关于加快中国精准农业发展的思考

强化科技对农业的支撑能力，应用前沿科学技术有效地管理和配置各种资源，是提升土地产出率、 农业劳动生产率、资源利用率的有效措施，也是全面提升农业综合生产 能 力、实现 可持续发展的重要保证。精准农业就是这样一种新兴的、极具发展前景的技术体系，旨在将整个农业系统进行高效重组， 使之朝着低投入、高效率、高效益和可持续的方向发展。精准农业在２０１７年入选 《世界经济论坛》和 《科学美国人》的年度十大新兴技术榜单，被认为在提高生活质 量、促进产业转型、保护地球环境等方面具有无限潜能。精准农业已经成为当今世界农业发展的新潮流和未来农业发展的大趋势。精准农业技术不仅在发达国家得到广泛应用，在许多发展中国家也开始推广并取得良好效果。

作为一个农业大国，中国早在２０世 纪９０年代就开始关注精准农业，并在 北 京、上海、陕西、黑龙江、新疆等地建立起一定规模的实验区，中国农业大学还成立了精细农业研究中心。２００３年科技部启动实施了国家８６３计划 “数字农业技术研究与示范”重大专项，旨在构建自主知识产权的精准农业技术体系。２００５年发布的 《国家中长期科学和 技术发展规划纲要 （２００６—２０２０年）》中，明确把“农业精准作业与信息化”作为农业科技优先发展的 主题。２０１２年中央１ 文件提出 “加快推进前沿技术研究，在精准农业技 术等方面取得一批重大自主创新成果，抢占现代农业科技制高点”。

多年来，已经有大量的中文文献对精准农业的概念和特征、国外实施经验、国 内发展战略等议题从不同角度进行了介绍和探讨；国内精准农业技术的研究和实施取得不少成果，支持精准农业的技术条件有了很大改善，特别是在人造卫星、无人机、遥感、云计算等方面已经跨入世界先进行列； 农村 络基础设施建设得到加强，２０１７年底全国行政村通宽带的比例达 到９６％。尽 管 如 此，中国的精准农业在整体上仍然处于试验示范阶段。

深化对精准农业的认识

精准农业的概念提出３０多年来，人们对精准农业的认识一直在随着时间的推移而变化。有人从技术角度来定义，如卫星定位、地理信息、自动驾驶、 产量监控等；有人从描述生产管理角度来定义，如变量施肥、变量灌溉、变量喷药等；还有人用处方农业、智慧农业、数据农业等来描述精准农业。国际精准农业协会列出比较有影响的精准农业定义就有２７个。为了进一步理清精准农 业的概念，国 际精准农业协会组织有关专家经过认真梳理，在广泛征集会员意见的基础上，于２０１９年７月公布了该 协会对精准农业的定义：精准农业是一种管理策略， 是通过收集、处理和分析时空数据、个体数据以及其他相关信 息，制定基于变异规律的管理决策，以提高农业生产的资源利用率、生产力、质量、效益和可持续性。这个定义充分反映了人们现阶段对精准农业的认识，概括了精准农业的实施要点和追求目标，有助于对精准农业的整体把握。

精准农业是伴随着现代科技进步而产生的，其重要支撑是信息通信技术和数字技术，核心是采集数据并依据数据进行生产管理。农业生产既是农业生物同外界环境通过物质循环和能量转换的自然再 生产，更是人类 会有组织的经济活动，使生物自然再生产按照人类的经济目的进行，从而源源不断地向人们提供各种生产和生活必需品。作物产量形成过程非常复杂，取决于多种因素，例如 基因型、 环境以及它们之间的相互作用。精准农业就是要通过监测农业生物生长发育过程中各种相关因子随时间和空间的动态变化，以及农业生物本身生长 发 育 的状态，有针对性地进行干预，最大限度地优化各项农业投入的使用，以提升土地产出率、农业劳动生产率、 资源利用率和实现农业产的可持续发展。

技术创新正在使农业发生着显著变化，也催生了精准农业、数字农业、智慧农业等新概念的出现。 这些术语尽管在一定条件下可以互换使用，但它们在含义上是有差别的，实施的战略也是有区别的。 精准农业是使用数字技术来监控和优化农业生产过程，在精确测量或确定田块之间、植株之间差异及环境要素的 基础上，通过精准定位、精准定时、精准定量的生产管理，利用较少的水、肥、农药、能源等生产资料的投入，增加农产品生产的数量和质量。智农业是使用信息和数据技术来优化复杂的农业系统，重点是访问数据和以更聪明的方 式使用所收集的 信 息，不仅涉及单个机器，还涉及整个农场运营。数字农业的本质在于从数据中创造可操作的洞见和有意义的价值，是精准农业和智慧农业的方法、农场内部和外部的 络化、基于 络的数据平台和大数据分析的系统 应用。精准农业聚焦的是农业作为第一产业的属性，遵循的是自然规律和经济规律，追求提高农业生产的资源利用率、生产力、质量、效益和可持续性。通 过应用精准农业技术，实现增产提质、增效节本和保护环境，解决十几亿 人 的 吃饭问题，是中国农业发展的重中之重。因此，无论是智慧农业还是数字农业， 都应该把推动精准农业发展放在重要位置。

重视精准农业对全产业链的重塑

从国外精准农业的发展历程来看，实施精准农业不仅能够提升农业术体系，而 且带来整个农业模式的改变和农业价值链的重塑。这些变革，对解决中国的 “三农”问题，应该具有启示和借鉴意义。

推动资本向农业科技的聚集

精准农业使业技术成为新的投资热点。许多高科技公司加大对农业技术的开发，一大批与农业科技有关的初创公司应运而生， 会资金对农业技术的投资大幅度增长。 根据美国农业投资公司 （ＡｇＦｕｎｄｅｒＩｎｃ．）发布的 《２０１９年 农业食品科技投资 告》，２０１３—２０１９ 年，全球对农业科技初创企业的年度投资从２２亿美元增加至１９８亿美元，增长 了８００％。术业有专攻的初创迅速成长，有的被兼并收购，有的进入成熟期；已经进行过 Ｃ 轮或 Ｃ轮以后融资的公司，２０１４年 有 ５７ 家，２０１９ 年 达 ２５６家［２０］。据英国瞻博研究公司 （ＪｕｎｉｐｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ Ｌｔｄ．）预测，未来五年全球农业技术市场将增长１５０％，将从２０２０年 的９０亿美元上升到２０２５年的 ２２５亿美元。

加快农业技术成果转化应用的步伐

精准农业构建了系统理念，使农业创新技术成果在转化应用中的短板得以克服，从而更易于取得新技术溢价，形成技术应用和生产效益之间的良性循环，进而加快了成果转化步伐。在经济杠杆拉动 下，通过系统化的精准管控，新技术推动农业装备设计和制造水平提升的速度和装备产业化应用管理水平提升的速度明显加快，农业装备的智能化大大。提高。以设施农业为例，环境控制目标在新型技术装备支撑下越来越接近于作物 生长发育需求，逐步实现全方位耦合。从播种、移栽到收获、采摘，从灌水、施肥到防病、治虫，都可以由机器或机器人操作，而且运行这类机器所需的控制系统正变得越来越好、越来越便宜。植物工厂使用ＬＥＤ灯替代阳光并使用水培灌溉系统，通过程序控制为作物提供良好的生长条件，周年生产新鲜农产 品，从而形成了分散的食品 络。

促进多种农业服务模式和主体的产生

精准农业催生出多种新型农业服务主体和新型资 源整合模式。许多精准农业技术涉及智能设备和软 件，高额的资本投入和有限的专业知识成为农民采用这些新技术的制约因素，因此需要创新的商业模式。 在可负担得起的价格的前提下，采用灵活的计费方式，如按次付费、按时付费、按作物付费、按面积付 费或订阅付费 等，使客户获得他们想要的技术和支持。一类 叫 作 “农 业 技 术 服 务”模式 （Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－ａｓ－ａ－Ｓｅｒｖｉｃｅ，ＡＴａａＳ）［２３－２４］，提供的服务， 按市场类型划分为软件服务和设备服务，按技术特征划分为数据分 析、智能处理、制导技术、传感技术和变量投入技术等，按应用情况划分为产量图绘制、田间监测、土壤管理、植物保护、导航和定位等。根据高新技术市场情 和咨询公司 （ＢＩＳ ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｃ．）估 计，北美地区农业技术服务市场在２０１９年创造的收入超过４亿美元［２３］。另一类叫作 “农场管理服务 ” 模式 （Ｆａｒｍｉｎｇ－ａｓ－ａ－Ｓｅｒｖｉｃｅ， ＦａａＳ），主要是提供以数据分析和信息共享为基 础的农场管理解决方案和把农民与生产资料供应商 连接起来的 络平台。“农场管理服务”对于在发展 中国家推广精准农业尤为重要，有助于解决关键的结构性挑战，例如生产力低下、基础设施落后、信息不对称、供应链效率低、技术和资金缺乏等。

许多传统农资供应商的业务模式也由经销产品向提供服务转变。这些公司不再是仅仅销售机械、 种子、化肥和农药，他们努力开发软件平台，将其作为农场管理系统。这些专有平台 从单个农场收集数据，包括农场的基本情况、各个作物品种的表现、土壤情况、当地天气预 等，通过云计算处理，然后向这个农场提出管理建议，并推荐公司的产品和服务。这些公司也跟一些初创的农业服务公司一样，承接植保飞防、全程托管、营养诊断、定制 配 肥、 田间监控等专业定制 服 务。各类农资 销售公司和服务公司各司其 职，专业人做专业事。肥料公司负责田间施肥，种苗公司进行 幼苗移栽，农药公司为作物喷洒农药，农机公司在耕种收获，物流公司提供冷链、甚至产品销售，这些现象正变得越来越普遍。

创造新型农业就业的机会

精准农业促进农业走向机械化和智能化，解放了生产作业环节劳动力，同时也带来了更多的新型、 高价值就业机会。无论是传统的农业公司，还是设备制造商、技术公司以及初创企业，都需要越来越多的新生力量。随着新技术的出现，利用大量数据、 算法、人工智能和预测分析来加强决策已经成为农业种植者和农业公司的重要支撑，使 工 程 技 术、计 算机、经济学、统计学、机器人和数学等学科的毕业生在农业领域有了施展才能的机会。农 业 生 产 科 技含量的提高、高技术农业机械和设施设备的使用， 为那些具备相关技能的人员创造了就业机会，而且工资更高、工作更稳定。更多受过良好教育的青年才俊回到农村，实现了农村劳动力结构的正向改变和整体素质的提高。

坚持走适合国情的精准农业发展之路

精准农业正在颠覆人们对农业的传统认知，展现出未来农业发展的美好前景。但是，现代 科 技与传统农业的深度融合是一个循序渐进的过程，尤其是由于各国 会经济条件的不同和各地农业生产发展水平的差别，精准农业的发展必须要适合国情， 因地制宜。农民对于创新技术的基本要求，是要能够提高农业综合生产能 力、抗风险能力和市场竞争能力，只有那些 能够提高效率、增加效益的精准农业技术才有推广潜力。尽管一些精准农业技术具有比较高的智能化程度，但是还不能够取代农民或农业专家在决策过程中至关重要的角色。用新技 术 改造和提升传统农业，需要多方面持久不懈的努力。

美国是世界上最早提出并实践精准农业的国家， 也代表着当今精准农业最先进的发展水平。美国应用的精准农业技术，是与其科技实力、农业发展水平和 会需求相适应的。美国的农业产业相当发达， 第二次世界大战后就基本实现了农业机械化，从２０ 世纪５０年代开始大量使用化肥和农药，耕地多、劳动力短缺、农场面积大 （２０１９年平均为１８０公顷）， 多年大面积种植单一作物，农业的专业化、规模化、 集约化、知识化、商品化和资 本化程度都很高。为了追求利润最大化和劳动力产出最大化，必须提高农机作业效率、农资 投入效益和土地生产力，改变采用相同方式管理几十公顷作物的做法。同时，人们环保意识增强，希望能够减少因化肥农药等的过量使用而造成的环境污染和资源浪费。另外，银行、 保险公司、土地所有者、农场合伙人等利益相关者需要实现生产过程、土壤管理、产量和成 本的透明化，消费者也要求提高食品的可追溯性。借助现代科技实施精准农业，可以有效地达到这些目的。“今天的农民通过 ＧＰＳ操纵无人驾驶拖拉机，使用无人 机监视作物，在灌溉中运用人工智能。” 《纽约时 》描绘的这种场景，在美国的一些现代化农场已经部分或全部实现。问题是现阶段这些装备与技术的应用需要资金、人才和软硬件的强力支撑，普通 农场即使具备实施条件，也要考虑投资回 率是否在合理范围。美国的农场主是根据 “需 要、经济、 实用”的原则，来选择性地采用精准农业技术

中国不能盲目照搬发达国家精准农业的发展模 式。中国的农业生产条件极具挑战性，人口多、耕地少、地形复 杂、气候多 样，农民数量多、受教育程度低、经营分散，作物种类 多、区域性强、耕作制度复杂，机械化程度低、装备落后、 会 化 服 务 体系不健 全。除 新 疆、黑 龙 江、内 蒙 古 等 地 有 土 地 面积大、作物相 对 单 一、机 械 化 程 度 较 高 的 农 场 以 外，大部分地区 “人均一亩①三分地、户均不过十亩 田”，土地细碎化现象非常严重。大国小农是中国的 基 本 国 情， 小规模家庭经营是农业的本源性制 度［２８－２９］。发展精 准 农 业，必 须 从 问 题 出 发，立 足 国 情，立足实际，力求实效。

精准农业技术的推广应用，要讲求适度原则， 要用得上、用得 起，还 要 在 用 上 以 后 能 够 获 得 明 显 的效益。要 让 农 业 技 术 人 员，甚 至 是 农 民 本 人，能 够把高科技应用在田 间 地 头，体验到高科技带来的 好处，同时增加对现代技术的兴趣，为 逐 步 提 高 精 准农业技术水平奠定 基 础。那 些 农 业 科 技 投 入 成 本 远远高于科 技 收 益 的 项 目，看 起 来 光 鲜 亮 丽，听 起来时髦超 前，少 量 作 为 展 览、展 示 可 以 理 解，试 图 推广则是极大浪费。小 农 场 不 宜 过 度 引 入 高 精 尖 设 备，不论是否有 政 府 补 贴，首 先 应 该 考 虑 的 是 应 用 效果和投资 回 率。大农场也要因地制宜，优 先 选 用投资合理、应 用 效 益 良 好 的 技 术。新 疆 生 产 建 设 兵团近年来 示 范 推 广 精 准 农 业 技 术，其 中 以 “营 养 诊断—定制配 方—精 准 管 理”为 核 心 的 高 品 质 棉 花 栽培技术体 系，能够在不增加硬件投 入、减 少 肥 料 投入量、减 少 农 药 用 量、节 省 灌 溉 用 水 总 量、免 去 人工打顶环节的基础上，明显提高棉花产量和品质， 实现棉花生产的提质增效和可持续发 展。这 种 实 施 精准农业的做法，具有借鉴意义。

推动中国精准农业的高质量发展

加强对数据标准化和数据安全问题的重视

精准农业 的 数 据 来 源 广 泛、结 构 复 杂，采 集 的 手段和方式多种多样，要整合资源，促 进 各 方 达 成 共识，形 成 数 据 标 准 化 的 规 范 和 传 输 协 议 的 标 准 化，使不同软件和不同平台之间有良好的互操作性 和兼容性，实现各种数据无缝对接，避免出 现 无 数 “数据孤岛”。农业数据已经或正在成为一种宝 贵 资 源、一种 新 的 商 品，因 此 要 确 立 数 据 所 有 权 的 归 属，防止数据遭到破坏、更改和泄露。近年 来 进 口 的精准农业装备，所采集到的数据大多可以 与 国 外 供货商同步共享，而且数据库也是由国外供 货 商 构 建；许多程序控制的机具，如播种机、移 苗 机、收 割机等，也 是 可 以 由 国 外 供 货 商 远 程 监 控 和 操 作 的；不少国外精准农业技术服务公司也在积极开拓 全球业务。要对进口精准农业装备和引进服务平台 的数据 风 险 进 行 评 估， 并 尽 早 制 定 相 应 的 管 理 办法。

抓好数据收集的基础工作

精准农业是 数 据 驱 动 的 农 业，是 一 个 循 环 的 数 据收集和分 析 系 统，数据采集范围越 广、持 续 时 间 越长，管理决策或是预测分析就越准 确。但 前 提 是数据的质量 要 高。在 政 府 和 行 业 组 织 的 层 面，要 把 农业统计 工 作 做 仔 细、做 真 实、做 扎 实，建 好 农 业 环境与资源、农 业 生 产、农 业 市 场 和 农 业 管 理 等 领 域的公共数据平台。要 帮 助 和 督 促 农 业 生 产 企 业 和 农户，建立生产地块田间档案，设 计 相 应 的 表 格 和 软件，规范 记 载 内 容，录 入 相 关 的 信 息 系 统。在 实 施精准农业技术的单 位，更 要 用 科 学 有 效 的 途 径 与 方法采集、存 储 和 分 析 数 据，确 保 数 据 质 量。农 业 数据产生和沉淀的能 力，将 是 未 来 竞 争 中 制 胜 的 重 要因素。

打造以农技人员为核心的推广队伍

一个可以盈 利 的 精 准 农 业 项 目，必 须 建 立 在 健 全的农学科学基础上。如果在数据收集、数据分析、 决策、技术实施和记录 保 存 等 各 个 环 节 没 有 农 学 基 础，精准农业就 失 去 意 义，也 不 会 带 来 更 有 效 的 投 入管理、更高的产量、更大的利润和可持续的发展。 农业专家和农业技术人员拥有丰富的作物生产知识， 对 “三农”有比较深 入 的 了 解，也 更 容 易 接 受 新 的 技术，要充分发挥他们 在 精 准 农 业 技 术 开 发 和 推 广 中的桥梁作用，使之成 为 精 准 农 业 技 术 创 新 和 成 果 推广应用的主线。

推进基础性技术产品的研发

中国精准农 业 技 术 研 发，现阶段要在四个方面 狠下功夫，即传 感 器 研 发、作 物 生 长 发 育 与 环 境 因 子关系的 数 学 模 型 建 立、算 法 开 发、平 台 开 发。传 感器是数据采集的重 要 手 段，作物生长发育模型是 精准农业的农学基础，数 据 解 析 和 管 理 决 策 离 不 开 算法，平台是对信息资源进行深度开发利用、提 供 一站式解决方案。传感 器 不 仅 是 精 准 农 业 的 核 心 技 术，也蕴藏着巨 大 的 商 机。国 外 企 业 从 中 国 采 购 许 多传感器基 础 元 件，进 行 集 成 并 结 合 算 法，形 成 支 撑精准农业的传感器 产 品。而 目 前 中 国 自 主 研 发 的 农业传感器不仅种类很少，而 且 稳 定 性 也 差［３０－３１］。 面对农业基 础 条 件 差、小 农 数 量 多 的 国 情，更 需 要 自主创 新，开发和生产大量携带方便、操 作 容 易、 即插即用、价格低廉的电子产品和软件。由 于 智 能 手机的普及 率 高，信 息 传 输 的 成 本 低，而 且 具 有 实 时定位功能，开发与智 能 手 机 有 关 的 精 准 农 业 产 品 的潜力很 大［３２－３３］。在 基 础 性 技 术 产 品 的 研 发 上，要 加大扶持 力 度，鼓励各类涉农创新机构各显神通， 除依靠研究机构和大 型 公 司 外，也 要 发 挥 小 微 企 业和初创企业 聚 焦 特 长、执 着 专 一、把 握 需 求 更 为 精 准的优势。

建立跨学科的精准农业创新体系

精准农业的科技创新，依赖于 跨 学 科、跨 行 业 的知识交流和技术集成。农业是利用动植物 的 生 长 发育规律，通过人工培育来获得产品的产业，其 复 杂性远超任何物理系统。高新技术领域的专 家 只 有 对农业领域的需求和特殊性有清楚的了解，才 有 可 能创造性地把相关技术与农业深度融合。农 业 专 家 更要抓住机遇，积极主动拥 抱 新 兴 科 技，把 精 准 农 业的理念应用到自己的科研和推广工作中去。要 把 传统农 学 思 想 和 生 产 经 验，特 别 是 那 些 在 生 物 技 术、品种选育、耕 作 栽 培、土 壤 肥 料、植 物 保 护、 农业气象等领域的科研成果，建成数学模 型，纳 入 作物栽培管理辅助决策支持系统，并与作物 生 产 管 理与长势预测模拟模型、投入产出分析模拟 模 型 和 农业专家系统等相结合，打造智能化平台。生 产 环 节的智能装备专家在数据采集和决策实施方面的作 用不 可 或 缺， 也 是 精 准 农 业 创 新 体 系 的 重 要 成员。

加大精准农业高素质人才培养的力度

精准农业是传 统 农 业 学 科 与 现 代 科 学 技 术 相 结 合的产 物，需 要 有 更 多 对 技 术、制 造、工 程、数 学 和科学领域感兴趣的年轻人投身到农业产业。精 准 农业人才培养应该成为新农科建设的重要内容，包 括：①在农业院校设立 精 准 农 业 专 业 和 开 设 有 关 课 程；②在涉农专 业 开 设 工 科 课 程，增 加 新 技 术 课 时 比例；③招收涉农专业 和 工 程 类 专 业 双 学 位 的 本 科 生；④吸引工程类专业 的 本 科 毕 业 生 到 涉 农 专 业 读 研究生。要鼓励和帮助 有 兴 趣 的 理 工 科 学 生 寻 找 在 农业公司实习和发展 的 机 会。精 准 农 业 人 才 培 养 也 是改变传统 农 业 学 科 条 块 分 割、专 业 口 径 较 小、难 以吸引优秀学生等弊端和增强人才培养与未来农业 契合度 的 良 好 契 机。当 前，要 发 挥 政 府、院 校、研 究机构、行业组织和企业各自的优势和职能，利 用 研讨会、培 训 班、技 术 讲 座、示 范 活 动、媒 体 等 各 种形式，尽快使更 多 “新 农 人”了 解 精 准 农 业，并 吸引他们加入精准农业的实践中来。