农业农村数字技术应用的国际镜鉴及践行指向
1 文献回顾
近年来，随着数字乡村与智慧农业战略深入推进，学者对相关问题的机理与路径研究趋于丰富。由于国外数字化起步较早，已有文献关注和讨论了典型发达国家的主要经验并期许为中国的数字化提供启示。现有国际经验研究主要涵盖两种视角。一是立足农业现代化场域梳理国外在智慧农业方面的建设模式。例如，郑建华等总结分析了美国、西欧、日本、韩国等农业发达国家或地区在农业信息服务体系建设、农业信息服务模式及智慧农业信息服务发展等方面的有益经验；钱静斐和陈秧分通过选取农业信息化领先的美国、农业资源禀赋与中国相似的日本，深入探究两国在农业信息化基础设施建设方面的发展阶段和模式选择，并对扶持农业信息基础设施建设的主要政策措施进行系统剖析。此外，还有研究详细解读了欧盟、日本、美国等发达国家和地区可持续的智慧农业政策规划，凝练总结了在全产业链农业数据协作平台、高效可持续的产学研用协同创新网络及细化多元的金融支持体系等方面的建设经验。二是从乡村建设的视阈分析数字乡村发展的主要策略。例如，常倩和李瑾通过对国外资料的梳理总结了欧盟“智慧乡村行动”、韩国“信息化村”计划及印度“数字印度”计划的主要内容和特征；梅燕等则总结并比较分析了美国多元共进矩阵型、日本政策导向与信息技术支撑的联动型、英国双向协同的秩序化、法国“互联网企业+政府+信息技术推动”的多元组团四种数字乡村建设模式。已有研究主要通过对国外政策措施和建设内容的梳理，重点归纳了在加强基础设施建设、激励低成本包容性技术创新、农业数据与平台企业的规制和监管等方面的经验，为从国际视角加快中国农业农村数字化发展进程提供了有益借鉴。然而，现有文献对国外农业农村数字建设的路径研究仍不清晰，尽管已经总结了已有模式的主要措施，但从不同国家和地区国情差异视角的数字化路径分析尚不充分。本文认为，农业农村数字化建设应当充分结合本国国情与农情因地制宜采取适宜策略。为此，本文从数字化建设与发展情境相适应的原则出发，探析了欧盟、美国、日本的数字化发展经验，凝练总结出三条路径模式，以期在这一分析过程中为中国的数字乡村和智慧农业发展提供践行指向。
2 国外农业农村数字技术应用的典型模式
2.1 欧盟：多元协同的数字化路径
欧盟地区不同区域的农业农村发展模式具有差异，因地制宜形成了相对多元化的数字乡村与智慧农业建设模式，同时以欧盟为核心组成了多元协同的数字化路径。
2.1.1 关注市场协同，打造一体化数字市场
区域间的数字壁垒往往是制约数字化深度发展的关键障碍，为此，欧盟高度重视建设一体化数字经济市场，促进数字产品和服务在成员国间的高效流通。《数字化单一市场战略》《塑造欧洲的数字未来》《欧洲数据战略》等文件陆续出台，加快了欧盟一体化数字经济市场建设。欧盟数字市场主要表现为高度的地域一体化、重视以制度和技术提升数据协同治理能力、关注风险监管与防控等特征，在欧盟境内形成了相对安全开放的数据标准模式，并积极向外推动数字转型与数据流动。历经网络基础设施建设、信息化推广和普及、数字经济全面发展等阶段，欧盟数字经济为实现农业农村数字技术应用提供了完备的基础条件，尤其是人工智能的发展为重构农业生产体系提供了重要保障。总体来看，一体化是欧盟数字乡村和智慧农业建设的重要表征，特别是其实施的SmartAgriHubs项目把各区域数字创新中心、能力中心、大学、农业研究机构、试验站、农场、推广机构等组织密切联结，能够有效应对区域挑战并满足智慧农业建设需求。
2.1.2 共建共享基础设施，推广适用技术
为进一步助力区域间数字化的协同发展，欧盟极力推动共建基础设施，促进资源共享、实现共同发展。一方面，针对城乡基建差异特别是通信基站不足直接制约数字乡村发展的现实，推动大数据、物联网、物流运输、数据分享应用等关键前沿技术应用于乡村，通过社区参与等形式推动乡村数字化。早在2013年，欧盟就已修改宽带行业援助规则，鼓励私人和公共部门投资农村快递和超高速网络建设。到2021年，欧盟农村地区4G覆盖率为99.6%，光纤到户覆盖率扩大到34%。另一方面，欧盟依托基础设施加快推进农业智能管控等数字技术的推广步伐，高度重视研发并推广掌上农业管理、土壤探测技术、农田遥感监测等智慧农业管理系统，普及农业物联网数字技术，推动农业“精确化”生产，广泛应用于智能灌溉、精准撒药、合理施肥等精细化操作环节，对于优化农业生产布局、降低农业生产成本均起到了积极作用。
2.1.3 锚定区域差异，因地实施多元举措
依据欧盟成员国农业农村差异化的特征，在统一数字市场和基础设施的前提下探寻适用不同农情的数字方案。例如，法国注重加强和协调智慧农业创新行为者的互动网络，以促进智慧农业相关利益者之间的交流，实施的代表性项目为DigiPILOTE，通过移动端应用程序整合云端数据和来自物联网解决方案的信息，为农户提供解决方案；德国把数字化工作列为农业农村发展的优先事项，在2019年召开“农业部门数字技术”能力网络成立大会，启动实施“全国通信和云网络支持农业4.0和农村地区”“基于数据驱动网络和农业数字化的试验”“智能养牛支持系统”等数字化试验项目；意大利应用信息与通信技术和物联网技术精准养殖，通过执行操作程序控制水质以支持可持续水产养殖。地域适用性是数字技术推广必须考虑的前提，欧盟成员国差异化的实践策略充分印证了灵活部署数字建设内容的重要意义。
2.1.4 健全政策体系，扩大财政扶持
2017年，欧盟启动“智慧乡村”行动，旨在通过数字化建设和社会创新促进欧盟农业农村发展。在此框架下，2019年欧盟24个成员国与英国签订《欧洲农业和农村地区智能和可持续数字未来宣言》，进一步明确数字技术创新、新基础设施和平台建设、数据汇集与共享机制等智慧农业支持政策，并把数字技术作为应对经济、社会、环境和气候挑战的重要抓手。同时，欧盟一直强化对数字研究和创新活动的政策扶持，从2020年开始开展为期10年的数字化建设，欧盟“恢复基金”中有1/5用于支持数字化。此外，针对区域间及不同主体间数字技术可及性差异的问题，欧盟实施多项政策促进共享数字发展机遇。一是基于《欧盟共同农业政策》规范智慧农业支持方式，促进中小规模生产主体通过获取质优价廉的智慧装备对接数字生产；二是通过EIPAGRI的组织网络和“地平线2020”计划资助数字技术研发和智慧农业推广工作，助力中小规模生产主体获取数字技术支持。此外，欧盟还为中小型农场提供专项财政扶持，并以法律形式明确扶持方式，极大地促进了数字技术的有效普及。
2.2 美国：精准导向的数字链条矩阵
美国是数字乡村和智慧农业发展的先驱，土地广袤、规模经营的地理特征决定了美国以替代人力和联通产业及区域关系为发展指向。20世纪50年代，美国政府开始实施农业农村信息化建设工程，并在80年代提出“精确农业”发展构想，逐渐形成大规模经营、高资本密度的智能化精准农业模式。在此过程中，美国强化数字基础支撑和多维产业延伸，聚合为涵盖技术研发、人才培育、电子商务的数字链条矩阵。
2.2.1 重视数字技术研发，服务规模农业生产
技术和资本密集投入是美国农业生产的重要特征，在数字技术领域美国更是抢抓战略机遇。20世纪80年代，美国雨鸟公司与摩托罗拉公司联合开发智能中央计算机灌溉控制系统，智慧农业初露端倪。90年代开始，美国政府每年拨款超10亿美元建设农业信息网络，进行技术推广和在线应用，农村高速上网日益普及。同时，美国农业部设立国家农业图书馆，主要职能为收集、保存、共享数据，并建成庞大的农业数据库，为与农业农村相关的研究免费提供资源。适应规模化发展规律，美国以数字资源为基础、以先进科技为支撑，成功打造出覆盖不同级别、涵盖不同部门的农业数字网络，建设了大量开放、共享的农业数据库及农业模拟系统。近年来，美国已形成涵盖数字测图、精准播种、无人机、变量技术（VRT）施肥、产量监测和卫星图像的智慧农业技术体系，且在农业生产中获得了广泛的实践应用，ARMS数据显示，GPS技术应用使农场利润增长了近3%，VRT施肥的应用使农场利润提高了1.1%，有效推动了规模农业生产的提质增效。
2.2.2 推动数字人才培育，保障数字技术有效推广
从技术研发到技术推广，是美国数字农业链条矩阵的具体表现。为保障前沿数字技术有效在农村地区推广应用，美国从职业教育和基础教育两方面系统部署政策措施。围绕职业教育，2013年开始，美国政府划拨专门的财政资金支持涉农学校开展公益性农民教学任务，旨在通过拟定教学计划来提升农户针对智慧农业的生产或是经营管理的综合型能力。这一过程，为农民提供了更为广泛的学习机会，大幅提升了农民专业素养，促使农民能够更好地接受并应用数字技术。同时，美国各级农业经销商在车队管理和远程监控技术、无人机施药管理、土壤电导率监测等精准技术的应用方面发挥了重要作用。美国普渡大学的调查数据表明，2022年应用精准技术的经销商占比高达70%。围绕基础教育，美国高度重视提高乡村教育质量以促进乡村高级人才的长效培养。2015年，美国教育部提出教育信息化发展理论框架——面向未来框架，具体部署美国乡村教育数字化任务，通过衔接信息技术和教育体系提高乡村教育质量和人才培养质量。
2.2.3 发展电子商务，健全农业数字市场
美国建有完备的农产品市场信息和发布体系，能够通过多种网络渠道发布农产品市场动态，并配有健全的农业信息法规，有助于真实农产品信息的有效共享。美国依托数字技术发展出农户对接、平台销售、团购销售等多样化的电子商务模式。例如，Fresh Nation公司基于全美农贸市场分布图构建网络交易服务平台，把传统的农贸市场移植至网络平台促进农户与消费者对接。Local Harvest公司搜集社区内的农场信息并以网络形式呈现农产品资料，突出强调农产品产地等方面的真实性，搭建消费者与农场的互动平台，实现中小型电子商务和消费者衔接。美国零售巨头沃尔玛及亚马逊、eBay等电子商务平台既为农产品销售提供可供消费者身临其境挑选产品的线下场所，又为跨区域购买农产品提供了线上下单的购物平台，满足农产品消费者的不同需求及消费的不同场景。此外，卫星技术、遥感技术、GPS技术对物流科技发展发挥了重要作用，发达的运输体系进一步保障并促进了农业数字市场有序发展。
2.3 日本：兼顾老龄化与竞争力的数字战略
同欧盟和美国相比，日本土地稀少、资源匮乏，是典型的小规模农业国家。同时，日本老龄化和农村“空心化”现象严峻，数字乡村建设是应对这些突出问题和提升农业竞争力的关键。
2.3.1 协同技术引进与本土研发，完善人才培养体系
以技术换劳动力、以技术换竞争力是日本农业发展的重要策略。在数字乡村和智慧农业领域，日本高度重视技术引进、本土创新和人才培养。技术引进方面，日本一方面从欧美等发达国家引进先进数字技术，推动国外前沿技术的本土化应用，另一方面还注重从本国工业领域移植信息通信、智能软件等数字技术，通过其他产业部门同农业产业的融合促进数字技术在农业农村的实践应用。技术研发方面，日本以农民农业生产的技术需求为导向大力推动实践特征明显的技术研发和推广，构建了系统严密的“需求—研发—应用—反馈”机制，能够最大限度地提高数字技术的转化效率和应用革新效率。当前，日本数字乡村与智慧农业发展的主要目标是规模化、精细化、品质化、轻松化、低门槛化、安心化，并已在无人机植保、病虫害监测、环境监测控制、机器人管理等领域取得了重要突破。同时，为充分支持研发力量，日本制定了长期的人才培养战略，并从2022财年起在高中学习指南中重点关注农业机械的自动控制和人工智能等创新智慧农业技术，在农业大学讲授智慧农业相关课程，为农民提供数字技术应用的专业培训。
2.3.2 构建农业数字协作平台，促进小农衔接智慧农业
当前，日本仍属于以小规模经营为主体的东亚小农国家。在人口老龄化和乡村“空心化”的冲击下，这种小农模式亟须通过新的技术支持延续可持续发展路径。为此，日本正在完善数字平台等基础设施建设，同时把小农户纳入智慧农业体系实现小农生产的数字化转型。数据建设方面，自2014年开始，日本农林水产省就已探索建设农业大数据平台，至2019年“农业数据协作平台”(WAGRI)正式上线运行。WAGRI是日本全国性的农业共享数据平台，把各类农业数据和服务有机连接，能够为各类涉农主体提供数据支持并提供全方位、多样化、一站式的信息服务，进而实现了数据互联、数据共享、数据服务职能。在连接小农户方面，日本主要采取两点措施，一是注重研发和应用精细化生产导向的数字技术，如通过GPS和遥感器精准作业、精准监管；二是注重技术对人力的替代作用，通过机器人等自动化技术的应用进一步解放人的体力劳动。同时，数字协作平台直接对接小农户，为小农户了解并掌握数字技术提供了先决条件。
2.3.3 强化政策支持，优化市场环境
鉴于对本国农业生产的高度重视，日本出台了大量政策法规和产业规划扶持农业农村数字化发展，并逐渐形成以政府为引导、以企业为主体的资本技术集约型数字乡村和智慧农业建设模式。20世纪90年代，日本政府制定出台了“21世纪农林水产领域信息化”发展计划，推动在农村地区建设信息通信基础设施。此后，颁发EJapan、UJapan和IJapan信息化战略，接续推动乡村互联网建设，破解乡村网络通信、农产品销售和乡村物流三大问题。近年来，日本关于数字建设的战略部署加快推进：2015年启动了“基于‘智能机械+智能IT’的下一代农林水产业创造技术”项目；2016年组建“人工智能技术战略会议”并将其作为国家层面的综合管理机构；2017年实施“未来投资战略”重点推动物联网建设和人工智能应用，促进物联网、人工智能、大数据和机器人广泛应用于农业生产；2019年农林水产省实施小型无人机推广计划，在全国多地开展小型无人机和无人拖拉机智慧农业实证试验。在市场环境方面，日本政府高度重视市场资源配置作用，通过实施减税降费、专项补贴等措施鼓励民营企业参与和支持智慧农业，形成多元主体竞相发展的数字市场格局。
3 国外农业农村数字技术应用的经验总结与比较
3.1 经验总结
3.1.1 重视顶层战略设计，持续完善政策体系
从欧盟、美国及日本农业农村数字技术的发展经验来看，推动技术发展和技术应用离不开政府的政策支持与长效保障。除上述国家和地区之外，还有很多国家已经开始制定或实施数字农业发展战略。例如，澳大利亚实施了数字农业战略，巴西实施了数字治理策略，英国实施了农业技术战略。数字农业战略已经成为指导一国农业农村数字化发展的重要纲领性文件。除此之外，不断健全的政策体系也成为农业农村数字技术成功发展的重要保障。尤其是在美国和日本，政府出台了大量专门政策支持发展数字技术，为农业农村数字化提供了利好环境。
3.1.2 大力推动精准研发，健全应用服务体系
加快农业农村领域的数字技术研发和应用是推动数字乡村建设和智慧农业发展的必要条件。从国外发展经验来看，前沿的精准研发和完备的应用服务体系是推动农业农村数字化转型的制胜法宝。近年来，美国、欧盟、日本等国家和地区纷纷把区块链、人工智能、机器人和无人机等前沿科技成果应用于农业领域，并加强适用于农业生产特征的数字技术精准研发，把农业卫星定位（GNSS）数据、遥感和近端数据投入农场管理和生产运营的全过程。同时，国外还特别关注技术推广和应用，如日本充分依托农协加快数字技术应用，并且关注农民的职业教育和素养提升。
3.1.3 强化部门联动参与，构建制度保障体系
加强公共部门与私人部门合作，为数字乡村建设共同提供技术、资金、人才、政策等方面的支持。改变以往只依靠政府部门建设的方式，科研机构、零售企业、农业社会化服务企业等其他主体拥有政府部门所无可比拟的独特优势，往往能够比较灵敏地察觉乡村数字化建设过程中资源配置是否得当等情况，从而迅速做出一系列投资及研发活动。除激活不同主体参与优势之外，国外经验还体现为构建了一套相对完备的制度保障体系，通过出台专门的法案及政策法规对数字技术应用进行规范化。
3.1.4 积极推进人工智能研究，建立研发与应用监管体系
人工智能是数字技术发展的新兴前沿领域，正逐渐成为支持农业农村数字化转型的重要途径。美国、欧盟等国家和地区高度重视人工智能技术开发，并出台了相关法案规制可能产生的风险。中国推进人工智能等前沿数字技术赋能数字乡村和智慧农业建设，需要充分借鉴国际人工智能技术研发与监管经验。美国于2019年出台《美国人工智能倡议》，提出要应对来自战略竞争者和外国对手的挑战，并确保美国在人工智能领域的领先地位。欧盟等其他地区也在人工智能领域加快研发进度，推动构建可靠、稳健、可信、安全、可跨平台和可互操作的人工智能系统。同时，针对Chat GPT等人工智能应用可能存在的信息泄露问题，美国正在推动构建信度、合法性和道德准则相关的审查制度，并加快人工智能技术监管立法工作。
3.2 比较分析
上述经验的取得是各国家和地区数字技术革命进程同农业农村发展需要耦合作用的结果。数字技术推广应用规律及农业农村发展特征和模式的差异决定了国外数字乡村和智慧农业建设进程具有明显的地域特征，不同国家和地区的数字化政策也导向差异化的数字路径（图1）。欧盟、美国和日本的经验既有诸多共性之处，但同时三者也形成了三条不同的数字乡村和智慧农业建设路径。欧盟注重通过政府引导形成全欧盟统一的数字经济市场，为农业农村数字化提供完善的政策框架和健全的基础设施，这种政府引导的全方位智慧乡村建设模式集中表现为政策上的综合引领性和形式上的协同多元性，对于指导数字技术与乡村建设和农业生产紧密衔接具有重要意义。相比欧盟以完善的政策框架系统部署数字全局，美国的数字化路径显现出更明显的市场化导向特征，尽管美国政府同样在数字化工程建设、人才培育和财政支持方面发挥了重要作用，但相关企业在数字建设和应用方面起到了更重要的主体作用，且美国的农业农村数字发展的主要目标和动力来源是支撑和服务大规模农业生产需要并保障农产品生产和市场的有机对接。在人口老龄化严重和农业资源禀赋较差的日本，依托政府的宏观干预推进农业自动化生产和提升农业竞争力是其数字化发展的主要目标。
4 中国农业农村数字化的重点关注领域
当前，中国正处于全面推进乡村振兴的关键时期，在资源禀赋相对较差、科技创新能力仍有不足的前提下实现共同富裕面临诸多挑战，数字技术已成为深化农业生产、乡村治理、公共服务等领域改革的重要抓手，但经济发展水平差异影响下的区域数字化发展能力差距制约了数字赋能成效，有必要总结国外在数字基建及宏观政策框架方面的经验，进一步规范农业农村数字化发展秩序，重点做好数据基础、数据分析和数据管理三项工作。
4.1 数据基础：以系统化思维推动农业农村数字基建
数字基建是实现农业农村数字技术应用的基本前提，应当充分借鉴国外在农业农村数字基建和信息服务体系建设方面的经验，在新型基础设施建设中系统化部署农业农村数字基建工程。第一，加快布局乡村网络设施，推动发展农村宽带通信网、移动互联网、数字电视网和下一代互联网，支持构建既能够与城市网络相统一，又符合乡村特色和发展需要的基础网络系统；第二，完善信息终端和服务，鼓励相关企业及科研主体参与研发智能服务系统、决策支持系统及应用软件，全面落实信息进村入户，搭建智能化、一体化的农业信息综合服务平台；第三，实施农业农村基础设施数字化转型工程，依托数字技术对现有的农村交通、电力、供水、灌溉、物流等设施和服务进行数字化转型升级，为农业基础设施和农民日常生活赋能数字化力量。增强农业农村发展的数据基础支撑，通过更完善的基础设施建设降低农民的数字技术应用成本，推动数字技术适农化包容性发展。
4.2 数据分析：推进技术创新和技术应用协调发展
依托数字基建完成数据传输任务后，对庞大数据信息的分析和应用是推动农业农村数字化最直接的实践表现。为此，在数据应用分析领域需要破解两项问题。一方面，强化数据整合、分析和应用技术研发。瞄准农业农村现代化和乡村振兴的重大需求开展关键共性数字技术联合攻关，从根本上破解核心技术缺失的“卡脖子”难题，激发不同科研主体的创新活力和创造力。制定数字农业农村发展的技术路线图，重点突破相关领域的基础技术和通用技术难题，形成产学研协同攻关的农业农村数字技术学科体系和创新网络。另一方面，建立健全数字技术应用推广的体制机制和制度体系。建立科研成果转化服务平台，鼓励院士、专家等科研力量通过建立线下服务站、线上远程服务平台等方式转化科研成果，通过行业协会及其他农业社会化服务组织加快研发与应用环节的实践对接。同时，形成技术应用与反馈机制，通过发展农村电子商务等途径构建数字技术联农带农发展模式，促进数字技术应用同乡村产业融合、农民收入增长紧密结合。
4.3 数据管理：建设共建共享的农业农村大数据平台
针对数字资源碎片化特征，通过系统严密的大数据平台建设做好数据资源保护与管控。第一，积极落实建设国家农业农村云平台、国家农业农村大数据平台、国家农业农村政务信息系统三大数据服务中心，推动建成具有资源共享和智能预警功能的农业农村数据中心，保障全国数据平台建设协同高效；第二，实施重要农产品全产业链大数据建设项目，健全生产、加工、储运、销售、消费、贸易等全产业链环节的信息采集和智能化处理，推动开发专门的分析服务模型，健全市场监测预警机制；第三，开展智慧农业、数字乡村示范项目，在粮食生产功能区、重要农产品生产保护区、特色农产品优势区、国家农业绿色发展先行区、国家现代农业示范区等区域开展数字化试点工程，探索建立多元、包容、可持续的农业农村大数据共享模式；第四，配套做好数据安全保障机制建设，在数据资源开发利用的同时确保利用过程和存储过程安全可靠。
