智慧農業背景下云南煙草農業創新發展建議

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 智慧煙草農業是現代煙草農業矩陣構建的重要組成，是解決煙葉生產手段落后、生產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個煙草農業科學院研究團隊、1個煙草質量監督檢測站開展了關于煙草農業智慧化發展現狀調查。基于調查數據展開對云南煙草農業智慧化發展現狀和問題的分析，并從夯實發展基礎、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業智慧化發展的對策建議，為云南省智慧煙草農業建設的科學推進和戰略目標的制定提供參考。

關鍵詞 煙草農業；智慧化；現狀問題；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，農藝師，碩士，從事煙葉生產管理與技術推廣研究。*通信作者，研究員，博士，從事智慧煙草農業、煙草農業大數據技術研究。

收稿日期 2022-11-01

當前，智慧農業被列為我國“十四五”時期農業核心技術攻關領域［1-3］，“數實融合”的“飛輪效應”“頭雁效應”“蒲公英效應”將在諸多農業產業中逐步顯現。煙草產業是我國多個省份經濟社會發展的重要支撐和財稅收入的主要來源。縱觀核心煙葉種植區，已初步呈現出智慧化的發展苗頭［4-10］。以云南為例，近年來云南煙草加速推進煙葉數字化轉型工作，成立了凝聚國家級技術和人才力量的創新平臺［11-14］。2021年，我國煙草行業正式將智慧煙草農業納入“十四五”和“中長期”的行業科技創新發展規劃［15-16］。未來，智慧煙草農業勢必與現代煙草農業融為一體，成為現代煙草農業不可分割的組成部分。

智慧煙草農業作為智慧農業的細分領域，符合智慧農業的生產方式，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業生產過程規律［17-19］。為了進一步認清現狀和梳理問題，為云南煙草農業智慧化發展把握方向，該研究以煙草農業生產環節/領域為主線，圍繞煙草農業智慧化發展的標準建設、數據獲取、模型構建、智能裝備應用這4個角度，設計了開放式（不限制環節/領域）調查問卷，面向18個云南煙草農業相關主體（包括云南12個植煙地州、5個煙草農業科學院研究團隊、1個煙草質量監督檢測站）開展調查。每個被調查主體最終匯總形成1份調查結果，調查組對18份有效問卷進行統計分析。

1 云南煙草農業智慧化發展現狀

數據分析得出，被調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、農殘管控、煙葉品質評價/預測/追溯、災情評估、采收、烘烤、分級、調撥這14個環節/領域。

1.1 標準建設現狀

100%的環節/領域表示已經擁有了相應的技術和管理標準，但所有環節/領域的標準都不一致。表示已經建立智慧煙草農業相應的企業標準或地方標準的占29%，但各地的煙草農業數據資源、技術標準的設計上存在差異，不能支撐省級層面數據互聯互通。

1.2 數據獲取方式現狀

100%的環節/領域數據需由基層人員憑借個人經驗完成測算、統計和上報。31%的環節/領域（如病蟲害、土壤養分、煙葉農殘等）的樣品采集后需要送至第三方機構進行檢測。24%的環節/領域表明部分數據能實現自動獲取。

1.3 模型構建現狀

54%的煙草農業生產環節/領域尚未構建數學模型。46%的環節/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建研究，但是被調研主體補充說明，現有數據模型適用性較窄、精準度較低，不能因地制宜地指導煙草農業生產。

1.4 智能裝備應用現狀

64%的環節/領域還沒有用到智能裝備，煙葉生產普遍依賴于傳統的農機具。被調查主體表示在病蟲害精準識別、煙株生長發育監測、煙葉農殘原位檢測、土壤養分快檢等場景下，對小型化、便捷化、智能化檢/監測工具的需求較大。36%的環節/領域顯示應用了相關智能裝備，但被調研主體提出目前煙葉生產的智能裝備在數據自動采集、遠程智能調控、精準作業等方面的功能還未滿足生產需求。

2 云南煙草農業智慧化發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

智慧煙草農業標準是煙草農業產業與信息及裝備技術深度融合后衍生而出［20］，體現了煙草農業智慧化落地應用過程中，對原有煙草農業標準的創新需求。因此，標準建設層面存在的問題應從煙草農業標準和智慧煙草農業標準兩方面來分析。

2.1.1

煙草農業標準執行、落實程度不一致。煙草農業標準的落地執行不統一，阻礙了煙草農業生產數據在省級層面的匯總、共享和應用。分析主要原因：一是全省與地州層面的煙草農業標準配套銜接不緊密，各地州依據各自的技術和管理標準，導致數據測量、評判等方法無法統一；二是煙葉生產過程數據的測量業務較復雜，對數據采集人員的專業素養要求較高，然而基層人員專業素養參差不齊，對標準的理解有出入；三是缺乏有效的標準執行監管手段。

2.1.2 智慧煙草農業標準的建設尚未形成統一認識。目前，少部分環節/領域探索制定了智慧煙草農業的企業標準或地方標準，但是尚未打通從獲取到共享應用的數據鏈條。分析主要原因：一是智慧煙草農業尚處于探索階段，智慧煙草農業的技術框架體系有待構建；二是由于技術落地應用的速度不一致，各地州根據自身技術優勢來建設標準，缺乏全省層面的戰略引導。

2.2 數據獲取方式存在的問題及原因分析

煙草農業的數據獲取技術手段不足，目前主要依賴人工經驗來獲取相關數據，數據獲取的效率和準確度均有待提高。分析主要原因：一是煙草農業環節繁雜，加上煙葉種植多位于山地和丘陵，分散地塊加大了數據獲取難度；二是缺少原位快速、便攜式檢測儀器，土壤養分、病蟲害、煙葉農殘等環節/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；三是煙葉品質、長勢、氣象等數據缺乏立體化、多元化的數據獲取技術方法；四是煙草農業數據標準建設滯后，不能為數據獲取提供支撐。

2.3 模型構建存在的問題及原因分析

大多數煙草農業環節/領域尚未構建數據模型，部分環節/領域初步探索了針對具體問題的模型構建研究，然而現有的數據模型的適用性較窄、精準度較低，與預期效果存在偏差。分析主要原因：一是技術賦能產業發展的發力點需進一步挖掘，育種、育苗、移栽、采收、倉儲等環節/領域的智慧化科技創新存在空白地帶；二是針對具體科學問題的問題庫、訓練庫等數據資源積累不足，且缺失多維關聯實時感知數據，難以支撐應用場景下的模型構建與優化。

2.4 智能裝備應用存在的問題及原因分析

現有的自動化、智能化裝備在功能、性能上還不能達到煙葉生產提質增效的目的，能落地應用的智能裝備太少。分析主要原因：一是宜機化配套農藝技術尚未建立，阻礙了農機的推廣應用，高標準煙田建設有待進一步提升；二是未形成行業智能設備應用的篩選機制，智能裝備在數據接入、傳輸等方面存在不兼容的情況，導致所采數據流轉不暢；三是煙草農業農機裝備自主研發力量薄弱，定制化的智能裝備技術及產品供給不足。

3 云南煙草農業智慧化發展的對策和建議

3.1 夯實煙草農業智慧化發展基礎

3.1.1 建立健全智慧煙草農業標準體系。針對煙草農業標準建設和執行的薄弱環節，加快省內標準的統一制定，加強全省煙草農業關鍵標準的統一落地執行，為智慧煙草農業的推進奠定基礎。選擇智慧化發展較快的環節/領域，優先制定省級智慧煙草農業標準。加強標準宣貫力度，實行制定一批、推廣一批。

3.1.2

搭建智慧煙草農業“科技超市”。構建符合煙草農業應用標準的智能裝備產品篩選機制，引進市場上成熟度好、普適性強、轉化率高的智慧農業科技成果。搭建云南省智慧煙草農業“科技超市”，實現技術需求發布、技術成果展示、技術產品供給、技術服務評價等功能，探索按需交易的智慧煙草農業技術與裝備供給模式，力爭快速補齊智慧煙草農業的發展短板。

3.1.3 構建智慧煙草農業大數據高效協同機制。建設云南省智慧煙草農業大數據中心，逐步構建煙草農業“天-空-地-人”多層級、多維度、多途徑的數據采集網絡，通過衛星/無人機遙感、智能測控終端、物聯網傳感器、便攜檢測工具等途徑構建煙草農業“數據資源湖”，在數據中心平臺共享公用，實現煙草農業數據的高效治理、監測預警、決策輔助、動態展示。編制煙草農業科研大數據資源開放目錄清單，推動各環節/領域、各地州（市）煙草農業數據向科研機構開放，促進智慧煙草農業科技創新數據、科研任務在不同組織與層級間的高效協同。

3.1.4

強化智慧煙草農業人才隊伍培育。充分發揮云南智慧煙草農業創新平臺的科技創新作用，廣泛聯合煙草農業相關的科研院校及科技企業，積極承擔重大技術攻關專項任務。在重點環節/領域培養關鍵技術與裝備研究的高級人才。加強煙葉生產“一線”人員的數字化素養培育，全面提高對新標準、新技術、新裝備的理解與應用水平。

3.2 加快煙草農業智慧化發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）的自動化監測和采集技術，構建煙田“天-空-地”農情獲取網絡。集成研制土壤養分、育種表型、煙葉農殘、病蟲害等便攜化、智能化信息監測/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，提高煙草農業科技大數據獲取效率。

3.2.2

關鍵數據模型構建與驗證優化。逐漸填補煙草表型育種、煙草育苗、煙葉品質預測、煙葉采收識別、煙葉倉儲、防災減災等環節/領域的數據模型構建空白。基于煙草農業“數據資源湖”持續優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，為煙葉精準生產作支撐。

3.2.3

智能裝備技術與產品研制。在煙田耕整、煙苗移栽、煙田管理、煙葉采收等環節，研究農機裝備作業環境感知、導航避障、路徑規劃、多機協同等少人化/無人化作業關鍵技術。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、流水線作業特征的環節/領域建設智能設備作業平臺，研制環境因子精準調控、精準分揀、自動傳送、全程作業質量在線測控等智能裝置，大幅提升煙葉生產效率。

3.3 開展智慧煙草農業的典型應用示范

3.3.1

重大科技創新方向關鍵技術協同攻關與示范。充分發揮智慧煙草農業大數據的高創新性、強滲透性、廣覆蓋性，在土壤保育、煙草育種、煙葉品質預測及評價、煙葉綠色防控、煙葉質量追溯等重點科技創新方向，聚焦智慧煙草農業共性關鍵技術常態化的發力點，開展跨環節、跨領域、跨區域、跨組織的關鍵技術協同持續攻關與示范。

3.3.2

適度規模煙田生產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模化種煙的發展需求，試驗改進耕整、移栽、植保、采收等高效作業機具，研發集成適度規模煙田生產的關鍵裝備與信息管理技術，開展農機作業成套裝備示范，為推進煙草農業生產規模化、集約化和標準化提供科學理論和技術裝備支撐。

3.3.3

工廠化煙草農業關鍵技術和智能農機裝備集成示范。按照工廠化、標準化、流水線式生產作業思路，創制育苗、烘烤、分級、倉儲等環節的管控作業成套智能裝備，重點突破靈活搭配、高效集成、環保節能、遠程調控等關鍵技術。創制巡檢、清污、殺毒、物料加裝、噴灌、轉運、報警等少人/無人作業機器人。開發具備作業場景自動構建、智能決策分析、多機協同等功能工廠化生產智能云管控平臺，提高全產業鏈管理水平。

4 結論

煙草農業智慧化是現代煙草農業創新發展的必經之路，是一項長期性、系統性工程，需要行業管理者在方向和目標上做好戰略引導，避免少走彎路，盡可能實現人、財、物、數據資源的最大化利用。下一步，云南煙草總局在認清現狀、找準問題的基礎上，盡早制定云南省煙草農業智慧化發展戰略規劃是關鍵。該研究采取開放式調查方式，現狀覆蓋范圍由被調研主體自主劃定，存在一定的信息遺漏風險，望戰略規劃制定人員酌情考慮，以便查漏補缺。

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