◇决策参考报告202320◇综述:打造未来农场的探索与建议
2023-05-31 10:22:00
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目录
一、未来农场的定义
二、打造未来农场的意义
(一)打造未来农场是赋能“三农”领域的重要举措
(二)未来农场是智慧农场的发展方向
(三)打造未来农场将助力实现乡村振兴
三、浙江的未来农场开拓之路
(一)政策支持
1.《浙江省未来农场建设导则》解读
(1)未来农场的建设目标
(2)未来农场的建设类型
(3)未来农场的具体建设内容
2.《智慧农业“百千”工程实施方案》解读
(二)实践成效
1.宁波:智能种植+数字化养殖,打造未来农场示范区
(1)海曙:打造“种植大脑”+“未来农场”模式
(2)慈溪:打造“smartone”+“未来牧场”模式
2.湖州:探索未来农场产销一体的全产业链综合体模式
(1)长兴:打造数字化湖羊种、产、加、销一体化全链条应用场景
(2)吴兴:立体数字化养鱼,打造未来渔场
(3)南浔:打造“全程机械化+综合农事服务”的示范样板
3.金华:用智能技术打造未来农场的地方品牌
(1)浦江:葡萄园里的“超级农场”,探索细分产业的数字化建设
(2)婺城:熊猫猪猪未来牧场,将养殖与旅游深度融合
(3)兰溪:杨梅数字田园,用数字化变革锻造品牌优势
4.嵊州:未来工厂的养蚕技术攻克世界性行业难题
四、智慧农业强国打造未来农场的经验借鉴
(一)以现代化为核心,不断优化的农业政策体系
(二)智慧农业信息化基础设施不断优化
(三)“政府+金融机构+社会资本”三位一体的金融支持体系
(四)“政产学研用”耦合互动的农业技术创新与市场化推广体系
(五)吸纳农业人才新活力与支援已有农户双管齐下的智慧农业人才供给体系
(六)企业成为推动智慧农业发展的重要力量
五、打造未来农场面临的问题
(一)未来农场全产业链发展规划部署不完善
(二)关键核心技术受制于人
(三)创新协作与推广机制仍需健全
(四)农村信息化建设不足以支撑未来农场技术广泛运用
(五)未来农场专业人才数量及农户科学素养仍需提升
(六)企业参与度仍需提高
六、打造未来农场的对策建议
(一)形成统一的标准体系
(二)打造全方位的示范体系
1.推进宜机化示范改造
2.加快智能装备示范集成
3.建立共建共享示范机制
4.促进农业项目示范集聚
5.加强农业科技示范推广
(三)培育新型农业人才
七、结语
参考文献
目前,人口爆炸和粮食短缺间的矛盾越发尖锐。随着世界人口持续增长和人们生活水平的不断提高,人类需要更多、更优质、更安全、无污染的食物。但耕地和水资源珍贵且有限,土地负担越发沉重。“未来农场”正是化解上述矛盾的探索与希望。“未来农场”将数字作为生产力要素,升级农业生产体系,有望满足全球人口对食物日益提升的需求,推动农业现代化建设与可持续发展。
一、未来农场的定义
未来农场是一种旨在构建由政府引导、企业经营、农民做老板的崭新商业模式,是促进农民农村共同富裕的农业现代化新型组织。其运作核心是应用物联网、大数据、区块链、基因精准技术、生态技术、食品安全等现代理念和高科技的手段,系统性地对农业生产管理、经营模式、分配体系优化重构,实现农业要素集约化、生产智能化、产业生态化、管理高效化、功能多样化,最终目的是提升农业综合效益和产业竞争力。
二、打造未来农场的意义
(一)打造未来农场是赋能“三农”领域的重要举措
我国是农业大国,农业是国之根本,2020年的政府工作报告提出了落实脱贫攻坚和乡村振兴的重要举措。随着新一代信息技术和网络技术的崛起,大数据、物联网、区块链、5G技术的加持为现代农业发展注入了新的能量,把高效现代化农业产业建设带入了快速跑道。我国颁布的一系列兴农惠农政策,如《数字农业农村发展规划《数字乡村发展战略纲要》,尤其是2022年《关于“十四五”深入推进农业数字化建设的实施方案》等系列文件不仅为数字农业发展规划了路径,更为新一代智慧农业的建设指明了方向,奠定了理论基础。
目前农业的数字经济渗透率不高。未来数字技术赋能农业而形成的智慧化农业也一定会成为促进我国农业优质发展、保障国家粮食安全的重要途径。在未来相当长一段时间内,未来农场赋能我国的“三农”领域,是提升农业产业数字化水平、发展智慧农业、实现农业高效保质发展的重要举措。
(二)未来农场是智慧农场的发展方向
未来农场由精准农业、数字农业、智慧农业演化而来,建立在数字农业基础之上,涉及的领域更多样,信息采集的范围更广泛。能够实现信息化基础支撑更完备,信息采集感知更全面,数据资源管理更集中,自动化智能控制更深入,互联互通的信息更广泛、更精准的决策管理。从广泛意义上讲,未来农场应该包括农业电商、农产品溯源防伪、乡村休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。未来农场是农业中的智能经济,或者说农业智能化形态在农业的具体体现,对于发展中国家来说是实现优势的重要途径,比较符合当前我国农业发展的现状。未来农场的最佳实施方案是借助智能化的生产过程、全方位覆盖的服务领域、精准实时的经营决策,推动农业全产业链的快速升级,生成绿色化、精细化、自动化的现代农业体系,提升我国农业行业的国际竞争力,实现农业的健康可持续化发展。
(三)打造未来农场将助力实现乡村振兴
为了更好促进乡村振兴战略的实现,中央网信办、农业农村部、国家发展改革委、工业和信息化部、国家乡村振兴局联合印发了《2022年数字乡村发展工作要点》,并部署重点任务30项,而智慧农业的建设则是重点的任务之一。
首先,通过智慧农业到未来农场的发展,能够改变传统农业种植模式,以智能化和信息化实现农业的现代化发展,如以智慧大棚实现反季农作物种植、以物联网技术为农业生产和销售拓展信息、以智能机械设备提高生产效率等,这对促进农业生产经济效益的提升具有积极作用,对促进农村脱贫有着深远影响。其次,智慧农业的发展能够改善目前农业活力不足的现状,由于农业经济效益较低,很多农村地区人员都会选择外出务工而不愿意从事农业活动,特别是青年人力资源的流失十分严重,而智慧农业改变了传统农业模式,提供了更加科技化和现代化的农业生产技术,这势必会改变农业业态及环境,吸引更多地区人员投入智慧农业中,从而激发其农业活力。再次,智慧农业借助科学技术为农业生产活动提供更加合理、优化的种植及管理方案,如节水灌溉和田间科学管理等,这对生态农业的发展具有重要意义。
三、浙江的未来农场开拓之路
早在2018年6月,拜尔、极飞科技和阿里巴巴农村淘宝就启动了“未来农场计划”新概念农业示范基地项目。该项目将邀请全球农业科技领域合作伙伴一同参与,应用最先进的生产技术,建设高效能示范农场,提供全程解决方案,传播安全、环保、健康的农业管理理念,为农户提供耕、种、管、收的全方位农事支持。在这份未来农场的计划中,拜耳和极飞作为农业上游环节的核心参与者,为优质农产品的安全、品质、标准化提供指导和保障;阿里巴巴农村淘宝作为下游流通环节的核心参与者,将推动优质农产品从产地到大市场的链接,做好农产品分层、分渠道匹配,减少流通成本和损耗。蚂蚁金服在农村金融方面,提供基于数据风控为核心的线上服务能力,结合极飞科技在农业植保服务中积累的农户、农田数据,通过数据化授信(无抵押免担保),为未来农场的农户及参与者提供便捷的、平等的金融支持。
在未来农场的探索和建设方面,浙江在国内走在了前头。近年来,浙江省出台了一系列政策,建设了一批省级“未来农场”(含农场、渔场以及牧场等)。这些农场应用新一代信息技术装备与管理理念,系统性地对农业生产管理、经营模式、分配体系优化重构,“科技范”、未来感十足,在提升农业综合效益和产业竞争力等方面发挥引领示范作用。
(一)政策支持
1.《浙江省未来农场建设导则》解读
2022年8月,浙江省农业农村厅印发了《浙江省未来农场建设导则(1.0版)》,对于未来农场的定义、建设目标、建设类型、建设构架、建设内容等做出了初步的规定。《导则》适用于浙江省未来农场的规划、设计、建设、运维和评估,同时,也可用于指导大田粮油、丘陵果蔬茶、设施农业、畜禽、水产等生产管理的数字化建设和评估工作。
(1)未来农场的建设目标
《导则》提出,未来农场要以农产品安全优质、绿色生态为目标,兼顾环境、资源和经济效益等因素,强化绿色生产、废弃物资源化利用等技术应用,保障农产品质量安全,促进资源循环利用和生产过程节能高效,降低单位产品碳排放,形成可持续的绿色生态发展模式。如强化对生产投入品(肥料、农药、疫苗和兽药等)数字化管控,构建并应用动植物生长环境、养料配比、生长态势、生物安全等智能调控模型,开展农产品全过程质量安全追溯等。
(2)未来农场的建设类型
《导则》未来农场分成了科技引领和产业引领两大类。
科技引领型农场指的是能积极开展供种育苗、机械化作业、智能托管等社会化服务,通过科技与装备赋能,达到单位面积、单位时间和单位人员产出效益明显提升,在以科技引领农业产业发展方面具有明显引领示范作用。
产业引领型是指未来农场在行业内具有较大影响力,建立地域性优势品牌,在带动地方特色产业发展和提升农业产业竞争力等方面具有明显引领示范作用。
未来农场的建设可概括为“3+5+N”:“3”为农业产业大脑、“浙农”系列应用、未来农场数字化管理应用等三个关键支撑;“5”为5项能力建设;“N”为未来农场、未来牧场、未来渔场等N个应用场景。
(3)未来农场的具体建设内容
要素集约化:其一,优化土地资源、设施装备、种质种源、水肥营养、疫苗农药、科学技术、专业人才等生产要素的配置,健全科技人才和技术培训等科技创新机制,发展社会化服务,提高要素质量、增加要素含量、集中要素投入、优化要素组合等,缩小管理时空、增强应变能力和增加综合效益;其二,投资农业人力资源,增强农业劳动者素质,组织研发人员开展技术创新,提高要素科技含量和质量,形成行业竞争优势。
生产智能化:其一,开展农业生产全过程宜机化改造,构建全程机械化作业体系。推进物联网等新一代信息技术与农业技术、作业装备深度融合,构建数字化监测与精准化管控体系;其二,以监测数据资源为基础,融合农艺等技术,构建环境调控、水肥管理、营养供给、病虫害防控等精准管控模型。
产业生态化:其一,以农产品安全优质、绿色生态为目标,兼顾环境、资源和经济效益等因素,强化绿色生产、废弃物资源化利用等技术应用,保障农产品质量安全,促进资源循环利用和生产过程节能高效,降低单位产品碳排放,形成可持续的绿色生态发展模式;其二,对于畜禽粪污,分类采取还田还林、生产有机肥、沼气转化等方式进行综合利用;对于病死畜禽,通过无害化处理中心集中处理;对于农作物秸秆,采取能源化、肥料化、饲料化、基料化、原料化等多种方式综合利用,催生农业废弃物利用产业。其三,强化对生产投入品(肥料、农药、疫苗和兽药等)数字化管控,构建并应用动植物生长环境、养料配比、生长态势、生物安全等智能调控模型,开展农产品全过程质量安全追溯。其四,构建农业生产中各环节的碳排放监测体系,建立节能减排分析评估和管理决策模型,提升作业装备的节能减碳能力。
管理高效化:通过未来农场数字化管理系统与各级管理部门产业服务应用的互联共享,加强全产业链、全生产过程、产品全生命周期的要素信息集成管理和统一调度,开展数据挖掘与分析处理,形成智能决策体系,构建社会化服务能力,提升产业管理效率与管理水平。
功能多样化:其一,立足现有产业发展模式,通过全场景的“农业+”延伸服务,促进农业产业多业态跨界融合,创新组织模式,探索新型投入分配机制与管理模式,强化科技赋能,形成以产业融合为引领,带动周边农民及农业主体,实现共同富裕的示范能力。其二,立足农业生产和美丽田园,提供农业科普、农事体验、农业旅游、农业康养等增值、跨界和全场景的“农业+”延伸服务,形成综合服务功能强、宜居宜业的乡村产业综合体;其三,以消费者对农产品的体验感知、品牌符号体验等要素为核心,构建系统生产、品牌经营的价值与信用体系,提升未来农场核心竞争力。
2.《智慧农业“百千”工程实施方案》解读
2023年5月,浙江省农业农村厅印发《浙江省智慧农业“百千”工程建设实施方案(2023—2027年)》。《方案》提出,到2027年,浙江农业产业大脑(浙江乡村大脑农业分区)基本建成,全省创建数字农业工厂(基地)1000家以上、培育未来农场100家,在种植业、畜牧业、渔业各打造一批具有引领性、示范性、带动性的数字化新型农业产业组织。
《方案》明确,浙江各地要以“数字化基地—数字农业工厂—未来农场”为路径,加快农业数字技术创新应用,加强新一代技术、装备和管理理念推广普及,有效推动现代农业提档升级,逐步构建“数字+设施”智慧农业发展体系,为中国式农业农村现代化浙江先行提供强力支撑。重点做好以下四方面工作:
一是建设数字农业工厂。种植业要重点推进土壤肥力及病虫害监测、智能水肥灌溉等装备和技术应用,实现数字化智能调控和闭环管理;畜牧业要重点推进舍内环境调控、智能饲喂等数字化设施装备应用,实现对畜禽养殖环节的精准控制、监测预警;渔业要重点推进数字化技术在增氧投饲、循环水装备控制等方面的应用,实现对各环节的信息感知、自动管控、监测预警等。
二是探索未来农场。培育科技引领型、产业引领型未来农场,以科技降低建设和运营成本,提升单位面积、单位时间和单位人员产出效益,示范引领农业绿色高效发展,打造产业链条齐全、社会化服务效应大的生产经营组织,引领带动地方特色产业发展和农民农村共同富裕。
三是构建浙江农业产业大脑(浙江乡村大脑农业分区)。建设种植业大脑,迭代细分行业大脑,推广应用“浙农码”覆盖所有农业主体和资源,打造浙江农业产业数字化应用集群。鼓励支持浙江全省特色农产品优势区合作开展单品数字化建设,规范接入浙江乡村大脑,实现“用户全上线、门户全统一、业务全闭环、地图全覆盖、服务全集成”。开发农场数字管理应用,整合区域农业资源及设施设备,提升生产调度、农产品质量等环节的智能化和集成度,与农业产业大脑实现双向赋能。
四是创新技术集成与模式业态。研发一批智慧农业先进设施机械,提升种养业智能化设施机械水平。攻关动植物数字孪生等一批智慧农业关键核心技术,发展一批农业领域通用算法模型,探索元宇宙等在农业领域的融合应用。形成一批智慧农业集成解决方案,推广具有自主知识产权的智慧农业产品等。创新一批智慧农业领先模式业态,发展全场景“农业+”“互联网+”延伸服务,拓展农业休闲等多种功能,探索个性定制等新兴业态和功能农产品。
(二)实践成效
2022年7月和2023年1月,浙江省分别公布了第一批和第二批共20家未来农场名单。在数字化改革的背景下,未来农场的实践已经在浙江全省推开。
1.宁波:智能种植+数字化养殖,打造未来农场示范区
(1)海曙:打造“种植大脑”+“未来农场”模式
“种植大脑+未来农场”项目位于海曙区古林镇蜃蛟片现代生态农业综合区内,项目建设总面积10900亩,核心区面积约985亩,总投资2572万元。目前正着力深化数字赋能促进农业生产,开启“种植大脑+未来农场”新模式:其一,深化数字平台智慧化集成化成效,打造现代种植数字大脑;其二,深化农场作业自动化无人化成效,打造大田种植未来农场;其三,深化农业生产多元化高产化成效,打造农业产品特色品牌。
在运作逻辑上,“种植大脑+未来农场”是一个从项目到模式演进的过程:通过融合大数据、人工智能等新一代数字技术,打造集农场种植管理、农田环境信息监管、农机作业调度、农产品质量安全检测、种植“种、管、销”一体化服务应用协同等功能于一体的种植数字化底座。以“优质高效水稻大田种植数字农业技术集成示范项目”为基点,打造现代农业综合体模式,加快一二三产业的融合,打造“以农促旅、以旅兴农”的可示范模式,并结合周边村庄的特点特色,着力打造数字赋能的乡村综合体模式。在产业逻辑上,“种植大脑+未来农场”是一个从“数字农业”向“未来产业”演进的过程;在空间逻辑上,是一个从“未来农场”向“未来乡村”演进的过程。“种植大脑+未来农场”项目的推广应用,将促进全域农田向“系统平台数字化、机械作业无人化、农田灌溉智能化、废物处理无害化、农业产品品牌化”的“未来农业”升级。以标杆型未来农场模式带动形成标杆型未来乡村模式,为乡村融入城市化进程中的共富路径提供可行参考和有益借鉴。
(2)慈溪:打造“smartone”+“未来牧场”模式
正大蛋业未来农场总投资2.59亿元人民币,蛋鸡存栏100万羽,相继获得农业农村部畜禽养殖标准化示范场、浙江省首批数字化牧场、数字农业工厂等荣誉称号。公司聚焦“养好一只鸡”,使用smartone鸡舍管理系统,实时监控鸡舍各项数据,实现喂料、饮水、光照、环境控制、鸡蛋传输以及鸡粪清理等八大环节数字化,通过养殖设备的智能化、自动化,做到了单人单栋饲养8.6万只蛋鸡,整体数字化水平全国领先。
2.湖州:探索未来农场产销一体的全产业链综合体模式
(1)长兴:打造数字化湖羊种、产、加、销一体化全链条应用场景
为强化湖羊养殖管理,长兴根据省畜牧业高质量发展和构建现代化种业体系的要求,开发建设了长兴“湖羊产业大脑”,聚焦“产业升级”和“为农服务”两大核心需求,打造数字化湖羊种、产、加、销一体化全链条应用场景。天下牧业(长兴)率先推行大型规模羊场数字化养殖。其一,实现全羊群动态监控。在所有湖羊的耳朵上安装数字芯片,扫码即可查询湖羊的档案,包括年龄、性别、血统、父母等信息,并动态监测健康状况。产业园数字中心的屏幕实时滚动显示监控数据。其二,大数据饲养科学高效。一是人力成本大幅降低,1人可管3000只羊。二是种羊怀孕率和存活率大幅提升。其三,产业养殖提高当地居民就业率。产业园不仅吸收周边村民就业,还帮助近20户无劳动能力的贫困家庭代养各10只湖羊,每年可增收数万元。
(2)吴兴:立体数字化养鱼,打造未来渔场
渔场开发建设的立体数字化循环水高效水产养殖项目,把建筑结构和循环水养殖科学的结合在一起,有机的整合了数字化与养殖自动化系统,其理念、建筑设计、技术和自动化程度均属国内首创和领先。公司开发的立体数字化养殖产量高、效益好,管理机械化和自动化、无污染,不受地理位置和季节变化的限制,具有节地、节水、环保、高产、省工及食品安全等优点,符合我国人多耕地少、水资源紧缺的基本国情,是未来水产养殖发展趋势。
(3)南浔:打造“全程机械化+综合农事服务”的示范样板
“星光模式”是以星光农业发展有限公司为依托,探索实施“农业园区+现代企业+新农人”的现代种粮模式。通过机制带动、数字赋能,以“高价租入-低价转租-统一管理”的模式,打造“全程机械化+综合农事服务”的示范样板,实行“企业管+大户种+订单收”的利益联结方式。构建生产、收储、加工、销售等于一体的粮食全产业链综合体,有效控制成本、提高品质、提升附加值,实现粮食生产与农民增收、村集体经济壮大、公司多元化发展等多方共赢。农场将碎片化土地集中连片,引入数字管理系统、无人驾驶农机、生态循环技术等,打造了6000亩高品质数字粮油示范基地,目前基地已带动农户1200余户、种粮大户18户增收,种粮亩均效益实现翻番。
3.金华:用智能技术打造未来农场的地方品牌
(1)浦江:葡萄园里的“超级农场”,探索细分产业的数字化建设
2020年开始,浦江全力打造葡萄“超级农场”项目,通过人工智能技术的创新应用,服务产、供、销全环节,以数字赋能带动农业发展。浦江岩头镇十里阳光葡萄园是“超级农场”试点园区。其一,智能测产:一是手机或电脑实时监测与掌握土壤温湿度、光照强度、空气温湿度这些重要的植物生长要素。其二,精品种植:使用“农事AI专家”功能,一键实现通风、保温、补光、消毒杀菌、灌溉施肥等智能控制,降低90%的农事失误率,节约综合人工90%以上。其三,智能分级:一是标记生产信息,“超级农场”种出的葡萄会按照标准分级,并贴上含有生产信息的二维码,消费者可扫码查看生产追溯信息。二是降温保鲜:销往远处的葡萄会先进入智能冷库进行降温处理,保证长途运输后依旧保持新鲜品质。浦江十里阳光葡萄园的全产业链数字化创新模式,生动体现金华数字农业由框架搭建和基础建设迈向细分产业数字化应用建设的趋势。浦江县乘着数字化改革的“春风”,持续提升葡萄产业生产经营水平,推进县域乡村经济全面振兴。
(2)婺城:熊猫猪猪未来牧场,将养殖与旅游深度融合
金华市婺城区的熊猫猪猪两头乌国际牧场,管理人员通过监管大屏或手机APP即可查看牧场生产情况、控制设备运行,维持猪群舒适的生长环境。牧场自2021年8月开园以来,通过开发金华两头乌熊猫猪猪品牌IP系列文创、食品及大健康产品,推进“互联网+”“旅游+”“生态+”与都市农业、乡村振兴深度融合,带动了周边三镇九村结成共创共富联盟,携手创富增收。
(3)兰溪:杨梅数字田园,用数字化变革锻造品牌优势
兰溪市农业农村局联合浙江森特公司构建“梅”好兰溪数字田园项目,通过人工智能、数字孪生、卫星遥感等数字化技术建成全产业链、功能协同的兰溪产业大脑,“梅”好产品、“梅”好服务、“梅”好管家、“梅”好共富四大服务场景,更好地推动兰溪杨梅产业数字化转型,实现农民共富。
从“杨梅全产业链数字化变革”入手,杨梅未来农场以高效、绿色、品牌发展为核心,通过数字化手段全面提升杨梅产业收益和产品品质。改革后杨梅主产区农民年人均收入提升到45973元,产品质量安全等级为A级,新增绿色食品认证面积1.2万亩。优质果率85%以上,节约管理成本60%以上,大棚杨梅亩均产出4万元以上。
4.嵊州:未来工厂的养蚕技术攻克世界性行业难题
嵊州的未来农场示范基地用数字技术为养蚕造丝注入新动能:将蚕卵放在无菌恒温环境里,通过喂食人工饲料完成生长周期。这种养殖方式彻底摆脱了养蚕对新鲜桑叶、季节和气候的依赖,使养蚕不再受季节、场地和人工的限制,实现了全年养蚕、天天收获鲜茧的目标。此举颠覆了五千年来的传统养蚕模式,带来更高的生产效率、更稳定的蚕茧质量。为嵊州打造“中国丝高地”提供强劲支撑,对我国蚕桑产业继续保持国际领先地位和可持续发展具有重大意义。
四、智慧农业强国打造未来农场的经验借鉴
美国、日本、欧盟等国家和地区经过多年的探索,不约而同地形成了相似的智慧农业发展规划逻辑体系。政府自上而下统筹规划智慧农业发展全局,产学研用合作的技术创新与推广体系促进技术创新与应用选代升级,农业信息化建设创造承载智慧农业技术的优良环境,重视相关人才培养为智慧农业发展提供全方位人力保障,多元化的金融支持体系为各个环节提供资源保障。
(一)以现代化为核心,不断优化的农业政策体系
经过多年的改革发展,美国、日本、欧盟政府均制定了健全的政策体系为智慧农业的发展提供了有效的引导与支持。
美国以细化多元的法律文件从农业信贷服务、农业科研教育及推广、农业信息服务以及资源利用保护等多个方面保障了美国智慧农业的稳健发展。自1933年出台《农业调整法》以来,已有100多部指导农业发展的法律法规,其中《莫里尔法案》《哈奇法案》等法案逐步推进了美国农业创新研究教学、研究与推广三位一体的合作机制的建立,并促成专门负责支持农业技术进步的国立食品和农业研究所(NIFA)的建立,保障农业创新研究顺利高效进行。
日本也制定《提高农业竞争力扶持法》加强农业生产服务业务的重组,将农资价格合理化,使农民能够负担得起新型技术生产服务,加速智慧农业技术在农业生产中的普及。此外,2013年日本内阁成立农林水产业区域活力创造总部,并制定农林渔业区域活力营造计划。该计划设立智慧农业研究会专门规划日本智慧农业的建设路径,推进农业生产智能化和经营管理系统化。
与日本类似,1962年起欧盟通过共同农业政策(CAP)为联盟各国农业农村发展提供建设指导和资源支持。然而,欧盟共同农业政策更倾向于对欧盟地区智慧农业发展提供资源支持。近年来,在共同农业政策的支持下,欧盟进行了改善农村地区数字基础设施建设的“智慧乡村”行动,推进了农业数字化和智能化发展。
不论是通过法律法规、政策规划引导还是以资源支持为主要抓手来推进和保障智慧农业发展,美国、日本、欧盟均找到了合适的政策手段并将其贯穿在智慧农业建设的全过程,是其能够成功实现农业现代化转型的重要基础。
(二)智慧农业信息化基础设施不断优化
在智慧农业建设过程中,农业信息化建设是智慧农业技术普及的基础和保障。
美国农业部估计数字农业技术的全面普及每年至少可以为美国创造470亿美元的经济收益,而这其中1/3的经济增长归因于完善的农村互联网建设。几十年来,美国农业部持续投资农村电信基础设施建设,2018年推出的旨在在全美扩展普及高速宽带基础设施的ReConnect计划已投资超10亿美元。美国联邦通信委员会联合美国农业部成立美国精准农业连通性和技术需求审查工作组,用来收集农民、牧场主和宽带提供商关于农场生产信息化建设的需求和建议,保证基础设施建设满足农业生产需要。此外,支持各类农业数据互联开放,营造高效透明的农业信息数据使用环境。
日本为解决农业信息通信技术(ICT)复杂、繁多的问题,提高农业信息数据使用效率,建立农业数据协作平台(WAGRI),收集并提供各种公共数据(如土壤信息、天气、市场状况等)和私营公司的各种商业数据,使农机企业和ICT供应商可以通过WAGRI数据和服务开发新的农业服务,农户可以根据需求选择相应的农机和ICT服务。WAGRI连接各方并形成一个循环可持续的数据协作体系,引导企业依照生产应用需求更新升级智慧农业服务,使农户做出更精准的生产决策。未来,日本计划将WAGRI延伸为贯穿农产品生产、加工、运输和销售的农业全产业链智能食物链系统,根据更加完善的消费者需求和市场情况,进行更精准的农产品生产计划制定、运输和销售。
多年来,美国、日本持续提高农村信息化基础设施建设,了解农业生产信息基础设施需求,提供精准的服务升级,建立全面、公开的农业数据平台促进数据要素赋能农业生产。
(三)“政府+金融机构+社会资本”三位一体的金融支持体系
各国智慧农业发展均有全面多元的金融支持体系为智慧农业各项工作的推进提供资金支持。
美国依托完善、细化的农业补贴政策和农业信贷体系为智慧农业发展提供了坚实的资金后盾。在农场发展方面,美国农业部通过农村商业投资计划(RBIP)、农村微型企业价援助计划(RMAP)、农村合作发展补助金(RCDG)等商业计划和融资贷款项目,与金融机构和社会组织共同为农户、合作社、农村企业等提供资金、技术援助和发展指导。此外,无法获得商业信贷的农场主和牧场主,可以通过农场服务局(FSA)提供的FAS贷款获取资金改进农场。此外,美国援助计划技术援助投资计划(ARPTAI)为对农户提供技术援助与服务的机构提供资金支持,教育和劳动力发展计划(EWD)支持保障农户、高校学生在农业生产经营、研发、推广等方面的教育活动。美国农业部还设立如国家食品与农业科学教学推广与研究奖(TERA)表彰并激励院校在食品和农业科学领域的教学、推广和研究方面的卓越表现。
欧盟认为联盟层面投资于研究创新将吸引超十倍的社会资本也投入其中,加速欧盟数字化转型2014-2020年,欧盟“地平线2020计划”(Horizon2020)通过联盟内各方组织机构的通力合作,促使超2亿欧元被用于欧盟农业部门的数字化研究创新,大量合作研发项目被资助并得以开展。在该计划支持下,建立了IoF2020、DEMETER和ATLAS3个农业数字化服务平台,以及1个数字创新互联和知识共享网络SmartAgriHub,促进物联网、传感器、数字化解决方案等智能农业技术的使用和创新;成立了支持农业机器人的研发和商业化推广的AgRoBoFood项目,为相关项目研发与推广提供平台,并搭建投融资桥梁。另外,“地平线欧洲计划”(Horizon Europe)将承接“地平线2020计划”在2021-2027年增加30%的预算投人继续支持创新合作,并资助成立欧洲创新委员会(EIC)为个人、研究机构和企业的创新提供资金、技术、咨询和创新支持服务,如协助团队找寻合作伙伴。
美国农业融资计划从农场发展、农民教育、技术研发与推广等方面全方位支撑智慧农业发展,欧盟以政府引导吸引社会多方资源的方式为欧盟智慧农业提供资金支持,多元的融资渠道与形式保障国家及地区智慧农业有序发展。
(四)“政产学研用”耦合互动的农业技术创新与市场化推广体系
在创新研发与合作方面,美国、日本、欧盟均建立了成熟的技术创新与推广合作体系,协同各类组织机构增强国家农业竞争力。
在立法的改进推动之下,美国形成了以赠地大学为核心的创新研发体系。2008年成立NIFA,以单一政府机构服务农业研究、教育与推广,领导并资助能够推进农业相关技术进步的项目,确保科研成果推广并投入到农业生产中。由赠地大学系统与地方政府合作运营的合作推广系统(CES)与NIFA合作,在NIFA规划的总体目标、资金支持和项目指导的前提下,CES系统凭借其在全国3000个县或附近区域都设有办事处的影响力,由县级工作者将学校的研发成果带到地方并推广使用,同时依托县级工作者与地方公民团体长期深入合作所建立的信任与沟通基础,使技术使用效果和需求能得到有效反馈[6。
不同于美国的通过政府机构组织管理,日本政府组建知识整合和创新领域(FKII)为不同组织创建沟通平台、发展合作伙伴、促成合作,同时设有第三方监督评审机构确保创新协作有效展开。其中,“产业一学校一政府合作委员会”通过各方成员之间的信息交流,促成在某一研发领域面临类似问题和挑战的成员间的合作,并组成研发平台;在研发平台中成员就其共同的研究主题进行讨论,制定合作研发战略;研究联盟中各方参与者根据研发平台的战略规划共同进行创新项目的研发,研发期间可以依据需求自主通过私人或官方渠道融资。同时,外设的第三方评估委员会定期监督评估部门间的合作进展,保证创新合作有序有效推进。目前,4047个研究主体参与FKII并交流组成了175个研发平台,研究涉及种业、智能农业、新生物材料等领域,并取得了可观的创新研究成果。
类似地,2012年欧盟委员会发起欧洲农业生产力和可持续性创新伙伴关系(EIP-AGR),以多个参与者互动创新模式将农民、研究人员、企业、非政府组织等创新团队聚集并建立知识共享、互联合作的网络系统,各地各领域的参与者组成运营小组完成技术、知识、创新与实践的交流合作。该计划已在27个成员国实施,2014-2020年实施了97个区域发展计划,形成了3200个运营团队,建立了34个不同农业发展主题的专题知识共享网络平台,实现技术使用者和研究者之间的精准联通。
尽管模式有所不同,美国、日本、欧盟都构建了符合国情的智慧农业创新与应用转化系统,在研发与研发、研发与应用之间搭建了有效沟通桥梁。
(五)吸纳农业人才新活力与支援已有农户双管齐下的智慧农业人才供给体系
智慧农业发展面临农业生产劳动力短缺以及老龄化问题。一方面,加大对鼓励年轻人参与农业经营的资金支持力度,激励和支持青中年参与农业经营。
日本政府设立农业下一代人力资源投资基金为新农民提供耕前培训支援资金和养殖后立即建立管理支援资金,青年农业基金以无息贷款的形式支持其在农业生产的设备机器、土地、牲畜、新品种等方面的经营管理消费。
类似地,欧盟青年人口可以通过青年农民付款(YFP)的形式从欧盟收入支持中获得参与农业经营的资金支持。在欧盟农村发展计划下,2019年欧洲投资银行(EIB)为年轻农民推出10亿欧元贷款计划,支持年轻人参与农业生产。
另一方面,重视农业教育培训。
日本建立全国新型农业咨询中心,为新农民提供农业经验参考、农业培训以及农业咨询等在线服务,使新农民能够快速便捷地获取相关咨询与指导。该平台还为对农业感兴趣的人提供在农业企业的短期工作机会,使其体验农业企业涉及的农业生产、加工和销售等多类工作,实地了解农业经营的具体内容并明确认识其是否适合成为新农业经营者。在农业教育机构建设方面,日本成立了约300所农业高中,在42个都道府县设立农学院作为培养农业管理干部的核心机构。此外,日本专门对智慧农业知识的教育做出规划。例如,面向全国农业大学、农业高中的学生和农业从业者推出线上共同课程,线下参观参与智慧农业示范项目体验,使学生直观了解智慧农业,激发学生兴趣。
欧盟国家也同样重视农业劳动力教育培训,除了在学校设立农业相关课程外,德国农业教育还包括在职培训和继续教育,旨在提高农业从业者的学历水平和技术实力。
除了大力培养高素质的未来农业经营者,提高现有农户的新技术使用率也是解决人才不足问题的重要方向。
为了引导农户广泛使用智慧农业技术,欧盟SMART-AKIS网络围绕农户需求,搭建农户与农业技术创新团队、供应商之间的交易与沟通桥梁,致力于提供农户需要,特别是符合不同规模农场需求的智慧农业技术。
德国SMART-AKIS项目中心组织区域创新研讨会(RIW),通过沟通了解经营不同规模农场的农户对应用智慧农业技术的评价与需求,调整技术供给,解决小农户使用少的问题。目前SMART-AKIS已展示和评估了200种智能农业解决方案,50余种智能农业解决方案已被农户投入使用。
为提高农户生产经营能力,除提供技术指导外,美国NIFA还围绕财务与风险管理、公共政策对农户生产经营的影响等方面对农户进行培训,全面提升农户的管理决策能力。
(六)企业成为推动智慧农业发展的重要力量
在政府的大力支持下,美国传统农业生物技术企业通过与农业科技企业兼并合作,将新型科学技术与农业生物技术有机结合,促进农业生产精准化,提高农业生产效益。
孟山都收购农业数据科学公司(气候集团),将其擅长的气候信息预测技术应用于农业生产中,为客户提供农业信息化服务。美国精准农业技术服务类企业也达到了较高的市场化程度。JohnDeere公司于2012年推出了“绿色之星”精准农业系统,该系统将全球定位与地理信息系统和物联网融合应用于农业生产,且在大农场中的市场占有率超过60%。此外,MySmartFarm、FarmLogs和Cropx等专注于农业智能化生产管理的企业,为农户提供了多元的智慧农业管理解决方案,助推美国智慧农业发展。
德国、意大利、法国等国家的农业企业在推进其智慧农业建设上也做出了大量贡献。德国农牧业设备制造商CLAAS成立E-Systems子公司,将IT技术和农业机械交叉领域的研究创新独立于传统的机械制造业务,专注为农业生产提供“精准农业”解决方案。CLAAS还联合365FarmNet、John Deere和 CNHIndustrial等农业机械制造商和软件供应商开发 DataConnect数据云平台,实现单一云服务平台联通各个品牌农业机械服务平台的云到云农业数据管理模式,使农场管理更加便捷高效。意大利CNHIndustrial公司也通过收购美国农业技术公司Raven Industries的方式,加深数字化技术与其农业设备的融合。法国KUHN公司多年来的创新研究为农机行业创造了2000多项国际专利,为农业实践提供更丰富的创新解决方案。
在日本政府的规划下,日本企业积极配合政府规划,为日本发展智慧农业提供支持。Agrilook平台将WAGRI上的天气数据、卫星图像和VisionTech公司的生长预测模型联系起来,使农户可以进行包括施肥和害虫防治在内的精细的农业生产管理。日本大型信息技术企业NEC推出的“NEC农业指导支持系统”利用WAGRI提供的地块、农药和天气预测等信息,使农户可以清晰掌握生产进度、农药使用情况并获取每个地块的作物生长情况。
在政府的主导支持下,美国、日本、欧盟的企业对其所在国家的智慧农业技术创新与推广做出了重要贡献,丰富了其所在国家智慧农业技术业态的形态,是推进智慧农业建设的重要力量。
五、打造未来农场面临的问题
(一)未来农场全产业链发展规划部署不完善
目前指导智慧农业、未来农场发展的规划不尽完善,导致信息化建设、数据平台建设、技术研发与推广各环节之间缺乏联通,信息化、数字化发展水平不足以承接智慧农业技术的推广应用;各创新主体之间的分工不明,研发项目重叠、研发效率低;研究部门与市场部门之间的链接依然不强,创新成果转化率低等问题。
(二)关键核心技术受制于人
由于未来农场相关研究运行期限较短,农业传感器、农业物联网生命体感知、人工智能芯片等关键核心技术的研究进展与美国、德国等国家差距较大,一些高端技术类产品依然依靠进口。同时,基础性、原创性研究不足,无法实现国内智慧农业技术自给自足,严重制约了中国智慧农业发展。
(三)创新协作与推广机制仍需健全
虽然各类主体的加入壮大了未来农场技术创新队伍,丰富了智慧农业发展中的可用资源,但全产业链涉及卫星导航、集成电路、传感器、数据平台、无人机等众多细分领域,且未有能够串联整个产业各生产单位的沟通交流协作平台,目前企业研发团队各自为营,与科研机构和高等院校之间存在信息不对称情况,进而导致目前研发创新项目重叠,创新效率不高。此外,在市场化推广方面,还未形成一个高效统一的研发成果转化机制,成果转化率低,科研成果应用的地域差异明显。
(四)农村信息化建设不足以支撑未来农场技术广泛运用
根据《2021年全国县域农业农村信息化发展水平评价报告》,目前中国农村信息化建设区域差异明显,西部地区农业信息化发展显著弱于中部、东部地区;农业生产信息化水平低,技术应用单一,集成度不高;农村5G基础建设弱于城市,农村宽带用户普及率低,农村信息基础设施难以满足智慧农业发展需求;县域信息化建设资金投入不足,部分地区还未设立相关单位承接信息化建设,84%的县信息化建设财政投入低于全国平均水平,且财政资本与社会资本投入结构区域差异大,社会资本未能充分参与农业信息化建设,还未有成熟稳定的资金链保障农业农村信息化建设。此外,在农业数据资源使用方面,缺乏联通各类农业数据的统一的农业数据资源收集与共享平台,各类涉农数据“孤岛化”现象依然存在,农业数据的开放性、安全性还有待提高。
(五)未来农场专业人才数量及农户科学素养仍需提升
在专业人才方面,目前,交叉学科建设难度大,且已开设的智慧农业专业培养人才需要时间,第一批智慧农业专业学生将于2025年毕业,短期内专业人才供给不足问题依然存在。在农业经营主体方面,中国超98%的农业经营主体为小农户,“大国小农”是中国基本农情,而当前农业生产者、管理者大多学历不高,年龄较大,对新事物的接受意愿不强,普遍缺乏对于信息化技术的基本认知,同时智慧农业技术、设备价格较高,受限于科学素养和资源基础,大多农户难以成功运用智慧农业技术并从中获取超额利润,农业经营者对新型智慧农业技术不敢用、不会用、用不起,导致中国农业生产信息化率低,中高端智慧农业技术设备推广困难。
(六)企业参与度仍需提高
企业是创新的主体,虽然大型互联网企业开始布局未来农场,但目前许多项目运作还不够成熟,一些企业开展项目仅仅是在业务类型中增加未来农场概念,并未十分关注项目的发展。此外,虽然响应政府号召能够提升企业的社会形象,但未来农场项目建设周期长,不确定性大,经济效益不佳,许多企业尤其是中小企业未能对涉足未来农场领域做好充分准备,企业参与度不高。
六、打造未来农场的对策建议
(一)形成统一的标准体系
使用专业术语与评价模型来制定统一的未来农场标准和规范,包括企业标准、团体标准、地方标准、行业标准、国家标准等,涵盖未来农场生产、加工、贸易、销售全流程,减少标准化的交互障碍,促进数字农业的推广和应用。
(二)打造全方位的示范体系
1.推进宜机化示范改造
加快科学编制“未来农场”规划。围绕规划布局、功能区块、空间设计等,大力推进基础设施建设和宜机化改造,打造路网完善、电力达标、沟渠配套、设施完善的高标准农田,满足农机设备安装运转、作业通行等需求。
2.加快智能装备示范集成
第一,加快物联网、大数据、人工智能等技术的集成应用,推进粮油高效植保施肥、茶果蔬水肥一体、畜牧业洗消饲喂等设备应用。第二,推广动植物生长感知、生产环境和病虫害监测等智能装备,推动设施园艺、畜禽和水产养殖数字化管理、实时化监控与预警。
3.建立共建共享示范机制
第一,建立“未来农场”与村集体、农户等共建共享利益联结机制,引导“未来农场”以多种形式促进村集体经济壮大和农户增收。第二,通过推动农村土地经营权流转等方式,增加财产性收入;带动本村小农户、低收入农户等就业创业,增加工资性收入;实施“农场+合作社+农户”等模式,增加经营性收入。第三,帮扶低收入农户实现产业创收、就业增收。
4.促进农业项目示范集聚
第一,支持具有较高经营基础的农业经营主体根据产业特点,升级改造一批“未来农场”。第二,强化农业招商选资,大力引进社会资本、工商资本参与“未来农场”建设,投资建设一批“未来农场”。第三,充分利用土地综合整治、农地标准化改造契机,以工业化、园区化思路高标准规划整合打造一批集中连片的高标准农业园区,形成一批“未来农场”片区。
5.加强农业科技示范推广
第一,鼓励科研院所与“未来农场”共建新型研发平台,围绕良种育繁推、测土配方施肥、农业机械等,探索市场化农技推广服务供给模式,加快自主研发新品种、新技术的示范展示和转化应用。第二,深化“1+1+N”农推联盟和科技特派员机制,实现“未来农场”农推联盟、科技特派员全覆盖。
(三)培育新型农业人才
未来农场建设,看“科技”也看“人才”。在新的生产体系下,农民逐渐变成农业工人,意味着农业生产的技术含量更高,在未来农场里种庄稼也得“持证上岗”。所以,一方面要筑巢引凤、聚才引智,整合产业各方资源,通过标准制定的实践,培养一批专业的数字农业领域标准化建设人才;另一方面需要加强技能培训,才能引导农民从“能用”到“会用”迈进,培养出一批懂技术、有文化、会经营的现代化农民。
七、结语
未来农场模式是生态效益、社会效益与经济效益并重的农业生态发展新模式,未来农场的实现可以给农业带来新的变革与希望,为乡村产业振兴助力。这是实现农业现代化的必由之路,也是农业可持续发展的必然选择。
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