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数字农业是中国乡村振兴战略的重要发力点

农业始终是事关发展全局和国家安全的基础产业,特别是农作物种子培育与种植过程的安全可控。数字农业是我国传统农业产业转型升级发展的助推器,是打造新农业、培养新农人,建设美丽乡村的重要发力点。特别是以工业互联网思维打造的,部署了上百个各类传感器等先进科技设备,适用于农业全产业链的云上农业试验场模式,将成为具备拟合种植数字模型、监测种植安全、集各类农业机器人小试中试基地等多功能的农业科技创新公共服务平台,是实现以“种植有大脑、生长有智慧、销售有追溯”为重要特征的数字农业的先进成果,对我国农业转型升级发展具有较强的复制、推广价值。

农业始终是事关发展全局和国家安全的基础产业,特别是农作物种子培育与种植过程的安全可控。数字农业是我国传统农业产业转型升级发展的助推器,是打造新农业、培养新农人,建设美丽乡村的重要发力点。特别是以工业互联网思维打造的,部署了上百个各类传感器等先进科技设备,适用于农业全产业链的云上农业试验场模式,将成为具备拟合种植数字模型、监测种植安全、集各类农业机器人小试中试基地等多功能的农业科技创新公共服务平台,是实现以“种植有大脑、生长有智慧、销售有追溯”为重要特征的数字农业的先进成果,对我国农业转型升级发展具有较强的复制、推广价值。

粮食安全是国家安全基础。“十四五”规划中,我国对保障粮食安全作出总体部署,首次将粮食综合生产能力作为安全保障类约束性指标,在经济社会发展主要指标中予以明确。同时,规划还首次明确国家制定粮食安全保障法,用法律手段强制性保障国家粮食安全。从中长期看,我国粮食供求仍将处于一种紧平衡态势,特别是面对复杂的国际形势、国内持续增长的粮食需求,地少缺水人多的现状与粗放型种植方式,地力下降、务农人员减少与务农效益较低等不利因素,导致了国内外粮价倒挂。与此同时,快速提高的消费升级需求,以及对农产品品质标准的提高,与农业新品种熟化缓慢等方面的结构性矛盾愈发突出。我国粮食安全总体形势较好,粮食安全有一定保障,但潜在风险及农业产业链各环节的隐患风险仍需引起足够重视。

新农村、新农业、新农人是我国乡村振兴战略的重要组成部分,数字农业是重要发力点。1997年,美国两院院士正式提出了数字农业概念,25年来,数字农业的内涵不断延伸与扩展。数字农业就是将遥感、地理信息系统、全球定位系统、计算机技术、通讯和网络技术、自动化技术等高新技术,与地理学、农学、生态学、植物生理学、土壤学等基础学科有机地结合起来。通过7×24小时对农作物生长环境、生长过程的实时监测,形成有效、连续、完整的动态空间信息,利用各节点基站对数据进行洗选后上传到农业大脑对数据进行分析,结合AI等技术对农业生产过程进行拟合模型测算,最终形成稳定性高、标准化的农业生产数据模型。大力发展数字农业产业、推动我国数据产业发展,要以工业发展思维方式为基础,鼓励适用于我国农业复杂生产环境的科技创新技术,搭建有助于全产业链技术熟化的综合性云上农业试验场,着力在耕、种、管、收各环节为涉农企业与农户提供各类科学种植指导方案、提升生产效率、提升农产品产量与质量。通过种、收、加工与销售环节的全程可追溯与虚拟可视化,提升数字农业产业链上各利益相关方信息透明度,极大降低生产的不确定性与减少人为因素,确保农产品健康安全,并且增加农民收入,化解“靠天吃饭”和散、乱、小的无序低效状态。

不断减少的务农人员数量迫切要求传统农业种植方法与管理方式的转型升级。粮食安全与人类健康始终是我们生存与可持续发展不可回避的重要课题。科学有效的精细管理手段是确保粮食安全、农作物安全的焦点。拟合作物种植过程中的生长模型实现远程指导生产是数字农业的重要特点。农业种植模型的标准化与可推广性,是我国小农经济、作坊式农业发展转型的关键突破点,而传统农业打造新型农业价值链的关键环节,是如何(HOW)且何时(WHEN)实现可量化、可复制、稳定性高的农业数据模型。以数据模型指导现代涉农工作者进行种植养殖,可以降低农业生产成本、提高农作物产品质量、弥补务农人员不足的短板,从而防范农业种植风险、改善生态环境。数字农业不仅是技术升级迭代的过程,更是我国战略性、资源性产业在技术、资源、产品等环节安全可控的重大课题。

云上农业试验场模式以工业互联网思维集成了数字农业全产业链要素,具有推广价值。农业的复杂性不仅在于农作物种子的培育,也在于这些种子是否能在安全可控的环境下,生长为成熟度高、口感好、营养价值高的农作物产品。我国亟须一套系统性解决方案,利用多学科知识叠加,通过农业用先进设备,集合成一个完整的农业生产新场景、新发展模式。2020年,世界互联网大会提出了新建“一馆一园一场”,由“凤岐茶社”投资建设的谭家湾云上农业试验场作为“一场”,打造了我国数字农业产业发展新模式,在世界互联网大会被国新办正式向世界推介。谭家湾云上农业试验场集合了云棚、大田、都市种植等多种农业生产场景,仅10亩的双层玻璃架构云棚内就部署了300余个各类传感器采集单元,上百个物联网节点,五大类40多个AI机器人、20多个边缘计算节点,以及各类下行自动执行设备,是国内首个5G微基站全覆盖云棚,能够实现对二氧化碳浓度、空气温湿度、光照度、有效光合等20余项农作物生长数据的精准实时采集与监测。通过数据进行精准环控,形成有利于作物健康生长的生态环境,同时拟合出作物在种植过程中不同时期的生长模型。试验场已为全国13个省的3500余家农业生态合作伙伴实现远程指导。谭家湾云上农业试验场的建设标准与管理模式已经跳出了农业应用限制,初步实现了工业级标准化与无人化。新技术、新工具的应用还有助于吸引更多年轻人返乡务农,助力我国美丽乡村的发展与建设。

精准环控与数字种植模型的集成应用有效为农业生产降本增效,减少碳排放。物联网、大数据云平台、区块链等技术的应用,不仅能够帮助农户提高对农田整体的感知能力、更科学地决策日常操作行为、减少重体力重复性劳动、提高劳动效率以解决农业生产人力不足的问题,还能够针对育种栽培、土壤改良、智慧农业生产管理等各环节的碳减排与利用,提供科学有效的解决方案。种植指令通过云上数字农业大脑,根据数据模型自动控制各种下行执行设备,从而让作物生长在最适宜的环境中。两年来,谭家湾云上农业试验场通过对云棚内8种西红柿7个多月全生长周期的精准环控,以及数据模型指导生产,实现了零化学农药使用量。与此同时,升级改造了跨地区接入云上农业试验场的山东东营及寿光黑虎村32个云棚的同类作物种植,使农药使用量分别减少了48%与35%,农业用水量分别减少了65%与90%,农业用肥成本分别减少了40%与80%,不仅极大地降低了农业生产成本、提高了产品品质与销售价格,还在当年收回了云棚基础设施的投入,并且在种植源头减少了碳排放。与此同时,云上农业试验场将集成系统进行联动,利用数字技术精准监测与获取作物空间的碳饥饿和碳饱和数据,通过精准实现温室环境中二氧化碳的数字检测与管理,适时均匀、动态、精准释放二氧化氮气肥,稳定云棚内二氧化碳浓度,加强云棚作物光合作用,实现了西红柿平均增产30%。

数字农业是落实国家粮食安全战略、推动传统农业转型升级发展的有力抓手。数字农业能够实现对种植过程的精准环控与远程种植指导,降低农作物生长过程中化学农药与化肥的使用量,保障人民群众对食品安全的需求。数字农业产业的大发展也会带动产业链工业企业共同转型发展,特别是将加强农用机器人的研发与场景应用。云上农业试验场作为我国数字农业现阶段发展的先进成果,是数字农业发展过程中的科技赋能公共服务平台,借助科技力量,建立产业链上下游创新联动,从而着力解决我国农业领域面临的“没人种、不会种、不赚钱”等问题,具有较大复制、推广价值。

(作者 袁娅 为中国国有企业混合所有制改革基金董事会秘书/博士、高级经济师)

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