新一轮科技革命和产业变革正在进行，人工智能、大数据、第五代移动通信（5G）、区块链等先进信息技术正深度赋能农业发展。全球农业历经以人力和畜力为主的传统农业（农业1.0）、以机械化为标志的农业（农业2.0）、以自动化为核心的农业（农业3.0）后，开启了以现代信息技术深度融合为特征的智慧农业时代（农业4.0）。当前，智慧农业在全球多国快速发展，通过信息技术推动农业生产到农产品销售终端各环节运转，在农业生产、农业管理以及农业服务等领域开展丰富的智慧化实践活动。

（一）农业生产智慧化实践

智慧农业生产是整个农业产业链的关键环节。在此发展模式下，现代科技信息技术被广泛应用于改善农业实践、提升生产力，依托人工智能、物联网、传感器等技术，使农业生产运行更具效率。这些技术应用突破时空限制，实现农业生产全过程可视化，进而形成精细化、规模化的现代农业生产模式。

农业生产过程中，传感器和物联网技术的应用实现了远程监控和数据采集，可以在最少的人工干预下自动管理和跟踪农业用地，用智慧化生产代替传统的经验化生产。例如，沙特阿拉伯研发嵌入式智能传感器系统和植物自动灌溉系统，有效进行湿度、温度和虫害控制，在节约水资源的同时采取精细化管理，改变耕作和作物管理方式。智慧农机的使用是智慧农业生产的重要指标。智能化农机将传感器、中心处理芯片、无线通信技术等安装于农业机械中，使其能够开展智能化动态作业，不仅能完成传统农机的基本作业环节，还能与电子信息、软件技术等跨领域合作，开展土壤信息采集、农作物产量预估、病虫害监控等工作。这使农业生产越来越“智慧化”，推动农业生产朝“无人化”方向发展；由此带来的农业机械化水平提升，也将有效促进农民增收。

智慧农业将人工智能、物联网、传感器等技术与农业生产深度融合，使种植、畜牧、渔业、林业等更具效率和活力，显著提升了农业现代化水平，为农业可持续发展注入新动能。

（二）农业管理智慧化实践

智慧农业管理贯穿于整个农业产业链，通过先进的信息化技术和管理方式提高决策的科学性、有效性和实时性，实现产前生产资料的科学衔接、产中生产要素的精准配置、产后产品供需的完美对接。

首先，构建粮食安全与农民收入指标体系。本文结合马晓河和周婉冰（2024b）、王淑佳等（2021）研究成果，构建粮食安全与农民收入评价指标体系。粮食安全指标体系包括数量安全、质量安全和资源安全三个维度。其中，数量安全维度包括粮食总产量、粮食播种面积、单位面积产量、人均粮食产量和有效灌溉面积5项指标；质量安全维度包括单位面积农药、农膜和化肥使用量3项指标；资源安全维度包括农作物受灾面积、单位产量用地和单位产量用水3项指标。农民收入指标体系包括绝对收入、相对收入和收入结构三个维度。绝对收入维度农村居民经营净收入作为农民从事粮食生产收入的近似替代，相对收入维度使用城镇居民与农村居民人均可支配收入之比衡量，收入结构使用农村居民人均可支配收入的四类分项收入（经营性净收入、工资性收入、财产性净收入、转移性净收入）比例离差平方和衡量，数值越小表明各项收入来源比例越均衡。根据马晓河和周婉冰（2024b）的研究，运用熵权法和 CRITIC 权重法二者的平均综合权重对粮食安全与农民收入发展水平进行评价，并以此为基础测算粮食安全与农民收入的耦合协调度，具体见表1。

智慧农业管理创新推动农业生产智慧化转型、农业流通数字化转型以及农产品质量安全追溯智能化管理，为创新农业发展模式、推动农业现代化发展提供了可行路径。

（三）农业服务智慧化实践

智慧农业服务是智慧农业发展的核心，主要指智慧农业信息服务。在智慧农业发展中，注重信息的开放共享，通过搭建农业大数据共享平台，构建社会化服务体系，可以有效解决信息不对称、信息获取困难等问题。依托信息技术的应用，实现服务高效便捷、精准对接，从而提升农业发展整体水平。

社会化服务支持方面，法国政府搭建了集农业科技研发、商业市场咨询、法律政策保障及互联网应用为一体的农业数据体系，全方位的农业数据库为多方主体提供农业社会化服务支持。便利的农业信息服务使决策者及时、针对性地调整农业决策，显著提高农业生产效率。社会化服务体系方面，美国建立了“联邦—地区—州”三级农业信息化网络体系，提供全面的农业信息服务，有效促进农业生产效率与效益提升。通过这种分层次的信息化网络体系，各级农业机构可以协同工作，提供更加精准和实时的农业信息服务，帮助农户优化生产决策，增强应对市场变化和环境挑战的能力，推动农业向高效能和高科技方向发展。

智慧农业服务创新能够促进农业信息服务、数据支持的个性化，实现农业全过程信息精准识别与高效传达，推动农业科技、农机、金融等涉农服务更加高效便捷，加速农业新技术的推广应用新模式的形成与发展，为农业现代化发展提供重要支撑。

四、国外智慧农业典型发展模式

农业领域的每一次重大科技进步，都通过生产力变革推动农业产业升级与结构调整。国际上，以美国为代表的规模化大田智慧农业、以日本为代表的集约化精耕智慧农业、以以色列为代表的高效化精准智慧农业均取得较快发展，在新技术研发与应用、相关政策支持、社会化服务等方面走在世界前列，形成各具特色的智慧农业发展模式，为我国发展智慧农业提供典型实践范式借鉴。

（一）规模化大田智慧农业模式——美国

美国地广人稀，大部分耕地集中连片分布，农业以家庭农场为主要模式，规模效益明显，集约化程度高。根据NASS农业普查数据，至2022年美国共有农场约200万个；根据ERS公布的数据，2022年美国农场总面积为8.93亿英亩（约53.6亿亩），平均面积为446英亩（约2676亩），但直接从事农业的人口约260万，仅占总就业人口的1.2%，农业生产呈现人少地多、劳动力成本较高的特点，因此需要借助机械化和数字化手段降低成本。随着新一代信息技术融入并引领农业变革，美国将现代信息技术广泛应用于农业生产各环节，发展智慧农业，逐步形成规模经营与智慧化发展相结合的规模化大田智慧农业模式。

现代信息技术全面覆盖农业全产业链是美国智慧农业发展的主要特点。美国利用物联网等技术发展智慧农业，推动农业产业实现全新变革，构建农业大发展格局。目前，美国成为全球农业物联网最发达的国家之一。据测算，美国20%耕地、80%大农场实现大田生产全程数字化，平均每个农场拥有约50台连接物联网的设备③。在生产端，通过设立大田观察点，利用气象卫星、农业卫星、物联网技术，对农业资源进行24小时不间断的智能化监测和管理；在经营端，美国农场主利用智能终端设备实时掌握生产经营状况，并基于大数据平台和全流程精准信息，进行科学分析从而作出智能决策；在流通端，电子商务技术将农产品与消费者直接联系起来，利用B2C方式促进流通环节产业升级，将物联网充分融入农民的生产生活。此外，美国还通过搭建农业信息服务平台、培育涉农复合型人才、完善互联网基础设施、提供相关政策和法律支持等方式保障智慧农业的发展。2020年，美国提出“农业创新议程（Agriculture Innovation Agenda）”,强调将数字化和自动化作为推动未来农业发展的关键创新工具，确保土地流转规范顺畅，为智慧农业发展提供空间。通过这些技术和手段的应用，美国农业生产力大幅提升，产业结构得到有效调整。美国的规模化大田智慧农业模式通过生产力变革，实现从传统农业向现代化、智能化农业的转型，整体竞争力显著提升。

（二）集约化精耕智慧农业模式——日本

与规模化、机械化的美国农业不同，日本以精耕细作、小规模经营为特点，农业生产面临人均耕地不足和劳动力老龄化等挑战。为突破土地资源限制，日本注重以现代信息科技为载体，纵深发展农业生产技术，不断提高农业产业化与自动化水平，并在小规模精耕细作的基础上，逐步形成集约化精耕智慧农业模式。

日本农林水产省将“智慧农业”定义为使用机器人、ICT先进技术，以节约劳动力和实现高品质生产为目标的新型农业形态。日本智慧农业主要采用集约化发展模式，通过自动化与工业化生产相结合，将物联网、农业机器人、人工智能、大数据等现代智能技术深入应用于农业领域，有效减轻农业生产对土地、气候等自然条件的依赖。在农业生产中，日本广泛应用物联网技术，实时采集空气、降水、光照等数据，监测作物的生长状况，并结合市场管理系统及时作出生产调整，形成对产销一体化的全程监控。日本政府在智慧农业信息服务中发挥重要作用，构建了政府与农民协会组织相结合的“双轨协同”农业信息服务体系。20世纪90年代初，日本建立农业信息服务全国网络，用于收集、处理、交流各地农业信息。此后，日本政府与多方主体共同搭建农业数据协作平台（WAGRI），为社会各方主体提供丰富的气候、土地、地理信息等数据，促进农机企业和ICT运营商开发新型农业服务，提高农业生产者的管理水平。日本智慧农业的集约化精耕模式，在提升农业生产效率与质量同时，驱动生产过程智能化与现代化转型。这不仅增强了日本农业的整体竞争力，也为其他国家提供了有益的经验借鉴。

（三）高效化精准智慧农业模式——以色列

以色列是世界上水土资源最匮乏的国家之一。全国淡水资源极度短缺，人均可利用淡水资源仅为世界人均占有量的1/33。为克服自然条件的限制，以色列将农业科技精准应用于农业生产，促进水土资源高效利用，形成独具特色的高效化精准智慧农业模式。

受农业资源禀赋的制约，以色列智慧农业始终坚持走资源高效、集约生产的道路，将物联网、人工智能、大数据等现代信息技术成功应用于农业生产各环节：低压滴灌系统、温室技术、现代育种技术、病虫害防治系统以及水肥一体化技术等，推动精准种植与畜牧养殖向智慧化、自动化方向升级。以色列的温室技术处于世界领先地位，从20世纪70年代至今，温室技术实现智能化和自动化，可通过计算机自动调节温室内的温度、湿度和光照，并自动完成灌溉、施肥及病虫害防治。立足资源现实，以色列农业部等政府部门大力支持农业科技创新与推广，在农业研发领域投入大量资金，并以农业补贴等方式促进农业科技成果转化；构建多层次农业教育体系，在高校和科研院所开设农业科技创新等实践课程，推动产学研一体化发展，并针对不同人群需求，定期举办多样化农业技术培训课程，为智慧农业发展提供充足持续动力。这些技术和手段的综合应用，大幅提升了资源利用效率和农业生产效能，实现了高效化、可持续的农业生产。

（四）典型国家发展智慧农业的经验总结

通过对美国、日本、以色列智慧农业发展模式的比较分析，可以看出智慧农业不仅是技术命题，更需要政府通过制定政策和规划实施宏观调控，并与多方主体协同构建农业信息服务体系。与此同时，农业技术的研发、推广以及专业人才的培养，也对智慧农业的发展起到推动作用。

一是加大智慧农业支持政策力度。比如，美国为推动规模化大田智慧农业的发展，制定一系列引导农业智慧化发展的战略和规划，保证土地流转规范顺畅，促进土地规模经营，为农业规模化和智慧化发展营造良好政策环境。二是构建智慧农业社会化服务体系。为更好支撑智慧农业发展，上述国家着力构建完善的农业社会化服务体系，鼓励多方主体共同参与，为智慧农业提供信息、技术、资金等多方面的服务与支持。三是促进农业科技的研发与推广。目前，多数国家构建了适应本国智慧农业发展的农业科技研发与推广体系，其中政府作为主要推动者，引导并鼓励科研机构、高校、企业等多元主体共同参与。四是培养农业智慧化专业人才。上述国家在推动智慧农业发展过程中，注重农业教育体系建设，着力培育既懂农业又掌握数字化、智慧化技术的复合型、应用型人才。

五、推进中国农业现代化的经验总结与路径启示

国际经验表明，智慧农业的形成与发展依赖于科技创新、制度保障、人才培养与数字基础设施建设等多维要素的系统性支撑。不同国家因资源禀赋、农业结构和社会经济条件差异，形成各具特色的发展模式。美国依托规模化经营实现高效智能生产，日本以精细化耕作推动智慧农业普及，以色列则凭借精准节水和技术创新实现资源利用最大化，均为我国发展智慧农业提供了重要借鉴。当前，我国正处于传统农业向现代农业转型升级的关键时期。与西方国家不同，发展智慧农业应立足“大国小农”的基本国情与农业资源多样化特征，在吸收国际成功经验的基础上，探索符合中国农业现代化阶段特征的发展路径，打造具有中国特色的智慧农业，加快建设农业强国。

（一）加强农业技术突破性创新，完善农业技术供给体系

农业技术创新是推动智慧农业发展的关键。借鉴美国以政策引导与企业创新相结合的做法，我国应深化智慧农业关键技术的自主创新和系统集成。第一，将农业科技创新放在更为突出的位置，集中优势资源围绕智慧农业关键领域开展技术攻关，联合科研机构、高校、企业等主体协同创新。第二，突破关键核心技术，结合我国基本国情和特殊农情，依托重大科技创新平台加强对农业重点领域、重要环节核心技术的突破性创新，全方位提升农业科技的自主研发水平，通过智能农业装备研发、农业物联网技术应用发展智慧农业。第三，健全农业科技推广与成果转化机制，做好全国领域内农业技术的有效供给，加快农业推广体系建设，激发各类市场主体参与推广的主动性，推动新技术在生产一线快速应用，逐步形成创新驱动型智慧农业生态。

（二）基于农业资源禀赋多元化特征，选择差异化发展模式

我国地域辽阔，不同区域的自然禀赋存在显著空间分异，导致农业生产在经营规模、耕作方式和种植种类上呈现出鲜明的区域特色。因此，应通过“因地制宜、分类推进”的思路，形成体现区域特色、资源适配与科技融合的中国特色智慧农业模式。在发展智慧农业过程中，应注意区域适宜性，充分考虑区域农业生产的自然、经济、社会特征，选择不同实践形式，发展适应本地实际的智慧农业模式。比如，北方种植面积较大地区，可借鉴美国规模化大田智慧农业模式，以大型智能机械、全域物联网推进智慧农业生产；南方耕地细碎化地区，可借鉴日本集约化精耕智慧农业模式，以小型农业机器人、智慧农机实现自动化生产；西北干旱地区，可借鉴以色列高效化精准智慧农业模式，依托物联网、传感器等技术对农田灌溉进行严格监控和管理，为作物生产提供适时适量水分，实行节水灌溉。

（三）健全农业社会化服务体系，促进小农户与智慧农业有机衔接

“大国小农”依然是中国长期以来的基本国情和农业发展实际，农业社会化服务能够有效推动智慧农业适度规模经营，实现由数亿小农户构成的农业大国走向农业强国的历史性跨越。借鉴日本农业合作社的协同服务经验与美国三级农业信息化网络体系的做法，我国应构建多层次、多主体参与的社会化服务网络。一是培育新型农业经营主体，加快发展农业社会化服务，将合作社、家庭农场、农业企业等主体的服务功能贯穿智慧农业发展全过程。二是提供全方位智慧化服务，通过物联网、大数据、云计算等技术为小农户提供专业化、智慧化服务，同时推动新型农业经营主体数字化转型，提高智慧服务能力。三是激活村集体“统”的功能，将分散的小农户有效组织起来，以服务规模化适配智慧农业规模化发展需求，促进小农户与现代农业有效衔接，形成具有中国特色的现代农业经营模式。

（四）培养智慧农业复合型人才，为农业现代化提供人才支撑

人才是智慧农业可持续发展的核心要素。借鉴以色列“技术、教育、实践”相结合的农业人才培养体系，我国应构建多层次、多类型的农业人才培养体系。一是设置跨学科交叉课程。鼓励高校开设农业与信息多学科交叉课程，将前沿农业技术纳入实践与应用课程，培养一批既懂农业又了解信息技术的应用型人才。二是完善农民教育培训体系。开展高素质农民培训，提高农民的信息化应用水平，培养一批懂技术、会操作、适应智慧农业发展的“新农人”。三是加强农业技术推广人才培养。充分发挥农业科研机构、涉农高校、农业企业的人才培养优势，将现代信息技术带到农业生产一线，促进智慧农业的推广与应用。

（五）部署农业领域“新基建 ”，统筹智慧农业与智慧乡村发展

智慧农村的发展不是简单地将“智慧农机”搬到农村作业，而是需要完善的信息化基础设施支撑全域发展，为智慧农业提供重要保障。因此，应统筹智慧农业与智慧乡村同步发展，以智慧乡村完善的基础设施和服务保障促进智慧农业建设。将农业农村“新基建”纳入国家乡村建设行动，依托5G网络、物联网、大数据等新一代信息技术推动其与农业农村发展深度融合，搭建农业农村“天、空、地”一体化观测体系，构建农业大数据平台和县、乡、村三级农业信息网络平台，建设智慧农田、智慧水利、智慧物流等智慧化基础设施，在推动农业现代化的同时，实现智慧农业与智慧乡村一体化建设，促进农业农村健康发展，从而推进乡村全面振兴。