“农业4.0”背景下我国精密农业发展趋势分析

2013年德国政府提出了“工业4.0”的概念, 它定义了信息技术在工业化进程中的重要作用, 引起了国际社会的极大关注。2年后, “农业4.0”概念于2015年提出, “农业4.0”可以概述为由物联网、移动互联网和云计算支持的现代农业形式。在1.0传统农业, 2.0机械化农业, 3.0信息农业之后, “农业4.0”模式将现代农业提升到了一个新的发展阶段[1]。

精密农业是大数据与农业种植整合的农业应用与实践体系, 代表了“农业4.0”模式下农业重要的发展方向。相关信息显示, 全球精密农业市场将从2014年至2020年以12.4%的年复合增长率增长, 达到45.5亿美元。中国作为一个传统农业大国, 如何应对人口、经济及环境的多重压力, 实现有限资源条件下农业的可持续发展, 建立精密农业的发展模式不失为科学的发展方向。

1 精密农业的概念

精密农业是一个农业应用和实践系统, 包括数据获取、数据解码、数据优化和田间活动等环节[2] (图1) 。使用数据科学根据每个单位的农田的具体情况精确调节和优化农业投资和管理措施, 从而最大限度地提高产量和经济效益, 同时减少资源利用, 保护农业生态。其中, 数据信息的获取工作包括作物相关信息, 包括作物外部信息与内部信息;数据解码则是通过一系列软件应用技术来分析信息, 并将该信息通过网站或应用程序呈现给农业从业者, 包括种植者和农业技术服务人员;田间工作主要用于指导现场工作, 以实现精确种植、精确灌溉、精确喷洒, 以最大限度地提高产量和经济效益。

2 国外精密农业的发展概况

近年来, 国外众多农业机构及跨国公司均已开始布局精密农业, 从而能够应对未来农业发展的挑战。Monsanto (孟山都) 在数据科学和精密农业方面投入了大量资金, 在2012年花费2.5亿美元收购Precision Planting, 2014年收购Solum的土壤分析业务部门, 2015年整合气候合作平台并且将其作为未来的主要发展方向。

如今, 精密农业企业已经成为投资者眼中蓝筹股。Monsanto的精密种植业务部门最近与AGCO就精确种植相关数据进行了合作, 住友化学子公司瓦特美国与Iteris就农业数据分析达成协议;Du Pont (杜邦) 与John Deere签署了数据共享协议, 并与AGCO和Raven签署了无线数据传输解决方案合作协议。

跨国公司和专业农业机构对精密农业的热情也吸引了大量风险投资和具有巨大市场潜力的多元化投资者的进入。据美国风险投资公司统计, 2015年农业和食品行业的风险投资大幅增长达到4.86亿美元, 增长54%。以Google风投为例, Google风险投资公司与其他投资者联手, 于2016年5月份在农民商业网络中投资1 500万美元, 通过建立农场信息数据库, 为管理者提供种子使用、施肥量、种植方法、环境因素等农场信息;Google风投与以色列Green Soil投资公司合作, 对智能灌溉公司Crop X进行投资;Google风险投资公司与Andreessen Horowitz等7家公司合作, 在农业软件Granular上注资1 870万美元;此外, Google风投正致力于开展气候分析和作物生产数据开拓的投资评估。

不难发现, 以Google风投为首的资本已经确立精密农业为农业发展的重要发展方向, 并致力于打造以土壤物联网为基础的精密种植、智能灌溉与精准生产为一体的农业管理体系。

3 我国精密农业的发展概况

在全球范围内, 精密农业的发展仍不平衡。美国作为精密农业覆盖的市场主体, 经长期探索和积累发展, 精密农业已经发展出成熟的行业标准和商业模式。以Monsanto为例, 其下属的Climate Basic平台在美国已经覆盖了3 000万hm2的作物面积, 意味着美国45%的玉米和大豆使用了该平台;同时, Monsanto将1 hm237美元的固定价格改为1 hm27美元来鼓励农民使用Climate Pro, 该系统到目前为止覆盖了美国200万hm2的耕地。而在南美洲, 亚太和欧洲, 特别是在巴西、阿根廷、东欧和中国, 精密农业仍处于早期阶段, 但政府及民间资本对精密农业的关注度日趋提高。

我国自20世纪90年代开始研究精密农业, 并在北京、上海、新疆和黑龙江等地开展了大规模应用试点。2005年我国开始进行测土配方施肥试验。据我国农业部统计, 配制施肥后, 作物产量平均增长4%~7%, 节省30%的应用成本。2014年底, 我国农业部提出了到2020年主要农作物、化肥和农药使用量为零增长的计划, 期望以精确施肥作为带动精密农业发展的突破口。

随着我国土地转让政策的稳步推进, 国家土地流转呈现加快趋势, 2014年底我国实现土地流转总量2 670万hm2, 同比增长18.3%, 转移土地占农民承包耕地的30.4%。根据发达国家农业发展进程, 精密农业的发展需求将会随农业市场扩张和农业产业集约化的过程逐渐增加, 日益增长的中国农业市场需求也催生了传统农业新理念产生的相关驱动因素。

2015年, 我国农业部启动了稻米、小麦、玉米、大豆、棉花、蔬菜等8个品种全产业链农业信息分析预警试点, 并筹建了全产业链分析预警团队, 建立了比较完整的农业信息平台及农业部市场预警专家委员会, 从而能够科学地对农产品市场进行分析和评价。我国农业部还发布了16种农业物联网应用模式, 期望利用物联网实施“互联网+”现代农业模式, 从而实现资源节约与高效利用相结合、环保节能与生产效率提高相融合、生产环节与营销环节智能化的先进农业生产模式。

4 我国精密农业的发展趋势

中国一直致力于稳步推进农业信息化和精细农业的现代农业生产模式, 但在推进先进生产模式时需要考虑到众多影响因素的存在。例如:精密农业的市场缺乏科学的技术规范与成熟管理体系, 数据信息系统的建立需要长时间的科研投入与整合, 数据的收集与整理及云处理中心的建立需要实力企业的进入, 公众对农业信息管理及精密农业的接受程度受相关软体的实用性及简易性影响。

不难看出, 中国发展精密农业之路需要考虑政策、财政、科研及公众接受度等多方面影响, 未来信息化的实用性将成为助推中国传统农业向现代农业全面转变的关键。

摘要：精密农业是大数据与农业种植整合的农业应用与实践体系, 代表了“农业4.0”模式下重要的农业发展方向。概述精密农业的概念及发展现状, 对我国精密农业的发展趋势进行了分析与探讨。

关键词：农业4.0,精密农业,发展模式,发展趋势

参考文献

[1] Cornelia Weltzien.Digital agriculture or why agriculture 4.0 still offers only modest returns[J].Landtechnik, 2016, 71 (2) :66-68.

[2] National Research Council.Precision Agriculture in the21st Century:Geospatial and Information Technologies in Crop Management[M].Washington, DC:National Academy Press, 1997.