北京地区智慧农业发展对策及对高等农林教育的启示

陈建 邓佳岷 吴学民

一、智慧农业发展现状

智慧农业是物联网、云计算、大数据、人工智能等现代信息技术发展到一定阶段的产物，是现代信息技术与农业生产、经营、管理和服务全产业链的“生态融合”和“基因重组”。智慧农业是一种农业、科技与人类健康相互结合的新型农业发展模式。现阶段，发达国家正从智慧农业理念出发，不断加大智慧农业渗入领域，提高智慧农业运作效率。德国的智慧农业运用大数据和云计算，用云端处理完成的数据指挥农业机械进行精细作业。日本发展智慧农业弥补了人均耕地面积少、人力成本高的劣势，以绿色观光农业为重点大幅度延长农业产业链条，提高產业链价值，保障农民收入稳定。丹麦发展智慧农业，有效提高了农业生产效率与政府管理水平，80%的农户可以通过农业咨询服务中心与专家实时面对面，获得生产需要的农业信息与技术服务。

我国“农业信息化”最早提出于2005年的中央一号文件。文件提出“加强农业信息化建设”，这是我国发展智慧农业的重要标志。此后中央政府高度重视农业信息化建设。2016年中央一号文件又提出“大力推进‘互联网+现代农业，应用物联网、云计算、大数据、移动互联等现代信息技术，推动农业全产业链改造升级”。智慧农业已成为农业现代化发展的必然趋势。

在中央政府的重视和政策扶持下，地方的智慧农业产业也如雨后春笋般发展起来。2016年《南京市“十三五”智慧城市发展规划》，紧扣都市现代农业发展定位，以发展智慧农业为抓手，促进信息化与农业现代化融合发展。天津市作为农业部确定的全国三个“农业物联网区域试验工程”试验区之一，特别确立了农村“三权”抵押融资配套政策，可提高地区农业融资水平，促进智慧农业发展。陕西咸阳是较早成型的智慧农业城市，其下属的杨凌农业高新技术产业示范区是国内第一个国家级农业高新区，在智慧农业方面有诸多亮点，如农业专家系统可实时分析处理物联网上的相关数据，物联网系统可远程控制温室设备等。

北京作为我国政治文化中心，流动人口比例较大，农产品需求量呈逐年增加态势，发展智慧农业可积极打造京津冀现代农业科技创新制高点，实现一二三产业融合发展，提升农业增收，提高农民收入。第一，实现农产品精益生产。北京地区农业用地占比小，规模小，通过智慧农业，可将污染、能耗降至最低，提供优质农产品。第二，推动农业转型。2022年北京农村人均可支配收入为34754元，城镇为84023元。北京通过发展智慧农业，可优化农业产业结构，延伸农业产业链，重构农业价值链，缩小城乡收入差距。第三，推动京津冀农业协同发展，通过“互联网+”建设京津冀农业协同创新链，加大北京农业高新技术的辐射力度，加快农业科技成果转化。

《北京市“十四五”时期乡村振兴战略实施规划》提出，“大力推进应用场景建设，加快人工智能、5G、物联网、北斗、大数据、区块链等新一代信息技术在农业领域应用，推进农业生产经营和管理服务数字化改造”，“到2025年，主要农作物耕种收综合机械化率以及秸秆综合利用率达到98%以上，畜牧养殖机械化率达到75%，设施农业机械化率达到55%”。在政府推动下，近年来北京地区智慧农业得到极大发展，在智慧生产、智慧经营、智慧管理、智慧服务上从无到有，本地企业诞生、外地企业入驻大力促进了智慧农业发展。

图1给出智慧农业的产业链全过程，涵盖了生产、经营、管理、服务四方面，具体对应有智能农机装备、生物质工程、电子商务、食品安全与回溯、农业休闲等内容。

二、基于PEST模型的北京地区智慧农业发展存在问题分析

PEST模型是对研究对象外部宏观竞争环境的分析模型，包括政治（P）、经济（E）、社会（S）和技术（T）四方面。

1. 政治（P）问题

北京市政府重点关注三农问题，对发展智慧农业给予较大政策支持，提供辅助、税收优惠和政府担保等优惠政策，发挥了政策引导作用。现阶段出现的问题集中在：（1）智慧农业发展环境的农业行政审批制度繁琐，部门之间配合不紧密；（2）智慧农业应用积极性不高，信息技术人才缺乏对农业了解，而生产经营者又缺乏信息技术知识，政府未能重视复合型人才的培养；（3）智慧农业作为新兴行业，缺少顶层设计，缺少农村信息服务站点建设，部分地区未能较好地为智慧农业提供信息畅通保障。

2. 经济（E）问题

随着中国经济进入新常态，GDP增速放缓，“稳增长调结构”的新的经济模式被采用，对于农业结构的调整，国家非常重视。在信息化时代，农业的发展也必须转变，需要发展智慧农业。

表1统计了2022年6个全国地区生产总值较高的城市。由表可得，北京的GDP、居民可支配收入仅次于上海，位列全国第二。从发达国家的智慧农业发展历程看，智慧农业的推广需要良好的经济基础、大量的智能装备、众多的专业技术人员，在经济欠发达地区很难推广实行。北京拥有良好的经济基础，吸引了大量专业技术人员，为智慧农业的推广和发展提供了良好条件。

表2对图2中的直接经济价值、间接经济价值、生态与环境价值进行种类和数据分析。表2中的年值即年产出价值，是指一年内所产出的都市型现代农业生态服务价值；贴现值是将生态与年值进行折现后，再与直接经济价值和间接经济价值相加得到的总价值。2021年，北京市大力推广智慧农业，转变传统的农业生产方式，智慧农业环境更加友好；调整农业结构，传统农业生产规模减小，2021年直接经济价值中占70.7%的农林牧渔业总产值同比为2.8%，支持发展都市型现代农业；休闲农业旅游发展势头良好，促使文化旅游服务价值同比增长44.5%，休闲农业的持续发展激发人们开展各种生态修复工程，绿化面积大幅增加，已经产生了良好连锁反应。

目前在经济层面存在的问题为：①目前北京智慧农业市场较混乱，秩序性差，缺乏有效引导；②前期投入大，不能很快见到经济效益，对于经济基础较差的个体经营者和企业是棘手问题；③北京智慧农业的产值在农业总产值中的占比还较小，智慧农业的市场认可度不高。

作为智慧农业的一部分，都市型现代农业已经让人们看到了发展智慧农业的好处，随着智慧农业的逐渐发展，人们会看到它所能带来的巨大经济效益。不可否认，智慧农业前期投入较大，不能很快获得经济回报，需要耐心。虽然目前北京智慧农业的产值还较小，但根据北京市的经济情况，完全可以支持智慧农业的推广，北京智慧农业的发展前景比较乐观。

3.社会（S）问题

社会问题只能通过动员一定的社会力量才能加以解决。由农业活动带来的社会问题，宏观上较为突出的可归结为：耕地保护问题、食品安全问题和农民就业与增收问题。

耕地保护问题。对于北京郊区而言，城市化进程在持续，人口不断增加，城市居民住宅郊区化，这使耕地总面积迅速减少，2009-2018年，北京耕地大幅减少了21.45万亩。随着二三产业的快速发展，农村青壮年劳动力外流严重，农业劳动者老龄化，这不仅限制了对新农业技术的接受能力，而且大量质量稍差的耕地得不到耕种甚至撂荒，更加剧了耕地的减少。智慧农业给耕地保护问题提供了另一种解决方法，可以对耕地进行科学管理、耕种，减少人工成本，用少人化、无人化装备作业方法，科学解决耕种问题。

食品安全问题直接影响到人们生活，关注度高，一旦发生即引起严重后果。随着政府大力整治，食品安全问题的解决已取得很大进展。智慧农业的发展，避不开食品安全与回溯问题。随着物联网、大数据的运用，小规模、不标准的农业活动越来越少，标准化、大规模的农业活动越来越多，农产品成本进一步降低，食品安全与回溯的呼声越来越大。建立智慧农业回溯平台，可从一定程度上解决食品安全问题，通过对农产品的监控，可在一定程度上减少化肥、农药以及其他化学用品的使用，也可从侧面提高食品安全。

农民就业与增收问题是关系到我国农业、农村乃至整个国民经济稳定和发展的问题。要想改变城乡生产结构，增加农民收入，需要一定程度的城镇化建设。在农业就业与增收问题上，智慧农业信息化技术可以帮助资本走入农业，创造商机。我国农业面临产业化程度不高的问题，农业企业的做大做强与智慧农业带来的信息有直接关系，资本进入农业产业能扩大生产，增加农业收入。

目前在社会层面突出的问题为：①耕地持续减少，北京地区城市建设的扩张造成了耕地面积不断缩减，使得发展智慧农业用地受限；②农村青壮年劳动力外流严重，劳动力的缺失阻碍了北京地区智慧农业发展；③社会培训和宣传不到位，对智慧农业的认识不足。

4.技术（T）问题

现阶段北京智慧农业发展存在的主要问题集中在技术方面，包括：①智慧农业技术不成熟，缺乏核心技术和集成体系，低成本、高信度农业传感器体系不全、不完整，现有农业传感器质量标准参差不齐、标准不一；②智慧农业应用中缺少数据模型和专家技术系统，造成农业智能控制实际效果与预期相差较大；③智慧农业中使用的農业信息技术装备的稳定性不高，兼容性差，多个装备系统难以兼容于同一平台，不同厂家生产的设备不连通，同一个农场需重复引进设备；④信息孤岛严重，立体式网络化监管运营模式还未建立，网络销售时信息不对称现象严重。

三、北京地区智慧农业发展对策建议

1.研发建议

北京位于京津冀中心地带，且为国家政治文化中心，基础设施完善，发展智慧农业具有很大优势。现阶段智慧农业发展在技术上遇到瓶颈，要想进一步突破，在研发方面给出如下建议。

（1）建立物联网技术运行机制和应用模型。充分发挥北京高校、科研院所优势，建立符合北京地区的物联网基础软件平台和应用模型，为农业物联网技术产品系统集成、规模应用提供技术支持。

（2）构建智慧农业人才体系。留住农村青壮年劳动力，培养新型农业人才。人才是智慧农业发展最基本的资源，实现北京地区智慧农业发展，人才不可缺少。从整体上提升农业从业人员的生产技能，并且有针对性地培养智慧农业市场人才，让人才主导北京地区智慧农业发展，为推动信息化智能化农业持续健康发展提供强有力的智力保障。

（3）设立研发专项资金。北京市政府应从实际出发设立专项财政资金，建立联合研发实训基地，提高智慧农业关键领域和薄弱环节的自主创新水平。

2.生产建议

生产是将研发阶段的产物转化为生产力、将理论转化为实践的过程。智慧农业的生产主要由企业来完成。在2020年举办的第八届中国（北京）国际智慧农业装备与技术博览会中，参展企业达600余家。现阶段企业的不断涌入促进了智慧农业的推广，企业需及时了解市场动向，在生产方面给出如下建议。

（1）发展规模经营。政府要积极引导企业、个体农户向合作社、大农场转型，提高农业生产规模化、标准化，通过规模经营进一步降低生产成本，促进智慧产业各部门融合，最后形成高价值产业链条。

（2）建立智慧农业样板工程。通过组织应用云计算、大数据、物联网技术，在生产前期建立示范样板工程，提前模拟并完善智慧农业体系，提高后期实践生产水平。

（3）制定智慧农业发展整体规划，开展顶层设计。智慧农业是长期综合性的系统工程，应详细制定整体发展规划，合理布局，明确具体建设目标、任务、资金投入与筹措等。北京地区发展智慧农业需科学谋划、分步推进，现阶段智慧农业发展进入普及和收获的关键时期，制定合理规划，将进一步推动智慧农业进入成熟期。

3.市场建议

2017年中央一号文件指出“推进农业供给侧结构性改革，要在确保国家粮食安全的基础上，紧紧围绕市场需求变化”，而就目前农业市场来看，我国农业生产区域极不平衡的现象仍旧明显。依托于北京的资本、技术等雄厚的资源，北京地区农业生产在全国处于领先地位。现阶段，不论是资源分级回收利用还是农业多元化发展，北京地区在全国的领先是显而易见的，各地存在的“资本进入农业难”的问题，在北京表现得并不明显，在生鲜行业，有大量资本涌入市场，加之北京物流业发达，农产品的运输质量得到很好的保障。但是，北京地区仍有供给发展转型的问题，供给与需求的匹配是首要问题，要在着眼于农产品质量的同时，供给市场更加贴合消费者需求的农产品方案。对于北京地区智慧农业在市场方面给出如下建议。

（1）扩大市场规模，优化农业资源利用和市场结构。北京地区对于农产品的需求旺盛，但是仅仅满足北京地区的需求是不够的，扩大市场规模能让北京发挥“枢纽”作用，带动周边地区的发展。

（2）加快转变生产方式，智慧农业智为先。北京地区农业发展在加强农业机械化建设的同时，需要加强农业信息化、智能化建设，让以信息技术为核心的智慧农业在充足数据的保障下发挥最大作用。

（3）充分发挥互联网优势，实现农产品流通渠道多样化。以北京地区互联网的优势做引导，引导农业走向智能化，实现农产品流通渠道多样化，流通渠道的多样化是市场发展的必经之路。

4.服务建议

智慧农业是信息化时代的新产物，与计算机技术和互联网高度结合，使用大量智能农机装备，需要资金和技术支持，中小企业和个体经营者很难进入。此外，相较于传统农业，智慧农业还存在监管漏洞和监管空白地带，不利于今后的市场监管。要想更好地发展智慧农业，就要在服务上下功夫，完善智慧农业的后续服务。在服务方面给出如下建议。

（1）北京市政府应成立智慧农业的专业技术服务部门，有计划地走访农业生产一线，为农户解决技术难题，尤其是在推广初期，互联网与农业生产相结合技术的复杂性显而易见，成立智慧农业专业技术服务部门非常必要。推广面向的用户大多为农民，其对新技术比较陌生，学习时间长，技术部门应免费为其培训，提高他们的信息化技术应用水平，让他们了解到农业信息化能带来的好处，真正接受并认可智慧农业。智能农机装备企业也应完善售后服务，给农民提供技术支持。有计划地建设智慧农业技术服务站点，最终形成一张覆盖北京地区的大网，让个体经营者和企业不再因为技术问题而放弃发展智慧农业。

（2）智慧农业在起步阶段需要一定的经济基础，需要购买设备，学习技术，北京市政府应出台相关贷款优惠政策，减小农户和企业的经济压力，并提供持续的资金支持服务。

（3）必须规范智慧农业市场的秩序，完善相关法律法规，防范不法分子钻法律空子，如在休闲农业方面，要制定统一的收费标准，不允许漫天要价，破坏正常市场竞争。同时出台相关优惠政策，如政府按照百分比给购买智能农机装备的用户给予补助。

（4）创建智慧农业的信息化网络平台，欢迎智慧农业从业者和农民用户建言献策，将问题及时向有关部门反映，及时解决。在平台设置专家咨询通道，直接解决问题，必要时可进行视频联络，改变以往有问题无法解决或解决时间过长的“老毛病”。

四、对高等农林教育的启示

智慧农业发展受限，根本原因在于缺乏新型农业人才，尤其是智慧农业的物联网、大数据和人工智能等前沿交叉技术领域的复合型人才缺乏，无法满足智慧农业生产的实际需求。

高等农林院校作为我国农业科技人才的培养基地，肩负着培养创新型、实践型和应用型农林人才，推动农业科技创新和产业升级的重要使命。高等农林教育提供的人才支撑、科技支撑、服务支撑是智慧农业得以快速发展的重要基础。因此，高等农林教育质量的提升，尤其是推进与农业智能化发展紧密相关的新工科、新农科交融建设，对于推进智慧农业的发展至关重要。如何提升高等农林教育质量以贴合智慧农业的发展需要，有如下建议。

1.加强产学研一体化建设

产学研一体化建设，通过高校、企业和科研机构的深度合作，实现人才培养、科技创新和产业发展的有机融合，是高等农林院校提升办学水平、服务地方经济发展的必由之路。如何开展产学研一体化建设，归根结底，需要高等农林院校以国家重大需求为导向，以课程设置为基础，以创新实践为重点，以科研成果转化为目标，以科教融汇、产教融合为途径。

农林高等院校搭建产学研合作平台，遴选顶尖企业和研究机构，共同探讨智慧农业研究与应用，开展智慧农业联合研究项目，共同攻克重大科学问题，推动智慧农业技术的发展和应用。通过设立科技小院，派驻学生到农业生产一线，在完成理论知识学习的基础上，深入农村重点解决农业农村生产实践中的实际问题。同时鼓励教师与企业专家合作开展科研课题，将科研成果应用到实际生产中，使其转化为生产力，也为学生提供与实际生产深度接触的机会。

2.注重跨学科综合课程建设，优化教学模式

智慧农业涉及农业、信息技术、工程等多个学科领域，需要高等农林教育注重复合型人才的培养，故而需要打破孤立学科结构，整合相似学科，丰富课程资源，促进专业结构的优化，促进多学科交叉融合发展，实现学生跨学科或跨专业学习。特别是，工科作为智慧农业智能化的支撑学科，高等农林院校更应该加大新工科建设，紧密围绕新工科来建设智慧农业相关学科。

智慧农业课程知识的真正价值在于如何应用，教学过程应摒弃传统的教学观念，让学生学会如何将学到的知识运用到实际当中。对于实验课程，应明确考核指标，实验小组则细分出个人工作量，每位学生都要实际操作，避免实验划水现象。同时，对于综合性课程，要注重培养学生自主学习与独立思考能力，充分利用网络教学平台，发挥学生线上线下分享和讨论的作用，激发学生的学习兴趣和参与度。课外，鼓励并指导学生参加跨学科的智慧农业科创项目，锻炼团队合作能力，在实际科研中综合运用知识和技能来解决问题。

3.培养实践能力，强调科技创新

学校可以开设智慧农业相关的创新创业课程，讲授如何关注到最前沿的技术，以及如何在已有技术中寻找新意，引导学生在实事求是中创新。建设智慧农业教学实验室，为学生创造智慧农业实践条件，鼓励并指导学生参加农业科技创新创业大赛，躬身实践所学。

4. 注重可持续发展理念，加强国际合作

智慧农业是全球的发展趋势。国际合作是實现智慧农业全球化发展目标的关键。

高等农林教育应当紧密关注可持续发展理念，倡导并推进国际合作，增设国际合作课程，引进国外先进的智慧农业技术和理念的同时，开展“一带一路”合作、南南合作，到农业技术和理念相对落后的发展中国家进行智慧农业教育与科研帮扶，推动共同发展，实现共赢。

总之，在国家和北京市政府的重视下，北京地区依托140多万亩耕地面积，以独有的研发、智力优势，智慧农业发展走在国内前列。但现阶段，智慧农业在全国范围仍处于起步阶段，相关技术还不成熟，政府配套政策、法规还未落实，北京地区智慧农业产业问题仍较多。未来，北京仍要重视智慧农业发展，继续加大投入，引导科研机构、企业增大科研力度，加强高等农林教育与智慧农业人才培养，促进智慧农业产业进入成熟阶段，为北京地区城乡协调发展作出贡献。

（陈建为中国农业大学工学院研究员，邓佳岷为中国农业大学工学院硕士研究生，吴学民为中国农业大学理学院教授。作者还有：王术波，青岛大学智能无人系统研究院助理教授；张自超，中国电子科技集团公司智能科技研究院设计师；冯青春，国家农业智能装备工程技术研究中心研究员）

责任编辑：尚国敏