鄉村振興一直是民族複興、全面建設社會主義現代化國家的重要任務,農業強國、推進農業農村現代化已成新時代重要戰略部署。随着人工智能、大數據、工業互聯網、5G 等新一代信息技術的成熟,農業生産方式開始改變,推動農業生産愈發智能化、數字化、網絡化,智慧農業概念應運而生。智慧農業指将現代信息技術運用進農業生産、經營、管理、服務全産業鏈中,實現農業行業降本增效、綠色安全發展。
1、發展環境
政策端:智慧農業受到國家重視,頒布系列政策從不同維度鼓勵行業發展
作爲傳統農業大國,農業一直是國家重視的領域之一,建設農業強國已成爲全面建設社會主義現代化國家的重大決策部署。其中,智慧農業可提高農業生産效率,是進一步解放生産力、提升農業行業現代化水平的發展新模式,受到國家高度關注。近年來,相關部門陸續出台一系列政策從頂層規劃、技術研發、人才培養、基礎設施建設、資金補貼等方面鼓勵智慧農業發展。在技術方面,新一代信息技術是支撐智慧農業的核心,《中共中央 國務院關于做好 2023 年全面推進鄉村振興重點工作的意見》提出,構建農業科技創新體系,加快前沿技術突破,并提供補助資金支持技術發展。在基礎設施方面,《2023 年數字鄉村發展工作要點》明确推進國家數字農業創新應用基地建設,強化農機、無人機等裝備支撐。在人才培養方面,多個政策鼓勵加強本土人才培育,引導城市人才到基層一線服務,實施人才定向培養項目等。
需求端:可緩解農村結構性問題,驅動智慧農業快速發展
中國農村勞動力正面臨結構性挑戰。農業收入較低和城鎮化趨勢促使越來越多農業勞動力向城市轉移或從事工業、服務業等其他工作,純農戶、高度兼業農戶數量下降,然而傳統農業行業依賴于大量勞動力、個人經驗和技能,勞動力的減少,限制行業發展。《中國農村發展報告 2020》數據顯示,預計到 2025 年,農業就業人員比重将下降到 20%左右。此外,深度老齡化已經是全社會共同的問題,尤其在農村,老齡化意味着核心勞動力生産能力和效率下降。中國社會科學院農村發展研究所數據顯示,鄉村 60 周歲及以上、65 周歲及以上老年人口占鄉村總人口的比重分别爲 20.04%、13.82%,老年化程度遠超城鎮。
智能化則通過新技術、新設備改革,升級農業生産方式、銷售模式等,實現以較少人力高效應對以上挑戰,智慧農業需求快速提升。
技術端:衛星導航系統與新一代信息技術爲農業植入智慧 " 基因 "
随着北鬥全球衛星導航系統星座部署完成,北鬥系統正廣泛應用到農業等各生産領域,從播種到田間管理再到采收,進一步提高耕種、生産效率,實現農業數字化發展。在播種環節,北鬥導航及 RTK 厘米級精準定位,幫助農戶僅需在電腦或手機終端提前設定好程序,農機即可按照預設路徑自動播種,行駛軌迹及作業量更加精準,解決傳統播撒不均、費時費力且高度依賴過往經驗的痛點;在打藥環節,可精準施藥,減少農業浪費;在灌溉方面,利用北鬥系統可實現無人灌溉作業,減少水資源浪費,降低生産成本;在收割環節,北鬥提供的高精度定位服務可實現無人駕駛、自動收割;在銷售環節,北鬥終端可完善農産品,尤其是生鮮産品的物流配送體系,實時采集配送過程中溫度、濕度、震動、煙霧、開關箱門時間和次數,減少配送損失。
此外,物聯網、雲計算、大數據等新一代信息技術的疊加應用,形成智能生産系統,爲智慧農業的發展打好技術基礎。信息技術疊加智能終端可實時收集、利用并分析農作物和環境信息,一方面,随時監控農作物生長情況,從而及時判斷病蟲害發生風險并進行及時幹預,實現農作物的科學管理與精細化種植;另一方面,通過智能分析,獲取适宜農作物生長的環境參數,指導農業種植,提高生産效率。
2、發展現狀
産業鏈結構:利用信息技術在傳統農業産業鏈上進行智能化改造
(1) 上遊:傳統農業上遊主要包括農藥、化肥、種子、機械等農資供應商,爲農業提供生産資料,是生産的基礎組成部分。一方面,智慧農業通過新一代信息技術對傳統農機、實施化肥農藥的農田和畜禽圈舍等進行數字化改造,提升農業生産者對生産資源的利用效率,降低耕、種、管、收四大農業生産核心作業流程難度和任務量。例如,衛星定位檢測系統和自動駕駛功能可随時監控并變更農機播種、收割、植保等作業流程,實現自動化作業;無人機施藥實現霧滴可控、噴灑流量可控、不易堵塞,能夠在提高航空作業效果的同時,最大化降低環境污染。另一方面,雲計算、人工智能等數字技術和基因編輯等技術與育種行業的結合,提高育種效率,推動育種行業進入 4.0 時代。引入基因組測序技術與基因編輯技術的育種行業對算法、算力的要求逐漸提高,而數字技術可提高計算速度和模型預測準确率,助力育種産業化應用。
(2) 中遊:中遊是農業各生産細分部門,包括種植、林業、畜牧、漁業等。随着數字技術在農業行業的應用,各細分生産部門正變得越來越 " 智慧 "。在環境控制環節,通過傳感器、監測裝置和數據分析系統,實時監測養殖場、種植場内溫度、空氣質量、濕度、光照、水質、土壤等環境條件,幫助生産人員進行喂養、施肥、通風、降溫等一系列決定。在疾病預防環節,可根據動物的飲水、飲食量、植物的生長情況,及時判斷并處理病情。人民日報報道,以大黃魚爲例,深遠海養殖平台單位産量是傳統養殖的 5 倍。
(3) 下遊:下遊則是服務與加工環節。我國農産品精深加工不足、質量不高,主要以第一産業爲主。數字技術可幫助相關企業精準把握市場需求,促進農産品加工業高質量發展,延長農業産業鏈。
市場規模:行業應用仍處于初級階段,整體滲透率較低
目前,我國智慧農業處于發展初期,盡管國家在 20 多個地區開展省級數字鄉村試點示範工作,在技術融合、整體規劃、裝備研發等方面實踐探索,但行業整體滲透率較低,未來仍有較大發展空間。《中國數字鄉村發展報告(2022 年)》數據顯示,在生産端,2021 年農業整體信息化率爲 25.4%,其中,畜牧養殖業是信息化率最高的行業;銷售端,網絡銷售額占農産品銷售總額的 14.8%,産品質量安全追溯信息化率爲 24.7%。整體而言,a&s Research 數據顯示,2022 年中國智慧農業市場規模達 743 億元。
3、發展趨勢展望
構建符合我國需求的推廣與培訓體系,推動智慧農業滲透率提升
" 大國小農 " 是中國農業基本國情。小農戶對智慧農業設備及系統存在不會用、不願用、用不起的情況,導緻智慧農業應用滲透率不高,限制行業發展。目前,智慧農業多用于高價值經濟作物、大型企業及大型農場中。未來,一方面,我國将積極探索适用于家庭農場、小農戶的智慧農業實現形式,從政府補貼、豐富農村經濟新業态到鼓勵智慧農業行業創新等方面,将智慧農業行業與我國實情緊密相連,使信息技術更好地支撐我國農業發展;另一方面,需加快普及農業生産者的數字技能培訓。智慧農業技術門檻高,而大量農業生産者的知識儲備不足以支撐其使用相關系統及設備,政府或行業協會應提供相關培訓,幫助其理解并熟練使用,從實處推動智慧農業的普及。
農業機器人将成爲提高農業機械化水平的主要發展方向
目前,我國農作物耕種收綜合機械化率仍低于發達國家平均水平,大田農業機械化已發展較爲成熟,但仍有部分精細化領域,如水果采摘、棉花摘頂等,無法适用傳統機器,而農業機器人則可實現精準化、智能化、少人化的田間管理。同時,我國已擁有完整的機器人産業生态體系,行業基礎較好,可助力農業機器人行業快速發展。未來,随着針對農業應用場景的機器人技術逐漸成熟,機器人價格降低,農業機器人将先被用在高工價的農藝作業環節,再進行産業化應用,最終解決農業收獲階段的痛點,如水果采摘、棉花摘頂等,推動農業整體發展,減少人力支出和農業勞動時間,提高工作效率。Research Dive 數據顯示,2026 年,亞太農業機器人市場規模預計将以 19.7% 的複合年增長率增長,收入将達 37.98 億美元。
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