专栏名称: 农业行业观察

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新年特刊！欧盟智慧农业发展经验及其借鉴

农业行业观察 · 公众号 · · 2025-02-01 20:01

正文

引言

在新一轮的信息技术革命浪潮、气候变化、农业资源趋紧同步交织的情况下，信息通信技术推动了传统农业向数字化转型，形成了贯穿农业全产业链的智慧农业，又被称为“农业4.0”。智慧农业是通过人工智能、机器人技术、区块链、云计算、物联网、5G等数字技术优化生产决策，不断改善生产过程，提高农业生产效率，实现经济、社会、环境的可持续发展。从国际上来看，世界主要发达国家和地区先后提出了“农业技术战略”“农业发展4.0框架”等战略，用以巩固加强其农业竞争力。同步，近年来中国也高度重视如何深化农业农村数字化转型的问题。2020年中央一号文件《中共中央国务院关于抓好“三农”领域重点工作确保如期实现全面小康的意见》强调，依托现有资源建设农业农村大数据中心，加快现代信息技术在农业领域的应用以提高农业现代化水平。2021年中央一号文件《中共中央国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》进一步提出，“加快建设农业农村遥感卫星等天基设施。发展智慧农业,建立农业农村大数据体系,推动新一代信息技术与农业生产经营深度融合”。因此，顺应全球趋势，把握技术变革机遇，加快数字技术在农业上的应用，发展智慧农业，成为推动农业高质量发展和乡村振兴的一个重要内容。

目前，学者从不同角度研究智慧农业，主要聚焦三个方面：一是分析总结国内智慧农业发展。一方面，总结了中国智慧农业的发展模式、现状问题和挑战，进而提出确切解决思路；另一方面，立足于中国农业现实条件，放眼未来，提出远景规划和具体措施。二是梳理国外智慧农业先发国家的经验。有学者着重分析了农业大国——美国如何应用物联网技术推动智慧农业发展；也有学者从小农视角出发，阐述了日本发展智慧农业的路径方式，提出对中国有益的具体举措；还有学者从智慧农业的特性出发，综合梳理和反思了多国智慧农业的经验和不足。三是阐述智慧农业中各类技术对农业和农民的影响，包括农业机器人、大数据、物联网、无人机等智慧农业技术，讨论这些技术如何帮助农民提高农业生产效率以及生态绩效；相反，也有研究者针对上述“颠覆性技术”的应用，分析这些技术可能造成的风险和伦理问题对农业农民的冲击。总之，已有研究对智慧农业展开了丰富的探讨，但是鲜有文献深入探讨基于地区差异化发展智慧农业。中国地域南北和东西跨度比较大，各地区农业资源禀赋同样存在着显著的差异。虽然中国农业仍然以小农生产为主导，但是不同地区的农民拥有不同大小的耕地面积。因此，需要从差异化的角度考量中国智慧农业的发展。

基于这种差异化，中国智慧农业如何进一步发展，选择怎样的智慧农业发展路径成为重要议题。因此，选取同样具有地区差异且借鉴价值高的对象成为应有之意。有鉴于此，欧盟成为中国学习智慧农业发展的优质对象。欧盟内部同样差异较大，但欧盟农业创新能力强，发展智慧农业的时间早，有完善的智慧农业创新与推广机制。基于以上现实状况，本文试图对欧盟发展智慧农业缘起及发展路径进行全面分析，比较梳理中国和欧盟智慧农业的发展异同，为转型期的中国提供有益的智慧农业发展借鉴。

欧盟发展智慧农业的缘起

作为世界领先的农业与食品生产地区之一，欧盟对内面临农业劳动力大量流失和日益老龄化、农业生产环境问题突出等压力，对外面临优质低价农产品的挤压冲击，因此寄希望通过发展智慧农业走出困境。

# 01

有效应对劳动力供给压力

欧盟农业部门面临农业劳动力大量流失和日益老龄化的难题。2018年欧盟农业从业人员共有920万人，与2005年相比减少了950万人，降幅超过1倍。欧盟农业劳动力大量流失，一方面，是因为技术进步和农机推广引致的效率提升，使得农业部门消化不了如此多的人员；另一方面，是受到城市化和二三产业发展的拉力所致。同时，欧盟农业生产者老龄化严重，缺乏青年劳动力。欧盟57.8%的男性农场管理者在55岁以上，在40岁以下的农民仅占10.7%，35岁以下的农民占比更是从2005年6.9%下降到2016年5.1%。受新冠肺炎疫情影响，欧盟农业季节性雇工短缺现象严重，亟待引入劳动节约型技术，实现农业领域的自动化和智能化。发展智慧农业成为欧盟有效应对农业劳动力流失和老龄化问题的理性选择。

# 02

全面提升农业整体竞争力

欧盟农业部门面临新大陆国家和新兴经济体的双重挤压，亟待提升农业整体竞争力。历经共同农业政策的多次改革，欧盟部分农产品取得了一定的竞争优势，但受到资源禀赋约束和共同农业政策转型影响，总体面临严重的竞争挑战。与美国、巴西等新大陆相比，欧盟农业资源禀赋不足，农业生产规模有限。欧盟80%的农场为小型农场，无法实现农业生产的最佳规模，仅有德国和法国等少数成员国能够应对外部竞争压力。与中国、印度等新兴经济体相比，欧盟共同农业政策和其他法规所包含的环境保护和动物福利要求，致使欧盟农场主需要承担更高成本。因此，欧盟寄希望通过发展智慧农业实现产业突围，利用智慧农业技术手段优化生产要素配比，在降低农业投入的同时，获得高质量的农业产出和弹性的生态系统。

# 03

欧盟实现农业可持续化发展

在全球气候变暖以及欧盟内部环境退化、生物多样性丧失的趋势下，欧盟寻求降低环境影响的可持续农业发展方式。在此前提下，欧盟需要达成巴黎协定和生物多样性公约规定的气候与生物多样性的目标以及欧盟内部规定的环境法规目标。过去60多年中，欧盟借助农药与化肥的使用实现农业产量的增长，同时造成了严重的负外部性，包括对土壤、饮用水、食品的污染以及鸟类与有益昆虫的减少。德国作为欧盟成员当中的农业大国，通过对使用农药所造成的负外部性成本进行货币化计算，发现因过度使用杀虫剂和农药致使其每年的环境损失预计在1.17亿欧元以上。同时，欧盟大力发展的畜牧业成为温室气体排放的主要来源之一，制约欧盟在2050年实现碳中和的目标。因此，欧盟如何利用其世界领先的工业和数字化技术，实现对作物和牲畜的实时监控和节能环保，成为其关键农业议题。

欧盟智慧农业发展路径探析

欧盟通过多年的政策引导，立足欧盟自身内部差异和农民需求差异，加强智慧农业的理念创新与技术适应性，形成与欧盟各个区域相适应的智慧农业解决方案，并扩大农村基础设施覆盖面，提高不同主体数字技能应用能力，使其智慧农业的发展取得了一定成绩。

# 01

精准锚定内部差异，区域集群发展智慧农业

欧盟地区幅员辽阔，各个区域的农情各不相同，因此，欧盟需要考虑自身地区间的差异发展智慧农业。

3.1.1 联结不同 农业创新主体，区域内部协同发展智慧农业

依据欧盟区域特征，差异化发展智慧农业。欧盟各成员国和区域之间的差异，促使欧盟需要考虑这种差异发展智慧农业。智慧农业具有巨大的农业生产潜力，但欧盟成员国所涵盖的地区农业生产条件各不相同，各个成员国可能有不同的农业生产部门，不同的农业文化传统和不同的经济状况。因此，考虑复杂的农业生产情况，欧盟整合农情相似的成员国，采取区域集群的方式，并在满足欧盟共同农业政策中“公共卫生和动植物健康、环境、动物福祉”方面要求的前提下，差异化发展智慧农业（表1）。为了充分解决差异化的问题，欧盟通过SmartAgriHubs项目连接各个区域内部的数字创新中心（Digital Innovation Hub）、能力中心（Competence Hub）、大学农业研究机构、试验站、农场、推广机构等组织，涉及欧洲耕地作物、畜牧业、水果、蔬菜、水产养殖5个农业生产部门，设立了28个旗舰创新实验，将智慧农业技术提供者和区域农户联结在一起，解决区域的农业挑战，满足相对应区域的智慧农业发展需求。同样采取此方式的欧盟项目还有AgRoBofood（开发适合欧盟农业的机器人）项目。这一项目要求根据不同区域的生产特征和种养类型划分区域，研发适宜该区域农业生产的农业机器人，以应对欧盟面临的农业劳动力缺失的问题。

3.1.2 进一步促进区域间合作，形成欧盟智慧农业创新生态

在满足区域智慧农业发展的前提下，欧盟鼓励跨区域互相交流，形成泛欧洲化的智慧农业技术创新生态。鉴于没有单独一个研究机构能够在智慧农业所有领域成为领跑者，需要不同数字创新中心和能力中心相互联系，有效利用欧盟资源，通过不同数字创新中心之间的互补，相互提供不同的智慧农业创新测试基础设施和专业知识，以刺激进一步的创新。欧盟通过SmartAgriHubs项目促进能力中心和数字创新中心互动，形成2 000多个泛欧智慧农业创新网络。此外，为了进一步促进欧盟农业部门智能化转型，SmartAgrihubs项目还通过开放式选拔，吸引智慧农业技术提供商进行技术研发，提供70%～100%的项目资金，帮助技术提供商度过智慧农业技术研发的生命周期，以促进欧盟整体区域智慧农业的创新，形成欧盟农业创新生态。

# 02

重视欧盟农户差异，加强智慧农业技术适用性

欧盟在加强区域内部的智慧农业创新的同时，还注重农民的差异，包括农户的规模差异和种养差异，研发相适应的智慧农业技术，以促进欧盟农户对智慧农业技术采纳，从而优化不同农户的农业生产效率，并进一步通过使用智慧农业技术而提高环境效益。

3.2.1 针对规模差异提高智慧农业技术适应性

欧盟农户之间、农场规模之间的差异较大，这促使欧盟需要考虑这种差异发展智慧农业。从农场规模上来看，欧盟大农场比例虽然只占了3%，却拥有欧盟53%农业用地面积，而欧盟小农场比例为93%，只占农业用地总面积30%。自动导向系统在中欧和北欧已经得到广泛应用，帮助大农场实现了利润最大化。除此之外，针对智慧农业应用过程中的新增成本和中小规模农场主的认知偏差与操作困难，欧盟积极探索小农发展智慧农业的路径方式。特别是在欧盟东扩过程中，大量中小型农场涌入，成为欧盟发展智慧农业必须要着重考量的一部分。因此，EIP-AGRI（欧洲农业生产力和可持续创新伙伴关系计划）展开“Small is smart”主题工作，通过开展各类智慧农业创新项目来为小农场的农户提供智慧农业技术。例如，“Smart Agriculture in Zagreb County”智慧农业项目服务于小型葡萄园，通过多光谱摄像无人机监测，为小农场主提供不同品种、位置和大小的葡萄种植地块的成本效益建议，减少了人工照看的成本，提高其农场的管理能力；“WaterBee”项目提供低成本、易于使用的智能灌溉调度系统，通过这一项目灌溉效率提高了44%，人力支出减少了23%，而且小型农场只需要一年的时间就能收回其付出的成本，达到了“更少投入、更多回报”的目的。

3.2.2 针对种养差异开发相适应智慧农业技术

欧盟本身具有成熟的农业技术创新能力和成熟的工业体系，使之能根据欧盟内部的种养差异，研发适宜智慧农业技术。欧盟在实施2014—2020年共同农业政策时，依托共同农业政策的第二支柱（欧盟农业农村发展基金），并协同“地平线2020”计划资助了不同作物智慧农业技术的开发，涉及不同动植物农业机器人、动植物生长模型、图片成像、人工智能、大数据、云计算等方面，注重农业创新技术和知识的理论与实践相结合，不仅不断开发智慧农业前沿技术，还兼顾开发成本低、包容性强的智慧农业技术，并通过众多项目实地检验了这些技术的有效性（表2）。同时欧盟还开发了一系列智慧农业技术的成本效益分析模型，帮助不同的欧盟种养户评估采纳智慧农业技术的效益。

# 03

线下线上平台双开放，定制智慧农业解决方案

欧盟依托自身强大的工业基础，研发了众多的智慧农业技术，但是农户依据自身区域特征选择科学有效的智慧农业解决方案成为重要问题。欧盟通过多年实践探索，制定了欧盟智慧农业解决方案的定制方式。

3.3.1 线下多元主体共同参与，定制智慧农业解决方案

鼓励农民、顾问、工业界、智慧农业专家和研究人员进行合作，克服智慧农业方案的复杂性。为了克服不同区域农户面临的技术、社会、环境、监管和经济等因素阻碍，定制符合农民需求的个性化智慧农业解决方案，欧盟采取多元主体合作的方式，协调智慧农业的利益相关者参与其中。通过地区创新中心线下平台，召集各个主体参与智慧农业专题探讨，从探讨中确定农户对智慧农业技术使用的障碍和需求，制定完善的以农民为中心的智慧农业解决方案，智慧农业专家和顾问帮助农户识别具有高性价比的智慧农业种养解决方案，发展农户使用和推广智慧农业的方案。同时，农户的需求为工业界的技术供应商提供识别具有商业潜力的发展方向，为技术供应商升级智慧农业服务提供了有效的依据。而农户最终的反馈为研究人员和技术开发人员明确了智慧农业技术进步的方向。为了有效针对欧盟内部复杂的农业生产情况和农民需求，充分发挥欧盟智慧农业的大量研究成果和商业应用，形成直接使用的智慧农业解决方案清单，欧盟设立了Smart-AKIS项目，采用多主体合作的方式，通过评估农户的需求和兴趣，并根据地区或成员国的具体情况创建智慧农业解决方案。该项目最终形成了多达200个智慧农业解决方案，并在智慧农业平台上展示和评估，其中50多个智慧农业解决方案受到了农民和农学家的采纳。

3.3.2 线上开放开源平台，数据化定制智慧农业解决方案

为了实现进一步实现场景化、个性化、低成本的智慧农业解决方案，欧盟开放开源平台，采取数据化驱动生成智慧农业解决方案，消除智慧农业技术上的问题，并满足农户的需求。EIP-AGRI经过下属的智慧农业工作小组调查发现，除了要按照区位因素定制智慧农业解决方案，智慧农业技术的成本效益问题和主流的智慧农业设备之间的兼容性问题是阻碍农户定制智慧农业解决的方案的主要因素。例如，物联网协议缺乏标准，不同厂商生产的农业机械、无人机、传感器和应用之间缺乏互操作性标准，致使农户难以实现智慧农业设备之间的兼容，无法协同现有的设备定制符合农户需求的个性化智慧农业解决方案，加剧了农户定制智慧农业解决方案的成本。此外，农户由于认知上的差异，有时无法识别自身农场产生的数据的价值，导致农户无法明确数据所能带来的附加值效益。为明确解决以上问题，欧盟进一步服务各成员国和区域实现智慧农业从土壤分析到作物种植、从天气监测到施肥撒药等方面功能的集成，克服由于技术问题造成信息孤岛问题，保证智慧农业解决方案场景化、个性化、低成本地实现，提高大数据和人工智能在农业中的应用水平。2014年，欧盟推出“SmartAgriFood2”项目，广泛征集规模化种植、园艺、畜牧业等方面的建议，并提供不同成员国的农业数据，加以资金支持，通过欧盟FIWARE开源平台，将其他第三方平台的组件集成，以加速智慧农业解决方案的开发。这一平台集成多种物联网协议（无人机、传感器和其他机器），不仅可以针对成员国和特定区域定制化智慧农业应用，还可以提高不同无人机、传感器、农业机器人群的匹配性，并帮助农户识别数据价值，透明化数据使用流程，支持农户将数据货币化出售给第三方，从而增加新的收入来源。

# 04

加强信息基础设施建设，促进农民接轨智慧农业

欧盟通过加强基础设施保障智慧农业的发展需求，防止区域间的数据鸿沟进一步加深，提高农民与外界互通互信的能力，方便其获得智慧农业技术解决方案，并通过开放、低成本、包容性的智慧技术平台，普惠欧盟农民。

3.4.1 加强信息基础设施建设，减少地区之间的差距

建立基础设施，满足智慧农业发展条件，弥合地区间的“数字鸿沟”。智慧农业的设备使用，以及通过设备收集—储存—应用数据这一个过程都需要高速率的网络带宽。例如，精准种植要求带宽在每秒60兆比特及其以上速率才能有效运行，并需要能够完全覆盖耕地。同时，基础设施建设可以有效避免偏远地区的农村和农民陷入“数据鸿沟”。为此，欧盟委员会于2013年修订了宽带行业的援助规则，并鼓励私人和公共部门对快速和超高速网络的投资。欧盟还于2016年通过了欧洲千兆社会互联互通战略，并设立了2025年超高速网络战略目标。截至2019年，欧盟农村地区固定宽带覆盖率在90%以上，快速宽带覆盖率较2013年提高近39%。

3.4.2 搭建智慧农业平台，减少农户的数据差距

新年特刊！欧盟智慧农业发展经验及其借鉴

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