很多人认为第四次农业革命蓄势待发，在这场革命中，数字技术将发挥关键作用，推动农业生产（包括种植业、畜牧业、水产养殖业和林业）转型，提高效率和可持续性。数字技术包括人工智能、无人机、机器人、传感器、全球卫星导航系统和其他数字工具，可以在各种农业活动中实现诊断、决策和执行的自动化，从而提高精确度和效率。2其中一些技术已经商业化，而其他技术正在日益接近商业化。26
对未来几年和几十年的各种农业情境的预测表明，各种数字和自动化技术的使用可能会增加。27, 28近年来，手持设备（如移动电话和智能手机、传感器、物联网终端）的大规模普及有目共睹，这在很大程度上归功于移动网络接入的改善和互联网覆盖范围的扩大，即使在世界上最偏远的地区也是如此。例如，2020年，拉丁美洲及加勒比地区69%的人口、亚太地区64%的人口和撒哈拉以南非洲45%的人口拥有智能手机；到2025年，预计将分别增加到81%、79%和67%。29这是政府和私营部门对基础设施进行大规模投资的结果。例如，谷歌的Equiano计划正在投资建设非洲第一条海底互联网电缆。30
接下来将介绍和分析这些技术在改变机动机械化和农业作业方面的潜力。
数字技术正在改变传统的农业机械
政策制定者和国际组织越来越相信，数字化将改变农业领域的游戏规则。对于大多数数字技术而言，关键问题在于能否实现数据的收集和交换，从而支持农业生产者或其他利益相关方的决策，并最终提高效果和效率。31, 32近年来，数字技术和相关服务受到了捐助者、研究机构和发展机构的极大关注。29, 33, 34, 35数字技术越来越多地被内置于机动机械，甚至有可能改变这些机械的用途，提高农业作业的效率和精度，使农业机械的使用范围扩大到新的地区或社会经济群体，如小规模生产者。
许多数字技术都是通过智能手机的应用程序或语音呼叫/短信息服务进行操作。资产共享服务是数字服务的一个类别，将设备（如拖拉机或无人机）的产权人与需要此类设备的农业生产者联系起来，有时还有操作员，极有可能扩大机动机械化的覆盖面，农业生产者按小时或按服务面积向产权人付费，中介收取一定比例的佣金或一笔固定费用作为酬劳。共享资产服务最著名的例子是Hello Tractor（在七个非洲国家以及孟加拉国、印度和巴基斯坦运营）。1插文3介绍了在非洲国家和缅甸的两个成功案例。
插文3数字工具助力普及机械化服务
优步共享出行的模式催生了一系列数字工具，有可能降低拖拉机租赁业务的交易成本。加纳的TROTRO Tractor和缅甸的Tun Yat通过数字平台和移动电话开展机械出租和共享，这些工具表明包容性农业机械化的确具有很大的潜力。
TROTRO Tractor的数字平台将小规模生产者与他们需要的农业机械（主要是拖拉机）及其产权人进行匹配，生产者可以通过智能手机上的应用程序访问平台，没有智能手机的用户可以通过非结构化补充业务数据获得服务。目前，TROTRO Tractor在贝宁、加纳、尼日利亚、多哥、赞比亚和津巴布韦有75000名注册用户，既面向企业，也面向个人客户，根据租赁价格收取一定比例的佣金。
除了拖拉机（可用于耕地、耙地、种植、播种和喷洒等各种类型作业）和联合收割机，TROTRO Tractor提供的平台还对生产者与无人机的机主进行撮合，无人机机主可以提供测绘和除草剂喷洒服务。农民日渐认识到土地权属的重要性，知道在向银行或保险公司申请金融服务时，准确的土地数据至关重要，因此对无人机测绘的需求越来越大。
Tun Yat通过智能手机应用程序提供拖拉机服务，专门面向中小生产规模的农民，尤其重视妇女（占客户的30%）和青年（25-30%的客户年龄在30岁以下）。Tun Yat拥有五台拖拉机和五台联合收割机，为20000多名用户提供一系列机械化和撮合服务，服务项目包括翻耕、整地、播种、针对不同类型的收割使用不同割台的联合收割机（如绿豆或玉米）以及采摘（如芝麻或花生）。多数用户是土地不到2公顷的小规模生产者，他们特别需要可靠和价格相对低廉的机械化服务。
Tun Yat的商业模式是多元化经营，其业务包括农资（如化肥）经销和信贷中介。Tun Yat还开展激光平整，帮助洪涝地区农民平整农田和修建排水系统。Tun Yat还从农民合作社直接购买食材加工成小吃，在便利店出售。
总体而言，优步式的商业模式对没有拖拉机的农民和拥有拖拉机的人都有利，后者可以使拖拉机物尽其用，并能对拖拉机的使用和燃油消耗进行密切监控和筹划，从而让更多的人能以低廉的价格用上拖拉机。
资料来源：Ceccarelli等人，2022。2
资产共享服务的主要好处是优化了成本效益比：农民无需重金购买机械设备，也可以享受所需的机械化，而他们支付的租金降低了产权人拥有机械设备的成本。在撒哈拉以南非洲，自己拥有设备的人极为有限，因此资产共享服务显得尤为重要（见插文2）。
另一类数字服务是设备监控解决方案，这是一些简单的应用，可以自动操作灌溉泵，36, 37或自动操作全球卫星导航系统，以跟踪设备或动物的运动，中低收入国家首次尝试智能农业解决方案，往往就是这类服务。38物联网解决方案则是更为高级，例如，对作物、牲畜或水产进行监控，并在一定程度上进行自动化决策，从而优化诊断、决策和执行，这样做提高了精确度、效率和生产力，同时减少了繁重的劳动。物联网可以用于精准农业，中国就有具体案例，在茶叶生产中通过集成系统进行自动遥感、预警和微喷灌溉，系统会探测环境条件的变化，及时发出警报，并在必要时自动启动灌溉，从而避免高温、低温或干旱造成破坏。39
对拖拉机和收割设备等机动机械而言，数字技术往往并不能大刀阔斧地对其进行改造，尤其是在低收入和中等偏下收入国家。1, 2另一方面，机动机械使用的组织模式正在发生重大变化。在低收入和中等收入国家，人们越来越重视机械共享的价值，而不是个人产权。资产共享已经存在了很长时间，但是由于种种问题，例如农民、操作员和出租人之间相互不信任，以及机械得不到妥善维护，产生的效果并不尽如人意。最近，物联网和全球卫星导航系统解决方案正在被服务商广泛采用（包括插文3中提到的），尽管小规模生产者作为用户仍然很少见。通过监测机械的状况，增强了服务商和生产者之间的透明度和信任。或许最重要的变化是传统机械设备与物联网设备的相互结合，例如农民租赁收割机，全球卫星导航系统对收割机进行监测并采集传输数据，训练有素的操作员驾驶收割机，这可以更有效地利用机械，并提高产量。1
数字技术在非机械化精准农业中的潜力
上一节描述了数字技术如何正在改变农业机械化的面貌，使机械化变得更精确、更容易为人所用。然而，在许多中低收入国家，尤其是撒哈拉以南非洲国家，机动机械化在农业中的采用仍然很有限。关于非机械化精准农业生产的研究越来越多，实际应用也越来越多。40, 41, 42基于全球卫星导航系统的手动定点施肥技术很早以前就开发出来了，例如利用可变速率技术对水稻施肥43，而几个低收入亚非国家已经在使用AgroCares的手持式土壤扫描仪，44亚洲和非洲的非机械化农场正在采用无人飞行器（也称为无人机），非机械化农场可以使用全球卫星导航系统绘制农田边界和确立土地权属。45
然而，关于数字技术采用水平的信息很匮乏，我们不清楚有多少农业生产者在实际使用数字技术。46为本报告委托进行的两项技术研究1, 2的结论表明，在生产一线，世界各地的小规模农业生产者和牧民越来越多地使用各种数字工具、遥感和制图技术（见插文4）。内置各种传感器和高分辨率摄像头的智能手机在当今中低收入国家基本上可以说人手一部，智能手机内置了应用程序，结合适当的界面，可以提供非常有用的创新，非常适合中低收入国家和小规模农业生产者，有可能带来实质性的变化。GoMicro就是一个例子，通过夹在手机摄像头上的显微镜镜头，结合人工智能，可以快速诊断病虫害，47并协助对谷物、鱼类、水果和蔬菜等农产品进行高效、准确的质量控制和分级。1还有一些数字解决方案用算法分析卫星或无人机数据（如产量、土壤条件和植物健康状况），分析结果可与农业生产者凭借观察和经验获得的信息进行比对，并向生产者提出建议。1
插文4与机械化无关的数字工具 — 自成一体的解决方案
自成一体的数字解决方案（见术语表）与机械化无关，主要是指基于软件的解决方案，不依赖于农业机械的使用，但需要配备智能手机和平板电脑这样的基本硬件，还需要一些软件工具，例如咨询服务小程序、农场管理软件和网络平台。与之形成对比的是嵌入到机械中的数字解决方案，数字工具需要与机器相结合，才能与环境互动。
自成一体的数字解决方案可以包括遥感，但仅限于用数据支持决策和侦察。下面这些来自世界各地的例子显示，这些技术在全球范围内的应用越来越广泛。南非的Aerobotics公司在18个国家开展业务，利用无人机和遥感技术为水果和坚果种植者提供独立的数字解决方案，用于支持决策。这些技术可以及早发现病虫害，及时监测对水、肥料和养分的需求，并优化产量管理。
在摩洛哥，SOWIT提供的独立数字解决方案使用了遥感、无人机影像收集和基于实地测量或天气数据库的机器学习。这些技术可应用于果树、谷物和油菜籽，通知农民按要求进行灌溉和施肥，测算产量，监测饲料的干物质含量，并对地块进行巡查。
在尼泊尔，Seed Innovations向农民提供一个安卓应用程序，让他们使用基于卫星的分析数据、全球卫星导航系统和人工智能来监控作物表现，识别水和养分的不足或过剩，发现病虫害威胁，获取和交流农艺信息。
TraSeable Solutions总部位于斐济，在太平洋七个小岛屿发展中国家拥有约2000名活跃用户。公司提供两大解决方案，包括通过移动应用程序向农民提供农业部门的信息，记录和管理农场数据，实时掌握资源、存货、销售和费用的情况。该应用程序还可以帮助在农业价值链各利益相关方之间建立业务联系。另一个重点业务是渔业，特别是金枪鱼，每一条金枪鱼从捕捞上岸到销售，该解决方案会沿着价值链全程对其进行标记和跟踪。该解决方案还提供有关船员、渔船运营和维护成本的信息，优化船队管理。此外，该解决方案还能提供金枪鱼捕捞的详细信息，包括行程日志、渔获量记录表、渔场分析和自动生成的报告。
在秘鲁，Coopecan沿着整个羊驼毛价值链全程提供数字服务。一系列技术为牧场管理（卫星图像）、动物健康（动物标签）、羊驼毛加工和出口销售（区块链技术）等环节提供数字解决方案。此外，一些畜牧业生产者可能还需要管理畜群或天然牧场方面的特别支持，例如处理棘手的动物健康问题，或避免过度放牧导致牧场日益退化，他们可以获得技术人员的帮助。Coopecan还培训农民使用这些解决方案，并建立了可追溯系统，从动物健康、纤维质量和环境及社会责任等维度对生产出来的羊驼毛进行认证，从而改善工作条件、实现公平薪酬和提高动物福利。
最后，在多民族玻利维亚国、哥斯达黎加、厄瓜多尔、危地马拉和墨西哥，Agrinapsis是一个专注于农业的社交媒体平台，由美洲农业合作研究所运营，旨在促进小规模生产者之间的知识和经验交流。所有用户可以在平台上发布信息，也可以对别人发布的信息进行验证和打分，如果某条信息被标记为可疑或质量低，平台的技术团队会进行检查和修改。Agrinapsis也为小规模生产者提供了一个开展电子商务的平台，生产者可以在平台上出售产品或购买符合环保要求的投入品。
数字解决方案值得政策制定者和国际组织关注。需要进行更多的研究，使数字解决方案适应中低收入国家小规模生产者的需求，特别是在机械化程度最低的国家，如撒哈拉以南非洲。1研究和经验表明，数字技术有助于对作物进行分片区管理，可以提高产量，减少非机械化农场的投入品消耗。然而，有两个制约因素不容忽视。首先，鉴于目前的设备成本，数字技术对小规模生产者来说可能过于昂贵。例如，手持式氮传感器的价格在300-600美元之间，对于一年只需要使用几次的小农场主来说过于昂贵，48更为精密的AgroCares扫描仪可以提供全面的土壤养分信息，但售价格超过3000美元。其次，生产者需要学习如何使用这些技术，如果没有相应的专业知识，不正确的操作会适得其反，例如反而增加了投入品的使用量。
世界上还有一些地方，主要是撒哈拉以南非洲，很多小规模生产者和农村人口没有智能手机。1, 2 2020年的数据揭示，发展中国家在互联网接入方面存在巨大的城乡差距：城市地区65%的人口可以接入互联网，而农村地区只有28%。49证据表明，高成本是阻碍小规模生产者采用这些技术的根本原因，尽管这些技术对于提高生产力有巨大潜力。这表明，仅靠捐助者提供补贴，降低小规模生产者获得数字技术的成本，不见得可行。
因此，需要另辟蹊径让这些技术能够被更多的人使用，上面提到的资产共享服务就是其中之一，已经有服务商可以提供一系列适用于小型和大型农场的机械。然而，农业生产者的数字技能低下很可能是数字工具采用缓慢的一个重要原因。因此，在许多非洲国家，与小规模生产者的沟通需要借助短信息、交互式语音应答和非结构化补充业务数据。例如，在撒哈拉以南非洲运营的ICT4BXW和Justdiggit最初采用的是智能手机等先进技术，但由于当地智能手机普及率较低，且民众数字技能不高，后来改为使用更简单的方式（即短信息、交互式语音应答和非结构化补充业务数据）。1
如果农民数字技能较低，必须提供频繁和持续的技术支持，讲解数字技术的相关信息。现在几乎每个人都至少有一部具备基本功能的手机，但在撒哈拉以南非洲，智能手机仍未普及。因此，面向生产者的咨询业务仍需要结合传统手机才能开展，根据卫星数据拟定符合生产者需求的建议，通过手机把相关信息传送给生产者，可能是牧民和牲畜养殖户需要了解的水源和牧场信息，也可能是香蕉种植户需要了解的疫情信息。1
