盤古智庫東北亞研究中心

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日本產業經濟動態

（2019年第12期）

“智能農業”：日本在學習哪些國家？

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盤古智庫高級研究員、東北亞研究中心副主任李玲飛撰寫

▍日本農業以技術進步、精耕細作、農品品質高而著稱，但無論從整體上的糧食自給，還是個別的勞動生產率， 日本與荷蘭、美國、以色列等世界頂級農業強國都有不小的差距。

長期以來，日本的糧食自給率（以熱量計算，進口飼料考慮在內）低於50％。2018年，更是降到了近25年來的最低點：37％。除了大米外，幾乎其他所有糧食產品均需要大量進口以滿足國內需求，尤其是動、植物油（幾乎全部需要進口）、小麥（近9成需要進口）和大豆（近8成需要進口）。

以產值計算的糧食自給率反映出日本糧食貿易的基本情況。由於日本農產品品質和價格都比較高，因此在產值自給率上相對樂觀，達到了66％。但是，從糧食貿易角度看，日本也難稱農業強國。2018年，日本農產品及食品進口超過700億美元，是世界第5大糧食進口國。同年，日本出口額僅爲69.64億美元，排名第44位。

從糧食自給率和自給能力角度，日本不僅算不上農業強國，甚至在糧食安全方面，也始終存在着信心危機。2014年日本內閣府針對糧食供給做出的輿論結果顯示，日本有83％的國民對未來國內糧食生產和供給能力表示不安。從1965年到2018年，日本以熱量計算的糧食供給率由73％跌到了37％，與此同時，根據營養均衡、主要穀物熱量效率最大化標準計算的糧食供給能力指標也由3,300（ kcal/人·日），降到了2,633。隨着日本可利用耕地面積和農業人口逐年減少，農業人口老齡化日趨嚴重，日本糧食供給能力指標預計將持續處於下滑趨勢。

如世界貿易組織（WTO）報告中所指出，日本農業問題的癥結主要在於低下的勞動生產率。無論是與其他農業發達國家相比，還是與日本國內其他產業部門相比，日本農業生產率低下的程度，都可謂“非常顯著”（remarkable）。

東洋大學經濟學部瀧澤美帆教授（現學習院大學經濟學部副教授）多年跟蹤比較日本與其他發達國家的勞動生產率水平。根據她的報告，2010年至2012年，以美國勞動生產率水平爲標準（100），日本農林水產業的生產率水平僅爲4.7，2015年的數據更是降到2.4。

人多地狹、人均耕地面積較少且資源貧乏，是日本農業地理特徵，而美國地廣人稀，適合大規模、機械化農業生產，似乎將日美相比較對日本來說並不公平。但實際上，如果換成與日本地理和資源條件相似或者更加惡劣的發達農業國家，差距則更加明顯。

以色列的人均耕地面積爲0.3公頃，與日本相當，但其國土面積中，沙漠佔據一半，加之降雨極少，並不適合發展農業。二戰建國後，糧食自給與糧食安全一直是以色列致力於解決的頭等大事。結果是，僅僅用了很短的時間，20世紀60年代中期，以色列的糧食自給問題已有相當改善，能量、蛋白質與脂肪供給超過一般日常需求。到21世紀初，以色列依靠發達的農業科技，以3％左右的農業就業人口（世界銀行的數據顯示，2019年以色列農業就業人口比例爲1％，日本則是3％），實現了接近95％的糧食自給，水果、蔬菜生產自給有餘並大量出口。

另一個小國荷蘭，國土面積僅爲日本的十分之一，耕地面積是日本的四分之一，受地理位置所限，貧瘠質地田地相對較多、冬季日照時間很少，但荷蘭卻是世界第二大糧食淨出口國（次於巴西，2018年UNCTAD數據）和第二大糧食出口國（次於美國）。其農業強大的祕密在於超高的勞動生產率，以設施農業西紅柿種植爲例，1,000平方米西紅柿的產量，荷蘭爲785噸，相比之下，日本產量10.1噸，僅爲荷蘭的1.3％，1噸產量所需要的勞動時間，日本是114小時，荷蘭僅爲12.1小時，差距之大，可見一斑。

日本的“智能農業”戰略，無論是機器人、自動化、物聯網技術，還是農業知識平臺，從根本上都是爲了在保持原有的高品質優勢基礎上，解決農業作業效率問題，從而應對老齡化和勞動力急速減少的趨勢和危機。在農業領域，日本一直有效仿和追趕的對象國：荷蘭、以色列與美國。如今在推進“智能農業”的時代，這三個國家仍是日本的老師。日本對美國農業的借鑑，主要在於規模化和資本推動的農業技術轉化上，因此，關於“智能農業”技術發展，這裏將主要介紹日本對荷蘭與以色列的學習情況。

▍荷蘭：先進種植技術提升設施農業生產力的典範。

荷蘭是採用大棚溫室栽培作物的先趨國家之一。但在70年代中晚期，其1,000平方米西紅柿單產也僅爲15公斤上下。真正讓其產量呈現飛躍式增長的關鍵，在於此後採取的一系列技術改造：

● 營養液栽培方式的迅速普及。

● 溫室設施結構和相應的作物剪枝方式改進，以及合適品種的改良。

●二氧化碳氣體肥料的引進。

●（1985年後）電腦控制溫室內環境調節技術的引進與普及。

如今，荷蘭溫室自動化、工業流水線式生產程度已經達到更高層次，最先進的溫室設施中，實現溫度、溼度、光線、二氧化碳深度、各種養分含量等500個項目實時監測。根據監測數據，電腦按照要求24小時不間斷調節溫室內光照、溫度、通風等環境狀態，從播種、定植到採摘、溫室內運輸、分包等各個過程實現自動化。

荷蘭彩椒大棚內部（圖片來源：www.sweeper-robot.eu）

瓦赫寧根大學研發的最新一代甜椒採摘機器人，已經通過測試 （圖片來源：www.sweeper-robot.eu）

最新一代採摘機器人Sweeper測試過程中 （圖片來源：www.sweeper-robot.eu）

從引進荷蘭Venlo型溫室形式、營養液栽培方法、二氧化碳氣體肥料，到複合型環境調節控制系統和完全人工光型植物工廠，日本一直是荷蘭設施農業技術發展的追隨者。在“智能農業”時代，日本學習的主要對象是：如何通過AI、物聯網等技術實現設施農業的高效率與高品質化。

2016年末，日本農林水產省與荷蘭經濟部簽訂合作協議，定期展開對話，推進兩國在農業創新、技術交流方面的合作，至今已舉行6次對話和小組會議，討論的內容包括：

● 西紅柿採摘機器人的開發。

● 高精度植物生長診斷及相關種植、勞作管理系統優化。

●種植、勞作管理開放平臺構築與數據採集系統開發。

● 高效率作物信息解析與精密園藝自動化、機器人技術。

● 溫室自動化（摘葉機器人）及其他革新性技術開發，等等。

除政府主導的合作外，農業教育、科研機構乃至民間IT企業、機械製造業與頻繁地通過各種形式展開與荷蘭的交流與合作。2019年9月，久保田在荷蘭瓦赫寧根大學設立分支辦公室，派遣新業務與服務開發部門的負責人員常駐荷蘭，加速推動數據應用與“智能農業”的研究開發，並以此爲開端，積極尋求投資歐、美等國農用機器人領域的初創企業。

▍以色列：全球領先的農業技術創新國與輸出國

以色列五成以上國土是沙漠，降雨量極小，而就在追求“沙漠變綠洲”的過程中，以色列發展出全球領先的低壓灌溉和海水淡化技術並出口到全球各個國家。以色列的農業產值並不高，2016年僅68.2億美元左右，但其農產品出口額接近13億美元。以色列的蔬菜水果總產量有四分之一至三分之一供出口，主要對象是歐盟國家。OECD總結以色列農業成功的主要因素在於：技術進步、專業知識的積累、高層次的研究開發、發達的教育體系、高效的政府行政組織。

以色列自建國以來，一直在開發、推出應對惡劣環境條件的智能、高效的農業科技解決方案，並保持全球領先地位。在“智能農業”時代，以色列政府提出，將引領數字農業革命，利用大數據、AI、IT、物聯網等技術，以及機器人、無人機、衛星、傳感器、算法和智能手機等各種手段，發展強大的農業生產工具，幫助農民準確、科學地管理種植。得益於雄厚的知識和人才儲備、強大的技術研發實力和優秀的創業環境，近年來，以色列“智能農業”領域的公司如雨後春筍，迅速成長並且壯大起來。

以Taranis公司爲例，這家創立於2015年的以色列農業技術（Agtech）公司，主攻高精度成像和深度學習技術，提供農業技術平臺服務。Taranis的農業技術服務平臺，同時具有硬件與軟件上的優勢。硬件角度，在高速無人駕駛航拍（固定翼無人機時速220公里，多軸無人機55公里）條件下，高精度相機能明確發現、區分作物細微部分的昆蟲活動或者其他異常情況。

Taranis公司的作物生長航拍分析圖 （圖片來源：Taranis@Youtube）

Taranis公司的高精度作物航拍以及電腦分析圖 （圖片來源：Taranis@Facebook）

軟件上，該公司利用AI深度學習算法，將作物症狀（特徵）模型數字化，目前已建立多達1,000萬種類的數據庫，通過航拍數據與模型對比，給出病蟲害預警以及對策建議。

成立4年來，Taranis已在四個海外國家開設分公司，拓展業務至美國、加拿大、巴西、澳大利亞、俄羅斯、阿根廷等國家，近2萬農戶8萬多公頃面積小麥、玉米、大豆等作物耕種使用其平臺服務，實現病蟲害的早期發現，在前兆階段便採取適當應對措施。

類似Taranis這樣的“智能農業”初創公司大量湧現，它們帶動的農業技術研發和推廣熱潮使以色列進入“第二次農業與食品技術蓬勃期”。

以色列“智能農業”科技的蓬勃發展吸引了日本各界的目光。拓殖大學國際學部的竹下正哲教授在今年9月發佈的新書《拯救日本的未來農業——以以色列爲師的信息農業耕種法》中，提出日本應當全面學習以色列的灌溉、遙感、物聯網等相關農業技術，用10年左右時間實現農業的“AI化”，以拯救由於老齡化、勞動力不足導致危機的日本農業。

實際上，日本從官方到民間都在加大學習以色列“智能農業”的力度。除了常規的技術交流外，“投資”是另一個主要手段。

日本政府定期更新以色列的經濟、投資環境、初創企業情況等信息，鼓勵日本民間企業以直接投資或風險投資的形式進入以色列。近5年來，日本在以色列相關企業數量成倍增長，而上文提到的Taranis，在2018年年末獲得了日本住友商事注資，金額達到數億日元。

日本農協主導建立的AgVentureLab子項目Pitch Tokyo -Israel Editon-，致力於向日本國內企業介紹以色列農業技術的最新信息，並組織國內企業赴以色列實地考察，以加速兩國企業在“智能農業”方面的聯手與合作。

2019年9月30日的AgriTech海報（圖片來源：AgVentureLab）

日本的農業基礎設施先進，農業技術、農機設備的現代化程度很高，制度和市場體系也比較完善，在“現代化”向“智能”推進的農業科技競賽中，上述優勢加上過去的農業知識、人才儲備以及紮實的研發基礎，使得日本在起點上便佔據了有利位置。在這樣的情況下，日本花費大量的時間、精力和資金學習、引進和投資其他農業發達國家的“智能農業”技術，源於長遠的眼光：不侷限和滿足於自己已經掌握、短期可以取得成果並收回成本的一流技術，而盯住“超一流”國家或企業的代表着未來發展方向的研發成果。

“智能農業”領域，中國與日本有着類似的需求，即在老齡化和勞動力短缺狀況不斷嚴重的條件下，通過尖端信息技術、生物技術提高農業勞動生產率、資源的利用率和作物品質，實現農業的可持續發展，保障國家的糧食與生態安全。不過，相比日本，中國農業發展還處於傳統向現代化跨越的過程中，基礎設施薄弱、種植方式落後是不可否認的事實。如何在這樣的條件下，避免在未來的“智能農業”時代仍舊處於下風，亦或我們能夠依靠信息技術的突破性發展得以“彎道超車”，是一個難度很大但必須要面對的問題。在解決這一問題上，既需要艱苦的探索和努力，同時，長遠的眼光也必不可少。

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責任編輯：劉菁波

中心簡介

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