智慧農業新質生產力何以形成

［摘 要］ 智慧農業是推進農業現代化、建設農業強國的重要新質生產力。文章基于馬克思“機器體系”思想和TOE理論，構建了智慧農業新質生產力形成的擴展性理論分析框架，并以智慧“蕪湖大米”、臨潁“數字辣椒”和極飛“超級棉田”三個典型實踐為例，采用多案例研究方法，揭示了不同要素背景下智慧農業新質生產力形成的內在機制與發展路徑。研究發現，智慧農業新質生產力形成的先決條件是顛覆性科技創新催生的智慧農業機器體系，也是新質生產力萌芽的基礎；有效市場與有為政府的高效協同則是智慧農業新質生產力形成的內核驅動力，可快速打通智慧農業科技成果向現實生產力轉化的通道；新型農業經營體系是牽引智慧農業新質生產力落地生根的重要途徑，帶動智慧農業新質生產力全面落地發展。因此，應著重加強關鍵核心技術攻關，積極推進智慧農業技術與裝備集成示范應用，完善農業社會化服務體系建設，加大智慧農業技術裝備購置補貼力度，穩步推進智慧農業落地轉化為催生農業新產業、新模式、新動能的現實新質生產力。

［關鍵詞］智慧農業；新質生產力；機器體系；TOE理論；農業科技創新

［中圖分類號］" F3203［文獻標識碼］" A［文章編號］ 1673-0461（2025）11-0038-11

一、引言與參考文獻

黨的二十大召開后，習近平總書記創新性提出了新質生產力這一概念，為開辟發展新領域新賽道、塑造發展新動能新優勢提供了科學指引。新質生產力是創新起主導作用，擺脫傳統經濟增長方式、生產力發展路徑，具有高科技、高效能、高質量特征，符合新發展理念的先進生產力質態［1］。原創性、顛覆性技術創新是發展新質生產力的核心要素，而推動科技創新成果從“實驗室”走向“生產線”，催生新產業新業態、推動產業深度轉型升級，躍升轉化為現實生產力是加快形成新質生產力的關鍵。農業是立國之本、強國之基，但是在資源與環境雙重約束下，我國農業經濟基礎薄弱、生產質效偏低，農業現代化仍是中國式現代化的重大短板，迫切需要培育和發展新質生產力，推動農業現代化發展取得突破。智慧農業作為數字技術、生物技術、裝備技術、種植養殖工藝和材料等全方位的系統集成和融合創新，是農業新質生產力的典型代表，在提升土地產出率、提高資源利用率和勞動生產率方面效果顯著，已經初步顯露出成為推進農業現代化、建設農業強國重要的新質生產力潛質。

20世紀90年代起，我國開始探索發展農業信息化技術，尤其是“十一五”之后，我國開始重點著眼于北斗衛星高精度定位導航與作業監控、智能信息感知與精準決策、大數據智能管控與服務、智能農機等核心技術研發。歷經20余年的發展，已經在生長環境信息感知、精準作業、智能設計育種等關鍵核心技術領域實現了由“跟跑”轉向“并跑”。精量播種、高速定植、水肥一體化設施、環境精準調控、精準飼喂等技術已經基本滿足農產品生產的需求，部分技術裝備如植保無人機、基于北斗的農機自動駕駛系統已經熟化落地應用。在技術發展的支撐下，全國10多個省份如北京、上海、河南、河北、江西、吉林、安徽、山東等均開展了智能農機綜合集成應用示范，建立了31個無人農業作業試驗區，打造了具有地域特色的水稻、玉米、小麥等主糧作物以及部分露地蔬菜的“無人農場”，在示范區內實現了作業效率提升60%、人工投入減少50%、土地利用率提升到95%以上的成效①。但是，在技術創新與應用示范如火如荼的情境下，智慧農業仍處于初級階段，除了植保無人機外，其他智慧農業相關技術產品滲透率仍然偏低，如我國2013—2022年農機自動駕駛系統累計銷量仍不足20萬套。面向農業生產一線，智慧農業仍處在實驗室、試驗田的“盆景”階段，還未真正大面積轉為催生農業新產業、新模式、新動能的現實新質生產力，落地應用難已經成為其推進農業現代化進程中的重要難題之一。

新質生產力，本質上是科技創新與生產實踐的有機結合，進而孕育出的具有劃時代飛躍特征的先進生產力。原創性、顛覆性創新成果在尚未融入實際勞動生產時，僅以一般知識形態存在，是間接的潛在生產力，只有當科技創新成果融入產業發展一線，在交叉融合中優化資源要素配置，轉化為新型勞動技能、物化為新型勞動工具和新型勞動對象，促進傳統產業轉型升級，催生新型產業形態和模式，才能真正轉化為現實生產力。因此，智慧農業新質生產力的形成是一個從技術創新突破到資源要素優化配置，再到產業深度轉型升級，最終實現全要素生產率大幅度提升的動力過程。既有研究主要從技術研發趨勢、產業發展現狀、應用理論邏輯以及典型應用場景實踐等方面開展了智慧農業相關研究。從技術與產業發展現狀來看，數字化感知、智能化決策、精準化作業、智能化管理等四大關鍵技術構成了目前智慧農業核心技術體系［2-3］。在政策的大力扶持下，我國智慧農業經歷了由實驗室研發、關鍵技術攻關、點狀示范向主要領域規模化應用的演變趨勢，科研院所和企業在智能化核心技術創新能力、大田智能作業裝備、設施園藝及農產品加工裝備等方面取得了積極進展［4-5］。但是，智慧農業發展仍存在著農機農藝與農具融合不緊密、關鍵核心技術創新能力不強、管理服務體系不健全、產業集中度不高、人才儲備不充足以及競爭力不均衡等諸多問題［6-7］。從應用理論邏輯與典型應用場景實踐來看，智慧農業的應用邏輯根植于破除規模約束、兼容技術進步、多元要素替代、承載產業融合等功能的實現［8］。目前，智慧農業典型場景實踐重點集中在自動導航、投入品控制、數據采集、無人作業等領域，體現出技術層、數據層和應用層的多維綜合與實踐場景的交互性。國內15個省份30個無人農場的建設實踐結果表明了智慧農業具有強勁的節本增效、增產增收、綠色生態效益，發展潛力巨大［9-10］。

已有研究表明，智慧農業在我國的規模化應用已經具備一定基礎，但是研究的側重點仍然集中在核心技術研發態勢、應用現狀問題以及經濟效益分析等技術創新擴散因素的淺層開展分析，鮮有文獻將智慧農業作為新質生產力的典型代表，從多重視角考察智慧農業創新擴散落地轉化為新質生產力的機制與路徑。鑒于此，本文嘗試基于馬克思“機器體系”思想和技術-組織-環境（TechnologyOrganizationEnvironment，TOE）理論，構建智慧農業新質生產力形成的擴展性理論分析框架，并采用多案例分析方法，揭示不同系統要素背景下智慧農業新質生產力形成的內在機制與發展路徑，探尋智慧農業相關技術產品突破實驗室、試驗田的“盆景”階段瓶頸，轉化成為推動傳統農業向現代農業變革新質生產力的多重路徑，從而為智慧農業有效支撐和服務農業強國建設找準方向和著力點。

二、理論基礎與分析框架

（一）理論基礎

1.馬克思“機器體系”思想

新質生產力是習近平總書記從統籌中華民族偉大復興戰略全局和世界百年未有之大變局的高度，將馬克思主義政治經濟學基本原理同新時代我國生產力發展實踐相結合，進而創造性提出的概念，其本質是一種先進生產力質態。生產力即生產能力及其要素的發展［11］，是始終有用的、具體的勞動的生產力［12-13］。“勞動資料不僅是人類勞動力發展的測量器，而且是勞動借以進行的社會關系的指示器。”［12］在馬克思生產力系統中，機器是最為典型、最為重要的勞動資料，不僅極大提高了生產效率，也改變了人的勞動方式和社會關系。但是，單一機器只是機器化大生產的構成要素，其產業與應用并不足以引發生產力的根本性變革。例如，在工業革命之前，蒸汽機就已經出現，并以此為動力出現了機械水泵、機械風箱等簡單的機器，在某些領域提升了生產效率，但并未從根本上驅動生產力的發展。生產力的發展是多方面技術和機器體系共同作用的結果，自行運作的機器體系使“社會生產過程的五光十色的、似無聯系的和已經固定化的形態，分解成為自然科學的自覺按計劃的和為取得預期有用效果而系統分類的應用”［14］。機器體系作為勞動資料的“最后形態”，它并非源于單一技術或機器的孤立發展，而是在一系列關鍵性科學技術取得突破性進展的基礎上，眾多相互關聯的技術共同飛躍、整體提升的產物，是當前科學技術成就的綜合展現［15］。當機器體系全方位滲入社會生產、生活領域的方方面面，它就會改變過去勞動資料以生產力基本要素出現的形式，轉而以生產力本身的形式出現［16］，再進一步催生新型生產方式和新型生產關系。

目前，智慧農業在農業生產經營管理中的具體載體是智能農機裝備、平臺軟件等“新機器”，既包括無人駕駛拖拉機、高通量表型平臺、精準耕整地機、植保無人機、農業機器人、智能谷物聯合收獲機、智能水肥一體機、智能色選機等系列智能農機裝備，也包括物聯網系統、環境調控系統、育種軟件、決策支持系統等軟件平臺，各類智能農機和數字化軟件平臺交叉組合構成了服務農業發展的新型機器體系［2］。當智慧農業“機器體系”與農業生產全方位滲透融合時［4］，依賴大量人力和時間的傳統農業生產方式將得到徹底改變，用工成本和勞動強度大幅減少，水、肥、藥等投入品的有效利用率得到顯著提高，相應地農業生產效率和質量也得到提升，使農業由依賴高投入、高消耗、高污染的傳統發展方式向創新驅動的集約化、綠色化、智能化邁進，此時新型機器體系——智慧農業才轉化躍升成為新質生產力。在智慧農業新質生產力的驅動之下，大量農村勞動者可以從傳統農業生產中解放出來，將更多精力投入農業技術改進的知識學習中，轉而成為與先進生產力相適應的、可熟練掌握智能化、數字化新農具的新型勞動者，而由此產生的大量結構化和非結構數據也將成為新型生產要素，農業生產要素配置也將隨之進行優化匹配，加速原有生產資料的權屬關系變革，塑造出與智慧農業催生的新質生產力發展相適應的新型生產關系。

2.TOE理論框架

TOE理論框架由TOMATZKY和FLEISCHER［17］于1990年首次在《技術創新的流程》一書中提出。作為一種基于技術應用情境的綜合分析框架［18］，TOE理論框架下，新興技術的應用效果主要受到技術（T）、組織（O）和環境（E）等三個方面的技術應用條件的影響。其中，技術維度影響因素主要指技術創新、技術復雜性、技術積累與比較優勢等技術創新特征；組織維度影響因素主要指組織資源、組織運行、組織規模等組織結構特征；環境維度影響因素主要指市場環境、制度環境等組織外部環境特征，每一類因素無法獨立對新興技術應用擴散產生效果，而是各類要素之間相互交叉相互作用、聯動匹配地發揮作用［19-20］。智慧農業綜合集成了信息精準感知、數據驅動決策、智能自動化控制以及個性化精準服務等領域的前沿技術，是世界前沿現代農業裝備技術發展的代表，其由前沿技術的集合體轉化為生產力過程的實質就是技術創新應用與擴散的過程，因此智慧農業新質生產力的形成必然也受到技術、組織、環境三方面因素協同聯動的影響，適合采用TOE理論框架開展其形成機制與路徑研究。

在技術維度方面，智慧農業相關的技術創新是智慧農業新質生產力形成的核心驅動力，不僅涵蓋技術的前沿性即前沿關鍵核心技術突破，也包括技術適用性和易用性。核心零部件制造、無人駕駛、智能感知、智能決策與控制、機器學習、多機協同、大模型等前沿關鍵核心技術的突破與發展推動智慧農業相關技術裝備產品的出現及更新迭代［21］。集成大量前沿技術創新而形成的新產品和新裝備在一定作業區域或作業對象條件下滿足農業生產經營管理服務要求的能力即其適用性，直接決定了智慧農業相關技術產品能否與復雜的農業生產環境進行緊密融合落地轉化為生產力。同時，由于智慧農業面向的使用對象多數為年齡偏大、文化水平較低的農民，這一群體是較為典型的數字弱勢群體［22］，因此智慧農業相關技術產品需要具有較強易用性，使普通農民也能輕松便捷操作和使用，才能在廣大農村地區得到大量推廣與使用。

在組織維度方面，政府支撐體系、企業等市場主體參與、產學研合作等是智慧農業新質生產力形成的內在推動力。在新興技術與裝備處于萌芽或者產業化發展的初期，政府的適當干預與引導起到了關鍵性作用，各級政府通過政策激勵和資金支持，可有效降低企業創新成本，促進創新主體加大研發投入、提升技術成熟度，并為技術產品與裝備的產業化發展提供市場支撐［23］。以企業為主導的市場主體對市場需求具有超強的敏感度，是貫通科技創新與產業市場的重要橋梁紐帶，面向經濟主戰場，智慧農業研發制造企業將推動處在實驗室階段的具備市場潛力的前沿關鍵核心技術裝備向中試、產業化階段發展。新技術、新產品和新裝備走向產業化的關鍵在于科技成果的有效轉化。完善的產學研深度融合成果轉化機制，不僅能推動智慧農業創新成果的高效商業化，而且可促進新興產業的形成與發展。

在環境維度方面，環境維度的諸多要素直接參與到智慧農業新質生產力轉化的過程，影響和支配著各類技術與組織環境要素的互動和運行，是影響智慧農業新質生產力形成的外部因素。與新質生產力相配套的新型生產關系塑造，主要包括適度規模經營、社會化服務體系以及多樣化農業經營組織模式等農業經營體系的變革［24］，可充分發揮出智慧農業在提升土地產出率、提高資源利用率和勞動生產率方面的獨特優勢，從而將各類先進適用的技術裝備有效導入小農戶生產，切實推進農業生產過程的專業化、標準化、集約化，進而促進農業節本增效、農民增產增收。

（二）分析框架

智慧農業新質生產力形成的實質是原創性、顛覆性科技創新成果在技術、組織、環境等多維度影響因素的作用之下，全面與農業生產融合滲透，進而提升農業全要素生產率的過程。因此，結合馬克思“機器體系”思想和TOE理論框架，本文構建了智慧農業新質生產力形成的邏輯分析框架，具體見圖1。

在此邏輯分析框架下，技術維度因素是智慧農業機器體系形成的先決條件。通過農業傳感器、北斗導航與測控、農業物聯網、農業衛星遙感、大模型等關鍵核心技術的突破，催生了智慧農業機器體系。但智慧農業科技創新不是一成不變的，要充分考慮地形地貌、農作物種類特性等生產實際［25］，不斷開展技術與裝備的適用性和易用性改良，才能推動形成適用于農業實際生產的智慧農業機器體系。組織維度因素是智慧農業走向大眾市場、惠及小農的助推器和橋梁。在政府政策、資金、土地等要素的支撐下和企業等多元市場主體的參與下，先通過政府引導市場，再通過市場主導智慧農業技術產品的推廣應用，疊加較為完善的產學研深度融合的成果轉化機制，相關技術產品將不斷迭代創新和快速轉化應用，適用性和易用性較強的各類智能農機通過中試、熟化推向市場。環境維度因素是智慧農業機器體系可持續發展的外在驅動。通過發展農業適度規模經營、完善農業經營體系以及便捷高效的農業社會化服務，形成與智慧農業發展相適應的農業經營體制機制［26］，能將已經熟化的技術裝備產品推廣應用至每家每戶的田間地頭，實現規模化、普適性應用。在技術維度、組織維度和環境維度的多重因素交織相互作用之下，智慧農業機器體系將全面滲透到耕、種、管、收、運等農業生產全過程，通過生產方式的革新，極大降低農業用工成本、降低勞動強度，實現水、肥、藥等農業投入品的精準施用，大幅提升資源利用率和農產品質量，有效解決“誰來種地”“如何種地”的世紀之問。至此，智慧農業才真正轉化落地成為新質生產力。

三、研究方法與數據來源

（一）研究方法

案例研究法常用于闡釋某一復雜事件“如何（How）”或“為何 （Why）”形成的背后機理。相較于個案研究，多案例研究遵循的是復制邏輯，復制是指通過單個案例間的相互印證，可以更容易地發現共存于多個案例之間的模式，并消除隨機性的關聯［27］，能較好地提升研究的外部效度，在更大程度上支持研究結論的一般性［28］，更容易導向“模式+概率”的機制性解釋，研究結論更加可靠、更具有普遍意義。基于此，本文將采用多案例研究方法，根據“逐項復制”法則，選取具有代表性、典型性和權威性的案例，遵循深入研究的規范流程，梳理關鍵證據鏈，總結提煉智慧農業新質生產力形成的機制。

（二）案例選擇

本研究案例選取自2021—2024年課題組在全國范圍內開展的50余個智慧農業（種植業領域）應用推廣示范基地的實地調研走訪。經過多輪代表性、典型性、認可度的篩選，最終確定了智慧“蕪湖大米”、臨潁“數字辣椒”和極飛“超級棉田”作為本文的研究案例。從代表性維度看，三個案例所處區域分別是安徽蕪湖市、河南臨潁縣和新疆尉犁縣，所屬產業分別是稻米、辣椒和棉花，代表了不同地域、不同種植模式以及主糧作物、蔬菜生產和經濟作物的智慧農業應用場景。從典型性來看，三個案例均形成了典型的智慧農業發展模式，即智慧“蕪湖大米”的“數字種植+智能農機”模式，臨潁“數字辣椒”的“麥椒套種”模式以及極飛“超級棉田”的“無人化”管理模式。從認可度來看，智慧“蕪湖大米”被農業農村部列入了2021年數字農業農村新技術新產品新模式優秀案例，臨潁“數字辣椒”的蓬勃發展使臨潁縣被中國蔬菜流通協會授予“中國數字辣椒第一縣”的稱號，極飛“超級棉田”在瑞典舉辦的“2022年環境健康全球峰會”作為農田數字化管理的實踐案例向全球分享。案例選定之后，研究團隊分別赴三地開展了實地調研，與研發企業、種植基地負責人、智慧農業服務商、基層政府業務負責人進行了深入座談交流，并通過微信等方式進行了長期的線上跟蹤回訪。

（三）案例發展歷程及其智慧農業新質生產力形成的實踐

1.智慧“蕪湖大米”

第一階段：以企業為主體的智慧農業機器體系催生。2016年，中聯智慧農業股份有限公司（以下簡稱“中聯智慧農業”）依托母公司中聯農業機械股份有限公司（以下簡稱“中聯農機”）在純電動拖拉機、大喂入量收獲機、高速水稻插秧機、智能大馬力拖拉機、混合動力智能收獲機等智慧農業新技術與新產品的創新突破基礎上，形成了適用于水稻種植的智慧農業機器體系，并在蕪湖市三山經濟開發區峨橋鎮流轉了2 043畝土地，開始了中聯峨橋智慧農業示范基地建設，開啟了智能農機在我國大田水稻種植全程綜合集成應用先河。歷經3年，通過高標準農田改造與數字農業基礎設施建設，基于各類智慧農業技術裝備在數輪水稻“耕種管收”全過程種植試驗中獲取了海量數據，建立了“天、空、地、人、農機”的“五位一體”數據采集和水稻數字化種植模型分析體系，并正式進入科研驗證階段。2020年，基地正式實現了基于農藝、農機、農信融合的水稻種植全程數字化，初步顯現出了智慧農業機器體系雛形對農業實際生產的節本增效作用。2020年中聯智慧農業公布的測產數據顯示，該基地的水稻種植全程數字化模式比普通種植綜合成本節約100元/畝～200元/畝，比常規管理稻田增產14.3%，比機械有序拋秧稻田增產7.9%，同時，化肥農藥綜合成本畝均節約108元，減藥30%左右，品質指標也高于一般大米。

第二階段：政府引導下的智慧農業應用擴散。水稻全程數字化種植模式產生的經濟效益激發了政府和各類農業經營主體的積極性，2021年起，蕪湖市政府聯合中聯智慧農業在“蕪湖大米”的基礎上，開展打造智慧“蕪湖大米”。2021年在蕪湖市推廣40家農業經營主體共計推廣4萬畝水稻全程數字化種植模式，2022年增加至100家農業經營主體共計15萬畝，2023年推廣面積達到28萬畝，2024年擬推廣智慧“蕪湖大米”面積45萬畝。在此期間，中聯智慧農業基于長時間序列數據的不斷積累，將水稻數字化種植模型更新迭代為“中聯作物種植智能決策系統”，共涵蓋從選種、育秧、播種到水肥、病蟲害防治再到收獲烘干等全作業環節的10類算法，并細化出品種選擇、用種量、播種密度、平整土地、肥料用量、最佳收獲時間等49個決策點，實現了智慧農業機器體系的更新迭代，更加具有實用性和可操作性，大幅提升了農藥化肥等的利用率和農產品質量。根據測算，在整個生長周期內，智慧“蕪湖大米”每畝地能夠減少氮肥使用量約21.8%、磷肥使用量約14.3%、農藥使用量大約30%。在其營養成分方面，每百克大米含有7.62克的蛋白質、0.67克的脂肪，直鏈淀粉含量高達17.9%，有益元素硒的含量更是達到了每千克0.049毫克，符合國家一級大米的標準。

2.臨潁“數字辣椒”

第一階段：以政府引導、企業為主體的智慧農業機器體系構建。20世紀90年代初，順應調整優化農業結構、保障農業穩定增產、促進農民增收的需要，河南省臨潁縣開始引進推廣小辣椒種植。2019年，臨潁縣依托爭創省級辣椒現代農業產業園的契機，積極引進了河南益民控股有限責任公司（以下簡稱“益民控股”）落戶臨潁縣，首批流轉了7 000畝土地用于開展“5G數字辣椒”應用試點。該公司通過自主開發和引進智能水肥一體機灌溉、無人機巡防巡航監測、氣象數據自動采集系統、物聯網土地墑情監測等系列新技術新裝備，構建了適合本地辣椒種植的智慧農業機器體系，首年種植便達到了節水50%、節肥30%、節省勞動力50%以上的成效。這一智慧農業機器體系初現效益之后，2020年，益民控股與臨潁縣政府共同出資打造了智慧農業平臺——潁山紅農業開發有限公司（以下簡稱“潁山紅公司”），開始全面推進辣椒產業“種、管、收、加、儲、銷、服”七大環節的數字化進程，與中國一拖集團、富士康、眾馳富聯等企業協作攻關，研發出5G無人駕駛拖拉機、辣椒直播機、旋耕施肥機、噴藥植保機等專用機械，對既有智慧農業機器體系進行了升級補充，為解決傳統辣椒播種、噴藥施肥、收獲等主要依靠人力、適種適收期勞動力緊缺、勞動強度大、成本居高不下等“老大難”問題給出了“數字辣椒”種植模式解決方案。

第二階段：社會化服務全力支撐下的智慧農業機器體系的應用擴散。為了全面推廣“數字辣椒”種植模式，讓小農戶共享智慧農業發展紅利，潁山紅公司探索形成了企業、村集體、農戶“三方共享”的聯帶與服務模式，推動智慧農業機器體系規模化向實際生產進行滲透。一是在確保農戶地租收入和企業運營成本得到保障的前提下，三方（企業、農戶、村集體）將按照50%（企業）、30%（農戶）、20%（村集體）的比例對額外收益進行二次分配。在這一模式運行之下，農戶除了每年獲得固定的土地租金外，還能額外獲得每畝約400元～600元的分紅，而村集體則可獲得每畝約200元～400元的分紅。二是農戶通過村集體將土地委托給穎山紅公司進行運營管理，其中農戶負責辣椒的種植和收獲環節，而潁山紅公司則負責辣椒全生長周期中的水、肥、藥等管理工作。在此聯帶和推廣模式作用下，至2023年底，臨潁縣“數字辣椒”種植面積達2萬多畝，“數字辣椒”種植模式成功讓臨潁辣椒畝產提升30%，壞果率下降40%，每畝經濟效益增長35%以上，種植戶畝均增收3 000元以上，切實形成了新質生產力。

3.極飛“超級棉田”

第一階段：以企業為主體、在政府推動下的智慧農業機器體系構建。2021年，廣州極飛科技股份有限公司（以下簡稱“極飛科技”）基于自身在農業無人機、農機自駕儀和智能灌溉系統等領域智能農機技術創新和產品突破，與新疆尉犁縣簽訂了戰略合作協議，率先在該縣興平鎮3 000畝高標準棉田上開展全國首個無人化棉花農場“超級棉田”建設。通過在耕、種、管、收主要環節集成應用智能水肥灌溉系統、農業物聯網設備、遙感無人機、農業無人機以及智慧農業管理系統等技術產品，構建了一個適用于棉田種植的智慧農業機器體系，實現精準高效的自動化播種作業、遠程精準灌溉、精準分區除草/化控植保工作和無人化采摘等。

第二階段：低成本模式推動智慧農業機器體系加速普及。2021年第一季“超級棉田”因遭受風災，棉田可采收面積僅有50%，但平均畝產仍達到254公斤，超過了新疆棉花畝產平均水平。2022年，通過對智能化裝備與系統進行優化，第二季“超級棉田”可采收面積達100%，平均畝產達到403.6公斤，水資源利用率和肥料利用率分別提升10%和20%。2023年第三季種植中，又將遙感無人機與人工智能結合對棉田進行高頻巡田及AI分析，開展精準飛防，相較第二季，減少了18%的肥料施用量，降低了26%的水電成本以及29%的人工成本，畝產增加至420.9公斤。基于三季的數據積累和技術裝備改造，一套可規模化應用、使用門檻低的“超級棉田”智慧農業機器體系作業模式已經完全成型，傳統棉花種植模式改造升級成智慧棉田每畝只需增加167元的智能裝備費用。顯著的節本增效實踐和低成本的投入，讓尉犁縣傳統棉花種植大戶紛紛開始復制該模式，并在當地政府的支持下加快普及力度。至2023年底，以社會化服務、購置智能裝備或“超級棉田”管理模式復制等形式，尉犁縣共推廣數字棉田10萬畝，在近七成棉田遭受凍災和風災的情況下，仍帶動全縣棉花產量同比增長4.1%，更好的質量、更高的效率、更強的韌性農業新質生產力已經落地生根。

四、智慧農業新質生產力形成的內在機制與發展路徑

（一）先決條件：以顛覆性科技創新催生智慧農業機器體系

創新是新質生產力概念體系的核心。加快形成新質生產力，科技創新是“動力源”。雖然增量型或漸進型科技創新對生產力的發展起到了關鍵的推動作用，但新質生產力代表的是相對于傳統生產力的一種本質上的飛躍。實現這一質的飛躍，依靠傳統增量型或漸進型的科技創新是不足以達成的，它要求必須通過原創性顛覆性科學發展和技術創新催生新質生產力發展的新動能。CHRISTENSEN（1997）［29］的顛覆性創新理論提出，顛覆性科技創新是指在根本原理上與當前主流技術存在顯著差異的新型技術形態，其具備引發傳統技術體系范式、主流商業運作模式以及市場競爭結構發生深刻變革的潛能。顛覆性科技創新既包括新原理和新發現的原始創新，也包括對現有技術的集成創新與應用、技術的跨領域轉移與重新組合等［30-31］，通常具有突破性、革命性、引領性、滲透性等特點，其產生主要依賴關鍵核心技術的原創性突破。從技術路徑來看，顛覆性技術沿著邊緣滲透并逐步拓展的路徑演進，它聚焦于主流市場忽略的“藍海區域”，憑借創新的功能應用或卓越的性能優勢，從市場邊緣開始，逐步向主流市場發起挑戰與滲透［32］。智慧農業機器體系是典型的顛覆性科技創新集合體。通過對物聯網、人工智能、大數據、云計算等底層數字技術進行集成創新與轉移組合，疊加智能感知技術、農機自動導航與作業精準測控關鍵技術、動植物生長模式與算法、環境智能調控、農業大模型等前沿關鍵核心技術，并在應用中進行技術適用性和易用性改良，才得以催生以無人駕駛拖拉機、無人機、智能水肥一體機、智能決策支持系統等組成的智慧農業機器體系，通過高效率作業、精準化操作、高安全生產、低強度勞動、綠色化產出等，繼而對傳統農業生產模式產生顛覆性變革，激發新質生產力的出現。

三個案例的實踐均表明，智慧農業新質生產力萌生的基礎是創新型主體的顛覆性科技創新催生的各具特色的智慧農業機器體系。在智慧“蕪湖大米”的案例中，中聯智慧農業充分發揮了中聯農機在整車傳動、復合式混合動力底盤技術、新一代分布式驅動電液集成控制技術、新能源技術、農機人工智能等前沿關鍵核心技術方面取得原創性突破優勢，將行業首創AI智能農機（有序拋秧機、小麥與水稻收獲機）、國內首臺動力換擋大馬力拖拉機、全球首臺混合動力收獲機以及農機AI控制器、收割測產智能終端等行業領先的智慧農業技術裝備在示范基地開展應用。以智能農機應用與采集數據基礎上，中聯智慧農業又搭建了水稻生產全過程智能化與數字化管控平臺，研發了土壤、病蟲害防治、肥力等決策模型來指導和調度智能農機裝備作業，形成一個智慧農業機器體系閉環，使水稻生產從“靠天吃飯”，轉變為依托智能裝備、依靠科學決策的數字化農業生產模式。在臨潁“數字辣椒”的案例中，益民控股的自主創新能力有限，選擇聯合中國一拖集團、富士康等農機企業開展聯合攻關，研發出了系列辣椒專用智能化機械，搭建了“數字辣椒”全產業鏈綜合服務平臺與辣椒數字化種植模型，對辣椒生長生態中的各關鍵因子進行數據監測和管理，突破性實現了辣椒從種到收全程機械化、智能化、數據化與網絡化。同樣，在極飛“超級棉田”的案例中，極飛科技作為世界領先的無人機研發制造企業，在自動駕駛、結構設計、材料科學和智能制造等領域實現了諸多突破性創新，研制的農業無人機、測繪無人機、農業無人車、農機自動駕駛儀、系列物聯網以及智能灌溉閥等產品，集成串聯形成了一套完整的智慧農業機器體系生態系統，撬動棉花種植管理向數字化、精準化轉型。

（二）內核驅動：將有效市場與有為政府進行有效協同

從新結構經濟學視角來看，在市場決定資源配置時，政府需要因勢利導，在產業發展與轉型升級過程中提供良好的發展載體和制度環境，降低交易成本，為市場機制發揮作用提供正外部性補償，以彌補各種隱形制約［33］。新質生產力是由技術革命性突破、生產要素創新性配置、產業深度轉型升級而催生的先進生產力質態。在這一過程中，政府發揮著戰略導向作用，通過科技、市場、要素、產業等方面的財政投入和政策激勵，引導各類主體在國家重大戰略需求與重大科學領域開展顛覆性科技攻關，推動盡快實現原創性、前沿性核心技術突破，同時，完善生產要素跨域流動的體制機制，加速產業轉型升級進度，催化新市場的出現和發展，為新質生產力發展提供根本性保障。市場機制是推動科技和產業創新的重要驅動力，在資源配置中具有決定性優勢，強化企業創新主體地位，可以有效破解技術創新和經濟效益“兩張皮”的問題，將原創性、突破性科技成果高效應用于實際生產，并快速進入產業化進程。政府積極引導與市場高效配置之間的有效協同，能扎實推動新質生產力的價值實現。相比工業，農業是個慢變量，涉農科技項目更加具有顯著的正外部性，存在市場失靈問題［34］，這就要求既要確保市場能夠在科技資源的配置上發揮決定性的影響力，又要發揮政府在推動重大科技創新中的引導作用，以及市場競爭對于激發創新活力的根本作用，搭建有利于智慧農業新質生產力孕育和健康成長的平臺載體，以有效市場和有為政府協力打通科技成果向現實生產力轉化的通道［35］。

總體來看，三個案例的實施與運營主體均為創新型企業，基于各自在智慧農業領域獨特的技術創新與產品優勢，企業統籌內部和外部資源，集中力量開展了集成應用示范與推廣，同時，基層政府在土地、資金等基本要素保障方面給予了充分的政策傾斜和機制配套。如智慧“蕪湖大米”先期開展基地種植試點的3年中，中聯農機累計投資了6 000多萬元用于基地農田改造、智能農機研制、軟件開發、數字技術研發和集成［36］，僅2021年，中聯智慧農業用于軟硬件開發與技術集成的研發經費就已經接近2億元。而從開展智慧農業科技創新，到典型基地應用示范，再到大面積推廣應用的過程中，一直都有當地政府“有形的手”，通過政策引導、資金支持和創新要素資源配置，與市場主體協同促進智慧農業新質生產力不斷萌發成長。如中聯智慧農業在開展自有基地的初期建設中，蕪湖市政府通過土地進出平衡，對部分土地進行了設施農用地變更，并主動協調土地流轉事宜，為基地建設提供了必要的用地保障，并從2021年開始，連續4年出臺智慧“蕪湖大米”發展的激勵政策，市財政支持智慧“蕪湖大米”的資金總量達到4 000萬元～5 000萬元，主要用于智能設備、安裝使用、軟件開發、品牌宣傳、銷售獎補、綠色栽培措施等方面，推動智慧“蕪湖大米”種植在全市大面積鋪開。在臨潁“數字辣椒”的案例中，臨潁縣政府以創建國家現代農業產業園為契機，引進了數智企業益民控股，雙方共建了縣級智慧農業平臺潁山紅公司，統籌財政資金，在全縣大面積推廣開展了“數字辣椒”種植模式。而極飛科技作為尉犁縣重點招商引資企業，雙方在“超級棉田”試驗前期便簽訂了戰略合作協議，在技術支撐服務、數字化平臺、無人機人才培養等方面達成了共贏合作。

（三）重要途徑：新型農業經營體系牽引智慧農業新質生產力落地生根

新質生產力的形成和發展是生產力由量變到質變的過程，也是推動生產方式、產業結構和經營模式轉型升級的過程，更是與之相適應的新型生產關系塑造的過程［36］。經濟長波理論與長期增長理論的共識以及豐富的經驗證據表明，新質生產力形成的內驅動力不僅植根于顛覆性科技創新之中，更依賴于技術的廣泛傳播與深度滲透之中［37］。實證分析表明，智慧農業相關技術產品與裝備應用需要達到一定的規模和深度，覆蓋足夠多的用戶與場景，形成規模效應，才能充分發揮其潛力，帶來顯著的提質增效、降本減損效益［38］，落地形成新質生產力。但是，長期以來，農戶小規模分散經營一直是我國農業經營的主要方式，以兼業為主、信息獲取能力偏低、經濟實力弱的小農生產對智慧農業技術裝備的內在有效需求不足，使得智慧農業技術裝備無法廣泛傳播與擴散。面對需求側難題，積極發展適度規模經營和社會化服務，構建新型農業經營體系，為智慧農業技術裝備大面積落地應用培育廣闊市場需求，才能達成傳統小規模農戶經營條件下無法取得的農業規模化生產效益，讓廣大小農戶嵌入智慧農業技術裝備全面深度應用的圈層，全面釋放智慧農業發展帶來的增產增效紅利，帶動智慧農業新質生產力全面發展。這其中的適度規模經營，不僅包括通過土地流轉達到土地的適度規模經營，還包括多樣化的生產經營方式［39］，如家庭經營型、企業經營型、合作經營型和委托經營型等。而社會化服務體系則是廣大小農戶銜接進入現代農業的基本途徑，通過培育壯大農服公司、綜合農事服務中心、農機專業合作社等各類社會化組織力量，引導撬動其引進購置“發展急需、產業急需、農民急需”的先進適用、智能高效技術裝備，推動農業社會化服務模式與農業適度規模經營相適應，為智慧農業在農村地區的全面滲透與推廣應用奠定基礎。

從成長性視角對三個案例進行觀察分析發現，開展多種形式的適度規模經營、健全農業社會化服務體系等農業經營體系改革，是推動三個地區智慧農業技術裝備大規模應用、轉化形成實際生產力的必經之路。如智慧“蕪湖大米”在推動規模化經營方面做出了大膽嘗試，2021年起，蕪湖市政府就在全市范圍內遴選了40個集中連片種植在500畝以上的稻米種植經營主體，首批開展智慧“蕪湖大米”種植基地建設，2023年起開始選擇生產經營能力較強的經營主體以及集中連片示范較為成熟的鎮村或跨鎮村，集中建設20個千畝智慧“蕪湖大米”示范片和8個萬畝園，并由中聯智慧農業對推廣示范基地提供從品種選定、基地遴選、智慧管理直至收獲的技術服務，做到智慧“蕪湖大米”的品種數量化、農藝智能化、模式標準化、數據法定化。臨潁“數字辣椒”嘗試在經營模式上進行創新，探索建立了運營企業、農戶和村集體三方利益聯結機制，形成了農戶“保底收益+二次分紅”模式，同時實施主體潁山紅公司還拓展了全托管土地服務，由村集體將土地托管給企業開展辣椒的智慧化生產管理，在“小農戶”與“大市場”之間搭起了生產橋梁。而極飛科技則是在社會化服務上充分發揮自身優勢，依托布設的無人機服務網絡，將“超級棉田”種植模式形成完整的、可復制的落地解決方案，在尉犁縣為小農戶、家庭農場和大農場提供從灌溉、施肥到施藥的全程智能化和自動化管理服務，讓各類直接從事農業生產的經營主體以低成本享受“超級棉田”種植模式帶來的增產增收效益。

五、主要結論與政策建議

智慧農業是推動農業現代化發展的重要手段。但是，當前我國智慧農業未真正轉化成為催生農業新產業、新模式、新動能的現實新質生產力。本文融合馬克思“機器體系”思想和TOE理論框架，構建智慧農業新質生產力形成的理論邏輯分析框架，以智慧“蕪湖大米”、臨潁“數字辣椒”和極飛“超級棉田”三個不同區域不同產業的智慧農業應用典型案例為研究對象，采用多案例研究方法，探究了智慧農業新質生產力形成的內在機制與發展路徑。研究發現，第一，智慧農業新質生產力形成的先決條件是顛覆性科技創新催生的智慧農業機器體系。物聯網、人工智能、大數據、云計算等底層數字技術，疊加智能感知技術、農機自動導航與作業精準測控關鍵技術、動植物生長模式與算法、環境智能調控、農業大模型等前沿關鍵核心技術，并在應用中進行技術適用性和易用性改良，催生了以無人駕駛拖拉機、無人機、智能水肥一體機、智能決策支持系統等組成的智慧農業機器體系，為智慧農業新質生產力的萌芽奠定基礎。第二，有效市場與有為政府的高效協同是智慧農機新質生產力形成的內核驅動力。市場在科技資源配置上具有決定性影響力，政府則在推動重大科技創新和產業創新中具有強力引導作用，以有效市場和有為政府協力搭建有利于智慧農業新質生產力孕育和健康成長的格局與機制，可快速打通智慧農業科技成果向現實生產力轉化的通道。第三，新型農業經營體系是牽引智慧農業新質生產力落地生根的重要途徑。面向農戶小規模分散經營的現實，將適度規模經營和社會化服務相結合，構建新型農業經營體系，為農機技術裝備大面積落地應用培育廣闊市場需求，才能全面釋放智慧農業帶來的增產增效紅利，帶動新質生產力全面落地發展。

根據上述結論，本文得出以下政策啟示：

（1）加強關鍵核心技術攻關，提高智慧農業技術裝備的可靠性、適用性。開展農田作業系統土壤-機器-作物相互作用的力學行為和演變規律研究，明確復雜環境下土壤-作物-機器系統相互作用機理；面向農業復雜作業場景開發多元異構數據特征提取算法和融合方法，建立多模態、多傳感器的輕量級深度學習模型，實現多信息融合技術和圖像處理算法的突破；著力開展400馬力以上無級變速拖拉機、200馬力以上新能源拖拉機、大載荷農用無人機等裝備研制；突破輕便高效動力、小型履帶多功能底盤爬坡與穩定性、機身姿態自適應調控、作業裝置模塊化快速換裝等技術，研制可適配丘陵山地耕整、播種、植保、收獲及轉運平臺等作業機具；進一步完善以企業為主體、市場為導向、產學研用深度融合的協同創新機制，推動企業與農戶、科研機構、高等學校開展協同創新，建立科研機構與企業聯合創新模式，共同開展項目技術攻關，建立智慧農業聯盟，培育區域性智慧農業創新中心，有效匯聚各方面創新要素和資源。

（2）積極推進智慧農業技術與裝備集成示范應用。開展重點作物全程無人化應用示范基地建設。集成創制小麥/玉米/水稻生產全程智能化無人作業裝備，開發重點作物無人化農場智慧管控云平臺，構建生產作物信息感知、環境信息感知、工況信息感知、智能決策、精準作業、智慧管理的無人化農場技術體系，形成規模化生產和適度規模生產的無人化農場解決方案，打造國家級高端農機智能裝備推廣應用先導區，以點帶面，促進先進智能裝備在全國推廣應用；搭建多渠道智慧農業推廣平臺。加大舉辦國家及省市級展覽會、現場觀摩會、線上展銷會等活動力度，結合已有農作物機收減損技能大比武、全程機械化演示推介會等活動，組織開展無人智慧農業先進前沿技術裝備現場展示演示，以切實的增產增收數據引導農業經營主體自覺自愿接受和應用農機智能裝備。

（3）完善農業社會化服務體系建設，擴大智慧農業覆蓋面。構建農機社會化服務體系的多元化投入體系，以財政資金為引領，服務組織投資為主導，輔以其他社會投資作為補充，形成多渠道、多層次、全方位的格局，催生出一系列服務覆蓋面廣、帶動效應顯著、經營效益優良、特色突出且功能完備的農機專業合作社。加快大中型農機專業合作社、綜合農事服務中心已有農機裝備的智能化升級，引導撬動其引進購置“發展急需、產業急需、農民急需”的先進適用、智能高效、綠色環保機械；推動合作社從單一的機械化作業向包含維修租賃、農資集中采購、技術示范推廣、咨詢教育培訓及產銷銜接等在內的“一站式”綜合農事服務方向轉型升級。因地制宜開展訂單作業、半托服務、全程托管、跨區作業等，滿足不同農戶、不同作業環節對服務方式的個性化需求，降低智慧農業技術裝備應用與服務成本，推動服務模式與農業適度規模經營相適應，促進小農戶與現代農業發展有機銜接，全面實現農業節本增效。

（4）加大智慧農業技術裝備購置補貼力度，強化金融要素保障。出臺農機智能裝備專用購置補貼政策。完善制定分級分類購置補貼目錄，加大對智能、復式、高端產品的補貼力度，對智慧農業相關新裝備新產品提高其補貼額測算比例不低于35%，實施新產品購置補貼試點，引導各類經營主體使用先進適用的智慧農業裝備與產品，促進智慧農業產品技術創新與產業升級。創新智慧農業裝備產品供應鏈產業鏈金融產品，拓寬金融服務內容。建議銀行等金融機構開發并推廣諸如現金流貸款等定制化金融產品，同時優化審批流程，加快資金流轉速度，以有效助力中小企業克服季節性資金短缺的難題。同時，針對農機合作社、農機戶對高性能、多功能、智能化大型作業機械的需求，推動金融機構采取多樣化方式如保險、貸款、融資租賃及以租代購等，充分降低智慧農業相關技術裝備產品購入和使用門檻。

［注 釋］

① 參見農業農村部網站，http：//www.moa.gov.cn/ztzl/2024cg/mtbd_29662/spbd_29664/202404/t20240428_6454571.htm。[BFQ][ZK）]

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Formation Mechanisms of New Quality Productive Forces in Smart Agriculture

—A Multicase Study Based on Integrated Analytical Framework

Fan" Beibei，" Li" Jin

（Information Technology Research Center， Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Beijing 100097， China）

Abstract：" Smart agriculture constitutes crucial new quality productive forces driving agricultural modernization and the development of an strong agricultural country. Building upon Marx’s “machine system” theory and the TechnologyOrganizationEnvironment （TOE） framework， this study constructs an extended theoretical analytical framework to investigate the formation of new quality productive forces in smart agriculture. Through multicase studies of three representative practicesIntelligent “Wuhu Rice”， “Linying Digital Pepper”， and “XAG Super Cotton Farm”this research reveals the intrinsic mechanisms and developmental pathways underlying the formation of smart agricultural productive forces under varying systemic conditions. The findings demonstrate that the prerequisite for cultivating new quality productive forces lies in disruptive technological innovations that spawn intelligent agricultural machinery systems， which form the foundational matrix for nascent productive forces. The synergistic interplay between an enabling government and an efficient market emerges as the core driving mechanism， effectively bridging the transformation channel from technological achievements to practical productive forces. Meanwhile， the new agricultural management system serves as the primary implementation vehicle， facilitating comprehensive deployment of smart agricultural productive forces. Accordingly， strategic priorities should focus on intensifying core technological breakthroughs， promoting demonstration applications of smart agricultural equipment and technologies， improving agricultural socialized service systems， enhancing equipment procurement subsidies， and progressively transmitting smart agricultural innovations into tangible productive forces that catalyze new agricultural industries， models， and growth dynamics.

Key words：smart agriculture; new quality productive forces; machine system；TOE theory; agricultural science and technology innovation

（責任編輯：張麗陽）