《Frontiers in Sustainable Food Systems》：Digital agricultural technologies and sustainable agri-food system transformations: a review of global debates and Kenyan realities
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摘要
数字农业被广泛宣传为实现农食系统粮食安全、生产力和气候韧性的变革性路径。然而在实践中，其实施往往反映出相互冲突的优先事项、不均衡的采纳率，以及围绕包容性、公平性和环境可持续性尚未解决的关键问题。本文通过结构化综述全球学术文献、国家政策和新兴数字倡议，考察
摘要
数字农业被广泛宣传为实现农食系统粮食安全、生产力和气候韧性的变革性路径。然而在实践中，其实施往往反映出相互冲突的优先事项、不均衡的采纳率，以及围绕包容性、公平性和环境可持续性尚未解决的关键问题。本文通过结构化综述全球学术文献、国家政策和新兴数字倡议，考察数字农业如何在撒哈拉以南非洲（sub-Saharan Africa, SSA）最具活力的农业数字创新中心之一——肯尼亚展开。研究以可持续农食系统转型的更广泛争论为框架，探讨了数字技术当前所支持的农业发展轨迹类型、这些技术如何被不同行动者塑造和参与，及其对公平、权力和环境结果的影响。研究结果表明，肯尼亚政策强烈强调生产力和商业化，数字技术通常嵌入以效率为导向和市场驱动的模型中。然而，综述也识别出一些有前景但未被充分认识的倡议，被称为“变革种子”（seeds of change），它们体现了包容性、参与性和农业生态学（agroecology）的数字实践。这些倡议包括整合地方知识、优先考虑小农需求，并重新分配农食系统内权力的平台。尽管具有潜力，但由于监管缺口、治理碎片化和有限的机构支持，这些努力在主流科学、技术和创新（science, technology, and innovation, STI）战略中仍处于边缘地位。本研究通过将肯尼亚的经验与全球叙事对接，并识别通向更公平和可持续数字未来的路径，为农食系统转型方向的持续争论做出贡献。本文提出一个研究和实践议程，以支持包容性数字工具的协同设计和规模化，同时呼吁制度性改革，确保数字化促进公平、韧性和农民主体性。论文认为，实现数字农业的变革潜力需要有利的治理结构、迭代学习机制和包容性的创新生态系统。
一、引言
数字农业分析近年来蓬勃发展，被一些人誉为下一次农业革命的基础，也是许多国家提高农食系统生产力的核心。尽管其变革潜力日益受到重视，研究也揭示了日益扩大的数字鸿沟，引发关于谁能获取和利用数字农业并顺利过渡到可持续农业路径的质疑。数字农业指在农食系统中使用从信息通信技术（Information Communication Technologies, ICTs）和精准技术到移动平台和数据服务等一系列数字工具和系统，以支持决策和服务交付。全球南方（Global South）的经验表明，需要区分先进工具（如传感器、无人机）与更易获取的技术（如基于短信（short messaging service, SMS）的咨询服务或农民使用的社交媒体）。本文交替使用“数字农业”和“农业中的数字技术”术语，意指数字工具在农业、食品生产及农食系统服务交付中的应用。
“数字农业”、“智慧农业”、“精准农业”及其变体已在全球北方和全球南方扎根，南方国家常被视为“有前景的市场”或“试验场”。然而，少有研究关注评估这些数字农业类型在南方的影响及相关结果。在撒哈拉以南非洲，约有365家农业技术（agtech）参与者提供超过400种数字农业解决方案，其中113家在肯尼亚运营。例如，卫星技术提供农业地理数据和特定地点的作物生产力预测；机器学习技术用于预测和监测干旱；移动银行创新“MPESA”用于农业商品和服务支付。鉴于数字农业在南方日益丰富和被农民使用，其在政策与实践中如何建立和支持，将对全球农食系统科学、技术和创新轨迹产生重要影响。
农业发展历来受不同范式塑造。以生产力为导向的范式植根于绿色革命思维，强调通过高投入技术实现产量最大化；可持续集约化范式寻求在最小化生态足迹的同时提高生产力；农业生态学范式则强调农民主体性、生态韧性和知识共创。数字农业在各个范式中均被日益推广，但缺乏对其支持的发展轨迹范围及其在转型中潜在作用的整体视角。本文采用路径（pathways）方法，强调多种共存的变化轨迹是可能的，各自受不同行动者、知识系统、价值观和权力关系塑造。数字农业技术不是中性工具，它们通过强化或破坏特定发展路径，主动塑造农食系统转型的方向性。非洲各国政府热衷于加速数字化转型，亟需更多研究理解数字技术对多样化发展愿景的影响。本综述通过采用路径导向视角，考察全球学术争论及肯尼亚经验，为识别数字农业推进更可持续农业发展轨迹提供洞见。
二、综述方法
本研究采用结构化综述方法，结合全球和肯尼亚焦点文献，考察数字农业如何与不同农业发展范式对齐。肯尼亚被选为国家焦点，不仅因其在非洲拥有数量最多的数字农业服务提供商，还因其活跃的政策环境和强大的创新生态系统。其创新生态以政府主导倡议、私营部门农业科技初创企业、捐助者支持项目和研究机构（如肯尼亚农业畜牧业研究组织（Kenya Agricultural Livestock and Research Organization, KALRO））的活跃组合为特征。
2.1 全球文献范围界定
全球范围界定综述为将肯尼亚案例置于更广泛的可持续农食系统转型学术争论中提供了概念背景。在Scopus、Web of Science和Google Scholar上进行检索，使用检索字符串（“数字农业”或“精准农业”或“智慧农业”或“农业4.0”）与（“农业生态学”或“生态学”或“农业-食物路径”或“食物体制”或“发展轨迹”）组合。纳入农业生态学和可持续农业等术语基于其在全球政策与学术争论中的突出地位。“食物体制”一词因与论文实证焦点不符被排除。使用connectedpapers.com生成基于引用的主题关联论文可视化图谱，输入基础论文识别出45篇发表于2017至2021年间的相互关联的同行评审论文。
2.2 肯尼亚数字农业文献综述
针对肯尼亚的综述构成论文的分析主干。应用相同检索字符串并添加地理限定词“肯尼亚”和“撒哈拉以南非洲”，检索出83条结果，其中14篇同行评审文章符合相关性标准。为补充学术来源，综述纳入了灰色文献，包括国家政策、部门协议和战略报告（18份）。将学术和灰色文献结合分析，以反映学术争论与政策框架之间的相互作用。综述将肯尼亚背景下的关键叙事和争论映射到全球争论中，聚焦政策支持、技术路径和利益相关者参与三大类别，并识别出被称为“变革种子”的倡议——即挑战主流轨迹并为更可持续和公平农业未来提供潜在切入点的早期项目、平台或技术。
2.3 数据分析
所有选定文献（77份）使用ATLAS-ti进行定性主题分析。开放编码采用演绎方式，由三类类别引导，进一步细化为四个跨领域研究主题：数字技术支持的发展轨迹类型；塑造农食系统方向性的潜在叙事和争论；多样化行动者及其在实现包容性数字农业中的角色；数字技术相关的收益与风险。随后进行归纳编码识别新兴子主题，特别是反映肯尼亚具体动态的主题。内部同行汇报会议用于批判性审查新兴模式并完善主题分类。最后进行比较映射，将肯尼亚文献主题模式与更广泛全球争论对齐。
三、结果
结果第一部分讨论全球学术文献范围界定中出现的四个关键争论领域：数字农业解决粮食安全不同维度的潜力；多样化行动者塑造和参与数字技术的方式；数字农业中的公平关切；数字农业对环境可持续性和气候韧性的贡献。每一争论都突出了数字农业在农食系统中的特定风险与收益。
3.1 数字农业解决粮食安全不同维度的潜力
粮食安全被定义为“所有人在任何时候都能获得充足、安全和有营养的食物以满足其饮食需求和食物偏好以维持积极健康生活”。综述表明数字农业的作用主要集中于粮食安全的某些方面，特别是生产层面的粮食可得性和安全性，而公平、社会和经济获取要素被忽视。全球文献指出数字农业在通过监测环境和农业系统以及预测耕作系统未知问题来增加粮食生产方面的潜在作用。精准技术如土壤传感器帮助农民收集田地详细信息，精确施用水肥药减少浪费提高产量。在食品安全和可追溯性方面，智能传感器和区块链技术提供风险规避策略和价值链透明性。可追溯性技术的推动被视为支持常规理性——优先通过技术手段实现效率、控制和市场透明度的视角——而有机理性支持者担忧此类数字干预可能工业化有机部门，施加僵化标准取代有机实践赖以建立的关系性和地方性价值。
3.2 多样化行动者如何影响和参与数字技术
文献将农业数字技术视为促进多样化行动者参与的重要载体，创造农民与农食系统内其他行动者之间的新联系。然而，尽管技术可被推广为将多学科行动者带到谈判桌的关键，它们也可能巩固大型农业企业（agribusiness）的市场权力，阻止利益在所有行动者间分配。技术开发很少在初始阶段涉及农民，但作为技术用户，农民可通过反馈塑造和共同转化技术。文献指出数字技术在农业劳动力、农民、消费者和环境中的排斥性影响。大数据分析、人工智能（artificial intelligence, AI）平台和机器人技术可能继续支持拥有单一大宗商品作物的强大行动者，引发垄断和农场国有化趋势及不平等加剧的担忧。自动化被框定为新型技能就业机会和效率提升的驱动因素，但此叙事忽视了低技能劳动力在劳动密集型农业活动中可能被取代的潜在社会经济扰乱。
3.3 数字农业中的公平关切
公平关切主要围绕利益相关者机会获取的不对称性、农民群体之间及国家内部的不平等，以及技术风险和收益的不公平分配。一方面，数字农业可通过开放获取平台促进成本分担和民主化信息获取成为“伟大均衡器”。另一方面，它可能带来数据隐私泄露风险，农民个人数据、作物产量和财务记录被存储和共享导致网络攻击脆弱性，以及小规模和中等规模低投入农业生态农民被排除在农业数据发展之外的缺乏数据正义问题。大数据和AI可能通过巩固大型农业企业市场优势和偏重大规模大宗商品作物的选择复制偏见。其他偏见通过公共和私人行动者间的强强联合强化不平等权力关系，形成排除农民实践性默会知识并过度特权“专家知识”的局面，侵蚀现有耕作实践。
3.4 数字农业对环境可持续性和气候韧性的贡献
部分学者指出数字技术可增强生态系统服务、加速扰动后生态恢复及适应气候变化。自动化机械除草避免除草剂施用，小型机器人群体实现多样化农业生态耕作，精准农业减少过量投入。AI帮助农民选择特定季节适宜作物，降低干旱等环境变化风险，天气咨询服务支持长期气候适应。无人机和卫星监测用于环境监测、碳水平和非法活动。然而，若未安全使用且缺乏严格监管，数字农业可能引入新环境问题，如机械化导致土壤压实和侵蚀，智能田间机器人鼓励开垦休耕地导致生态位丧失，以及数字技术带来的实践同质化减少农业景观多样性。
3.5 关于政策与实践转化的争论总结
文献中越来越多证据表明数字技术旨在解决社会和环境关切，但若数字投资未伴随支持期望愿景的机制架构和过程、行动者及其参与角色和层级，以及各行动者类别的技能发展系统，实际实现可能不足。政策过程对数据获取、共享机制、隐私问题及农食系统行动者数字化激励的监管问题关注甚少。许多关于技术可能支持路径的叙事在很大程度上是愿景性的和非评估性的，受社会技术想象塑造，将数字农业框定为可持续性或全球粮食安全路径，却模糊了技术采纳和影响的竞争性、不均衡和情境化现实。近期争论强调需要关注现有STI轨迹的步伐、方向和目的，以指导数字技术的设计、部署和使用。
四、全球南方案例研究
4.1 肯尼亚科学、技术和创新农业轨迹概述
肯尼亚农业主要围绕低产量小规模农场、有限市场投入信息和技术的获取及有限创新机会组织。尽管拥有强大农业创新生态系统，创新活动分布不均，集中于城市或资源良好环境。主流投资和政策过程与农场商业化、生产力提高和竞争力提升相关联，数字农业被强调为变革催化剂。农业部门转型与增长战略（Agricultural Sector Transformation and Growth Strategy, ASTGS）明确承认数字农业通过ICT工具、大数据和分析提高农业生产力和效率的潜力。传统生计生产正逐渐被市场导向生产取代，小规模农场融入经济作物和鲜果蔬区域商品链生产。再生和有机农业在小农场重新兴起，由公民社会组织倡导。肯尼亚气候智慧农业战略（Kenya Climate Smart Agriculture Strategy, KCSAS）促进低技术创新应用如耐旱种子和数字天气咨询服务。农业生态学跨部门论坛推动国家农业生态学战略，整合现代农业知识分享方法如农民对农民学习和数字平台。数字化转型主要由私营部门推动，尽管存在结构性不平等，多数小农面临识字率低等障碍，私营开发商和平台运营商寻求整合创新生态系统以获取最大利润。
4.2 肯尼亚数字农业争论及其在全球学术争论中的切入点
肯尼亚数字技术政策与实践反映更广泛的全球学术争论，图2说明了这些争论在肯尼亚语境中的体现，突出收敛和分歧点。
4.3 数字农业解决粮食安全不同维度的潜力
肯尼亚案例大体上反映了全球趋势，数字农业主要围绕增加粮食可得性，特别是通过提高生产力和效率。ASTGS强调数字技术作为将小农农业从生计型转变为创新和商业导向企业的核心。超过一半数字农业服务提供商聚焦投入供应和生产，强化效率产量最大化主导地位。然而，政策框架对粮食获取的社会经济维度、食品安全和可追溯性关注有限。
4.4 多样化行动者如何影响和参与数字技术
数字平台通过连接小农与市场、金融服务和农业投入促进多行动者参与。KALRO已注册230万农民数据库并计划注册2300家农业经销商以促进最后一英里服务交付。然而，农民细分策略可能强化“进步的”或“非进步的”标签等排斥性实践。捆绑服务模式连接信贷、市场获取和咨询，允许提供商收集技术捆绑性能数据最大化利润，但引发监管挑战。仓库收据系统允许农民以收据换取电子代金券，虽可改善市场获取和流动性，也可能强化投入依赖并限制农民选择适合情境实践的自主性。
4.5 数字农业中的公平关切
肯尼亚政策文件承认数字技术是促进金融包容和生产力的工具，特别是对小农。数字平台生成大量农业数据，潜力建立农民经济身份并扩大信贷和保险获取。然而，数据治理存在关键缺口，加工数据常被平台提供商控制，造成数据权利、获取和利益共享的模糊性。目前肯尼亚不存在全面的数据治理框架保障农民自主性、透明度或公平获取数字工具。技术开发人员常缺乏对所服务多样化农民概况的情境知识，导致一刀切平台强化排斥。响应这些挑战，部分倡议采取更参与性方法，如e-Tinga拖拉机预订应用，但对较小土地持有农民的可及性仍有限。
4.6 数字农业对环境可持续性和气候韧性的贡献
肯尼亚政策文件将数字技术框定为适应气候变化特别是应对不可预测天气模式的工具。肯尼亚农业观测平台提供天气预报和实时数据。电子代金券和预测推广数据帮助定制投入使用，干旱早期预警系统促进保护性耕作和覆盖作物等适应性实践。电子代金券平台可影响农民投入选择和生产方法，可能无意中促进投入密集型耕作系统，但也为收集农民行为、投入使用和地理趋势的实时数据提供机制，设计促进保护性农业和土壤健康管理的针对性干预。
4.7 被忽视的机会领域：政策与实践
国家农业政策未反映对特定农业发展轨迹或“方向性”的偏好，尽管表达的大多与社会和环境关切相关的愿望。数字技术在主流农业中的角色仍不明确，政府对农业生态优先事项的投资分配显示市场化集约化占优先位置，而数字技术对支持环保非剥削性粮食生产的干预未获观察。政策未探索的还包括为连接各数据控制者和第三方提供商创建整体集中数据共享机制的监管和法律考量，以及数据共享伦理和价值的制度化挑战。
五、肯尼亚确定的有前景数字技术和“变革种子”
肯尼亚正在出现有前景的数字农业技术，其不仅由生产力或产量提升定义，更由其对气候韧性、社会包容和环境公平的广泛贡献定义。这些“变革种子”展示了在地方规模贡献社会和环境影响的潜力。支持信息共享和获取的数字技术允许农民通话和发短信，提供默会、正式和复杂知识获取。WhatsApp等社交媒体被本地种子保存网络用于建立种子库和强化社区本土种子系统，支持农民参与投入选择决策。M-Farm等金融平台通过提供储蓄、信贷、保险和支付等包容性解决方案确保公平，帮助农民提前预期天气风险并实时调整耕作方法。Twiga Foods与IBM合作融合区块链（blockchain technology, BCT）、AI和大数据为中小企业开发信用档案，使其获取无抵押贷款。Access Agriculture平台通过YouTube视频分享促进南南、同行对同行的技术转移，混合地方/本土知识激发本地适应，支持间作、有机施肥和轮作等替代耕作系统。KALRO建立通用天气平台提供当地气候农业情报，开发移动应用支持远程推广，以呼叫中心、短信、交互式语音响应和社交媒体平台的包容性工具组合满足不同农民需求。
六、讨论
研究结果强调数字农业在肯尼亚展开的复杂性、不均衡性和竞争性。数字农业不是中性技术，而是嵌入并影响多个往往竞争的发展轨迹。国家政策话语广泛拥抱数字化，但常反映以生产力、效率和创新驱动增长为核心的全球叙事，对公平、包容性和环境完整性关注有限。主流轨迹常持续存在且挑战有限。而“变革种子”倡议——基层倡议、社区驱动平台和公共支持创新——正重新想象技术如何服务小农、重新分配权力和支持可持续目标。这些倡议由农民和非政府组织塑造，通常在主流数字政策空间中处于边缘地位。然而，它们在主流农业生态系统中仍属边缘，主流由私营平台和全球发展伙伴主导，常通过捆绑服务模型和专有数据生态系统运作，缺乏监管监督，可能复制依赖、排斥或锁定于常规农业实践。变革潜力不仅在于技术本身，还在于支持或约束它们的制度和治理安排。监管缺口限制了许多有前景创新规模化的能力，主流政策框架尚未为农业生态学或农民主导创新系统等替代轨迹创造与数字工具有意义接触的刻意空间。实现包容和可持续结果需要重新平衡权力、重新设想监管框架，并投资于地方性实验和学习。据此提出研究和实践议程：研究包容性数字创新的有利条件；行动研究支持迭代学习和协同设计；实践主导的制度创新实验。
七、结论
本文考察数字农业在肯尼亚的展开，将国家政策和倡议置于更广泛的全球争论中。数字农业在实践中可加深不平等并强化投入密集型、排斥性农食系统路径。采用路径方法，研究发现数字农业不会导致单一预定结果，而是塑造并受多种共存发展路径所塑造。数字农业不仅是技术干预，更是深度政治和制度性事业，受权力动态、行动者参与和竞争性发展范式塑造。“变革种子”为重新构想农业创新提供宝贵切入点，但实现其潜力需要有利的制度环境、监管改革和优先考虑公平与环境完整性的共同生产知识系统。路径视角将分析焦点从单纯技术采纳转向创新的方向性，呼吁审视谁的知识被计入、谁的利益被服务，以及哪些农业形式通过数字干预被合法化。数字农业应被视为持续实验和协商的空间，多样化行动者共同构建不同变化路径。推进更包容和可持续的农食系统不仅取决于扩大数字工具获取，还取决于有意识地塑造使多元公平路径得以涌现和繁荣的制度、政治和认知条件。
