智慧農(nóng)業(yè)背景下云南煙草農(nóng)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展建議

施旭 高松 劉帥 馬石全 黃坤 潘元宏 郭建 宋文峰 張鐵懷 官群榮 肖長東 吳錦慧 龍寶安 普恩平 史曉慧 陳棟 吳思 陳天恩

摘要 智慧煙草農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)矩陣構(gòu)建的重要組成，是解決煙葉生產(chǎn)手段落后、生產(chǎn)資源供給不足的有效途徑。該研究面向云南12個植煙地州、5個煙草農(nóng)業(yè)科學院研究團隊、1個煙草質(zhì)量監(jiān)督檢測站開展了關于煙草農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查?；谡{(diào)查數(shù)據(jù)展開對云南煙草農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展現(xiàn)狀和問題的分析，并從夯實發(fā)展基礎、加快重大技術和裝備研究、開展典型應用示范等方面提出了煙草農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展的對策建議，為云南省智慧煙草農(nóng)業(yè)建設的科學推進和戰(zhàn)略目標的制定提供參考。

關鍵詞 煙草農(nóng)業(yè)；智慧化；現(xiàn)狀問題；對策建議

中圖分類號 S-9 ??文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）23-0242-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.054

Suggestions on Innovative Development of Tobacco Agriculture in Yunnan under Smart Agriculture Strategy

SHI Xu， GAO Song， LIU Shuai et al

（Honghe Prefecture Company of Yunnan Tobacco Company， Mile， Yunnan 652300）

Abstract Smart tobacco agriculture is an important component of modern tobacco agriculture matrix construction， which is an effective way to solve the backward means of tobacco production and the insufficient supply of production resources. In this study， an investigation about the current situation of the intelligent development of tobacco agriculture has been conducted， around 12 tobacco growing prefectures， 5 research teams of Tobacco Agricultural Research Institute and 1 Quality Supervision Station in the province. Based on the survey data， the current situation and problems have been analyzed and described， and the countermeasures and suggestions for the intelligent development of tobacco agriculture have been put forward， from the aspects of consolidating the development foundation， accelerating the research on major technologies and equipment， and carrying out typical application demonstration， which could provide reference for the scientific promotion of Yunnan smart tobacco agriculture and the formulation of strategic objectives.

Key words Tobacco agriculture;Intellectualization;Current problems;Countermeasures and suggestions

基金項目 中國煙草總公司云南省公司科技計劃重大項目（202153-0000241022，2022530000241024，2020530000241027）。

作者簡介 施旭（1968—），男，云南彌勒人，農(nóng)藝師，碩士，從事煙葉生產(chǎn)管理與技術推廣研究。*通信作者，研究員，博士，從事智慧煙草農(nóng)業(yè)、煙草農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)技術研究。

收稿日期 2022-11-01

當前，智慧農(nóng)業(yè)被列為我國“十四五”時期農(nóng)業(yè)核心技術攻關領域［1-3］，“數(shù)實融合”的“飛輪效應”“頭雁效應”“蒲公英效應”將在諸多農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中逐步顯現(xiàn)。煙草產(chǎn)業(yè)是我國多個省份經(jīng)濟社會發(fā)展的重要支撐和財稅收入的主要來源?？v觀核心煙葉種植區(qū)，已初步呈現(xiàn)出智慧化的發(fā)展苗頭［4-10］。以云南為例，近年來云南煙草加速推進煙葉數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作，成立了凝聚國家級技術和人才力量的創(chuàng)新平臺［11-14］。2021年，我國煙草行業(yè)正式將智慧煙草農(nóng)業(yè)納入“十四五”和“中長期”的行業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃［15-16］。未來，智慧煙草農(nóng)業(yè)勢必與現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)融為一體，成為現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)不可分割的組成部分。

智慧煙草農(nóng)業(yè)作為智慧農(nóng)業(yè)的細分領域，符合智慧農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式，遵循全過程信息感知、定量決策、智能控制、精準投入、個性化服務的智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程規(guī)律［17-19］。為了進一步認清現(xiàn)狀和梳理問題，為云南煙草農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展把握方向，該研究以煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)/領域為主線，圍繞煙草農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展的標準建設、數(shù)據(jù)獲取、模型構(gòu)建、智能裝備應用這4個角度，設計了開放式（不限制環(huán)節(jié)/領域）調(diào)查問卷，面向18個云南煙草農(nóng)業(yè)相關主體（包括云南12個植煙地州、5個煙草農(nóng)業(yè)科學院研究團隊、1個煙草質(zhì)量監(jiān)督檢測站）開展調(diào)查。每個被調(diào)查主體最終匯總形成1份調(diào)查結(jié)果，調(diào)查組對18份有效問卷進行統(tǒng)計分析。

1 云南煙草農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)分析得出，被調(diào)研主體提及土壤保育、育種、育苗、移栽、植保、肥藥施用、田間管理、農(nóng)殘管控、煙葉品質(zhì)評價/預測/追溯、災情評估、采收、烘烤、分級、調(diào)撥這14個環(huán)節(jié)/領域。

1.1 標準建設現(xiàn)狀

100%的環(huán)節(jié)/領域表示已經(jīng)擁有了相應的技術和管理標準，但所有環(huán)節(jié)/領域的標準都不一致。表示已經(jīng)建立智慧煙草農(nóng)業(yè)相應的企業(yè)標準或地方標準的占29%，但各地的煙草農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)資源、技術標準的設計上存在差異，不能支撐省級層面數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。

1.2 數(shù)據(jù)獲取方式現(xiàn)狀

100%的環(huán)節(jié)/領域數(shù)據(jù)需由基層人員憑借個人經(jīng)驗完成測算、統(tǒng)計和上報。31%的環(huán)節(jié)/領域（如病蟲害、土壤養(yǎng)分、煙葉農(nóng)殘等）的樣品采集后需要送至第三方機構(gòu)進行檢測。24%的環(huán)節(jié)/領域表明部分數(shù)據(jù)能實現(xiàn)自動獲取。

1.3 模型構(gòu)建現(xiàn)狀

54%的煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)/領域尚未構(gòu)建數(shù)學模型。46%的環(huán)節(jié)/領域（病蟲害圖像識別、烘烤專家曲線、煙葉分級、推薦施肥等）已初步開展了模型構(gòu)建研究，但是被調(diào)研主體補充說明，現(xiàn)有數(shù)據(jù)模型適用性較窄、精準度較低，不能因地制宜地指導煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

1.4 智能裝備應用現(xiàn)狀

64%的環(huán)節(jié)/領域還沒有用到智能裝備，煙葉生產(chǎn)普遍依賴于傳統(tǒng)的農(nóng)機具。被調(diào)查主體表示在病蟲害精準識別、煙株生長發(fā)育監(jiān)測、煙葉農(nóng)殘原位檢測、土壤養(yǎng)分快檢等場景下，對小型化、便捷化、智能化檢/監(jiān)測工具的需求較大。36%的環(huán)節(jié)/領域顯示應用了相關智能裝備，但被調(diào)研主體提出目前煙葉生產(chǎn)的智能裝備在數(shù)據(jù)自動采集、遠程智能調(diào)控、精準作業(yè)等方面的功能還未滿足生產(chǎn)需求。

2 云南煙草農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展存在的問題及原因分析

2.1 標準建設存在的問題及原因分析

智慧煙草農(nóng)業(yè)標準是煙草農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)與信息及裝備技術深度融合后衍生而出［20］，體現(xiàn)了煙草農(nóng)業(yè)智慧化落地應用過程中，對原有煙草農(nóng)業(yè)標準的創(chuàng)新需求。因此，標準建設層面存在的問題應從煙草農(nóng)業(yè)標準和智慧煙草農(nóng)業(yè)標準兩方面來分析。

2.1.1

煙草農(nóng)業(yè)標準執(zhí)行、落實程度不一致。煙草農(nóng)業(yè)標準的落地執(zhí)行不統(tǒng)一，阻礙了煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)在省級層面的匯總、共享和應用。分析主要原因：一是全省與地州層面的煙草農(nóng)業(yè)標準配套銜接不緊密，各地州依據(jù)各自的技術和管理標準，導致數(shù)據(jù)測量、評判等方法無法統(tǒng)一；二是煙葉生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的測量業(yè)務較復雜，對數(shù)據(jù)采集人員的專業(yè)素養(yǎng)要求較高，然而基層人員專業(yè)素養(yǎng)參差不齊，對標準的理解有出入；三是缺乏有效的標準執(zhí)行監(jiān)管手段。

2.1.2 智慧煙草農(nóng)業(yè)標準的建設尚未形成統(tǒng)一認識。目前，少部分環(huán)節(jié)/領域探索制定了智慧煙草農(nóng)業(yè)的企業(yè)標準或地方標準，但是尚未打通從獲取到共享應用的數(shù)據(jù)鏈條。分析主要原因：一是智慧煙草農(nóng)業(yè)尚處于探索階段，智慧煙草農(nóng)業(yè)的技術框架體系有待構(gòu)建；二是由于技術落地應用的速度不一致，各地州根據(jù)自身技術優(yōu)勢來建設標準，缺乏全省層面的戰(zhàn)略引導。

2.2 數(shù)據(jù)獲取方式存在的問題及原因分析

煙草農(nóng)業(yè)的數(shù)據(jù)獲取技術手段不足，目前主要依賴人工經(jīng)驗來獲取相關數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲取的效率和準確度均有待提高。分析主要原因：一是煙草農(nóng)業(yè)環(huán)節(jié)繁雜，加上煙葉種植多位于山地和丘陵，分散地塊加大了數(shù)據(jù)獲取難度；二是缺少原位快速、便攜式檢測儀器，土壤養(yǎng)分、病蟲害、煙葉農(nóng)殘等環(huán)節(jié)/領域的樣品檢測以化學檢測為主，高度依賴第三方檢測機構(gòu)；三是煙葉品質(zhì)、長勢、氣象等數(shù)據(jù)缺乏立體化、多元化的數(shù)據(jù)獲取技術方法；四是煙草農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)標準建設滯后，不能為數(shù)據(jù)獲取提供支撐。

2.3 模型構(gòu)建存在的問題及原因分析

大多數(shù)煙草農(nóng)業(yè)環(huán)節(jié)/領域尚未構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，部分環(huán)節(jié)/領域初步探索了針對具體問題的模型構(gòu)建研究，然而現(xiàn)有的數(shù)據(jù)模型的適用性較窄、精準度較低，與預期效果存在偏差。分析主要原因：一是技術賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的發(fā)力點需進一步挖掘，育種、育苗、移栽、采收、倉儲等環(huán)節(jié)/領域的智慧化科技創(chuàng)新存在空白地帶；二是針對具體科學問題的問題庫、訓練庫等數(shù)據(jù)資源積累不足，且缺失多維關聯(lián)實時感知數(shù)據(jù)，難以支撐應用場景下的模型構(gòu)建與優(yōu)化。

2.4 智能裝備應用存在的問題及原因分析

現(xiàn)有的自動化、智能化裝備在功能、性能上還不能達到煙葉生產(chǎn)提質(zhì)增效的目的，能落地應用的智能裝備太少。分析主要原因：一是宜機化配套農(nóng)藝技術尚未建立，阻礙了農(nóng)機的推廣應用，高標準煙田建設有待進一步提升；二是未形成行業(yè)智能設備應用的篩選機制，智能裝備在數(shù)據(jù)接入、傳輸?shù)确矫娲嬖诓患嫒莸那闆r，導致所采數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)不暢；三是煙草農(nóng)業(yè)農(nóng)機裝備自主研發(fā)力量薄弱，定制化的智能裝備技術及產(chǎn)品供給不足。

3 云南煙草農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展的對策和建議

3.1 夯實煙草農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展基礎

3.1.1 建立健全智慧煙草農(nóng)業(yè)標準體系。針對煙草農(nóng)業(yè)標準建設和執(zhí)行的薄弱環(huán)節(jié)，加快省內(nèi)標準的統(tǒng)一制定，加強全省煙草農(nóng)業(yè)關鍵標準的統(tǒng)一落地執(zhí)行，為智慧煙草農(nóng)業(yè)的推進奠定基礎。選擇智慧化發(fā)展較快的環(huán)節(jié)/領域，優(yōu)先制定省級智慧煙草農(nóng)業(yè)標準。加強標準宣貫力度，實行制定一批、推廣一批。

3.1.2

搭建智慧煙草農(nóng)業(yè)“科技超市”。構(gòu)建符合煙草農(nóng)業(yè)應用標準的智能裝備產(chǎn)品篩選機制，引進市場上成熟度好、普適性強、轉(zhuǎn)化率高的智慧農(nóng)業(yè)科技成果。搭建云南省智慧煙草農(nóng)業(yè)“科技超市”，實現(xiàn)技術需求發(fā)布、技術成果展示、技術產(chǎn)品供給、技術服務評價等功能，探索按需交易的智慧煙草農(nóng)業(yè)技術與裝備供給模式，力爭快速補齊智慧煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展短板。

3.1.3 構(gòu)建智慧煙草農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)高效協(xié)同機制。建設云南省智慧煙草農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心，逐步構(gòu)建煙草農(nóng)業(yè)“天-空-地-人”多層級、多維度、多途徑的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡，通過衛(wèi)星/無人機遙感、智能測控終端、物聯(lián)網(wǎng)傳感器、便攜檢測工具等途徑構(gòu)建煙草農(nóng)業(yè)“數(shù)據(jù)資源湖”，在數(shù)據(jù)中心平臺共享公用，實現(xiàn)煙草農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的高效治理、監(jiān)測預警、決策輔助、動態(tài)展示。編制煙草農(nóng)業(yè)科研大數(shù)據(jù)資源開放目錄清單，推動各環(huán)節(jié)/領域、各地州（市）煙草農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)向科研機構(gòu)開放，促進智慧煙草農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新數(shù)據(jù)、科研任務在不同組織與層級間的高效協(xié)同。

3.1.4

強化智慧煙草農(nóng)業(yè)人才隊伍培育。充分發(fā)揮云南智慧煙草農(nóng)業(yè)創(chuàng)新平臺的科技創(chuàng)新作用，廣泛聯(lián)合煙草農(nóng)業(yè)相關的科研院校及科技企業(yè)，積極承擔重大技術攻關專項任務。在重點環(huán)節(jié)/領域培養(yǎng)關鍵技術與裝備研究的高級人才。加強煙葉生產(chǎn)“一線”人員的數(shù)字化素養(yǎng)培育，全面提高對新標準、新技術、新裝備的理解與應用水平。

3.2 加快煙草農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展的重大技術與智能裝備研究

3.2.1

信息快速獲取技術與裝備研究。重點突破煙葉種植過程墑情、苗情、蟲情、小氣候（立體氣候）的自動化監(jiān)測和采集技術，構(gòu)建煙田“天-空-地”農(nóng)情獲取網(wǎng)絡。集成研制土壤養(yǎng)分、育種表型、煙葉農(nóng)殘、病蟲害等便攜化、智能化信息監(jiān)測/檢測/識別傳感器設備，強化信息獲取手段、拓寬信息獲取渠道，提高煙草農(nóng)業(yè)科技大數(shù)據(jù)獲取效率。

3.2.2

關鍵數(shù)據(jù)模型構(gòu)建與驗證優(yōu)化。逐漸填補煙草表型育種、煙草育苗、煙葉品質(zhì)預測、煙葉采收識別、煙葉倉儲、防災減災等環(huán)節(jié)/領域的數(shù)據(jù)模型構(gòu)建空白?；跓煵蒉r(nóng)業(yè)“數(shù)據(jù)資源湖”持續(xù)優(yōu)化和驗證煙田測土配方施肥、煙葉病蟲害識別、煙葉烘烤、煙葉分級等模型，為煙葉精準生產(chǎn)作支撐。

3.2.3

智能裝備技術與產(chǎn)品研制。在煙田耕整、煙苗移栽、煙田管理、煙葉采收等環(huán)節(jié)，研究農(nóng)機裝備作業(yè)環(huán)境感知、導航避障、路徑規(guī)劃、多機協(xié)同等少人化/無人化作業(yè)關鍵技術。在煙草育苗、煙葉烘烤、煙葉分級、煙葉倉儲等具備設施工廠化、流水線作業(yè)特征的環(huán)節(jié)/領域建設智能設備作業(yè)平臺，研制環(huán)境因子精準調(diào)控、精準分揀、自動傳送、全程作業(yè)質(zhì)量在線測控等智能裝置，大幅提升煙葉生產(chǎn)效率。

3.3 開展智慧煙草農(nóng)業(yè)的典型應用示范

3.3.1

重大科技創(chuàng)新方向關鍵技術協(xié)同攻關與示范。充分發(fā)揮智慧煙草農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的高創(chuàng)新性、強滲透性、廣覆蓋性，在土壤保育、煙草育種、煙葉品質(zhì)預測及評價、煙葉綠色防控、煙葉質(zhì)量追溯等重點科技創(chuàng)新方向，聚焦智慧煙草農(nóng)業(yè)共性關鍵技術常態(tài)化的發(fā)力點，開展跨環(huán)節(jié)、跨領域、跨區(qū)域、跨組織的關鍵技術協(xié)同持續(xù)攻關與示范。

3.3.2

適度規(guī)模煙田生產(chǎn)全程機械化技術應用示范。順應平壩、緩坡和丘陵等地形適度規(guī)?；N煙的發(fā)展需求，試驗改進耕整、移栽、植保、采收等高效作業(yè)機具，研發(fā)集成適度規(guī)模煙田生產(chǎn)的關鍵裝備與信息管理技術，開展農(nóng)機作業(yè)成套裝備示范，為推進煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模化、集約化和標準化提供科學理論和技術裝備支撐。

3.3.3

工廠化煙草農(nóng)業(yè)關鍵技術和智能農(nóng)機裝備集成示范。按照工廠化、標準化、流水線式生產(chǎn)作業(yè)思路，創(chuàng)制育苗、烘烤、分級、倉儲等環(huán)節(jié)的管控作業(yè)成套智能裝備，重點突破靈活搭配、高效集成、環(huán)保節(jié)能、遠程調(diào)控等關鍵技術。創(chuàng)制巡檢、清污、殺毒、物料加裝、噴灌、轉(zhuǎn)運、報警等少人/無人作業(yè)機器人。開發(fā)具備作業(yè)場景自動構(gòu)建、智能決策分析、多機協(xié)同等功能工廠化生產(chǎn)智能云管控平臺，提高全產(chǎn)業(yè)鏈管理水平。

4 結(jié)論

煙草農(nóng)業(yè)智慧化是現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的必經(jīng)之路，是一項長期性、系統(tǒng)性工程，需要行業(yè)管理者在方向和目標上做好戰(zhàn)略引導，避免少走彎路，盡可能實現(xiàn)人、財、物、數(shù)據(jù)資源的最大化利用。下一步，云南煙草總局在認清現(xiàn)狀、找準問題的基礎上，盡早制定云南省煙草農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃是關鍵。該研究采取開放式調(diào)查方式，現(xiàn)狀覆蓋范圍由被調(diào)研主體自主劃定，存在一定的信息遺漏風險，望戰(zhàn)略規(guī)劃制定人員酌情考慮，以便查漏補缺。

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