传统农业大省发展精准农业的条件与策略研究

【摘要】以河南省为例，分析新时代传统农业大省发展精准农业的外部环境和内在禀赋。结果表明，中国在航天、航空、通信等领域的发展成就为精准农业提供了良好的技术和产业环境;河南省发展精准农业具有地形平坦、机械化基础好等有利因素，也面临信息化水平低、农民文化水平低等不利因素。应从农业生产规模化、信息资源建设、农业信息企业培育、大型企业融入、经营者文化水平、精准农业模式创新等方面着手，合力推进精准农业发展。

【关键词】精准农业;发展条件;发展策略;农业现代化

【中图分类号】S-9

【文献标识码】A

习近平总书记在参加十三届全国人大二次会议河南代表团审议时指出，乡村振兴战略的总目标是农业农村现代化。习总书记的讲话为全国农业农村发展指明了方向，三农工作进入全新时代。加快推进农业现代化是各省尤其传统农业大省面临的现实和历史重大任务。精准农业是现代化农业的重要内核之一，是基于机械化、信息化和智能化等技术，根据农业资源、环境、作物各方面指标的时空分异规律实施差异性的投入和管理，从而达成更高利润、更高效率和更低环境代价目标的先进农业生产方式。刘海启提出，精准农业是构建绿色农业体系的根本途径和数字经济发展的本质要求，中国发展精准农业的基本条件已经成熟。汪昭军和马瑞峻提出，各地区应因地制宜地发展精准农业，并概括出了三种适合中国国情的精准农业模式。当前各省须以其自身条件和发展现状为出发点制定精准农业发展的战略和政策，衡量新时期各省发展精准农业的禀赋条件具有重要的理论和实践意义。本文以传统农业大省河南省为例，对其发展精准农业的外部环境和内在禀赋进行深入分析，进而提出推动精准农业发展的相应策略，以期为政府相关部门的决策提供理论依据。该省的自然条件和农业现状对华北、华中地区有一定的代表性，所以本文对邻近省份也有很强的借鉴意义。

1 河南省发展精准农业的外部环境

1.1 国际环境

精准农业的概念诞生于上世纪末的美国，之后在若干国家经历了概念传播、技术融人、局域推广、初步市场化、技术更新后的再融入和整合、资本大量涌入和专门化企业发展：广泛且深入的应用和高度市场化等技术一资本正反馈过程，其技术和产业逐步走向成熟。从本质上说，精准农业是一个对相关基础技术进行分解、吸收和重组而形成的整合型技术体系，所以相关基础技术的发展水平是制约精准农业发展的关键。近年来，遥感、卫星导航定位、地理信息系统、无线传感器网络、物联网、大数据各项技术不断创新;例如，仅2017年全球就发射了224颗遥感卫星;再如，截至2017年，全球已有6套107颗可用的导航卫星。这些进展都从技术层面极大地促进了精准农业的发展，精准农业也为这些技术提供重要的应用出口，反向推动它们的创新速度。

在全球范围内，美国、英国、德国、以色列、日本和丹麦等国家的精准农业技术水平較为先进，其应用也较为广泛。例如，在2016年美国的玉米种植中，导航卫星系统、产量监测、产量制图、变量肥料投入和土壤制图技术的采用率已分别达到59%、68%、45%、29%和22%。这些国家的精准农业发展得益于农业经营的高度规模化和雄厚的信息化基础。

1.2 国内环境

当前中国正在建设科技强国、航天强国、通信强国、数字强国和智慧社会，这为中国精准农业的发展提供了良好的技术和产业环境，具体表现为：①全球导航卫星系统（ globalnavigation satellite system，GNSS）突飞猛进。北斗三号系统将于2020年全面建成，它具有精度高、抗遮挡能力强、功能丰富等优势。同时，全国卫星导航定位基准服务系统已完成建设并正式启用，该系统包含2700个连续运行参考站（ continuouslyoperating reference stations，CORS），可为用户提供实时厘米级服务。作为GNSS的配套系统，CORS对提高应用终端的导航定位精度十分重要。例如，美国的CNSS在上世纪90年代就已开始对民用开放，然而其农业应用率的快速增长则是到本世纪00年代才出现，这正得益于该时期美国CORS数量的暴发式增长;借鉴此规律，预计中国基准站数量的剧增也会推动中国CNSS农业应用的明显增长。②中国遥感技术和产业已处于世界前列。据国家自然资源部统计，截至2018年，中国遥感卫星存量132颗，占全球18%，全球排名第二。测绘地理信息系统单位生产的卫星遥感影像数量从2011年的358.6万krri2连年增加至2017年的18.6016亿km2。③第五代移动通信技术已经成熟，中国在该领域处于世界领先地位。该技术以超高速率，超低时延和超高密度为特征，其正式商用将引发许多产业的深刻变革。④无人机产业蓬勃发展，以大疆创新、吴翔、零度智控等为代表的中国企业已占据了全球民用无人机生产企业第一梯队中的多数席位。无人机在植保和农业遥感等方面的应用快速铺开。⑤全国国土调查、农村土地确权等重大项目为精准农业的发展规划和管理工作提供重要基础。综上，中国精准农业发展的支撑体系已经基本完备，并且知识和技术的国产化程度和自主可控性较高，这是中国精准农业的先天优势，为该产业的独立和稳定发展提供坚实保障。

国内精准农业实践目前处于局域示范阶段。黑龙江垦区、新疆建设兵团等地区处于国内领先地位。农信通、合众思壮、中联重科、极飞科技、安阳全丰航空等国内大型精准农业企业不断涌现，在农业信息化建设、农机自动驾驶、农业无人机、变量作业等方面开展了大量的研发、生产和应用。

2 河南省发展精准农业的内在禀赋

2.1 耕地面积、地形与水资源条件

根据2019年河南省统计年鉴，河南省现有耕地815.83万hm2，人均耕地面积仅0.0748hm2，每个乡村人口耕地面积平均仅0.155hm2。在耕地资源如此短缺的情况下，采用传统经营模式和农业技术难以进一步增加农业经济效益，迫使人们改变生产模式从而为农业注入新的增长动力。

对于大多数精准农业模式来说，大型农机是重要的实施载体，而地形平坦是采用大型农机作业的重要前提。河南省大部分地区处于平原地带，平坦耕地数量多、比例高。这种自然禀赋有利于该省发展大型机械化作业，也就有利于精准农业的实施。

根据2018年河南省水资源公报，该省多年平均降水量771.2mm，多年平均水资源量407.9亿m3，不足全国多年平均水资源总量的2%;每667m2耕地水资源仅为277.67m3，在国内仅高于宁夏、河北等少数省份;人均水资源仅为311.57m3，按国际标准属于极度缺水。同时，省内亩均水资源量的空间分布高度不匀，作为重要粮食产区的豫北地区，其农业用水量已超出或接近水资源总量;农业水资源供需矛盾相当突出。精准农业在节水方面很有优势，所以具有良好前景。

2.2 农业现代化基础

一个区域的精准农业发展以其农业现代化的现有水平为重要基础。改革开放以来，河南省农业现代化不断推进。根据河南统计年鉴，1978-2018年，农村用电量从13.3亿kW'H增长到330.6亿kW'H，农用机械总动力从974.4万kW增长到1.0204亿kW，灌溉面积从372.27万hrri2增长到540.83万hm2，化肥施用折纯量从52.5万t增长到692.8万t;2018年农药施用实物量为11.4万t。河南省目前已有38个县（市、区）成为全国基本实现主要农作物生产全程机械化示范县（市、区），总数居全国第三。有研究表明，河南省农业现代化水平处于全国前列。该省农业现代化尤其是机械化的现有水平为精准农业的发展奠定了一定基础。然而值得注意的是，近几十年来，化肥、农药施用量总体呈增长态势，说明在传统农业模式下，伴随农业高产的是耕地质量的下降和对生态环境的污染，这逼迫人们寻求更低污染的农作模式。还值得注意的是，精准农业离不开高度发达的农业信息化，而信息化恰是河南省农业现代化体系中的短板;而近年来，该省将电子信息产业、高端装备制造业作为新的主导产业发展方向，相关战略性新兴产业正在加速发展，这为该省扭转农业信息化落后的局面提供了良好的契机。

2.3 农业规模化经营现状

分散化生产经营是多年来河南省农业生产的主要形式。在这种生产经营形式下，大型农业机械的使用受到严重限制，河南省地形平坦的优势得不到充分发挥。不过近年来河南省农民合作社和家庭农场的数量不断增加，土地集中化和农业规模化经营的比重显著提升。根据河南省农村经济社会发展报告，截至2018年，该省规模经营耕地面积已达到86.37万hm2，占耕地总面积的12.6%，有8.5万个农民专业合作社、2.9万个家庭农场、9.2万个专业大户。农业规模化经营为精准农业的实施提供条件;而反向来看，精准农业又是农业规模化经营的必然选择。在农业规模化经营中，生产者追求的是利润最大化，消费者企望的是安全的农产品，而政府和社会则高度关注规模化生产对环境的负面影响，在这个对立统一体中，精准化的资源投入和管理是一个巧妙的平衡点。

特别值得指出，在已往长期的分散化经营模式下，各个农户不同的耕作和投入方式造成不同田块土壤结构和成分的明显差异;土地集中经营之后，这种田块间土壤属性分异的现象仍会持续较长时期，并导致田块间作物长势和产量的分异;采取精准施肥和灌溉可以有效解决这些问题，从而保证农场的经济和生态效益。

2.4 农业生产经营人员文化水平

根据河南省第三次全国农业普查主要数据公报，该省农业生产经营人员中，高中和大专以上学历者分别仅占8.6%和1.3%;规模农业经营户人员受教育程度稍高，其以上两项指标也仅达到11.5%和1.5%。受教育程度明显影响农业生产经营人员对新技术的接纳主动性、学习能力和应用水平。多数农民在安排农事活动和投入农资时，靠的仍是传统经验、模仿别人或者自我感觉。该现状制约着该省现代农业技术尤其是精准农业技术的大范围推广。

综上所述，河南省精准农业的发展有着地形平坦、机械化基础较好等有利因素，也有著信息化水平低、农村人口文化水平低等不利因素;农业规模化经营程度是正在好转的因素;人均耕地少、水资源短缺、农业生产的环境压力大是倒逼该省发展精准农业的因素。

3 河南省精准农业的发展策略

3.1 将农业精准化提升到农业现代化的中长期战略目标之一的地位

实现农业现代化是河南省农业发展的明确目标。那么，农业现代化的具体内容应该有哪些？其答案在不同时代和不同语境中有不同的表述，包括机械化、电气化、水利化、化学化、信息化、智能化、专业化、一体化、商品化、规模化、绿色化等。而精准化，即是机械化、电气化、信息化、智能化的高度集成，还是农业专业化、规模化和商品化的必然选择，又是农业绿色化的有效途径。国内外精准农业进展以及河南农业所面临的问题共同表明，发展精准农业既是农业现代化进程的必然趋势，又是解决河南农业问题的客观需要。所以，建议将实现精准农业作为河南省农业现代化中长期战略的目标之一。

3.2 进一步加快农业生产经营适度规模化

在确保所有权、稳定承包权、保障农民权益的前提下，创新流转方式，促进部分土地向种植大户、家庭农场、种植合作社和全产业链农业企业等新型农业经营主体适度集中。将精准农业方面的示范建设、财政支持和金融服务向新型主体适当倾斜。同时，对有能力和意愿采用精准农业的小农户，应为他们提供科技帮扶和保险服务等支持，帮助其与现代农业进行有机衔接。引导各类经营者将经营形式转化与高标准农田建设、农业机械装备升级、种植模式变革等工作相统筹和融合。

3.3 加强与农业相关的公共基础信息资源建设

精准农业对许多基础信息资源有很强的依赖。在农业气象方面，应进一步创新数据开放共享模式，加强数据标准和数据接口建设。在遥感方面，应进一步提升高分、资源等国产系列卫星数据的接收和处理能力，创新遥感数据分发方式，发展临近空间遥感、高光谱遥感、荧光遥感等先进技术。在卫星定位与导航方面，进一步加强省级CORS网的建设，促进CORS网内跨行业、跨级别合作。这些工作大多属于公共事业，政府应该对其加大财政投入和提升建设标准。

3.4 大力培育农业信息企业以促进基础信息资源向生产决策的转化

公共基础信息部门所提供的产品和服务一般处于数据和信息层面。然而，绝大多数农业经营主体无法直接利用基础信息资源。例如，若要实施精准灌溉，大多数农业经营主体真正需要的既不是遥感图像，也不是土壤水分数据，而是想知道每块农田的合理灌溉时间和水量。从数据和信息到农业决策是一系列复杂过程，即信息的处理、分析、挖掘、传输和表达。这一过程适合让农业信息企业来承担，走市场化的路线。这类企业综合利用各种来源的数据，利用数学模型或人工智能得出决策支持信息，最终将信息推送到生产者的手机、电脑或农业机械。在这方面，美国的灌溉调度专家系统Irrigator Pro、土壤信息系统Web Soil Survey等值得借鉴。

3.5 鼓励大型涉农企业进入精准农业领域

农产品加工业是河南省的传统优势产业。近年来，河南省农产品加工业积极探索全产业链发展的道路，要用安全的原料做安全的食品，那么，精准农业正是大型农产品加工企业向上游进行延伸的最优路径。大型农产品加工企业可以发挥其自身的资金和市场优势，采用精准农业模式经营其原料基地，在节省成本和减少污染的同时，利用农产品种植履历和品质详细数据建立食品溯源系统，增加其最终产品的安全性和透明度，从而提升产品附加值、品牌知名度和市场竞争力。

3.6 重点提升特定经营者的文化和技术水平

农业农村人才是强农兴农的根本，然而河南省农村人口的文化水平整体低下，并且短时期内难以全面改变该现状。重点培养精准农业的潜在经营者是目前较为可行的途径。这些潜在经营者包括具有较高学历水平和技术意识的农户、返乡创业就业的城市务工人员和大学毕业生。应不断创新农民职业培训模式，将在线教学、田间教学、学校教学、基地示范等多种方式综合运用，充分提升潜在经营者对精准农业的认知水平、对技术体系的掌握和应用能力。应支持农业类高等院校开办精准农业专业，培养专业化后备人才队伍。通过以上举措，让农业由劳动密集型产业转变為知识型产业，对青年人产生强大的吸引力，这样以来，不但推进了农业现代化，而且让乡村更具生机和活力，助力推进乡村振兴战略。

3.7 因地制宜地采用和创新精准农业模式

精准农业既是一个庞大的技术体系，又是一种农业思想，其层次复杂、内容丰富和形式多样。每个地区都有其独特的自然环境条件和发展基础，在发展精准农业时，不应照抄外地的既有模式，而应对现有模式进行合理灵活的分解、组合和改造并不断创新。河南省在精准农业初级阶段宜采用以田块为基本单元的模式。田块是长期分散经营所形成的农田斑块。田块内的土壤属性有较强的一致性，而田块间的土壤属性有明显差异性。由分散经营转为集中经营之后，田块间土壤属性的分异仍将持续若干年;若强调田块内部的土壤肥力差异，则需要更精细的信息和更复杂的装备，以致成本过高、操作过难且必要性不强;而若以田块为单元进行土壤属性信息的单点采集，在田块内采用统一的种植和管理参数，在田块间采用不同的参数，则大大降低了对装备和技术水平的要求，有利于精准农业的初期发展。对于以土地分散经营为主的地区，不宜追求大型变量农机、产量绘图等适用于大型农场的精准农业模式，而应构建以农户为单位的精准农业模式，通过提升农业气象信息的精准性和适用性、农机管理与服务数字化和网络化、土壤性质测定的广泛化等举措，发挥农户智能手机普及率高的优势，建立农业信息的传播渠道，为农户的种植活动提供决策依据，从而提高生产效益和农户收入。

[参考文献]

[1]刘海启.以精准农业驱动农业现代化加速现代农业数字化转型[J]，中国农业资源与区划，2019，40（1）：1-6+73.

[2]汪昭军，马瑞峻.刍议我国发展精确农业存在的问题及对策[J]，中国农机化学报，2013，34 （5）：16-19+34.

[3]Lowenberg-DeBoer J.，Erickson B. Setting the record straight on precisionagriculture adoption[J].Agronomy Joumal.2019（ 111）：1552-1569.

[4]赵文英，付仁玲，何佳琪，等.我国各省农业现代化发展水平综合评价[J].中国农机化学报，2018，39（ 12）：94-100.

[作者简介]戚鹏程（1978-），男，山东临沂人，博士，副教授，研究方向：农业遥感和生态遥感。