我國數字農業發展的可行性、存在的問題及相關建議*

譚秋成 張 紅

數字農業在歐美發達國家已經普遍推廣，在我國則處于試點和起步階段。2021年中央一號文件《中共中央 國務院關于全面推進鄉村振興加快農業農村現代化的意見》提出“發展智慧農業，建立農業農村大數據體系，推動新一代信息技術與農業生產經營深度融合”。中國社會科學院農村發展研究所課題組于近期調研了山東省淄博市數字農業發展情況，實地考察了沂源縣華盛科沃云果業、中以智慧果園、博山區綠果果蔬合作社、源北福祿山獼猴桃種植專業合作社和淄川區七河生物科技公司，訪談了企業和合作社負責人、鄉鎮和村干部、技術人員。從調研情況看，數字農業能大幅度減少勞動力使用，降低人工成本，節約水資源，減少化肥、農藥施用，提高農產品質量、標準化和產量。結合我國資源稟賦特點、生態承載力、信息技術服務價格變化趨勢、數字技術服務存在規模經濟及可分割性等因素綜合分析，筆者認為推進數字農業發展既是必要的，也是可行的。當前制約我國數字農業發展的主要因素是投資、土地流轉以及技術標準等方面的問題。

一、調研點數字農業發展的情況

在筆者調研的企業和合作社，數字技術主要包括感應和監測系統，數據傳輸系統，數據計算和分析系統，以及決策、管理和控制系統。感應和監測系統的功能是實時感知和收集土壤溫度、濕度、鹽分、導電率、氮磷鉀含量的情況和數據，作物莖稈、葉面生長、病蟲害的情況和數據，農場或園區的大氣溫度、濕度、風向、風速、光照強度等小氣候的情況和數據；數據傳輸系統將收集的數據、圖片傳送至控制平臺；數據計算和分析系統處理收集來的圖片和數據，計算和分析作物是否缺水、缺多少水，是否缺肥、缺何種肥料、分別缺多少，是否存在病蟲害、是何種害蟲、須用什么藥，作物的生長發育速度如何、是否需要打枝進行人工干預等；決策、管理和控制系統作出施肥、澆水、打藥、田間管理、采摘等決定并加以實施，施肥、澆水和打藥的實施通過信息網絡，利用控制平臺和手機即可完成。

數字農業大幅度減少了勞動力使用，降低了人工成本。以綠果果蔬合作社的120畝蘋果園為例，之前采用傳統的生產模式，日常管理需要60多人，澆水需要24個人工，開溝施肥一次需要120個人工，每年4次需要480個人工，噴灑農藥需要40個人工。采用數字技術后，日常管理只需要3人，澆水、施肥通過平臺或手機控制，不需占用勞動力，噴灑農藥用1架無人機4小時完成作業。數字農業節約了水資源，減少了化肥、農藥使用。綠果果蔬合作社經營的120畝蘋果園如果采用過去的大水漫灌方式，澆一遍果園需用水3840立方米；采用數字技術和水管微噴后，每次用水只需720立方米。過去每年施化肥4次、土雜肥1次，畝均合計成本2200元；現在每年施水溶肥4次，每畝1500元，畝均節省700元。使用無人機飛防技術噴灑農藥減少用藥量1/3。華盛科沃云果業建立了遠程蟲情預測報告分析系統，蟲情測報儀對害蟲進行收集、存放和計數，將拍攝的圖片發送至監測平臺，平臺整理并計算每天的數據，形成數據庫，自動識別害蟲的種類和數量，對害蟲進行誘捕、滅殺，將農藥使用量降到最低。數字農業提高了農產品質量和標準化程度。通過減少化肥農藥和膨大劑使用量、增施有機肥、改變種植方式、采取精細化管理等措施，減少了產品的農藥殘留，增加了產品的甜度和風味，提高了產品的標準化程度。綠果果蔬合作社蘋果的優質果率由原來的20%提高至80%。源北福祿山獼猴桃種植專業合作社提高獼猴桃品質和標準化后，對接了省農擔、盒馬鮮生等高端銷售平臺，產品出口量也大幅增加。

二、發展數字農業的意義

從宏觀上分析，數字農業減少人工和勞動強度將緩解我國農村勞動力越來越少、部分地區無人種地及農村人口老齡化帶來的困難。目前，我國農村65歲以上老齡人口比例平均為18.3%，在筆者調查的淄川區老齡化率達24%。老齡化導致土地撂荒嚴重和農業粗放式經營，農業新技術、新品種推廣受到人力資本制約，農產品種類和品質不能根據市場需求調整，農業競爭力不高。數字技術大幅度減少了農業對勞動力的依賴，用先進技術代替傳統經驗，從而更合理地配置資源和提高農業生產效率。

發展數字農業可節約水資源，保護自然資本。我國淡水資源極為稀缺，而且季節和地區分布不均勻。由于仍處于工業化和城市化進程中，工業部門和城市用水加劇了我國農業水資源短缺。2018年，全球用水緊張的耕地占所有耕地的比例平均為17.0%，我國為43.2%(FAO，2021)。長期以來，華北地區采取打機井抽取地下水的方式灌溉農業，導致地下水位不斷下降，地表河道斷流甚至完全枯竭，結果生活污水不能排走和凈化，污染了土壤和地下水源，這又進一步加劇了水資源短缺，破壞了當地生態系統。數字農業按作物需要滴灌，避免了傳統上大水漫灌的粗放用水方式，從而節約作物用水，減少地下水資源開采，修復生態系統，增加我國自然資本。

發展數字農業減少農藥、化肥使用后，可以改良土壤，保護環境。中國農業單位面積施用的化肥農藥顯著高于全球平均水平。根據FAO數據，2018年，中國每公頃耕地施用的農藥是13.7千克，是世界平均水平的5.2倍、美國的5.4倍、印度的40.3倍。2018年，全球每公頃耕地施用化肥120.7千克，其中氮肥69.7千克，磷肥26.0千克，鉀肥24.9千克。中國每公頃的化肥施用量達346.2千克，其中氮肥208.5千克，磷肥58.0千克，鉀肥79.6千克(FAO，2021)，分別相當于全球平均水平的2.9倍、3.0倍、2.2倍、3.2倍。大規模施用農藥化肥可以增加產量，但也帶來相當嚴重的負面后果。大量施用化肥農藥后導致土壤板結，土壤結構遭到破壞；河流、湖泊等水體富營養化，局部生態環境被破壞；土壤被重金屬等物質污染，進而食物被污染，農村和城市居民的飲水和食品安全受到威脅；即使是未污染的農產品，大量使用化肥農藥后其品質也嚴重下降。施用農藥后，大量昆蟲、鳥類、魚類及其他動物被毒死，生物多樣性受到極大威脅。2011年，中國受威脅的哺乳類物種有74種，受威脅的鳥類86種，受威脅的魚類113種，受威脅的高等植物374種(FAO，2013)。大規模利用化肥也使農業排放的溫室氣體增加。1980年，我國農業排放的溫室氣體總量估計為104295萬噸，其中因化肥使用排放占18%；2009年，我國農業排放的溫室氣體估計增加至158557.3萬噸，其中化肥占25%(譚秋成，2011)。數字農業通過精準施肥、殺蟲害，可以減少化肥農藥施用，有利于保護環境，修復生態系統，增加生物多樣性，降低農業碳排放，符合綠色經濟發展理念。

發展數字農業有利于生產經營方式和技術創新。數字農業通過長期采集農業生產環境、生產環境與動植物生長交互影響等方面的數據，將各個地方、不同時段、不同動植物品的數據匯總、計算、分析和研究，將推動我國農業技術創新，培育和改良更多動植物新品種；有利于革新生產方式、種植和養殖業經營模式，因地制宜進行農業區劃；能降低自然界給農業生產帶來的風險，穩定農業生產預期和農產品產量。此外，數字農業通過精準施肥、澆水、及時殺蟲、改變種植方式等手段增加農產品產量；通過對作物生長情況和蟲情實時監測，控制農藥、激素、添加劑等化學物質使用，提高農產品品質，滿足我國居民收入增長后對高質量農產品的需求。主要發達國家都有發達的農業，我國作為人口大國更應如此。

三、發展數字農業的可行性

發展數字農業要受到成本制約。調研點的農業數字技術設備可用15年，投資按每年每畝平攤，華盛科沃云果業投資數字技術的成本是3000元，中以智慧果園是2000元，綠果果蔬合作社的蘋果園和源北福祿山獼猴桃種植專業合作社平均是1800～2000元。那么，初始投資較大是否成為數字農業技術應用的阻礙？特別是，華北實行小麥玉米輪作后一畝地的收入估計平均為2500元，南方種植早晚兩季水稻一畝地的平均收入估計為2350元。數字技術是否因成本太高而無法在小麥、玉米、水稻等大田作物種植上推廣？

筆者分析，數字農業在我國有很好的發展前景，即使在華北小麥和玉米種植區、南方水稻種植區也是如此。原因如下：(1)數字農業在我國處于起步階段，部分設備和技術從國外引進，國內技術正在創新和開發當中，一旦技術成熟，數字農業技術將同所有信息技術一樣其成本和價格將顯著下降。(2)隨著數字農業推廣，提供數字技術和設備的廠商的銷售量將增加，平均成本將下降，廠商之間競爭必然降低數字農業技術和設備的價格。(3)數字技術在農業應用上具有規模經濟。華盛科沃云果業、中以智慧果園、綠果果蔬合作社、源北福祿山獼猴桃種植專業合作社相關負責人都認為現在農場太小，計劃擴大經營規模。擴大規模后，主要是增加感應、監測系統和數據傳輸系統的設備和線路，數據計算、分析、管理和控制系統增加的成本并不多，而且規模擴大后收集的信息更多，計算和分析的結果更準確。(4)數字農業技術有復雜和簡單之分。華盛科沃云果業生產優質蘋果，瞄準高端水果市場，安裝有莖稈直徑微變化傳感器、葉面溫度傳感器、遠程蟲情預測報告分析儀等技術設備，所以果園每畝投資和成本更高，其他果園只在監測和管理土壤墑情、養分、病蟲害等方面采用數字技術，成本減少了1/3以上。(5)小麥、玉米、水稻等大田作物無須在每一地塊建立感應、監測、傳輸系統，可以由農業數字技術公司利用遙感技術監測氣候和病蟲害情況，在一定區域范圍內建立水肥監測站，然后再由農戶、企業、合作社向數字技術公司購買技術服務。目前，數字技術已在精品農業、大規模奶牛養殖場廣泛應用，筆者預測這一技術將在水果、蔬菜、畜牧、水產養殖等經濟價值高的產業逐漸推廣，并很快發展到小麥、玉米、水稻等大田作物。

數字農業具有規模經濟，我國當前小規模家庭經營對發展數字技術在農業中的應用有一定制約作用。但是，數字技術的規模經濟主要表現在數據計算、分析、管理和控制方面，這些技術服務在不同地塊是可分割的，也是可分散出售的，可由專業公司提供。所以，數字農業并不排斥家庭經營，且有利于小規模經營與現代農業銜接。20世紀八九十年代，我們也曾懷疑小規模家庭經營會排斥農業機械化，可能導致農業生產效率停滯不前。但是，后來專業農機戶和農機公司以市場的方式為小農提供耕、播、種和收割環節上的機械化服務，我國農業機械化水平迅速提高。隨著土地產權制度完善和農村勞動力轉移后家庭農場發展，土地流轉和農場規模擴大的速度將會加快，數字農業發展的速度也必將加快。

四、制約數字農業發展的因素

(一)投資問題

假定數字技術由公司提供，單就農業經營者而言，如果是大田作物應用數字技術，首先需要平整土地，保證鋪設的感應設備、傳輸設備不因水澇被淹，保證感應的水分、土壤養分、蟲情等數據準確，保證精準施肥、灑藥、澆水不因地表不平而失效；其次需要安裝各類感應器、傳輸設備，鋪設輸送水肥的管道；同時需要建水肥站、監測和分析中心。這類投資屬于長期固定資本投入，投資額大，需通過多年折舊才能收回。此外，農業經營者需要從數字技術公司購買關于作物生長發育情況，氣候等環境情況，是否及如何施肥、灑藥、澆水等方面的服務。

我國農地制度目前實行家庭聯產承包責任制，承包期為30年，土地承包權可以轉讓、租賃但不允許買賣。而且，村或村小組集體內部常常根據人口增減調整承包經營權。承包地產權殘缺，尤其是產權不穩定及對交易權的限制顯著降低了農地的價值。當農民預期不能從土地增值中獲益時，也就沒有激勵投資農業生產，如打井、修建水渠、平整土地改善農業生產條件，合理施肥改良土壤、提高肥力等。

(二)土地流轉問題

數字農業具有規模經濟的優勢，如果通過土地流轉、形成較大規模的農場，可以平攤單位土地面積的固定成本，農業經營者還可以根據農場土壤情況、種植方式、作物種植結構購買多樣化和精準的數字技術服務。20世紀70年代末及80年代初我國開始農業聯產承包責任制變革時，土地一般是按人口均分的，部分地區則按勞動力、或人口與勞動力一定比例分配，由于人多地少，家庭承包經營的規模都極為狹小。早期，承包期很短，而承包地又不斷被調整，農戶無法作出規模經營的預期，土地流轉當時主要在村內，而且時間都不長。1993年中央發文明確第二輪土地承包期延長30年，這一時間對實現規模經營后需要改土改水、進行基礎設施建設的農業生產實際上是不夠的。最主要的問題是，集體經濟的代表村委會的承諾是不確定的，農業經營者在實行規模經營時簽訂的土地流轉合同存在極大的不確定性。以村內調整土地為例，按照2002年通過的承包法，第二輪承包期30年不變，村委會不能隨意調整土地。然而，在實踐中，部分村莊對這一政策根本就沒有執行，仍在頻繁調整承包地。“鄉村公共服務研究”課題組就發現，調查的46個村中有13個村對承包地進行三年一調或五年一調(譚秋成，2015)。

承包權利的不完整性和不確定性使得經營者和承包人難以簽訂長期穩定的土地流轉或租賃合同。小規模經營很難使生產要素達到最優配置，因為小農戶也沒有能力進行周期長、投資數額較大的農田基本建設，缺乏根據市場調整生產品種和結構的動力。而且，耕作規模小、農業收入比重不高使農民缺乏學習如何應用農業新技術、新品種、新工藝的積極性。

(三)技術標準問題

農業主要分種植業、畜牧業、漁業等行業，其中種植業內部有蔬菜、水果等經濟作物及小麥、玉米、水稻等糧食作物類別。不同動植物品種、氣候條件、地形地貌，甚至市場需求要求的感應、監測、控制和管理的數字技術都是不同的。在筆者調研的碧桂園農業(佛山)有限公司，公司曾從“北大荒”調用一批無人駕駛拖拉機耕地，但因為所在地三水區水田泥深，拖拉機常陷泥中不能作業，公司必須重新開發適宜南方水田耕種收的數字技術。目前，數字農業在我國處于試點和起步階段，多家數字技術公司、高校、科研單位都在開發自己的農業數字技術，這種競爭狀態在早期有利于技術創新和多樣化，但如果開發單位長期各自為戰，都想獨立開發一套農業數字技術系統，則容易造成數字設備不兼容，技術服務分割，最終導致技術和數據壟斷，增大農業用戶成本，限制數字農業發展。而且，技術和服務分割、壟斷不利于利用大數據分析農業與投入、生長環境的關系，從而失去在生產方式和產品改良等方面創新的機會。因此，在技術上應該將同類作物感應、監測、分析、控制和管理的土壤理化性質、主要病蟲害種類、小氣候情況等方面的主要指標逐漸統一起來。

五、推進我國數字農業發展的建議

數字農業在我國處于試點和起步階段，有必要總結各地經驗，整合科研力量，突破關鍵技術，統一技術標準。鼓勵數字農業技術公司有序競爭，防止因規模經濟產生數字技術和服務的壟斷。鼓勵從事數字農業技術的公司之間開展合作，共享數據，建立農業生產、農產品市場的大數據體系，推動信息技術與農業科研、技術創新、生產經營、加工銷售深度融合。

數字農業涉及土地整治、田間道路修建、水肥管理、信息傳送等，將提高農業生產的專業化和市場化水平。建議政府進一步增加農業和農村基礎設施建設投資，尤其要加大對農村千兆光網、第五代移動通信(5G)、移動物聯網、農業農村遙感衛星等天基設施的投資力度，同時鼓勵電信、從事數字技術服務的廠商、從事產品銷售的電商投資通信基站、農產品倉儲和冷鏈等設施。

數字農業具有規模經濟，農場、合作社、農業企業希望從個體農戶流轉土地擴大規模，這就需要政府嚴格保護土地承包權、保障農民的談判地位和利益；數字技術設備投資規模大，回收周期長，還需要政府保護經營農業的企業的權益，保證企業與農民、銀行、設備和技術供應商，以及產品銷售商訂立的合約可執行。有必要指出的是，數字農業存在規模經濟并不意味著土地必然流轉和集中。數字技術服務可由專業公司按服務內容分散出售，使用數字技術的農業經營主體應該是多元的。