我国智慧农业的发展现状、路径与对策建议

摘" 要：为进一步促进农业高质量发展，推动农业供给侧结构性改革，我国在智慧农业建设方面作出重大部署。该文首先介绍智慧农业的提出背景和内涵，分析当前我国智慧农业发展情况，指出我国智慧农业发展存在的问题，从完善顶层设计、提升核心技术、培育新型经营主体和深化产学研用联动等方面提出推动我国智慧农业高质量发展的路径与对策建议。

关键词：智慧农业；数字化转型；技术创新；农业改革；高质量发展

中图分类号：F323" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2096-9902（2024）10-0001-04

Abstract： In order to further promote the high-quality development of agriculture and promote the supply-side structural reform of agriculture， China has made major arrangements for the construction of smart agriculture. This paper first introduces the background and connotation of smart agriculture， analyzes the current development of smart agriculture in China， and points out the problems existing in the development of smart agriculture in China. From the aspects of improving the top-level design， upgrading the core technology， cultivating a new type of management main body， and deepening the linkage of industry， university， research and application， this paper puts forward the paths and countermeasures to promote the high-quality development of smart agriculture in China.

Keywords： smart agriculture; digital transformation; technological innovation; agricultural reform; high-quality development

智慧农业是在当今数字经济高速发展的背景下提出的新概念。数字技术为传统农业提供了新的发展动能，促进农业生产方式从传统向现代的转变。智慧农业的提出，标志着我国农业迎来了数字化变革的新时代。发展智慧农业，对于解决当前农业生产面临的土地资源紧缺问题、农民劳动强度和用工成本问题、信息不对称造成的农民损失等具有重要意义，是实现农业供给侧结构性改革的重要路径，是通过数字化手段降低生产成本、调整产品结构以满足市场需求的改革过程。在智慧农业上升为国家战略的背景下，智慧农业核心技术不断取得创新突破，物联网、5G、大数据和区块链等数字技术与农业深度融合，智慧农场、数字农机等创新应用模式不断涌现，智慧农业已成为推进乡村振兴、实现农业农村现代化的重要抓手[1]。本文拟通过系统梳理当前我国智慧农业发展情况并分析存在的问题，从而提出推动我国智慧农业更好更快发展的路径和对策建议。

1" 智慧农业发展概述

1.1" 智慧农业的概念与内涵

1.1.1" 智慧农业的提出背景

20世纪90年代，第三次工业革命以信息技术为标志在全球兴起，随着数字化浪潮席卷各行各业，传统农业也面临数字化转型的历史机遇。根据联合国经济和社会事务部人口司发布的《2023年世界人口展望报告》，全球人口截至2023年4月已达到80亿3 212万2 420人，人口的增长趋势远超11年前《世界人口展望：2012年修订版》关于人口将在2035年突破96亿的估测。由经合组织发布的《2023—2032年农业展望报告》指出，到2032年，未来10年粮食总消费量的年平均增速预计约为1.3%，食用农产品所占比例仍呈上升趋势。同时，全球可耕地面积不足、水资源短缺、气候变化等因素也对农业生产造成了巨大的挑战，在人口增长、资源约束加剧的大背景下，我国传统的小农分割经营的农业模式，长期存在着土地利用率低、劳动生产率低等问题，已难以满足不断增长的农产品供给需求。进入21世纪以来，大数据、人工智能、数字孪生等新兴数字技术在农业领域的应用，使得农业生产全过程实现精细化、智能化管理成为可能，农业经营也从过去的经验化管理逐步向数据驱动的精准化决策转变[2]。

1.1.2" 智慧农业的定义与特征

智慧农业是新一代信息技术与传统农业跨界融合的产物，通过技术手段实现农业生产全过程的精确感知、智能控制和精准管理，全方位深入“耕、种、管、收”各个环节，打通生产与销售的数字联动，引领传统农业实现向数字化、网络化、智能化转型：以5G、物联网、人工智能等新一代信息技术为支撑，通过在田间大面积布设环境传感器、生长传感器，借助农业物联网平台实现对作物生长环境的实时监测，进而指导精准化的资源投入力度；利用区块链、电子标签等技术手段，实现对种苗、化肥、农药等投入品，以及农产品的质量安全可追溯，使每一步操作都具备可追溯性；依托农产品电商平台和移动互联网丰富的应用，构建起连接种植大户、合作社、终端消费者的数字化网络，实现商品在线交易和精准营销[3]……总而言之，智慧农业标志着传统农业向现代农业的转型升级，将会深刻颠覆传统农业的生产方式、管理模式和经营形态。

1.2" 我国智慧农业发展的现状

1.2.1" 政策扶持力度加大

近年来，党中央和各级政府高度重视智慧农业发展，形成了“顶层设计+地方试点+资金支持+标准规范”等多管齐下的政策体系，为智慧农业快速发展提供了坚实保障。中央层面提出了明确部署，将智慧农业的发展上升到国家战略高度。2021年，《中共中央国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》再次强调要“发展智慧农业，建立农业农村大数据体系”。2023年，《中共中央国务院关于做好2023年全面推进乡村振兴重点工作的意见》也明确指出了推进智慧农业、数字乡村等方面的重点工作。各地积极贯彻落实中央部署，密集出台地方层面的智慧农业发展规划，结合区域特色和资源禀赋，提出具体发展思路和举措，如《浙江省数字乡村建设实施方案》提出建设智慧农业示范区，《黑龙江省科技振兴行动计划（2022—2026年）》的目标是依托现有农业实力，打造全国数字农业先导区。用于智慧农业平台和示范区建设的财政资金持续增加，《2021—2023年农机购置补贴政策实施指导意见》进一步明确，各省可围绕智能农机产品的推广应用，将部分品目产品补贴额测算比例提高至35%。

1.2.2" 技术应用日趋成熟

近年来我国在智慧农业核心技术领域持续加大创新力度，取得了一系列重大突破，初步形成系统的技术应用模式[4]。例如，北斗导航技术在农业生产中的广泛应用，基于北斗的高精度定位服务，实现了各类农用机械的自动驾驶和精细作业，大幅降低了农民的劳动强度，提高了作业效率；借助农田高密度的传感器网络，实时监测作物生长状况，根据作物需肥需药特性，可变喷头精准施肥喷药；农产品供应链也做到了全过程精细化管理，通过区块链、电子标签等技术手段，实时上传种植、养殖、采摘、加工和运输等各环节关键信息，实现产品从“田头到餐桌”的精准溯源；大数据平台应用机器学习等算法预测产量、预警病虫害、模拟种养等，为农业生产决策提供数据支持，数字孪生技术实现生产过程的虚实交互，通过构建作物生长和环境变化的数字孪生系统，进行各种条件下的模拟仿真和预测控制；智慧温室技术在设施园艺领域得到广泛应用，通过环境监测系统、生长传感器等设备采集温度、湿度、光照及二氧化碳浓度等参数，结合作物生理特性建立精准控制系统，实时调节温室内环境，提高单产水平[5]。

1.2.3" 产业规模不断扩大

在政策支持与技术进步双重驱动下，我国智慧农业相关产业快速增长，规模不断扩大，初步形成较为完整的产业生态。一是智能农机市场快速扩张，智能导航播种机、可变喷灌机、除草机器人等智能装备逐步普及。根据中商产业研究院《2022年中国农业机械行业市场前景及投资研究报告》，中国农业机械行业市场规模由2018年的4 286亿元增长至2022年的5 611亿元，年均复合增长率达7.0%；二是农业物联网进入应用阶段，各类环境监测设施、作物生长传感器被广泛使用，使农业生产全面实现精细化管理，农业物联网行业增速显著提升；三是农业大数据平台快速发展，整合气象、土壤、遥感等多源农业数据，智慧农业云服务平台不断完善，云服务成为智慧农业的重要支撑[6]；四是系统集成企业加快发展，提供从研发设计到运营服务的智慧农业整体解决方案，推动产业链部署，依托智慧农业模式培育的数字种养、环控生猪等绿色农产品品牌壮大，深受消费者欢迎。

2" 我国智慧农业发展存在的问题

2.1" 农业机械化水平低，农村地区发展智慧农业的基础设施薄弱

农业机械化水平偏低和农村信息基础设施薄弱，是当前我国智慧农业发展面临的突出问题。一方面，农用机械的装备密度偏低，智能农机市场渗透率不足，智能农机的应用比例不高，机械化作业面积占比偏小，粮食作物机播面积低，无法满足大规模智慧农业发展需求，作业系统化程度较弱，运维保障能力薄弱，缺乏机械化作业队伍和维修队伍[7]；另一方面，网络基础设施覆盖率低，根据《2023年数字乡村发展工作要点》提出的目标，到2023年底，农村宽带接入用户数超过1.9亿，5G网络基本实现乡镇级以上区域和有条件的行政村覆盖，农业生产信息化率达到26.5%。光纤到村率低，部分农村地区甚至4G网络仍未达到全覆盖。

2.2" 智慧农机等关键核心技术创新能力不足

我国在智慧农机等关键核心技术领域的自主创新能力仍不足，主要表现在农机装备的网络协同与工业互联网平台支撑能力还很薄弱，智慧农机等核心技术创新在一段时间内仍是我国智慧农业发展的短板。智能感知技术与装备还无法满足精细化农业生产的信息采集需求，如用于获取作物和土壤多维参数的先进传感器技术创新不够，精准作业控制技术有待提高，作物生长模型和变量施肥决策系统还未能实现精确化，技术的核心部件与配套算法依赖进口，自主研发系统性能有限，数字孪生和虚拟仿真技术应用水平偏低，难以支撑智能农机的全生命周期数字设计。在具体应用层面，机器人集成化应用程度不高，无人机的性能与可靠性亟待提升，智能化水平亦有限[8]。根据《2023—2029年中国农业机器人行业市场专项调研及投资前景规划报告》，预计2023年，我国农业机器人产量约为31 193台，需求量约为31 473台。宏观来看，当前中国农业机器人产业虽然在统计上供需基本平衡，但考虑到我国当前耕地面积超过19亿亩（1亩约等于667 m2），传统人力耕作方式效率低下且面临劳动力老龄化问题。一方面，农业机器人目前的普及率与巨大的耕地面积不匹配，市场容量极具潜力，广大农村和现代化大型农场都存在对各类植保、采摘、除草机器人的需求；另一方面，国内农业机器人的核心技术和关键部件目前还依赖进口，但随着国产化比例不断提升，农业机器人在原材料采购、生产制造等环节的自给率将显著提高。因此，无论从上游供给端还是下游需求端来看，中国农业机器人产业都存在极其广阔的成长空间。

2.3" 智慧农业生产经营规模化程度不高

当前智慧农业行业下游的应用场景主要包括数据平台服务、无人机植保和精细化养殖等领域，各领域智慧农业生产经营规模化程度仍有待提升，根据前瞻产业研究院2023年3月发布的《中国智慧农业发展前景预测与投资战略规划分析报告》，截至2022年末，国内智慧农业相关企业仅有14 700家左右，专业化的智慧农业头部企业较少，大多数农户经营规模小，生产经营方式仍较传统，智慧农业应用水平有限；标准化大田智慧农业示范区建设不足，智能感知、精准施肥、环境控制等技术难以推广应用，无法形成规模化示范效应；公共服务体系不健全，缺乏面向农户的统一化数字化服务，缺乏统一的生产资料采购、产销对接等数字化服务，无法有效调动各类生产要素聚集到优势龙头示范区，规模化经营的制约因素较多。

3" 推动我国智慧农业高质量发展的路径与对策

3.1" 完善顶层设计，加强政策引导

完善顶层设计，加强政策引导，是推进我国智慧农业发展的重要路径之一。完善智慧农业顶层设计需要制定统一的国家层面的智慧农业发展规划，对2035年时智慧农业应达到的战略定位和发展目标进行明确部署，使中央和地方两级在智慧农业规划编制方面实现统筹协调，形成自上而下的规划体系。要构建完善的智慧农业政策法规体系，需要将智慧农业发展的内容纳入国民经济和社会发展规划，并要制定专门的智慧农业促进法来加强法规制度建设，明确政府、企业和农民在智慧农业发展中的职责和法律关系。要加大智慧农业财政资金投入力度，需要增设智慧农业发展专项资金，持续加大对核心技术研发和产业化应用的资金支持力度，完善信息技术与农业现代化深度融合的政策性支持。

3.2" 加快补齐短板，提升智慧农机技术领域的自主创新能力

智慧农机作为智慧农业的重要组成部分，其技术创新能力直接关系到智慧农业整体发展水平。为实现智慧农业高质量发展，必须加快补齐智慧农机创新短板，提升核心技术的自主创新能力。一是要依托我国自主北斗导航系统提供高精度的位置服务，大力研发适用于不同种植制度和地形地貌的智能作业系统，实现对作物行位置的精确控制，进行精细化的施肥施药、灌溉除草等操作。提升系统抗干扰能力，保证复杂环境下的高精度定位。二是要创新作物生长信息获取技术，研发高灵敏度的激光雷达等成像设备，获取高清三维点云信息，结合深度学习算法，实现对作物形态参数、生长状况的精确判断，开发多种作物专用传感器，获取作物内在生理指标，建立不同品种的数字孪生模型。三是要训练人工智能，优化作业路径智能规划算法，利用强化学习等方式训练路径规划模型，考虑作物分布、地形地物等复杂环境因素，动态规划最佳作业路线，指导农机进行精细运动控制，建立作业协同路径规划系统，实现多机协同作业。四是要构建先进的机器视觉与环境感知系统。使用深度学习算法提升图像处理能力，辅以红外、毫米波等传感设备，全方位感知复杂农业环境，避免误操作，建立三维道路场景语义识别系统，增强农机在复杂场景中的自主驾驶能力[9]。

3.3" 培育新型智慧农业经营主体，构建智慧农业公共服务体系

要推动我国智慧农业规模化发展，培育新型智慧农业经营主体尤为关键。应从多个方面着手，采取差异化培育策略，促进新型经营主体快速成长壮大。第一，可以依托化肥、种子等农业龙头企业的技术、产品及品牌优势，打造规模化的智慧农场，对设施农业进行标准化改造，采用智能化的农业设备，实现种养环节的数字化联动。第二，支持农民专业合作社开展组织模式和经营模式创新，打造新型的智慧农业合作社，探索“企业+合作社+农户”的联合模式，通过引入资本和技术要素，利用数字技术赋能合作社，构建线上线下融合的数字化服务生态圈。第三，应进一步落实对科技型农业企业的税收减免、贴息贷款、风险补偿等扶持政策，大力支持这类企业加大智慧农业技术研发和应用的投入力度。在成功典型的基础上，推动相关技术向周边地区辐射[10]。

3.4nbsp; 创新产业机制，产学研用深度衔接

要推动智慧农业持续快速发展，就需要打通从技术研发到产业化应用的创新链条，建立健全产学研用深度融合的机制，形成技术供给端与经营应用端良性互动的产业生态。第一，要建立开放共享的技术和研发成果转移转化机制，通过技术许可、转让等方式，鼓励科研院所将技术移交给企业，支持企业将创新成果迅速产业化，同时健全知识产权保护机制，加强智慧农业公共技术服务平台建设，为企业提供检测认证、技术培训、研发成果示范推广等公共服务。第二，要深化产学研用合作，支持建立产学研联合的技术创新平台，开展具有前瞻性、原创性的技术研发，并设立科技成果转化基金，鼓励高校院所的研发成果向企业转移转化；健全科技项目管理服务，完善技术项目的立项、评审、验收制度体系，加强对项目进展的动态监管。第三，要强化智慧农业人才队伍建设，加强专业人才培养，扩大人才供给规模，并建立人才评价激励机制，完善人才信息服务平台，加强高层次人才引进，以补充国内人才短板。

4" 结束语

智慧农业是当代农业发展的重要方向，也是我国实现农业现代化的必由之路。在智慧农业快速发展的背景下，要顺应时代发展大势，把握历史机遇，充分利用数字技术赋能传统农业，推动农业生产方式变革，让广大农民真正享受到科技进步红利，切实提高农业生产效率，丰富农民增收渠道，确保国家粮食安全，促进乡村经济社会全面发展，最终实现共同富裕。

参考文献：

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