農業農村現代化是實施鄉村振興戰略的總目標。發展“數字農業”是實現農業現代化的必由之路。數字農業包含基礎層、技術層和應用層三個方面。面對未來數字農業的生產智能化、流通電商化、服務多元化發展新趨勢,必須著力構建天空地全域地理信息系統,實現農業農村業務數字空間化和可視化;推動數字農業關鍵技術創新,助力農業信息技術標準化、規范化;深化農業數字技術應用,推進農業農村生產經營和管理服務數字化;壯大農村電子商務,推動農產品流通個性化、品牌化、電商化。

“鄉村振興戰略是黨的十九大提出的一項重大戰略,是關系全面建設社會主義現代化國家的全局性、歷史性任務,是新時代‘三農’工作總抓手”。實施鄉村振興戰略的總目標是農業農村現代化。為加快農業農村現代化建設的步伐,2019年,中共中央、國務院出臺了《數字鄉村發展戰略綱要》,明確提出要發展農村數字經濟,推進農業數字化轉型。作為新時代“三農”工作的重要內容,發展數字農業,進一步解放和發展數字化生產力是加速實現鄉村振興戰略提出的“產業興旺、生態宜居、鄉風文明、治理有效、生活富裕”總體要求的重要戰略舉措之一,也是農業現代化發展的必由之路。

一、“數字農業”的內涵

“數字農業”是數字經濟在農業領域的重要實踐。目前,學術界與產業界對數字農業沒有形成統一定義。常見稱呼包括信息農業、精準農業、“互聯網+農業”等。本文所指的數字農業是在農業信息化基礎上,強調新一代信息技術在農業產業鏈各環節的本質作用,它代表了農業產業的新圖景。[1]數字農業的實質是用數字技術開展農業生產經營管理,把數字技術運用到農業生產、加工、運輸、銷售、服務等各個產業鏈環節當中,通過將現代農業和信息化的深度融合,充分發揮數字技術對促進農業發展的重要效能,不斷提高現代農業產業的數字化水平,從而助力鄉村戰略的實施。[2]

數字農業包含基礎層、技術層和應用層三個方面。基礎層主要是以硬件為核心,包括農村信息基礎設施建設、網絡芯片、傳感器與中間件的設計與制造,這些是支撐數字農業發展的前提。技術層主要依托基礎層的運算平臺和數據資源進行識別訓練和機器學習建模,以及開發面向不同領域的應用技術。應用層主要是物聯網、云計算、大數據等數字技術向農業行業各個領域的滲透應用,從而實現數字技術與農業產業的深度融合。[3]

其中,應用層又包含農業生產智能化、農業經營網絡化、農業管理高效化、農業服務便捷化四個維度。[4]農業生產智能化是指利用全面感知、可靠傳輸、先進處理和智能控制等物聯網技術來提升現代農業生產設施裝備的數字化和智能化水平,從而更好地發揮農業各項資源的利用效率,提高勞動效率和土地產出水平。農業經營網絡化是指利用電子商務提高農業經營的網絡化水平,實現農產品流通扁平化、交易公平化、信息透明化,為農產品生產經營主體提供銷售、購買和電子支付等服務。農業管理高效化是指利用云計算和大數據等現代信息技術,推動農業資源管理,豐富農業信息資源,建立質量安全信用體系,加強農業應急指揮,從而解決農業管理高效和透明的問題。農業服務便捷化指的是通過將互聯網技術、云計算以及大數據等現代高新技術運用到農業生產和經營活動當中,為其構建出一個可實現實時互動的“扁平化”信息服務平臺,從而提高農業服務的靈活性、便捷性。

二、“發展數字”農業的戰略意義

(一)助力鄉村振興戰略的實施

黨的十九大報告提出,要堅持農業農村優先發展,按照產業興旺、生態宜居、鄉風文明、治理有效、生活富裕的總要求,建立健全城鄉融合發展體制、機制和政策體系,加快推進農業農村現代化。實施鄉村振興戰略,是黨的十九大作出的重大決策部署,是決勝全面建成小康社會、全面建設社會主義現代化國家的重大歷史任務,是新時代做好“三農”工作的總抓手。農業強不強、農村美不美、農民富不富,決定著全面小康社會的成色和社會主義現代化的質量。發展數字農業,推動農業大數據資源匯聚及農業大數據技術應用,不僅可以促進農業現代化生產與農產品高效流通、保障農產品質量安全,還可以提高農民素質和農業經營效率、優化鄉村生產生活生態環境、提升鄉村綜合治理能力,從而助推鄉村振興戰略的實施。

(二)促進傳統農業產業轉型升級

一方面,發展數字農業能夠加速推進信息技術與農業的深度融合,將前沿技術應用到更多的現代農業生產和經營管理領域當中,包括農業生產設施裝備、農產品管理、儲運、加工、銷售、環境綜合治理等,借力于信息鏈實現對農業產業鏈的改造和重構,形成一個高信息化水平的完整的農業產業鏈條,加快推進農業產業結構的信息化升級轉型,讓農業資源得到更為優化的配置。另一方面,充分利用“互聯網+”、大數據等新一代信息技術,拓展農業的休閑、教育、養生等多種功能,把生態農業、休閑農業與鄉村旅游產業等結合起來,大力推動現代農業與鄉村旅游、休閑民宿、電商、養老等產業的深度融合,促進一、二、三產融合發展。[5]

(三)增進人民群眾民生福祉

發展數字農業,能夠實現農業生產的自動化精確控制、智能化科學管理,提高農業的可控程度,降低生產成本,減少環境污染,使農業向精準化、環保型和可持續方向發展。[6]此外,隨著農村電子商務的發展,能夠有效地克服農業產業化經營中的不利因素,既能夠簡化交易環節,提高交易效率,減少成本支出,又能夠消除農民的庫存積壓憂慮,減少生產周期,為農民爭取更多的商業機會。[4]此外,發展農村電子商務能夠為農民提供更多的學習渠道,使相關農業生產經營的教育培訓活動的組織和開展更為便捷、高效,農民可結合自身需求進行針對性的學習,不再受限于時間和空間的約束,內容選擇空間也更為廣泛,對提高農業生產經營人員的科技文化素養具有十分重要的意義。[7]

三、“數字農業”的發展趨勢與存在問題

(一)數字農業的發展趨勢

從歷史的縱向視野來看,現代農業發展歷程的可劃分為四個階段。不同階段的具體表現見表1所示。

農業1.0以使用人力畜力為主要特征。以一家一戶為單元從事生產,主要依靠經驗來判斷農時,利用簡單的工具和畜力耕種,經營管理和生產技術落后,抗御自然災害能力較差,農業勞動生產效率低。

農業2.0以農業機械化為主要特征。隨著我國工業制造水平的不斷發展,農業機械越發普及,人力、畜力在農業生產工具舞臺上逐漸退出,一種更為先進高效的大規模生產方式開始形成,農業生產的效率有了顯著提高,農業整體生產力水平得到了進一步發展。

農業3.0以單一信息技術應用為主要特征。隨著我國城鄉融合的逐步推進,農村的廣播電視網、電信網、計算機網絡等逐步得到普及,農村整體的信息基礎設施條件有了顯著改善,農業信息資源開發和利用效率顯著提高,農民使用信息資源變得更加便捷、靈活,使得現代信息技術在農業生產、經營、管理、服務等各方面實現普及應用。

農業4.0以多項信息技術在農業中的集成化應用為主要特征。隨著移動網絡技術、云計算技術以及大數據等前沿科技在農業生產經營和管理服務中的普及應用,農業資源開發利用的效率達到了空前水平,農業能耗和成本大大降低,農業生態環境得到了更好保護,達到了農業系統的整體最優,農業產業鏈條、產業過程等實現智能化、信息化,是農業生產發展的較高級階段。

就目前發展現狀來看,我國農業正處在“農業1.0”長期存在、“農業2.0”普及推廣、“農業3.0”補課提升、“農業4.0”示范應用并行推進的階段。[8]按照我國數字農業未來的發展走向,我國的農業4.0過程必然是集合各種前沿技術于一體,將多項前沿技術與農業生產、經營、管理、服務等進行深度融合,形成一個最優化的農業生產經營流程,為我國乃至全世界的農業變革注入強勁的動力。

1. 農業生產全流程智能化將逐步成為現實

將物聯網技術應用到現代農業生產設施設備領域,可極大地提高現代農業生產設施設備的數字化、智能化水平,實現對農業生產完整過程的數字化控制,智能化地處理農業生產經營和管理服務過程遇到的一系列問題。在種植業方面,如何精準控制育苗、播種、施肥、灌溉、病蟲害防治等生產環節是重點。目前,荷蘭、日本、以色列等國通過運用大數據、人工智能等新一代信息技術驅動農作物種植向數字化、精準化、智能化方向發展。以荷蘭的智能分苗系統為例,該系統從育苗到移植到田間可以實現“0人工干預”,對病苗進行智能識別、自動剔除。而與之相配合的智能灌溉系統則可針對作物種類、作物生長環節提供差異化的定制施肥、用水方案。從實踐效果來看,荷蘭農業生產效率比歐洲平均水平高5倍。[9]日本農企憑借其先進的傳感技術和遠程控制技術,構建出了個性化“網上農場”運營模式,用戶能夠基于遠程控制系統實現對自有農產品生產的精準化控制,且能夠保證擁有較高的農產品產出效率。[10]以色列農企運用AKOL(Agriculture Knowledge on-line)系統將傳感器安裝在樹干、藤蔓、農田之中,通過對溫度、濕度、微生物數量等數據進行分析,調控農民的種植行為,實現全面科學種植。[11]

在養殖業方面,對畜牧品種、飼料使用、生長環境、疾病防控等生產環節的管控是重點。從我國農業生產智能化的發展情況看,除了傳統養殖企業向智能化方向轉型升級之外,具有技術優勢、市場優勢的大型互聯網企業也紛紛加快智能養殖領域的布局。例如阿里云依托ET農業大腦與四川特驅集團、德康集團等傳統農企合作,將人工智能、物聯網技術運用到生豬飼養環節,運用深度學習、神經網絡等算法,對母豬生長情況、豬場管理情況進行實時分析,提供管理優化解決方案。類似地,京東與農信互聯等企業合作,實現了300萬頭母豬聯網,在“數據+算法”模式的作用下減少了人工成本、降低了飼料使用量,提高了豬場的生產效率。[12]

2. 農產品流通電商化發展將更加迅猛

電子商務的快速發展為農產品流通提供了新的平臺和基礎。如美國著名的生鮮電商Local Harvest就是整合有機農業上下游,連接中小型農場和消費者的平臺。Local Harvest平臺在收集相關農場基本信息的基礎上,以地圖檢索系統為支撐,方便消費者查尋本地社區附近的農場,購買蔬菜、禽蛋等不易保存的生鮮農產品,在快速物流系統的配合下,農產品可以配送到消費者住所,極大提高了農產品物流的效率和質量。[13]在日本,農業電子商務形態呈現多元化發展趨勢,常見形態包括大型綜合網上交易市場、農產品電子交易所、農產品網上商店等。在日本網絡市場中實力位居第一的“樂天市場”是一個大型綜合網上交易市場。“樂天市場”采取在線購買、出售、拍賣等方式進行水產品、肉類、蔬菜、面類、大米等眾多商品交易。而在農產品電子交易所,各類農產品信息公開,價格透明,交易雙方可通過互聯網實現實時交易。此外,農產品網上商店則通過和生產者直接簽訂進貨合同,節約了成本,降低了價格,且保證了農產品的新鮮。

從未來發展趨勢看,包括采購、倉儲、包裝、物流、運輸、配送、售后等服務在內的農產品供應鏈將得到進一步整合,這既能有效緩解農產品進城“最初一公里”難題,為分散小農戶走進大市場拓寬渠道,打通“從農田到餐桌”的農產品供給鏈,也能較好解決工業品、消費品下鄉“最后一公里”難題,促進農村消費升級。同時,未來農村電商更多地關注品牌化、差異化、小眾化和個性化的問題,這也將有利于催生新業態、新模式,推動農村產業逐漸向多元化發展。如創意農業、分享農業、眾籌農業、休閑農業、鄉村旅游等新業態,通過電商平臺將特色農產品、鄉村文化、鄉村景色進行展示,不僅讓城市消費者更了解農業、更向往農村、更信任農業生產者,縮小城鄉差距,還能促進農民就業增收。[14]

3. 農業多元化公共服務將更加完善

通過將移動互聯網、云計算、大數據等現代高新前沿技術應用到農業公共服務當中,進一步提高現代農業服務的便捷性和靈活程度,讓農民感受到各種生產、生活信息服務是全球數字農業發展的重要趨勢。一些國家為推動數字農業發展,在農業信息化和農業公共服務等方面做了大量工作。以美國為例,美國政府早于20世紀90年代就開始了對農業信息網絡的建設,年均用于農業技術推廣和在線應用等方面的投入高達10億美元以上,美國農村高速上網得到了快速地普及。[15]經過一段時間的農業數據資源積累,美國政府通過吸納社會力量參與,建立了涉農信息數據中心,收集了大量的涉農數據資源,為美國后期農業信息化發展奠定了重要基礎。在信息資源管理方面,美國構建了一套包括信息資源采集、發布、應用等多個方面的立法管理系統,同時,還構建了農業信息資源監督機構,通過多種途徑維護農業信息資源的真實性、有效性,切實保障廣大信息資源權益者的合法權益,大大提高了信息資源共享的效率,信息資源效能得到了很好的發揮。在農業信息化建設方面,美國采取的是政府投入與資本市場運營相結合的模式,投資的領域涉及農業信息技術的應用、網絡建設以及農業信息資源開發利用等諸多方面。而法國政府則傾力于構建出一套包括高新技術研發、商業市場咨詢、法律政策保證、互聯網數據應用等多個方面的現代農業發展體系,以此來不斷地提高廣大農民信息共享和利用的便捷性,農民可通過網絡及時了解市場行情,及時根據市場信息調整產品類別與產量,實現效率最大化的目的。[16]不僅如此,法國還有一些農業合作組織和私人企業為農民提供“訂制化”的農業信息化服務,進一步提高了農業生產效率。從我國的發展情況看,《“十三五”全國農業農村信息化發展規劃》將提升農業農村信息化服務水平作為“十三五”期間農業農村信息化發展的重要目標之一。到2020年,預計我國農村互聯網普及率將超過51.6%,信息“進村入戶”村級信息服務站覆蓋率將達到80%。

(二)我國數字農業發展存在的問題

1. 農業信息技術產業發展相對滯后

近年來,我國農業信息技術產業雖然取得了一定發展,但與先發國家相比,我國農業高新技術產業在發展速度、自主創新、系統集成等方面還有一定差距。農業物聯網生命體感知、智能控制、動植物生長模型和農業大數據分析挖掘等核心技術尚未攻克,具有較大影響力的農業高新技術企業相對較少,農業物聯網產品和設備還未實現規模量產。農業信息技術標準和信息服務體系不健全,農業領域重要信息系統的安全也面臨嚴峻的挑戰。[17]

2. 農產品標準化品牌化存在短板

農產品標準化是農產品品牌化的基礎。歐美和日本等發達國家十分重視農產品的標準化發展,在農產品生產、加工的各個環節都制定了十分嚴格的執行標準,包括新品種的選育、播種、生長期管理、粗加工、深加工、包裝上市等各個環節。以日本蔥種植為例,其對蔥的品種選擇、各個生長期等都制定有嚴格的規定,每棵小蔥長短、粗細都必須符合標準。而我國現階段的農產品指標化和品牌化建設相對缺失,特別是鮮活農產品在這一方面的建設更為滯后,農產品質量、包裝、物流、從業人員、涉農平臺管理等方面的標準也不夠完善,致使很多不符合標準的劣質產品輕易流入電子商務交易市場,影響了農產品的品質,也影響了農村電商有序、規范開展。

3. 數字農業專業人才緊缺

現階段,發展數字農業需要懂技術、會運營的復合型人才,但專業人才的匱乏成為數字農業發展的一個難點與痛點。第三次農業普查數據顯示,我國農業生產經營人員數量達到31 422萬,其中僅有7.1%人員受過高中或中專以上文化教育,1.2%的人員受過大專及以上文化教育。一方面,由于承載頂尖鄉村規劃人才、鄉村旅游人才、產業管理人才的大型企業、項目及平臺偏少,難以吸引和集聚全球數字農業領域專業人才。另一方面,農村實用人才發展的體制機制障礙仍然存在。農業信息技術成果轉化和推廣應用比例低抑制了人才投入數字農業領域創新創業的積極性,再加上數字農業領域投融資機制有待完善,政府與社會資本合作模式仍然處于探索階段,使數字農業領域存在引才難、留才難的問題。[18]

4. 農業社會化服務體系比較薄弱

首先,農業社會化服務體系在鄉村一級形成斷層,部分農民專業合作社自身能力有限無法很好地帶動農戶的發展,部分農業龍頭企業與農戶之間未建立起長期穩定的利益關系,農民的利益沒有得到充分保護。其次,農業社會化服務主體間的職能定位不夠明確,應由政府部門承擔的職責卻往往推給鄉村集體,本來可由社會組織承擔的職能,政府部門卻常常插手。最后,部分農業社會化服務組織法制意識淡薄,在經營過程存在違法違規問題,對農民的利益造成了嚴重侵害,農業社會化服務的市場監管力度有待加強。

四、“數字農業”的實踐策略

在智慧農業全產業鏈應用、農業新技術協同應用、農業業務與數據平臺融合創新等已成為數字農業新的發展趨勢的背景下,必須以產業興旺為突破口,加快推進農業供給側結構性改革,發展農村新產業新業態,不斷推進數字農業建設向縱深發展。

(一)構建天空地全域地理信息系統,實現農業農村業務數字化和可視化

大力建設集智能管理、精準控制、全面分析于一體的智慧農業管理與服務系統,切實滿足農業生態監管、智能生產、應急指揮等需求,努力實現科學生產、降本增效。在此基礎上,加快構建覆蓋農業資源、鄉村產業、生產管理、產品質量、農機裝備、鄉村治理等領域的數據庫。運用地理信息技術、遙感技術,整合空間數據,將耕地資源、漁業水域資源、糧食生產功能區、現代農業園區、特色農產品優勢區等區劃、特色農業強鎮、生產經營主體、村莊分布等數據上圖入庫,使農業農村資源數據立體化;整合農情調度系統、田間定點監測系統,集遙感信息、無人機觀測、地面傳感網等于一體,構建天空地一體化數據獲取技術體系,建立作物空間分布、重大自然災害等的動態空間圖,形成天空地一體化的全域地理信息圖,為進一步科學指導農業生產經營管理夯實數據基礎。

(二)推動數字農業關鍵技術創新,助力農業信息技術標準化、規范化

農業信息技術是數字農業發展的核心支撐。以物聯網、大數據、人工智能、3S(1)為代表的數字技術的發展有助于農業生產鏈條的數據的獲取、分析和整合,提升農業生產效率。未來,應依托農科院、高校等農業科學研究與技術開發機構,發揮農業科技型企業的創新主體作用,推動數字農業領域的“產學研”合作,加大對數字農業前沿技術、核心技術和關鍵技術的攻關力度,推進精準作業數字化管理與智能決策、變量施肥施藥等智能裝備、農產品柔性加工、區塊鏈等技術的研發,加快3S、智能感知、模型模擬、智能控制等軟硬件產品的集成應用,探索建設數字農業技術標準和規范體系,不斷完善數字農業技術創新與應用服務體系。

(三)深度挖掘數字技術的促農效能,提高農業農村經營管理數字化水平

就現階段我國電子政務項目發展情況而言,農業部門現有電子政務服務水平尚不能夠完全滿足領導決策應用和公眾業務應用的功能性需求,農業信息服務整體水平尚需要進一步提升,同時,這也意味著我國農業信息服務擁有著極大的可開發和利用的空間。因此,要進一步加大對移動互聯技術、云計算以及大數據等一些前沿技術在農業信息服務領域的應用,搭建靈活、便捷、高效、透明的農業生產經營和管理體系,為廣大農民提供更為便捷、優質的信息服務。充分發揮農民信箱、掌上農業農村在信息公開、政務宣傳、信息服務、辦事辦公等方面的服務功能,提升園藝、畜禽、水產、田管、營銷和農家樂等數字化建設、智慧化管理水平。圍繞提高農業全產業鏈勞動生產率的要求,研發推廣適合各種地形和環境的農業機械,深入推進農業“機器換人”。推動大數據、人工智能、物聯網等現代信息技術與農業產業深度融合,面向政府部門監管、生產經營主體,開發與應用科學業務協同與數據分享模型,發揮云數據、空間地理數據價值,積極推進無人機植保、農機自動駕駛、數據平臺服務在種養殖業的應用,降低農業生產和管理的成本,提高農業生產效率。

(四)壯大農村電子商務,促進農產品流通個性化、品牌化、電商化

根據中國互聯網信息中心公開披露的第43次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》提供的數據,截至2018年底,中國的網民總量已經超過8.2億人,普及率達59.6%,手機網民規模達8.17億,網民通過手機接入互聯網的比例高達98.6%。國家統計局發布的《新中國成立70周年經濟社會發展成就報告》顯示,截至2018年底,我國網絡購物用戶規模達6.1億,占網民總體的73.6%。在互聯網覆蓋范圍進一步擴大、貧困地區網絡基礎設施逐步打通、智能手機快速普及、移動流量資費大幅下降的背景下,我國數字消費持續升級,為農村電商的發展帶來了新機遇。阿里巴巴發布的《中國淘寶村發展報告》顯示,截至2018年底,全國共有3202個淘寶村,是2014年淘寶村數量的15倍。淘寶村的發展,吸引了大量人才資源回流農村,促進了大規模的草根創業,從而帶動了產業發展和農民就業,起到了助力減貧脫貧、引領鄉村振興的積極作用。

下一步,應緊扣農產品流通電商化發展趨勢,進一步明確政府、平臺、電商服務商和當地企業的功能定位,通過不斷推進城鄉網絡服務體系建設,有效整合電商物流倉儲、電商公共服務中心、農村電商運營中心、農村電商服務站、人才培訓中心等資源,建立高速度、短距離、少環節、低費用的流通網絡,完善農村電商生態系統,營造良好的電商發展環境。政府部門要從政策層面積極探索高效的農村電商發展支持路徑,不斷提高農村公共服務水平,保持市場規范化發展。完善大學畢業生到農業領域創業就業政策,推動大學生從事現代農業。培育“農創客”,建設一批“農創客”創業園。此外,要進一步發揮出農業龍頭企業、農民合作社以及其他專業化農業組織的效能,強化他們對小農戶的帶動作用,建立健全扶持政策,促進小農戶與現代農業發展的有機銜接,為農村電商更好更快發展提供基礎。平臺主要做好渠道延伸、網絡開放、完善生態,全方位為企業及創業者賦能;電商群體主要做好推廣運營、新媒體宣傳、大眾創業等;參與電商的企業主要是做好本地服務、產品開發、帶動農戶等,進一步強化和完善農村電商生態系統。