劉學文，張智優(yōu)，向緒友，周 超

（湖南省農業(yè)信息與工程研究所，湖南省智慧農業(yè)工程技術研究中心，湖南 長沙 410125）

當前，我國已經(jīng)進入信息經(jīng)濟引領科技革命和產業(yè)變革的新時代。在信息技術的引領驅動下，農業(yè)也逐步邁入了以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化為特點的智慧農業(yè)時代（農業(yè)4.0）[1]。《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》明確提出要加快數(shù)字化發(fā)展，推動數(shù)字經(jīng)濟和實體經(jīng)濟深度融合；要建設智慧農業(yè)，提高農業(yè)質量效益和競爭力。黨中央把智慧農業(yè)發(fā)展作為未來農業(yè)發(fā)展的重要方向?！笆濉?，湖南把發(fā)展“精細農業(yè)”作為推進湖南農業(yè)現(xiàn)代化的戰(zhàn)略舉措，把發(fā)展農業(yè)信息化、推動智慧農業(yè)作為實施精細農業(yè)戰(zhàn)略的重要手段，在智慧農業(yè)相關基礎設施建設、技術研發(fā)及成果應用等方面取得了一定成效，為推動湖南省農業(yè)現(xiàn)代化跨出了堅實的步伐，為我國糧食安全和農產品有效供給作出了重大貢獻。但同時也面臨一些發(fā)展瓶頸和問題?！笆奈濉睍r期，我國將全面實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，深入推動農業(yè)農村現(xiàn)代化發(fā)展。中國共產黨湖南省第十一屆委員會第十二次全會再次把“發(fā)展精細農業(yè)”作為推進農業(yè)現(xiàn)代化的戰(zhàn)略舉措，彰顯湖南作為農業(yè)大省的“新當擔新作為”，是湖南農業(yè)高質量發(fā)展的“新路子”。因此，為貫徹落實我國“四化同步”國家戰(zhàn)略，轉變農業(yè)生產發(fā)展模式、推進農業(yè)高質量發(fā)展，推動農業(yè)全產業(yè)鏈延長與升級改造[2]、促進一二三產業(yè)深度融合，建設數(shù)字鄉(xiāng)村、助推鄉(xiāng)村振興，實現(xiàn)由農業(yè)大省 向農業(yè)強省邁進，湖南更應著力智慧農業(yè)發(fā)展，加強頂層設計，加強政策支持，加快發(fā)展步伐。

1 湖南省發(fā)展智慧農業(yè)的需求分析

1.1 智慧農業(yè)發(fā)展態(tài)勢

1.1.1 智慧農業(yè)的概念 智慧農業(yè)是在2008 年美國IBM 公司提出的“智慧地球”（smart planet）的基礎上 衍生而來的。目前，業(yè)界對智慧農業(yè)還沒有相對統(tǒng)一的定義。2019 年，趙春江院士指出：智慧農業(yè)是以信息和知識為核心要素，通過將互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等現(xiàn)代信息技術與農業(yè)深度融合，實現(xiàn)農業(yè)信息感知、定量決策、智能控制、精準投入、個性化服務的全新的農業(yè)生產方式，是農業(yè)信息化發(fā)展從數(shù)字化到網(wǎng)絡化再到智能化的高級階段[3]。

1.1.2 國外智慧農業(yè)發(fā)展趨勢 世界各國因地制宜，各自提出智慧農業(yè)研究計劃，探索適合自身的智慧農業(yè)發(fā)展模式，并研發(fā)相關的配套技術體系和裝備等。智慧農業(yè)正在成為世界農業(yè)科技發(fā)展的新方向和新趨勢。在發(fā)達國家，現(xiàn)代信息技術正全面滲透農業(yè)各領域。美國使用物聯(lián)網(wǎng)科技實現(xiàn)“智慧農業(yè)”生產的水平程度已經(jīng)領先全球[4]，農業(yè)生產的耕作設備智能化程度較高，可以通過物聯(lián)網(wǎng)進行平臺監(jiān)控[5]。德國以“工業(yè)4.0”的基本理念為基礎發(fā)展數(shù)字農業(yè)[4]，致力于發(fā)展更高效與精準的智慧農業(yè)，在農業(yè)技術開發(fā)上投入大量資金，并激勵大型企業(yè)牽頭研發(fā)“數(shù)字農業(yè)”技術[5-6]。法國農業(yè)現(xiàn)代化智能化生產的發(fā)展方向為精耕細作結合信息化體系[4]。荷蘭的《數(shù)字化戰(zhàn)略》明確了數(shù)字化技術在開放式耕種、精準農業(yè)、溫室園藝、畜牧養(yǎng)殖、食品質量安全以及生產鏈各環(huán)節(jié)的應用[7]。日本人均耕地面積少、人口老齡化嚴重，農業(yè)以家庭經(jīng)營為主，選擇智能化、工廠化、數(shù)據(jù)化的智慧農業(yè)成為其農業(yè)發(fā)展的迫切需要[8-9]，日本著重發(fā)展食品全程流通電子追溯系統(tǒng)，普及農用機器人進行農業(yè)生產[9]。以色列智慧農業(yè)發(fā)展取得了巨大的成就，例如精確的灌溉技術使當?shù)?5%的水實現(xiàn)循環(huán)利 用[9]，此外他們的溫室系統(tǒng)技術、計算機監(jiān)測技術、智能化采摘技術等也處于世界領先地位[10]。

1.1.3 國內智慧農業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 “十三五”期間，農業(yè)農村部在全國9 個省市開展農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程區(qū)域試點，形成了426 項節(jié)本增效農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產品技術和應用模式[3,11-12]。為滿足設施溫室智能化管理需求、提升溫室智能化管理水平，科研單位和相關企業(yè)自主研制與水肥智能一體化相關的技術及裝備，如作物及環(huán)境信息傳感器、智能控制儀、節(jié)水灌溉控制器等。聯(lián)合攻關、集成建立了天空地一體化的作物氮素快速信息獲取技術體系，實現(xiàn)了不同空間尺度和不同時間尺度的作物氮素營養(yǎng)監(jiān)測?；诒倍穼Ш较到y(tǒng)和智能避障技術以及自動作業(yè)技術等，研制了無人駕駛農業(yè)機械[3]，實現(xiàn)了農機作業(yè)的無人化和智能化，并逐步在全國開展無人農場示范。雖然目前智慧農業(yè)的發(fā)展場景和應用案例很多，但離真正實現(xiàn)技術落地、解決產業(yè)痛點、體現(xiàn)數(shù)字經(jīng)濟價值還存在較大差距。目前我國智慧農業(yè)技術還有一系列的“短板”問題、“短桶”問題，具體表現(xiàn)在：一是農業(yè)專用傳感器落后，國產化缺口巨大，高端需求嚴重依賴進口[13]；二是模型、算法與智能決策準確度低，很多情況是時序控制而不是按需決策控制；三是缺乏智能化精準作業(yè)裝備，作業(yè)質量差[3]。

1.2 湖南省推進智慧農業(yè)發(fā)展的重大意義

1.2.1 是抓住技術創(chuàng)新機遇，貫徹落實黨中央強農戰(zhàn)略的重要舉措 無論是從我國國情還是政策導向來看，發(fā)展智慧農業(yè)已是大勢所趨。連續(xù)多年的中央一號文件強調要發(fā)展智慧農業(yè),頂層設計上一直在倡導整個農業(yè)產業(yè)的數(shù)字化轉型。2012 中央一號文件年提出推進精準農業(yè)技術等、搶占現(xiàn)代農業(yè)科技制高點；2015—2016 年中央一號文件均提出在智能農業(yè)領域突破技術；2017—2020 年中央一號文件均提出要通過推進農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)試驗示范和農業(yè)裝備智能化、推進物聯(lián)網(wǎng)試驗示范和遙感技術應用、擴大農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范應用、開展國家數(shù)字鄉(xiāng)村試點來加強智慧農業(yè)科技研發(fā)與示范應用。此外，《國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》要求到2030 年，農業(yè)科技創(chuàng)新整體實力進入世界前列；到2050 年，建成世界農業(yè)科技創(chuàng)新強國，引領世界農業(yè)科技發(fā)展潮流，對全球農業(yè)科學發(fā)展做出重大原創(chuàng)性貢獻，為中國成為世界農業(yè)強國提供強大支撐。《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》和《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略綱要》都強調智慧農（牧）場建設與示范。2020年10 月29 日，中國共產黨第十九屆五中全會通過的《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》明確提出加快數(shù)字化發(fā)展，推動數(shù)字經(jīng)濟和實體經(jīng)濟深度融合；建設智慧農業(yè)，提高農業(yè)質量效益和競爭力。綜上表明，我國智慧農業(yè)技術創(chuàng)新發(fā)展迎來了難得的機遇。強化智慧農業(yè)發(fā)展、培育戰(zhàn)略性新興產業(yè)增長點、搶占未來農業(yè)科技競爭制高點，將成為新時期支撐和引領現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的重要舉措。

1.2.2 是轉變農業(yè)發(fā)展方式，著力推進農業(yè)現(xiàn)代化的迫切需求 總體來說，湖南省農業(yè)的發(fā)展方式是傳統(tǒng)與現(xiàn)代并存，農業(yè)保持了穩(wěn)量增收的良好勢頭，但是數(shù)量與質量、總量與結構、投入與產出、成本與效益、生產與環(huán)境、當前與長遠的矛盾也日益突出。傳統(tǒng)農業(yè)的粗放生產、經(jīng)驗管理，不僅質量和效益低下，還帶來資源的過度消耗，影響農業(yè)的生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展。隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，農業(yè)生產經(jīng)營主體已發(fā)生明顯變化，高素質農民將是今后農業(yè)生產的主力軍，他們必然會打破傳統(tǒng)農業(yè)生產和經(jīng)驗管理的框框，更多地依靠現(xiàn)代科技手段來經(jīng)營農業(yè)。而信息化是農業(yè)現(xiàn)代化的主要驅動力。因此，促進信息化和農業(yè)現(xiàn)代化深度融合，依靠數(shù)據(jù)賦能和智能化技術裝備的應用，發(fā)展智慧農業(yè)，切實改變傳統(tǒng)的農業(yè)發(fā)展方式，提高農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展水平，將成為湖南農業(yè)發(fā)展的迫切需求。

1.2.3 是推動湖南精細農業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的重要支撐 自第十一次黨代會以來，湖南堅持以精細農業(yè)引領農業(yè)高質量發(fā)展，堅持目標導向、問題導向，精準施策、精細落實，著力促進農業(yè)豐收農民增收，為打贏脫貧攻堅戰(zhàn)、全面建成小康社會提供產業(yè)支撐，取得了良好成效。未來，湖南將繼續(xù)實施精細農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，全面推進鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。這需要進一步在頂層設計上做到合理規(guī)劃，在產業(yè)結構上做到精準布局，在生產經(jīng)營上做到精細管理，在市場營銷上做到精準對接。因此，需要先進的技術和精良的智能裝備做支撐，特別是要加快信息技術在農業(yè)生產、經(jīng)營、管理、服務、流通等各個環(huán)節(jié)和農村經(jīng)濟社會各領域的深度融合。當前應充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G、區(qū)塊鏈、人工智能等新一代信息技術向農業(yè)全產業(yè)鏈深度滲透，打造精細型、生態(tài)型、共享型智慧農業(yè)樣板，為農業(yè)高質量發(fā)展插上科技的“翅膀”，改變農業(yè)“看天吃飯”的現(xiàn)狀，實現(xiàn)農業(yè)產業(yè)鏈條全新變革，為進一步推進湖南精細農業(yè)發(fā)展、實現(xiàn)全面鄉(xiāng)村振興提供重要支撐。

2 湖南智慧農業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 主要成效

湖南作為農業(yè)大省，自古以來就是國家重要的糧倉，素有“湖廣熟、天下足”的美譽[14]。湖南省高度重視智慧農業(yè)建設。近年來，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、空間信息等信息技術在農業(yè)生產的實時監(jiān)測、精準作業(yè)、智能管理等方面得到不同程度應用[15-18]，相關基礎設施建設加快推進。截至2019年底，湖南省全省行政村通寬帶率和農村4G 移動信號覆蓋率均達100%，全省農村寬帶接入用戶達626.7萬，4G 基站覆蓋行政村數(shù)量超過1 500 個，5G 部署加快推進，省內已完成2 613 座5G 基站建設；實施全省信息進村入戶工程，益農信息社建設2.1 萬個，用戶注冊239.2 萬人，服務2 672 萬人次；湖南省已經(jīng)作為全國實施農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗示范工程省份和植保無人機規(guī)范應用試點省份，已批復數(shù)字農業(yè)試點縣項目4 個，數(shù)字鄉(xiāng)村示范縣2 個，并在20 個縣市區(qū)開展農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用示范，建成了一批農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范基地；建成的平臺和系統(tǒng)有湖南省智慧農業(yè)工程技術研究中心、湖南省農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)省級平臺、湖南省農業(yè)農村網(wǎng)絡系統(tǒng)、湖南省農業(yè)農村電子政務系統(tǒng)、湖南省農業(yè)農村應急指揮系統(tǒng)（視頻會議系統(tǒng)）、湖南省農業(yè)農村政務網(wǎng)站集群、湖南省農業(yè)農村融媒體平臺、湖南省農產品“身份證”管理平臺、湖南省農村土地承包經(jīng)營權信息應用系統(tǒng)、湖南省動物衛(wèi)生監(jiān)督信息平臺、湖南省信息進村入戶綜合服務平臺、湖南省智慧農機應用系統(tǒng)、水稻大數(shù)據(jù)（湖南）公共服務平臺等；全省農業(yè)生產數(shù)字化水平達19.38%，農產品網(wǎng)絡零售額逾189 億元[16-18]。

2.2 面臨的問題

湖南省智慧農業(yè)發(fā)展整體上處于全國中等偏上水平，其存在的問題具體表現(xiàn)在基礎研究和技術積累的“短板”問題以及技術水平和應用水平均較低的“短桶”問題上。

2.2.1 缺乏頂層設計 受多種因素的制約，湖南農業(yè)大都還是以傳統(tǒng)的農業(yè)生產方式為主，農業(yè)信息化、智慧農業(yè)生產示范和應用規(guī)模不大，成效不顯著，基層政府、農業(yè)企業(yè)、農戶對發(fā)展智慧農業(yè)的重要性、緊迫性認識還不足。因此，各級政府對推進智慧農業(yè)的發(fā)展一直缺乏統(tǒng)一的頂層設計和規(guī)劃，各種投入也缺乏持續(xù)性。這導致各縣市的智慧農業(yè)示范項目難以形成整體的競爭優(yōu)勢和品牌效應，影響力較弱，已經(jīng)建成的智慧農業(yè)示范項目，由于后續(xù)的管理、運營以及成本約束等，真正運作良好、盈利突出的并不多見。各級主管部門缺乏對農業(yè)農村基礎大數(shù)據(jù)平臺的全面、系統(tǒng)、開放的管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)要素使用價值的主觀能動性不足，沒有建立起互相支撐的底層制度框架。國家、省級平臺分項建設，市縣平臺欠缺，數(shù)據(jù)的公開、共享、發(fā)布的機制不完善，數(shù)據(jù)采集、共享、分析、使用的意識薄弱。

2.2.2 創(chuàng)新能力不足 湖南省在智慧農業(yè)基礎理論和關鍵技術積累薄弱，智能感知、智能化精準作業(yè)等技術研發(fā)力量不足，基本上是以系統(tǒng)集成為主，特別是傳感器等核心技術和設備基本依靠進口；其次是缺乏適合該省主要產業(yè)的農業(yè)信息數(shù)據(jù)庫，包括農田土壤信息、農業(yè)氣象信息、主要農作物品種信息、生物信息、病蟲害防治信息等一系列專業(yè)性數(shù)據(jù)庫，缺乏各類種養(yǎng)殖產業(yè)生產控制模型、病蟲害識別與診斷模型、智能決策模型等。在農業(yè)產業(yè)數(shù)字化應用上，有待結合產業(yè)進行深入布局，比如病蟲害實時監(jiān)測預警、農產品區(qū)塊鏈質量溯源、作物精確栽培、畜禽水產智能養(yǎng)殖、設施農業(yè)智能管理等，要有新的集成使用方式。

2.2.3 推廣力度不夠 由于信息技術及設備成本較高，目前智慧農業(yè)主要以政府投入為主，但是政府投入資金有限，大部分用在區(qū)域性試點示范上，投入和產出很大程度上不成正比，因此推廣應用難度較大。其次是受到湖南地形地貌的影響，山區(qū)丘陵地帶耕地較多，土地碎片化，特別是在湘西、湘南地區(qū)，大面積規(guī)?；秸恋剌^少，高標準農田建設有限，不適宜大型農業(yè)機械設備及農業(yè)信息化技術的應用推廣，大多數(shù)智慧農業(yè)項目展示成分大于實際應用效果。

2.2.4 人才隊伍建設滯后 智慧農業(yè)是知識和技術密集型產業(yè)，需要強大的人才支撐[19]。在湖南省，一方面現(xiàn)有從事農業(yè)生產的一線人員普遍知識技術水平不高，生產效率低下，加之當前從事農業(yè)生產的農民年紀偏大，應用智慧農業(yè)技術指導輔助生產、提升效率的能力較弱；另一方面農業(yè)管理部門、生產經(jīng)營主體、農業(yè)企業(yè)普遍缺乏懂農業(yè)生產、經(jīng)營、管理和電子信息化的復合型人才，導致智慧農業(yè)技術的創(chuàng)新、推廣和落地非常困難和無力。同時，高校在農業(yè)信息學科或相關交叉學科的設置和招生方面存在“盲區(qū)”，導致培養(yǎng)的人才中懂農業(yè)的不懂信息技術、懂信息技術的不懂農業(yè)，信息與農業(yè)技術融合的復合型人才嚴重不足。另外基層農民科學素養(yǎng)水平不高，難以接受這些新生技術和現(xiàn)代化的生產經(jīng)營理念。

3 湖南智慧農業(yè)發(fā)展的建議

3.1 強化頂層設計，做好政策規(guī)劃引領

湖南智慧農業(yè)發(fā)展尚在起步階段，但也迎來了重大發(fā)展機遇期。智慧農業(yè)是一個綜合性系統(tǒng)工程，作為一種新的農業(yè)發(fā)展業(yè)態(tài)，需要規(guī)劃引領。政府相關部門要立足湖南農業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，著眼于農業(yè)產業(yè)轉型和結構升級做好智慧農業(yè)發(fā)展的頂層設計，編制好“十四五”湖南省智慧農業(yè)發(fā)展規(guī)劃，擘畫湖南省智慧農業(yè)發(fā)展的總體框架、發(fā)展目標以及路線圖，提出保障措施，對相關基礎設施、科技創(chuàng)新、人才隊伍、重大項目等建設制定短期和中長期的相關規(guī)劃。通過規(guī)劃的編制和發(fā)布，進一步提高政府部門、高校、科研院所、經(jīng)營主體、農戶對智慧農業(yè)的思想認識，營造良好的發(fā)展氛圍。

3.2 加強政府投入，完善相關配套措施

加大財政支持力度，推動農村地區(qū)水利、公路、電力、冷鏈物流、農業(yè)生產加工等基礎設施的數(shù)字化、信息化轉型與建設，加大智慧農業(yè)所需的無線傳感器、無線基站、傳輸設備和科技創(chuàng)新等投入，支持傳統(tǒng)農業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化方向轉變，提高農業(yè)農村信息化水平。積極完善相關補貼機制，制定支持農戶應用智慧農業(yè)技術的各種補貼機制，對智慧農業(yè)技術產品應用主體給予政策性補貼[7]，將智慧農業(yè)相關設備納入農機購置補貼。積極探索政府購買服務、政府與社會資本合作、貸款貼息等方式，吸引社會力量廣泛參與，引導工商資本、金融資本投入智慧農業(yè)農村建設。研究出臺行業(yè)準入、數(shù)據(jù)開放、市場監(jiān)管等政策措施，積極推動土地流轉制度的不斷完善，鼓勵土地經(jīng)營權流轉，讓有條件的地區(qū)因地制宜發(fā)展多種形式的適度規(guī)模經(jīng)營，打破小農生產的局限，創(chuàng)造適宜智慧農業(yè)發(fā)展的條件。

3.3 強化科技創(chuàng)新，加大成果轉化力度

加強智慧農業(yè)相關核心關鍵技術的攻關和重大基礎設施、重要平臺建設，研發(fā)具有自主知識產權的農業(yè)傳感器，研發(fā)一批能承擔高勞動強度且適應山區(qū)、丘陵及惡劣作業(yè)環(huán)境的農業(yè)機器設施設備，如嫁接、除草、授粉、施藥和設施溫室作業(yè)機器人等。積極發(fā)展農業(yè)人工智能，重點開展農業(yè)大數(shù)據(jù)智能研究，建立重要農產品數(shù)據(jù)中心，開發(fā)各種類別的信息服務系統(tǒng)和平臺。加大智慧農業(yè)技術及智能裝備的集成應用示范，通過重點推動智慧農業(yè)示范工程實施、強化智慧農業(yè)示范基地建設，來推進互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等智慧農業(yè)技術在不同場景的集成與應用示范，推動科技成果盡快轉化為現(xiàn)實生產力，促進智慧農業(yè)跨領域交叉的深度融合。

3.4 加強人才隊伍建設，積極培育市場主體

積極發(fā)揮科研機構、高校、企業(yè)等各方優(yōu)勢，協(xié)同培養(yǎng)一批農業(yè)農村數(shù)字化和智慧農業(yè)領域的科技人才、工程師和高水平管理團隊。支持湖南省內科研創(chuàng)新團隊承擔重大智慧農業(yè)科研項目，鼓勵涉農高校開設智慧農業(yè)相關專業(yè)及課程，與重點龍頭企業(yè)共建實習實訓基地。積極引進各類高層次人才，加快培育領軍型、創(chuàng)新型、復合型人才和戰(zhàn)略運營團隊。加強對外交流合作，鼓勵國內科研人員參與國際智慧農業(yè)領域科研工作，積極引進國外高素質科研人才、團隊以及先進的科研成果[20]。加大相關政策支持力度，優(yōu)先培育一批有示范作用的智慧農業(yè)領軍市場主體。積極開展業(yè)務培訓，開展人才下鄉(xiāng)活動，普及智慧農業(yè)相關知識，建設一大批懂技術、會操作的智慧農業(yè)工程隊伍和技術推廣隊伍。