數(shù)字農業(yè)高質量發(fā)展的國際經(jīng)驗及其啟示

張耀一

（南陽師范學院 經(jīng)濟與管理學院，河南 南陽 473061）

一、引言

數(shù)字農業(yè)既是數(shù)字經(jīng)濟的組成部分、提高農業(yè)質量效益和競爭力的現(xiàn)實需要，又是農業(yè)現(xiàn)代化的高級階段和中國發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)的國家重要戰(zhàn)略（毛學偉等，2021；袁建霞等，2022）。2013 年，農業(yè)部在天津、上海、安徽等地率先探索農業(yè)實時數(shù)據(jù)采集和物聯(lián)網(wǎng)應用。之后，隨著《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《全國鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2020—2025 年）》等一系列規(guī)劃和政策的出臺，數(shù)字農業(yè)迎來快速發(fā)展時期。當前，中國數(shù)字農業(yè)呈現(xiàn)以下特點：第一，政策扶持力度逐步加大，農業(yè)農村信息化加速發(fā)展。自2013 年以來，中國及其各省推出了“互聯(lián)網(wǎng)+”“農業(yè)農村信息化”等若干政策。2019 年全國縣域數(shù)字農業(yè)農村發(fā)展水平達36%。2020 年，全國農業(yè)農村信息化示范基地超過210 個；第二，數(shù)字基礎設施不斷完善，數(shù)字化加速農業(yè)轉型升級。2020 年以來，新型數(shù)字基礎設施蓬勃發(fā)展，農村寬帶網(wǎng)絡覆蓋率已達98%，農村網(wǎng)民規(guī)模為2.85 億人，農村網(wǎng)絡零售額、全國農產(chǎn)品零售規(guī)模分別為1.7 萬億元、4000 億元。中國5G 終端連接數(shù)、5G 基站數(shù)分別已超6600 萬個、70萬個，覆蓋全國地級以上城市。通過數(shù)字基礎設施提供精準生產(chǎn)、加工、流通信息，全流程監(jiān)管和追溯農產(chǎn)品，推動數(shù)字農業(yè)沿著市級市場→省級市場→買全國、賣全國的路徑發(fā)展；第三，數(shù)字技術應用日漸成熟，平臺化建設取得重大成效。數(shù)字技術加速滲透于農業(yè)各環(huán)節(jié)，全過程監(jiān)測種植、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領域的生產(chǎn)環(huán)境精準診斷、農作物病蟲害。2020 年，已在全國建成多個全國農產(chǎn)品市場信息平臺、質量追溯平臺等大數(shù)據(jù)資源池。

同時，中國在數(shù)字農業(yè)發(fā)展過程中對其運作管理、互動機制、協(xié)同邏輯、生態(tài)體系關注不夠，進而出現(xiàn)一系列問題：第一，數(shù)字農業(yè)基礎有待夯實。農業(yè)數(shù)字經(jīng)濟顯著滯后于二、三產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)尤其薄弱。數(shù)字技術的專業(yè)應用不足、整合力度有限，在生產(chǎn)信息化、精準化、智能化水平上與發(fā)達國家差距較大（許可等，2021）；第二，數(shù)字農業(yè)自主技術薄弱。中國的農業(yè)機器人和智能農機裝備適應性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性較差；自主知識產(chǎn)權的農業(yè)專用傳感器缺乏，且傳感器精確度、集成度、抗逆性差和技術標準、應用后臺數(shù)據(jù)缺乏規(guī)范（許竹青，2020；黎彩眉，2021）；第三，數(shù)字農業(yè)體系發(fā)展滯后。農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的信息化程度較低，生產(chǎn)、消費環(huán)節(jié)與農產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù)并未產(chǎn)生閉環(huán)的全流程數(shù)字化能力。農業(yè)大數(shù)據(jù)的分析應用單一、建模水平較低，且有關數(shù)字農業(yè)的標準化軟件成熟度較低，“降本增效”功能較弱。國內數(shù)字農業(yè)平臺重復開發(fā)多、軟件成本高（孫文荊，2021）；第四，數(shù)據(jù)互聯(lián)互通機制缺乏。與農業(yè)相關的各部門協(xié)同性較弱，致使數(shù)字農業(yè)項目的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通性較差、數(shù)據(jù)共享機制缺乏、數(shù)據(jù)支撐能力薄弱，進而限制了研發(fā)、生產(chǎn)、消費各環(huán)節(jié)創(chuàng)新（王薇等，2021）。市際、省際與農業(yè)農村部的涉農平臺并未形成數(shù)據(jù)互通互聯(lián)的發(fā)展格局，難以構建統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)資源庫”；第五，數(shù)字農業(yè)要素投入不足。2019 年，全國25.2%的縣域每年對數(shù)字農業(yè)的專項投入少于10 萬元，遠不能滿足數(shù)字農業(yè)的建設資金需求；第六，農產(chǎn)品服務化有待加強。農業(yè)社會化服務體系“斷層”明顯、部分農民專業(yè)合作社能力較弱、農業(yè)龍頭企業(yè)與農戶間的利益關系不穩(wěn)定以及農業(yè)社會化服務主體間的職能定位模糊、農業(yè)社會化服務市場監(jiān)管力度較弱（霍學喜，2021）。這些問題嚴重影響農業(yè)信息化、服務化的高質量發(fā)展。

國外數(shù)字農業(yè)研究較早，尤其是美國、德國、日本等發(fā)達國家已經(jīng)形成科學的理論和技術體系。中國現(xiàn)行有關數(shù)字農業(yè)的政策措施和主要做法，很多源于發(fā)達國家的發(fā)展經(jīng)驗。發(fā)達國家的發(fā)展經(jīng)驗更為重要的是提供數(shù)字農業(yè)發(fā)展的基本方向和核心理念，即數(shù)字農業(yè)的高質量發(fā)展是以全方位體系化、設施化、信息化的運維管理為基礎，以凸顯高技術、強創(chuàng)新、高標準的互動機制和“層→重→化”正反饋的多元協(xié)同邏輯為重要依托，以“四重維度”推進的多層次、復合化要素生態(tài)體系為保障。數(shù)字農業(yè)既是數(shù)字中國的重要內容，又是由農業(yè)大國邁向農業(yè)強國進而實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的必經(jīng)之路，因此有必要重新審視和充分挖掘發(fā)達國家數(shù)字農業(yè)高質量建設中的核心理念，進而為中國數(shù)字農業(yè)的高質量發(fā)展提供新的參考。

二、數(shù)字農業(yè)的“六化理念”和“雙重效應”

數(shù)字農業(yè)的概念最早由美國科學院、工程院于1997 年正式提出。經(jīng)過多年發(fā)展，數(shù)字農業(yè)依托于傳統(tǒng)農業(yè)生產(chǎn)體系數(shù)字化，陸續(xù)延伸于農業(yè)管理、生產(chǎn)、加工、決策、服務等各領域。自2015 年以來，數(shù)字農業(yè)在全球范圍內獲得逐步推廣(Rose，2020)。數(shù)字農業(yè)是指以“農業(yè)大數(shù)據(jù)”作為核心生產(chǎn)要素，以“3S”技術為核心，將數(shù)字技術運用于產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)之中，對其進行全方位和全過程模擬、監(jiān)測、判斷、預測等的現(xiàn)代農業(yè)。數(shù)字農業(yè)不僅能使農業(yè)生產(chǎn)凸顯精準性、經(jīng)濟性、環(huán)保性、科學性，而且能極大優(yōu)化農業(yè)資源的時間配置和空間配置，并提高農業(yè)資源利用效率，進而推進農業(yè)綠色發(fā)展（王利民等，2018；吳玉宇，2020）。數(shù)字農業(yè)，即農業(yè)4.0，其與農業(yè)1.0、農業(yè)2.0、農業(yè)3.0 具有明顯不同：農業(yè)1.0 是基于“人力”和“畜力”為農業(yè)生產(chǎn)的主要力量，一般通過“經(jīng)驗”作為決策依據(jù)，基于“簡單工具”和“畜力耕種”為生產(chǎn)工具，且生產(chǎn)方式體現(xiàn)為“一家一戶為單位從事生產(chǎn)”；農業(yè)2.0 是基于“機械力量在農業(yè)中廣泛應用”，通常依靠“經(jīng)驗”作為決策依據(jù)，基于“先進的農業(yè)機械”為生產(chǎn)工具，且生產(chǎn)方式表現(xiàn)為“大規(guī)模生產(chǎn)方式”；農業(yè)3.0 是基于“單一信息技術的廣泛運用”，一般通過“經(jīng)驗+信息”作為決策依據(jù)，且生產(chǎn)方式體現(xiàn)為：現(xiàn)代信息技術嵌入農業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、服務之中的現(xiàn)代農業(yè)生產(chǎn)方式；農業(yè)4.0 是主要依靠“大數(shù)據(jù)”作為決策依據(jù)，生產(chǎn)方式表現(xiàn)為：高效率利用不同類型的農業(yè)資源，進而推動農業(yè)生態(tài)環(huán)境、農業(yè)系統(tǒng)整體的可持續(xù)發(fā)展（胡青，2019）。此外，數(shù)字農業(yè)的運作機制也具有明顯的異質性：農業(yè)1.0、農業(yè)2.0、農業(yè)3.0 以“人”為核心，種植（施肥、灌溉、育種）、養(yǎng)殖（種苗、飼養(yǎng)、疫病防治）、其他（金融、銷售、觀測、設備運維、運輸?shù)龋?皆圍繞“人”進行，而數(shù)字農業(yè)以“數(shù)據(jù)”為核心，種植（智能溫室、智能灌溉、精準培育）、養(yǎng)殖（科學育種、精準飼養(yǎng)、疫病防治）、其他（專業(yè)金融產(chǎn)品、線上交易平臺、設備預防性維護、智能運輸跳讀等）均圍繞“數(shù)據(jù)”進行。

數(shù)字農業(yè)是促進鄉(xiāng)村振興的農業(yè)發(fā)展新模式，其運作凸顯“六化”理念：第一，基礎體系：新型物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)→農業(yè)基礎設施數(shù)字化。由5G、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等通信技術組成的“新型農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”推進農業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化以及智能化；第二，基本要素運作邏輯：農業(yè)數(shù)字資源→農業(yè)知識傳承的顯性化。經(jīng)過農業(yè)要素和農業(yè)模型數(shù)字化產(chǎn)生的農業(yè)數(shù)字資源，不僅可被視為農業(yè)精準智能控制的前提，而且是數(shù)字農業(yè)可持續(xù)運作的對象；第三，重要核心：數(shù)據(jù)驅動模型與算法→農業(yè)決策支持系統(tǒng)智能化。數(shù)據(jù)驅動的模型與算法是推進農業(yè)決策系統(tǒng)智能化的關鍵，而且農業(yè)大數(shù)據(jù)貫穿于農產(chǎn)品產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后各環(huán)節(jié)，并以此完成數(shù)據(jù)自動化采集、分類以及管理（阮俊虎等，2020）；第四，主要手段：精密數(shù)字設備與技術→農業(yè)投入產(chǎn)出控制精準化。推進傳感器、制動器精密等數(shù)字控制設備的研發(fā)，高效創(chuàng)新農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈管控技術，進而重塑農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈，最終實現(xiàn)農業(yè)全鏈條的高質量發(fā)展；第五，市場機制：農產(chǎn)品優(yōu)質優(yōu)價→農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈交易過程透明化。農業(yè)要素數(shù)據(jù)網(wǎng)和農業(yè)模型算法庫保障農產(chǎn)品優(yōu)質優(yōu)價市場機制高效運作，進而推動農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈交易期間陸續(xù)產(chǎn)生“開放式、分布式、協(xié)同式”的橫向規(guī)模經(jīng)濟體系，最終減少農業(yè)生產(chǎn)成本；第六，發(fā)展目標：持續(xù)滿足人類需求→農業(yè)對環(huán)境負面影響最小化。依靠農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)化、系統(tǒng)化、準確化地監(jiān)測農業(yè)各種活動，進而設計和制定”最小化”環(huán)境負面影響的農業(yè)活動方案。

根據(jù)“六化”的運作邏輯，數(shù)字農業(yè)凸顯數(shù)據(jù)效應和技術效應。其中，數(shù)字農業(yè)的數(shù)據(jù)效應體現(xiàn)為推動生產(chǎn)方式變革、拓展農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈、加速農業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營與鄉(xiāng)村振興聯(lián)動：就生產(chǎn)方式變革來看，充分依靠新一代信息技術，以種植、養(yǎng)殖等農業(yè)領域為中心，進一步促進信息技術與農業(yè)經(jīng)濟全產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈的密切互動和結合，實現(xiàn)農業(yè)全體系數(shù)據(jù)的收集整理、挖掘、應用；就拓展農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈來看，數(shù)字農業(yè)拓展“產(chǎn)+銷”服務體系的農業(yè)商品化、市場化轉型。不僅涉及農業(yè)大數(shù)據(jù)獲取與傳輸，還涉及農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈分析和資產(chǎn)優(yōu)化、風險管理；就加速農業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營與農村振興聯(lián)動來看，積極依靠新增農業(yè)無人機、決策支撐技術體系等環(huán)節(jié)，推動農業(yè)生產(chǎn)提質增效與農村生態(tài)發(fā)展相互融合，高質量塑造農業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、治理新平臺。數(shù)字農業(yè)的技術效應體現(xiàn)為：數(shù)字技術作為數(shù)字農業(yè)的核心技術，能對農業(yè)產(chǎn)生經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益（Gubbi 等，2013；江鳳香等，2020）。就經(jīng)濟效益而言，其可促進農業(yè)生產(chǎn)過程的精準化、智能化和全方位鍛造農業(yè)新業(yè)態(tài)、新模式，提升農業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的創(chuàng)新力，逐步提高傳統(tǒng)農業(yè)生產(chǎn)價值鏈一系列環(huán)節(jié)的工作效率，逐步形成農業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的競爭力，最終提高農業(yè)經(jīng)濟收益；就社會效益而言，數(shù)字技術能重組農業(yè)生產(chǎn)、儲運、流通等全農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)集群，進而合理配置農業(yè)資源和促進農業(yè)產(chǎn)業(yè)結構轉型升級；就環(huán)境效益而言，數(shù)字技術能動態(tài)化、準確化預報農業(yè)生產(chǎn)的資源環(huán)境、生產(chǎn)狀況、生物性災害等，進而降低甚至避免農作物病蟲害造成的損失和提高農業(yè)資源的利用效率。

三、發(fā)達國家數(shù)字農業(yè)高質量發(fā)展的經(jīng)驗歸納

關于數(shù)字農業(yè)，以美國、德國、日本、英國為代表的發(fā)達國家，在理論研究和政策實踐上均早于中國。鑒于此，系統(tǒng)化研究和科學化總結數(shù)字農業(yè)理論與實踐的全球運作和發(fā)展經(jīng)驗，且以此為基礎提出適合中國國情的農業(yè)高質量發(fā)展政策選擇，是合理構建中國數(shù)字農業(yè)高質量發(fā)展研究的重要視角和重要切入點。通過系統(tǒng)梳理數(shù)字農業(yè)理論分析與實踐探索的全球發(fā)展經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，發(fā)達國家數(shù)字農業(yè)的高質量發(fā)展實際上是以全方位體系化、設施化、信息化的運維管理為基礎，以凸顯高技術、強創(chuàng)新、高標準的互動機制和“層→重→化”正反饋的多元協(xié)同邏輯為重要依托，以“四重維度”推進的多層次、復合化要素生態(tài)體系為保障。

1. 全方位體系化、設施化、信息化的運維管理

（1） 法律保障體系化建設的系統(tǒng)工程

首先，積極完善農業(yè)信息化有關的法律和法規(guī)。在美國、德國、日本等發(fā)達國家，從信息資源采集到發(fā)布皆需立法管理，并逐步健全體系，以此保障農業(yè)信息化主體的權益和推進信息共享。德國的《合作社法》規(guī)定參加合作社的農民可享受良種供應、病蟲害防治等社會化信息服務。其次，高度重視構建堅強、有序運轉的領導體系，防止形成“信息孤島”現(xiàn)象。美國形成以主體部門、相關農業(yè)機構為主的信息收集、分析、發(fā)布體系。日本則構建了“由中央到地方”體系完整的農業(yè)情報系統(tǒng)，對生產(chǎn)、儲運、流通、營銷等全農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈進行監(jiān)測。

（2） 高度注重基礎設施信息化建設

美國41.6%的家庭農場、46.8%的奶牛場、52%的年輕農場主依靠計算機進行網(wǎng)絡信息聯(lián)絡，尤其是，美國的“空間遙感監(jiān)測農業(yè)資源網(wǎng)絡”利用遙感、地理信息系統(tǒng)等一系列技術管理糧食作物和檢測農業(yè)病蟲災害，能夠提供相對準確的農業(yè)生產(chǎn)管理、農產(chǎn)品貿易信息。日本積極推進基礎信息資源的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、信息化，大力夯實農村信息通信基礎設施，智能化管理農產(chǎn)品加工、儲藏設施和農作物病蟲防治設施，并通過建設發(fā)達的通信網(wǎng)絡逐步提升農村地區(qū)的便利程度。

（3） 建設高質量全域地理信息系統(tǒng)

美國從20 世紀90 年代開始，利用遙感技術檢測、預報服務生產(chǎn)過程以及依靠GPS 和GIS 分析農業(yè)大數(shù)據(jù)，全面檢測和管理農作物的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后活動。實際上，依靠農業(yè)大數(shù)據(jù)、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等智能技術，美國的數(shù)字農業(yè)技術已能全方位的對接農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈。德國普及的數(shù)字農業(yè)解決方案全球出名，其能在電腦終端即時顯示各種各樣的農業(yè)生產(chǎn)信息。德國克拉斯農機公司很早就與德國電信開展合作，依靠傳感器技術推進機器之間的信息交互，借助于云技術充分保障農業(yè)大數(shù)據(jù)的安全，且以此為基礎保障科學生產(chǎn)。

（4） 完善網(wǎng)絡設施和決策系統(tǒng)

AGNET 是美國建成的全球最大農業(yè)計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，該系統(tǒng)覆蓋美國46 個州，加拿大6 個省以及美加以外的7 個國家，并連通美國農業(yè)部、15 個州的農業(yè)署、36 所大學和大量的農業(yè)企業(yè)（嚴東偉，2019）。當前，美國的大量服務型企業(yè)和公益服務機構完全可為眾多的經(jīng)營主體提供相對健全的技術服務方案。在農業(yè)生產(chǎn)高度機械化的基礎上，德國塑造了高質量、高效率的計算機支持和服務決策系統(tǒng)，進而提供動態(tài)化、立體式、多樣性的咨詢服務和系統(tǒng)決策方案。例如，在美國建立的“小麥品種選擇模型”能提供產(chǎn)量、品質、抗病蟲害能力等海量的數(shù)據(jù)信息，并以此為基礎幫助農民選擇合適的小麥品種。德國拜耳公司等大型企業(yè)已在全球上百個國家實行了數(shù)字化解決方案，以推廣數(shù)字農業(yè)。

2. 凸顯高技術、強創(chuàng)新、高標準的互動機制

（1） 建設“天空地一體化”的數(shù)字農業(yè)觀測系統(tǒng)

英國大力推動數(shù)字技術在農業(yè)領域的全方位使用，最終建成集天基（衛(wèi)星遙感觀測）、空基（航空遙感觀測）、地基（物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相結合的地面?zhèn)鞲芯W(wǎng)） 于一體的“天空地一體化數(shù)字農業(yè)觀測系統(tǒng)”。依靠此觀測系統(tǒng)，英國可對農作物實施相對準確的生產(chǎn)監(jiān)測與產(chǎn)量預報、農業(yè)資源調查、農業(yè)災害監(jiān)測等。依靠“天空地一體化”協(xié)同的數(shù)字農業(yè)觀測系統(tǒng)，能較好地解決數(shù)字農業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)“時空不連續(xù)”的問題，并以此為基礎推進農情信息全天時、全天候、大范圍、動態(tài)化、立體式監(jiān)測和管理。

（2） 大力推進數(shù)字農業(yè)關鍵技術與裝備研制

2013 年，英國依靠GateKeeper 專家系統(tǒng)、LELY 擠奶機器智能化設備、自動感知技術，不斷提高農業(yè)勞動生產(chǎn)效率。日本的植物工廠發(fā)展水平處于全球領先地位，約占全球400 多座植物工廠的50%，且分別于2014 年、2015 年啟動“戰(zhàn)略性創(chuàng)新、創(chuàng)造計劃”“智能機械+現(xiàn)代信息”技術（下一代農林水產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造技術工作）。日本以數(shù)據(jù)感知與獲取、處理與分析、決策與控制、管理與服務等關鍵環(huán)節(jié)為中心，大力推進數(shù)字農業(yè)關鍵技術與裝備的研制，重點攻克智能感知、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等技術。

（3） 數(shù)字農業(yè)技術系統(tǒng)集成與平臺研發(fā)

自1970 年以來，德國很多農業(yè)合作社加入各種類型的合作社聯(lián)盟。這些“聯(lián)盟”在互通信息、控制市場領域加強合作，是德國現(xiàn)代農業(yè)經(jīng)濟結構、技術管理水平的特色之一，更是德國合作社高質量發(fā)展的重要結果。德國通過精準時空服務的基礎設施平臺高效整合及提供農田生產(chǎn)管理、農業(yè)資源管理、農業(yè)科技信息管理等多元化信息服務。德國在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面積極建設養(yǎng)殖在線監(jiān)測系統(tǒng)和現(xiàn)場無線傳輸自主網(wǎng)絡，不斷健全水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)，全心塑造生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)和綜合管理保障系統(tǒng)，并以此為基礎構建高質量的公共服務平臺。德國的拜耳子公司和孟山都子公司研發(fā)了“數(shù)字農業(yè)Climate Field-ViewTM平臺”，該平臺依靠高分辨率成像技術和多種植物生長數(shù)據(jù)圖像，全面、系統(tǒng)集成了一系列數(shù)據(jù)，且據(jù)此提煉相關的農田管理建議，并以此為基礎依靠精準播種、無人機噴藥和收獲機測產(chǎn)，使農民充分把握農業(yè)決策的效果和深層次挖掘土地的發(fā)展?jié)撃堋?/p>

（4） 數(shù)字農業(yè)技術應用示范

美國的農業(yè)雖然是由私人經(jīng)營，但州政府大力推動農業(yè)科技發(fā)展，進而構建凸顯針對化、特色化的農業(yè)教育科研和推廣體系。其中，農學院通常承擔農業(yè)教育、科研、推廣三重職能，密切聯(lián)系教學科研，為農業(yè)的高質量發(fā)展提供技術支持。根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展條件和信息基礎設施的發(fā)展水平，充分把握各州農業(yè)特色和發(fā)展水平，走市場化、專業(yè)化、差異化、特色化之路，極大推進了美國農業(yè)生產(chǎn)、教育信息服務的數(shù)字化。

（5） 數(shù)字農業(yè)信息服務模式創(chuàng)新

美國構建了復合化、多層次的現(xiàn)代農業(yè)技術應用系統(tǒng)。一般表現(xiàn)為地區(qū)專業(yè)化、農場專業(yè)化、生產(chǎn)工藝專業(yè)化。這有助于在“因地制宜”“各有所專”的基礎上實現(xiàn)專業(yè)化與規(guī)模化的充分結合，構建專業(yè)化生產(chǎn)、集約化經(jīng)營、企業(yè)化管理的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)模式。美國依靠財政投入、引入資本、市場運作等多種方式增加投資，形成聯(lián)合攻關、協(xié)同創(chuàng)新的數(shù)字農業(yè)信息運作模式。以色列安道麥(Adama)推出了高質量的“數(shù)字農業(yè)信息服務解決方案”，例如，“蜂群”式機器人解決方案、FieldIn 精準植保信息服務模式、CropView農業(yè)信息系統(tǒng)等（馬君等，2019）。

（6） 數(shù)字農業(yè)標準規(guī)范與監(jiān)管

數(shù)字農業(yè)標準體現(xiàn)為數(shù)字農業(yè)國家、行業(yè)標準、農業(yè)大數(shù)據(jù)平臺和系統(tǒng)標準、數(shù)據(jù)訪問和交換標準等，以此推進農業(yè)大數(shù)據(jù)的互聯(lián)共享（周清波等，2018）。歐盟出臺《歐盟并購條例》等法律規(guī)則，并于2013 年設立“高層論壇”，進而為優(yōu)化綠色食品供應鏈和實現(xiàn)可自我監(jiān)管的機制運行奠定了良好基礎。2014 年，美國的農業(yè)數(shù)據(jù)技術提供商、政府、其他行業(yè)利益相關者聯(lián)合制定了“數(shù)據(jù)隱私和安全原則”綱要，嚴格規(guī)范數(shù)據(jù)的所有權、收集、儲存等，并出臺了《2018 年美國農業(yè)數(shù)據(jù)法案》，其中涉及將數(shù)據(jù)收集和分析的結果交給學術機構和研究人員。2020 年，日本農林水產(chǎn)省出臺了有關農田信息集中化管理的報告，強調要對信息進行科學規(guī)范，防止個體信息泄露。

3.“層→重→化”正反饋的多元協(xié)同邏輯

數(shù)字農業(yè)主要涉及基礎層、技術層、應用層三個不同層面：一是基礎層。網(wǎng)絡芯片、傳感器、光纖、電腦設備等硬件設施是發(fā)展數(shù)字農業(yè)所需的“基礎”，亦是信息技術與農業(yè)發(fā)展相融合的“前提”。日本農業(yè)企業(yè)借助先進的傳感技術、遠程控制技術建設特色化和個性化的“網(wǎng)上農場”運營模式，進而使用戶可立足于“遠程控制系統(tǒng)”來精準把控農產(chǎn)品生產(chǎn)（張曉雯等，2017；宗義湘等，2011）。二是技術層。大數(shù)據(jù)和云平臺是數(shù)字農業(yè)的重要依托，其可為數(shù)字農業(yè)提供數(shù)字計算、統(tǒng)計、模型基礎。美國著名的生鮮電商“Local Harvest”，在采集有關農場信息的前提下，為消費者提供購買蔬菜、禽蛋等生鮮農產(chǎn)品的信息，同時將“地圖檢索系統(tǒng)”作為有效支撐，逐步提高農產(chǎn)品物流的效率(Young，2008)。三是應用層。數(shù)字技術不斷滲透于農業(yè)各領域，尤其是數(shù)據(jù)存儲分析、生產(chǎn)任務執(zhí)行、展示操作系統(tǒng)等過程中都能遠程監(jiān)測、處理、分析農作物生長環(huán)境的各種信息，進行精準灌溉、灌肥指導等。依靠這三個層面，數(shù)字農業(yè)逐步完成農業(yè)生產(chǎn)全流程智能化、農產(chǎn)品流通電商化、農業(yè)多元化公共服務等。荷蘭的“智能分秒系統(tǒng)”由育苗、移植、田間完全能實現(xiàn)“0 人工干預”，智能識別優(yōu)質的病苗，同時自動剔除劣質的疫苗，而與之相適應的“智能灌溉系統(tǒng)”可針對作為種類、生長環(huán)節(jié)提供特色化的定制施肥和用水方案。總體上，荷蘭農業(yè)生產(chǎn)效率高出歐洲平均水平5 倍（辜松等，2012）。

數(shù)字農業(yè)的基礎層、技術層、應用層密切互動，能夠實現(xiàn)農業(yè)生產(chǎn)期間的信息感知、定量決策、智能控制、個性化服務的新型農業(yè)生產(chǎn)方式，凸顯“精準”“監(jiān)測”“決策”三重邏輯：一是精準。與全球定位系統(tǒng)密切相關的地理定位服務能精確感測、識別、預測以及決策。英國的“農田之星”信息管理系統(tǒng)可按照差異化的地塊位置和質量完成自動化、精準化的作業(yè)；二是監(jiān)測。這體現(xiàn)為“端到端”“實時”“連續(xù)”的決策和行動。英國在全國范圍內構建了“農業(yè)計算機網(wǎng)絡AGRINET”，而意大利則充分結合無人機遙感與GPS 定位跟蹤、GIS 空間分析，進而監(jiān)測農業(yè)耕種全過程；三是決策。依靠先進的傳感器精準化傳輸“模型”“預測算法”。歐盟充分借助于“衛(wèi)星遙感”進行作物的種植監(jiān)測，這為其推行的農業(yè)補貼政策提供全方位、多層次的依據(jù)，而德國則由大型企業(yè)牽頭進行農業(yè)智能機械、裝備的研發(fā)，進而為提供數(shù)字農業(yè)系統(tǒng)性解決方案奠定堅實的基礎。

基礎層、技術層、應用層的高質量發(fā)展能極大促進數(shù)字農業(yè)的經(jīng)營網(wǎng)絡化、管理高效化、服務便捷化的完善。美國于20世紀90 年代就開始高質量建設農業(yè)信息網(wǎng)絡，每年用于農業(yè)技術推廣、在線應用領域的投資超過10 億美元，推動農村高速上網(wǎng)的普及（王俊周，2002）。此外，美國政府依靠吸納社會力量，構建了全方位、多層次的涉農信息數(shù)據(jù)中心，進一步夯實了農業(yè)信息化發(fā)展的基礎。此外，美國通過成立“農業(yè)信息資源監(jiān)督機構”，逐步提升農業(yè)信息資源的共享能力，且依靠高質量的政府投入與資本市場運營模式，不斷推進農業(yè)的信息化運用和網(wǎng)絡建設的高效化普及。法國智能化的農業(yè)發(fā)展體系，涵蓋商業(yè)市場咨詢、法律政策保障、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)應用，旨在不斷提高農民信息共享度和便捷性，而農民依靠網(wǎng)絡能快速、及時把握市場行情，且以此為基礎調整產(chǎn)品類別和產(chǎn)量，最終推動效率最大化（Tapscott 等，2007）。

4.“四重維度”推進的多層次、復合化要素生態(tài)體系

數(shù)字農業(yè)涉及農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、農業(yè)大數(shù)據(jù)、精確農業(yè)、智慧農業(yè)“四重維度”，形成一個相對完善的數(shù)據(jù)采集、分類、應用、挖掘體系，驅動農作物的高質量生長發(fā)育：一是農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)屬于“封閉的數(shù)控系統(tǒng)”，其立足于硬件設備和聯(lián)網(wǎng)，依據(jù)已經(jīng)確定的參數(shù)和模型；二是農業(yè)大數(shù)據(jù)。農業(yè)大數(shù)據(jù)屬于“數(shù)據(jù)系統(tǒng)”，為農業(yè)生產(chǎn)操作、經(jīng)營決策提供依據(jù)，最終優(yōu)化農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的操作和經(jīng)營；三是精準農業(yè)。立足于農機硬件，并輔之于“探測設備”和智能化的“控制軟件”，進而實現(xiàn)設施和設備的精準操作、無人駕駛、環(huán)境優(yōu)化；四是智慧農業(yè)。注重智能化的決策系統(tǒng)，配以各種類型的硬件設施和設備，其決策模型和系統(tǒng)能普及到農業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、農業(yè)大數(shù)據(jù)之中，最終在農業(yè)全要素、全鏈條、全產(chǎn)業(yè)、全區(qū)域上實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡化以及智能化。

為保證數(shù)字農業(yè)“四重維度”的良性運作，需要數(shù)字技術的蓬勃發(fā)展，為此，發(fā)達國家構建了多層次、復合化的數(shù)字農業(yè)要素生態(tài)體系：一是政策保障。數(shù)字農業(yè)的形成和發(fā)展需要數(shù)字技術的助力。美國、德國、日本等發(fā)達國家加大政策支持力度，依靠政策引導構建針對化的數(shù)字技術組織，以服務于數(shù)字農業(yè)，進一步在農業(yè)中普及數(shù)字技術，驅動農業(yè)轉型升級。美國、德國也重視通過引入社會資本和中介組織助力數(shù)字農業(yè)發(fā)展，進而推動農業(yè)的精細化、精準化、智能化；二是資金保障。美國、德國、日本等發(fā)達國家充分基于政府資金、銀行資金、自籌資金等方式，拓展資金來源途徑，擴大金融投資支持數(shù)字農業(yè)的發(fā)展。英國政府成立的“產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略挑戰(zhàn)基金”把人工智能、大數(shù)據(jù)等信息技術作為重點發(fā)展的技術，以此支持傳統(tǒng)農業(yè)轉型升級為“精準農業(yè)”(Amit 等，2001；Rotz，2019)。歐盟成立“歐洲農業(yè)創(chuàng)新伙伴關系項目（EIP-AGRI）”，依靠“擔保計劃”來補貼從事數(shù)字農業(yè)活動的農民、研究人員；三是技術保障。美國、德國、日本、英國等發(fā)達國家通過各種方式提供遙感技術、全球定位系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、無人機等數(shù)字技術保障，進而驅動傳統(tǒng)農業(yè)轉型升級為“數(shù)字農業(yè)”；四是人才保障。德國向來注重培養(yǎng)現(xiàn)代化、復合型的農業(yè)科技人才，且依靠數(shù)字技術改造和提升企業(yè)發(fā)展能力，進一步強化農業(yè)數(shù)字技術人才的培養(yǎng)，同時注重培養(yǎng)現(xiàn)代化的職業(yè)農民，最終充分保障數(shù)字技術的農業(yè)可持續(xù)應用。2016 年，德國的AI 初創(chuàng)企業(yè)PEATGmbH 開發(fā)了一種應用程序—“Plantix”，幫助農業(yè)生產(chǎn)者管理農作物，到2020 年，該程序超過1000 萬下載量和每天上傳5 萬張圖片（18 種語言）。

四、完善中國數(shù)字農業(yè)高質量發(fā)展的對策

數(shù)字農業(yè)高質量的推進，需在依靠現(xiàn)代信息技術與農業(yè)產(chǎn)業(yè)深度融合的基礎上，全方位、全角度、全鏈條改造農業(yè)生產(chǎn)，進而陸續(xù)釋放數(shù)字要素的“放大”“疊加”“倍增”功能，最終實現(xiàn)質量變革、效率變革、動力變革。

1. 深度強化數(shù)字農業(yè)關鍵核心技術創(chuàng)新

關鍵核心技術是推進數(shù)字農業(yè)形成和高質量發(fā)展的重中之重。但中國數(shù)字農業(yè)的關鍵核心技術較弱、數(shù)字系統(tǒng)集成度較低，且關鍵核心設備主要依賴國外。鑒于此，應加快關鍵核心技術攻關，依托農科院、高校、科研機構等農業(yè)科學研發(fā)機構，積極促進農業(yè)“官產(chǎn)學研”合作，強化數(shù)字農業(yè)傳感器、農用機器人、遙感衛(wèi)星、大數(shù)據(jù)管理平臺、資源資產(chǎn)一體化云架構和數(shù)據(jù)安全等前沿技術、核心技術、關鍵技術的攻關力度，不斷強化智能感知、控制等裝備的自主化水平。建設“天空地一體化”農業(yè)信息采集技術體系，積極進行數(shù)據(jù)采集、輸入、管理等一系列技術的研究，增加原始數(shù)據(jù)獲取、處理水平，進而實現(xiàn)農業(yè)資源生產(chǎn)、管理、服務等跨區(qū)域、全要素、多層次數(shù)據(jù)采集。強化數(shù)據(jù)挖掘和智能診斷技術創(chuàng)新。不斷強化人工智能、虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)認知分析等，并以此為基礎積極研發(fā)動植物生產(chǎn)監(jiān)測體系，實現(xiàn)農業(yè)生產(chǎn)期間的全方位“數(shù)字化診斷”。不斷完善數(shù)據(jù)賦能農業(yè)智能化決策、管理技術體系，進一步推動行業(yè)管理、服務流程的智能化、數(shù)字化融合發(fā)展，逐步強化農業(yè)專有軟件、信息系統(tǒng)的高效化和集成化研究。

2. 全方位培育與發(fā)展數(shù)字農業(yè)生態(tài)

政策引導、信息基礎設施、技術體系、科技成果轉化是數(shù)字農業(yè)發(fā)展的重要生態(tài)圈。較之于美國、日本、德國等發(fā)達國家，中國的數(shù)字農業(yè)生態(tài)還需不斷完善。要深入調整數(shù)字農業(yè)領域的政策和機制，加強財政對農業(yè)科研、教育等領域的全方位支持，進而為數(shù)字農業(yè)的發(fā)展奠定堅實的環(huán)境基礎。促進數(shù)字農業(yè)的智能管理和決策，快速推動一系列軟硬件產(chǎn)品的高端化集成應用，建設數(shù)字農業(yè)技術標準和規(guī)范體系，進一步開發(fā)高質量智能裝備，逐步健全數(shù)字農業(yè)技術體系。推進數(shù)字農業(yè)研究領域人才、成果、平臺等一系列資源的集聚，積極給予農業(yè)傳感器、智能裝備等農機購置補貼，支持科技“供需對接、產(chǎn)研互動、院地合作”。強化農村通信網(wǎng)絡基礎設施建設及其升級改造，加快普及寬帶通信網(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)、5G 網(wǎng)絡。充分利用農業(yè)大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對農業(yè)生產(chǎn)期間的監(jiān)測、預警，且以此為基礎逐步提升農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展水平。

3. 積極推動數(shù)字農業(yè)的多維運轉

一是建設農業(yè)大數(shù)據(jù)中心。進一步健全農業(yè)信息“云”服務，且以此為基礎推進農業(yè)服務的高效化和便捷化。促進農業(yè)各要素的順暢流動，深層次挖掘農業(yè)數(shù)據(jù)資源，構建高質量信息服務平臺，建立健全農業(yè)發(fā)展機制和高質量建設農業(yè)大數(shù)據(jù)中心；二是積極實施農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。有效依靠發(fā)展園藝業(yè)、畜牧業(yè)等方式，推進生態(tài)玉米、菌類、豆類等農業(yè)發(fā)展的“集群化、規(guī)模化、品牌化”。要彰顯大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈“智能交互”“自動識別”“去中介化”的功能，嘗試建設“政府（頂層設計） +企業(yè)（精準履責） +小農戶（轉型發(fā)展） +商家（服務至上）”的多主體參與電子商務模式；三是培育高水平人才隊伍。高等院校、農業(yè)院校、職業(yè)院校應開設農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、農業(yè)電商、農業(yè)大數(shù)據(jù)等專業(yè)和課程，精心培訓新型職業(yè)農民、新型農業(yè)經(jīng)營主體，借此提升數(shù)字農業(yè)技術的應用水平；四是實現(xiàn)農業(yè)生產(chǎn)智能化。基于龍頭企業(yè)為引領構建覆蓋全區(qū)域的農業(yè)信息網(wǎng)絡，通過“物聯(lián)采集儀器”自動收集農業(yè)各種信息，且以此為基礎進行實時傳輸、智能分析、及時發(fā)布，提高現(xiàn)代農業(yè)生產(chǎn)設施裝備的數(shù)字化、智能化。

4. 著力推進數(shù)字農業(yè)的多層機制整合

一是推進數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)整合。不斷強化大平臺、大數(shù)據(jù)、大系統(tǒng)建設，從而構建“縣—市—省域農業(yè)農村大數(shù)據(jù)平臺”，并有效挖掘農業(yè)大數(shù)據(jù)應用的一系列模式，形成對農業(yè)高質量發(fā)展的示范效應。進一步促進農業(yè)大數(shù)據(jù)應用成果與智能農業(yè)、農業(yè)電子商務的密切融合；二是貫徹農業(yè)信息服務理念。全力打造集農業(yè)生產(chǎn)、信息服務、產(chǎn)品銷售于一體的“農業(yè)信息平臺”，充分依靠數(shù)字技術高效串聯(lián)農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的鏈條，準確聯(lián)通高端化、高效化的農業(yè)信息技術服務資源，確保可快速、準確的共享信息服務；三是高效推進農業(yè)大數(shù)據(jù)融合。推進行政體制改革，突破農業(yè)相關部門職能界限，基于農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈高效整合農業(yè)數(shù)字資源，構建立足于產(chǎn)品品類的條狀數(shù)據(jù)分庫和立足于行政區(qū)域的塊狀數(shù)據(jù)庫，在強力破除“數(shù)據(jù)孤島”現(xiàn)象的基礎上凸顯農業(yè)示范區(qū)、農業(yè)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園區(qū)的重要地位；四是條塊結合推進農業(yè)大數(shù)據(jù)建設。結合國家農業(yè)地理信息平臺來建設“塊數(shù)據(jù)”，然后將“條數(shù)據(jù)”與“塊數(shù)據(jù)”進行密切融合，從而搭建較為完善的數(shù)據(jù)采集、分析、應用循環(huán)體系；五是完善農業(yè)信息資源數(shù)據(jù)庫建設。不斷健全數(shù)據(jù)資源共建共享的合作機制，逐步完善不同農業(yè)市場主體共享數(shù)據(jù)的相關制度機制，嘗試建設“農業(yè)生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)庫”，構建相應的數(shù)據(jù)標準和開發(fā)相應的數(shù)據(jù)共享管理平臺。