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如果问到中国对世界最大的贡献是什么，1 000个人有1 000种回答，但我们特别欣赏其中的一个答案，就是养活了世界上1／5的人口。古人有云：食色，性也。作为人类温饱之源和生存的根本，农业是一切生产生活的基础。几千年来，农业在中国的历史发展进程中一直占据着重要地位。改革开放后，我国农业发生了翻天覆地的变化，农业生产能力逐年提高，农业产业结构不断优化，农业生产方式发生了深刻变革。这一切都离不开各级政府的正确决策以及日新月异的科学技术。
从原始农耕到现代农业
距今170万至1万年前，在经历了漫长的进化过程后，人类的祖先终于褪去动物的模样，开始在广阔的大地上驰骋。当然，彼时的他们仍然保留着与动物相似的生存方式，通过采集和狩猎来获取食物。但人类在季节更替、自然灾害或是猛兽病虫侵扰面前还是显得过于弱小，先民们群聚而居，开始了对稳定生活的向往，农耕生活逐渐成为主流。
回顾历史，从一万年前的刀耕火种，到五千年前的轮荒耕作制度，农业不仅养育了人类，也孕育了人类文明。
农业的发展经历了从原始农业到传统农业再到“石油农业”、现代农业的过程。铁质农具和畜力为人所用是农业的第一次转变，标志着原始农业开始向传统农业过渡。春秋战国时期，随着我国社会制度由奴隶社会向封建社会演变，农业生产也开始从粗放型转向精耕型，农民这个职业也形成了。人们在长久的耕种过程中不断积累经验和知识，学会了使用排泄物等天然的有机物质给土地施肥，学会了修建水利工程来灌溉田地，甚至学会了利用自然界相生相克的关系来进行病害虫防治，减少农作物所受到的伤害，以及如何在植物种植的过程中筛选出优良的种子和植株，提升农作物的品质和产量。
蒸汽机的轰鸣带来了工业革命，几乎同时发生的还有农业的再次变革。而随着工业革命的不断演进，以石油作为动力的农业机具以及以石油衍生品为原料的化学肥料与农药，开始被用于农业生产当中，这也是这一时期的农业被称作“石油农业”的原因。
工业革命带给农业的最大变化，是促使农业生产出现越来越多的新动力，催生出拖拉机、收割机等一系列性能优良的农业机具，同时，自然科学的发展也推动了基础农业科学的形成与推广，开始为农业提供知识动力，在技术指导下，农业诞生了全新的生产方式——嫁接、配种，甚至是基因改造
。伴随着农业机械化水平的提高以及理论知识的不断积累，农业管理系统愈发完善，农业生产的社会化程度也有很大提高。自给自足的农业生产被高度专业化、商品化、集约化的生产所替代，农业生产过程同加工、销售以及生产资料的制造和供应紧密结合，形成了农工商一体化的产业链。从学会利用自然到改造自然再到今天的尊重自然，人类始终致力于打造和谐的农耕体系。
农业的发展史就是一部农业革命史，农业革命随着人口增长、土地减少和技术发展而不断产生新内容。回首过往，农业生产一直是人类文明演化过程中亘古不变的主题，对于每个时代顶尖的技术变革，农业都为其提供了最广阔的试验田。“石油农业”的兴起至今也不过一二百年，而技术的进步在农业上的应用已经呈现出前所未有的速度，而今，新一轮变革又再次悄然而至。
农业发展的方向
经济学上最有趣的概念是稀缺，意指人类对现实永远不会满足，正因为如此，人类才得以长久地发展。科技也是如此，人们不断增长的需求驱动着科技的发展，相应地，农业生产方式也不断发生变革。回顾新中国成立以来对农业需求的变化，能够让我们更好地理解5G大数据如何赋能农业发展。
1949年，我国粮食总产量为1．13亿吨，以16．5亿亩的播种面积计算，亩产68．48公斤，以当时5．4亿总人口计算，人均粮食占有量为209．3公斤，而当时联合国粮农组织公布的温饱线是人均280公斤，我国的粮食产能还远未达标，因此，提高粮食产量是当时农业生产的首要任务。
提高粮食产量需要关注两个方面，一是要素端，二是生产端。在要素端，我国大规模垦荒，开辟新耕地，研发繁育优良种子，兴建水利设施，扩大灌溉面积；在生产端，我国提高农业机械化程度，解放人力和畜力，从国外引进先进化肥生产技术，提高化肥产量。在生产要素与生产方式的有效结合下，我国农业生产力得到了较大提升。到1984年，我国粮食总产量达到4．07亿吨，较1949年上升260%，将人口增长因素考虑在内，人均粮食占有量也达到392．84公斤，比1949年上升88%。进入21世纪，我国农业发展不断进步，2018年，粮食总产量为6．58亿吨，人均472公斤。
随着民众温饱问题逐步得到解决，我国农业生产开始延伸出新的主题。农业是国民经济的基础，保障粮食安全和农业的可持续发展不仅是中国，也是世界其他国家的首要问题。为此，在1985年，国务院环境保护委员会就发文提出发展生态农业。随后，我国多个地区开始实施区域性生态农业试点，成为我国农业现代化发展的新方向。生态农业还不是农业现代化的全部，合理解决民众日益增长的物质文化需求也是其重要的组成部分。
目前来看，我国农业发展存在三大问题。首先是农业生产资源的硬性约束。由于城市化进程的加速以及农村基础设施的完善，我国耕地面积正在以每年20万公顷的速度减少，再加上人口规模的提升，目前我国的人均耕地面积不到世界平均水平的1／2，虽然耕地总面积位居世界第四，但人均面积却位列百名之后。
土地的减少只是一个方面，务农人口的减少也同样是个问题。城市化进程的加快使得城乡差距逐渐增大，相比农业“靠天吃饭”的性质，多数出生于农村的中年人和年轻人认为在城市中打工更加稳定，收入也更加可观，因此不愿意继续从事农业生产。不过，值得注意的是，与耕地面积减少有所不同，从长远来说，农民数量的减少对于农业生产的影响倒不是很大。随着生产技术的进步，未来的农业生产并不需要那么多的农民，因此数量减少是一大趋势，这一点将在后文详细讨论。
其次，传统农业生产方式对环境破坏严重。农业生产对环境的影响主要体现在资源浪费与环境污染两方面。作为世界第一大化肥消费国，我国的化肥使用量占到世界总量的1／3，化肥生产不仅能满足国内需求，还能对外出口，特别是“一带一路”沿线的发展中国家，正在成为我国肥料产业国际合作的先导区。据估计，化肥投入可以占到我国粮食生产能源物资投入的30%～40%，较高地区甚至可达一半，然而我国化肥利用率仅有35%，比发达国家低10～15个百分点，过量施肥、不当施肥导致我国每年损失大量肥料。农药的使用也呈现出相同的问题，作业方式不合理导致农药的有效利用率仅有20%～30%，不仅造成极大的资源浪费，还直接造成水资源和环境污染，给食品安全和人类健康埋下隐患。因此，寻找合适的化学肥料、农药使用量和使用方式是农业需要解决的问题。
再次，消费者对于农产品品类和品质的要求也在不断提升。随着种植技术的突破以及人们生活水平的提升，消费者对于农产品的需求已经不同于以往，跨地域、跨季节的需求开始增多。如今，即使在寒冷的冬日，形形色色的热带果蔬在北方居民的餐桌上依旧可见，过去的“冬吃萝卜夏吃姜”的习惯也开始逐渐摆脱时间和空间的限制。温室大棚不仅能让各式各样的蔬菜和水果在异地他乡健康生长，就连成熟时间也能灵活控制。而一些有心者推出的观光农业，可以满足“吃货”们对于农产品生长的好奇心，农业生产逐步摆脱“下里巴人”式的固有印象。不过，消费者的欲望是无穷的，他们不仅要求吃的种类多，吃的品质好，吃得更安全，还有各种新奇的想法。
不可否认，是消费者对农产品不断提升的需求推动着农业一步步走向现代化，这就带来了一些值得深入思考的问题：未来，农业供给如何持续增长？农业生态如何保证绿色健康？农产品质量如何进一步提升？农民收入如何稳步提高？直接一点说，增加农业产量已经不是人类应该关注的唯一问题，面对新时代所面临的全新挑战，什么样的科技能再一次帮助人类突出重围？答案是，5G＋大数据。
种什么：获取有效的市场需求信息
2018年，云南的咖啡获得大丰收，而农民们却高兴不起来。作为我国咖啡的主产地，全国95%的咖啡都产自这里，2011年，咖啡价格达到每公斤30元，许多种植户借此机会添置了汽车，盖起了小楼，而2018年的咖啡价格每公斤却只有10多元。随着人工费和肥料价格等成本的不断上涨，本就薄利的咖啡种植更是雪上加霜，咖啡种植户从添车盖楼变得连基本生活都难以维持。这不只是种植户的问题，产销危机已扩散至产业链。咖啡采摘之后，要送到专门的工厂进行粗加工，随后再卖给采购商，而今，位于同一条产业链条上的农户和公司的日子都不好过，工厂厂房堆满了咖啡，企业也为如何打开咖啡的销售渠道而焦头烂额。
这是农业生产中典型的“丰产不丰收”问题，而由此导致的“粮贱伤农”更是让农民的生活痛苦不已，一旦生产出来的农产品滞销，可能让农民一整年的辛苦全部付诸东流。之所以出现这种现象，与农业产业结构不够合理有很大的关系。长期以来，一家一户的传统经营模式在我国农业生产中始终占主导地位，这种经营模式一个最明显的特点就是信息生产能力低下。信息生产是一个高成本的工作，特别是农业生产的家庭经营模式容易造成“免费搭车”的现象，因此，农民并不会主动去搜寻与种植相关的详细数据。除此之外，个体农户也很少为信息付出高昂的费用，这就很容易造成种植信息严重滞后于市场实际需求的情况。
没有信息的支撑，农业生产与消费需求就会产生错位，从而无法形成种植与市场的高效对接。因此，解决信息生产的问题是首要任务。过去，农民确定当年种植什么的依据是往年的销售情况。以往年份市场上什么东西受欢迎、卖得贵，农民就种什么。但这样的做法被证实是不经济的，供需关系告诉我们，供给大于需求的时候价格就会下跌，农民的扎堆种植就会造成这种后果，这就是比较有意思的蛛网模型
。其次要解决的问题是如何根据信息做出准确预测。很多农业生产有很强的地域性、季节性和周期性，即使是行业专家可能也只在某一领域有所建树，很难做到对全局的了解，就更不必说文化水平本就不高的大多数农民朋友了。结果是消费者得不到满足，农民收入也受到影响，最终挫伤了农民的生产积极性，造成增产不增收。以上两个问题是农业生产的头号杀手，也是影响农民增收的主要障碍。
大数据的出现可有效缓解这两个问题。首先，大数据由专门的技术公司负责收集分析，充分利用了规模经济，降低了信息生产成本，并且通过集体销售的方式有效避免了“免费搭车”现象。其次，大数据平台实现了对消费者行为更为准确的洞察，包括消费动机、消费喜好和产品评价等，在海量数据的基础上，农业生产和市场需求得到有效结合，农业生产者可以更好地掌握市场需求和用户偏好，及时调整农业生产配置，提前规划生产，缓解目前小农户与大市场之间存在的矛盾，加快推进小农现代化，实现跨越式发展。
大数据不仅从消费行为偏好洞察到市场需求，同时也通过市场预测了价格，这对于指导农产品的投入有着重要的作用。回到开头的例子，云南的咖啡产量仅占世界总产量的1．7%，在国内咖啡主要依靠进口的背景下，云南咖啡的定价不仅与国内的供求关系有关，而且还需综合考虑世界咖啡总产量与货币之间的汇率关系，这也从侧面显示出了如今的需求预测与价值预测是一个大数据的工作，而不再是家庭或者地区性的工作了。大数据帮助农民精确刻画消费需求，也能通过农业大宗产品期货预测价格走势，从源头上降低农业生产风险。
用数据说话：创造农作物最佳生长环境
“锄禾日当午，汗滴禾下土”，这首人人耳熟能详的诗，深刻揭示了种地是个“体力活”，但我们想要说的是，如今，种地不仅是个“体力活”，更是门“手艺活”。解决了种什么的问题，接下来就要研究应该怎样种。老农人种地往往凭借经验，什么时候该浇水、什么时候该施肥，作物生了什么虫、害了什么病，都是历代积累、传承下来的经验。但很明显，这种传统种植方式存在着诸多局限，就像制作中餐时，厨师常说的盐巴、味精和酱油适量一样，凭经验也就意味着水肥、农药、病虫防治等都不定量，从而导致产量不稳定的现象。
大数据的出现改变了当前的状况。其实，农业生产过程中所产生的数据是非常丰富的，包括环境气象数据、土壤成分信息、动植物生长与生理参数、病虫害分布要素等，获取并分析这些数据可以帮助农民了解农业生产的一般规律，为之后的生产活动打下良好的基础，在数据指导下的种植将生长环境控制在最适宜的条件下，将资源精准投放到有需求的地方，一方面可以减少浪费，另一方面可以尽可能地避免污染。
具体而言，传统的土壤养分检测需要人工从田地中取回土壤样本，经过烘干等前期步骤再进行成分鉴定，不仅成本高，耗时长，也不能满足即时性检测需求。在国内外科学家的研究成果中，借助电磁波原理或时域反射仪原理可以测度土壤水分，借助红外技术通过土壤或叶片的反射光谱可以直接或间接评估土壤肥力，利用离子选择场效应管可以测得土壤中的矿物质含量，利用土壤导电率测度水、盐、有机物、酸碱性等指标。通过对数据的汇总，我们可以得出实时的土壤情况，让种植变得更加聪明。
除此之外，大数据还可以帮助农民更准确地掌握农作物的生长信息。一是利用农作物的大面积长势信息，研究植被生长发育的一般规律，对长势做出估测，对产量提前预判。例如，利用卫星遥感数据反演植被覆盖指数，以此检测小麦等主要农作物的长势。二是近距离观测农作物的长势信息。例如，一些发展中国家开始应用的叶绿素计，可以方便地测量农作物的氮素情况，作为确定施肥时间和化肥用量的依据，不仅成本低廉，而且适用于小规模农业生产。遥感和传感器等技术方式共同搜集的信息实现了对农作物生长监测的“点面结合”，指标丰富、数据量大、精确度高，足不出户就能刻画出农作物生长的全景图。
大数据的作用不仅仅在于监测，还在于浓缩为知识和系统。农业种植少不了农业专家和科研机构，大数据技术将农作物种植的相关数据集中起来，方便研究者进行对比分析，从而加深对农业种植的认识和理解。研究人员还可以进一步将知识固化为模型与算法，从而形成一套智慧农业系统。在农民种植的过程中，智慧农业系统可以根据系统搜集的农作物数据，为农户提供水肥计划、病虫害防治措施、灾害预警等解决方案。反过来，系统运转过程中形成的完整生长记录，无论是农作物生产过程溯源，还是形成案例库供其他农户参考，都能发挥极大价值。
从“菜园子”到“菜篮子”：农产品与消费者实现最快匹配
人在哪里，生意就在哪里。要将凝结了劳动者辛勤劳动的产品变为可以在市场上销售的商品，即实现商品到货币的惊险一跃，渠道是关键。在很多行业，掌握了新的渠道便把握了成功的命脉。对于普通劳动产物是如此，对于农作物更是如此。如今，农产品的种植早已不仅仅在增量上下功夫，更是衍生出了抢“鲜”大战的分赛场。
传统的农产品流通市场可以根据物流地点分为三类，第一类是靠近农产品产地的产地批发市场。产地批发市场将农户分散种植的农产品汇集在一起，然后再发往全国各地，我们所熟知的山东寿光蔬菜批发市场就是一个典型的例子。第二类是中转地批发市场，顾名思义就是解决物流和二次分销问题的市场。第三类是销售地批发市场，实现大宗商品从批发到零售之间的转换。从产地到中转地再到销售地之间的流通，构成了农产品从田地到餐桌的主干道。道路搭建好了，如何提速呢？第一是提高匹配速度，第二是减少流通环节。因此，无论是流通主干道还是分支小路，都需要大数据为我们清除路障。
从本质上来说，无论是产地批发市场还是销售地批发市场，起到的都是集散作用，那么，如此之多的农户、零售商和普通消费者，一个市场是怎样将他们连接起来的呢？各主体分布广、信息流通不畅，农户与零售商、消费者之间的匹配，不仅要花费更多的人力和物力，还要浪费大量时间，而“时间就是金钱”这句话在农产品上表现得尤为突出。
农产品运输环节越多、时间越长，成本就越高、鲜度就越差，其利润必然随着新鲜程度的下降和成本的提高呈断崖式下降。在纪录片《大数据时代》中，经过对行驶偏好、所在区域以及车辆类型进行精准刻画之后，冷链车的司机通过货运大数据平台匹配到一单运输胡萝卜的生意，跨越2 000公里将27吨胡萝卜从厦门运往重庆，整个过程仅仅花费47小时。无论是销售信息还是物流信息，大数据平台的出现都提升了整体匹配速度，减少了因信息不对称而产生的时间成本。
在减少流通环节方面，近几年兴起的“农超对接”是一个很好的例子。农超对接就是农户和商家直接签订协议书，农户向超市、卖场、便利店直接供给农产品的销售模式，其产生初衷就是为了减少农产品的流通环节，降成本，提效率。然而在我国，农超对接的一大难点是大市场与小农户之间的矛盾
，超市和单独的农户谈判，其交易成本可想而知，大数据此时自然又有了用武之地。
不过，就算数量匹配了，质量又怎样保证呢？这便是农超对接的第二大难点。如果不能保证农产品的稳定质量，与其和农户直接签订购销合同，商超不如直接到批发市场上选购品质更佳的农产品。农产品受气候、病虫、肥料等多种自然与非自然因素的共同影响，不同农户之间、不同年份之间，农产品质量难以维持在同一水平，提前签订合同的不确定性大，不如在农作物上市之后到市场上直接购买。大数据赋能下的精细化农业种植不仅有利于提升农作物的品质和销量，更加有利于将农作物的品质维持在稳定的水平，使农超对接更加方便快捷。
事实上，有了大数据的支持，超市可以不完全依赖于过往经验来评估消费者需求，利用大数据预测消费者需求更加准确，通过需求预测遴选供应商，按照需求定制货源，超市知道买什么，农民知道种什么，让“卖得快”与“种得对”相互促进。至此，在大数据的支持下，农产品从生产到销售形成了一个高品质、高效率的良性闭环。
大数据让农民应对突发状况更从容
农业在大灾面前永远都是脆弱的，一场天灾就能让农民一年的劳动化为乌有。2020年初，受新冠肺炎疫情的影响，在享有“蔬菜之乡”美誉的寿光，大批果蔬面临滞销。正值春节，原本是蔬菜瓜果成熟大批上市的时候，突如其来的疫情使全国各地出现了不同程度的运输困难，外地商户面对菜农直接下单的数量陡然下降，而这恰恰是这里的菜农销售农产品的主要方式，好在电商平台的爱心助农活动让事情出现了转机。
淘宝在早先就推出了助农十项措施，其中包括开通“爱心助农专线”，专门收集农产品滞销信息，并在淘宝上建立助农特卖专区，通过将农产品销售信息推送到消费者面前，缓解传统渠道受阻问题。同时，平台也呼吁政府部门配合，为农产品销售开辟专门的绿色通道。通过多措并举，农产品的滞销问题得到了有效缓解，甚至还有一些农产品从“滞销”变成了“脱销”。
互联网和大数据不仅解决了农户的燃眉之急，也给更多农户带来了长远的思考。2020年疫情造成的滞销情况一出现，农业农村部也快速做出反应，收集了23个省份近1 000家农民合作社的蔬菜类产品供应信息，全国首个滞销农产品实时查询大数据平台迅速上线，通过大数据技术获取全国范围内农产品滞销信息，再通过产业互联网重新链接供应链中的各大要素，在很大程度上提高了流通效率。
与其临渴掘井，不如未雨绸缪，在灾害发生之前有所预测并采取预防措施应是农业种植的最佳状态。知己知彼才能百战百胜，对于病虫害的防治也是这样。2020年的东亚蝗灾便是一例，在周边国家饱受病虫害侵扰之时，我国却安然无恙。实际上，早在20世纪30年代，我国最早进行昆虫学研究的学者蔡邦华就曾经运用气候图法对三化螟和飞蝗发生区域进行预测，时至今日，我国已经形成了从中央到省市再到乡镇的完善的病虫害预测体系。
中国农业大学与企业联合研发的“农业病虫害远程诊治及预警系统”，建立了一个病因、病症、病名以及治疗方案的通用模型，使用者通过录入病症，知识库诊断出病名，根据病名找到病因，最终给出治疗方案，这一切都是以对海量数据进行数据挖掘，并找出最优数据挖掘算法为基础的。该系统不仅能够实现网上问诊和远程诊断，还能通过互联网实现全天候诊断以及预警服务。与之类似，吉林农大开发出的玉米病虫害诊治专家系统，同样汇集了海量玉米病虫案例和专家诊治知识经验，建立包括文字、图形、声音和视频信息在内的多媒体知识库，最终实现人机交互。