物联网技术与农业转型研究

林华坚，倪 婷

（1.兰州理工大学计算机与通信学院，甘肃兰州 730050；2.兰州理工大学经济管理学院，甘肃兰州 730050）

物联网技术与农业转型研究

林华坚1，倪 婷2

（1.兰州理工大学计算机与通信学院，甘肃兰州 730050；2.兰州理工大学经济管理学院，甘肃兰州 730050）

20世纪70年代末，中国农村逐步开始实行家庭联产承包责任制，这种方式不仅充分调动了农民的生产积极性使农民走向富裕，而且为改革开放打下了坚实的农业基础。然而近年来农业的人均劳动力产值增速与我国经济发展增速出现了不匹配的情况，伴随着新一代信息技术的突破和扩散，智能制造、物联网、大数据等都对传统发展理念、发展方式产生了颠覆性、革命性的影响，引发了经济社会发展的深刻变革。如何利用科学技术去补齐我国的农业短板、进一步解放生产力、提高农业生产效率、缩小贫富差距是当前迫切需要解决的问题。文章从我国农业的发展现状入手，比对国外农业发展进程，结合物联网技术对于我国农业发展的影响，进而探求我国农业可取的发展方式和当前应采取的政策的建议。

物联网 大数据 生产效率 农业发展

提升产业竞争力是发展一个产业的关键，产业政策是促进和提升产业竞争力的重要方式。农业产业的竞争力和发展水平与一个国家的经济发展水平也是息息相关的。物联网被视为全球下一个万亿元级规模的新兴产业，物联网的技术创新和产业发展受到了世界各国的广泛关注，如何结合这一新兴技术对传统产业进行产业升级也是亟待思考的问题。

我国是世界上人口最多的国家，然而人均耕地面积却不足世界平均水平。人均耕地少、经济发展水平低、劳动力老龄化更是我国广大农村的普遍现象。以一种更高效率的产出模式进行农业转型，对于提高农业发展水平、缩小贫富差距、为经济增长注入新动力都有重要意义。

1 我国农业发展现状与趋势分析

1.1 我国的农业发展现状及趋势

图1-1所示，选取近10年的数据[1]进行分析，10年来我国第一产业就业人口逐步降低，产值处于缓慢下降的趋势。截止2015年的数据显示，中国仍然有近28%的劳动力从事于第一产业，然而其产值却仅占GDP的8%，由此可见我国农业发展水平现状仍属于劳动密集型。如何在保证满足需求的前提下降低劳动力水平，是提高生产效率、解放更多生产力到其他产业以缓解人口老龄化压力的关键所在。

2015年农村人口比重为43.90%（包含进城务工人员），其中65岁以上人口占比10%。从现实数据来看，我国农业的转型刻不容缓，并且转型的方向必须向着农业劳动人口比重降低、生产效率提高、充分利用老年人口劳动力、改变农业处于产业链底端的现状的方向发展。

图1-2所示，我国农作物播种面积总体趋于稳定，只有豆类下降明显。其原因为我国大豆竞争力不强导致依赖于进口，加之于退耕还林、建设用地的增加，农业作物的播种面积空间有限，必然将促使我国走向更加集约的生产方式。只有单位产值的提高，才能增加农业的可持续发展。而对于农业的产业结构，由图1-3中数据和目前国民生活水平的提高可以预计，未来粮食产量将维持稳定水平，水果、茶叶等农产品的需求会持续增长。

从以上3个方面可以粗略描述我国农业的发展现状为：耕地面积受限、农业人口劳动力不足、生产力效率较低、市场需求导向由对谷物的温饱型逐渐转变为对以水果、茶叶等为主要代表的享受型。

1.2 从国际视野分析我国的农业发展现状及趋势

世界各国由于国情、地理环境等的不同从而发展情况也千差万别，下面以国外的三大成功。模式和我国的现状进行比对，提供一些可借鉴经验。

1.2.1 以色列模式

以色列地处中东，既缺水又少土，因此以色列非常注重土地和淡水的高效利用，以色列节水农业发展水平居世界第一位[2]，平均每立方水可产2～3 kg粮食，是我国的2～3倍，水肥利用率达80%～90%。现在的以色列利用精耕细作的方式高效利用每一寸土地，实现了高效率的产出，不仅改变了粮食进口的初状，而且可以粮食出口。

图1-1 第一产业就业人口占比与产值占比

图1-2 2015年农业播种面积统计

图1-3 农业主要指标总产量

1.2.2 美国模式

美国国土平坦广阔，以广泛使用农业机械提高农业生产率和农产品的总产量为主要特色。美国农业机械化世界第一，平均每个农场耕种土地近1 600 hm2，可想而知，一旦离开机械的美国农业难以发展。在美国直接从事农业生产的约为350万人，这350万人的产出不仅养活了3亿美国人，还使美国成为全球最大的农产品出口国。所以，美国采用高水平的机械模式提高人均劳动力的产量，进而提高了农业生产效率。

1.2.3 法国模式

与土地稀缺、劳动力充足的以色列；土地充足、劳动力紧缺的美国不同，法国处于两者之间—典型的劳动力与土地适中，这类国家多以自给自足的小农经济为主。多年来，为发展现代农业，法国政府实行“一加一减”的政策：一加指为防止土地分散，规定土地只许一个子女继承；一减是规定55岁以上农民必须退休，并且发放离农补贴。如今法国的农业产值居欧洲之首，小农经济已经成为过去式，取而代之的是世界领先的现代农业。法国选择了通过集约土地减少农民，迫使产业进行升级的方式提高生产效率，从而实现农业发展。

1.2.4 我国可借鉴的国外经验之处

我国国土广阔国情复杂，既有土地广阔、人烟稀少的东北、西北地区，也有土地紧缺、人口密集的东南沿海地区；有平地、山地、荒漠等多样的耕作环境，因此不同地区政策的选择也应本着因地制宜的原则。土地稀少的地方应该发展高附加值的作物，结合新型的农业形态提升单位产出；土地广阔的地方应集约土地尽量机械化耕作，减少劳动力的投入以增加人均劳动力产出。

2 物联网技术支持下新型的农业产业链

自2005年国际电信联盟正式接受物联网概念以来，许多欧美发达国家都将物联网产业视作角逐新技术革命浪潮的重要手段。2009 年，时任国务院总理温家宝在无锡发表“感知中国”的讲话后，物联网发展慢慢上升到了“国家战略”的高度，此后被列入战略性新兴产业名单[3]。物联网在农业应用领域有很大的发展潜力，通过物联网可以实现对农业生产资源、农田环境以及生产模式更为高效便捷的管理。物联网在农业领域的应用应优先面向产业转型的发展，以市场需要为导向，以面向解决“三农”发展问题为重点，拓展创新研究领域。

物联网技术支持下农业的发展特点有：农作物墒情可感知、食品安全有保障、生产作业自动化、农产品销售方式多样化、盈利模式新型化。

2.1 农作物墒情可感知

中国自古就是农业大国，农业的生产一直受天气和环境影响较大，农靠天吃饭的现状始终没有彻底改变。我国政府在党的十八大上提出“新四化（新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化）”的目标，其中的农业现代化不仅能改变几千年来中国农民靠天吃饭的现状，更能成为中国经济新常态的一个增长点，加快经济转型升级。要实现农业的现代化，农业墒情的感知必不可少，墒情信息可为农作物管理、销售、溯源等提供信息。

农作物的墒情信息主要依靠各种传感器进行感知，比如温湿度传感器、雨滴传感器、CO2传感器、气压传感器、pH 值传感器等，通过这些传感器获取农产品生产、加工、储存等过程中的各类属性参数，使产品参数由宏观细化到个体乃至微观，实现农产品各环节的有效掌控。与此同时，这项技术在传统食品的现代化生产方面也有着很大的应用价值。采用物联网传感器技术获取农业生产、流通、销售过程中需要的各种信息，真正做到精细化农业生产，这样可以增强对各种生产要素的利用率，提高农业效益。

2.2 食品安全有保障

随着生活水平的提高，农产品的安全问题成为人们关注的热点。近年来由于“毒豆芽”、“毒大葱”等危害人们健康的有毒农产品的出现，其辨别也成为生产者和消费者极度关心的问题。随着物联网技术的发展、产品成本的降低，将物联网技术运用到农产品源头已经成为可能。

通过各类传感器记录农作物生长的全过程，构建农产品的唯一识别码系统，实现流向消费者的农产品一物一码，一旦档案信息形成不可更改，消费者可根据识别码查询农作物档案，选择放心的农产品。在流通环节，针对农产品易腐烂变质的特性，控制温度可以实现延长货架期的目的：在冷链过程中，物联网技术可以对食品的温度变化进行监控，及早发现问题并迅速处理；在食品物流和销售后的质量追溯中，物联网技术也扮演着重要角色。

2.3 生产作业自动化

物联网在农作物智能培育领域有广泛的应用前景，从育种到收获阶段，都可以用物联网技术精细管理，降低人工的参与度以提高效率。

在育种阶段，将物联网技术、生物技术和遗传工程相结合，通过生物传感器筛选出优良种子的遗传基因，保证培育出的种子的质量。

在种植准备阶段，通过温湿度、光照等传感器，实时采集土壤成份、种植环境等信息，全程可控；利用各种离子灵敏传感器，精确测量土壤中氮、磷等营养元素的含量，保证农作物适宜的生长环境。

在生长阶段，利用CO2等传感器调节光合作用；采用流量传感器精确控制灌溉时间；通过音量等传感器进行灭虫、灭鼠工作，实现对农作物生长阶段的精细控制和管理，给农作物生长所需要的最优质的环境。

在收获阶段，借助色彩、形状及重量传感器监测农作物的颜色、外形和大小，以确定其成熟程度；利用物联网信息数据库，分析农作物种植、生长及采集阶段表明的各种迹象，反馈至前端从而进行准确的测算，以便掌握最合时宜的采摘和收获时间。

2.4 农产品销售方式多样化

时至今日，我国电子商务已经发展得非常成熟了。现在农产品电商进入高速发展期，如阳澄湖大闸蟹、京东跑步鸡等借助网络营销的力量，快速完成了全国的品牌推广，其销量更是达到了以往线下所不能企及的高度。由于农产品品牌整体缺位，比其他品牌更有打造的空间，所以随着生活水平的提高，人们对于高质量的农产品需求会不断增加，通过构建农产品品牌，保持产品信誉在未来将会有巨大的收益空间和更加广阔的市场。

除了品牌的销售方式，如今阿里巴巴的农村淘宝计划同样不可忽视。通过日益完善的冷链物流，农产品能够快速进城，为农产品直接到达消费端创造了条件，通过顾客向农民、农场下单的方式去掉中间流通环节将大大降低流通成本。同时这种模式也可拓展为农产品定制化，农民根据消费者的订单进行种植，消费者可实时看看种植状态，决定何时采摘。这种方式也降低了农业的生产成本和风险。其次可以通过大数据进行市场预测分析市场需求，精准的把握市场目标定位。农业由于种植周期长往往容易造成当前有需求，之后却产品过剩的周期性问题。通过大数据让种植户都了解市场行情、改变信息不对称现状，同时也避免了哄抬物价等行为的出现。不仅完成了从通过市场信息不对称来获取收益到通过专心提高产品质量满足客户需求来获取收益方式的转变，而且农民也可以降低风险，避免滞销。

2.5 盈利模式新型化

盈利模式是产业发展的生命线，我国农业发展水平不高的主要原因就是从事农业活动收益不高还可能存在赔本的风险，往往需要国家提供补贴才能在平稳物价水平下生存。而新形势下各项技术的发展特别是物联网技术为降低农业经营成本、提高农产品质量、构建新的盈利方式创建了条件。

以往农民从事生产只能通过销售农产品获取利润，有了物联网技术的应用就可以通过产品实时检测提高产品附加值；可以通过多年的种植数据稳定产品质量，分析出一套提高产品质量的解决方案，这对于起步阶段的智能种植可获取的利润是一个很大的平台，同时也有很大的上升空间；农民可以分享自己的农产品数据在平台上，所有的产品成长情况一目了然，当消费者想吃新鲜的农产品可就近采摘，所有土地的情况也是透明的，当有土地限制的情况下可以出租种植或者订单式种植，这样的方式最大限度地提高了土地的利用率，以往农民难以变现的固定资产也变成了重要的收入来源。在这种模式的变革下未来农业的前景空间巨大。

3 “十三五”时期农业转型发展的对策思考

3.1 政策建议

政府作为市场的调控方可以从以下几方面着手促进农业转型升级：（1）促进物联网产业人才的培养，为产业发展提供智库；（2）健全农村土地流转制度，加快立法保障农民权益；（3）扶持一批示范性项目，带动广大农民积极性；（4）增加农机补贴促进农业机械化。

3.2 企业机遇

新技术的出现必然带来新的机遇，而近年来农村土地流转制度更加健全，农业进行商业化运作成为可能，新技术的出现也为原本不熟悉农业的企业实现跨界转行寻找新的利润来源创造了的条件。企业可以利用高科技实现生产标准化，从供应种植、到流通销售各个环节都建立起一套完善的标准制度，打造全产业链的高效协同。随着生活水平的提高、消费群体升级，人们更加注重于品质的需求，而整个市场并没有形成品质标准，品质不能得到消费者的信任，资金的进入具有了可能性，庞大的市场需求给了企业巨大的发展空间。

4 结论

结合物联网技术进行新的农业生产方式、建立农产品溯源机制、进行营销与获利模式的升级，为我国农业发展的转型带来了新的契机。农业物联网技术的应用改善了农作物的产品品质，提高了土地的产出效率；提供了安全可靠的农产品溯源保障机制；实现了物联网系统与农机产品的有机结合；提高了农业生产效率；提高了农业抗御自然灾害的能力，减轻了农业生产经营损失。物联网技术在现代农业领域的结合、加快了农业产业的转型升级，引导农业向规模化、精准化、智能化和节约型的方向发展，为实现集约、高产、高效、优质、生态和安全的农业生产，以及促进农民脱贫致富、为经济发展注入新动力都有重要意义。

[1]国家统计局．中国统计年鉴．北京：中国统计出版社，2006～2015

[2]贾蕾．以色列农业水资源管理模式和节水经验．黑龙江农业科学，2015，（2）：156～158

[3]刘海涛．物联网的“感知中国”之路．网络传播，2017，（5）：34～35