纵观全球农业生产方式的转变历程，在经历了传统人力畜力农业、生物化学农业、机械农业之后，正大步迈入数字农业的新时代（温铁军，2016；周立等，2017；李道亮，2016，2018；赵春江，2019，2021）。在新发展阶段中，利用新一代信息技术的渗透性，加上现有互联网已经积累的巨大网络价值效应，能够更好地应对更加严峻的人口、资源、环境与市场的多重约束，将给中国现代农业发展带来巨大变革（李道亮，2015；阮俊虎等，2020）。全球农业数字化发展仍然处于初级阶段，加快中国农业数字化探索，为中国赶超发达国家，抢占世界农业发展新高地提供了巨大机遇（阮俊虎等，2020）。
中国人多地少，资源极其紧张，粮食与农产品安全面临内忧外患的严峻形势。农业数字化发展是实现中国农业现代化发展的主线之一，不仅仅是技术应用层面的生产率提升问题，而是一个事关农业可持续发展的战略性、系统性问题。而目前关于中国农业数字化发展的战略研究仍然较少，农业数字化发展的经济学研究处于起步阶段，中国国情国策背景下实施农业数字化发展有何战略意义，如何实现传统农业的数字化转型升级，均值得持续的深入探究。
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数字化加快推动农业现代化发展
新兴数字技术已经重塑了全球产业结构与商业生态，促进了中国经济社会的“变轨式”跨越发展（Huetal.，2019）。通过将信息采集技术、网络通信技术、计算技术、大数据等数字信息技术手段与农学、植物生理学、生态学、土壤学等农业技术有机结合，在农业生产体系、经营体系和产业体系中实现深度融合，实现对传统农业的数字化改造（刘海启，2017；阮俊虎等，2020），达到高效配置农业资源，节本增效的目的（郭振海，2021）。具体来看，农业数字化对推动农业现代化发展具有六方面重要作用。
（一）数字化推动农业要素现代化发展
二是数字化促进现代生产要素向农业领域聚集。数字经济本身具有高技术性和高成长性特征（宁朝山，2019），相比于工业和服务业，农业数字化基础最为薄弱，在数字化发展的过程中会流入大量技术、人才、资本等要素。另外，数字经济具有网络化特征，其所构建的高度互联互通的网络化结构具有正外部效应和规模效应（马中东、宁朝山，2020）。随着数字技术的不断渗透和农业数字化的不断成熟，也为技术、资本、人才等各类要素的集聚、转移和应用创造良好条件（张永恒、王家庭，2020）。
（二）数字化推动农业生产现代化发展
2021、2022年中央一号文件连续两年提到农业生产现代化的内容。2021年中央一号文件首次提出“推动品种培优、品质提升、品牌打造和标准化生产。”2022年中央一号文件再次强调“开展农业品种培优、品质提升、品牌打造和标准化生产提升行动”。数字化能够降低生产环节自然环境的不确定性，通过与传统要素融合，减少农业自然风险损失，提高农业生产效率，提升农产品品质。具体来看，农业生产数字化主要体现在生产环境监测和管控、生产资料精准控制、自然风险预警三个方面（金建东、徐旭初，2022）。
一是生产环境会对农产品产量和品质造成直接影响（Aker，2011）。农业数字化通过对环境信息、农产品信息进行实时监测、分析与预测，依托物联网控制系统实现对农业生产环境的智能管控，实现农业生产的节本增效。二是生产资料的精准控制有助于实现资源节约与环境保护协调发展的目标（匡远配、易梦丹，2018）。通过融入现代农业技术知识和实践中的生产经验，依托无人机遥感与飞防一体化系统、农业信息全景感知的移动传感系统和农业生产要素在线优化调度系统等，可实现对农药、化肥、水资源等要素的优化配置（阮俊虎等，2020）。三是自然风险是造成农业生产损失的主要因素。通过自建或接入气象部门自然灾害预警系统，及时预警农业自然风险的发生（何可、宋洪远，2021），提供风险应对方案，最大程度减少病虫害、动物疫病、极端天气等带来的损失。
（三）数字化推动生产组织现代化发展
2022年中央一号文件提出“健全农产品全产业链监测预警体系，推动建立统一的农产品供需信息发布制度”。数字化能够有效改善农业投入产出结构，降低交易成本，提高资源利用效率，同时减少供需信息不对称，推动农业生产组织现代化发展。具体来看，农业生产组织现代化发展主要体现在三个方面。
（四）数字化推动农产品流通现代化发展
一是物流数字化。基于物联网与区块链技术，对仓储和运输两种场景下环境信息、产品信息进行实时精准监测与管控，减少断链现象发生，以达到实现保障品质、减少损耗的目标（阮俊虎等，2020；金建东、徐旭初，2022）。此外，通过与生产环节的有效对接，能够实现农产品溯源功能和农产品消费精准追踪与召回功能等（BosonaandGebresenbet，2013；Ruanetal.，2019；Benyametal.，2021）。二是信息流数字化。是指在物流数字化的基础上，进一步改善供应链主体的业务流程、交互模式、决策体制（刘迪等，2021），使得信息透明化和交易机会成本消失，在农业产业链条之间形成开放式、分布式、协同式的横向规模经济体系，进一步降低农产品流通成本（阮俊虎等，2020）。三是资金流数字化。相较于传统供应链资金流，数字化转型整合了线上线下大量通过物联网设备、信息平台等采集的生产数据和交易数据，建立数字化的信用评估模型，有助于降低信贷交易成本，优化风险控制策略，提高资金流运行效率（许玉韫、张龙耀，2020）。
（五）数字化推动农业绿色现代化发展
（六）数字化推动产业融合现代化发展
2015-2022年，中央一号文件中共二十六次提到“产业融合”，其中2016年中央一号文件六次提到“产业融合”。2022年，中央一号文件再次强调“持续推进农村一二三产业融合发展”。产业融合是指随着不同产业的技术知识、产品业务、消费市场或价值链交叉整合，使得这些产业间的边界变得模糊的过程（Hacklinetal.，2013；HeoandLee，2019；阮俊虎等，2020）。数字化技术推动农业领域形成产业集聚，进一步促进产业集群演化，最后实现产业融合发展。
一是农业数字化推动农业产业集聚。数字化程度的加深会加快生产要素的低成本集聚性和流动性（殷越，2022），加速人才、资本等现代生产要素流向农业部门，提升农业生产的的资源配置效率，实现农业产业集聚。二是农业数字化促进农业产业集群。互联网、物联网等数字技术能够实现要素和信息的实时在线化（Ayazetal.，2019），促进上下游生产经营主体之间，生产者与消费之间的实时交互（王如玉等，2018），打破产业链各环节之间的壁垒，实现农业产业集群化发展。三是农业数字化驱动产业融发展。以具有高渗透性的数字技术为基础，转变传统以工促农的工业化发展逻辑，考虑城乡劳动力资本存在的差异，通过降低专业化门槛允许更多的行业人员参与（陈国军、王国恩，2022），从而实现农业与工业、服务业的深度融合。
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中国农业数字化具有紧迫性
（一）国际视角
1.谁能解决未来吃饭问题，谁就拥有主动权：全球粮食与食物安全面临更严峻挑战，各国大力抢攻突破农业生产时空约束战略制高点。
全球气候变化和资源不可持续威胁着全球粮食安全（钟文晶等，2021），再加上新冠肺炎疫情冲击导致全球粮食市场异常波动，全球粮食安全面临更加严峻的挑战（程国强、朱满德，2020；司伟等，2020）。物联网、大数据、人工智能、机器人等信息技术在农业领域的应用，即农业数字化被认为是缓解粮食安全问题的方案（BronsonandKnezevic，2016；BenkeandTomkins，2017；Balmfordetal.，2018；Hickeyetal.，2019）。从全球范围来看，数字农业起步于20世纪50-60年代广播电视、通信技术、计算机的产生（董艳等，2021）。根据中国信息通信研究院《全球数字经济白皮书》，2020年47个世界主要国家中，英国（29.9%）、德国（24.8%）、韩国（17.4%）第一产业数字经济占比位列前三。中国第一产业数字经济占比高于全球平均水平，与发达国家还存在较大差距。相比于工业和服务业，农业数字经济发展较为缓慢，但发展潜力巨大。随着全球数字化的不断推进，美国、日本、欧盟等国家或地区先后推出数字农业农村发展计划，以提高农业产业竞争力（钱静斐、陈秧分，2021）。为牢牢把握粮食安全主动权，加快推动中国农业数字化进程迫在眉睫。
2.谁能引领未来产业发展，谁就占据优势位：全球农业产业结构重大调整机遇期来临，各国加快数字农业创新打造价值链新高地。
3.谁能掌握育种基因信息，谁就掌握安全码：全球农作物育种基因编码科技加速集聚，各国加强育种基因数据治理构建安全防线。
保障粮食安全的重要性不言而喻，而生物育种技术是发展现代种业、解决粮食安全问题的重要支撑（罗云中，2022）。2022年中央一号文件提出“启动农业生物育种重大项目”。近年来，全球范围内生物育种技术不断取得重大突破，世界种业进入育种“4.0时代”（王晓君，2022）。《生物育种产业专利导航研究成果》数据显示，生物育种产业近十年来专利数量快速增长，中国生物育种专利申请量达到17.2万件，排名第一，占专利申请总量的27%。但中国核心专利数量较美国还有很大差距，且专利主要布局在国内，全球竞争能力不足（崔遵康等，2022）。在各国加强生物育种技术专利壁垒的严峻形势下，抢占生物育种技术及其产业发展制高点对于实现国家种业科技自立自强尤为重要。
（二）国内视角
1.谁来种地：老龄化兼业化程度进一步加深，数字化能够有效提升农业生产力
2.用什么地来种地：土地可持续发展面临严峻挑战，数字化能够有效提高土地利用率
在新型城镇化发展、农村人口外流等趋势下，农村空心化现象日益严重，零碎的、质量较差的耕地容易被撂荒（Rudeletal.，2005）。再结合中国地少人多、小农经营的基本国情，通过土地整合实现规模化生产经营的成本较高，农业土地的可持续发展面临严峻挑战。数字化发展通过数据信息整合，进一步突破农业生产的时空约束，提高市场配置效率，缓解地的矛盾。通过引入土地信息管理平台，利用物联网、区块链、遥感技术、地理信息系统等监测土地数量和质量、土地所有权、土地利用性质等信息，能够有效降低交易成本（Deichmannetal，2016；GoldfarbandTucker，2019），优化资源配置，从而增加经济效益（FadeevaandNefedkin，2021）。
3.用什么资本来种地：农业农村金融体系发展不健全，数字化能够有效降低交易成本
4.如何更高效种地：农业产业发展严重滞后，数字化能够加快推进产业现代化转型
农业数字化发展远远滞后于工业数字化、服务业数字化发展。根据中国信息通信研究院《全球数字经济新图景（2020）》，中国农业、工业、服务业数字经济渗透率分别为8.2%、19.5%和37.8%。固定成本低、交易成本高的服务业更易于进行数字化转型（中国信息通信研究院，2020），5G、物联网、大数据、人工智能、区块链等技术在车辆、能源行业应用的发展也加快了工业数字化的步伐。考虑到农业生产高度依赖自然资源，生产经营方式单一等行业属性，进行数字化转型的壁垒较高，数字化转型进展缓慢（刘海启，2020）。补齐农业数字化短板，促进农业现代化转型，能够有效缓解产业结构矛盾，推动工业和服务业进一步迈向现代化，助力中国全面建设社会主义现代化国家。
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中国农业数字化发展的良好基础与艰巨挑战
（一）中国农业数字化发展具备良好基础
一是中国工业数字化与服务业数字化发展全球领先。随着数字化革命加速渗透和中国营商环境持续改善（祝合良、王春娟，2021），中国工业数字化与服务业数字化发展迅速，占据全球领先地位。5G、工业互联网为代表的新基建落地以来，全球范围内工业无线网络以每年30%的速度增长。目前全球有超过300个工业互联网平台，而中国具备一定影响力的工业互联网平台超过150家，接入设备总量超过7600万台套，已经形成覆盖京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝双城经济圈的体系化布局。新冠肺炎疫情影响下，全球服务业数字化率爆发增长，2020年第三产业数字经济占比达到43.9%。从发展趋势上来看，从以电子商务为代表的生活性服务业加速向以金融科技为代表的生产性服务业数字化加速拓展（中国信息通信研究院，2021）。根据安永数据，全球金融科技用户平均采用率达由2015年的16%上升至2019年的64%，中国和印度的金融科技科技采用率达到87%，并列全球第一。
二是数字基础设施建设与服务供给能力基本建成。数字经济的发展壮大依赖于对数据的获取、流通和应用能力，而这主要取决于数字基础设施的建设（肖旭、戚聿东，2019）。农业数字化是数字化与农业融合发展的结果，需要较为完善的数字基础设施支持。近年来，数字基础设施在农村的渗透发展速度非常快，城乡差距持续缩小（李灯华、许世卫，2022）。根据中国信息通信研究院发布的《中国宽带发展白皮书》，目前全国行政村通光纤和4G比例均超过了99%。根据中国互联网络信息中心《第49次中国互联网络发展状况统计报告》，2021年底农村地区互联网普及率为57.6%，城乡地区互联网普及率差异较2017年缩小12.9个百分点。
三是农业生产规模化与机械化迈上新台阶。当前中国农业生产规模化、机械化水平进一步提升，农业生产现代化发展进入新阶段（付华、李萍，2020）。根据第三次全国农业普查，2016年耕地规模化比重为28.6%，而生猪、家禽养殖规模化比重分别为62.9%和73.9%。截止2021年年9月底，中国家庭农场平均经营规模为134.3亩，经营耕地面积约占全国耕地面积的26.61%。中国农业生产已进入机械化为主导的新阶段，从主要依靠人力畜力转向主要依靠机械动力。2020年中国各主要粮食作物耕种收综合机械化率均超过80%，小麦、水稻、玉米耕种收综合机械化率分别超95%、85%、90%。根据《2020年全国农业机械化发展统计公报》，全国农作物耕种收综合机械化率达71.25%，其中机耕率、机播率、机收率分别达到85.49%、58.98%、64.56%。
四是农业数字化技术与模式探索应用蓬勃发展。近年来中国农业数字化技术研发成效显著，在农业环境传感器、北斗导航无人驾驶农机、大型温室等设施设备基本实现自主技术自主生产（齐飞等，2017；冯献等，2022），在农业大数据挖掘、智能算法、预训练模型等方面也进行了深入研究，并在大田种植、设施农业、信息服务等领域进行了初步探索应用。在东北、西北、黄淮海平原等大田生产领域，通过广泛应用遥感监测、农机北斗导航作业和智能决策支持系统等技术，实现大田精准作业（赵春江，2021）。在设施养殖领域，开展基于个体生长特征监测的饲料自动配置、精准饲喂，基于个体生理信息实时监测的疾病诊断和面向群体养殖的疫情预测预报（李道亮，2015）。家禽养殖业是规模化集约化程度最高、与国际先进水平最接近的产业，其主要环节数字化应用水平在20%以上（钟文晶等，2020）。在设施园艺领域，目前所有的现代玻璃温室和40%的日光温室普遍采用了环境监测、水肥一体化技术；设施食用菌产业也广泛应用了信息技术进行产量和品质的控制。在农业农村信息服务领域，通过机器学习、时空大数据挖掘、知识图谱构建，语音智能识别等技术的应用，实现个性化精准服务（赵春江，2021）。
（二）中国农业数字化发展面临艰巨挑战
一是耕地碎片化比例大，土地集约化经营成本高。“大国小农”仍是中国基本国情农情。第三次农业普查数据显示，全国小农户数量占到农业经营主体的98%以上，小农户从业人员占农业从业人员的90%，小农户经营耕地面积占总耕地面积的70%。土地流转是新型农业经营主体扩大经营规模的重要途径（宋珂等，2022）。农业农村部家庭农场监测数据显示，全国约有67.4%的家庭农场经营的土地来自农村土地流转（郜亮亮、杜志雄，2016）。土地细碎化、分散化经营，增加了通过土地流转实现集约化经营的成本（白俊超，2007），对农业经营收入造成一定程度负面影响（许庆等，2011）。
三是数字农业技术创新不足，技术普适性与经济可行性差。相比于工业和服务业，数字技术在农业领域的研发瓶颈尚未突破，缺乏经济可行性和技术普适性。目前市场上已有的农业物联网、智能监测设备售价过高，考虑到农业生产周期较长，无法在短期内收回投资成本，农业经营主体采用农业数字化技术的意愿不强（孙竹梅等，2021）。大多数农业装备业尚未实现数字化转型，仍以农业经济或工业经济的传统思维组织生产，导致产品无法满足农业数字化转型要求（刘元胜，2020）。数字技术研发人员仍以专业电子信息技术人员为主，更多专注于技术研发，对农业问题缺乏全方位精准的理解，无法把握农业再生产规模，造成数字技术研发成果不适用于农业再生产全过程。具有丰富农业生产经验的从业人员对数字技术缺乏深度认识，不能驾驭数字技术从事农业再生产，使农业再生产的数字化科技含量不高（殷浩栋等，2021）。
四是信息有效性供给不足，导致数字鸿沟加剧。目前中国农村地区信息基础设施逐渐完善，信息的可接入性即“一级数字鸿沟”已基本填平（金文朝、金钟吉，2005；许竹青等，2013），但农户的信息利用能力存在较大差距。农业数字化一定程度上加剧了农村地区的“二级数字鸿沟”。主要体现在以下两方面。一是加剧了东西部农村地区的不平等。东西部农业数字化发展水平存在显著差异（黄季焜，2021），由高到低明显呈现“东—中—西”的阶梯型空间分布格局；西部地区大部分省市的数字农业发展处于中等以下水平，与全国平均水平相比仍存在一定差距（张鸿等，2021）。二是加剧了同一地区内部的不平等，如规模种植农户和小农户之前的矛盾。尽管农业数字化发展有助于农民整体收入水平提高，但却不利于小农获益。数字农业技术需要更高的土地规模和财力，从而将小农排除在收益之外（钟文晶等，2020；高峰、王剑，2021）。
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结论与建议
新世纪以来，全球数字农业的进程不断加快，以美、日、德等为代表的发达国家数字农业发展相对成熟，中国数字农业发展还处于起步阶段。2004-2022年中央一号文件连续十九年强调数字化，足以看出对农业数字化发展的重视。农业数字化以数据作为新要素投入，聚集现代生产要素，利用新兴数字化技术对生产环节、流通环节进行实时准确监测与管控，实现绿色、高效的生产组织方式，带动产业融合发展，促进农业现代化转型升级。加快农业数字化探索，对于缓解中国更加严峻的产业结构、人口、土地、资本的矛盾，保障农业安全、粮食安全，抢占世界农业发展新高地具有重要意义。总体来看，中国工业数字化与服务业数字化发展全球领先，数字基础设施建设与服务供给能力基本建成，农业生产规模化、机械化迈上新台阶，农业数字化技术与模式探索应用蓬勃发展，农业数字化发展具备良好基础，但仍然面临土地集约化成本高、数字化应用能力不高、数字化创新能力不足、数字鸿沟加剧等一系列挑战。