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欧盟智慧农业的发展经验及其借鉴

来源:太阳集团游戏官方网址 发布时间:2022-06-17
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 引言

在新一轮的信息技术革命浪潮、气候变化、农业资源趋紧同步交织的情况下,信息通信技术推动了传统农业向数字化转型,形成了贯穿农业全产业链的智慧农业,又被称为“农业4.0”。智慧农业是通过人工智能、机器人技术、区块链、云计算、物联网、5G等数字技术优化生产决策,不断改善生产过程,提高农业生产效率,实现经济、社会、环境的可持续发展。从国际上来看,世界主要发达国家和地区先后提出了“农业技术战略”“农业发展4.0框架”等战略,用以巩固加强其农业竞争力。同步,近年来中国也高度重视如何深化农业农村数字化转型的问题。2020年中央一号文件《中共中央 国务院关于抓好“三农”领域重点工作确保如期实现全面小康的意见》强调,依托现有资源建设农业农村大数据中心,加快现代信息技术在农业领域的应用以提高农业现代化水平。2021年中央一号文件《中共中央 国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》进一步提出,“加快建设农业农村遥感卫星等天基设施。发展智慧农业,建立农业农村大数据体系,推动新一代信息技术与农业生产经营深度融合”。因此,顺应全球趋势,把握技术变革机遇,加快数字技术在农业上的应用,发展智慧农业,成为推动农业高质量发展和乡村振兴的一个重要内容。

目前,学者从不同角度研究智慧农业,主要聚焦三个方面:一是分析总结国内智慧农业发展。一方面,总结了中国智慧农业的发展模式、现状问题和挑战,进而提出确切解决思路;另一方面,立足于中国农业现实条件,放眼未来,提出远景规划和具体措施。二是梳理国外智慧农业先发国家的经验。有学者着重分析了农业大国——美国如何应用物联网技术推动智慧农业发展;也有学者从小农视角出发,阐述了日本发展智慧农业的路径方式,提出对中国有益的具体举措;还有学者从智慧农业的特性出发,综合梳理和反思了多国智慧农业的经验和不足。三是阐述智慧农业中各类技术对农业和农民的影响,包括农业机器人、大数据、物联网、无人机等智慧农业技术,讨论这些技术如何帮助农民提高农业生产效率以及生态绩效;相反,也有研究者针对上述“颠覆性技术”的应用,分析这些技术可能造成的风险和伦理问题对农业农民的冲击。总之,已有研究对智慧农业展开了丰富的探讨,但是鲜有文献深入探讨基于地区差异化发展智慧农业。中国地域南北和东西跨度比较大,各地区农业资源禀赋同样存在着显著的差异。虽然中国农业仍然以小农生产为主导,但是不同地区的农民拥有不同大小的耕地面积。因此,需要从差异化的角度考量中国智慧农业的发展。

基于这种差异化,中国智慧农业如何进一步发展,选择怎样的智慧农业发展路径成为重要议题。因此,选取同样具有地区差异且借鉴价值高的对象成为应有之意。有鉴于此,欧盟成为中国学习智慧农业发展的优质对象。欧盟内部同样差异较大,但欧盟农业创新能力强,发展智慧农业的时间早,有完善的智慧农业创新与推广机制。基于以上现实状况,本文试图对欧盟发展智慧农业缘起及发展路径进行全面分析,比较梳理中国和欧盟智慧农业的发展异同,为转型期的中国提供有益的智慧农业发展借鉴。


欧盟发展智慧农业的缘起

作为世界领先的农业与食品生产地区之一,欧盟对内面临农业劳动力大量流失和日益老龄化、农业生产环境问题突出等压力,对外面临优质低价农产品的挤压冲击,因此寄希望通过发展智慧农业走出困境。

1.1 有效应对劳动力供给压力

欧盟农业部门面临农业劳动力大量流失和日益老龄化的难题。2018年欧盟农业从业人员共有920万人,与2005年相比减少了950万人,降幅超过1倍。欧盟农业劳动力大量流失,一方面,是因为技术进步和农机推广引致的效率提升,使得农业部门消化不了如此多的人员;另一方面,是受到城市化和二三产业发展的拉力所致。同时,欧盟农业生产者老龄化严重,缺乏青年劳动力。欧盟57.8%的男性农场管理者在55岁以上,在40岁以下的农民仅占10.7%,35岁以下的农民占比更是从2005年6.9%下降到2016年5.1%。受新冠肺炎疫情影响,欧盟农业季节性雇工短缺现象严重,亟待引入劳动节约型技术,实现农业领域的自动化和智能化。发展智慧农业成为欧盟有效应对农业劳动力流失和老龄化问题的理性选择。

1.2 全面提升农业整体竞争力

欧盟农业部门面临新大陆国家和新兴经济体的双重挤压,亟待提升农业整体竞争力。历经共同农业政策的多次改革,欧盟部分农产品取得了一定的竞争优势,但受到资源禀赋约束和共同农业政策转型影响,总体面临严重的竞争挑战。与美国、巴西等新大陆相比,欧盟农业资源禀赋不足,农业生产规模有限。欧盟80%的农场为小型农场,无法实现农业生产的最佳规模,仅有德国和法国等少数成员国能够应对外部竞争压力。与中国、印度等新兴经济体相比,欧盟共同农业政策和其他法规所包含的环境保护和动物福利要求,致使欧盟农场主需要承担更高成本。因此,欧盟寄希望通过发展智慧农业实现产业突围,利用智慧农业技术手段优化生产要素配比,在降低农业投入的同时,获得高质量的农业产出和弹性的生态系统。

1.3 耦合实现农业可持续化发展

在全球气候变暖以及欧盟内部环境退化、生物多样性丧失的趋势下,欧盟寻求降低环境影响的可持续农业发展方式。在此前提下,欧盟需要达成巴黎协定和生物多样性公约规定的气候与生物多样性的目标以及欧盟内部规定的环境法规目标。过去60多年中,欧盟借助农药与化肥的使用实现农业产量的增长,同时造成了严重的负外部性,包括对土壤、饮用水、食品的污染以及鸟类与有益昆虫的减少。德国作为欧盟成员当中的农业大国,通过对使用农药所造成的负外部性成本进行货币化计算,发现因过度使用杀虫剂和农药致使其每年的环境损失预计在1.17亿欧元以上。同时,欧盟大力发展的畜牧业成为温室气体排放的主要来源之一,制约欧盟在2050年实现碳中和的目标。因此,欧盟如何利用其世界领先的工业和数字化技术,实现对作物和牲畜的实时监控和节能环保,成为其关键农业议题。

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中国与欧盟发展智慧农业的比较分析

2.1 共同点:加强农业信息化,形成数字解决方案

中国各地区农业资源禀赋存在显著差异,各地区的生产条件各不相同。同时,农户文化水平不高,接受农业职业培训的意愿不强,地方对农民培训投入不足,大部分农户主要依赖传统的生产经验进行农业生产,导致农业生产效率不高、农业面源污染等。欧盟内部各个区域间的差异也较大,各成员国之间的农情也各不相同,大部分农民依赖传统经验生产,同样希望通过农业技术升级和数据分析提高农业生产效率,做出个性化生产决策。增强农业竞争力,提高农民收入,提升环境效益成为中国和欧盟共同的阶段性目标。通过大数据、云计算、AI等技术实现对不同大小经营面积农户数据收集和分析,制定科学高效的数字解决方案成为中国和欧盟共同可行的选项。

2.2 共同点:针对农户差异性,研发适宜智慧农业技术

“人多地少”是掣肘中国农业发展的现实因素,小农户是农业生产经营的主力,需要着力研发适宜国情的智慧农业技术。第三次农业普查数据显示,中国规模农业经营户农业生产经营人员为1289万人,而从事农业生产经营的人数为31422万人,农业规模经营的比例不高,大部分农户只能在有限的土地上进行生产,并且收入有限。虽然开展了土地流转工作,但受制于多重因素的影响,还未能取得显著进展。对比欧盟,小农户同样是欧盟农业的主导者,土地规模因素同样阻碍了欧盟农业的发展。因此,在发展规模化智慧农业技术的同时,不仅要保持大农户的竞争力,还需要针对小农户研发成本低、包容性强的智慧农业技术。中国和欧盟都需要充分考虑不同农业经营主体的差异性,发展智慧农业技术。但值得注意的是,与欧盟国家的农场相比,中国农田地块规模更小,需要进一步发展适宜小规模地块的智慧农业技术。

2.3 差异化:制度建设有待完善,信息化基础设施待加强

中国智慧农业还处于初步阶段,智慧农业相关制度尚不健全。针对智慧农业制度建设而言,中国有关农业数据的立法还未健全,农业数据标准尚未设立,有关农业数据产权界定、农业数据分享机制以及农业数据监管机制还未得到清楚的界定。2019年《数字农业农村发展规划(2019—2025年)》提到,中国农业农村基础数据资源体系处于起步阶段,农业数据资源分散,天空一体化获取能力较弱、覆盖率低,数据未能有效组合,无法进一步挖掘农业数据的价值,这成为数字中国建设的突出短板。同时,中国还没有明确的智慧农业发展规划和农业科研落地规范,导致智慧农业技术使用性不强,研究成果转化能力有限。在信息化基础设施方面,宽带服务性能未能满足智慧农业所需要的高质量、高速率的通信速度。截至2020年12月,全国行政村4G覆盖率超过了99%,但是在广大的农村地区,特别是中西部的山区和丘陵地带,网络仅覆盖到村委会,村民和农业园区覆盖率不足,导致网络速率受限。空间设施能力尚未完全释放出来,农机北斗导航已广泛运用到大田生产领域,但是还未能惠及小农户,而且专业性的智慧农业数据应用平台建设缺乏,农业相关的物联网平台较少,农业数据采集设备不足,限制了农户使用信息端监测作物生长的比例。

2.4  差异化:尚未形成区域集群发展,软硬件技术适应性差

由于中国智慧农业起步晚,基础相对薄弱,尚未形成各区域内部协同发展。中国幅员辽阔,东西南北气候差异大,各地区智慧农业相关技术研发停留在某个环节,尚未针对土地规模差异和种养差异研发相适应的智慧农业技术,需求导向的创新机制还未实现。欧盟各区域的数字创新中心和能力中心,立足欧盟各区域的生产条件发展相适应的智慧农业技术。至于智慧农业软硬件设施,中国部分能够达到或接近国际领先水平,例如大疆植保无人机、农机北斗导航等技术,垂直植物工厂、大型园艺技术也取得了较大的进步;但关键核心技术还依靠进口,处于“卡脖子”状态,例如高端农业传感器、生命信息感知设备、动植物生长模型等。从智慧农业技术整体上来看,中国还落后发达国家10~15年。此外,基于国外数据而研发的智慧农业技术体系导致这些技术在国内的适用性不强。

2.5 差异化:缺少智慧农业开源平台,定制化智慧农业方案

投入力度和各个地方对智慧农业的认识不足,导致中国各地的智慧农业平台呈现低水平重复建设,智慧农业开源平台缺失。智慧农业需要大量的资金投入,以保证其顺利度过前期的开发阶段,在此基础上才能进一步获得其能提供的潜在效益。此外,智慧农业的数据化导向能够通过开源平台和数据的有效整合,结合现实的智慧农业设备基础,形成个性化、定制化的智慧农业方案。根据《2021全国县域农业农村信息化发展水平评价报告》测算,在2020年全国县域农业农村信息化建设的财政投入方面,20.2%的县域基本没有农业农村信息化财政投入,25.3%的县域财政投资不足10万元,仅18.5%的县域财政投入超过1 000万元。各个县域有限的经费需要兼顾各个产业的信息化发展,致使农业信息化投入的水平严重不足。同时,虽然各个地区都注重智慧农业平台建设,但是由于经费问题,目前只实现了较为简单的功能,未能顾及后期的持续维护和升级,平台不具有成长性,也未能进一步开发为开源性平台,未能实现定制智慧农业解决方案。

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欧盟智慧农业发展经验对中国的启示

通过系统分析欧盟发展智慧农业的缘起及发展路径,比较梳理中欧智慧农业的发展异同,本文得出以下启示。

3.1 加强农村信息化基础设施建设,提高农业数字转型能力

加快发展农村信息化基础设施,拓宽农民信息获得渠道,研发低成本包容性智慧农业技术,消除不同农民使用智慧农业的障碍。加速5G基建建设,满足智慧农业宽带性能需求,扩大北斗导航在农业上的应用,消除农户间的使用差异。加强天空地一体化的信息化基础设施和设备的连接,加快农业数据存储平台建设,为进一步研究奠定数据基础。建设各级政府加强对建立专业性智慧农业数据平台的支撑,特别是县一级的农业数据平台,确保农业数据的多样性以及进一步挖掘的潜力。开发智慧农业移动端数据应用,简化数据收集和储存方式,减少应用主体获得信息的交易成本,提高其获得市场信息与作物信息的能力。

3.2 加强区域集群合作,构建农业创新生态

中国应结合自身情况发展智慧农业,逐步探索出适合国情且独具特色的智慧农业模式。一方面,依据不同区域产业特点,差异化创建相对应的区域智慧农业创新中心,以实现对当地有益的智慧农业发展经验和技术示范,发挥引领示范作用。另一方面,引导各区域智慧农业发展实行主体,建立合作关系,形成中国自主的智慧农业创新生态。

3.3 开发智慧农业开源平台,定制个性化解决方案

加强智慧农业前期投入,开发智慧农业开源平台,有效利用农业数据,定制中国各个区域的智慧农业解决方案。目前,中国还处在发展智慧农业的初期,需要充分发挥科技特派员作用,加强对农民主体的咨询服务,全面了解农民主体使用智慧农业的障碍,收集农民主体的需求,发挥农业数据作用,协同相关机构制定区域化、个性化的智慧农业解决方案,提高农民的技术采纳程度。

3.4 构建多主体创新机制,激励软硬件开发

围绕农民需求,以市场为导向建立创新机制。政府应承担智慧农业创新的引导角色,搭建农民、高校、企业不同主体间的合作机制,给予智慧农业相关企业以及研究人员创新补贴,实现需求导向性创新。通过市场机制,避免智慧农业技术研发和具体实践的脱节,开发出能够解决地区差异化的智慧农业技术,特别是针对适宜小规模地块的农业机械。另外,政府可以出台激励政策和产业规划,吸引多主体向智慧农业行业投资,以保障智慧农业产业创新发展。在智慧农业软硬件技术开发方面,通过专项研究基金拨款,加强基础研究,打破国外对智慧农业关键技术的垄断。

3.5 完善相关制度建设,推动数据规范共享

完善相关制度建设,提高农业数据附加值。政府应制定符合国情的智慧农业发展路径,因地制宜出台智慧农业发展政策和产业政策。提供相关智慧农业技术采用、绿色生产相关补贴,激励多元主体参与智慧农业。同步加快农业数据相关立法确权工作,保障数据所有者的权利。设立农业数据标准和规范,提高农业数据质量和再利用价值,避免农业数据无序收集。此外,确立数据合理共享和监管机制,加强农业数据安全管理,防止农业数据被滥用,保障小农在智慧农业生产过程中的地位。



文章刊发:欧盟智慧农业发展经验及其借鉴[J].世界农业,2022(5):27-36.

来源:《世界农业》2022年第5期

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