我国数字蔗田发展状况概述

黎梓烨，刘芷妍

（广西泛糖科技有限公司，广西 南宁 530200）

1 我国糖料蔗生产现状

1.1 糖料蔗种植面积逐年下滑

根据中国糖业协会数据，我国近年来的甘蔗种植面积逐年下降，从2017/2018榨季的120.07万hm2减至2021/2022榨季的111.53万hm2，减少8.53万hm2，降幅约7%；同期的甘蔗入榨量从8695万t下降至7992万t，下降703万t，降幅约8%（图1）。在甘蔗种植的主要产区中，具有较大的规模优势的广西和云南的甘蔗种植面积变化幅度较小，其中，广西从75.73万hm2降至73.33万hm2，降幅3.17%，云南从28.87万hm2降至28.47万hm2，降幅1.46%；而在广东和海南等产区的甘蔗种植面积则降幅较大，广东从12.27万hm2降至8.00万hm2，降幅34.80%，海南从2.53万hm2降至1.80万hm2，降幅28.85%。

图1 我国2017/2018榨季至2021/2022榨季的甘蔗种植面积和入榨量变化

1.2 糖料蔗种植面临的困难与挑战

1.2.1 种蔗成本攀升，利润收窄

依据《全国农产品成本收益资料汇编》数据，2017—2021年我国甘蔗生产总成本从35248.65元/hm2上涨到37680.90元/hm2，涨幅6.90%；净利润从6096.00元/hm2下降到3988.35元/hm2，降幅34.57%；利润率从17.29%下降到10.58%，减少6.71%（绝对值）。甘蔗种植单位净利润远低于水果、蔬菜等主要竞争作物，如柑的同期单位均净利润高出甘蔗5倍以上（表1）。在此背景下，农民更愿意选择种植其他更具经济效益的作物，种蔗积极性大幅下降。

表1 2017—2021年全国甘蔗与柑种植效益比较

1.2.2 人口老龄化，劳动力短缺

据广西糖料蔗大数据服务平台的数据，2021/2022榨季广西全区核准备案的约67万份订单合同主体中，60后和70后是主要的糖料蔗种植群体，占糖料蔗种植总人数的62.52%。而80后和90后的种植者数量占比则呈断崖式下降，仅占总人数的19.29%［1］。随着60后和70后出生的种植户逐渐进入老龄阶段，糖料蔗种植将面临后继无人的局面。此外，受制于蔗区地形地貌及农业农艺不匹配等因素，广西机械化收获推广缓慢，据广西农机中心统计的数据，截至2021年底，广西全区糖料蔗耕种收机械化率为67%，2021/2022榨季全区共入榨机收蔗119万t，占比2.37%。

1.2.3 以小农户种植居多，靠经验种植是常态

据有关数据，广西糖料蔗种植面积在约3.33 hm2（50亩）以下的小农户数量占比为97.5%。小农户的甘蔗种植管理往往依赖于过往的经验，缺乏科学依据和数据分析的支持，抵抗天气、病害等风险的能力相对较弱。此外，在经验种植模式下，农户对化肥和农药的使用也缺乏科学指导，施用存在盲目性和经验性，往往出现过度使用或用量不足的情况，导致糖料产量和质量难以提升。这种经验种植模式可能导致甘蔗种植户陷入低种植效率—种植意愿下降的循环中。

2 数字蔗田概念

数字技术在农业领域的应用最早可追溯到20世纪90年代［2］。Schimmelpfennig［3］指出，数字技术可帮助农场增加利润，增强其市场竞争力。目前，在美国、日本等发达国家，数字化技术已经在提高农业生产效率和增加农民收入等方面取得可观的成效。在此背景下，使用数字化技术手段破解我国糖料蔗供给难题，促进甘蔗生产降本增效，对保障食糖供给安全，实现中国糖业稳定发展具有重要意义。Rudorff和Batista［4］认为，将光谱数据与农业气象模型结合，可实现甘蔗的产量估算，为实现甘蔗产量更精确和及时的预测提供了新的途径。dos Santos Simões等［5］指出，使用统计和机器学习方法分析卫星数据可提高甘蔗监测和产量预测的效率，为甘蔗生产提供了更加高效和便捷的管理方式。谭宗琨等［6］建立遥感识别甘蔗种植面积的初步技术。数字蔗田因其涉及的学科领域众多，综合性和交叉性非常强，研发投入大、周期长，因此在随后一段时间内发展速度非常缓慢。

2022年，广西数字蔗田技术平台的构建与应用示范等项目被列入“十四五”广西糖料蔗科技重大专项，标志着糖料蔗领域的科技研究和应用进入一个新的阶段。同年，广西农业科学院数字甘蔗创新研究团队进一步明确了数字蔗田的概念，即将遥感技术、大数据和人工智能等工程技术与农学、数学及物理学等农业基础学科有机结合，实现对甘蔗生命、生产、生态的实时数据监测和定期信息获取及过程进行模拟，以期达到提高甘蔗产量和蔗糖分的一种生产模式［7］。

3 我国数字蔗田的发展现状

3.1 我国数字蔗田应用现状

3.1.1 我国数字蔗田项目简介及应用现状

目前，我国已有一些机构在江苏和广西等地建立了数字蔗田实验项目。江苏省潢溪镇朝阳村甘蔗数字化农业项目通过引入土壤墒情仪等数字农业设备，建立了数据信息采集系统，精确掌握甘蔗生长环境指标。通过建立植物生理数据模型，提高精准种植水平，并结合自动决策水肥开关，提高生产效率。由来宾市农投集团投资建设的金凤凰智慧甘蔗园区，已建成400万hm2（6000亩）水肥药一体化灌溉系统全覆盖的种植基地，拥有占地约13.33万hm2（200多亩）的智慧甘蔗控制中心，实现“一张图”管理。农机均配备北斗卫星导航系统，通过智能手机应用程序即可完成灌溉、施肥等工作，可实现节水节肥达30%。由广西气象科学研究所主导的甘蔗智慧精准气象服务技术创新与产业应用项目，创建了气象+龙头企业+大户模式。利用甘蔗农业气象自动观测数据，结合甘蔗长势与病虫害和土壤性状等集成信息，实现甘蔗水肥一体化智能精准管理。据测算，该技术每年可促进每万亩蔗田节约成本270万元，总增收约2020万元。广西泛糖科技有限公司的数字蔗田平台打造了规模化全程机械化种植+数字化管理+产业金融扶持相结合的模式，链通新农务系统、地块管理系统、种植管理平台、良种溯源系统等数字化平台，为提高决策的准确性和效率提供更全面的数据支持。此外，各试验项目通过引入全程托管等社会化服务，可提高甘蔗生产的组织化和专业化程度。

现有数字蔗田项目的主要特点集中在数字采集与监测、精准化管理等，大都引入土壤墒情仪、遥感等数字农业设备，对甘蔗生长过程中包括温度、湿度、光照和土壤养分等环境因素进行实时监测和记录。此外，多个项目通过无人机等设备和水肥一体化管理系统，实现精确施肥、灌溉、喷药等作业，提高资源利用效率，减少对环境的负面影响。

3.1.2 糖企糖料蔗生产领域数字化应用现状

上述机构外，在糖料种植面积萎缩的趋势背景下，许多糖企在发展甘蔗自营基地的同时，亦积极开展糖料蔗生产领域的数字化建设探索。广西糖业集团在糖料蔗生产领域数字化应用方面，开发建设了农业信息管理系统，对甘蔗品种、植期、面积、运距等蔗户信息进行精准识别分类。同时，系统还对运蔗车辆进行实时监控，为精准砍运、精准扶持创造条件。截至2023年5月30日，广西糖业集团已完成数字蔗田示范基地建设约1466.67万hm2（2.2万亩）。广西凤糖集团成立了专门的数据分析团队，对影响甘蔗生产的光、温、水、肥等因素进行分析，构建了甘蔗生产数字模型，为甘蔗种植管理以及企业生产经营提供参考。广西甘化集团建立了“空—天—地—人—机”监控网络和数字植保防御体系。通过构建甘蔗生长数学模型和蔗田AI大脑引擎，该集团建设了1个数字管理平台、2个数字工作站和1个数字蔗田核心基地。中粮糖业在数字化应用方面也取得了显著成果。通过打通数字蔗田平台与农务调度管理系统，并持续完善车辆调度、运输监督、过磅秤重、费用结算等信息高效处理功能，实现了糖厂与蔗农、司机、农机的多方信息互动。中粮糖业还将建立高标准数字蔗田基地与广西甘蔗产业数字代科技服务工作站。东亚糖业集团利用北斗、GIS、遥感等现代信息技术，实现了地块信息、种植信息、植保信息、砍运等全程智能化精准管理。其实施的渠勒、蒙井现代农场项目能实现气候、土壤监测和水肥一体化精准施肥。广西农投糖业集团以广西糖业大数据云平台为基础，汇集订单地块数据、运蔗车辆数据、农务系统数据等。通过大数据、北斗定位、物联网等技术手段，搭建糖厂收购识别分析、蔗田砍收动态分析、违规举报分析平台等功能。上述应用主要集中在对甘蔗生长状态、运蔗车辆等信息的采集与监控，并建立数字化管理系统，开展对地块、运蔗车辆、农务等信息的管理。

3.2 我国数字蔗田存在的问题与挑战

当前，各企业自发投入资源进行数字蔗田的技术创新和模式探索，为我国数字蔗田的大规模应用发展打下了良好基础，仍存在着一些问题：

（1）数据分析和利用水平有待提高。当前，大多数数字蔗田项目建设仍停留在数据采集和设备智能化改进阶段，未能将气象数据、甘蔗生长环境指标、水肥施用指标、甘蔗产量和含糖率等数据进行有效融合和分析。此外，如何保护这些数据的隐私和安全，防止数据泄露和滥用，亦是数字蔗田发展中的重要挑战。另外，高水平建设方面也存在不足，主要表现为缺乏更加全面和精细的数字化解决方案，如种植管理流程、产品标准化等，尚不能满足不同地区和甘蔗种植主体的需求，一定程度上制约甘蔗生产效率和质量提高。

（2）项目之间协作和共享机制不足。当前的数字蔗田项目均已建立各自的甘蔗种植数字化平台，但平台间缺乏协同和整合，可能导致资源浪费和重复建设。由于不同糖企、机构的数据标准不一致，导致甘蔗种植数据的比对、整合和分析变得困难，数据缺乏统一标准和规范，限制了糖业数据的有效应用和价值发挥。

（3）未形成可复制推广的模式，缺乏与食糖产业链的深度融合。上述现有案例多数是政府科技项目或企业试点性质，缺乏市场化运作方式，尚未形成可复制推广的社会服务模式。此外，目前数字蔗田的建设方向集中在甘蔗种植领域，与食糖市场生产、流通和消费等环节的融合还不够紧密，限制了数字蔗田对食糖产业链协同发展的空间。

4 数字蔗田的未来发展趋势

4.1 规模化种植与数字蔗田相结合

数字蔗田利用无人机、传感器和数据分析等设备和技术手段，实现对农田土壤、水质、气象等信息的实时及全面监测，通过后台数据分析，能有效评估蔗田的健康状况，并采取相应措施，提高种植管理水平，从而提高甘蔗的产量和含糖率，是未来糖料种植的发展趋势。小农户的种植面积小，无力承担数字蔗田无人机和传感器等设备及数据分析等技术的较高前期投入；规模化种植则可以与数字蔗田相互促进，共同发展。目前，各主产区甘蔗规模化种植的发展为数字蔗田多样化的种植管理模式形成和完善提供了实践土壤，反之，数字蔗田的实践成果也将为规模化种植提供更加精准和高效的技术支持和管理经验，推动规模化种植的发展。

4.2 数字蔗田平台功能不断完善

加大在数字基础设施方面的投入是推广数字蔗田模式的关键，需要建设贴合产业需求的数字蔗田管理平台。随着后期数据统一标准和规范，数字基础设施的升级完善、公共数据的不断开源及从业者信息化水平的提升，数据采集成本将降低，数字蔗田模型构建、决策分析等方面将得到进一步发展和应用，决策支持系统将更加智能化和自动化，对蔗田的管理和决策的准确性和效率得到提高，甘蔗种植户收益保障和生产监管能力将会得到全面提升。

4.3 数字蔗田与农业金融创新协同

结合数字蔗田及平台所带来业务场景数据，创新农业金融产品和服务，为甘蔗种植户提供便捷的贷款、保险等金融服务，促进蔗糖产业的可持续发展。比如，数字蔗田平台通过记录蔗田的种植情况、生长状态、病虫害情况等数据，可以精准地为农业保险服务设计提供支持。此外，传统金融往往局限于农产品销售环节的服务，而数字蔗田能够全面整合甘蔗生产、管理、销售等环节的信息，减少金融机构与农户信息不对称，形成资金使用和监管闭环，进而拓宽蔗糖产业的金融服务范围，改善产业融资难的困境。

4.4 形成可推广复制的数字蔗田商业模式

2023年中央一号文件《中共中央国务院关于做好2023年全面推进乡村振兴重点工作的意见》中提到，大力发展代耕代种、代管代收、全程托管等社会化服务，鼓励区域性综合服务平台建设，促进农业节本增效、提质增效、营销增效。政策的指示精神为我国数字蔗田进一步发展和推广运用指明方向。通过以甘蔗种植所需的社会化服务为切入口，整合国内优质农资、农服企业资源，构建专业化服务、社会化分工、标准化流程、企业化运营、平台化赋能的农业社会化服务体系，提高甘蔗生产的组织化和专业化程度，形成可推广复制的数字蔗田商业模式。

4.5 数据安全助力数字蔗田持续健康发展

数字蔗田的应用需要设置相关数据采集终端、数据传输系统。基础设施的广泛应用在加快我国甘蔗种植业数字化进程的同时也增加了网络攻击的暴露风险。此外，随着数字蔗田未来的快速应用与发展，其涉及的生物信息和环境信息等数据的规模和价值将不断增长，各种安全威胁和漏洞也随之而来。为应对这些挑战，需尽快完善相关法律法规，建立健全数据安全管理体系，加快发展安全加密保护数据传输和存储技术。法律和管理体系的完善、技术的进步将为数字蔗田的持续健康发展提供有力支撑，为保障国家糖料安全、促进农民增收和推动农村经济发展作出更大贡献。