美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣經(jīng)驗(yàn)及對(duì)我國(guó)啟示

張宇泉，曹正偉，錫林圖雅

(1 上海交通大學(xué)中英國(guó)際低碳學(xué)院，上海 201306；2上海交通大學(xué)新農(nóng)村發(fā)展研究院，上海 200240；3上海工程技術(shù)大學(xué)，上海 201620)

1 背景介紹

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是建立在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化、信息化、智能化基礎(chǔ)上的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理體系，其發(fā)展經(jīng)歷了由強(qiáng)調(diào)先進(jìn)技術(shù)特征到彰顯農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境質(zhì)量雙贏理念的過程。例如，20世紀(jì)90年代末，美國(guó)全國(guó)科學(xué)委員會(huì)(National Research Council)將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)定義為“一種利用信息技術(shù)、應(yīng)用各種手段獲取數(shù)據(jù)來支持作物生產(chǎn)決策的管理策略”，重點(diǎn)在于將精確性引入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策中[1]。進(jìn)入21世紀(jì)，美國(guó)農(nóng)業(yè)部自然資源保護(hù)局在其技術(shù)手冊(cè)中，將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)宣傳為一種基于信息和技術(shù)的管理系統(tǒng)：利用土壤、作物、營(yíng)養(yǎng)物、環(huán)境條件等多源數(shù)據(jù)，通過定位技術(shù)來實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收益最大化和保護(hù)環(huán)境的雙重目的[2]。

相比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)需要的支撐要素較多：除傳統(tǒng)農(nóng)藝技術(shù)外，還需融入信息技術(shù)和現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備。信息技術(shù)主要指應(yīng)用3S技術(shù)(RS-遙感、GIS-地理信息系統(tǒng)和GPS-全球定位系統(tǒng))和決策支持系統(tǒng)；現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備則用于作業(yè)執(zhí)行和數(shù)據(jù)采集。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)具體應(yīng)用包括精量播種、變量施肥、精準(zhǔn)用藥、有效灌溉、自動(dòng)導(dǎo)航等[1-3]。相比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)通過水肥精準(zhǔn)管理，可以：(1)防止土壤質(zhì)量退化、保護(hù)土地資源；(2)節(jié)約灌溉用水、保護(hù)水資源；(3)防止水體富營(yíng)養(yǎng)化、減少農(nóng)業(yè)面源污染。此外，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)通過病蟲草害精確管理，可以保護(hù)生物多樣性，保障和提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全程度?？梢姡谕恋?、水資源日益稀缺及污染加劇的情景下，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性、環(huán)境友好性有重要意義[1，3]。本研究以精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用較廣泛的美國(guó)為例，評(píng)介其精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)被農(nóng)戶采納的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情，就影響中美技術(shù)推廣的因素進(jìn)行比較分析，為我國(guó)深入推廣精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)提供政策建議。

2 農(nóng)戶采納精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的美國(guó)經(jīng)驗(yàn)

根據(jù)張輝等[2]研究成果，自21世紀(jì)以來，美國(guó)農(nóng)業(yè)耕作開始廣泛運(yùn)用遙感技術(shù)、智能機(jī)械、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等先進(jìn)要素；2010年物聯(lián)網(wǎng)的引入，更是促進(jìn)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用；目前，美國(guó)50%以上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)?；谖墨I(xiàn)整理分析，本研究發(fā)現(xiàn)影響美國(guó)農(nóng)戶采納精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的主要因素包括技術(shù)認(rèn)知、生產(chǎn)條件和農(nóng)業(yè)政策。

2.1 技術(shù)認(rèn)知

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)自20世紀(jì)90年代早期就已出現(xiàn)，但早期推廣過程卻相當(dāng)緩慢[4]。為此，Daberkow等[4]就美國(guó)農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的認(rèn)知與實(shí)際采納行為進(jìn)行了影響因素分析。研究點(diǎn)明，從采納決策過程角度來看，采納決策者對(duì)新技術(shù)的認(rèn)知具有內(nèi)生性問題，即當(dāng)農(nóng)場(chǎng)主預(yù)期某項(xiàng)新事物能帶來經(jīng)濟(jì)回報(bào)時(shí)，才會(huì)去積極搜集相關(guān)信息。因此，如果僅以采納了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的農(nóng)戶為研究樣本，將難以甄別出能影響普通農(nóng)戶認(rèn)知和行為的推動(dòng)因素。為此，該研究采用了二階段模型對(duì)“認(rèn)知”和“采納行為”進(jìn)行聯(lián)合分析，模擬了“認(rèn)知”與潛在外生變量之間的關(guān)系，構(gòu)造了有關(guān)“認(rèn)知”的工具變量并帶入到“采納行為”模型中，由此探究“采納”與“認(rèn)知”及其他外生變量之間的關(guān)系。該研究還發(fā)現(xiàn)，技術(shù)推廣中有經(jīng)濟(jì)能力采納精準(zhǔn)技術(shù)的農(nóng)場(chǎng)主，也極有可能同時(shí)是公共或私人信息服務(wù)提供者的偏好關(guān)注對(duì)象，其中公共服務(wù)主要指政府資助的農(nóng)業(yè)推廣站，私人服務(wù)則來自精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)供應(yīng)商、廣告商等。

除研究精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的“采納意愿”外，學(xué)者也關(guān)注農(nóng)戶的“采納時(shí)機(jī)”。以棉花為例，Watcharaanantapong等[5]利用美國(guó)南部12個(gè)州棉花種植者2009年的調(diào)研數(shù)據(jù)，探究了影響農(nóng)場(chǎng)主采用不同精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)時(shí)機(jī)的因素。被調(diào)研的精準(zhǔn)技術(shù)包括網(wǎng)格狀土壤抽樣、產(chǎn)量監(jiān)測(cè)以及遙感技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，影響棉花種植者采用不同技術(shù)的共同因素是種植者認(rèn)為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)可以提高環(huán)境質(zhì)量，不同的信息渠道(互聯(lián)網(wǎng)、新聞媒體、農(nóng)業(yè)顧問)也會(huì)影響農(nóng)民采用精準(zhǔn)技術(shù)的時(shí)機(jī)。此外，農(nóng)民自身掌握電腦知識(shí)也會(huì)促進(jìn)其更早地使用精準(zhǔn)技術(shù)，尤其是產(chǎn)量監(jiān)測(cè)技術(shù)。

2.2 生產(chǎn)條件

除了農(nóng)場(chǎng)主的技術(shù)認(rèn)知因素，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)客觀條件也影響精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的采納。Asare等[6]利用美國(guó)南方14個(gè)州2013年的棉花生產(chǎn)者數(shù)據(jù)，探究了農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者采納包括地理基礎(chǔ)信息的網(wǎng)格狀土壤抽樣技術(shù)的影響因素。土壤抽樣通常被視作精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)作物(棉花)產(chǎn)出的區(qū)域內(nèi)空間變異幅度，對(duì)是否采納土壤抽樣技術(shù)以及采納程度有顯著影響：空間變異幅度越大，對(duì)采納的正效應(yīng)就越大。此外，該研究也認(rèn)為，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)更適用于有經(jīng)濟(jì)價(jià)值競(jìng)爭(zhēng)力的農(nóng)作物。

2.3 農(nóng)業(yè)政策

有效的政府財(cái)政支持對(duì)推廣精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)具有推動(dòng)作用。Asare等[6]研究發(fā)現(xiàn)，成本分擔(dān)報(bào)銷能顯著促進(jìn)農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者采用囊括地理基礎(chǔ)信息的網(wǎng)格狀土壤抽樣技術(shù)，增加技術(shù)推廣的土地面積，這里提到的相關(guān)政府項(xiàng)目主要是美國(guó)農(nóng)業(yè)部自然資源保護(hù)局的各類保護(hù)項(xiàng)目，例如環(huán)境質(zhì)量激勵(lì)項(xiàng)目、農(nóng)業(yè)管理援助、環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目等，都為農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者提供財(cái)政和技術(shù)教育方面的支持，鼓勵(lì)農(nóng)戶從事具備資源保護(hù)性功能的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。

2.4 美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)采納經(jīng)驗(yàn)小結(jié)

美國(guó)經(jīng)驗(yàn)顯示，無(wú)論是農(nóng)戶自身的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，還是政府支持的環(huán)境項(xiàng)目，都有助于提升精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的普及程度。另外，個(gè)體農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者自身的信息技術(shù)知識(shí)水平、對(duì)政府成本分擔(dān)政策的了解，以及作物(棉花)產(chǎn)出空間變異幅度等生產(chǎn)客觀條件等都會(huì)影響精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的采納及采納程度。此外，除上述有關(guān)追求經(jīng)濟(jì)利益、環(huán)境保護(hù)方面的私人自覺或公共推動(dòng)因素外，張輝等[2]認(rèn)為美國(guó)和加拿大精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的動(dòng)力來源還包括“技術(shù)研發(fā)”，即科學(xué)界推動(dòng)了農(nóng)業(yè)種植從靠農(nóng)民個(gè)人經(jīng)驗(yàn)種地變?yōu)榭繑?shù)據(jù)支持決策種地的轉(zhuǎn)變過程。

3 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)利用及相關(guān)問題的美國(guó)經(jīng)驗(yàn)

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)需要現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備與信息技術(shù)支撐：現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備是農(nóng)業(yè)科技的物化載體，信息技術(shù)則提供智能化工具。在相當(dāng)程度上，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是建立在農(nóng)業(yè)機(jī)械化與信息化融合發(fā)展的基礎(chǔ)上[7]。以物聯(lián)網(wǎng)新一代信息技術(shù)為例，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)利用各種信息感知設(shè)備采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境等數(shù)據(jù)，然后將其通過各類網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)教囟ㄏ到y(tǒng)進(jìn)行處理和分析，最終通過智能終端輸出對(duì)農(nóng)業(yè)活動(dòng)的管理[8]?？梢娫诰珳?zhǔn)農(nóng)業(yè)中，獲取、傳輸、處理、分析各類數(shù)據(jù)并基于數(shù)據(jù)生成決策具有相當(dāng)重要的地位。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的普及，能奠定農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。Coble等[9]對(duì)美國(guó)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀、未來應(yīng)用以及政策法規(guī)問題進(jìn)行了梳理。他們認(rèn)為，針對(duì)建立在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)上的農(nóng)業(yè)(生產(chǎn))大數(shù)據(jù)，人們應(yīng)關(guān)注其對(duì)精準(zhǔn)生產(chǎn)、數(shù)據(jù)隱私、宏觀政策分析三個(gè)方面的影響。

3.1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與農(nóng)場(chǎng)管理

首先，大數(shù)據(jù)意味著要拓展傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的深度與廣度[9]。深度方面，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)要增加維度，從僅注重收集、分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)G-E(遺傳-環(huán)境)兩個(gè)維度，到覆蓋M(管理選項(xiàng))從而囊括G-E-M(遺傳-環(huán)境-管理)三個(gè)維度。將自然環(huán)境條件的狀態(tài)與變化同人類管理行為關(guān)聯(lián)起來，能為探究如何更好地發(fā)揮人類主觀能動(dòng)性、優(yōu)化管理提供數(shù)據(jù)研究基礎(chǔ)。廣度方面，大數(shù)據(jù)匯集來自多方個(gè)體的數(shù)據(jù)。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的正外部性：來自各農(nóng)場(chǎng)的數(shù)據(jù)若集中到一起，其價(jià)值遠(yuǎn)比單個(gè)農(nóng)場(chǎng)的數(shù)據(jù)價(jià)值要大；個(gè)體通過參與數(shù)據(jù)社區(qū)或網(wǎng)絡(luò)，則能從中受益[9]。

根據(jù)Coble等[9]的總結(jié)，通過運(yùn)用時(shí)間序列分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、峰值和板回歸分析等大數(shù)據(jù)處理方法，人們可以進(jìn)行：(1)天氣預(yù)測(cè)；(2)作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)與作物選擇；(3)智慧灌溉；(4)作物病蟲害預(yù)測(cè)；(5)農(nóng)業(yè)政策與貿(mào)易分析。

以美國(guó)大田作物玉米為例，Jin等[10]對(duì)位于伊利諾伊州內(nèi)的66 hm2玉米地進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)使用大數(shù)據(jù)決策工具確定氮元素追肥量，玉米的產(chǎn)量得到顯著提高。這項(xiàng)試驗(yàn)中，確定氮元素精準(zhǔn)施肥推薦量的過程涉及綜合運(yùn)用作物數(shù)字模擬模型與基于衛(wèi)星圖像/無(wú)人機(jī)航拍圖像數(shù)據(jù)。具體的作物模型為“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模擬器”。具體數(shù)據(jù)為土壤調(diào)查地理數(shù)據(jù)，廣動(dòng)態(tài)范圍植被指數(shù)，以及美國(guó)國(guó)家氣象數(shù)據(jù)中心的實(shí)時(shí)天氣數(shù)據(jù)。通過融合這些模型和數(shù)據(jù)，推薦當(dāng)?shù)赜衩追N植的N追肥量在60—120 kg/hm2。

3.2 數(shù)據(jù)隱私與信息不對(duì)稱

盡管參與數(shù)據(jù)社區(qū)或網(wǎng)絡(luò)能從中受益，農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者將個(gè)體的生產(chǎn)、環(huán)境、管理等數(shù)據(jù)提供給第三方數(shù)據(jù)平臺(tái)，可能會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)隱私、安全方面的問題[9]。在美國(guó)，數(shù)據(jù)服務(wù)提供者主要是企業(yè)，而且在大部分情況下，個(gè)體農(nóng)場(chǎng)在享受數(shù)據(jù)服務(wù)的同時(shí)，也需要提供自身農(nóng)場(chǎng)的數(shù)據(jù)。對(duì)于擁有數(shù)據(jù)“無(wú)形資產(chǎn)”的農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者來說，這樣的“信息不對(duì)稱問題”會(huì)引發(fā)利益擔(dān)憂：例如，土地?fù)碛姓?、農(nóng)資零售商以及其他服務(wù)提供商，可能因具備準(zhǔn)入多個(gè)個(gè)體數(shù)據(jù)的條件，獲取相對(duì)個(gè)人農(nóng)場(chǎng)主的商業(yè)談判優(yōu)勢(shì)。換言之，數(shù)據(jù)服務(wù)提供者因其掌握大量的個(gè)體數(shù)據(jù)，將比數(shù)據(jù)社區(qū)中的農(nóng)場(chǎng)成員享有更多利益[9]。

據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)資源管理調(diào)查的數(shù)據(jù)顯示[11]，目前主要有四種與大數(shù)據(jù)相關(guān)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)被廣泛使用：(1)作物產(chǎn)量監(jiān)測(cè)地圖；(2)土壤監(jiān)測(cè)地圖；(3)自動(dòng)引導(dǎo)機(jī)械作業(yè)；(4)變量投入施用技術(shù)。此外，大量營(yíng)養(yǎng)元素(氮、磷、鉀)、微量營(yíng)養(yǎng)元素，以及土壤類型也被記錄繪制成圖。上述技術(shù)中，農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)導(dǎo)航有賴于全球定位系統(tǒng)(GPS)定位技術(shù)，變量投入施用技術(shù)則需要依據(jù)作物產(chǎn)量或土壤監(jiān)測(cè)地圖來確定投入量。農(nóng)場(chǎng)主、農(nóng)資供應(yīng)商，以及農(nóng)場(chǎng)管理方案定制咨詢專家都是這些數(shù)據(jù)的消費(fèi)者。

3.3 大數(shù)據(jù)的次級(jí)利用與宏觀政策分析

大數(shù)據(jù)的次級(jí)利用遠(yuǎn)比數(shù)據(jù)的初級(jí)應(yīng)用有價(jià)值，這一點(diǎn)也是區(qū)別“小數(shù)據(jù)”與“大數(shù)據(jù)”的重要特征[9]。例如，與個(gè)體農(nóng)場(chǎng)地塊關(guān)聯(lián)的作物產(chǎn)量、土壤測(cè)試、土地肥力等數(shù)據(jù)，在區(qū)域?qū)用嬲现?，能形成區(qū)域大數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可用于分析區(qū)域?qū)用娴耐寥鲤B(yǎng)分流失、農(nóng)業(yè)面源污染等環(huán)境問題，進(jìn)而將有利于提高農(nóng)業(yè)活動(dòng)的可持續(xù)發(fā)展性與可追溯性。換言之，從環(huán)境經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，因精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)普及而促成的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)，不僅可為科學(xué)評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)環(huán)境管理政策的治理效果提供數(shù)據(jù)事實(shí)基礎(chǔ)，也能為探索分析環(huán)境政策提供數(shù)據(jù)素材：例如，上述區(qū)域農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可用于模擬、分析區(qū)域?qū)用娴摹翱偭靠刂婆c交易”養(yǎng)分管理機(jī)制，為評(píng)判該市場(chǎng)手段的經(jīng)濟(jì)可行性和經(jīng)濟(jì)效率提供科學(xué)支撐[9]。

事實(shí)上，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“次級(jí)利用價(jià)值”，對(duì)美國(guó)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。在農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)豐富的美國(guó)，構(gòu)建農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)框架和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)價(jià)值是其面臨的主要問題。Woodard[12]提到，盡管美國(guó)有關(guān)農(nóng)業(yè)資源、生產(chǎn)過程、生態(tài)環(huán)境以及市場(chǎng)信息的數(shù)據(jù)極其豐富，但數(shù)據(jù)利用低效，一個(gè)重要原因就在于缺乏一個(gè)安全的公共數(shù)據(jù)平臺(tái)來整合這些數(shù)據(jù)資源。

3.4 美國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)小結(jié)

管理成效方面，美國(guó)實(shí)施基于數(shù)據(jù)進(jìn)行決策的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)有利于農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展：通過感知、傳輸和處理分析各類農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，其能促進(jìn)資源的高效利用，從而降低農(nóng)業(yè)物耗、能耗及相關(guān)經(jīng)濟(jì)成本，并保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。

微觀方面，美國(guó)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的形成主要依靠第三方數(shù)據(jù)服務(wù)提供商將多個(gè)個(gè)體數(shù)據(jù)收集并整合。個(gè)體通過加入數(shù)據(jù)社區(qū)或網(wǎng)絡(luò)，與第三方共享自身數(shù)據(jù)來獲得第三方提供的大數(shù)據(jù)服務(wù)。這種“眾包”方式，將原本以特定體系(例如美國(guó)農(nóng)業(yè)部自然資源保護(hù)局)為核心的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)任務(wù)轉(zhuǎn)化成以特定數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)任務(wù)為核心的網(wǎng)絡(luò)化社會(huì)生產(chǎn)，即農(nóng)戶個(gè)體成為數(shù)據(jù)采集員，這使得數(shù)據(jù)采集隊(duì)伍擴(kuò)大、數(shù)據(jù)覆蓋范圍更廣[13]。當(dāng)然，這其中涉及數(shù)據(jù)隱私與信息合理利用的問題。

宏觀方面，美國(guó)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)資源已經(jīng)相當(dāng)豐富，但如何將各類農(nóng)業(yè)資源、生態(tài)環(huán)境、生產(chǎn)管理以及市場(chǎng)信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行整合并有效利用，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)更為高級(jí)的“次級(jí)應(yīng)用價(jià)值”，仍是美國(guó)面臨的有待實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。提早設(shè)計(jì)好農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)資源整合利用平臺(tái)，也將是我國(guó)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展方面實(shí)現(xiàn)“彎道超車”的著力點(diǎn)。其中，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)尤其對(duì)農(nóng)業(yè)-環(huán)境保護(hù)及相關(guān)政策制定具有顯著價(jià)值。

4 影響我國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)普及的非技術(shù)因素

進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展迅猛：從2003年至2012年，全國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)總動(dòng)力從604億kW增長(zhǎng)至1 020億kW，增幅近69%；2012年底，全國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化率為57%[14]，2015年則達(dá)到63%，且與之相伴的是我國(guó)農(nóng)業(yè)對(duì)信息化發(fā)展日益增長(zhǎng)的需求[7]。自2013年起，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部選址天津、上海、安徽3個(gè)省市開展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗(yàn)工程，旨在探索如何發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，并為構(gòu)建國(guó)家農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)框架體系及相關(guān)平臺(tái)提供前驅(qū)基礎(chǔ)[8]?，F(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備方面，我國(guó)近年來重點(diǎn)發(fā)展和研究了智能化糧食收獲機(jī)械；農(nóng)業(yè)機(jī)具管理方面，重點(diǎn)研發(fā)了基于GPS的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程信息化服務(wù)系統(tǒng)，用于機(jī)械故障診斷和維修指導(dǎo)[15]。未來，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化將更強(qiáng)調(diào)“智能化、大功率、環(huán)保高效”[14]。就目前而言，我國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)仍處于“試驗(yàn)、示范”的前期準(zhǔn)備階段。

此外，未來精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)要普及，技術(shù)供給側(cè)要能提供滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)多樣化需求的各項(xiàng)技術(shù)。比如，隨著傳統(tǒng)糧食種植縮減，經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物(水果、蔬菜、藥材等)在增加，這就需要配套裝備及技術(shù)的多樣化發(fā)展[14]。另外，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的多樣性、復(fù)雜性也要求新準(zhǔn)備及技術(shù)能匹配具體的作業(yè)環(huán)境，例如在開闊田間使用GPS導(dǎo)航，在園林間則最好選擇視覺導(dǎo)航[16]。

總之，現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備與信息技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)不可或缺的硬件和軟件基礎(chǔ)?，F(xiàn)有與“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)采納及影響因素分析的國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)尚為罕見。盡管如此，有關(guān)普通“農(nóng)業(yè)機(jī)械”或新技術(shù)采納的文獻(xiàn)可能為“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”普及的問題帶來若干啟示。本研究重點(diǎn)關(guān)注“非技術(shù)”方面影響技術(shù)采納的各種微觀、宏觀社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。

4.1 農(nóng)戶管理能力

農(nóng)戶的管理能力是技術(shù)決策的內(nèi)生因素。董瑩等[17]探究了在我國(guó)常見的小規(guī)模分散經(jīng)營(yíng)模式條件下，個(gè)體農(nóng)戶的管理能力如何影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)新、采用新技術(shù)的效果。以北京的示范戶與非示范戶為調(diào)研對(duì)象，研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)戶的技術(shù)需求是推動(dòng)生產(chǎn)創(chuàng)新的主要因素，而且示范戶采用新技術(shù)通常能帶來正效應(yīng)。具體表現(xiàn)在：示范戶投入要素的結(jié)構(gòu)較非示范戶要更合理，產(chǎn)出的貢獻(xiàn)要素不僅來源多樣而且效率較高；另一方面，非示范戶更依賴土地資源、化肥物質(zhì)的投入。此外，從農(nóng)戶個(gè)體及經(jīng)營(yíng)特征角度來看，示范戶具有年輕、專業(yè)、經(jīng)營(yíng)規(guī)模適度等特征。

4.2 農(nóng)戶稟賦

農(nóng)戶稟賦對(duì)農(nóng)戶采納技術(shù)決策具有顯著影響?？紫橹堑萚18]以我國(guó)西部地區(qū)為例，發(fā)現(xiàn)政府機(jī)構(gòu)推廣高成本的新技術(shù)，面臨著要在兩類農(nóng)戶之間做選擇：一類是具有或潛在具有承擔(dān)得起采納成本的農(nóng)戶，另一類是經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)較弱、但同時(shí)又有較強(qiáng)的采納新技術(shù)意愿的農(nóng)戶。為此，文章建議政府需要對(duì)經(jīng)濟(jì)條件欠佳、改變自身狀況意愿較強(qiáng)的農(nóng)戶輔以一定財(cái)政支持。另外，推廣部門也應(yīng)廣泛、深入地宣傳新技術(shù)，充分接觸地理位置較偏遠(yuǎn)、經(jīng)濟(jì)狀況欠佳的農(nóng)戶，使各類農(nóng)戶都能在信息充分的基礎(chǔ)上，做出技術(shù)采納決策。這與Daberkow等[4]的研究相呼應(yīng)，即政府或私營(yíng)部門的信息服務(wù)通常可能更傾向瞄準(zhǔn)具備經(jīng)濟(jì)能力的農(nóng)戶，從而產(chǎn)生馬太效應(yīng)，強(qiáng)化“經(jīng)濟(jì)能力強(qiáng)-獲取信息服務(wù)多-經(jīng)濟(jì)能力更強(qiáng)”的正反饋循環(huán)。因此，從普惠和公平原則的角度出發(fā)，政府方面有必要出臺(tái)扶持經(jīng)濟(jì)能力較弱農(nóng)戶的政策。

4.3 農(nóng)業(yè)項(xiàng)目

政府農(nóng)業(yè)項(xiàng)目對(duì)農(nóng)戶技術(shù)采納也產(chǎn)生引導(dǎo)作用。田甜等[19]以湖北省部分地區(qū)的農(nóng)戶為調(diào)研對(duì)象，考察了農(nóng)地整理項(xiàng)目對(duì)農(nóng)戶使用農(nóng)業(yè)機(jī)械行為的影響。其研究發(fā)現(xiàn)：(1)農(nóng)地整理項(xiàng)目這樣的政策能影響農(nóng)戶對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械投入量最優(yōu)規(guī)模的大小，且總體來看，農(nóng)地整理項(xiàng)目通過隱含對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的需求促進(jìn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展。可見，政策性引導(dǎo)能發(fā)揮重要作用；(2)除了政策推動(dòng)外，農(nóng)戶使用農(nóng)業(yè)機(jī)械的行為受市場(chǎng)條件，例如資本要素、農(nóng)產(chǎn)品與勞動(dòng)力的市場(chǎng)價(jià)格的影響，以及自身和自身家庭特征的影響。

4.4 補(bǔ)貼政策

對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)采納、農(nóng)機(jī)購(gòu)置等通常涉及較大前期投入的決策來說，政府補(bǔ)貼政策的作用不可忽視。潘經(jīng)韜等[20]研究了農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼對(duì)農(nóng)業(yè)作業(yè)服務(wù)市場(chǎng)發(fā)展的影響，該研究利用2004—2013年省級(jí)面板數(shù)據(jù)，主要回答農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼究竟是促進(jìn)了農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展，還是增加了自主購(gòu)機(jī)作業(yè)。研究發(fā)現(xiàn)，政府的農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼產(chǎn)生的“擠入效應(yīng)”要強(qiáng)于“擠出效應(yīng)”，即政府補(bǔ)貼對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展較對(duì)農(nóng)戶自主購(gòu)機(jī)有更強(qiáng)的正向效應(yīng)。當(dāng)然，政策對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)市場(chǎng)的推動(dòng)也可能將牽涉到數(shù)據(jù)歸屬與共享的問題，即農(nóng)業(yè)生產(chǎn)田間作業(yè)的數(shù)據(jù)是屬于農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)提供商，還是購(gòu)買作業(yè)服務(wù)的農(nóng)戶?；诿绹?guó)個(gè)體農(nóng)戶將自身數(shù)據(jù)提供給第三方數(shù)據(jù)服務(wù)供應(yīng)商的經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)未來農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展需要解決大數(shù)據(jù)隱私和合理公平利用的問題。

就精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)自主購(gòu)機(jī)而言，政府如何制定相關(guān)補(bǔ)貼政策，尚缺乏科學(xué)依據(jù)。一個(gè)重要原因是目前國(guó)內(nèi)有關(guān)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的成本研究近乎空白[21]：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)生的成本不明確，比如先期投入有多大，長(zhǎng)遠(yuǎn)角度對(duì)自然資源影子價(jià)格的影響，不同階段的成本項(xiàng)目構(gòu)成及比重等，都有待翔實(shí)的調(diào)查和研究。此外，厘清精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)生成本，也是為評(píng)判精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是否合適大規(guī)模推廣、如何界定適度規(guī)模提供決策依據(jù)[21]。

4.5 其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素

土地規(guī)模偏小與細(xì)碎化也阻礙了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展[2]。例如，配備智能系統(tǒng)的大型農(nóng)業(yè)機(jī)械，在以農(nóng)戶為決策單元的小塊耕地上難以有效或高效作業(yè)。此外，政府也需要為農(nóng)資制造業(yè)提供良好成長(zhǎng)環(huán)境。例如，制定良好的產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)制造商大力研發(fā)，以滿足未來精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的多樣化需求[14]。綜上，農(nóng)戶自身的管理能力和稟賦條件，農(nóng)業(yè)政策和/或服務(wù)市場(chǎng)條件，以及土地規(guī)模和產(chǎn)業(yè)政策等，都是制定精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣方案中需要仔細(xì)考慮的因素。

5 中美經(jīng)驗(yàn)對(duì)比總結(jié)與政策建議

目前，我國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)還處于起步階段。對(duì)中美兩國(guó)情況進(jìn)行比較分析，有助于發(fā)掘促進(jìn)我國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)合理發(fā)展的著力點(diǎn)和解決問題的思路。表1對(duì)比了中美兩國(guó)之間有關(guān)新技術(shù)采納的微觀、宏觀影響因素。

表1 中美比較：促進(jìn)采納先進(jìn)技術(shù)的微觀與宏觀因素

Table 1 Comparison of micro-and macro-level factors facilitating the adoption of advanced technologies in China and the US

在個(gè)體層面，不論是中國(guó)還是美國(guó)，經(jīng)濟(jì)能力和資源稟賦條件較好、掌握一定信息技術(shù)知識(shí)的農(nóng)戶更有可能去了解和接觸新技術(shù)。同時(shí)，新技術(shù)信息服務(wù)提供者或推廣部門也可能更青睞這些農(nóng)戶，造成“強(qiáng)者更強(qiáng)、弱者越弱”的馬太效應(yīng)。

對(duì)我國(guó)正處在農(nóng)業(yè)機(jī)械信息化、智能化發(fā)展的階段來說，中美個(gè)體層面的對(duì)比分析表明：(1)信息服務(wù)要更注重向信息接收不充分的農(nóng)戶傾斜；(2)政府要加強(qiáng)對(duì)較弱勢(shì)農(nóng)戶的財(cái)政支持，助其實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。具體政策可以從提升農(nóng)戶管理能力、信息素養(yǎng)以及經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)著手。在管理能力方面，政府可通過宣傳教育、推動(dòng)合作示范等途徑使農(nóng)戶意識(shí)到精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)具有提高生產(chǎn)效率、保障或提升產(chǎn)品質(zhì)量的潛能，且農(nóng)戶能借助現(xiàn)代信息技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與市場(chǎng)的低成本對(duì)接、提高農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[8]。在信息素養(yǎng)方面，可從“回鄉(xiāng)”機(jī)制創(chuàng)新著手，使具備一定技術(shù)知識(shí)和社會(huì)見識(shí)的“城歸”發(fā)揮帶頭作用，促使農(nóng)戶培養(yǎng)自身信息素養(yǎng)、向智能化方向看齊[7，15，22]。在經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)方面：(1)有必要將財(cái)政轉(zhuǎn)移支付向“有回報(bào)”的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面傾斜[22]，其中可包括社會(huì)性基礎(chǔ)設(shè)施如教育培訓(xùn)；(2)優(yōu)化農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼政策，加大對(duì)購(gòu)置先進(jìn)適用現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備的補(bǔ)貼力度，并鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)合作社運(yùn)用先進(jìn)裝備組織生產(chǎn)作業(yè)[7]。此外，在技術(shù)供給方面，我國(guó)也應(yīng)加快研發(fā)一批“操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便”的適用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)產(chǎn)品[8]。

在宏觀層面，美國(guó)政府通過環(huán)境激勵(lì)項(xiàng)目間接地促進(jìn)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的發(fā)展，我國(guó)則通過補(bǔ)貼方式直接促進(jìn)一般農(nóng)業(yè)機(jī)械化的普及。

隨著我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的深入開展，未來我國(guó)也可借鑒美國(guó)經(jīng)驗(yàn)，通過農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的方式間接推動(dòng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的普及、農(nóng)業(yè)發(fā)展的智能化及大數(shù)據(jù)建設(shè)。例如，可通過宣傳教育、推動(dòng)技術(shù)示范等途徑提升公眾環(huán)境意識(shí)，讓農(nóng)戶認(rèn)識(shí)到精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)不僅能帶來經(jīng)濟(jì)效益，還具備“提高產(chǎn)能、保護(hù)環(huán)境”的潛力[15]。此外，為未來更有效、安全地利用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)，我國(guó)也應(yīng)提早規(guī)劃好農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的頂層設(shè)計(jì)。目前，我國(guó)涉農(nóng)數(shù)據(jù)采集主要圍繞生產(chǎn)展開，并主要由國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和國(guó)家糧食和物質(zhì)儲(chǔ)備局開展監(jiān)測(cè)，且重點(diǎn)放在大宗農(nóng)產(chǎn)品上[23]。而且，在平臺(tái)建設(shè)、開放共享方面，我國(guó)涉農(nóng)數(shù)據(jù)也存在總量偏低、質(zhì)量不高的情況。要實(shí)現(xiàn)超出農(nóng)業(yè)本身、跨區(qū)域尺度的大數(shù)據(jù)“次級(jí)利用價(jià)值”，我國(guó)可通過搭建“開放式、協(xié)作式”平臺(tái)，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過“眾包眾籌”方式實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的大規(guī)模覆蓋與共享基礎(chǔ)的建立和優(yōu)化[23]。此外，考慮到以“眾包”方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可能會(huì)因采集人員復(fù)雜而影響采集的專業(yè)性與連續(xù)性，產(chǎn)生各類誤差甚至錯(cuò)誤，有必要在數(shù)據(jù)平臺(tái)上通過數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制[13]。