粮食安全与商业航天

+刘语霏（航天加工程技术研究院常务副院长）

在绝大多数畜牧业活动中，必须大量投入主粮制成的精饲料，包括豆饼、玉米等等。农业部门有一个概念叫做粮肉转化率。也就是投入多少饲料粮才能换回单位质量的肉类。有研究者认为，牛肉的转化率是6.6%～14.3%（1到1.5年），鸭子35.7～45.4%，猪34.2～41.6%（3到4个月），鸡52.08%（45天）。

因此，无论取值如何，我们都需要极为强大的粮食自给能力，才能保证现在这种水平的动物蛋白和动物脂肪供应能力。

居安思危：禁止粮食出口的迹象与我国粮食安全

由于疫情的影响，到3月下旬，已经有越南、哈萨克斯坦、塞尔维亚、埃及、柬埔寨这六个国家宣布禁止粮食出口。所谓民以食为天，上述六个国家虽然不能左右国际粮食市场，但毕竟带来了一个危险的信号。为此，商务部在4月2日下午特地召开新闻发布会，指出中国粮食进口主要以大豆等饲料粮为主，小麦、玉米、大米三大主粮库存去年结余2.8亿多吨，完全可以实现自给自足，不进口也不会导致国内粮食供给短缺。

全球疫情目前尚没有结束的迹象，国内主粮供应虽然没有问题，但保证粮食安全的重要性怎么强调都不为过。中国人对于饥荒的恐惧已经深刻地镌刻在历史记忆中，即使是为了保证社会稳定和人民心理安全，也要不断强化包括主粮在内的食品供应能力。

作为国家新兴战略产业，商业航天也应站在战略高度去关注这一问题，居安思危。

不仅仅要有粮吃，还要有肉吃

据国家统计局数据，2019年1-10月份我国累计生产化肥4793.5万吨。而根据农业农村部发布的数据，投入2020年春耕的农业机械超过2000万台，这样的数字和2019年66384万吨全国粮食总产量说明，如果只依靠国内的资源技术和工业能力，保证中国人民丰衣足食，条件早已具备了。

但同时，今天的社会形态与改革开放之初已大为不同。人们对于膳食平衡与多样化的需求有了极大的提高。饮食的丰富性和多样性，在很大程度上支撑了民族信心。如果丰富性和多样性出现了明显降低，特别是，如果动物蛋白和动物脂肪的供应量显著减少，将严重影响人民的幸福感。这并非危言耸听或言过其实，特别是涉及少年儿童的时候，中国人对饮食质量的要求是非常高标准的。

在绝大多数畜牧业活动中，必须大量投入主粮制成的精饲料，包括豆饼、玉米等等。因此，农业部门有一个概念叫做粮肉转化率。也就是投入多少饲料粮才能换回单位质量的肉类。根据养殖水平和畜禽品种不同，这个数字有所差异。有研究者认为，牛肉的转化率是6.6%～14.3%（1到1.5年），鸭子35.7～45.4%，猪34.2～41.6%（3到4个月），鸡52.08%（45天）。无论取值如何，我们都需要极为强大的粮食自给能力，才能保证今天这种水平的动物蛋白和动物脂肪供应能力。特别值得注意的是，中国的主粮虽然能够自给，但饲料粮大量依靠进口，2019年，即使在中美贸易争端的影响下，中国的大豆进口也并没有减少。德国汉堡的行业刊物《油世界》在最新一期周报里称，2019/20年度（10月至次年9月）中国大豆进口量将达到9100万吨，比上年度提高840万吨，对外依存度是相当高的。

动物还是很多药物、皮革制品、化工产品的重要原材料，在工业生产和人民生活中发挥着不可替代的作用。

这就意味着，为了维持中国社会的稳定、进步和人民的幸福感，主粮生产所面临的挑战是极为严峻的。

为什么要在这个话题中引入智慧农业

大家都知道中国以全世界7%的耕地，养活了全世界22%的人口，这就意味着我们的粮食单产在世界上是领先的，实际上我们的平均粮食单产比美国、澳大利亚等西方先进国家还要高，这可以从农业部公布的有关数据得到证实。这样高的粮食单产，是因为中国已经把传统农业乃至机械化农业的潜力挖掘到了尽头，如果不采取更先进的信息化方式，很难再向土地要出更多粮食来。此外，在粮食的收储运输过程中，也有相当部分的损失。其中有天气的因素，也有人为的因素，如果按照传统的技术和管理办法，是很难避免这部分损失，因此，只有采用信息化智能化的方式才能尽可能减少这部分损失。

“为了维持中国社会的稳定、进步和幸福感，主粮生产所面临的挑战是极为严峻的。”

主粮种植是在大面积农田上实施的活动，因此它非常适合天基信息系统发挥作用，从上世纪90年代以来，有关卫星应用部门已经利用气象卫星、遥感卫星等手段，尝试对农业工作的信息化支持，其中较为成功的一项就是利用气象卫星实施的全国乃至全世界粮食工程，已经建立了较为完善的模型，为中央的战略决策发挥了重要的作用。

因此，为了保证下一个阶段的粮食安全，天基信息系统支持下的智慧农业将是一个不可回避的课题，也将是唯一的手段。

为什么还没有得到有效推广？

自从航天技术出现，农业就一直是航天应用的重要对象。特别是高光谱遥感卫星和全球导航定位卫星的出现，让航天技术能够直接服务于具体农户。从上世纪90年代末开始，精准农业就成为诸多航天科研单位和农业技术部门的努力方向。北斗系统业务的开通，使国内精准农业机械的开发有了更加强大的保障。在历次全国性科技成就展中，都不会缺少各种信息化、智能化拖拉机和农业机械的身影，各地农业技术部门也开展了不同规模的试点工作。

然而迄今为止，我们还没有看到智慧农业、精准农业、无人农场成为一种规模经济，更没有看到它迅速取代传统农业的前景。其中原因大致包括：

投入大，投机取巧者多，易用性不足，缺乏大型运营商，尤其是世界级大型运营商。

首先是智慧农业的技术改造需要相当庞大的资金，种植主粮的农户从土地上得到的利润是相当微薄的，虽然一些国有大型机械化农场有比较强的财力，但是较低的利润率也决定了技术改造的资金很不容易筹集，对于小型农户来说，购买小型农业机械就已经不容易了，如果进行智慧农业的技术化改造乃至产业升级，就更困难了。

现有的智慧农业相关技术，实际上还是需要农户自己去成为一个系统集成者的。我们在本文先不论农户的文化等因素的不足，但，至少根据我们的观察，似乎还没有哪一个智慧农业解决方案提供商可以把软件做到手机游戏的水平。虽然说现在农户确实应该掌握足够的科学文化知识和信息化系统操作技能，但作为供给侧，的确也应该尽最大努力去降低使用者的门槛，这方面的工作做得还远不尽如人意。

而且在精准农业发展过程中，颇有一些企业并不是在走正道，不是为了提高农业生产效率和改善农户劳动条件等，而是为了尽量把农机补贴弄到手。特别是有些企业借北斗应用的名义，在普通拖拉机上加上一台北斗导航终端，就冠以“北斗精准农业”的名目去骗补贴。据说有些地区的补贴高达9万元一台！这个补贴是一台导航型北斗终端价格的几十倍。这样的投机取巧，和“技术进步”一点关系都没有，同时，很大程度上严重阻碍了精准农业的发展进程……

另外一个很重要的问题是，天基信息服务是不可能小规模经营的，也许我们会在具体细分市场上看到一些小规模的专业公司，但对于航天+农业这种话题，必须有一个宏大的产业生态。在这当中，要有一批大型的全球化运营商来提供各类基础服务，包括物联网、对地观测、气象服务、位置服务、数据分析和预测、供应与销售等等。今天的世界上，已经有一些农业技术服务企业具备了基础信息运营商的雏形，例如法国的GEOSYS公司利用多源遥感卫星提供农业信息服务，在很多国家拥有分支机构。美国、德国等也孵化出了不同规模的农业信息服务企业，大规模利用天基信息为农场主提供服务。但是，我们尚且找不到一个可以称为巨头的运营商，能够在农业信息服务上达到类似于孟山都、杜邦那样的影响力和地位。

“为了保证下一个阶段的粮食安全，天基信息系统支持下的智慧农业将是一个不可回避的课题，也将是唯一的手段。”

在西方，虽然农场主们有提高产出效率的需求，但国际国内市场的饱和，导致这种需求并不强烈，而许多粮食自给率比较低的发展中国家购买力低下，很难形成商业意义上的大规模需求。发展中国家和一些中等发达国家的农户们又不具备购买力和组织能力，无法仅靠自己的力量进入智慧农业时代。环顾全球，似乎只有中国同时具备政策环境、技术能力、市场需求、投资能力，来推动智慧农业时代的真正来临。

寻找试点：东北的现实性与适用性

颠覆传统农业、解放农业人口，是一项漫长而伟大的事业。很显然，我们必须采取已经为实践所证明的成功的政策模式，那就是“试点”，在一个点形成模式，取得突破，然后以点带面，最终形成适合于全国推广的政策和产业模式。那么，这个试点选在哪里比较合适呢？

首先，这需要是一个粮食主产区，有足够的主粮种植面积和产业规模来开展试点工作；这个试点地区的政府要有极大地提高主粮种植和收储、加工、运输能力的强烈需求；要有一定的农业机械化的人才基础，包括农户和农技机构或农业大学在读学生等，经过一定的培训就可以掌握智慧农业的操作方法；这里要具备相当的工业基础，为智慧农业基础设施运营和信息化农业装备的制造、维护提供支持；这里的地理条件要相对简单，适合早期的技术开发和试用；最后，这里还要面临相对严峻的农村人口流失、农业劳动人口不足问题，农户有动力采用新技术来继续维持主粮种植业。

基于上述要求，我们可以讨论从辽河沿岸一直延伸到松花江流域的东北平原。这块富饶辽阔的黑土地，一直是中国重要的主粮产地。东北的地理，东北的经济、社会和农业面临的问题，早已为人所熟悉。在东北选择一些粮食大县来推动智慧农业的模式探索，或许是最现实也是最合适的。

振兴东北的重要抓手

自上世纪末，东北的发展就成了一个全国瞩目的问题。党中央提出振兴东北的战略方针，并且投入了优秀的干部队伍和大量资金。有关措施正在逐步见效。

振兴东北，农业无论如何也不能缺席。实际上，东北的农村劳动人口流失问题一直长期存在。他们之所以离开，是因为在东北的农业经济中，人们保持温饱不难，但也很难谋求富裕。这是东北自然和经济条件所决定的。

东北的夏季短暂、冬季漫长寒冷，主粮一般只能一年一熟。在传统种植模式下，即便是机械化种植条件下，东北农村劳动人口的猫冬周期也要比关内更长一些。严寒的气候也让农闲季节外出打工面临很大困难。这就意味着农村劳动力在一年的很大一部分时间里是不能创造价值的。

“原因分析:投入大，投机取巧者多，易用性不足，缺乏大型运营商，尤其是世界级大型运营商。”

“根据我们的观察，似乎还没有哪一个智慧农业解决方案提供商可以把软件做到手机游戏的水平。”

要摆脱这种困境，就必须进一步减少农村劳动人口、提高城镇化水平。在不降低粮食产出的前提下，把大量农村劳动力转移到城市，从事第二产业或者第三产业。而留在农村的少量劳动人口通过智能化农业机械，种植极为广大的农田。

迁入城市的人们，很大一部分也不会脱离农业生产。农业信息服务，农机和其他智能化设备的研发、制造、维护和维修，主粮的深加工，将需要大量的劳动力。另外，智慧农业如果能有效提高平均单产，人们或许会发现，不需要那么多种植面积就可以保持足够的主粮产量。多余出来的种植面积可以用来开展其他的经济活动或恢复生态。

劳动力的转移不会很容易就实现，所以高度需要政府、投资者、相关产业界通力合作，建立合理的政策环境和可行的商业模式，实现东北主粮生产的转型。适合市场的商业模式一旦确定，这个过程就会加快，同时，在这个过程中，还可以不断溢出行之有效的策略和模式，带动其他农业区的智慧农业转型。更重要的是，如果在东北的某个试点取得初步成功，就会给全东北乃至全国的智慧农业推广和农业转型带来信心，成为振兴东北的重要抓手。

难度、商业模式与利益分配

所谓知易行难，农业这种贯穿几千年的传统产业，转型的难度恐怕比信息产业大得多。而最大的难度就在于解决谁投入、投入多少，谁收益、收益多少。

其中所涉及到的利益有这样几个方面，首先是智慧农业生态培育和初期建设运行所需要的投资从哪里来？国家补贴给种粮农户的补助如何分配？粮食销售的收入如何分配？农业技术改造有关扶持资金如何分配？智慧农业生态运行期间，需要的信息服务费用和技术支持费用从哪里来？

既然是钱的问题，最好就是用资本的方式来解决，我们首先可以筹建一个智慧农业综合投资集团，引入现有的商业航天资本和农业资本，对接具有代表性的主粮种植者，包括国有大型机械化农场、集体农户和有积极性的个人农户，由资本为种植户解决相关的资金、基础设施和部分技术问题（技术问题，其实早已经不是问题，而是模式，怎么把他们吸引进来合作的问题），在此基础上引入部分政府资金，解决一些长周期、大投入、慢回报的内容。在利益分配上，优先倾向于散户，增强那些处在观望态度的农户的信心，吸引更多的农户加入，成效就会越显著，政府的支持力度也就会越大。

与此同时，这项活动应当具有国际化的视野，引入那些农业技术水平不太发达的第三世界国家农业机构和农业生产者，以观察员的身份加入，同时，一边进行，一边推广，一边争取项目，一边技术和设备出口，为软、硬件开发商尽早提供正向现金流，这样也能够吸引更多的国有资本和民营资本投入。

考虑到东北的主粮种植一般是一年一熟，因此我们相信，这项投资在1～2年的时间内就可以看到令人振奋的趋势。

试点的建议：商业航天与农业互联网?

或许有一些熟悉工业互联网的读者已经发现，我们提出的这个产业生态在很大程度上采用了工业互联网的概念，事实正是如此。在现代社会的产业运行下，种植业在很大程度上和制造业是紧密联系的。农户是从土地里把粮食制造出来的，只不过他们的车间比一般工厂的车间更加辽阔和广大，土壤、空气、水和阳光就是他们用来制造粮食的生产要素。随着人类对这些要素的理解越发深入，我们完全可以用工业互联网的概念来看待和处理农业生产。

2019年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《数字乡村发展战略纲要》。2020年1月20日，农业农村部、中央网络安全和信息化委员会办公室印发了《数字农业农村发展规划（2019-2025年）》的通知，其中特别提到了与应用卫星、卫星应用和物联网相关的大量内容，体现了国家对智慧农业的肯定与支持。

因此，在这里我们特别提出一个“农业互联网”的概念，也就是，我们将工业互联网的理念、技术和应用，延伸到田间地头，把主粮种植纳入现代信息化生产的范畴，让人工智能、大数据、天基信息基础设施和其他现代技术为人类农业生产提供更有力的支持和驱动。

这势必一样可以成为商业航天体现自己价值的最好领域之一。

“因此，在这里我们特别提出一个‘农业互联网’的概念，也就是，我们将工业互联网的理念、技术和应用，延伸到田间地头，把主粮种植彻底纳入现代信息化生产的范畴，让人工智能、大数据、天基信息基础设施和其他现代技术为人类去耕种土地。”