传统农业数字化转型应对策略研究_王金河.pdf

聊城大学学报（社会科学版）2023年第 2 期67农业是中国的第一产业，其重要性体现在政治、经济、技术和国家安全等方方面面，并伴随着整个人类进化史，支撑并推动着整个社会的发展，同时也是实现现代化和全面建成小康社会的基础，是中国经济可持续发展的根本。近年来，云计算、大数据、移动互联网、人工智能等技术蓬勃发展，逐渐成为助力农业农村产业融合的新型基础设施，乡村振兴逐渐与数字经济接轨，数字农业也在深刻的影响和改变着农业生产、经营、管理和服务的方式，改变了农民的生活方式，从而引起农村治理体系的深刻变革。数字经济在农业领域蓬勃发展，数字农业已成为新时期农业转型与发展的重要方向。习近平总书记曾多次强调，加快推动农业向网络化、数字化、智能化方向发展，数字乡村等国家数字化战略，为中国数字农业农村发展提供了强有力的支撑。随着“数字化+”科技创新应用的融合发展，农业作业关键环节可以获得更加精准的管理，使得传统农业的数字化转型顺利推进，带动农业农村实现现代化，不断提高广大农民的收入，提升农民的幸福指数。因此，推动中国农业数字化全面发展，对于拥有 14 亿人口的中国来说具有极其重大的战略意义。一、数字化趋势给传统农业带来的影响数字化趋势之本质：IoT、5G/6G、新材料、储能技术、生物分子技术、云计算、社交媒体、大数据、AI 等关键技术成本持续快速下降，技术融合创新应用的门槛随之加快降低，给农业数字化提供了条件，数字技术在中国农业领域广泛应用的时机已经成熟。传统农业数字化转型应对策略研究王金河，张玲梅（聊城大学 商学院，山东 聊城 252000）摘 要：数字农业是将现代高科技数字技术用于传统农业生产经营过程中的一种新型农业，其对农业转型升级起到强大的推动作用。随着关键数字技术成本持续下降，数字技术在中国农业领域广泛应用的时机已经成熟。当前，中国农业产业运用数字技术凸显出诸多问题，如农户的经营方式与数字农业的推广和应用不匹配、农业数字技术创新不足、数字资源共享不足以及数字人才匮乏等，亟需在农业数字化转型过程中解决。传统农业数字化转型应当做好农业数字化转型的顶层设计、加强农业数字化的综合人才培养及知识库建设、利用数字技术重构农业生产方式以及强化农业合作社数字化建设，以数字赋能真正实现中国农业高质量发展。关键词：传统农业；数字农业；数字化转型中图分类号：F2323 文献标识码：A 文章编号：1672-1217(2023)02-0067-08收稿日期：2023-01-27基金项目：山东省社会科学规划一般项目（22CJJJ11）：黄河中下游农户亲环境生产行为机制与绩效评估研究。作者简介：王金河（1972-），男，山东茌平人，聊城大学商学院副教授；张玲梅（1997-），女，山西吕梁人，聊城大学商学院硕士研究生。李文睿、周书俊：数字经济背景下中国农业生产方式变革：机理、矛盾与纾解，西安交通大学学报（社会科学版）2022 年第 6 期，第 1-13 页。孙昊颖：数字经济与乡村振兴，特区经济2022 年第 5 期，第 119-122 页。王卫国、陈东、王贤等：数字化本质与运营模式进化的探讨，信息系统工程 2021 年第 11 期，第 10-13 页。DOI:10.16284/37-1401/c.2023.02.00468云计算消除孤岛的同时，大大降低了非大型工业企业的储存成本和计算成本，提高了企业敏捷性。农业作为传统 IT 基础设施比较薄弱但信息比较丰富的产业，恰恰可以利用云计算对数据进行存储，实现农业精准化生产。“大数据+AI”融合结构化和非结构化数据，实时生成农业大数据。在初期建立模型之时，其数据来源丰富、结构错综复杂、形式多样，而借助“大数据+AI”，可以加快由非标准化、非结构化数据向标准化、结构化数据模型升级的过程，大大降低了数据模型迭代的成本。传感器成本的优化，使得几何倍增数据的获取量成为可能，推动全息化数字孪生运营的深入发展，这个对于农业生产来说十分重要。农业产业是一个完整生命周期管理连续性需求特别明显的产业，一方面传感器在农业设备上的广泛应用，对于精准测算农业生产的投入和产出非常关键。另一方面，现场感知土壤成分和作物生长的传感器的发展，为实时实施精准保植作业提供充分的数据作为决策分析之用，以逐步替代昂贵的动则需要复杂环境的实验室支持。3D 激光雷达，对于精密测量物体表型数据非常有效，之前只能应用到昂贵的工业制品制造过程中，随着技术的成熟与成本的降低，当前也广泛用于农业生产过程中。农业育种是一个耗时、复杂的过程，农作物的表型数据可以作为一个重要的对比数据，经济有效的 3D 激光雷达的运用，可以大幅度提升农业育种的效率。此外，农作物对于环境变化的反应也在其表型上得到体现，但是这些表型的变化细微得非常难以捕捉，3D 激光雷达应用成本的优化，提高了农作物应对环境变化的能力。5G 为带宽速度可达 100 倍于 4G 的技术，是实现农业数字化转型的基础。一方面，其为硬件与硬件之间的高效协作化自动操作创造了机会，使运行中的农业动力设备（如：拖拉机）与农业生产设备（如：播种机）之间的高效协同成为了可能。另一方面，为精细作业范围的设备运行精准控制提供了技术基础，将农业智能设备的运行与中国北斗卫星导航系统高度同步，使作业范围精确到 20-30 厘米范围内，这个是满足作物精准管理的要求。除了以上代表性技术，其它种种技术创新迭代应用的成本加速优化，这些叠加的趋势，正是支撑农业数字化持续演进的基础。特别是在数字经济背景下，数字技术与农业融合的成本越来越低，为实现中国农业数字化提供了较好的宏观技术创新应用生态环境。二、当前数字化技术在农业产业中的应用（一）设施农业栽培数字化改造设施农业大部分种植的是反季节作物或稀有品种，所以附加值比较高，另外设施农业所需的技术比较多，有一定的技术难度。在经营过程中通过数字化改造不仅可以节省劳动强度，而且可以大幅度提升产值，所以大部分设施农业的经营主体都有意愿进行数字化改造。国家 863 高技术研究发展计划设施农业数字化研究成果在北京、上海、浙江等蔬菜基地发挥了示范效应，5 年累计新增产值 2.8 亿元，该成果直接创造经济效益达 1.2 亿元；纯收入新增加 0.71 亿元，降低各项支出 0.1 亿元。现阶段设施农业的数字化水平比普通的大田生产要高，设施农业的数字化改造比例能达到四到五成。特别是视频监控、物联网传感器、质量追溯、温湿度自动控制技术等得到普遍应用。其他的如水肥一体化、精准滴灌、精准施药、病虫害监测等也开始得到农户的认可，并在快速普及。根据实地调研和精准测算，设施农业在经过数字化转型后，单位面积内平均可实现降低 20%的劳动强度，也可降低水肥和药品施用量王平、毛克彪、郭中华等：GPS/北斗双模接收机在精细农业中的应用分析，农业展望2021 年第 12 期，第150-155 页。叶军平：2015-2016 上海农业科技成果，上海：上海科学技术出版社，2018 年，第 80-81 页。6920%以上，单位面积内可提升果蔬农产品产量 20%，同时农产品的质量得到保证，收益比数字化改造前提升了 15%。伴随着设施农业标准化和数字化水平的不断提高，“数字化菜园”、“数字化果园”、“农作物立体工厂”等新型数字农业经营模式将成为未来的发展趋势。（二）家禽养殖业数字化应用随着数字化智能畜牧业的普及和推广，当前畜牧业管理主体将积极推进环境感知、智能通风、气体过滤、温度控制、湿度控制等设备的数字化改造，对畜禽养殖环境进行数字化智能监控，并在对饲养环境进行精准的大数据分析后进行精确投喂，这将是未来畜禽养殖的必然趋势。目前，物联网电子识别、精准饲喂、环境监测等数字化技术和设备已经得到广泛应用，物联网电子识别应用比例达到 70%以上，少部分畜牧业经营者已经开始应用 AI 智能识别技术，基本实现了猪、牛等大型畜产品的身份认证和唯一标志。此外，许多畜牧业经营者也开始积极利用智能养殖管理系统，利用大数据分析牲畜的行为模式，指导畜牧业养殖。“家畜养殖数字化关键技术及智能饲喂创制与应用”研究项目始于 1990 年，1995 年开始逐步推广应用，截止到 2018 年该核心的标识产品已经出口世界 94 个国家，该成果的应用从提高饲料转化率、降低死亡率、提高畜产品增值率分别为 15%、10%、15%-50%，1995 年到 2018 年累计新增利税 94.55 亿元。家禽养殖业是中国畜牧业的支柱产业之一，同时也是规模最大、集约化、数字化程度最高的行业。中国的家禽养殖业数字化水平最接近国际先进水平。养殖环境数字化监测在家禽业规模化养殖中得到广泛应用，占比达到一半以上。在不久的将来，利用智能控制技术对动态条件下的传感数据进行自动整合，实现良好的饲养效果已成为现代家禽育种过程中必不可少的技术。（三）水产养殖业智慧技术发展中国数字化水产养殖起步较晚，到 21 世纪初，才开始引进一些智能化和数字化养殖技术。目前，只有少数主要经营者进行了养殖环境自动监测和水环境自动监测。水产养殖数字化智能增氧技术项目的应用，每天平均与传统增氧方式相比可节省用电 1/3 左右，每亩平均增加经济效益 1050 元，另外还提高了鱼虾缺氧死亡率和降低了饵料系数。在水产养殖领域，中国的水产养殖与数字化水产养殖的要求还有比较大的差距，在一些发达国家已经实现了全数字化立体养殖，进行全程数字化精准饲喂，中国水产养殖的数字化进程需要不断加强和提升。三、传统农业数字化转型面临的困境与挑战（一）农户小规模的经营方式与数字农业的推广和应用不匹配由第三次农业普查数据可知，中国小农户是农业从业人员的主体，占比达到 90%，小农户的耕地面积占比达到 70%，小农户数量占全部农业经营主体的 98%以上。可见，小农户是农业数字化转型的重要主体，其具有的耕地面积碎片化、小规模经营等特征约束了农业数字化转型的过程。由于小农户耕地面积的碎片化，使农机在耕地中工作的难度增加，提高了农业基础设施的使用成本，阻碍了大型农机功能的发挥。同时，小农户经营的特征也要求智慧农机技术等级的提高，使智慧农机的研发成本增加，进而使农机的价格提高，这增加了小农户的负担，不利于数字农业的推广与应用。此外，土地流转是小农户扩大经营规模的重要途径，随着中国农村土地流转工作逐步深入，国内家庭承包耕地流转总面积逐渐上升，2007 年约 0.64孙竹梅、刘同山、孙东宝等：农业产业数字化转型的难点及对策分析基于枣庄市 143 家新型农业经营主体的调研，中国农机化学报2021 年第 3 期，第 122-128 页。豆月莹：农业物联网技术应用及创新发展策略研究，产业创新研究2022 年第 6 期，第 87-89 页。以数字化整合饲料资源，以智能化促进产业升级为现代养殖业插上腾飞的翅膀，农业大数据学报2019 年第 1卷第 4 期，第 98-101 页。梁琳：数字经济促进农业现代化发展路径研究，经济纵横2022 年第 9 期，第 113-120 页。70亿亩，占家庭承包总面积的 5.2%；到 2021 年土地流转面积为 5.55 亿亩，占家庭承包总面积的 30%以上。土地碎片化、小规模分散化经营增加了土地流转的成本，增加了大规模智慧农业的成本。另外，中国现有的很多农业机械设备存在稳定性较差，故障频发、维修售后服务不到位等问题，更缺少统一的平台兼容各种数字化设备，无法实现设备之间的数据传输、协同作业，更无法真正建立农业物联网。（二）农业数字技术创新不足，数据资源共享不足中国当前基础农业数字化转型中所使用的创新技术，无论在技术普适性还是经济可行性方面，相比发达国家都落后很多。主要表现为，第一，农业数字技术普适性低。近年来随着国家“网络入户”工程的大力实施，基本实现了农村地区 4G 网络的全覆盖，对农民的生产生活产生了很大的影响。但是，市场上基于网络而生的数字农业技术成果更专注于技术研发，无法适用于农业生产的全过程。第二，农业数字技术创新成果经济可行性差。当前市场上存在的数字农业技术创新成果如农业物联网、智能检测设备等价格非常昂贵，虽然农民的收入提高了，但仍然无法在短期内收回在数