智慧農業發展背景及發展面臨的機遇挑戰發展趨勢
我國農業的基本現狀是“大國小農”，農業產業發展仍然受限于農業從業人員匱乏、年齡老化、農業用地減少等問題，利用高新技術和互聯網技術發展智慧農業，改變傳統農業生產方式，是當代農業發展的必然趨勢之一，以農業信息化和人工智能為基礎的“智慧農業”應運而生。
智慧農業是以信息和知識為核心要素，通過互聯網、物聯網、大數據、人工智能和智能裝備等現代信息技術與農業跨界融合，實現農業生產全過程的信息感知、定量決策、智能控制、精準投入、個性化服務的全新農業生產方式，是農業信息化發展從數字化到網絡化再到智能化的高級階段。
資料來源：普華有策
1、全球智慧農業發展現狀
智慧農業已成為世界現代化農業發展趨勢，全球各國都在加快智慧農業布局，加深人工智能、大數據、云計算等技術在農業領域的應用。
從全球范圍來看，美國、以色列、德國、日本、澳大利亞等國家的智慧農業發展水平、智慧農業的軟硬件技術水平處于較為領先的地位：
（1）美國農業是以大型家庭農場為主要模式的典型代表，美國的農場規模平均 200 公頃以上，遠超于我國 95%以上小農戶的僅有 3.4 公頃經營面積。美國農業所采用的模式所具備的人均耕種土地多、人力成本高等特點，決定了美國農業需要借助數字化以及機械化來解決勞動力成本問題，提高生產效率。美國信息化建設起步于 20 世紀 50 年代，美國通過提供輔助、稅收優惠等政策支持，以及建立信息服務體系以全面采集整理保存大量的農業數據資源，并支持農業信息化網絡基礎設施建設及投資模式，為農業信息化創建發展環境。從 20 世紀 90 年底開始，美國政府每年撥款 10 多億美元建設農業信息網絡，經過多年發展，美國現已成為世界上農業信息化程度最高的國家之一。根據《中國數字鄉村發展報告（2020）》，據預測美國在全球數字農業市場的市場規模占比為 31%，位列第一，正在采用大數據和互聯網方法提升農業生產的效率和效益，基于大數據的農村信息傳播商業化運作模式逐漸成為美國為農業傳播生產信息的重要模式之一。
（2）以色列耕地面積 35.1 萬公頃，人均耕地面積 0.058 公頃，氣候干燥少雨，約 60%的土地是沙漠，耕地的自然條件極差。受農業資源的制約，以色列政府高度重視智慧農業，農業發展走資源高效、生產集約的道路。以色列灌溉技術領先于一般農業國家，通過土地中的傳感器進行數據采集，實現澆水時間以及澆水量的自動化，降低水資源的浪費。除灌溉技術外，以色列擁有領先的生物綜合防治技術、高產種養技術、精準農業信息化技術、多倍體繁育技術和光熱網膜技術等技術，其農業呈現生產設施集約化、高科技低成本、經營模式多樣化、生產管理信息化、大數據管理精準化等特點。
（3）德國智慧農業具有農業機械化程度高、形成獨具特色的生態農業、農業社會化服務歷史悠久等特點。德國配備“3S”技術的大型農業機械，可在室內計算機自動控制下進行各項農田作業，完成諸如精準播種、施肥、除草、采收、畜禽精準投料飼喂、奶牛數字化擠奶等多項功能，能夠實現在同一地塊的不同地方進行矢量施肥與噴藥，確保藥、肥的高效利用，避免環境污染。2017 年，歐洲農業機械協會提出，未來歐洲農業的發展方向是以現代信息技術與先進農機裝備應用為特征的農業 4.0 模式。根據德國農民聯合會的統計數據顯示，目前一個德國農民可以養活 144 個人，這一數字是 1980 年的 3 倍。
（4）日本農業具有人均耕地面積嚴重不足、老齡化現象嚴重、勞動力不足等現象，日本于 20 世紀末即開始大力發展“大數據+農業”、“物聯網+農業”等革命性技術，以實現農業的信息化、集約化經營，利用信息化技術打造新型農業生態模型，減弱農業對自然環境和從業人員的依賴。政府多次發布相關政策以推動新興技術在農業領域的應用，并多次提供預算以支持智慧農業專題項目的研究，同時日本通過《農業現代化資金補助法》，對參與智慧農業的農戶每戶補貼 600萬日元、農業合作社補貼 5000 萬日元。日本政府通過發展智慧農業，實現在農業從業人口減少的趨勢下，農業競爭力不斷提升，目前，日本是亞洲地區農業信息化較為發達的國家。
（5）澳大利亞是綠色農業發展最快的國家，其生態農業種植面積達到 600 萬公頃，占世界總面積的 19%。20 世紀 90 年代以來，澳大利亞積極推動新技術在農業種植的應用，將全球定位系統、農田遙感監測系統、信息采集系統、地理信息系統、農場數字化管理系統等眾多先進技術運用到耕作上，實現從耕作到播種、施肥、施藥、收獲等多環節的精準化。隨著網絡技術的不斷發展，澳大利亞正在發展運用物聯網、云計算、移動互聯網等現代信息技術的智能農場、數字農莊等智慧農業模式。同時，政府投入大量物力、財力對農民進行專業知識和計算機等技術的培訓，以提高農民素質，提高農民掌握先進農業技術的能力。
2、我國智慧農業發展現狀
整體而言，對比全球市場，我國智慧農業起步較晚，農業機械化、作業智能化程度遠低于其他領先國家，依舊處于成長初期，市場空間廣闊。得益于我國全方位政策紅利支持，財政投入不斷增加推動智慧農業市場快速發展，地域之間普及水平有所差異，市場競爭格局分散，但細分市場穩步發展。具體如下：
（1）智慧農業處于成長初期，全方位政策與財政資金支持，市場空間廣闊
目前我國智慧農業的研究及開發已初具規模，標準化技術和應用過程也相對較為成熟，但是由于農業物聯網架構下的智慧農業在我國運行時間比較晚，尚處于以示范項目引導的成長初期。我國在智慧農業領域基本形成一套從國家頂層設計到地方落實執行，從基礎設施建設到技術推廣應用、社會化服務的完整政策體系，引導上下聯動、多方參與、協同合作促進智慧農業快速發展。
從長期的角度來看，智慧農業是解決我國人口與土地矛盾的重要路徑，根據國家戰略規劃，我國2025年農業數字經濟占農業增加值比例要從2021年的7.3%達到 15%，農業生產經營數字化轉型取得明顯進展，2035 年，農業農村現代化基本實現。同時，2020 年全國縣域農業農村信息化建設的財政投入總額達到 341.4億元，縣均財政投入 1,292.3 萬元，較上年提升 65.3%；鄉村人均財政投入 46.0元，較上年提升 79.6%，財政投入不斷增加推進行業快速發展，市場空間廣闊。
（2）經濟發展不均衡引致區域性差異，各地區積極探索差異化發展路徑
2020 年，全國縣域農業農村信息化發展總體水平達到 37.9%，相較于同期提高 1.9 個百分點，其中東部地區 41.0%，中部地區 40.8%，西部地區 34.1%。從地區總體發展水平來看，高于全國發展總體水平的有 14 個省份，其中，浙江在全國繼續保持領先地位，發展水平為 66.7%，江蘇和上海分居第二、第三位，發展水平分別為 56.5%和 55.0%。浙江、江蘇、上海等東部經濟較發達省份數字農業農村發展水平遠高于西部省份，但即使在浙江、江蘇等發展水平較高的省份，也存在縣域之間的發展不平衡現象。
基于上述區域性差異背景，我國通過先行在經濟發達地區大力投入并發展農業農村數字化，形成了一批典型示范區域，以此為樣板推廣到經濟較落后地區，從而逐步實現全國范圍內的農業農村數字化。在我國的統籌部署下，各地政府認真貫徹落實國家精神，接連出臺相關政策推動智慧農業發展，探索符合各自稟賦優勢的差異化發展路徑。
（3）智慧農業細分領域眾多，行業競爭格局分散
智慧農業覆蓋范圍廣，細分領域眾多。按照產業劃分，分為種植業、畜禽養殖、水產養殖；按照生產過程，分為產前、產中、產后；按照技術類別，分為大數據服務、物聯網及設備、智能裝備、管理系統、交易平臺。
按照產業劃分，畜禽養殖信息化水平最高，為 30.20%，設施栽培、種植業、水產養殖的信息化水平分別為 23.50%、18.50%和 15.70%，整體信息化水平偏低，仍有較大的市場發展空間。
我國智慧農業尚處于成長初期，細分領域眾多，全方位政策紅利催生農業生產企業、互聯網巨頭、地域性新生企業和行業資本進入智慧農業領域，行業內現有企業大多屬于初創階段，尚未在產業鏈的各環節上形成成熟的市場，導致我國智慧農業競爭格局分散且不明晰，各企業的市場地位隨行就市地動態變化。
（4）物聯網及設備、大數據服務及管理系統等細分領域快速發展
1）物聯網及設備：我國農業物聯網產業目前已初步形成完整的物聯網產業體系，各類農業專家系統、配方施肥系統、監測預警系統、質量追溯系統等農業專用軟件平臺、農業物聯網解決方案咨詢、軟件服務等發展迅速，應用前景廣闊。《農業科技發展“十三五”規劃》提出，到 2020 年，我國農業物聯網等信息技術應用比例從 2015 年的 10.2%提升至 17%，農業生產信息化、智能化水平明顯提高。
2）大數據服務及管理系統：我國智慧農業平臺中，根據《中國智慧農業發展研究報告》數據，2014 年-2020 年間各級地方政府共建設 709 個智慧農業相關項目，其中有 268 個項目是用于平臺建設。目前“互聯網+政務服務”平臺正快速延伸至鄉鎮，農業行政審批流程電子化改革初見成效，“互聯網+基層”黨建建設全面展開，平安鄉村數字化平臺初步建成，基本建成涵蓋6 級聯網應用體系。推進“互聯網+政務服務”有利于建設服務型政府，為民眾提供更為便捷高效的政務服務。
3、面臨的機遇
（1）智慧農業政策頂層設計加速完善大力推進產業發展
政策層面，我國連續多年提到“農業信息化”、“農業現代化”等內容。2014 年我國首次提出“建設以農業物聯網和精準裝備為重點的農業全程信息化和機械化技術體系”，將物聯網建設作為農業信息化的重點工程。2016 年，智慧農業被寫入國家重要文件中，標志著智慧農業成為我國戰略發展頂層設計的重要內容。2018 年以后，國家對于傳統農業數字化升級的重視程度不斷提升，智慧農業相關的政策出臺頻率大幅加快，將鄉村振興作為重大部署戰略，確立推進農業農村優先發展，加快推進農業農村現代化。2021 年我國發布的《“十四五”推進農業農村現代化規劃》中提到“要加快數字鄉村建設，發展智慧農業。建立和推廣應用農業農村大數據體系，推動物聯網、大數據、人工智能、區塊鏈等新一代信息技術與農業生產經營深度融合”。
“鄉村振興”戰略實施以來，我國農業農村現代化取得了突破性進展，農民的人均收入增速連續 10 年高于城鎮居民，2021 年我國農村居民人均可支配收入達 18,931 元，增速達 9.7%，高于城鎮居民收入增速 2.6 個百分點。鄉村振興戰略的實施大力改善農業基礎設施建設，為農業生產朝智慧化轉變提供強有力的支撐。同時，隨著各項國家政策的落地實施，智慧農業的建設現已成為新型農村建設下的重要工程。國家對于智慧農業以及農業現代化的重點關注和指導，成為推動智慧農業發展的重要機遇條件。
（2）新興技術快速發展，為智慧農業提供良好的技術支撐
智慧農業屬于技術密集型產業，通過引入 5G、云計算、人工智能、大數據、互聯網、物聯網等新興智能技術，提升現代農業的生產能力。新興智能技術在經歷概念驅動、示范應用引領之后，技術實現顯著進步、產業應用更加成熟，在與農業的融合發展中，實現智慧農業技術的快速突破。利用農作物環境信息傳感器、水肥一體化、灌溉節水控制器等技術，實現對農作物溫室大棚的智能化管理；農業大數據與云計算技術，實現災害預警和預測量化農作物產量的功能；農機深松作業監測系統的大面積使用，加快疏松深層土壤、打破犁底層、改善耕層結構、增強土壤蓄水保墑和抗旱排澇能力的速度，解決了農作物面積和質量人工核查難、人工核查慢的問題。隨著新興技術的不斷發展以及應用領域的橫向拓展，農業生產環節的智能化水平將大幅提升，農業資源的配置、規劃及使用將更加高效，農業信息化從單項技術應用轉向綜合技術集成、組裝和配套應用，智能技術與智慧農業的深度結合，為農業現代化發展提供堅實的技術支撐。
（3）土地確權帶來的規模化經營，提升對于智慧農業發展的需求
為規范農村土地經營權流轉行為，保障流轉當事人合法權益，加快農業農村現代化，2021 年 1 月，農業農村部頒布《農村土地經營權流轉管理辦法》，“辦法”中提到“土地經營權流轉應當確保農地農用，制止耕地‘非農化’、防止耕地‘非糧化’，流轉規模應當與農業科技進步和生產手段改進程度相適應，與農業社會化服務水平相適應”。
隨著土地所有權、土地使用權和他項權利的確認、認定，我國土地流轉率呈直線上漲，根據農業農村部數據，我國土地流轉規模已從 2007 年的 6,400 萬畝增長至 2018 年的 5.31 億畝，部分省市耕地流轉率已達 50%。土地流轉有利于解決和實現土地、勞力、資金、技術、信息等生產要素的優化配置和組合，實現規模經營的發展。智慧農業所帶來的降本增效主要建立在農業經營生產的高度規模化與集約化的基礎上，農業生產面積越大、規模化程度越高，邊際成本也就越低。
隨著農村土地流轉的進一步推進，農業經營朝向集約化發展，市場對于智慧農業的需求存在很大的發展空間。
（4）農村基礎設施不斷完善，為智慧農業普及推廣提供有利條件
我國農村網絡基礎設施不斷改善升級, 全國行政村通光纖率和 4G 覆蓋率均超過 98%1，鄉村廣播電視網絡基本實現全覆蓋，人工智能、5G、大數據等新一代互聯網技術也逐漸在農村地區推廣應用，截至2021年底,我國已建成142.5萬個5G基站,總量占全球60%以上,5G用戶數達到3.55億戶。新一代高速網絡向農村地區的快速延伸為智慧農業發展、數字鄉村建設奠定了網絡基礎。同時，農村物流設施建設逐步完善，農村地區電商服務支撐能力顯著加強，鄉村電網、水利、公路等基礎設施數字化升級改造不斷加快。農村基礎設施建設的不斷完善為智慧農業的普及和推廣提供了有利的條件。
（5）疫情促使智慧農業轉型加快
新冠肺炎疫情期間，居家隔離、生產勞動暫停、物流運輸受限等因素給農產品銷售帶來極大困難，也使廣大農民進一步意識到了數字化的重要性，使得智慧農業轉型加快。2020 年 3 月，農業農村部開通了全國農業農村應對新冠肺炎疫情數據服務平臺，不僅提供農業政策信息和服務，更重要的是通過滲透融合農業產業鏈與數據鏈，用現代信息技術創新完善數據采集和應用方式，進一步提高了農業數字化水平。2020 年 7 月，農業農村部和財政部發布了 2020 年重點強農惠農政策，其中提到“應對新冠肺炎疫情新形勢，國家將繼續加大支農投入，加快推進農業農村現代化”。為防止人員聚集與交叉感染，線下超市、便利店等實體零售店在疫情期間關門歇業，網絡購物進一步向全國尤其是偏遠地區和貧困地區滲透，并帶動物流體系也進一步向農村地區輻射和覆蓋，為農業農村的數字化轉型提供了有利時機。
化與集約化的基礎上，農業生產面積越大、規模化程度越高，邊際成本也就越低。隨著農村土地流轉的進一步推進，農業經營朝向集約化發展，市場對于智慧農業的需求存在很大的發展空間。
4、面臨的挑戰
（1）智慧農業區域發展不均衡，全面推廣和大規模產業應用尚需一定時間
近幾年，雖然我國智慧農業發展速度較快，已經在東部沿海經濟發達地區完成了一批智慧農業示范區縣、智慧農業龍頭企業的示范樣板，但是因我國中西部地區與東部沿海地區在經濟發展水平、基礎設施建設、創新應用的主觀能動性等方面尚存在一定差距，因此在智慧農業的推廣和普及上亦存在明顯差距。此外，目前智慧農業大多為示范類項目，產業端的大規模應用尚未普及，亦需要一定的時間周期。雖然全國推廣和產業應用是智慧農業的未來發展趨勢，但是過程中離不開國家政策的持續支持、基礎設施的持續完善、配套制度的持續落地，因此需要一定的時間。在此過程中，行業內企業需要持續加強自身的技術研發、生產制造、渠道布局等方面的能力，才能跟隨行業發展而不斷壯大。
（2）互聯網巨頭加速布局，加劇行業競爭
國家政策的支持不僅推動傳統種植和養殖企業轉型智慧農業，如大北農、溫氏股份等，也吸引了一批具有智能技術的現代互聯網企業和農業科技創業公司由不同模式切入解決農業發展問題，如阿里巴巴、京東、網易等互聯網巨頭，陸續布局智慧農業、探索應用方向。同時，智慧農業競爭格局呈現一定的地域性特征，跨區域競爭日益激烈。雖然農業領域覆蓋面廣、復雜性及專業度要求高，需要在行業內有深厚的經驗積累和理解才能開發出符合實際需求的產品，互聯網巨頭與地方性新生企業目前在農業領域的優勢尚不明顯，但是互聯網巨頭的加入在一定程度上加劇了行業競爭，對一直在行業內深耕的企業提出了更高的要求。
5、智慧農業未來發展趨勢
（1）由成長初期向全面推廣階段發展，下游應用從政府端向產業端延伸
在國家政策的大力支持下，智慧農業快速成長，由成長初期的經濟發達地區先行先試，打造一批有重大影響的智慧農業應用示范工程和建設一批國家級智慧農業示范基地，到向全國各地全面推廣階段推進。根據中商產業研究院對中國智慧農業未來發展的預測，到 2025 年，我國基本完成智慧農業局部試點培育，在我國東部沿海經濟發達地區完成一批智慧農業示范區縣、智慧農業龍頭企業的示范樣板，開始進入全面推廣階段。
此外，目前智慧農業下游應用領域主要為政府部門和農業示范園區等，隨著智慧農業的成熟、普及及推廣，以及農民的收入進一步提高和觀念逐步轉變，未來智慧農業在產業端的應用也將越來越普遍，農業企業、家庭農場等將更多的使用智慧農業相關技術與產品以提高其生產效率和產品質量等。
（2）全面推動農業信息數據化進程，建立農業數據庫
隨著遙感觀測與導航定位、互聯網、物聯網、大數據等技術的融合，農業信息的獲取需要多層次的監測與實時的反饋。從海量、多源、復雜的數據中提取有用的信息，建立合理有效的農業數據庫和數據集，將會是未來智慧農業發展的重要方向。農業大數據包括土壤、氣候、墑情、植保、動保等自然資源信息數據，農資、扶貧、流通、治理等行政行為信息數據。通過對上述信息數據進行有效分析和研究，農業行業能夠建立標準化、體系化、共享化的數據基礎，從而達到以數據驅動農業發展，把握發展趨勢、指導農業生產、調控市場供給，推進創新和發展的目的。農業農村部提出農業大數據是智慧農業的神經系統和推進農業現代化的核心關鍵要素，將推動建立國家農業數據中心、推進數據共享開放、發揮各類數據功能、完善數據標準體系，以夯實農業農村大數據發展和應用的基礎。
（3）提升農業全產業鏈數字化水平，市場競爭格局逐步清晰
傳統農業全方位、全角度、全鏈條的數字化改造進程加快，覆蓋農業生產的產前與產中全周期智能化，加快由消費向生產、加工延伸，智慧農業建設將開啟新的局面。基于農業產業鏈數字化覆蓋面逐步延伸、面向服務主體種類增多，服務體系更傾向于提供從業務咨詢到最終項目落地的全周期綜合解決方案。能滿足上述客戶需求的企業將逐漸占據更多的市場份額，只能提供一種或幾種特色產品的小型企業逐步成為大型企業的供應商，市場分工進一步明確。
（4）建立并完善統一的國家及行業標準
物聯網的標準化將成為占領物聯網制高點的關鍵之一。目前智慧農業行業整體發展尚未成熟、行業競爭尚不充分，雖然國家和行業相應標準已在逐步建立，但于對農業物聯網本身的認識還不統一，有些還停留在戰略性粗線條層面，農業物聯網標準制定進程相對緩慢。因此，未來國家亟需對智慧農業行業建立相應的標準和規范，從而規范行業內企業的發展以及相應產品的生產、銷售。在此過程中，能夠主導或參與相關標準制定的企業具有明顯的優勢，一方面因其參與標準制定，其自身產品更容易符合標準，另一方面其能夠更快開發符合標準的產品投放市場，從而獲得更大的市場競爭優勢。
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