物聯(lián)網(wǎng)技術與農(nóng)業(yè)轉型研究

林華堅，倪 婷

（1.蘭州理工大學計算機與通信學院，甘肅蘭州 730050；2.蘭州理工大學經(jīng)濟管理學院，甘肅蘭州 730050）

物聯(lián)網(wǎng)技術與農(nóng)業(yè)轉型研究

林華堅1，倪 婷2

（1.蘭州理工大學計算機與通信學院，甘肅蘭州 730050；2.蘭州理工大學經(jīng)濟管理學院，甘肅蘭州 730050）

20世紀70年代末，中國農(nóng)村逐步開始實行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制，這種方式不僅充分調動了農(nóng)民的生產(chǎn)積極性使農(nóng)民走向富裕，而且為改革開放打下了堅實的農(nóng)業(yè)基礎。然而近年來農(nóng)業(yè)的人均勞動力產(chǎn)值增速與我國經(jīng)濟發(fā)展增速出現(xiàn)了不匹配的情況，伴隨著新一代信息技術的突破和擴散，智能制造、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等都對傳統(tǒng)發(fā)展理念、發(fā)展方式產(chǎn)生了顛覆性、革命性的影響，引發(fā)了經(jīng)濟社會發(fā)展的深刻變革。如何利用科學技術去補齊我國的農(nóng)業(yè)短板、進一步解放生產(chǎn)力、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、縮小貧富差距是當前迫切需要解決的問題。文章從我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀入手，比對國外農(nóng)業(yè)發(fā)展進程，結合物聯(lián)網(wǎng)技術對于我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響，進而探求我國農(nóng)業(yè)可取的發(fā)展方式和當前應采取的政策的建議。

物聯(lián)網(wǎng) 大數(shù)據(jù) 生產(chǎn)效率 農(nóng)業(yè)發(fā)展

提升產(chǎn)業(yè)競爭力是發(fā)展一個產(chǎn)業(yè)的關鍵，產(chǎn)業(yè)政策是促進和提升產(chǎn)業(yè)競爭力的重要方式。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的競爭力和發(fā)展水平與一個國家的經(jīng)濟發(fā)展水平也是息息相關的。物聯(lián)網(wǎng)被視為全球下一個萬億元級規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)的技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到了世界各國的廣泛關注，如何結合這一新興技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行產(chǎn)業(yè)升級也是亟待思考的問題。

我國是世界上人口最多的國家，然而人均耕地面積卻不足世界平均水平。人均耕地少、經(jīng)濟發(fā)展水平低、勞動力老齡化更是我國廣大農(nóng)村的普遍現(xiàn)象。以一種更高效率的產(chǎn)出模式進行農(nóng)業(yè)轉型，對于提高農(nóng)業(yè)發(fā)展水平、縮小貧富差距、為經(jīng)濟增長注入新動力都有重要意義。

1 我國農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析

1.1 我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

圖1-1所示，選取近10年的數(shù)據(jù)[1]進行分析，10年來我國第一產(chǎn)業(yè)就業(yè)人口逐步降低，產(chǎn)值處于緩慢下降的趨勢。截止2015年的數(shù)據(jù)顯示，中國仍然有近28%的勞動力從事于第一產(chǎn)業(yè)，然而其產(chǎn)值卻僅占GDP的8%，由此可見我國農(nóng)業(yè)發(fā)展水平現(xiàn)狀仍屬于勞動密集型。如何在保證滿足需求的前提下降低勞動力水平，是提高生產(chǎn)效率、解放更多生產(chǎn)力到其他產(chǎn)業(yè)以緩解人口老齡化壓力的關鍵所在。

2015年農(nóng)村人口比重為43.90%（包含進城務工人員），其中65歲以上人口占比10%。從現(xiàn)實數(shù)據(jù)來看，我國農(nóng)業(yè)的轉型刻不容緩，并且轉型的方向必須向著農(nóng)業(yè)勞動人口比重降低、生產(chǎn)效率提高、充分利用老年人口勞動力、改變農(nóng)業(yè)處于產(chǎn)業(yè)鏈底端的現(xiàn)狀的方向發(fā)展。

圖1-2所示，我國農(nóng)作物播種面積總體趨于穩(wěn)定，只有豆類下降明顯。其原因為我國大豆競爭力不強導致依賴于進口，加之于退耕還林、建設用地的增加，農(nóng)業(yè)作物的播種面積空間有限，必然將促使我國走向更加集約的生產(chǎn)方式。只有單位產(chǎn)值的提高，才能增加農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。而對于農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構，由圖1-3中數(shù)據(jù)和目前國民生活水平的提高可以預計，未來糧食產(chǎn)量將維持穩(wěn)定水平，水果、茶葉等農(nóng)產(chǎn)品的需求會持續(xù)增長。

從以上3個方面可以粗略描述我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀為：耕地面積受限、農(nóng)業(yè)人口勞動力不足、生產(chǎn)力效率較低、市場需求導向由對谷物的溫飽型逐漸轉變?yōu)閷σ运⒉枞~等為主要代表的享受型。

1.2 從國際視野分析我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

世界各國由于國情、地理環(huán)境等的不同從而發(fā)展情況也千差萬別，下面以國外的三大成功。模式和我國的現(xiàn)狀進行比對，提供一些可借鑒經(jīng)驗。

1.2.1 以色列模式

以色列地處中東，既缺水又少土，因此以色列非常注重土地和淡水的高效利用，以色列節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展水平居世界第一位[2]，平均每立方水可產(chǎn)2～3 kg糧食，是我國的2～3倍，水肥利用率達80%～90%?，F(xiàn)在的以色列利用精耕細作的方式高效利用每一寸土地，實現(xiàn)了高效率的產(chǎn)出，不僅改變了糧食進口的初狀，而且可以糧食出口。

圖1-1 第一產(chǎn)業(yè)就業(yè)人口占比與產(chǎn)值占比

圖1-2 2015年農(nóng)業(yè)播種面積統(tǒng)計

圖1-3 農(nóng)業(yè)主要指標總產(chǎn)量

1.2.2 美國模式

美國國土平坦廣闊，以廣泛使用農(nóng)業(yè)機械提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率和農(nóng)產(chǎn)品的總產(chǎn)量為主要特色。美國農(nóng)業(yè)機械化世界第一，平均每個農(nóng)場耕種土地近1 600 hm2，可想而知，一旦離開機械的美國農(nóng)業(yè)難以發(fā)展。在美國直接從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的約為350萬人，這350萬人的產(chǎn)出不僅養(yǎng)活了3億美國人，還使美國成為全球最大的農(nóng)產(chǎn)品出口國。所以，美國采用高水平的機械模式提高人均勞動力的產(chǎn)量，進而提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

1.2.3 法國模式

與土地稀缺、勞動力充足的以色列；土地充足、勞動力緊缺的美國不同，法國處于兩者之間—典型的勞動力與土地適中，這類國家多以自給自足的小農(nóng)經(jīng)濟為主。多年來，為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，法國政府實行“一加一減”的政策：一加指為防止土地分散，規(guī)定土地只許一個子女繼承；一減是規(guī)定55歲以上農(nóng)民必須退休，并且發(fā)放離農(nóng)補貼。如今法國的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值居歐洲之首，小農(nóng)經(jīng)濟已經(jīng)成為過去式，取而代之的是世界領先的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。法國選擇了通過集約土地減少農(nóng)民，迫使產(chǎn)業(yè)進行升級的方式提高生產(chǎn)效率，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

1.2.4 我國可借鑒的國外經(jīng)驗之處

我國國土廣闊國情復雜，既有土地廣闊、人煙稀少的東北、西北地區(qū)，也有土地緊缺、人口密集的東南沿海地區(qū)；有平地、山地、荒漠等多樣的耕作環(huán)境，因此不同地區(qū)政策的選擇也應本著因地制宜的原則。土地稀少的地方應該發(fā)展高附加值的作物，結合新型的農(nóng)業(yè)形態(tài)提升單位產(chǎn)出；土地廣闊的地方應集約土地盡量機械化耕作，減少勞動力的投入以增加人均勞動力產(chǎn)出。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術支持下新型的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

自2005年國際電信聯(lián)盟正式接受物聯(lián)網(wǎng)概念以來，許多歐美發(fā)達國家都將物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)視作角逐新技術革命浪潮的重要手段。2009 年，時任國務院總理溫家寶在無錫發(fā)表“感知中國”的講話后，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展慢慢上升到了“國家戰(zhàn)略”的高度，此后被列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)名單[3]。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)應用領域有很大的發(fā)展?jié)摿?，通過物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源、農(nóng)田環(huán)境以及生產(chǎn)模式更為高效便捷的管理。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領域的應用應優(yōu)先面向產(chǎn)業(yè)轉型的發(fā)展，以市場需要為導向，以面向解決“三農(nóng)”發(fā)展問題為重點，拓展創(chuàng)新研究領域。

物聯(lián)網(wǎng)技術支持下農(nóng)業(yè)的發(fā)展特點有：農(nóng)作物墑情可感知、食品安全有保障、生產(chǎn)作業(yè)自動化、農(nóng)產(chǎn)品銷售方式多樣化、盈利模式新型化。

2.1 農(nóng)作物墑情可感知

中國自古就是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)一直受天氣和環(huán)境影響較大，農(nóng)靠天吃飯的現(xiàn)狀始終沒有徹底改變。我國政府在黨的十八大上提出“新四化（新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化）”的目標，其中的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化不僅能改變幾千年來中國農(nóng)民靠天吃飯的現(xiàn)狀，更能成為中國經(jīng)濟新常態(tài)的一個增長點，加快經(jīng)濟轉型升級。要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化，農(nóng)業(yè)墑情的感知必不可少，墑情信息可為農(nóng)作物管理、銷售、溯源等提供信息。

農(nóng)作物的墑情信息主要依靠各種傳感器進行感知，比如溫濕度傳感器、雨滴傳感器、CO2傳感器、氣壓傳感器、pH 值傳感器等，通過這些傳感器獲取農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、儲存等過程中的各類屬性參數(shù)，使產(chǎn)品參數(shù)由宏觀細化到個體乃至微觀，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品各環(huán)節(jié)的有效掌控。與此同時，這項技術在傳統(tǒng)食品的現(xiàn)代化生產(chǎn)方面也有著很大的應用價值。采用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、流通、銷售過程中需要的各種信息，真正做到精細化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這樣可以增強對各種生產(chǎn)要素的利用率，提高農(nóng)業(yè)效益。

2.2 食品安全有保障

隨著生活水平的提高，農(nóng)產(chǎn)品的安全問題成為人們關注的熱點。近年來由于“毒豆芽”、“毒大蔥”等危害人們健康的有毒農(nóng)產(chǎn)品的出現(xiàn)，其辨別也成為生產(chǎn)者和消費者極度關心的問題。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展、產(chǎn)品成本的降低，將物聯(lián)網(wǎng)技術運用到農(nóng)產(chǎn)品源頭已經(jīng)成為可能。

通過各類傳感器記錄農(nóng)作物生長的全過程，構建農(nóng)產(chǎn)品的唯一識別碼系統(tǒng)，實現(xiàn)流向消費者的農(nóng)產(chǎn)品一物一碼，一旦檔案信息形成不可更改，消費者可根據(jù)識別碼查詢農(nóng)作物檔案，選擇放心的農(nóng)產(chǎn)品。在流通環(huán)節(jié)，針對農(nóng)產(chǎn)品易腐爛變質的特性，控制溫度可以實現(xiàn)延長貨架期的目的：在冷鏈過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術可以對食品的溫度變化進行監(jiān)控，及早發(fā)現(xiàn)問題并迅速處理；在食品物流和銷售后的質量追溯中，物聯(lián)網(wǎng)技術也扮演著重要角色。

2.3 生產(chǎn)作業(yè)自動化

物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)作物智能培育領域有廣泛的應用前景，從育種到收獲階段，都可以用物聯(lián)網(wǎng)技術精細管理，降低人工的參與度以提高效率。

在育種階段，將物聯(lián)網(wǎng)技術、生物技術和遺傳工程相結合，通過生物傳感器篩選出優(yōu)良種子的遺傳基因，保證培育出的種子的質量。

在種植準備階段，通過溫濕度、光照等傳感器，實時采集土壤成份、種植環(huán)境等信息，全程可控；利用各種離子靈敏傳感器，精確測量土壤中氮、磷等營養(yǎng)元素的含量，保證農(nóng)作物適宜的生長環(huán)境。

在生長階段，利用CO2等傳感器調節(jié)光合作用；采用流量傳感器精確控制灌溉時間；通過音量等傳感器進行滅蟲、滅鼠工作，實現(xiàn)對農(nóng)作物生長階段的精細控制和管理，給農(nóng)作物生長所需要的最優(yōu)質的環(huán)境。

在收獲階段，借助色彩、形狀及重量傳感器監(jiān)測農(nóng)作物的顏色、外形和大小，以確定其成熟程度；利用物聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)庫，分析農(nóng)作物種植、生長及采集階段表明的各種跡象，反饋至前端從而進行準確的測算，以便掌握最合時宜的采摘和收獲時間。

2.4 農(nóng)產(chǎn)品銷售方式多樣化

時至今日，我國電子商務已經(jīng)發(fā)展得非常成熟了?，F(xiàn)在農(nóng)產(chǎn)品電商進入高速發(fā)展期，如陽澄湖大閘蟹、京東跑步雞等借助網(wǎng)絡營銷的力量，快速完成了全國的品牌推廣，其銷量更是達到了以往線下所不能企及的高度。由于農(nóng)產(chǎn)品品牌整體缺位，比其他品牌更有打造的空間，所以隨著生活水平的提高，人們對于高質量的農(nóng)產(chǎn)品需求會不斷增加，通過構建農(nóng)產(chǎn)品品牌，保持產(chǎn)品信譽在未來將會有巨大的收益空間和更加廣闊的市場。

除了品牌的銷售方式，如今阿里巴巴的農(nóng)村淘寶計劃同樣不可忽視。通過日益完善的冷鏈物流，農(nóng)產(chǎn)品能夠快速進城，為農(nóng)產(chǎn)品直接到達消費端創(chuàng)造了條件，通過顧客向農(nóng)民、農(nóng)場下單的方式去掉中間流通環(huán)節(jié)將大大降低流通成本。同時這種模式也可拓展為農(nóng)產(chǎn)品定制化，農(nóng)民根據(jù)消費者的訂單進行種植，消費者可實時看看種植狀態(tài)，決定何時采摘。這種方式也降低了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)成本和風險。其次可以通過大數(shù)據(jù)進行市場預測分析市場需求，精準的把握市場目標定位。農(nóng)業(yè)由于種植周期長往往容易造成當前有需求，之后卻產(chǎn)品過剩的周期性問題。通過大數(shù)據(jù)讓種植戶都了解市場行情、改變信息不對稱現(xiàn)狀，同時也避免了哄抬物價等行為的出現(xiàn)。不僅完成了從通過市場信息不對稱來獲取收益到通過專心提高產(chǎn)品質量滿足客戶需求來獲取收益方式的轉變，而且農(nóng)民也可以降低風險，避免滯銷。

2.5 盈利模式新型化

盈利模式是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生命線，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展水平不高的主要原因就是從事農(nóng)業(yè)活動收益不高還可能存在賠本的風險，往往需要國家提供補貼才能在平穩(wěn)物價水平下生存。而新形勢下各項技術的發(fā)展特別是物聯(lián)網(wǎng)技術為降低農(nóng)業(yè)經(jīng)營成本、提高農(nóng)產(chǎn)品質量、構建新的盈利方式創(chuàng)建了條件。

以往農(nóng)民從事生產(chǎn)只能通過銷售農(nóng)產(chǎn)品獲取利潤，有了物聯(lián)網(wǎng)技術的應用就可以通過產(chǎn)品實時檢測提高產(chǎn)品附加值；可以通過多年的種植數(shù)據(jù)穩(wěn)定產(chǎn)品質量，分析出一套提高產(chǎn)品質量的解決方案，這對于起步階段的智能種植可獲取的利潤是一個很大的平臺，同時也有很大的上升空間；農(nóng)民可以分享自己的農(nóng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)在平臺上，所有的產(chǎn)品成長情況一目了然，當消費者想吃新鮮的農(nóng)產(chǎn)品可就近采摘，所有土地的情況也是透明的，當有土地限制的情況下可以出租種植或者訂單式種植，這樣的方式最大限度地提高了土地的利用率，以往農(nóng)民難以變現(xiàn)的固定資產(chǎn)也變成了重要的收入來源。在這種模式的變革下未來農(nóng)業(yè)的前景空間巨大。

3 “十三五”時期農(nóng)業(yè)轉型發(fā)展的對策思考

3.1 政策建議

政府作為市場的調控方可以從以下幾方面著手促進農(nóng)業(yè)轉型升級：（1）促進物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供智庫；（2）健全農(nóng)村土地流轉制度，加快立法保障農(nóng)民權益；（3）扶持一批示范性項目，帶動廣大農(nóng)民積極性；（4）增加農(nóng)機補貼促進農(nóng)業(yè)機械化。

3.2 企業(yè)機遇

新技術的出現(xiàn)必然帶來新的機遇，而近年來農(nóng)村土地流轉制度更加健全，農(nóng)業(yè)進行商業(yè)化運作成為可能，新技術的出現(xiàn)也為原本不熟悉農(nóng)業(yè)的企業(yè)實現(xiàn)跨界轉行尋找新的利潤來源創(chuàng)造了的條件。企業(yè)可以利用高科技實現(xiàn)生產(chǎn)標準化，從供應種植、到流通銷售各個環(huán)節(jié)都建立起一套完善的標準制度，打造全產(chǎn)業(yè)鏈的高效協(xié)同。隨著生活水平的提高、消費群體升級，人們更加注重于品質的需求，而整個市場并沒有形成品質標準，品質不能得到消費者的信任，資金的進入具有了可能性，龐大的市場需求給了企業(yè)巨大的發(fā)展空間。

4 結論

結合物聯(lián)網(wǎng)技術進行新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、建立農(nóng)產(chǎn)品溯源機制、進行營銷與獲利模式的升級，為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的轉型帶來了新的契機。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術的應用改善了農(nóng)作物的產(chǎn)品品質，提高了土地的產(chǎn)出效率；提供了安全可靠的農(nóng)產(chǎn)品溯源保障機制；實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與農(nóng)機產(chǎn)品的有機結合；提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率；提高了農(nóng)業(yè)抗御自然災害的能力，減輕了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營損失。物聯(lián)網(wǎng)技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領域的結合、加快了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉型升級，引導農(nóng)業(yè)向規(guī)?；?、精準化、智能化和節(jié)約型的方向發(fā)展，為實現(xiàn)集約、高產(chǎn)、高效、優(yōu)質、生態(tài)和安全的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以及促進農(nóng)民脫貧致富、為經(jīng)濟發(fā)展注入新動力都有重要意義。

[1]國家統(tǒng)計局．中國統(tǒng)計年鑒．北京：中國統(tǒng)計出版社，2006～2015

[2]賈蕾．以色列農(nóng)業(yè)水資源管理模式和節(jié)水經(jīng)驗．黑龍江農(nóng)業(yè)科學，2015，（2）：156～158

[3]劉海濤．物聯(lián)網(wǎng)的“感知中國”之路．網(wǎng)絡傳播，2017，（5）：34～35