知往鉴今，顺时而谋——数字农业漫谈之六

8月，农业农村部、国家标准委、住房城乡建设部联合印发了《乡村振兴标准化行动方案》，“总的目标就是到2025年，农业农村高质量发展标准体系基本建立，标准化推广服务体系基本建成，农业农村标准的国际化程度显著提高，标准化协调推进机制基本形成。”^【1】

毫无疑问，我们要靠自己走出一条农业强国之路，我们拒绝“拿来主义”。与此同时，美国农业的大规模与机械化，欧洲农业的高科技与现代设施，古巴农业的可持续与生态化等等都有自己的特点、发展路径与经验教训，我们将一起去看看；今天我们先来看看美国农业的农场及其数字化。

谈起美国农业不可避免地就要谈到规模化与机械化，虽然其在生态可持续性与“粮食金融化”等视角上屡受诟病，然而不得不承认美国农业拥有先发优势，“美国在1940年基本实现农业机械化，役畜动力占农田总动力的比重由20世纪初的75.5%下降到6.96%。20世纪60年代后全面进入机械化，农业劳动生产率比19世纪提高了10倍多”^【2】；从而带来了长期的、强劲的竞争优势。我们从中长期来整体看一下美国农场的规模化过程：

▶ 规模化：美国在1935年达到680万家农场的峰值后，农场数量急剧下降；截至2022年美国有200万家农场，与2007年农场数相比仍减少20万家

▶ 生产力：美国农业变革创新强力拉升了全要素生产率；通过动物与作物遗传学、化学品、机械设备和农场组织的创新使得1948年至2019年美国农业总产出几乎增加了两倍

图1：美国农场规模化基础与投入产出

美国农业倾向于品类的聚合，玉米是产量最高的作物约占美国农场现金收入的30%， 其次是大豆约20%和小麦约5%^【3】。而且，不采用田间进行套种、间作等品类规划与耕作方式，从而为机械化提供了非常适合的发展土壤。美国精准农业机械化可以对作物的整个生育期做到端到端的覆盖；如下图，从播种插秧、植保、水肥到收获^【4】。其中，机械化技术上的创新与大范围应用（包括并不限于水稻插秧机、拖拉机、无人机、喷雾机、滴灌设备、联合收割机）使得美国农场获得了竞争力：

▶ 增产量：通过因地制宜地种植规划与作业调整；机械化应用在插秧环节可增产5%以上，灌溉环节可增产约20%，收获环节可增产5%以上

▶ 降成本：基于不同品类有所区隔；如，播种环节玉米可降本2%~8%，大豆可降本10%~15%；植保环节棉花可降本90%，玉米和大豆可降本30%，施肥环节可降本3%~7%，灌溉环节可节约2/3用水

图2：美国农场精准农业机械化与投入产出

从供应结构上看，2021年美国家庭农场呈现了明显地“倒挂”，持续地规模化形成的结构并没有想象中“给力”。约有89%的农场是小型家庭农场，持有45%的农业用地，而产值仅有18%；与此同时，约有3%的农场是大型家庭农场，持有27%的农业用地，而产值却达到46%^【5】。

在“粮食金融化”的背景下，美国农场收入受制于大宗商品定价且呈现出大幅度的波动性（存在相应周期性）；而且，2023年美国农场净收入预计将比2022年下降18.2%。德意志银行在最新的美国农业机械专题行业报告中使用了“几近巅峰”（The Peak Is Near）这样的题目表达了“强弩之末”的意思，未来美国农场进行大型机械采购的动力不足。

注：美国家庭农场划分原则：小型家庭农场年现金总收入（GCFI）低于35万美元，大型家庭农场年现金总收入（GCFI）大于等于100万美元；其中，农场年现金总收入（GCFI）包含农作物和牲畜销售收入、政府补贴、与农场相关的其他收入。

图3：美国农场收入趋势与品类结构

从以上角度来看，美国农业在持有品类相对较少，规模化、机械化程度高的基础上形成了先发优势，并且在红利的可持续性上具有波动性。同时，美国农场结构性地“倒挂”反而说明大型家庭农场与小型家庭农场也充满竞争、博弈与合作。在我国“大国小农”的背景下，我们不能“生搬硬套”，我们需要看看美国数字农业有哪些特点与优势。

美国农业基于品类的聚合与先发优势在数字农业上做了大量复杂的、极具消耗成本的“地基性”数据工程，从而让农户应用的门槛更低、更平滑。

▶ 数据基础：以FieldView^TM为例，可以直接基于美国土壤调查地理数据库SSURGO (Soil Survey Geographic Database)直接建立农田的管理网格（管理作业区）

注：拜耳（原孟山都）的数字农业平台Climate FieldView™已覆盖23个国家，超过1.8亿英亩农田；拥有业界最大的种植者和田间试验种子性能数据库，持续帮助农民更好地管理运营农场并优化产量；官方网站https://climate.com/

图4：Climate FieldView™管理操作

图5：美国SSURGO (Soil Survey Geographic Database) 土壤调查地理数据库

▶ 数据采集：FieldView^TM数据采集器硬件兼容性高，安装方便；注重生态伙伴平台建设，历史数据（其他厂商）引入、数据分享（跨厂商）非常容易并受控于“使用者”

图6：Climate FieldView™数据采集硬件

可以通过对同一地块多种遥感影像场景视图多维度展现来帮助农户及时发现问题，并且展现农情问题的建议处理优先级；让后续巡检与农事作业更“有的放矢”。

▶ 多种视图：提供多种视图让农户直接感知农作物状况并及时做判断，从而通过持续改善来控制最终的收成与风险；让农户更聚焦，管理更精准、高效

▶ 算法优化：对重点品类进行算法设计与调优；如，利用气候作物指数（CCI）让数字化更客观、更精准的反映现实世界；从而让农户产生信任并赋能价值

注：图像使用气候作物指数（CCI）生成，该指数可计算当前的农作物量；CCI是一种植被健康指数，与归一化差异植被指数（NDVI，是反映农作物长势和营养信息的重要参数之一，应用于遥感影像）相似。CCI代表田地中的绿色生物量含量与健康度，并已被设计为与季末玉米产量具有更好的相关性。此外，CCI已针对土壤背景影响进行了校正，与NDVI相比它不太容易饱和（在非常高的生物量下失去可变性）；这确保了它在季节早期（当更多的地面可见时）和季节后期（当生物量非常高时）比NDVI呈现更准确

图7：FieldView™遥感影像视图

随着数字化技术的深化，基于场景的数字化判断的采用率正在增加（说明数字化正变得更懂农业和人）；数字化在识别田间作物缺陷与风险（包括并不限于疾病、天气、虫害和作物健康的植物水平）并为运营赋能从而努力最大限度地提高单产与盈利的能力与价值正在变得越来越高，美国农业最终形成了从播种插秧、植保、水肥到收获的端到端能力，机械化与数字化相辅相成。其中，我们在此仅仅聚焦分享了一些基础性的底层核心能力；当然数字化的能力还包括并不限于种植方案的制定、经济性测算、调整与复盘（不同地块与方案）、天气管理与预警、生育期种植模型、设备管理、金融与保险、智能碳汇等等，我们就不赘述了。

图8：不同地块或作业区种植方案的对比复盘

图9：棉田应用与价值示例

综上所述，美国数字农业继承了规模化与机械化的特点，形成了端到端地为运营赋能与价值产出的核心能力。同时我们必须要看到，因为地域广、品类少所以才值得高投入并取得了这样深入且坚实的数字化基础与能力。然而，面向我国地少人多的国情农情；另一方面，我国农机设备正在高速发展期而非成熟期；知往鉴今，我国数字农业核心能力上有以下方向值得大家一起去思考与创新突破：

不要奢求“大干快上”，而是面向重点核心品类的农业环境基础数据库建设；通过构建数据质量与管理标准为后续农事管理高级算法与适配模型打下坚实基础，才能避免“虚浮”。

我国农机设备正在不断创新与升级，国外设施农业高端设备也在国内不断试水落地应用；导致农机设备型号多、更新块、兼容难、采集难；我们不妨“让子弹飞一会”，需要给大量设备厂商“赛马不相马”的机会。那么我们需要适应现状，以RPA形成数字化劳动力来应对大量的、非实时数据进行自动化沉淀，构建海量数据自动转换成标准化数据的通路。

注：RPA，机器人流程自动化（Robotic process automation）是以软件机器人及人工智能（AI）为基础的业务过程自动化科技

宏观上环境与气候挑战持续发展，微观上农事作业、生产与仓配履行、品牌营销等价值链环节时常遭受冲击；需要通过供应链风险智能监控来构建感知风险，平衡投资回报并快速改善的能力核心端到端能力。

图10：金蝶云·星空旗舰版公共大数据

知往鉴今，顺时而谋。随着《乡村振兴标准化行动方案》的发布，“以标准创新推动新一代信息技术应用，加快农业信息化和乡村数字化。推进现代农业全产业链标准化，拓展全链条增值增效空间。创新标准化推进机制，探索以标准化支撑乡村振兴的新思路、新路径、新方法。”我们一定会在“大国小农”背景下走出一条合适的高质量乡村振兴与农业强国之路。

参考资料清单：

【1】，《乡村振兴标准化行动方案》解读，中华人民共和国中央人民政府网

【2】，《从农业1.0到农业4.0，生态转型与农业可持续》；温铁军，唐正花，刘亚慧；2021年11月第1版

【3】，《美国农业机械：巅峰近了》（The Peak Is Near）， 31 May 2023，德意志银行

【4】，《China Agriculture Addressing China food security – revolution of tradition》（中国农业解决中国粮食安全问题 – 传统革命），高盛

【5】，《America’s Farms and Ranches at a Glance: 2022 Edition》（美国的农场和牧场一览：2022年版），美国农业部（USDA）

【6】，《Space Applications in Agriculture: Enhancing Food and Water Security, Improving Climate Action》（农业中的空间应用：加强粮食和水安全，改善气候行动），世界经济论坛（World Economic Forum）

【7】，《Selected Charts from Ag and Food Statistics: Charting the Essentials, February 2023》，美国农业部（USDA）

【8】，《美国家庭农场的认定、组织制度及其启示》，高海；中国农村网

【9】，《FieldView_2022_Product Brochure》（FieldView产品宣传小手册）

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