才建设、农民数字素养提升“四个建设”

一是加强智慧农业学科建设。湖北省充分发挥涉农高校、科研院所、职业学校的资源优势，开展基于智慧农业问题的专题研究，瞄准人工智能、生物育种、空天科技等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性意义的智慧农业重大科技项目，通过农学与信息主辅修双专业认证等方式打造一批智慧农业复合人才培养新模式，建立一批数字农业领域的人才培养和实训基地，培养一批智慧农业学科拔尖学生和青年科技人才后备军。二是加强领军人才及团队建设。湖北省培养全国一流的智慧农业战略科技人才、科技领军人才和创新团队；加强创新型、应用型、技能型人才培养，实行更加开放的人才政策，完善高端人才和专业人才来鄂工作、科研、交流的停居留政策，健全薪酬福利、子女教育、社会保障、税收优惠等制度。三是加强农产品电商人才建设。湖北省组织调动各方资源和力量，大规模开展农村电商培训；依托现有培训机构，共建一批电商培训基地和直播实训基地，加快培育一批扎根农村的电商骨干队伍；开展全省农村电商技能大赛，推出一批电商达人和乡村“星主播”，激发县域农村电商发展新活力。四是提升农民数字素养。湖北省将智慧农业相关知识和技能培训纳入常态化工作内容，利用新型职业农民培训、农民手机应用技能培训等资源，线上线下相结合，加大对新型职业农民、农村信息员、基层农技人员的培养培训力度，提升其智慧农业管理能力和应用服务水平。

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