智慧农业背景下云南烟草农业创新发展建议

施旭 高松 刘帅 马石全 黄坤 潘元宏 郭建 宋文峰 张铁怀 官群荣 肖长东 吴锦慧 龙宝安 普恩平 史晓慧 陈栋 吴思 陈天恩

摘要 智慧烟草农业是现代烟草农业矩阵构建的重要组成，是解决烟叶生产手段落后、生产资源供给不足的有效途径。该研究面向云南12个植烟地州、5个烟草农业科学院研究团队、1个烟草质量监督检测站开展了关于烟草农业智慧化发展现状调查。基于调查数据展开对云南烟草农业智慧化发展现状和问题的分析，并从夯实发展基础、加快重大技术和装备研究、开展典型应用示范等方面提出了烟草农业智慧化发展的对策建议，为云南省智慧烟草农业建设的科学推进和战略目标的制定提供参考。

关键词 烟草农业；智慧化；现状问题；对策建议

中图分类号 S-9   文献标识码 A  文章编号 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

基金项目 中国烟草总公司云南省公司科技计划重大项目（202153-0000241022，2022530000241024，2020530000241027）。

作者简介 施旭（1968—），男，云南弥勒人，农艺师，硕士，从事烟叶生产管理与技术推广研究。*通信作者，研究员，博士，从事智慧烟草农业、烟草农业大数据技术研究。

收稿日期 2022-11-01

当前，智慧农业被列为我国“十四五”时期农业核心技术攻关领域［1-3］，“数实融合”的“飞轮效应”“头雁效应”“蒲公英效应”将在诸多农业产业中逐步显现。烟草产业是我国多个省份经济社会发展的重要支撑和财税收入的主要来源。纵观核心烟叶种植区，已初步呈现出智慧化的發展苗头［4-10］。以云南为例，近年来云南烟草加速推进烟叶数字化转型工作，成立了凝聚国家级技术和人才力量的创新平台［11-14］。2021年，我国烟草行业正式将智慧烟草农业纳入“十四五”和“中长期”的行业科技创新发展规划［15-16］。未来，智慧烟草农业势必与现代烟草农业融为一体，成为现代烟草农业不可分割的组成部分。

智慧烟草农业作为智慧农业的细分领域，符合智慧农业的生产方式，遵循全过程信息感知、定量决策、智能控制、精准投入、个性化服务的智慧农业生产过程规律［17-19］。为了进一步认清现状和梳理问题，为云南烟草农业智慧化发展把握方向，该研究以烟草农业生产环节/领域为主线，围绕烟草农业智慧化发展的标准建设、数据获取、模型构建、智能装备应用这4个角度，设计了开放式（不限制环节/领域）调查问卷，面向18个云南烟草农业相关主体（包括云南12个植烟地州、5个烟草农业科学院研究团队、1个烟草质量监督检测站）开展调查。每个被调查主体最终汇总形成1份调查结果，调查组对18份有效问卷进行统计分析。

1 云南烟草农业智慧化发展现状

数据分析得出，被调研主体提及土壤保育、育种、育苗、移栽、植保、肥药施用、田间管理、农残管控、烟叶品质评价/预测/追溯、灾情评估、采收、烘烤、分级、调拨这14个环节/领域。

1.1 标准建设现状

100%的环节/领域表示已经拥有了相应的技术和管理标准，但所有环节/领域的标准都不一致。表示已经建立智慧烟草农业相应的企业标准或地方标准的占29%，但各地的烟草农业数据资源、技术标准的设计上存在差异，不能支撑省级层面数据互联互通。

1.2 数据获取方式现状

100%的环节/领域数据需由基层人员凭借个人经验完成测算、统计和上报。31%的环节/领域（如病虫害、土壤养分、烟叶农残等）的样品采集后需要送至第三方机构进行检测。24%的环节/领域表明部分数据能实现自动获取。

1.3 模型构建现状

54%的烟草农业生产环节/领域尚未构建数学模型。46%的环节/领域（病虫害图像识别、烘烤专家曲线、烟叶分级、推荐施肥等）已初步开展了模型构建研究，但是被调研主体补充说明，现有数据模型适用性较窄、精准度较低，不能因地制宜地指导烟草农业生产。

1.4 智能装备应用现状

64%的环节/领域还没有用到智能装备，烟叶生产普遍依赖于传统的农机具。被调查主体表示在病虫害精准识别、烟株生长发育监测、烟叶农残原位检测、土壤养分快检等场景下，对小型化、便捷化、智能化检/监测工具的需求较大。36%的环节/领域显示应用了相关智能装备，但被调研主体提出目前烟叶生产的智能装备在数据自动采集、远程智能调控、精准作业等方面的功能还未满足生产需求。

2 云南烟草农业智慧化发展存在的问题及原因分析

2.1 标准建设存在的问题及原因分析

智慧烟草农业标准是烟草农业产业与信息及装备技术深度融合后衍生而出［20］，体现了烟草农业智慧化落地应用过程中，对原有烟草农业标准的创新需求。因此，标准建设层面存在的问题应从烟草农业标准和智慧烟草农业标准两方面来分析。

2.1.1

烟草农业标准执行、落实程度不一致。烟草农业标准的落地执行不统一，阻碍了烟草农业生产数据在省级层面的汇总、共享和应用。分析主要原因：一是全省与地州层面的烟草农业标准配套衔接不紧密，各地州依据各自的技术和管理标准，导致数据测量、评判等方法无法统一；二是烟叶生产过程数据的测量业务较复杂，对数据采集人员的专业素养要求较高，然而基层人员专业素养参差不齐，对标准的理解有出入；三是缺乏有效的标准执行监管手段。

2.1.2 智慧烟草农业标准的建设尚未形成统一认识。目前，少部分环节/领域探索制定了智慧烟草农业的企业标准或地方标准，但是尚未打通从获取到共享应用的数据链条。分析主要原因：一是智慧烟草农业尚处于探索阶段，智慧烟草农业的技术框架体系有待构建；二是由于技术落地应用的速度不一致，各地州根据自身技术优势来建设标准，缺乏全省层面的战略引导。

2.2 数据获取方式存在的问题及原因分析

烟草农业的数据获取技术手段不足，目前主要依赖人工经验来获取相关数据，数据获取的效率和准确度均有待提高。分析主要原因：一是烟草农业环节繁杂，加上烟叶种植多位于山地和丘陵，分散地块加大了数据获取难度；二是缺少原位快速、便携式检测仪器，土壤养分、病虫害、烟叶农残等环节/领域的样品检测以化学检测为主，高度依赖第三方检测机构；三是烟叶品质、长势、气象等数据缺乏立体化、多元化的数据获取技术方法；四是烟草农业数据标准建设滞后，不能为数据获取提供支撑。

2.3 模型构建存在的问题及原因分析

大多数烟草农业环节/领域尚未构建数据模型，部分环节/领域初步探索了针对具体问题的模型构建研究，然而现有的数据模型的适用性较窄、精准度较低，与预期效果存在偏差。分析主要原因：一是技术赋能产业发展的发力点需进一步挖掘，育种、育苗、移栽、采收、仓储等环节/领域的智慧化科技创新存在空白地带；二是针对具体科学问题的问题库、训练库等数据资源积累不足，且缺失多维关联实时感知数据，难以支撑应用场景下的模型构建与优化。

2.4 智能装备应用存在的问题及原因分析

现有的自动化、智能化装备在功能、性能上还不能达到烟叶生产提质增效的目的，能落地应用的智能装备太少。分析主要原因：一是宜机化配套农艺技术尚未建立，阻碍了农机的推广应用，高标准烟田建设有待进一步提升；二是未形成行业智能设备应用的筛选机制，智能装备在数据接入、传输等方面存在不兼容的情况，导致所采数据流转不畅；三是烟草农业农机装备自主研发力量薄弱，定制化的智能装备技术及产品供给不足。

3 云南烟草农业智慧化发展的对策和建议

3.1 夯实烟草农业智慧化发展基础

3.1.1 建立健全智慧烟草农业标准体系。针对烟草农业标准建设和执行的薄弱环节，加快省内标准的统一制定，加强全省烟草农业关键标准的统一落地执行，为智慧烟草农业的推进奠定基础。选择智慧化发展较快的环节/领域，优先制定省級智慧烟草农业标准。加强标准宣贯力度，实行制定一批、推广一批。

3.1.2

搭建智慧烟草农业“科技超市”。构建符合烟草农业应用标准的智能装备产品筛选机制，引进市场上成熟度好、普适性强、转化率高的智慧农业科技成果。搭建云南省智慧烟草农业“科技超市”，实现技术需求发布、技术成果展示、技术产品供给、技术服务评价等功能，探索按需交易的智慧烟草农业技术与装备供给模式，力争快速补齐智慧烟草农业的发展短板。

3.1.3 构建智慧烟草农业大数据高效协同机制。建设云南省智慧烟草农业大数据中心，逐步构建烟草农业“天-空-地-人”多层级、多维度、多途径的数据采集网络，通过卫星/无人机遥感、智能测控终端、物联网传感器、便携检测工具等途径构建烟草农业“数据资源湖”，在数据中心平台共享公用，实现烟草农业数据的高效治理、监测预警、决策辅助、动态展示。编制烟草农业科研大数据资源开放目录清单，推动各环节/领域、各地州（市）烟草农业数据向科研机构开放，促进智慧烟草农业科技创新数据、科研任务在不同组织与层级间的高效协同。

3.1.4

强化智慧烟草农业人才队伍培育。充分发挥云南智慧烟草农业创新平台的科技创新作用，广泛联合烟草农业相关的科研院校及科技企业，积极承担重大技术攻关专项任务。在重点环节/领域培养关键技术与装备研究的高级人才。加强烟叶生产“一线”人员的数字化素养培育，全面提高对新标准、新技术、新装备的理解与应用水平。

3.2 加快烟草农业智慧化发展的重大技术与智能装备研究

3.2.1

信息快速获取技术与装备研究。重点突破烟叶种植过程墒情、苗情、虫情、小气候（立体气候）的自动化监测和采集技术，构建烟田“天-空-地”农情获取网络。集成研制土壤养分、育种表型、烟叶农残、病虫害等便携化、智能化信息监测/检测/识别传感器设备，强化信息获取手段、拓宽信息获取渠道，提高烟草农业科技大数据获取效率。

3.2.2

关键数据模型构建与验证优化。逐渐填补烟草表型育种、烟草育苗、烟叶品质预测、烟叶采收识别、烟叶仓储、防灾减灾等环节/领域的数据模型构建空白。基于烟草农业“数据资源湖”持续优化和验证烟田测土配方施肥、烟叶病虫害识别、烟叶烘烤、烟叶分级等模型，为烟叶精准生产作支撑。

3.2.3

智能装备技术与产品研制。在烟田耕整、烟苗移栽、烟田管理、烟叶采收等环节，研究农机装备作业环境感知、导航避障、路径规划、多机协同等少人化/无人化作业关键技术。在烟草育苗、烟叶烘烤、烟叶分级、烟叶仓储等具备设施工厂化、流水线作业特征的环节/领域建设智能设备作业平台，研制环境因子精准调控、精准分拣、自动传送、全程作业质量在线测控等智能装置，大幅提升烟叶生产效率。

3.3 开展智慧烟草农业的典型应用示范

3.3.1

重大科技创新方向关键技术协同攻关与示范。充分发挥智慧烟草农业大数据的高创新性、强渗透性、广覆盖性，在土壤保育、烟草育种、烟叶品质预测及评价、烟叶绿色防控、烟叶质量追溯等重点科技创新方向，聚焦智慧烟草农业共性关键技术常态化的发力点，开展跨环节、跨领域、跨区域、跨组织的关键技术协同持续攻关与示范。

3.3.2

适度规模烟田生产全程机械化技术应用示范。顺应平坝、缓坡和丘陵等地形适度规模化种烟的发展需求，试验改进耕整、移栽、植保、采收等高效作业机具，研发集成适度规模烟田生产的关键装备与信息管理技术，开展农机作业成套装备示范，为推进烟草农业生产规模化、集约化和标准化提供科学理论和技术装备支撑。

3.3.3

工厂化烟草农业关键技术和智能农机装备集成示范。按照工厂化、标准化、流水线式生产作业思路，創制育苗、烘烤、分级、仓储等环节的管控作业成套智能装备，重点突破灵活搭配、高效集成、环保节能、远程调控等关键技术。创制巡检、清污、杀毒、物料加装、喷灌、转运、报警等少人/无人作业机器人。开发具备作业场景自动构建、智能决策分析、多机协同等功能工厂化生产智能云管控平台，提高全产业链管理水平。

4 结论

烟草农业智慧化是现代烟草农业创新发展的必经之路，是一项长期性、系统性工程，需要行业管理者在方向和目标上做好战略引导，避免少走弯路，尽可能实现人、财、物、数据资源的最大化利用。下一步，云南烟草总局在认清现状、找准问题的基础上，尽早制定云南省烟草农业智慧化发展战略规划是关键。该研究采取开放式调查方式，现状覆盖范围由被调研主体自主划定，存在一定的信息遗漏风险，望战略规划制定人员酌情考虑，以便查漏补缺。

参考文献

［1］ 国务院.国务院关于印发“十四五”推进农业农村现代化规划的通知：国发〔2021〕25号［EB/OL］.（2022-02-11）［2022-04-20］.http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-02/11/content_5673082.htm.

［2］ 新华社.中共中央 国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见［EB/OL］.（2021-02-21）［2022-04-20］.http：//www.gov.cn/zhengce/2021-02/21/content_5588098.htm.

［3］ 新华社.中共中央 国务院关于做好2022年全面推进乡村振兴重点工作的意见［EB/OL］.（2022-02-22）［2022-04-21］.http：//www.lswz.gov.cn/html/xinwen/2022-02/22/content_269430.shtml.

［4］ 云南省工业信息化厅.云南省工业信息化厅关于加快云南省烟草行业数字化转型发展指导意见的通知［EB/OL］.（2020-06-17）［2022-04-21］.https：//www.weihengag.com/home/article/detail/id/5898.

［5］ 中华人民共和国农业农村部.《数字农业农村发展规划》发布引领智慧农业高质量发展［J］.农业工程技术，2020，40（9）：8-15.

［6］ 李增盛，孟令峰，王松峰，等.基于图像处理的烟叶烘烤阶段判别模型优选［J］.中国烟草学报，2022，28（2）：65-76.

［7］ 鲁梦瑶，周强，姜舒文，等.基于深度学习与多尺度特征融合的烤烟烟叶分级方法［J］.中国农机化学报，2022，43（1）：158-166.

［8］ 刘锋，王大伟，黄元炯，等.烟叶标准化生产的数字化转型升级展望［J］.种子科技，2022，40（5）：121-123.

［9］ 王浮波，田宸宇，李繁廷，等.刍议高光谱遥感技术在烟叶生产中的应用前景［J］.智慧农业导刊，2021，1（14）：4-6.

［10］ 周海波，王长松，苏小波.烟叶苗床期气象灾害风险评估及应对措施［J］.农业工程，2019，9（12）：55-60.

［11］ 童文杰，邓小鹏，李卫，等.云南烟叶生产服务乡村振兴战略的现状与思考［J］.安徽农业科学，2021，49（14）：254-257.

［12］ 云南省人民政府.云南省人民政府关于印发云南省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要的通知［EB/OL］.（2021-02-09）［2022-04-21］.http：//www.yn.gov.cn/zwgk/zcwj/yzf/202102/t20210209_217052.html.

［13］ 云南省人民政府.云南省人民政府关于印发云南省支持烟草产业高质量发展若干政策措施的通知［EB/OL］.（2019-10-17）［2022-04-22］.http：//www.yn.gov.cn/zwgk/zcwj/yzf/201910/t20191017_183365.html.

［14］ 杨漾.科技创新，是云南烟草农业40年跨越发展之魂［EB/OL］.（2022-06-10）［2022-06-12］.http：//www.stdaily.com/index/kejixinwen/202206/99e260f71ce34e0080b4256ad29aee88.shtml.

［15］ 谢剑平.聚焦烟草科技原始创新 推动产业技术体系升级［N］.东方烟草报，2021-11-13（001）.

［16］ 李中皓，毛健，曹培健，等.數字化转型：中国烟草科技创新发展的必然选择［J］.烟草科技，2022，55（1）：1-8.

［17］ 焦宏，杨瑞雪.对话｜现代智慧生态农业：未来30年中国农业方略［EB/OL］.（2022-06-24）［2022-06-27］.https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1736501181946463730&wfr=spider&for=pc.

［18］ 赵春江.智慧农业的发展现状与未来展望［J］.华南农业大学学报，2021，42（6）：1-7.

［19］ 赵春江，李瑾，冯献.面向2035 年智慧农业发展战略研究［J］.中国工程科学，2021，23（4）：1-9.

［20］ 张光辉，李大胜.我国农业标准化建设中存在的问题及对策［J］.经济纵横，2009（4）：65-67.