精准农业:发展效益、国际经验与实践*

　　内容提要:当前世界农业生产面临着资源浪费、环境污染、食品质量下降等一系列问题，农业可持续发展面临巨大挑战。在生物、工业、信息等技术高速发展的背景下，精准农业兴起，并成为了世界各国实现农业绿色发展和农业现代化的共同选择。本文首先分析了精准农业发展对生产者、消费者和社会总体产生的效益，接下来总结了世界各国精准农业发展中面临的突出问题和应对策略。之后聚焦，发现精准农业在我国发展的技术支持、土地规模保障和人才支撑都略显不足。最后，根据国情和国际经验，基于技术、土地和人才三个视角为精准农业在的实践发展理清思路。

　　关键词:精准农业;发展效益;国际经验;实践

　　相关阅读推荐：农业展望期刊评农业系列职称认可吗

　　一、精准农业的兴起:农业生产的压力和技术进步的动力

　　当前，世界农业生产面临资源、环境、社会、经济等多重压力。一方面，需要利用有限的耕地为更多人口提供粮食＊＊，为飞速发展的生物经济提供生物燃料、纺织纤维等生产原料;另一方面，需要减少生产过程中对生态系统造成的负面影响，以应对全球范围内出现的资源趋紧、环境污染、气候变化、生物多样性退化等问题。这向精耕细作但效率低、风险高的传统农业生产经营方式和以市场为导向、以经济效益为中心的产业化农业生产经营方式发起了挑战。此外，随着收入增加和健康意识提升，消费者对食品质量安全及食品可追溯信息高度关注，这也对农业生产提出了更高的要求。基于对传统农业不足之处的认识和对产业化农业所带来问题的反思，借助全球信息化和高度工业化的力量，精准农业(Precisionagriculture)这一能够兼顾生产效率提高和生态环境保护的农业生产经营方式，逐渐成为当前许多保障食物安全、推进农业现代化、实现农业可持续发展的主要路径(Gebbers等，2010)。

　　二、精准农业的发展:给生产者、消费者和社会整体带来效益

　　精准农业能够在多个蓬勃发展的原因在于它在实践中产生了经济、环境、社会等多重效益，其发展对农业生产经营者、农产品消费者和社会体都是有利的。

　　(一)生产者角度

　　精准农业是农业生产经营者应对制度风险、自然风险和增加收入的自利性选择。第一，精准农业能使农民有效应对环境规制等制度风险。产业化农业下，化肥、农药等生产要素的过量投入、农机的过度使用等对水土资源和生态环境等造成了负面影响。农业逐渐开始面临资源环境方面的公众压力和法律约束。不少和地区出台政策规制氮肥和磷肥的使用、农药的种类和用量、灌溉时间等(Gachango等，2015)。对农民而言，在靠农药、化肥等投入驱动的“粗放型”增长难以为继的情况下，需要制度变迁或技术进步带来全要素生产率的提高(易纲等，2003)。基于一系列先进技术的精准农业能根据土地特征、农作物需求、天气变化等农作物生长的内外部条件进行精准投入，帮助农民合理利用资源，避免因违反环境管理规定而造成的损失。

　　（二)消费者角度

　　精准农业下产出的农产品能满足消费者对食品营养健康的需求，为消费者带来更高的效用水平。食品的功能不只是在于解决人类饥馁之虞，也在于满足人类健康之需，这些对生存与健康的保障，直接关乎消费者的效用水平。Ingebrigtsen等(2009)就曾经指出，随着收入水平总体提升，消费者效用的外延不断扩展，健康、安全、生态环境等因素逐渐被纳入效用的考虑范围。但长期以来，食品质量与安全的问题却一直困扰着人们，农产品营养不足、化学投入品残留等沉疴不断损害消费者的效用。精准农业的实施可以有效地解决这些问题:通过设置农药、化肥等生产要素的最高使用量，限定合理投入范围，最优化地激发农作物的生长潜力;通过机械化、可追溯的生产过程，减少操作不当等人为因素对农产品质量不利影响。通过精准农业的方式生产出的农产品具有低化肥、低农药、营养充分、健康环保等特征，能更好地契合消费者对健康的需求，提高效用水平。

　　三、精准农业发展的国际经验:现实问题、应对举措及发展趋势

　　(一)提高技术采用率:评估技术效益、健全推广咨询体系

　　在美国、加拿大、澳大利亚、德国、英国、丹麦等发达，政府非常重视精准农业的发展，先进的信息和工业技术也持续被引进到精准农业生产中。但精准农业技术在引入初期普及率较低，增长率也较慢。从美国不同州和地区的研究结果来看，精准农业技术采用的时间趋势普遍呈“S”型，开始时技术采用率增长较慢，之后会以较快的速度增长，最后稳定在一个较高水平(Yost等，2017)。初期增长慢的原因在于农民采用新技术时，首要考虑的因素是这一新技术是否能够带来要素投入或成本的减少，或产量与收益的增加，因此需要相关专家投入一段时间进行试点和评估，明确技术的经济可行性后再加以推广。技术试点成功后，随着技术成本下降和技术推广工作的深入，技术采用率会以较快的速度增长，当合适的耕地或农场都采用了这项技术后，技术采用率保持稳定。

　　（二)破解小规模农田应用难题:“土地规模化+农民组织化化”、“高附加值农产品+低成本技术”

　　精准农业诞生于以大规模农场为主的美国。一些学者和政策制定者通常把精准农业和大规模农场相联系。但在实践中，精准农业理念和技术也受到了以小农为主的一些的认可。这些也在实践中探索出了适合本国国情和农情的精准农业发展路径。例如，日本曾为应对弃农抛荒规模大、食物供给率低的问题引入了精准农业技术。但由于农田面积小且分散，种植品种多样，农户经营型态、经营规模和经营动机不同，导致精准农业技术导入成本居高不下，技术没有真正发挥作用(温佳伟等，2014)。但是，日本经历过最初的摸索后发展成了目前世界上先进精准农业的代表之一。

　　四、精准农业的实践:发展现状、制约因素和政策建议

　　(一)我国精准农业发展现状

　　精准农业解决了“怎样种好地”的问题，在美国、加拿大、德国等发达的现代化农业生产中发挥重要作用。在我国，虽然精准农业的发展理念受到了学界和政界的广泛认可，信息技术也迅猛发展，但由于长期以来农业技术研发和装备制造水平相对落后、土地细碎化问题严重、农业高素质劳动力缺乏等现实因素的制约，精准农业生产经营模式发展较慢，目前仍主要处于试点示范阶段。

　　(二)我国精准农业发展的制约因素和政策建议

　　1.精准农业技术水平落后且对新技术的评估不足，在注重研发的同时应及时开展技术设备的经济和环境效益评估。目前，我国占市场需求90%以上的国产农业装备为中低端产品，核心技术和高端设备主要依赖进口，不能全面满足精准农业发展的需要。近年来，企业和科研院所都致力于精准农业关键技术设备的研发和突破。需要注意的是，在新技术设备的自主研发中，应提高不同生产商提供的技术设备的兼容性。长期来看，这样才便于农业生产经营者因地制宜、因时制宜地引进技术设备，构建符合需求的精准农业运作系统。与此同时，应借鉴发达经验，在完成技术研发之后、进行技术推广之前，由专家对新技术、新设备应用的经济效益和环境效益进行科学评估。其中，经济效益评估结果能为农业生产经营者技术采用决策提供重要支持，环境效益评估结果能为精准农业技术应用的补贴政策提供参考。国外已在精准农业技术效益评估方面积累了不少经验。我国精准农业技术评估还在起步阶段，大多数只评估了单项技术的实施效果，对多项技术集成的效益评估很少见。研究者应注重田间试验数据的积累和评估方法的改进，并进一步分析土地规模、土壤条件、作物种类等对评估结果的影响。

　　2.土地流转增速下降，应在推动规模化经营的同时，创新小农与精准农业发展有机衔接的机制。从世界范围内来看，规模经营是很多发达实现精准农业，迈向农业现代化的必经之路。长期以来，我国政策也支持土地流转和规模经营。土地流转面积从2007年的0.64亿亩增长到了2016年底的4.71亿亩，土地流转面积占家庭经营承包总面积的35.1%。目前，普通农户主要通过土地租赁和股份合作的方式进行流转。但近年来土地流转增速呈现下降趋势，从2013年4.5%下降到了2016年的1.8%(魏后凯等，2017)。为了推进土地流转，不仅需要建立健全土地流转市场体系，还应从农民的角度出发，解决好农业剩余劳动力转移、进城务工人员和农村人口社会保障等相关问题，减少农民对土地的依赖，增强农民流转土地的意愿。

　　五、结论

　　农业生产经营方式会随社会发展、技术进步、制度和市场环境变化而不断演进(Ｒabbinge等，2012)。精准农业是由社会对生态环境保护的诉求和对高产量、高质量食品的需求所诱致，由生物、工业、信息等技术迅速发展所促成的农业生产经营方式创新结果，并在许多的实践中被证明是实现农业绿色发展和农业现代化的有效途径。精准农业的发展尊重了生产者和消费者的利益，并能在节约自然资源、保护生态环境、保障食物供给和食品安全、提高政府对农业生产经营的信息化管理能力等方面发挥作用。

　　精准农业自20世纪80年代中期诞生以来，已在很多发达和发展家的农业生产经营中被付诸实践。各国在对精准农业的实践中也曾遇到过一些问题，突出体现在以下三个方面:精准农业技术设备引入初期采用率增长慢，以小规模、分散农田为主的精准农业引入成本高，精准农业发展面临劳动力素质、技能不高和老龄化的人才短板。各国根据自身问题和资源采取了相应的解决办法，探索出了适合本国精准农业发展的道路。

　　精准农业在世界范围内的发展是大势所趋。我国精准农业试点示范项目取得了较好的成果，但总体仍处于精准农业发展的初步阶段。我国在精准农业发展中面临精准农业技术水平落后且对新技术的评估不足、土地流转增速下降、农村劳动力持续外流的问题，精准农业发展的技术支持、土地规模保障和人才支撑都略显不足。借鉴国际经验，应明确“技术研发和评估推广并重”、“大规模农场和小农双赢”和“人才队伍和基础设施共建”的实践方针，以推进精准农业的发展，加快农业现代化的实现。

　　参考文献

　　1.Gebbers，Ｒ.，Adamchuk，V.I.PrecisionAgricultureandFoodSecurity.Science，2010，327(5967):828～831

　　2.Pierce，F.J.，Nowak，P.AspectsofPrecisionAgriculture.Cleveland:AcademicPress，1999，67:1～85

　　3.Zhang，C.，Bai，J.，Wahl，T.I.Consumers＇WillingnesstoPayforTraceablePork，Milk，andCookingOilinNanjing，China.FoodControl，2012，27(1):21～28

　　4.Gachango，F.G.，Andersen，L.M.，Pedersen，S.M.AdoptionofVoluntaryWater－pollutionＲeductionTechnologiesandWaterQualityPerceptionamongDanishFarmers.AgriculturalWaterManagement，2015，158:235～244

　　5.Oliver，M.，Thomas，B.，Ben，M.，eds.PrecisionAgricultureforSustainabilityandEnvironmentalProtection.London:Ｒoutledge，2013:3～19

　　6.Gandorfer，M.，Ｒajsic，P.ModelingEconomicOptimumNitrogenＲatesforWinterWheatWhenInputsAffectYieldandOutput－Price.AgriculturalEconomicsＲeview，2008，9(2):54

　　方向明李姣媛

《精准农业:发展效益、国际经验与实践*》

上一篇：情景感知在农业物联网中的应用研究

下一篇：基于“3S”的精准农业管理系统设计与实现