趙敏暉：數字技術支撐下的4倍農業 | 2018天風&聯盟數字產業論壇演講實錄

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非常感謝大家給我這個時間彙報。今天向大家報告的題目是「數字技術支撐下的4倍農業」，我想強調的是，農業的數字化在未來不再是錦上添花，它極可能是一個很本質的需求，我們會發現傳統的思考、對農業的管理方式、對農業的組織方式已經不能應對或者不能滿足未來農業的生產管理需要了。

不管是國內還是國際，整個從事農業的人都在回答這個問題，農業到底在追求什麼？種植方面，農民臉朝黃土背朝天辛苦的種植，到底要收穫什麼？養殖方面，養牛、養豬、養羊、養雞，我們希望得到什麼？傳統的農業告訴我們，種瓜得瓜，種豆得豆，養豬得豬肉，養奶牛得牛奶，這是傳統的農業思考，單一的農業追求。

我們的研究揭示了這樣一個關係，種植全植株有價值，養殖全產出有價值，在這兒我們定義了另外一個農業名詞叫「植株農業」。我們把過去的農業稱為「籽實農業」，我們把未來的農業稱為「植株農業」，在植株農業面前，我們形成了糧牧模式、菜牧模式、果牧模式。傳統的玉米、小麥種植，夏季種玉米，冬天種小麥，一畝土地一年的產值1750塊，在植株農業里我們把它提升到一畝土地的全植株產出超過一萬塊，這就是我們所說的4倍農業。

我們覺得這樣一個農業的命題——「農業到底在追求什麼？」值得關注農業的朋友一塊來想像、來回答。

在這兒就提出一個問題，到底4倍農業存在的基礎是什麼？

我們說種植植物，養殖動物，它本來就是一個活生生的生物體系，它就是一個生物系統，獨立的物種和另外一個物種之間又構造了一個複合的生物系統。

一個物種的生物系統性導致了這個物種應該是多產出的，不是單一產出。就像我們說玉米植株產出玉米的籽實、玉米的桿莖、玉米的葉、玉米的根，這些都是勞動、陽光、土壤、肥料共同作用的一個產出物。我們發現一株玉米植株包含的總能量，籽實僅佔47%，而它在桿莖裡面所含有的能量佔了53%，如果47%的能量等於今天我們玉米價格的話，那麼53%的能量如果能把它價值化，它應該超過籽實的價值。

同樣，我們大家看到養牛場，大量的飼料，動物吃進去，換來的是動物總體的增重，所以我們一個很重要的養殖廠的指標叫做料肉比，就是吃多少料長多少肉，一般來說，豬場大致3公斤或者低於3公斤料產出一公斤肉，但我們知道，一頭牛一天吃掉9公斤干物質的飼料，它的體重長多重呢？一公斤。飼料吃進去以後，通過它的代謝、吸收，它利用不了的就排泄出來，我們就說那是排泄物，那是糞便，是污染物。

但是大家要注意，我們發現一頭牛一天的排泄物含有等同於3公斤甚至超過3公斤標準煤的能量，把它液態化，就是3公斤到2.5公斤柴油的能量，2公斤半柴油值多少錢？是不是應該值12塊？一頭牛一天吃多少錢呢？它的伙食費是多少錢呢？11塊，這個時候我們就發現，養牛在養什麼？也許不是養它的肉，而是在養能源，而我們現在牛場辛辛苦苦的把料投進去，眼巴巴的看著這牛，希望它多長一點，因為7公斤料、9公斤料體重長一公斤，減少一兩都在虧損，但是我把那個牛糞這麼有價值的東西，我們把它視為廢棄物，沒有利用。

所以傳統農業的思考，把農業的價值物作為廢棄物，把它定義到另類，就低估了我們農業的價值，這種低估使得今天我們中國的農業舉步艱難，大家都看得到都聽得到，農村由於種地，剛才我說臉朝黃土背朝天，辛辛苦苦種了十畝地，一年的收入風調雨順收到3000元，稍微天氣不作美就要倒貼了，誰還會去種地呀？我們城裡邊都在說，食品不安全，大量的除草劑、灑農藥，大家想，一畝地只能追求到三五百塊錢的時候，他可能去投入人工進行安全生態的種植嗎？當然是怎麼簡單怎麼來。心疼一下農民吧，讓我們忍一忍？！這就是農業現在的狀況，不可從事，沒有從事的價值。

養牛大家也知道，一頭牛一天9公斤的飼料，折成飼料的伙食費，一頭牛要吃到12塊到14塊的伙食費，它能增加多重呢？剛才我們說，一公斤是很好，在它的整個生長期平均生長一公斤，14塊對這個一公斤，牛的屠宰率只有50%，也就是說一公斤有500克的肉。因此，中國的牛如果是我們自己養出來、屠宰完，肉擺到市場上去賣，要收回它的硬性成本，除非這個牛肉賣到48塊錢一公斤，而且是直接銷售，養殖戶才能把他的飼料成本和牛犢的成本收回來。

大家知道澳洲、紐西蘭進口中國的牛肉運到口岸，交完關稅多少錢一公斤呢？36塊錢，我們的養牛業如履薄冰。養豬業，大家也知道，2016年豬價在15、16塊一公斤，養豬業總算是碰到一個溫暖的天氣。但當豬價跌到12塊一公斤以下，養豬業也是慘不忍睹。我們有人說了，中國每年那麼多的外匯順差，我們可不可以不養，讓國際市場賣給我們吃，我們不養了，養殖又與人爭糧，又破壞生態，我們可不可以不養？

別人說可以，我說不行。為什麼不行？養殖本來就是生態里一個很重要的元素，如果中國的農業全部都變成耕作農業的話，我們的土地一定是碳氮比失調，現在大量的秸稈粉碎到地里，看上去有機質還田，但是更嚴重的影響是有機碳氮比失調，我們的氮源在哪裡？養殖一直以來就是農業的很重要的要素，它平衡著自然，它平衡著種植，它平衡著植物的生長，如果我們哪一天，我們的養殖業說我們不養了，等著吃進口的肉吧，這個時候不是肉的安全問題，而是我們整個農業生態的安全問題。

所以我們必須要想出一個方法，讓我們的牛、羊，讓我們的養殖能夠生存下去，能夠和國際市場競爭，為什麼國際市場的便宜呢？大家知道，農業本來就是一個資源化產業，農業資源非常豐富的國家，他們的養殖成本是非常低的，我們國內的糧食價格貴，我們的養殖產品當然也就貴了。

所以我們說如果你注意到牛、羊，動物的排泄就是能源的話，它富含能源的話，我們會發現我們的養殖業有機會。大家說我們有機會的時候，美國是不是也有機會呀？這就是我們要談的另外一個問題，我們說美國的農業，我們稱它叫資源農業，我們希望中國的農業是勞動力農業，我們的優勢是勞動力優勢。因此，我們比美國更有條件去挖掘秸稈的價值，挖掘排泄物的價值。

秸稈、排泄物它都是一種多組分的有機物，組分複雜，任何一種單一的秸稈利用都可能把其它的組分損失掉，秸稈的利用、排泄物的利用，如果構成一種鏈式的利用工藝，就可以把它的組分一層一層的價值化。在我們傳統的農業裡邊原本是看得到這種影子的。

所以我們覺得4倍農業存在的基礎，其一是物種本身的這種生物性；秸稈含有豐富的能量，排泄物也含有豐富的能量，把這些能量價值化，這是它存在的基礎之二；基礎之三就是工藝上，我們中國有勞動力，我們可以一層一層的抽絲剝繭的把這種多組分的物質價值化，只要這種勞動是有價值的，這個價值化的開發就是可行的。而美國不行，他沒有這樣的人工。

這樣的一個4倍農業——植株農業，它是怎麼完成的呢？我們的實驗室就在河北的固安，北京正南邊，我們自己種著300畝地的玉米、小麥，我們從2016年展開這個驗證，一年玉米和小麥可以生產206噸籽實，秸稈和牧草混種以後，我們的桿草還可以收穫400噸。

大家如果有過在農村的生活，你們可以判一下這個數字對不對，300畝地桿草混種，我們得到桿草400噸，我們一年把糧食賣掉，按照現在的玉米價格大致可以賣到53、54萬，這是籽實收入。400噸的桿草，我們再外購200噸左右的飼料輔料，加工成飼料，這就是600噸左右的飼料。我們一年可以出欄100頭牛，400隻羊，400頭山豬，這是這300畝地所提供的飼料的養殖規模，考慮到玉米小麥籽實用於置換飼料輔料，理論上我們所有飼料都不需要外購。

養殖完成以後，它的糞便，我們進行固液分離，可以把液態拿去制沼氣，我們這個規模的農場一年可以產生5萬方沼氣，它完全支撐了我們整個飼料加工的能源，不管是燃料還是電，糞便的液態制了沼氣，固態又種了蘑菇，養了蚯蚓，每天排出來沼液種了綠藻，綠藻變成了魚的飼料。

這樣我們養了魚，每年我們可以有4噸魚的產量，可以有6噸的蘑菇產出，魚的飼料是我們的蚯蚓和綠藻，替代了70%的魚飼料，只用了別人養魚30%的魚飼料，最後魚池裡邊的水用於灌溉，蘑菇生長完以後，蘑菇基質和蚯蚓基質混合起來又是非常好的有機肥基質，這個有機肥還可以讓我們種四五畝地的蔬菜，形成了這樣一個封閉的，沒有任何固態和液態的排放的一個農業體系，年產值327萬左右，年利潤可以達到90萬左右，這是一個300畝的實驗。

這種全植株農業它形成了農業的高價值，它完全的把農業的主產物和附生物全部利用，它揭示出了一個物種多種產出的一種關係，這種多產出關係，它同時又揭示了物種與物種之間通過它的產出而聯繫的關聯關係。

這個時候農業產出高了，代價就是農業的問題複雜了，在傳統農業面前如果某一個物種，比方說，小麥減產，農場長怎麼辦呢？馬上想到的就是收益一定減了，很直接，因為一對一的嘛，物種是一對一產出的，收益馬上就減了，作為場長他能怎麼來降低這種損失呢？沒辦法，它只能把希望寄托在下一季，這是傳統的思維模式，一對一的。

但是在4倍農業面前，面對同樣一個物種減產，可以調整關聯關係，也就是我們說的調整承載關係來解決。下一個農作物和它相關的那個產品怎麼調整？調整承接關係、承接量，找出對整個目標影響最小的解決方案。換句話講，如果我們有N個產品，有M個資源的約束，它就需要去解決一個N×M+N的這樣一個矩陣來揭示這種相關關係，人是做不到的。

我們的實驗農場的場長是旁邊一個村子的村長，年富力強，40來歲，我們這個模式驗證就他在村子裡邊，他管理指導著大家種的地是4200多畝。他問我們，你們種什麼？我說玉米、小麥，他覺得很簡單，他一定管得了。結果碰到第一次問題的時候，我告訴他我們的解決方案，他馬上就說，趙老師你們這個好倒是好，但太複雜了。我們遇到的一次減產，幾乎減了40%，但是最後調整下來，收益不減，他覺得這個關鍵是太複雜，人做不了。

這種複雜的關係主要形成原因，一個是物種的多產出性，物種與物種之間由於這種多產出性建立了物種與物種之間的關聯性，第二就是它的多價值性。過去我們的農業主要是食品價值，不管是籽實還是肉蛋奶，主要是食品價值，今天我們的農業，在我們4倍農業的面前，它除了食品價值以外，它有工業原料價值，它有能源價值，它有培養基質的價值。所以它多價值性，一個價值兌現不了，還可以通過其他的價值回收。

它物種之間存在的相互支撐、相互約束、相互利用，直接消耗、間接消耗等等這樣一些關聯性，這樣就使得全植株農業或者我們說的4倍農業，它面對的問題複雜了，面對的問題是人力不好應對的，這種複雜性就帶來了我們數字技術的必要性，要把我們的土地由2000元左右的產值，提升到1萬元，數字技術的支持變成了一個極其必要的手段。

我們正在完成一個4倍農業的運行支持平台，在這個運行支持平台下，我們所有4倍農業的用戶他可以在遠程通過手機的APP，把他的問題、過程定義進來，系統可以為他找到解決的方案。在這樣一個平台支持下，我們相信一個農場主管理自己的農場，順利完成4倍農業，完成全植株的綜合利用就變成可行。

大家注意，我們所有鏈式利用的環節讓每個農民來看，他們都說他會。他怎麼不會呢？秸稈拿去喂牛，他會，種蘑菇他也會，重要的是把這些關聯搞清楚，一個300畝到底做多大的蘑菇棚，帶來最高效益的利用，一個300畝到底做一個多大的魚池是最經濟的利用，這個他不懂。所以有了這樣一個平台，有了現在的整個互聯網技術支持，在遠端登陸，他就可以實時被平台的數字技術所支撐。

由於我們所有產出物的這種關聯性相互支撐，相互消耗以及通過相互的關聯形成的間接消耗，這種關係的複雜導致了我們一個農業的計劃安排也複雜了。

舉個例子說，我們300畝地，傳統的農業可能是什麼賣得好，什麼種得簡單，我就種什麼了，但是我們想，當我們把籽實賣掉兌現一個價值，它的秸稈和草收回來，還要兌現另外價值的時候，我們就要考慮籽實的價值和草的價值表現，籽實可以簡單由市場定價，草的價值表現在於你這些草用來做什麼。

做飼料？好，它又表現在你養什麼。養什麼，桿和草的比例不一樣。比方說，如果我的種植要和養殖結合，我是全部種玉米好呢，還是70%種玉米，30%種大豆呢？這個裡邊就有選擇，大豆杆子裡邊蛋白高一點，但是大豆杆子產量低，這個怎麼配合？

因此，在這樣多物種、多產出面前，怎麼來制定一個農業計劃？怎麼來計劃我的資源的消耗？怎麼來安排我的農業生產？30畝是一個問題，1萬畝也是同樣的問題，它需要規劃，而且是多目標的規劃。

這些關係從種植物到養殖物，冬季的、夏季的，綜合利用物，每一項它都和農業資源有約束，和生產能力有約束，和環境有約束，我們的系統必須幫助他計算，比如我這塊土地氮的承載力到底是多少，不能超過多少。

所以我們不能說養什麼賺錢就養什麼，，整個約束建立起來以後，怎麼在滿足這種約束的情況下，獲得最佳的收益，這是必須在數字化技術支持下才能完成的，而且在數字化技術支持下，這個完成很簡單的，恐怕也就是三個數字鍵入，一個回車，結論就可以出來了，不滿意再可以進行迭代、遞歸，多次地計算，最後找出最滿意的、最可執行的效果。

在電腦面前、在數字化技術面前，一部手機就可以把這個工作完成了。而這個工作對我們的植株農業，對我們的4倍農業又是非常非常關鍵的一個工作。

大家注意，我們這個模型它所有的參數不是一個定值，它是時變的，所有的闡述都是一個時變的參數，它不但是可以做規劃，在你的農業生產活動開始之前幫你們做計劃，這個模型還可以幫助你解決實時的進行動態校正。通過這種模型的計算，可以告訴你，你這塊土地種什麼、種多少、養什麼、養多少，它會，大家看到中間有多個參數子集，數學上來看它是一些數字子集，返回到農業的操作和管理上來看，它就是一些管理要素。

比方說，有一個參數叫做牛的消化率，可以直接理解為料肉比，這個數字它定義著這頭牛一天要吃多少，牛一天要給多少料，但是這個數字是它變的，不同的飼料結構，不同的飼料配方利用係數不同，不同的季節利用係數不同，不同品種或者階段的牛的生產利用係數也不同。

而這些技術真正決定了農場的管理能力，它給出了農場應該在哪裡實施作為管理的重點，它給出了農場場長平時農場管理的抓手，這些係數就成為了我們說的叫要素靈敏度分析，它給的第二個結論就是所有農業活動的管理要素的靈敏度分析。也就是說，我要生產這些，我要達到這樣的效果，這些要素必須控制在什麼樣的邊界，一旦它突破這個邊界你就要去把管理的注意力集中到這兒來了。

我們談的第三個方面，在植株農業和4倍農業，它在數字依賴的另一個方面。我們的物聯網系統會把實時的監測數據反映上來，而這些實時監測數據需要建立一個物理量的要素標定，比如說這是土地溫度，是一個物理數字，它怎麼標定為這個農業的活動要素，這，這有一個標定模式，這一層就是標定模式，完成了這個標定模型，它又實時的可以把剛才我們說的敏感度分析邊界分析出來。

所以它在每一個農業要素點上，農業節令點上都可以給出下一個節令期間，你的農業活動，我們叫農事活動的要點報告，你要做些什麼，該不該澆水？澆水的可能性是多大？該不該補肥？該不該間苗？通過兩個數字集的標定最後得出農事活動的報告，這個也是從事全植株4倍農業必須的一個技術支持平台。

就剛才我們說的，它為什麼是必須呢？因為針對每一個農作物一旦抓到了它可能變換的趨勢，系統就可以做出它未來對哪些環節有影響，哪些環節應該提前採取措施，豬是不是要減短欄？羊要不要減欄，這是4個月以後的事兒，等到發生了可能損失就大了。因此，4倍農業的支持，在數字技術的支持下是非常重要的。

我們整個實現是在固安的300畝地上，這個位置很近，離北京60公里。在傳統的工作面前，這個農場一直是虧損的，每年虧損24萬，因為土地租金一畝地是1200塊錢，每年虧損24萬。通過我們的系統，從2016年開始改造了以後，將生產規劃分析和要素狀態分析實施在300畝上。

這是我們的一個規劃模型的實例，把可種植的有多少土地，有什麼環境的約束，有什麼生產資料的約束，最後來找它的最大值，就是生產安排的最大值。

它得到的效果，這邊就是它計算的生產安排，這個產出值是按照大田交易，地頭交易的產出值，我們這個種植基本上是一個生態種植，如果按照生態農產品的溢價交易的話，比這個值要高25%-30%。按照這個規劃，它可以有96萬的利潤，原來虧損24萬，在這樣的一個分析下，它可以有96萬的利潤，同時它給出了一個要素的敏感範圍，便於農場場長平時掌握這些要素的邊界。

這裡有三個實例，我簡單講一個實例，在去年4月份，我們的小麥發現已經有4個月沒有有效降雨，基本上可以估計小麥的籽實是不飽滿的，小麥的產量要損失，籽實不飽滿，品質不好。系統出現了小麥產量從原來計劃的358公斤到只有240公斤，系統馬上出現一個警告，這個小麥銷售和保留做飼料原料兩種選擇，它建議是保留為飼料，小麥如果保留為飼料的話，採用的就是籽實和小麥桿應該在灌漿以後很快收割，不能等到它成熟，這樣小麥桿的木質化程度低，你的飼料價值就很高。

因此我們灌漿以後馬上收割，並且系統規劃提出了，你應該補欄，在現在羊存欄的基礎再補充185隻羊，按照系統的規定要求我們在6月份把羊補充185隻，把小麥全部青儲用來餵羊。反過來不僅沒有因為小麥減產發生損失，還增加了大約2%左右的收益。面對全植株農業，數字化系統起到的很關鍵的作用。

我們馬上會在陝西富平建立一個現代農業示範項目，那兒擺了一個現代農業示範園，這個園區我們將會開展三個部分的工作，第一，糧食農業的植株化，第二，果樹農業的綜合利用化，第三，蔬菜農業的綜合利用化。

按照淡村2260畝糧食，419畝的蔬菜，2200畝的果樹的示範規模，它每年新增利潤，糧食部分新增1240萬的利潤，這是產品按溢價交易，如果不按溢價交易是790萬的新增利潤，2200畝的糧食種植，新增790萬的利潤。419畝的蔬菜，新增61萬的利潤，2200畝的果樹新增562萬的利潤，這就是按4倍農業布局的淡村示範項目的設計內容。

這是我們對4倍農業的支撐平台的一個設想，現在正在著手做。

從我們的體會來說，我們國家解決農業增效、解決農民增收、解決農村美好，綜合一體的植株農業是一個很有效的方法，它能讓農業的基本面獲得很重要的提升，而要完成這個全植株農業，數字技術是一個很重要的支撐，也是一個很重要的保證。所以我們覺得在中國農業向每畝產出突破萬元的路上，數字農業平台將是這個改變的保駕技術。

這就是我想今天跟大家共享的一些心得。謝謝大家！

關於本文

本文整理自趙敏暉於3月7日在中關村大數據產業聯盟與天風證券聯合舉辦的 「2018年度數字產業論壇：尋找數字經濟中的Tenbagger！」上的發言。更多精彩演講內容，歡迎關注公眾號「中關村大數據產業聯盟」，點擊底部欄「18年數字產業論壇」查閱！

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