美日智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)我國(guó)的啟示

鄭 磊

(國(guó)家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心，北京 100040)

智慧農(nóng)業(yè)一般認(rèn)為是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，運(yùn)用傳感器和軟件對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行控制。從廣泛意義上講，智慧農(nóng)業(yè)還包括農(nóng)業(yè)電子商務(wù)、食品溯源防偽、農(nóng)業(yè)休閑旅游、農(nóng)業(yè)信息服務(wù)等內(nèi)容。

1 美日智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展特征

1.1 美國(guó)：推進(jìn)信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)全面結(jié)合

美國(guó)農(nóng)業(yè)是以大型家庭農(nóng)場(chǎng)為主要模式的典型代表，其具備的人力成本較高、人均耕種土地較多特點(diǎn)，決定了美國(guó)農(nóng)業(yè)需要借助機(jī)械化和數(shù)字化來(lái)降低農(nóng)業(yè)成本。美國(guó)20世紀(jì)70年代就具備了較高的機(jī)械化水平[1]，為智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

美國(guó)基本實(shí)現(xiàn)了所有農(nóng)作物和畜產(chǎn)品生產(chǎn)的機(jī)械化、精準(zhǔn)化。在播種環(huán)節(jié)，將天氣、土壤等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)參數(shù)信息與耕地、能源等資源信息以及市場(chǎng)信息、勞動(dòng)力信息等資料輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，從而得出最好的種植方案，并根據(jù)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)情況以及氣候變化種植合適的作物[2]。播種中，使用智能機(jī)器人、智能農(nóng)機(jī)等智能設(shè)備完成播種自動(dòng)化，如智能噴藥機(jī)按照設(shè)定的路線施肥、打藥。在管理環(huán)節(jié)，通過(guò)推進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控農(nóng)場(chǎng)內(nèi)的溫度、濕度、風(fēng)力、雨水等信息，精準(zhǔn)確定每個(gè)地塊的播種、耕作時(shí)間；在收獲環(huán)節(jié)，通過(guò)使用智能收割機(jī)、智能采摘機(jī)等智能機(jī)械，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高效率采摘。如，草莓收獲智能機(jī)械人，可取代30名勞動(dòng)力，1d可收獲3.24hm2。

1.1.2 信息技術(shù)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變革

早在2013年，美國(guó)農(nóng)場(chǎng)使用數(shù)字用戶專線(DSL)的比例為6.0%，信息化水平89.6%。在生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)環(huán)節(jié)借助于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品全生命周期和全生產(chǎn)流程的數(shù)據(jù)共享及智能決策；流通環(huán)節(jié)通過(guò)農(nóng)業(yè)電子商務(wù)，構(gòu)建了從生產(chǎn)者到需求者的網(wǎng)上直銷渠道。在流通溯源與品質(zhì)保障環(huán)節(jié)，通過(guò)使用區(qū)塊鏈技術(shù)，農(nóng)產(chǎn)品交易、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、匯款、金融等變得更加透明且可追蹤。

1.1.3 充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用

美國(guó)通過(guò)建立以國(guó)家為主體的農(nóng)業(yè)信息化系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)為智慧農(nóng)業(yè)提供支撐。從機(jī)構(gòu)設(shè)置上來(lái)看，農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)局(NASS)、農(nóng)業(yè)市場(chǎng)服務(wù)局(FSA)等機(jī)構(gòu)均被納入數(shù)字資源采集系統(tǒng)之中，采集數(shù)據(jù)最后都會(huì)匯總到美國(guó)農(nóng)業(yè)部，形成美國(guó)農(nóng)業(yè)“信息監(jiān)測(cè)預(yù)警”。從支撐農(nóng)業(yè)發(fā)展來(lái)看，通過(guò)建設(shè)大規(guī)模的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，如PEST BANK數(shù)據(jù)庫(kù)、BIOSIS PREVIEW數(shù)據(jù)庫(kù)等為數(shù)字化農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供必要的數(shù)據(jù)信息；廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，模擬農(nóng)作物具體的發(fā)芽日期等細(xì)節(jié)性的生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)提前規(guī)避農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各類可預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 日本：有針對(duì)性地推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展

人多地少、精耕細(xì)作是日本農(nóng)業(yè)的典型特征，隨著日本高齡少子化發(fā)展趨勢(shì)，日本農(nóng)業(yè)生產(chǎn)呈現(xiàn)出“后繼無(wú)人”的窘境，“空心化”現(xiàn)象日趨嚴(yán)峻，小規(guī)模農(nóng)戶經(jīng)營(yíng)模式農(nóng)業(yè)兼業(yè)化趨勢(shì)明顯[3]，但日本政府通過(guò)推進(jìn)農(nóng)業(yè)多元化發(fā)展方式，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)在農(nóng)業(yè)從業(yè)人口減少趨勢(shì)下農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不減反增的成績(jī)。截至目前，日本仍是亞洲地區(qū)農(nóng)業(yè)信息化較為發(fā)達(dá)的國(guó)家。

(1)年齡≥18歲,<70歲;(2)符合中華人民共和國(guó)《痔臨床診治指南》內(nèi)痔診斷標(biāo)準(zhǔn)者;(3)符合2006版《肛瘺臨床診治指南》中低位單純性肛瘺的診斷標(biāo)準(zhǔn)者;(4)無(wú)遺傳性、傳統(tǒng)性疾病者;(5)良好的依從性,簽定知情同意書(shū)。

1.2.1 將智慧農(nóng)業(yè)作為解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的必選項(xiàng)

為應(yīng)對(duì)“高齡少子化”帶來(lái)的農(nóng)業(yè)從業(yè)人口巨減問(wèn)題及順應(yīng)農(nóng)業(yè)貿(mào)易自由化的趨勢(shì)，智慧農(nóng)業(yè)是其中的一個(gè)重點(diǎn)突破口。利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，將“經(jīng)驗(yàn)”轉(zhuǎn)換為客觀“數(shù)據(jù)”，大幅降低農(nóng)業(yè)從業(yè)門檻的同時(shí)提升農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；通過(guò)開(kāi)發(fā)“可穿戴的輔助設(shè)備”或使用機(jī)器人進(jìn)行操作，減少對(duì)人造成的傷害或直接人員投入。日本綜合研究所預(yù)測(cè)，到2030年日本農(nóng)業(yè)人口將減少到100萬(wàn)人，智慧農(nóng)業(yè)成為保持日本農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在。

1.2.2 打造全方位的農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)體系

農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)信息服務(wù)方面，農(nóng)業(yè)市場(chǎng)銷售信息服務(wù)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)發(fā)布全國(guó)82個(gè)農(nóng)產(chǎn)品中央批發(fā)市場(chǎng)和564個(gè)地區(qū)批發(fā)市場(chǎng)的銷售數(shù)量及海關(guān)每天各種農(nóng)產(chǎn)品的進(jìn)出口通關(guān)量；農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量和價(jià)格行情預(yù)測(cè)系統(tǒng)可對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)及海外市場(chǎng)暢銷農(nóng)產(chǎn)品種類、價(jià)格實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)。在農(nóng)業(yè)科技生產(chǎn)信息服務(wù)方面，271種主要農(nóng)作物栽培要點(diǎn)可按品種、地區(qū)特點(diǎn)在網(wǎng)上進(jìn)行詳細(xì)查詢[6]。農(nóng)業(yè)綜合情報(bào)服務(wù)方面，借助網(wǎng)絡(luò)農(nóng)戶可隨時(shí)查詢農(nóng)業(yè)技術(shù)信息、文獻(xiàn)摘要、市場(chǎng)信息、病蟲(chóng)害情況與預(yù)報(bào)等綜合信息。

政企合力共同推進(jìn)“智慧農(nóng)業(yè)”。日本政府不斷構(gòu)建完善相關(guān)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)國(guó)家平臺(tái)(WAGRI)，使得分散在ICT供應(yīng)商和農(nóng)業(yè)設(shè)備制造商手中的公共數(shù)據(jù)得以聚攏，為創(chuàng)造更高質(zhì)量服務(wù)提供支撐。政府鼓勵(lì)I(lǐng)T企業(yè)“跨界”進(jìn)入農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域。如，東芝采用先進(jìn)的電子遙控技術(shù)、新能源技術(shù)和自動(dòng)化管理系統(tǒng)，優(yōu)化組合農(nóng)作物生產(chǎn)所需要的光、水、土和肥料，批量生產(chǎn)各種蔬菜；松下通過(guò)投入遠(yuǎn)程影像技術(shù)，減少了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的管理人員，而且降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)所需的成本。

2 我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的問(wèn)題

大國(guó)小農(nóng)是我國(guó)的基本國(guó)情和農(nóng)情，改革開(kāi)放40a來(lái)，農(nóng)業(yè)靠天吃飯的基本局面并未得到根本性改變，并且在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代下，農(nóng)業(yè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)水平也并未向工業(yè)和服務(wù)業(yè)一樣得到較大提升。截至2020年3月，《中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展白皮書(shū)(2020)》數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)農(nóng)業(yè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)滲透率僅8.2%。可以說(shuō)，我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)仍處于起步階段。

2.1 我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)整體處于“單點(diǎn)應(yīng)用”階段

2.1.1 我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)具備較為牢固的發(fā)展基礎(chǔ)

信息基礎(chǔ)設(shè)施方面，得益于我國(guó)網(wǎng)絡(luò)扶貧、電信普遍服務(wù)試點(diǎn)深入推進(jìn)，根據(jù)《中國(guó)寬帶發(fā)展白皮書(shū)(2019年)》第44次《中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》，2019年我國(guó)行政村通光纖率、行政村4G覆蓋率均達(dá)到98%及以上，固定寬帶人口普及率超過(guò)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)國(guó)家平均水平[4]。農(nóng)村電子商務(wù)能力方面，截至2020年10月，全國(guó)農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)零售額由2014年的1800億元，增長(zhǎng)到2019年的1.7萬(wàn)億元，規(guī)模擴(kuò)大了8.4倍。信息綜合服務(wù)能力方面，截至2019年底，全國(guó)接近70%的行政村已建成了38萬(wàn)個(gè)益農(nóng)信息社，為農(nóng)民和新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體提供公益服務(wù)7709萬(wàn)人次，開(kāi)展便民服務(wù)2.6億人次。

2.1.2 在智慧農(nóng)業(yè)部分領(lǐng)域基本實(shí)現(xiàn)探索性應(yīng)用

與美國(guó)相比，我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)體現(xiàn)在部分特定領(lǐng)域上實(shí)現(xiàn)淺層應(yīng)用。在種植前，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)用GIS、遙感測(cè)控、無(wú)人機(jī)等技術(shù)和設(shè)備對(duì)基本農(nóng)田情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提供種植指導(dǎo)；在種植管理環(huán)節(jié)，借助農(nóng)業(yè)傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)管和自動(dòng)調(diào)節(jié)。在大數(shù)據(jù)應(yīng)用上，基本已經(jīng)形成了覆蓋主要農(nóng)作物的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，可結(jié)合相關(guān)分析技術(shù)，對(duì)主要農(nóng)產(chǎn)品提供監(jiān)測(cè)預(yù)警、價(jià)格指導(dǎo)功能。

2.2 存在的問(wèn)題

2.2.1 尚不具備整體推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的條件

受制于我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平不高所限，智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨較大局限。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，2019年我國(guó)綜合機(jī)械化率為69%，美國(guó)、日本則達(dá)到99%以上，我國(guó)與美、日差別較大。此外，從農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上來(lái)看，美國(guó)80%的農(nóng)場(chǎng)已用上農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，我國(guó)則處于試驗(yàn)和示范的階段；從農(nóng)業(yè)機(jī)器人應(yīng)用上來(lái)看，日本已經(jīng)進(jìn)入農(nóng)業(yè)機(jī)器人的時(shí)代，我國(guó)也仍在試驗(yàn)和論證階段。

2.2.2 缺乏具體的統(tǒng)籌規(guī)劃和實(shí)施方案

目前，我國(guó)制定并推出了相關(guān)政策文件，但所出臺(tái)的文件多為方向性的指導(dǎo)文件，基層執(zhí)行方面很難具體結(jié)合實(shí)際情況更好落實(shí)。此外，當(dāng)前政策更多集中在重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)示范，缺乏更為具體的教學(xué)案例和實(shí)施方案，下沉到縣、鄉(xiāng)之后很難具體指導(dǎo)農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展。

2.2.3 數(shù)據(jù)資源尚未真正打通

智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵點(diǎn)在于需要形成基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新機(jī)制和新模式。但結(jié)合現(xiàn)實(shí)來(lái)看，由于本身行政分割體系下，數(shù)據(jù)壁壘問(wèn)題頻發(fā)。農(nóng)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)分散在不同部門，彼此資源很難實(shí)現(xiàn)共享利用。

2.2.4 農(nóng)民對(duì)智慧農(nóng)業(yè)認(rèn)識(shí)不足

我國(guó)農(nóng)業(yè)從業(yè)人口普遍老齡化、低學(xué)歷化，加之自古以來(lái)的“小農(nóng)思想”，就容易給智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)困難，即人們會(huì)直觀追求短期的效益，而不會(huì)重視發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)前的信息化投入[1]。如果不能直接證明發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)所取得的實(shí)際效益，就很難讓人接受智慧農(nóng)業(yè)及其相關(guān)技術(shù)。

3 美、日智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)我國(guó)的啟示

《數(shù)字鄉(xiāng)村戰(zhàn)略綱要》、《2020年數(shù)字鄉(xiāng)村工作要點(diǎn)》均提出要推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推進(jìn)數(shù)字農(nóng)業(yè)等內(nèi)容，我國(guó)應(yīng)搶抓數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略機(jī)遇期，更好推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展[5]。

3.1 充分結(jié)合我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)

美國(guó)充分發(fā)揮信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合大農(nóng)場(chǎng)、集約化農(nóng)業(yè)特點(diǎn)，以全面應(yīng)用信息技術(shù)賦能農(nóng)業(yè)發(fā)展的方式，增強(qiáng)了農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；日本則結(jié)合本身人多地少、精耕細(xì)作的農(nóng)業(yè)特點(diǎn)，通過(guò)在薄弱環(huán)節(jié)重點(diǎn)推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的方式，提升農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)農(nóng)業(yè)當(dāng)前面臨的是機(jī)械化水平不高，農(nóng)業(yè)從業(yè)人口老齡化嚴(yán)重，在加快推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展補(bǔ)齊農(nóng)業(yè)短板的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)從全局出發(fā)，利用既有優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。此外，由于智慧農(nóng)業(yè)前期資金投入較大，需進(jìn)一步出臺(tái)激勵(lì)措施和優(yōu)惠條款。

3.2 打造適應(yīng)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的智能裝備

我國(guó)農(nóng)業(yè)在不同產(chǎn)業(yè)、不同區(qū)域間機(jī)械化發(fā)展水平非常不平衡。推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，需充分吸取農(nóng)業(yè)機(jī)械化推進(jìn)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，打造更多適合不同地區(qū)、不同產(chǎn)業(yè)間的智能機(jī)械裝備。此外，與智能農(nóng)業(yè)發(fā)展息息相關(guān)的農(nóng)業(yè)傳感器、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)人工智能等關(guān)鍵核心技術(shù)，我國(guó)尚不能完全自主研發(fā)，對(duì)外依賴性較強(qiáng)，仍需要加大研發(fā)程度，使其更好滿足智能農(nóng)業(yè)自主化發(fā)展。

3.3 打通我國(guó)農(nóng)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)壁壘

美國(guó)政府依托不斷完善數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)各種政策法規(guī)、機(jī)制設(shè)置將農(nóng)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一管控。為更好促進(jìn)我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，還需要從中央層面加大相關(guān)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)籌力度，建立農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，提高智慧農(nóng)業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)化程度，保證智慧化農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中的信息獲取真實(shí)性、傳遞精準(zhǔn)性、數(shù)據(jù)共享性，切實(shí)提升智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展水平。

3.4 強(qiáng)化智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)教育和宣傳力度

當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)從業(yè)者大多仍是受教育程度較低的中老年人，受制于傳統(tǒng)觀念影響，中老年農(nóng)業(yè)從業(yè)者并不容易理解信息化發(fā)展的規(guī)律，更傾向于信奉經(jīng)驗(yàn)主義。因此，在推行智慧農(nóng)業(yè)的過(guò)程中，仍需要進(jìn)一步做好思想教育工作，并結(jié)合當(dāng)前面臨的具體情況，編制更具有教學(xué)意義的案例，或以試驗(yàn)田的形式先行進(jìn)行試點(diǎn)推廣。此外，鑒于我國(guó)農(nóng)村地區(qū)普遍人才不足，國(guó)家仍需要派出一定既懂信息化又懂農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)律的專家或?qū)W者，用于指導(dǎo)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，既彌補(bǔ)人才不足，又形成更多可復(fù)制可推廣的試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)以供推廣應(yīng)用。