物聯(lián)網(wǎng)時代的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈藍海 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)陷紅海

　　2010年8月，無錫市洛社鎮(zhèn)張皋莊物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)示范區(qū)內(nèi)的南瓜、冬瓜、西紅柿、空心菜等瓜果蔬菜喜獲豐收。該物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)示范區(qū)依托電信網(wǎng)絡(luò)和IDC(Internet Data Center)托管等服務(wù)支撐，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過溫度傳感器使農(nóng)民隨時了解植物的生長溫度，調(diào)節(jié)濕度傳感器顯示空氣濕度，而光照傳感器的數(shù)據(jù)可以讓農(nóng)民快速了解各時間、各地塊的光照情況，參照植物所需要的最佳生長環(huán)境標準進行調(diào)節(jié)，使植物生長處于全程監(jiān)控之中。通過智能化的作物管理，該示范區(qū)內(nèi)的瓜果蔬菜不僅個頭大，營養(yǎng)價值也很高。

　　張皋莊物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)示范區(qū)的成功實踐表明，中國農(nóng)業(yè)要走出傳統(tǒng)粗放式經(jīng)營的“紅海”，探尋精細化經(jīng)營的“藍海”，離不開農(nóng)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新。隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，我國農(nóng)業(yè)有望通過與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，逐步實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)鏈升級。

　　傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)已陷入“紅海”

　　縱觀世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展歷史，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈最早產(chǎn)生于19 世紀50 年代的美國，之后迅速傳入西歐、日本、加拿大等發(fā)達國家，充分顯示了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈給農(nóng)業(yè)乃至整個國民經(jīng)濟帶來的積極作用。

　　所謂農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈是指與農(nóng)業(yè)初級產(chǎn)品生產(chǎn)密切相關(guān)、具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的產(chǎn)業(yè)所組成的結(jié)構(gòu)。根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的時間順序，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈可分為為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做準備的科研、農(nóng)資等前期產(chǎn)業(yè)部門，農(nóng)作物種植、畜禽飼養(yǎng)等中間產(chǎn)業(yè)部門和以農(nóng)產(chǎn)品(16.18,0.04,0.25%)為原料的加工業(yè)、儲存、運輸、銷售等后期產(chǎn)業(yè)部門。同時，可根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)聯(lián)順序分為五個環(huán)節(jié)：生產(chǎn)資料生產(chǎn)→農(nóng)產(chǎn)品種養(yǎng)→農(nóng)產(chǎn)品加工→農(nóng)產(chǎn)品流通→農(nóng)產(chǎn)品消費，如圖1。

　　近50年來，中國農(nóng)業(yè)走過了一條高投入、高產(chǎn)出、高速度和高資源環(huán)境代價的道路。目前，我國農(nóng)業(yè)水平和以生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟效益好、技術(shù)密集與可持續(xù)發(fā)展等為主要標志的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)相比，存在較大的差距。整個農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀是“兩高兩低”，即：產(chǎn)量高、消耗高、效率低、品質(zhì)低。

　　生產(chǎn)資料生產(chǎn)環(huán)節(jié)的可持續(xù)發(fā)展能力弱。

　　在科研、農(nóng)資等生產(chǎn)資料生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可持續(xù)發(fā)展技術(shù)水平不高，重復(fù)建設(shè)嚴重。例如，除草劑、塑料薄膜等給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來短期效益的同時也造成土壤板結(jié)、明顯酸化、養(yǎng)分減少等惡果。俗話說“莊稼一支花，全靠肥當家”，化肥等土壤肥料的過度使用不僅提高了農(nóng)民的種植成本，而且導(dǎo)致農(nóng)用物資的利用率降低。據(jù)測算，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)化肥利用效率僅為35%，有65%左右的化肥被白白浪費。

　　農(nóng)產(chǎn)品種養(yǎng)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)經(jīng)營模式粗放。

　　中國工程院院士汪懋華指出，由于耕地環(huán)境質(zhì)量問題嚴重，經(jīng)營規(guī)模小，集約化、規(guī)?；?、機械化、標準化生產(chǎn)水平低等因素，使我國農(nóng)業(yè)一直持續(xù)粗放式增長。千百年來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，都是以地區(qū)或田塊為基礎(chǔ)，在區(qū)域或田塊的尺度上，把耕地看作是具有均勻生長條件的對象進行管理，在區(qū)域尺度上進行品種選擇、土肥檢測。實際上，即使在同一農(nóng)田內(nèi)，地表上下也存在影響農(nóng)作物生長條件和產(chǎn)量的明顯時空分布差異。據(jù)統(tǒng)計，農(nóng)業(yè)的粗放式經(jīng)營造成我國勞動生率極為低下，我國每個勞動力平均只能生產(chǎn)糧食1,320kg，僅夠養(yǎng)活1.66個人。而美國，每個農(nóng)業(yè)勞動力生產(chǎn)糧食為11,746kg，可以養(yǎng)活83.6個人；在德國，2%-3%的人口就養(yǎng)活了整個國家。

　　農(nóng)產(chǎn)品加工環(huán)節(jié)的產(chǎn)品附加值較低。

　　中國農(nóng)產(chǎn)品主要是以初級產(chǎn)品的形式進入國內(nèi)外市場，資源消耗高，產(chǎn)品附加值低，經(jīng)濟效益差。對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈影響最大的是農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)，目前中國農(nóng)產(chǎn)品下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，大量的農(nóng)產(chǎn)品沒有經(jīng)過精加工和深加工就進入市場，沒有實現(xiàn)相應(yīng)的附加價值，農(nóng)民和農(nóng)業(yè)企業(yè)處于國際農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈“微笑曲線”的中低端，自動化程度非常低。

　　農(nóng)產(chǎn)品流通環(huán)節(jié)的運行效率低下。

　　由于受環(huán)境條件和存儲要求的限制，農(nóng)產(chǎn)品流通環(huán)節(jié)的交易成本居高不下，嚴重影響了流通各環(huán)節(jié)的效率。例如，因缺乏技術(shù)含量較高的產(chǎn)業(yè)配套和鏈接，加之中間環(huán)節(jié)較多，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品運輸、儲藏、銷售中的腐爛浪費損失嚴重。據(jù)統(tǒng)計，發(fā)達國家食品和鮮活農(nóng)產(chǎn)品的冷藏運輸率達到80%-90%，中國僅有10%左右；發(fā)達國家的鮮活農(nóng)產(chǎn)品損耗率在5%左右，而我國高達25%，每年我國農(nóng)產(chǎn)品的損耗約700-900億元人民幣。如果有針對性地開發(fā)相應(yīng)的技術(shù)體系，完全有可能把損耗降下來，平均每位農(nóng)民可望增收100元。

　　農(nóng)產(chǎn)品消費環(huán)節(jié)的安全問題層出不窮。

　　目前我國農(nóng)產(chǎn)品安全問題層出不窮，產(chǎn)業(yè)鏈風(fēng)險幾近失控。從2008年受三聚氰胺污染的“毒奶粉”事件到2011年河南“瘦肉精事件”，無不凸顯出農(nóng)產(chǎn)品安全問題的危害性、嚴重性和廣泛性。究其原因，從育種到初級產(chǎn)品再到加工，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)都伴隨著嚴重的資源浪費與環(huán)境污染，加上農(nóng)業(yè)分散落后的經(jīng)營方式，不能有效地形成完整可追溯的農(nóng)業(yè)安全產(chǎn)業(yè)鏈，導(dǎo)致對全民的安全健康造成傷害。
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　　西方正加速農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新

　　西方各國均把大力推進科技進步和創(chuàng)新作為優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，促進農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素角度來看，國際農(nóng)業(yè)發(fā)展方式可分為：一是美國和俄羅斯等人少地多的國家，大力發(fā)展以機械技術(shù)為依托的勞動力替代技術(shù)，走勞動力節(jié)約的發(fā)展道路；二是日本和荷蘭等人多地少的國家，大力發(fā)展資源替代技術(shù)，利用生物、化學(xué)技術(shù)彌補土地的不足，走資源節(jié)約的道路；三是英國和德國等人地比例中等的國家，既用機械替代勞動力，也用生物、化學(xué)技術(shù)彌補土地的不足，走綜合提高土地生產(chǎn)率和勞動生產(chǎn)率的道路。

　　無論哪種發(fā)展形式，各國無一例外地把科技進步和創(chuàng)新作為提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈競爭力水平的重要戰(zhàn)略，采取一系列積極有效的政策措施積極推進。自2009年美國總統(tǒng)奧巴馬將“物聯(lián)網(wǎng)”提升為美國的國家戰(zhàn)略方向后，以射頻識別(RFID)、傳感器、二維碼、網(wǎng)絡(luò)互連和智能信息處理為代表的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正加速應(yīng)用于西方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。

　　黨的十七屆三中全會通過的《中共中央關(guān)于推進農(nóng)村改革發(fā)展若干重大問題的決定》強調(diào)，要想在愈益變小的資源空間上生產(chǎn)出越來越多和越來越好的農(nóng)產(chǎn)品，就必須依靠農(nóng)業(yè)科技進步與創(chuàng)新。只有通過不斷的科技進步，才能提高土地產(chǎn)出率、資源利用率和勞動生產(chǎn)率，增強農(nóng)業(yè)抗風(fēng)險能力、國際競爭能力和可持續(xù)發(fā)展能力。

　　研究和實踐也表明，現(xiàn)代經(jīng)濟競爭已不是單個生產(chǎn)環(huán)節(jié)和單獨產(chǎn)品的競爭，而更多地表現(xiàn)在整個產(chǎn)業(yè)鏈之間的競爭。中國農(nóng)業(yè)的發(fā)展應(yīng)從產(chǎn)業(yè)鏈角度來提升競爭力，這就需要借助科技對農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈進行升級轉(zhuǎn)型。

　　物聯(lián)網(wǎng)助力農(nóng)業(yè)駛向“藍海”

　　2009年11月，溫家寶總理提出，要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，及早部署后IP時代相關(guān)技術(shù)研發(fā)，使信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)成為推動產(chǎn)業(yè)升級、邁向信息社會的“發(fā)動機”。這拉開了全面建設(shè)中國物聯(lián)網(wǎng)的序幕，也為物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了契機和動力，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可望迎來新的春天。

　　物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things)是通過各種信息傳感設(shè)備，如傳感器、RFID、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個龐大網(wǎng)絡(luò)。

　　物流網(wǎng)不是一項全新的技術(shù)，而是在計算機、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及信息處理技術(shù)發(fā)展到今天而產(chǎn)生的集成性創(chuàng)新技術(shù)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、流通和消費等信息的獲取，通過智能農(nóng)業(yè)信息技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本要素與農(nóng)作物栽培管理、畜禽飼養(yǎng)、施肥、植保及農(nóng)民教育相結(jié)合，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、交易、物流等環(huán)節(jié)智能化程度。

　　實現(xiàn)生產(chǎn)資料生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能化

　　利用智能傳感器可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境信息的實時采集，組織智能物聯(lián)網(wǎng)可以對采集數(shù)據(jù)進行遠程實時報送。采用不同的傳感器節(jié)點構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)來測量土壤濕度、土壤成分、pH 值、降水量、溫度、空氣濕度、氣壓、光照度和CO2濃度等物理量參數(shù)，同時將生物信息獲取方法應(yīng)用于無線傳感器節(jié)點，通過各種儀器、儀表實時顯示或作為自動控制的參變量參與到自動控制中，為農(nóng)作物大田生產(chǎn)和溫室精準調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)，優(yōu)化農(nóng)作物生長環(huán)境，不僅可獲得作物生長的最佳條件，提高產(chǎn)量和品質(zhì)，還可以提高水資源、化肥等農(nóng)業(yè)投入品的利用率和產(chǎn)出率，從而實現(xiàn)生產(chǎn)資料生產(chǎn)的智能化、科學(xué)化及集約化。

　　實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品種養(yǎng)環(huán)節(jié)精細化

　　精細農(nóng)業(yè)(Precision Agriculture)是利用3S，即全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)的差異對地塊水平精確到平方厘米的一整套綜合農(nóng)業(yè)管理技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)田操作的自動指揮和控制。在土壤檢測階段，通過采用高精度土壤溫濕度傳感器，依據(jù)土壤墑情和作物用水次第施行精準灌溉，不但能有效提高農(nóng)業(yè)灌溉用水使用率，緩解水資源日趨緊張的矛盾，并且為作物提供了更好的生長環(huán)境，充分發(fā)揮現(xiàn)有節(jié)水設(shè)施的作用，優(yōu)化調(diào)度，提高效益，使灌溉更加簡約有效；在環(huán)境監(jiān)測階段，有線或無線網(wǎng)絡(luò)可以將溫室內(nèi)溫度、濕度、光照度、土壤含水量等數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，如果傳感器上報的參數(shù)超標，系統(tǒng)將出現(xiàn)閾值(Threshold Value)告警，并自動控制相關(guān)設(shè)備進行智能調(diào)節(jié)。

　　實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品加工環(huán)節(jié)自動化

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將進一步滲透到農(nóng)產(chǎn)品的深加工技術(shù)與設(shè)備中，使農(nóng)產(chǎn)品的深加工設(shè)備朝著自動化和智能化方向發(fā)展。在品質(zhì)分級階段，計算機視覺和圖像識別技術(shù)可用于農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)自動識別和分級方面，如種蛋、谷粒表面裂紋檢測。梨、蘋果等農(nóng)產(chǎn)品表面缺陷和損傷的檢測。根據(jù)大小、形狀和顏色對黃瓜、土豆、蘋果、玉米和辣椒等果蔬進行自動分級，從而實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品加工過程的自動遠程控制，實現(xiàn)降低成本、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)的目標。

　　實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品流通環(huán)節(jié)信息化

　　在農(nóng)產(chǎn)品運輸階段，可對運輸車輛進行位置信息查詢和視頻監(jiān)控，及時了解車廂內(nèi)外的情況和調(diào)整車廂內(nèi)溫濕度。還可對車輛進行防盜處理，一旦發(fā)現(xiàn)車鎖被撬或車輛出現(xiàn)異常，自動進行報警。在存儲階段，通過將糧庫內(nèi)溫濕度變化的感知與計算機或手機的連接進行實時觀察，記錄現(xiàn)場情況以保證糧庫內(nèi)的溫濕度平衡，為糧食的安全運送和存儲保駕護航。在農(nóng)產(chǎn)品銷售階段，農(nóng)產(chǎn)品可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)展示于交易，瞬間完成信息流、資金流和實物流的交易，農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)已不再僅僅是產(chǎn)品供求交易的操作平臺，而是前延至產(chǎn)前訂單，后續(xù)至流通配送等一體化的綜合平臺，即緊緊圍繞產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，在信息化管理的平臺上實現(xiàn)信息共享、管理對接和功能配套。

　　實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品消費環(huán)節(jié)可溯化

　　由集成應(yīng)用電子標簽、條碼、傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品和食品追溯系統(tǒng)，可實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤、溯源和可視數(shù)字化管理，即對農(nóng)產(chǎn)品從田頭到餐桌、從生產(chǎn)到銷售全過程實行智能監(jiān)控，及農(nóng)產(chǎn)品安全信息在不同供應(yīng)鏈主體之間進行無縫銜接，大大提高了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。消費者購物時，只需根據(jù)商家提供的EPC(產(chǎn)品電子代碼)標簽，就可以通過電腦、手機、電話及掃描查詢機等各種終端設(shè)備快捷方便地查詢到農(nóng)產(chǎn)品從原料供應(yīng)、生產(chǎn)、加工、流通到消費整個過程的信息(見圖2)，從而作出適當?shù)馁徺I決策，滿足了消費者的安全權(quán)、知情權(quán)、選擇權(quán)和監(jiān)督權(quán)。

　　展望未來，國家和政府已經(jīng)明確提出了發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)“感知中國”的宏偉戰(zhàn)略目標，這也為構(gòu)建農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)“感知農(nóng)業(yè)”指明了方向。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用必將越來越廣泛和重要，一批關(guān)鍵農(nóng)業(yè)信息感知技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)培育問題也可望實現(xiàn)突破。預(yù)計未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重點是朝著低成本、可靠性、節(jié)能型、智能化和環(huán)境友好型等五大方向發(fā)展。

　　應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，也是衡量現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的一個重要標志。隨著今后農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟和普及，預(yù)計物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)業(yè)增加值的貢獻率將從2010年的17%增長到2015年的28%左右。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)源源不斷產(chǎn)出的技術(shù)成果，為農(nóng)業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈升級提供了必要的技術(shù)手段，將不斷提升農(nóng)業(yè)的競爭力。