数字技术下的数字农业发展策略研究

曲美亭

东北农业大学，黑龙江 哈尔滨 150030

引言

党的十九大报告明确提出乡村振兴战略。作为新时代做好“三农”工作的新旗帜和总抓手，乡村振兴战略在我国全面建设社会主义现代化国家征程中发挥了重要作用。为进一步推进乡村振兴战略实施，应认真落实习近平总书记“给农业插上科技的翅膀”的要求，强化科技创新应用，以新技术为支撑，加快产业转型升级，夯实乡村振兴经济基础，加快推进农业农村现代化[1]。当前，全球正在经历一场数字化转型，新形态数字经济将会是助推全球经济发展的重要趋势导向，农业现代化建设同样离不开数字技术[2]。因此，加快推进数字农业建设，赋能乡村振兴战略实施，将对我国社会经济高质量发展起到重要推动作用。

关于数字农业发展策略研究方面，卢大洋等主要从提高农业技术创新能力、强化数字农业人才队伍、发展数字农业路径等角度，提出健全数字农业研究平台，链接高校、科研院所和高新农业企业等多方资源，协同发挥创新优势，培育数字农业高素质专业人才队伍等对策建议，从而助力数字农业发展[2]。关于发展数字农业的成本问题，谭秋成等分析当前制约数字农业发展的因素主要是投资、土地流转以及技术标准等，建议总结各地经验，整合科研力量，突破关键技术，统一技术标准[3]。也有学者对数字农业发展趋势进行分析研究，提出加强物联网、人工智能与农业产业深度融合，带动农业农村整体的数字化转型[4]。总体来说，当前对于如何发展数字农业缺少全方位、系统性的思考和研究。因此，本文系统论述数字农业的发展现状及问题，通过深耕数字农业发展，实现部分领域的重大技术突破，构建现代乡村数字技术全面覆盖农业及以数字技术为支撑的现代数字农业生产经营体系，推动传统农业向数字农业转型升级，并提出数字农业发展新要求及实现路径。

一、数字农业发展现状及问题分析

“数字农业”概念于1997年由美国科学院首次提出，即在农村农业生产过程中利用数字化等技术进行农业生产控制和管理的方式，是在信息技术支撑的基础上进行的信息化农业发展技术[5]。目前，学术界对于数字农业这一概念还没有形成明确统一的界定。可理解为，数字农业主要是指结合现代化科学信息技术，包括互联网、大数据、物联网和人工智能等领域的信息技术手段，与农业生产和经营管理进行互联，形成农业物联网、农业人工智能、农业大数据、智慧化农业等专业技术集合体，从而实现农业生产和经营管理全过程的系统化、信息化、智能化和现代化[6]。

党的十八大以来，由于农业信息化基础薄弱，很多农村建设中的数字农业具体项目仍处于起步阶段。根据《2020全国县域数字宵业农村发展水平评价报告》，2019年全国县域数字农业农村发展总体水平达36.0%，其中东部地区为41.3%，中部地区为36.8%，西部地区为31.0%[1]。农业生产的数字转型发展是解决“谁来种地，怎么种地”的战略举措，是我国由农业大国迈向农业强国的必经之路[7]。近年来，我国在农业生产中的数字化发展快速推进，2019年全国农业生产数字化水平为23.8%，其中东部地区为25.5%，中部地区为25.5%，西部地区为18.5%。这些数据反映出我国数字农业发展过程中既有亮点，亦存在不足。

（一）数字农业发展过程中的亮点

1.各级政府对数字农业重视度大幅提升。各级政府高度重视建设数字乡村、发展数字农业。从省级层面来看，辽宁、河北、河南、江西、广西、湖南、重庆、云南、陕西等省出台了相关文件，特别是江苏，已将县域数字农业农村发展水平纳入乡村振兴绩效评估指标体系。从县域层面来看，数字农业农村发展水平排名全国前500县（市、区）的平均发展水平从2018年的45.1%增长到2019年的52.5%，发展迅速。从评价工作看，各级农业农村部门和县级党委政府对全国县域数字农业农村发展水平评价工作高度重视并积极参与，与2018年相比，自愿参与数量稳步增加、数据质量进一步提升。

2.农业信息化向基层基础迅速延伸。随着4G和光纤网络在农村地区有效覆盖范围不断加大，2019年全国县域互联网普及率达到68.9%，其中东部、中部、西部县级互联网信息化普及率差距较小，分别为73.5%、68.2%、65.9%。现代信息技术让党务、村务、财务更加透明公开，农村电子商务基础条件持续改善，农村电子商务站点和益农信息社覆盖范围不断扩大，农业农村信息服务效能持续提升。

3.现代农业生产数字转型加快发展。虽然我国数字农业农村发展水平还处于初级阶段，但农业生产数字转型正在加速推进，现代信息技术与农业生产加速融合。2019年我国农业生产数字化水平比2018年提升了5.2个百分点。中部地区农业生产数字化水平与东部地区齐平，信息化正在助力中部地区现代农业快速发展。现代信息技术在设施栽培和畜禽养殖中的应用率相对较高，特别是在生猪生产恢复中，智能化规模化养猪场成为生猪产能稳定增长的重要影响因素。2019年我国畜禽养殖信息化水平已超过30%。

（二）数字农业发展过程中的不足

1.发展不平衡不充分问题依然突出。从地区发展总体水平来看，东强中西弱、区域失衡的总体格局一时难以改变。浙江、上海、江苏等东部省份数字农业农村发展水平远高于西部省份，但即使在浙江、江苏等经济发展水平较高的省份，也存在县域之间发展不平衡现象。在财政投入、社会资本投入、生产经营信息化及在线办事率等方面，省际、县际差距显著。此外，农业数字化信息化发展水平较高的地区通常在机构设置、市场环境、财政投入等方面明显领先于发展水平较低的地区。从不同行业的信息化发展水平看，行业间发展不平衡、行业内相关应用不充分的问题较突出。信息技术在设施栽培、畜禽养殖、种植业、水产养殖中应用率不足1%的县（市、区）分别占比32.5%、32.3%、39.0%和52.2%，可见信息技术在设施栽培和畜禽养殖中的应用率远高于种植业和水产养殖。

2.财政投入力度明显不足。2019年县域数字农业农村建设的财政投入仅占全国农林水财政支出的0.8%。农业农村信息化财政投入不足1万元的县（市、区）高达310个，不足10万元的县（市、区）536个[8]。县域农业农村信息化财政投入与数字农业农村发展水平呈明显正相关，充分说明在数字化农业农村项目快速发展时期，财政支持对于推动现代化农业数字转型，提升乡村现代化治理、数字化能力和水平至关重要。

3.基层农业农村信息化推进专门机构覆盖不足。与2018年相比，2019年全国县（市、区）农业农村信息化管理服务机构覆盖率略有降低，近三成县（市、区）农业农村局未设置承担信息化工作的行政科（股），近六成未设置信息中心（信息站）。信息中心（信息站）这类信息化推进专门机构与县域数字农业现代化发展水平呈正相关。信息化发展水平相关排名中，全国前500的县（市、区）农业农村信息中心（信息站）覆盖率为69.4%，排名前100的覆盖率为86.0%，均远高于全国平均水平。因此，应顺应数字农业信息化与农业现代化的融合趋势，加强农业农村信息化机构队伍建设。

4.传统农业转型技术人才紧缺。在数字经济带动下，我国传统农业尝试向数字农业转型。但缺乏既会技术又会运营的综合人才，以及传统农业自身劣势，造成传统农业转型中引进人才难、留住人才更难的局面。一方面，数字农业技术人才本身就较为紧缺，无法做到全面兼顾。另一方面，经济落后地区对于此类人才缺乏吸引力，无法引进专业人才。因此，在传统农业转型过程中引进数字技术人才也是亟待解决的核心问题。

二、推动传统农业向数字农业转型升级

由传统农业向数字农业转型离不开两大条件：一是支撑数字技术发展的基础设施，包括网络普及、可负担费用和相关硬件支持；二是以人口数字技能为代表的支持性条件，包含农村居民素质、鼓励数字农业创新和发展的文化氛围等。

（一）发展数字农业是传统农业可持续发展的重要途径

一直以来，“大国小农”是我国“三农”工作面临的重要问题，在农业农村现代化进程中长期存在。但随着全国行政村光纤、4G覆盖率超过98%，贫困村通宽带比例超过94%①参见《中国数字乡村发展报告（2020）》。，农业遥感技术、导航技术和通信卫星技术应用体系初步确立，适合应用于农业观测服务的高分辨率的现代遥感卫星“高分六号”成功发射等一系列基础设施发展完善，当下我国传统农业转型数字农业的条件日益成熟，产生了更多规模化经营模式和新兴业态，为数字农业发展提供了样板。传统农业依托数字技术转型为数字农业将会释放出巨大市场潜力，提高生产力，为农业农村发展带来诸多利好，对提升农民收入、缩减社会收入差距等方面影响深远。

1.提高农业综合竞争力。发展数字农业是农业现代化进程中的必然趋势与最优路径。通过数字技术与传统农业的结合，数字农业应运而生。数字农业在承接传统农业的基础上，拥有现代化数字技术加持，不仅可以发挥传统农业优势，还可以展示数字技术在农业领域的实用性。就此方面而言，数字农业的发展不仅能解决传统农业发展瓶颈问题，还能提高我国农业综合竞争力。

2.带动乡村经济发展。数字农业发展可带动农业产业全面升级，广开产品销路。不管通过产品创新还是“互联网+生态圈”模式，在数字农业发展下，相关农副产品、农业产业均可找到属于自己的道路。产量及品质提高保证了销量及市场口碑，电商发展提高产品销量，产业特色转型以及信息基础设施建设带动乡村旅游等其他项目增收。农民收入不断提高，促进了乡村经济的发展。

3.增加农业可持续发展空间。我国数字技术不断发展，为农业可持续发展提供强大动力。随着技术领域的加深攻坚，相应技术运用愈发成熟，如利用互联网数字计算实现精准灌溉，减少灌溉投入的同时还能够减少环境污染，实现农业的可持续发展。在此基础上，数字农业发展能够与时俱进，不断进行技术创新。

（二）实现部分领域的重大技术突破

1.物联网技术——农业数据实时读取。物联网技术在农业相关领域的使用场景广泛，很多基于物联网技术的现代化农业解决方案，通过实时采集、科学分析现场环境数据及协调相关指令机制等方式，提升项目效率、扩大相关收益、降低过程损耗。如可变速率技术、精细化农业技术、智能化自动灌溉、智能化科学温室等多种基于物联网发展的先进技术，可广泛用于解决农业发展中某些领域的特有问题，有利于打造基于物联网技术的智能化智慧农场，从而实现作物产量和质量全面提高。

2.人工智能——智能技术潜力巨大，促进现代农业高效发展。在种植相关领域，运用人工智能技术可提高粮食产量，减少种植过程中的资源浪费。如在现代化畜牧产业中，运用先进的人工智能技术可有效降低因疫病传播所带来的经济损失。在一些实验室和相关研究中心，领先的机器学习算法能够帮助人们培育出更好的植物基因，创造出更安全、优质的农作物相关产品和肥料，并且能够开发出更多的农业产品。

（三）推动现代乡村数字技术全面覆盖

数字技术是数字农业发展的核心。我国在改善乡村数字技术方面做出诸多努力，基础设施条件明显改善，但乡村数字技术的发展还存在不足。

1.构建全域地理信息系统。全面构建农业生产、管理等方面的数据库，加快农业现代化进程，运用地理信息技术、遥感技术等进行数据收集。将耕地、渔业等资源，粮食生产区、现代农业区等区块，以及村镇分布等数据导入数据库，实现乡村农业资源可视化[9]。结合田间定点监测系统，将遥感信息、无人机观测、地面传感网等技术统一起来，架构全方位数据技术体系，同时利用这些数据建立农作物、重大自然灾害等动态空间分布图，形成一体化全域地理信息系统，为数字农业发展夯实大数据基础[2]。

2.进行数字农业关键性技术创新。以物联网技术、大数据分析、人工智能科技等为代表的现代化数字技术有助于在农业生产链条中进行全方位数据的获取、分析和整合。在农科院、农业院校等科研机构与技术开发群体的带领下，以农业科技型企业为主体，融合数字农业领域的“产学研”模式，加大在数字农业前沿、核心及关键技术领域的攻克力度，推进精准化数字农业进程。同时还需加强智能感知、模型模拟、智能控制等软硬件产品的集成应用，在数字农业发展中积极探索新的创新服务体系，为数字农业发展提供充足的技术创新动力[2]。

3.挖掘数字技术促农潜力。现阶段我国农业部门的电子政务发展尚不完善，需要进一步将移动互联、云计算以及大数据等前沿技术广泛应用于农业信息服务领域，促进大数据分析、人工智能、物联网等现代信息技术与农业各产业的深度融合，降低人力成本及管理成本。通过大数据下市场需求与传统农业企业的相互碰撞，进一步带动传统农业企业转型发展，不断更新产品服务及调整产品结构，实现农业精准种植、精准管理、精准销售。

4.完善乡村信息基础设施建设。乡村信息基础设施建设直接影响农业现代化发展，应加强乡村4G和5G网络覆盖，并制定优惠政策鼓励村民学习网络技术。此外，还可组织志愿者面向农民开展网络技能培训及网络信息服务，进一步提高农民信息化意识。乡村信息基础设施建设不仅可以解决信息滞后问题，还可加快农业现代化发展，依托数字技术制定农业发展新路线。

（四）构建以数字技术为支撑的数字农业生产经营体系

随着以智能应用技术为代表的产业数字化技术日益渗入农业农村，数字技术与农业生产经营体系不断加快融合步伐。在国家战略层面，数字农业领域的国家工程技术研发中心等农业信息技术组织陆续成立。基于智能化的农业科技实验室、数字化农产品创新中心、农业物联网等相关专业的设立，为数字农业发展培养出一大批高科技人才。与此同时，我国数字农业标准体系也不断完善，面向现代化农业发展的农产品物联网技术服务、传感设备等标准，以及国家级和行业层次的标准也陆续发布。农业大数据建设初见成效，数字技术服务农业的趋势已然成型。但数字技术与农业的深度融合还需要更精细化运作。

1.搭建农业基础数据源体系。收集完善农业自然资源、农业种质资源、农户和新型农业经营主体大数据，为数字农业深入发展提供数据支撑。在农业自然资源方面，既有耕地的基本数据，包含面积、质量、种植类型等，也包含水域资源数据。同时依靠国家级种业大数据平台，对重要农业种质资源进行分析，为选种和产业发展提供支持。随着土地承包经营权确认，根据农户经营情况相关数据可进行更有针对性的指导和分析，逐步实现农业经营主体全覆盖，为后期数字农业的普及和应用打下基础。

2.建立完善农副产品数据产业链。根据当地乡村农业发展现状及行业情况制定相关农副产品标准。将农副产品的种植、管理、包装等方面纳入数据化管理，形成标准化规范，从根源上解决农副产品的品质问题。规范农副产品售前、售中、售后流程，最终形成可以借鉴推广的产品样本，为进入市场的农副产品品质保驾护航，提升消费者购买满意度，最终形成良好的农副产品数据产业链。

3.数字农业全产业链发展。与传统农业相比，数字农业不再局限于农副产品的种植和生产，而是向全产业链方向发展。从早期的农副产品加工厂到现在的区块链和品牌化，产业业态不再单一。市场主体可以针对市场需求和本地农副产品优势，通过设立企业基地和农户合作等方式，进行农副产品的品牌、标准、规模的全产业链建设。在农业全产业链发展后，农业抗风险能力加强，农业附加值不断提升。

4.培养、引进、运用数字技术人才。加快培养农业数字技术人才，搭建相关科研人才培养平台，根据不同地区农业需求，培养特色人才。通过农业龙头企业的技术转让、基地共建、技术人才引进和共享等形式，增强人才流转与素质提升。此外，还可根据地方特色发展特色农业项目，进一步吸引人才流入。

5.数字化农业发展中细分领域的试点建设。数字化农业发展是不断探索创新的过程，同时又是需要精细化处理的过程。对大田种植、设施及园艺、畜禽规模养殖、水产规模养殖等农业发展细分领域采取针对性措施，涉及重点县区和各细分领域的重要环节数据，可以通过设立农副产品生产示范区、生产保护区进行数字农业发展的样板处理。通过建设数字农业试点项目，推进农业各细分领域的数字化发展，以数字农业建设的重点项目为参考依据，探索可复制推广的模式，进而推动数字农业的全域化发展。

6.鼓励发展基于互联网的农业新业态。对于农产品而言，线下线上结合的销售通道被打开，这种新的农业业态需要被引导和鼓励。与此同时，基于农业发展的乡村旅游也通过线上宣传方式引起更广泛关注。这只是目前农业简单的新业态，在网络覆盖的乡村，农业不再是单独的存在，而是融入农村新兴经济形式的各个方面。以农业金融发展为例，随着数字农业的发展，农业商业贷款难的问题得到缓解，农业中的金融资金缺口不断压缩。农业信息化数据平台的推广宣传及信息透明化的供应体系链条，可以帮助汇聚和获得更多的信贷资金、保险服务等金融支持。

三、数字农业发展新要求及实现路径

利用数字技术发展数字农业是农业农村现代化与乡村振兴战略实施的核心驱动力，是推动乡村经济社会发展模式重构的重要动能。

（一）数字农业发展形势下的新要求

1.建设农业领域“新基建”，打牢数字化农业发展基础。推进农业农村在各应用领域的“新基建”工作，建立广泛、领先、开放发展、资源合作共享的农业农村新型信息基础设施系统。重点推进5G相关技术、农业互联网信息化数据平台、现代农产品储存与保鲜技术冷链物流服务分配中等相关基础设施建设，升级国家级农业农村大数据体系中心，建立农业大数据的规范化技术与数据交换机制。开展农业大数据的深度应用，形成农业大数据智能关键技术体系，使农业信息服务精准化、智能化。

2.推进农业生产的数字化发展转型，规模建设领先智慧型农场。发展“天气、空间、地理”等因素的多角度、多尺度的农业发展与环境信息读取网络系统、农业相关资源和环境信息感知立体系统，构建多种时相、多个层次、多种维度、更精确的农业相关资源环境读取系统与农业现代化服务信息平台。攻破传统大田种栽、园艺作物传感器等瓶颈科学技术。运用规模化农田、温室大棚推广种植环境监测控制、土壤作物智慧管理等技术，建成“无人化（或少人化）农场”“植物车间”[10]。

3.建设安全透明产业链，构筑农产品品质安全防线。建立农产品的先进供应链与智能化生态体系，在现代农业和相关产品的供应链管理系统中充分应用区块链、大数据、AI技术，对制造、加工、储藏、物流等全产业链的诸多环节信息进行全面监管，从而形成现代农业供应链的数字孪生能力，提高农业质量安全与追根溯源管理水平。

（二）现代化智能化的数字农业科技发展路径

1.建立国家级和省级（副省级）现代化农业农村大数据管理技术中心。紧紧围绕农业农村领域的供给侧结构性改革，着力提升农业农村高质量发展，坚持需求导向、问题导向、应用导向，加速形成“天空地”一体化的农业数字资源体系，建立国家农业农村大数据中心。通过融合多种条块项目，推进农业信息技术的大数据建设。抓好以重点农产品全产业链条为主线建设的“条数据分析”，如从生猪产业、苹果产品、大豆技术等重要领域着手，积极探索单品种全产业链大数据建设的新路径、新模式和可持续发展机制；以县域农产品生产基地和现代农业园区为单元，在国家农业农村地理信息平台基础上建设“块数据”。条块结合，逐步建立健全数据收集、分析、分类、应用循环体系。积极探索农业农村大数据应用场景，与有关科研机构和大数据企业合作，形成内容丰富、模式多元、载体多样的信息服务产品[11]。

2.推进数字农业技术的全面创新和高效转化。重点布局并建设一批农业大数据试点建设县和农业乡村数字经济创新园，前瞻性探索5G技术在农业农村中的应用场景，在全国农产品质量安全示范县、示范村（镇）开展区块链技术应用试点，以促进传统农业生产科学技术迅速转变为实际生产力。

3.积极培育、扶持和发展农业产业的数字经济。将传统农业中的数字化转型与提升，使其成为农业数字经济产业化发展的主要阵地，从而产出更先进的数字农产品，提高农产品和食品等附加值。深入全面挖掘农村在推进数字技术产业化发展方面的巨大潜力，不断催生现代化产业发展新模式。创新农村电商平台，开展“互联网+”农产品出村进城工程，大力发展内容电商、品牌电商、社群淘宝、视频电商平台等[12]。

4.系统化开展“三农”相关信息综合服务。把农业政务、农业事务、农业商务等不同模块的农业资源整合共享，各级政府及农业部门大力发展以大数据技术为关键要素的现代化农业服务业。鼓励相关市场主体开发广受欢迎的APP，让手机及手机技术尽快成为广大农民的“新农具”。进一步开展农业信息技术进村入户工程，推进建立“一门式办理”“一站式服务”的综合信息服务平台，统筹推进城乡区域的信息资源整合共享与利用。