精细农业推进现代农业发展：机理分析和现实依据

匡远配，易梦丹

（湖南农业大学经济学院，湖南 长沙 410128）

现代精细农业代表了21世纪农业发展的一种必然趋势,是我国现代化农业建设进程中的一大重要板块。它是在现代信息技术、生物技术和机械工程技术等一系列高新技术最新成就的基础上发展起来的一种农业生产形式，是基于变异的一种田间管理手段和全新的现代化农业理念[1]。我国农业正面向现代化逐步发展，但农业中还存在着资源浪费、成本高昂和环境污染等诸多问题，需要推动农业农村朝着精细化、规模化和绿色化方向发展，实现农业提质增效。

目前，国内学者关于精细农业的研究主要在其技术体系方面。罗锡文等[2]研究了精细农业的技术体系及其在我国农业发展过程中的应用前景，认为精细农业的技术体系与认识思维方式必将对我国农业发展产生重大影响。秦其明[3]和杨敏等[4]研究了精细农业与“3S”技术之间的关系和“3S”技术在精细农业中的综合应用，以及应用过程中存在的相关问题与对策。李震等[5]、黄欣等[6]和王立舒等[7]研究了无线传感器网络在精细农业当中的应用，论述了无线传感网络技术应用到农业生产过程中的优势和现存的关键问题，提出了相应的优化措施。在精细农业的环境效应方面，我国研究也已经起步，并在精准施肥、水土保持和农药管理等方面取得了极大的进步。黄玉祥和杨青[8]指出了环境效应在推动精细农业发展中的重要性，并重点研究了精细农业在农业生产各环节上的环境效应现状。

已有研究对精细农业的发展定位还缺乏一定的理论基础。本文从精细农业在推动我国现代农业发展过程中的理论意义出发，通过明晰精细农业与现代农业之间的关系，理清精细农业在推动我国现代农业发展进程中的作用机理，寻找相关现实依据，来证明发展精细农业在推动农业现代化中的必要性和紧迫性，为发展精细农业、促进现代农业进步发展寻求相应的政策建议。

1 精细农业推进现代农业发展的机理分析

1.1 精细农业是现代农业的一种类型

目前，理论界对于现代农业有着诸多定义，但其核心内涵基本一致。现代农业是在传统农业的基础上发展起来，并广泛应用现代科技和现代工业提供的生产要素、科学经营管理方法进行社会化生产的一种农业形态[9]。现代农业包括对传统农业的进

一步改造与提升，也包括传统农业中的精华部分。现代农业是高科技农业、规模化农业、市场化农业、高效益农业、两型农业、多功能农业、高效率农业和组织化农业，它能够有效促进农业发展方式转变[10]。精细农业既保留了传统农业的精华部分，又在现代信息技术等创新上具有“资源节约和环境友好”等性质，体现要素集约化、生产规模化、功能多元化、人工智能化、生产标准化和产品商品化等特征。精细农业是以保护生态环境和提高农产品质量为目标的一种现代化农业，其本身就是现代农业的一种类型，推动现代农业向前发展。发展精细农业与发展现代农业是等同的（图1）。两者都是在改进传统农业的基础上，通过依靠现代科学与信息技术，提升劳动生产率和资源利用效率，发展更高效、更高产的两型农业。

1.2 精细农业通过农业生产投入精细化来推动现代农业发展

1.2.1 加强适度规模经营：规模化现代农业发展 土地是农业生产中不可或缺的投入要素之一，我国传统的家庭联产承包责任制度导致农村土地细碎化。研究表明，土地细碎化对农民收入水平、生产经营效益和农业生产风险具有负面影响，打破土地细碎化困境，加快适度规模经营是推动传统农业转型为现代农业的迫切要求[11]。精细农业技术的广泛运用是推进农业规模化发展的外因之一[12]。传统农业中经营主体相对分散化，导致农业生产趋于分散经营，农业生产过于分散和弱小，因此生产效率低下，市场进入和风险规避能力差。精细农业鼓励将分散的小农生产组织起来，形成有组织、有规模、有科学管理的合作形态，提高农业生产适度规模经营发展水平，不仅提高了土地资源配置效率，更提升了农户市场进入比率与规避市场风险的能力，促进农业朝着现代化、规模化的方向发展。

图1 精细农业与现代农业间的关系Fig. 1 Relationship between precision agriculture and modern agriculture

1.2.2 投入农业资金：资本增密型现代农业发展 匡远配和唐文婷[13]认为，加快推进农村经济增长，加速现代农业发展，需要进行资本深化。资本增密（资本—劳动比的上升）是资本深化的一个方面。传统农业中，我国农村“人多地少”特征显著，农业生产在很长一段时间内一直都是往劳动密集型方向发展。然而在有限的土地上投入大量的劳动力以获得农业总产量的增长，会导致边际效率逐步递减，最终造成农业的“内卷化”，农业生产总效益也因此得不到真正意义上的提高。一般来说，资金的投入对农业经济发展有巨大的推动力。目前，我国农业由劳动密集型正逐步转化为资本密集型，精细农业能有效改善农业劳动力结构，进而改善农业生产中的资金投入结构，能投入更多有效农业资金用以引入现代科学技术、购买农业机械和培育职业经营主体等，农村剩余劳动力往非农化方向发展，不仅是对农村资本的增密，又改善了资本对劳动力产生的挤压。

1.2.3 应用现代科学技术：科技化现代农业发展 精细农业应用现代信息技术推动农业发展，依靠科技的大量投入，实现农业由传统落后的粗放型经营管理模式向现代先进集约的精细经营管理模式的转变。高科技助推农业发展体现在：一是运用“3S”技术收集农田信息；二是对农田采取精细播种、精细管理和精细收获等技术，并将精细种子工程与精细播种技术有机地耦合，实现农业生产的低耗、优质和高效；三是运用“互联网+”精细农业航空服务平台体系实现节本增效。通过新一代信息技术对农业中的气象、土地、土壤、病虫害、喷药、施肥和水分等多维度的数据源进行信息化有效管理，并且通过数据分析等技术手段提供多种增值服务，实现精细农业航空服务生态圈的有效良性循环，达到节约农业资源利用，保护农村生态环境的目的，让农业航空更好地为我国农业现代化服务[14]。我国农业生产中部分精细农业的技术运用与决策生成，体现了精细农业在农业生产过程中能有效运用现代信息技术，测定土壤中的水分、养分以及作物生长情况，应用相应的技术体系来生成生产决策（表1），有效减少生产中的资源浪费，改善环境现状。

表1 部分精细农业生产技术运用与决策生成Table 1 Application of precision agriculture production technology and decision making

1.3 精细农业通过农业生产过程精细化来推动现代农业发展

1.3.1 推进农业供给侧改革：市场化现代农业发展近年来，我国经济进入新常态发展阶段，农业生产持续面临着农产品产量、进口量和库存量“三量齐增”，物质成本、人工成本和土地成本“三本齐升”等诸多问题，导致农业供需结构失衡、农民增收困难[15]。因此，需要推进农业供给侧改革来达到“去库存、降成本、补短板”的目的。精细农业运用现代科学技术，推动农产品生产的精细化、规模化和品牌化发展，农业生产要求既保质又保量，能有效减少农产品生产中的产能过剩问题，更能有效降低生产成本，解决传统农业中土地规模小、机械化水平低和劳动过于密集等短板问题，以市场为导向促进农产品供需平衡，推进我国市场化现代农业的进步发展。

1.3.2 培育新型经营主体：组织化现代农业发展 随着农业生产方式和农民生活方式的日趋转变，分散化的传统农业弊端日益明显，传统小农家庭经营与我国农业现代化之间的矛盾急需我国将孕育新型农业经营主体作为推进现代农业发展的核心任务[16-17]。精细农业强调适度规模经营，农业生产方式由传统农业的分散化经营转向规模化经营，农村中如家庭农场、公司农场、兼业化农户（副业性农户）和龙头企业等新型经营主体在规模化生产中得以孕育发展，推动我国组织化现代农业的发展。

1.3.3 转变农业发展方式：集约化现代农业发展 转变农业发展方式是经济发展方式转变的重要内容。随着“互联网+”、“精细化+”等新型生产方式的出现，文化创意与科技创新的耦合驱动（“双创”驱动），传统的农业发展方式发生着翻天覆地的变化。精细农业通过现代科学技术改造与提升农业的素质、效益和竞争力，加速农业生产方式的转变，推动我国农业朝着集约化和规模化方向转变。农业发展方式转变表现在：一是信息、机械等新兴要素替代传统的劳动力要素；二是各要素在农业产业链上合理配置与优化，提高生产总效益，农业生产更加注重可持续发展与绿色化发展。

1.3.4 优化农业要素配置：效率型现代农业发展 要素配置效率提升是农业发展的必然要求。在有限的要素投入和技术水平下，要素配置组合的不断优化是提高农业生产效率的重要途径。我国农业发展方式正不断转变，要素配置效率也逐步递增。尽管农业技术水平与信息化水平正处于不断提高的阶段，但是总体上看，我国农业依然还未跳出产量的“贫穷陷阱”，农产品的质量与产量不高，要素配置效率低下（一般表现为要素的投入不足和要素投入不合理），这也是农业供给侧结构性改革提出的背景。在长期的农业发展过程当中，传统农业的要素资源配置效率已经达到了低水平的最优状态。现代农业发展应重视舒尔茨模式，引入了新的要素，例如通过人力资本、科学技术和机械设备等新要素的投入，以内涵式发展为主，合理配置生产要素，来大幅提高农业生产效率，全面提高农业生产力[18]，需要寻求一个新的最优配置状态，使得农业的总量全要素生产率有质的提升。精细农业依靠“3S”等技术将农田中的信息收集起来并分析，根据作物生长需求来制定最合理有效的决策信息，通过精细播种、精细灌溉和精细施肥等方式来进行农业要素合理配置，减少资源浪费，达到配置效率的最优化。

1.4 精细农业保障农业产出精细化来推动现代农业发展

1.4.1 瞄准“生产生活生态”功能：多功能型现代农业发展 目前，农业发展的多功能化具备传统农业所缺乏的优质特性与产能效益，可以实现可持续的健康发展，并且能充分展现出其人文功能、经济功能、生态功能和社会功能。精细农业越来越强调农业经济、资源利用与生态环境的协调发展，致力于瞄准现代农业中农业生产、农民生活和生态环境保护等多功能发展，对现代多功能农业的进步与发展具有推动作用。

1.4.2 提质增效促进增收：效益型现代农业发展 现代农业是高效益型农业。精细农业运用高度发展的现代信息技术制定生产计划，通过土地流转等手段来实现规模经营适度性，构建产供销一体化的农村产业链条，促进农村一二三产业的有机耦合，使农业生产朝着精细化、科技化与规模化的方向发展，有利于提高劳动生产率和土地生产率，有利于增强农业实际生产过程中对市场风险的抵御能力，实现增加粮食产出、提升农民收入和提高农业生产效益的目标。因此，精细农业可以通过提质增效来达到农民增收的目的，推动效益型现代农业的发展。

1.4.3 节约资源保护环境：两型现代农业发展 两型农业是农业现代化和可持续化发展的重要方向。是在减少资源浪费的情况下同时降低对农村生态环境的破坏程度，达到资源节约与环境保护协调发展的目标。精细农业发展是在现代信息与科学技术发展基础上，农业实现精细化与规模化发展，通过节水、节肥、优化资源配置和加强土地适度规模经营，来实现农业生产率和土地产出率的提升，达到减少生态环境污染，节约农业资源的目的。更能节本增效，保障农产品的优质高产。精细农业节本增效体现在能有效降低化肥和水资源的浪费，提高资源的有效利用率，推动两型现代农业的发展。

2 精细农业推动现代农业发展的现实依据

2.1 我国农业现代化水平还是较低

1981—2011年中国农业现代化的效益水平总体为负，农业现代化效率值低，但在2002年以后其波动趋势开始由加速下滑变为加速上升，中国农业发展方式转型呈现出较为积极的态势[19]。资源禀赋未得到充分利用，农业现代化发展滞后，农业机械化水平、有效灌溉面积、化肥施用和劳动生产率等变量对提高农业现代化、促进“三化”协调发展均不十分明显[20]。近十年来我国农作物总播种面积以及粮食产量总体上呈上升趋势，农用化肥施用量、农药使用量和农业用水总量持续下降，农业有效灌溉面积和机械化水平不断提高（表2）。这些指标为测算农业现代化发展效率水平的评价基础，显示了我国农业现代化效率水平正不断提高，但在提高机械化水平、化肥和水资源利用率、劳动产出率等方面仍旧具有极大的发展空间。

2.2 问题倒逼精细农业发展

2.2.1 要素扭曲错配倒逼效率增进型精细农业发展我国在包括劳动力、土地、信贷和农业保险在内的农村要素市场发育尚不完善[21]，加之农户对农业生产投入要素机会成本的考虑和现阶段土地生产规模的限制，我国要素配置过程中无效或过度拥挤等要素扭曲错配现象是现存的主要问题。研究表明，在不考虑技术因素的情况下，若能有效杜绝资本和劳动的扭曲错配，农业全要素生产率至少能实现20%的增长[22]。农业生产要素在行业和地区间的低流动性导致要素错配。一是资本错配，资本出现投入不足或过度拥挤现象；二是劳动力错配，农村劳动力与其岗位技能需求表现出很大程度的不匹配，一方面农村技能劳动力缺失，另一方面非技能劳动力剩余。三是技术错配，要素之间的错配现象往往会导致技术效率的损失。最终影响全要素生产率[23]。我国1993—2002年资本配置效率较低，其值为0.016。尽管资本配置效率正逐渐提高，却出现了严重的技术效率不足问题[24]。农业生产中的要素错配扭曲问题倒逼我国效率增进型精细农业的发展。

表2 2007—2016年我国农业生产相关数据Table 2 Data on agricultural production in China from 2007 to 2016

2.2.2 信息技术应用不足倒逼技术进步型精细农业发展 我国现代信息技术在农业生产运用中存在的问题有：农业信息化规划效力较弱、农村地区信息化基础设施建设欠缺、农业信息服务体系尚不完善、农业信息资源共建共享程度低、先进新兴信息技术的推广有待扩大和信息技术在农业农村的推广普及与应用不足等[25]。因此，农业生产在运用现代信息化和机械化的过程中会出现范围不足、成本高昂和技术人才缺乏等问题。以我国山区农业发展为例，2016年底，我国共有2851个县（不含港澳台），其中山区县占比接近1/3，而山区由于交通不便，基础设施建设水平低，加之地势崎岖导致的土地规模化经营难度大，现代信息技术在我国山区的推广与实现难度极大，因此，科技水平利用率低，农业生产效率水平跟不上，而地域间的农业发展不平衡也是阻碍现代农业发展的一大障碍因素。部分地域与农业生产领域的信息技术应用不足问题倒逼我国技术进步型精细农业发展。

2.2.3 经营主体培育问题倒逼适度规模型精细农业发展 目前我国农村新型经营主体培育有两大主要问题存在。一是经营主体培育不足。我国长期维持下来的“自给自足”小农家庭生活，致使社会经济一时无法跳出小农经济状态。尽管各类规模化经营的新型经营主体相继出现，但小农仍占据极大的比重，甚至有固化趋势。1996年经营耕地规模0.67 hm2以下的农小经营比例是76%，2014年比例更进一步上升为85.9%[26]。随着我国人地比率的下降，小农经济出现了严重的“低水平均衡陷阱”，农业生产效率无法得到显著提高。二是经营主体培育不当。现代农业的发展要求大力培育农村新型经营主体，在此过程中，如果过度强调“种粮大户”发展，忽视“小规模农户”发展，就会带来农业治理原则逐步偏向“亲大户，远小农”的风险。如冯小[27]基于皖南平镇农业经营制度变迁的分析表明，平镇原本由3万人耕种的超过3 300 hm2的土地转为主要由87个家庭农场和5个农业企业来经营，除外出打工者外，剩下的近2万人无处就业。因此，农村新型经营主体培育还会使得农业劳动力大量剩余，农村资本和劳动力大量非农化，农地抛荒严重，未来“谁来种地”成为困扰人们的难题。农村的经营培育问题倒逼我国适度规模型精细农业发展，适度即意味着不能过小，也不能过大。

2.2.4 资源环境问题突出倒逼两型精细农业发展 发展现代农业，一是要保证农业资源合理利用。农业绿色发展要求：到2020年，我国必须严守耕地红线，灌溉水有效利用系数提高到0.55以上，全国耕地质量平均比2015年提高0.5个等级，化肥、农药利用率达到40%，提高利用效率，降低施用强度[28]。主要农作物在化肥、农药的使用量上要实现零增长。而目前我国的耕地质量水平偏低，并且限制了作物新品种的增产潜力，中低产田上种植高产品种，其产量水平甚至较传统的作物品种还要低。例如我国玉米的单产平均只有5 000 kg/hm2，产量较高的东北地区玉米单产平均也只有7 143 kg/hm2左右[29]。我国2014年底的农田有效灌溉面积达6 572.3万hm2，仅占耕地面积的50%左右；但有效灌溉面积中，未得到实际灌溉的农村耕地有近亿亩[30]。二是要保护产地环境绿色清洁。已有研究表明，我国化肥用量占农业总成本的25%以上，但有效利用率却仅为30%～35%，远低于西方发达国家的50%～60%，不仅造成了农业经济的巨大损失，更带来了环境污染与生态破坏等一系列的严重问题。2010年我国农业生产排放的总氮（TN）、COD和总磷（TP）分别占总排放量的57.19%、43.71% 和67.27%[31]。农村存在耕地面积大幅减少、土壤肥力退化、自然灾害频发和水资源短缺等问题，农业发展的资源环境面临严峻挑战。因此，农业生产中逐渐显现的资源环境问题倒逼我国两型精细农业的发展。

2.2.5 农业“三本齐升”倒逼市场型、效益型精细农业的发展 农产品“三量齐增”和农业“三本齐升”构成目前我国农业供给侧的基本特征，农产品价格峰值持续降低，农民增收难度日益增大[26]。“小规模分散化”的传统经营方式是农业生产高成本的主导因素，土地流转加快、农村劳动力三化（空心化、老龄化和妇幼化）严重和生产分工不足等因素导致物质成本、人工成本和土地成本的上升，农产品供给逐渐失衡，农业生产效率低下。1990—2014年三种主要粮食作物（玉米、小麦和稻谷）的单位面积产值年均增长为13.6%，然而其成本增长达15.5%。三种粮食的服务费用与平均物质的占比从58.3%下降为39.1%，人工成本占比从35.1%增加到41.8%，土地成本占比从6.6%迅速上升到19.1%，土地成本上升速度最快[32]。农业“三本齐升”问题倒逼我国市场型、效益型精细农业的发展。

2.2.6 粮食综合生产力保障和粮食安全倒逼多功能型精细农业发展 粮食生产与粮食安全自古就是经济发展、社会稳定的重要保障[33]。我国传统农业所带来的低精细化和低规模化水平，导致农作物对化肥的吸收慢，进而导致农业污染控制难度加大，农产品质量安全治理困难。粮食安全问题由粮食供给能力和粮食购买能力两个因素决定。绿色农业发展的目标规定，到2020年我国粮食综合生产力应稳定在5.5亿t以上，农产品质量安全水平应有明显提升。过去我国粮食基本自给，到2010年却下降到了90.6%，粮食生产净利润有所下降。以2010—2013年的稻谷、小麦和玉米为例，由于物质和服务、人工成本、化肥投入和总成本增长的速度较快，产值增长的速度较慢，因此净利润有所下降，且减幅逐渐加大，由3 958.7元/hm2减至1 042元/hm2，减幅为73.68%[34]。2010年以来国际粮食价格的持续上涨势头给我国粮食安全带来了巨大挑战[35]。我国国家粮食安全存在巨大隐患。粮食综合生产力与粮食安全问题倒逼我国多功能型精细农业发展。

3 精细农业推动现代农业发展的对策

3.1 规划和理念创新，建立精细农产品基地

需加大精细农业在全国范围内的建设力度，增加试点数量，建立精细农产品供应基地。一是要合理规划，在精细农业规划中强调资源节约、粮食安全与生态环境保护等方面的结合发展，将“五化”理念（产业发展精细化、农业功能多元化、农业科技化、经营规模化和农产品品牌化）应用于精细农业优质农产品供应基地的建设中去。二是要有理念创新，积极推进“精细化+”的生产经营方式转变，将精细化与生态农业、创意农业等新型农业模式结合起来，推动我国绿色农业发展。

3.2 建设精细农业的“三个体系”

构建精细农业的产业、生产和经营三大重要体系，加快三个体系间的彼此联结，共生发展。一是积极拓宽传统农业的功能边界，提升农业产业的竞争力水平，引入现代技术、金融资本和组织管理等新要素，同时不断加强要素间的优化配置。有效利用农业资源，保护农村生态环境，加速农村一二三产业的有机结合与快速发展，将精细农业与可持续、“互联网+”等理念相结合，发展新产业新业态，充分的展现我国农业产业的新活力。二是加快农业供给侧结构性改革，对农产品供给结构进行优化。重点解决传统农业生产中遗留下的“三高”（高速度、高投入、高消耗）与“三低”（低质量、低产出、低效益）问题，延长产业链、完善生态链，提高农产品产量与质量，减少环境污染与生态破坏，使得农业发展可持续。三是实现小农户与现代农业发展有机衔接。积极培育农村新型经营主体，引领新型职业农民从事农业生产；加快适度规模经营，提高发展农业产前、产中和产后各环节的专业化规模化服务水平，带动普通农户发展现代农业。

3.3 提高农业劳动力素质和培育“三农”工作队伍

在加快城乡发展的同时，重视农村日趋空心化、老龄化和妇幼化的现状。精细农业的发展需要依靠较高素质的劳动力，建设精细农业工作队伍，一是要提高农村劳动力的整体素质水平，加大教育投入资金与力度，积极宣传人才培养的重要性，提高农民对现代信息技术的接受度，既要让农民愿意学，更要让农民容易学。二是要培育有技术有能力的专业化“三农”人才，培养新型职业农民，针对不同领域、不同程度的技术要求进行专门化人才培养，推进创新创业人才返乡，引进优秀技术人才到农村参加农业生产活动。

3.4 加快科技兴农、质量兴农和绿色兴农的步伐

一是科技兴农，即加强现代农业信息服务体系的构建与完善，在积极引入新技术的同时加大自主研发力度。完善农村基础设施，在农业农村推广和普及现代科学技术，培养和积极引入高科技人才从事农业生产。二是质量兴农，在农业供给侧结构性改革这一范畴之内，坚守农产品质量安全这条重要底线，强化监管评估，注重风险防范，完善农产品质量监管体系。加大农业生产科技和人才投入，提高我国粮食生产和国际购买能力，实现国家粮食安全。三是绿色兴农，采取源头减排和过程治理结合策略。保障农业经济增长、资源有效利用和农村环境保障的可持续协调健康发展。一方面遵循农业源头污染物的特征和产生机理，寻求合理的减排策略；另一方面制定对不同程度污染、不同区域污染的治理策略，坚守生态保护红线，发展可持续的绿色无公害农业。