推進鄉村振興數字農業發展路徑探究

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的1篇推進鄉村振興數字農業發展路徑探究，期待它們能激發您的靈感。

在全面推進鄉村振興的背景下，數字化已成為農業增長動力轉換的關鍵節點。黑龍江省作為農業大省，更應爭當數字農業發展先鋒。因此，在分析黑龍江省數字農業發展現狀與優勢的基礎之上，針對現行數字農業發展中小農經濟偏差所致的數字鴻溝、資源及創新系統碎片化、產業鏈延展融合性不高、主體數字觀念陳舊、應用中的襲擊篡改風險等問題，提出發展新型主體、形成系統創新合力、推動產業鏈橫縱延伸、面向農民設計平臺并普及知識、建立端到端安全機制等龍江特色數字農業發展路徑。

關鍵詞：全面推進鄉村振興;黑龍江省;數字農業;發展路徑;

2022年10月，二十大中提出了要將農業高質高效發展作為鮮明旗幟，加快由農業大國轉向農業強國的進程，為全面推動鄉村振興奠定堅實基礎。隨著鄉村振興戰略的逐步推進，數字化已成為農業增長動力轉換的關鍵節點，而數字農業將數據信息嵌入到農業全流程中，以技術價值鏈整合了農業參與者，能夠顯著改善農業生態環境及農產品產量、質量[1]。美、英、日以及歐盟等發達國家均積極推進數字信息技術在農業中的實際應用[2]。經農業農村部研判，在《數字農業農村發展規劃（2019—2025年）》中提出必須把握以數字農業推動鄉村全面振興的關鍵機遇，對數字農業的發展進行總體布局；自2022年至2022年，中央11號文件連續3年對落實數字鄉村建設與數字農業發展進行細節安排，中國正由點及面逐一穩步推進數字農業建設。數字農業是解決“三農問題”的重要法寶，是促進農業農村現代化提速的重要引擎，更是全面推動鄉村振興的重要途徑，在此背景下，黑龍江作為我國的重要糧倉[3]，研究如何塑造農業新業態模式、爭當數字農業發展先鋒具有重要意義。該研究以黑龍江數字農業發展現狀為基礎，構建了數字農業實際應用的框架結構，針對發展數字農業中所面臨的困難進行分析，擬提出黑龍江數字農業發展路徑，為全面推進鄉村振興貢獻龍江力量。

1全面推進鄉村振興背景下黑龍江省數字農業發展現狀

1.1數字農業

農業發展至今共經歷4個時代，而數字農業則是自2017年發展至今的農業4.0時代產物[4]。當互聯網、物聯網、大數據、云計算、區塊鏈以及機器學習等數字技術與農業相耦合時，能夠利用數字創新的戰略杠桿，撬動更高的農業產品質量與經濟效益，進而大幅度提升競爭力[5]。相較于同樣以數字信息技術與農業結合的精準農業而言，數字農業的概念更加廣泛，其以物聯網等技術為紐帶，通過數據要素串聯農業全流程[6]，使整個農業生產供應鏈的監控、數字化、控制和優化成為可能，在減少農藥和化肥的使用、以更少的勞動力和物質投入實現平衡產量方面取得顯著改善的結果[7]。作為一種新型農業模式，數字農業在極大程度上提高了農業生產效率[8]，是“十四五”時期與全面推進鄉村振興重要時間節點下的農業創新發展路徑[9]。

1.2黑龍江省數字農業發展現狀

黑龍江省數字農業建設呈現穩中有進的發展趨勢，由圖22可知，農業機械總動力已連續4年突破6000萬千瓦時的大關，雖然2021年的動力增長率有所下降，但仍呈穩定的上升態勢。農業產業數字化格局正穩中提質、逐步形成，七星農場將信息數據嵌入到農業產業流程之中，被列為2021年國家級農業農村信息化示范基地之一；通過開發12個管理服務平臺，有效提升了管理水平、實現降本增效；利用物聯網實現稻米溯源，每千克同比提升1-4元，在極大程度上促進了農業發展與品牌建設。

1.3黑龍江省數字農業發展優勢

1.3.1農業資源優勢

黑龍江省地處松北平原，是世界三大寒地黑土區之一，遼闊、肥沃的土地與溫帶季風氣候為農業的發展提供了得天獨厚的條件。2021年，全省糧食總產量占全國的11.5%，已接連12年奪得全國“產糧狀元”的桂冠，充分發揮了“壓艙石”的作用，為“中國人民的飯碗”托好底；黑龍江在注重農產品數量的同時，同時也注重農業品牌質量，已累計認證了168個國家地理標志產品，位列全國第五，為發展數字農業奠定了富集的產品資源基礎。

1.3.2基礎設施優勢

基礎設施建設是農業數字化的重要基礎與前提條件[10]。在農業基礎設施建設方面，黑龍江省的農業科技進步貢獻率已達69.4%，農業機械化比例已達98%，位列全國第一；在數字化基礎設施建設方面，實現了省域范圍內4G及光纖網絡全覆蓋，互聯網普及率已達75.7%，逐漸推進大數據、物聯網以及IPv6的實際應用，為發展數字農業提供了堅實的信息技術支撐。

1.3.3政策扶持優勢
農業農村部明確提出將黑龍江列為農業現代化的排頭兵。黑龍江擁有4個國家級、7個省級數字鄉村試點，為解決三農數字信息問題先試先行；2022年4月，原建三江農業科技園被設立為9個國家農業高新技術產業示范區之一，由國家給予其財政資金、金融服務、土地以及科創等多項政策支持，打造國家數字農業樣板區，進而輻射帶動周邊地區；同年7月，“世界農業中心”落地于哈爾濱市，引入多個國際農業研究中心，并每年定期舉辦農業經濟論壇，為發展數字農業給予了大力的多維政策扶持。

2鄉村振興背景下數字農業的框架結構

數字革命通過現代機械、計算機以及信息通信技術優化決策、提升生產率，進而改變農業發展格局，以高效、可持續的方式釋放農業生產潛力。隨著衛星遙感到物聯網、大數據、云計算、區塊鏈等多項尖端科技在農業領域的應用縱深化，有效推動了中國省級農業的可持續發展[11]，在降低成本、減少環境污染的同時，提升了產量，數字化作為農業發展新業態，在解決“三農問題”、全面推進鄉村振興方面發揮了一定的作用。根據數字農業中的數據采集、分析及實際應用服務功能，以數據信息在數字農業系統內的縱向傳遞為維度，將數字農業的框架劃分為數據監控采集、系統數據傳輸層、數據存儲分析層以及終端服務應用4個層次（圖33）。

2.1數據監控采集層

數據監控采集層是數字農業的“五官”，是系統中最基礎，也是最關鍵的部分。通過配備WSN（傳感器）、RFID（射頻識別技術）等的裝置完成信息采集任務：由配備不同WSN功能的農機、無人機、遙感衛星等設備，對大面積農作物的生命元素信息，以及所生長的環境信息參數進行精準監控、實時采集，并通過協議傳至系統數據傳輸層；而在農產品的生長流通信息方面，則大多通過RFIDRFID電子標簽進行錄入，并由配備對應無線天線的閱讀器進行識別。監控采集層僅履行信息要素采集功能，通過對應的接入方式，將數據信息接入至網絡傳輸層，由其他結構層次完成后續的存儲分析、應用等工作。

2.2數據網絡傳輸層

數據網絡傳輸層是數字農業的“神經系統”，主要起傳輸數據信息的媒介作用，能夠將“眼睛”所采集到的數據信息，通過網絡傳輸至存儲分析層。根據其傳輸網絡覆蓋范圍可分為兩類，其中蜂窩通信網絡以4G、5G為代表，其傳播范圍較廣，但對于信號要求較高。在非蜂窩通信網絡中，LORA具有成本低、部署靈活的特點；WIFI帶寬范圍較高，便于信息傳輸；ZIGBEE延遲、功耗低，適宜運用于小區域的傳感器控制，是最常見的無線傳感器網關應用技術；Bluetooth能夠抵抗一定的干擾，常運用于終端設備之間的數據傳輸。各通信網絡各有所長，需要根據數字農業的實際應用環境選擇適宜的傳輸網絡。

2.3數據存儲分析層

數據存儲分析層是數字農業的“大腦”，是系統中最核心的部分，包含數據存儲與數據分析2種功能。將所收集、傳輸得到的源數據經清洗處理后構成農業綜合數據庫，通過進一步的轉化、抽取等數據處理操作，面向應用將綜合數據庫按實際農業環節、品種產業的不同劃分為業務細分數據庫，同時在數據庫中設置各級資源訪問接口，為相關部門、企業、公眾提供涉農信息要素資源共享服務；利用實時、動態的數據庫資源進行數據分析，能夠有效為農業土地規劃、作物產量預測、病蟲害實時監測以及農機數字化管理提供關鍵技術支撐。

2.4終端服務應用層

終端服務應用層是數字農業的“四肢”，能夠執行“大腦”經數據分析后發布的指令，將數字農業經終端及平臺落實于實際應用之中。利用大數據、云計算、物聯網、區塊鏈等信息技術，提供PaaS與SaaS服務：如整合多物聯網傳感器及網關，構建空天地一體化農業體系；打造全流程可視化溯源體系、監測預警平臺、專家決策支持平臺、供應鏈服務平臺等。進而一方面通過多物聯網設備聯合作用，實現線上智能監測、異常提醒，設備操縱遠程化、自動化，及時應對環境變化，提高農業生產力與質量；另一方面則為涉農主體做出生產經營決策提供幫助，有效利用數字信息技術解決“生產什么”、“如何優化生產、銷售”等問題。

3全面推進鄉村振興背景下黑龍江省發展數字農業面臨的挑戰

數字技術已逐漸滲透融入到各行各業之中[12]，在全面推進鄉村振興的背景之下，黑龍江省作為國家的大糧倉，更應牢牢把握住數字農業的發展機遇，以數字業態為農業發展注入新鮮血液。互聯網++高標準種植示范基地1300個，配備定位終端的大型農機達2.7萬余臺，種種措施表明黑龍江省為將數字農業打造成全國樣板已付出了極大的努力，并取得了顯著成果。但由于起步較晚、經濟制約、人口流失等多重因素作用，導致與國外以及國內經濟發達省份相較而言，黑龍江省在數字農業發展方面仍存在著許多不足之處，面臨著諸多挑戰，亟待尋找具有龍江特色的數字農業發展路徑。

3.1小農經濟規模偏差導致數字鴻溝

將數字技術與農業相連通能夠有效提升市場透明度、提高農業生產力與流通效率，但與此同時數字農業也對經營主體的生產、經濟規模提出了一定的要求。據黑龍江統計數據顯示，2021年黑龍江農業經營戶達328.5萬，其中僅有16.83%的主體規模較大，以商品化的形式進行經營，雖然目前黑龍江省已逐步發展合作社等經營主體，在部分地區形成了一定的經營規模，但整體上仍然呈小而散的分布局面，農業經營主體間經濟、產業規模依舊相差較大。數字農業具有高成本、高邊際效益的特性[13]，大規模經營主體通過農業數字化不斷發展壯大自身，而小規模農戶則因難以負擔高額的數字化成本，無法獲得更多的信息與效益，且這種小農經濟規模偏差極有可能在馬太效應的影響下愈演愈烈，導致農業經營主體間的數字鴻溝不斷拓寬，阻礙黑龍江數字農業的發展。

3.2農業數字資源及創新系統碎片化

數字農業仍以數字為核心要素資源，雖然黑龍江省農業機械化程度已達全國第一，但機械化并不意味著數字化，在黑龍江農業數字化轉型的過程中，一方面由于缺乏規范化的數據標準，物聯網所采集的異構數據往往會存在環節間數據轉換困難、數值缺省、格式不一等問題，導致數字農業各流程間數據變成了孤島、難以整合，進而無法有效分析數據、得出決策；另一方面則是農業科學院、省內高校及企業等農業相關研究機構各自為政，科創項目碎片化，資源重復配置，尚未形成系統性的創新合力。

3.3農業產業鏈延展性與融合性不高

相較于第一產業而言，黑龍江省內鄉村的二、三產業發展略顯滯后[14],數字技術在農業相關領域的應用主要聚焦于黑土地保護、育種及耕種等第一產業生產端，在精加工、倉儲運輸等流程中應用不足，對于融合二、三產業延伸農業產業鏈、價值鏈的關注相對較少。加工業、文化旅游業等優勢沒有得到充分發揮，尚未有效集聚要素資源打造農業全產業鏈，在以數字信息要素提高農業體系流程流轉效率、擴大經濟規模與生態效益方面仍存在著較大的提升空間。

3.4生產經營主體數字技術觀念陳舊

數字農業作為全面推進鄉村振興進程的重要組成部分，能夠在極大程度上提高農業的生產效率，但同時也形成了更高的技術壁壘，對生產經營主體提出了更高的觀念、技術要求。據統計公告顯示，2021年黑龍江省人口自然增長率低至－5.11%，較高的人口流失率意味著受過高等教育、思想新潮的年輕人隨之流出，省內農業生產經營主體老齡化嚴重，相對來說觀念守舊，一方面部分農戶對于數字農業持懷疑態度，其對于數字農業的概念、作用效果知之甚少，導致不愿承擔農業數字化的成本風險，另一方面則是農戶在系統、平臺的操作中存在著學習困難，難以將數字技術應用于實際農業生產、經營過程中。

3.5控制應用過程存在襲擊篡改風險

黑龍江省數字農業體系尚處于起步階段，對于系統安全問題考慮較少，而農業與數字信息技術耦合程度不斷提升，極有可能被黑客視作一個“尚未開發的市場”。一方面是存在服務器、系統襲擊風險，現代農業環境中的網絡及監測控制設施分布密集，使得攻擊者所能滲透、操縱的節點也隨之遞增，其通過發動DOS、DDOS等業務中斷攻擊，以人為的方式導致服務器或系統由于過于繁忙而無法響應，致使用戶無法使用數字農業終端應用服務；另一方面則是存在數據篡改風險，數字農業層級中流動、處理的數據量級較大，且傳輸中的數據更易遭受竊取攻擊，可能出現心懷惡意的第三方伺機竊取、篡改敏感數據的現象，將導致預測不準、農業供應鏈動蕩，農戶蒙受損失等一系列負面連鎖反應，進而使農戶對于數字農業的安全問題存疑，產生抵觸情緒。

4全面推進鄉村振興背景下黑龍江省數字農業的發展路徑

4.1發展新型主體，構建普惠化服務體系

以經營主體及服務體系雙重維度發展的方式，消弭因小農經濟規模偏差所產生的數字鴻溝。一方面是由省政府及相關部門繼續鼓勵集聚小農散戶，發展如家庭農場、農民合作社等新型農業主體，充分發揮其規模效用，通過自營或外包方式將數字技術與農業相聚合，經營主體間風險共擔、收益共享，進而實現效益最大化；另一方面則從技術、資金、平臺角度出發，為經營主體發展數字農業構建普惠化的服務體系：一是技術普惠化服務，推動數字農業基礎設施建設，如提高5G、千兆光纖等網絡覆蓋水平，定期檢修鄉村變壓器、電網設施等，為數字技術在農業場景中的實際應用提供底層服務支撐；二是完善數字農業普惠化金融服務，創新信貸、保險等金融產品，滿足務農主體多元化的資金、風控需求；三是建立普惠化數字農業服務眾包平臺，集成農場及農機管理、精細種植、數字操作、質量追溯等全流程服務，助力農業經營主體順利實現數字化轉型。

4.2整合農業資源，形成系統性創新合力

數字化是農業知識與創新系統演變的驅動力[15]。因此一方面以數據為核心要素，建立涵蓋類別、脫敏、缺省填充等方面的規范化數據標準，將與農業相關的多領域數據資源集聚構建基礎數據庫，并提供不同權限的數據接口，為各行業人員獲取實時、準確數據提供便利渠道；另一方面則是由政府部門完善頂層設計，涉農多方主體整合優勢資源，提升“空天地一體化”數據信息抓取力度，從補貼政策至技術、決策支持，豐富數字農業應用場景，形成系統性創新合力，以實際應用為導向，完善科創項目成果評價機制，進而真正將數字與農業相耦合。

4.3促進產業融合，推動產業鏈橫縱延伸

集聚黑龍江省農業、加工業、文旅等要素資源，在數字技術的助推下，促進一二三產業融合，拓寬農業產業鏈、價值鏈。一方面是推動農業產業鏈縱向延伸，首先，在種植過程中利用物聯網結合智能機械，以精細計算降低農藥用量，發展綠色農業；其次，在加工過程中以供需兩端數據為核心，積極發展面向消費者的訂單農業，按需求細分市場，有針對性的進行加工，避免發生粗加工過度、精加工不足的現象；最后，結合區塊鏈將溯源貫穿于全流程，令消費者有跡可循，進而提升黑龍江農產品品牌信譽與價值。另一方面則是發展觀光農業、認養農業等新型業態模式，完善農業全產業鏈的橫向服務模塊。

4.4普及技術知識，設計用戶友好型平臺

發展數字農業的核心在技術，而關鍵是人。因此在數字農業體系落地的過程中，一是充分發揮數字農業農村示范區先試先行的帶動效應，以建三江等數字農場為軸心，輻射周邊地區，定期邀請農民參觀數字化育種、種植、收獲等流程，令農民切身體會到數字農業是什么，及其所發揮的降本、提效、增收作用；二是加強農民數字技術應用培訓。一方面，由各村干部統計農民在農業生產中存在的困難之處，通過整合排序，通過培訓利用數字技術有針對性地解決農民的困擾，提高農業生產技能，另一方面則通過培訓，提高農民的數字素養，使其能夠利用互聯網獲取更多的信息，進而促進數字農業生產技術的采用；三是設計用戶友好型平臺，即數字農業平臺簡單化、應用操作便捷化，降低農民使用的技術壁壘。

4.5評估風險水平，建立端到端安全機制

通過進行定期風險水平評估與建立端到端的安全機制兩種方式，增強黑龍江省在數字農業實際應用過程中的抗襲擊、防篡改能力。一方面是定期評估風險以量化數字農業設備風險水平，對于數字農業監控采集系統、服務器等進行嚴格的滲透測試，根據所涉及的風險制定優先級，加固系統內部安全、定期升級固件、更新安全補丁，防止數字農業因內部關鍵節點遭受惡意襲擊而陷入系統癱瘓狀態；另一方面數字農業系統內存在多個層級的不同級別的加密、解密與再加密循環，端到端加密能夠有效解決不同攻擊，因此建立端到端的安全機制，能夠在傳感器、邊緣網關設備、云數據中心之間進行數據交互時，利用對稱、非對稱加密以及數字證書等技術提高數據連接、傳輸的安全性。

5結論

數字信息技術為農業發展提供了“科技之翼”。黑龍江省作為農業大省，更應牢牢把握住數字化的重要契機，以數字技術促進農業提質增效，爭當數字農業發展先行者。雖然黑龍江省農業數字化格局正逐步形成，農產品富集、機械化程度高、政策支持等優勢初顯，但在數字農業發展過程中仍面臨著諸多挑戰。因此，結合黑龍江實際情況，提出以數字化為核心要素，在發展新型主體的基礎之上，鼓勵利益相關主體積極整合資源，形成創新合力，打造農業全產業鏈，面向農民普及技術知識并設立端到端安全機制，助力全面推進鄉村振興。

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作者:李建軍 徐小迪 楊玉 單位:哈爾濱商業大學計算機與信息工程學院 黑龍江省文化大數據理論應用研究中心