黎梓燁，劉芷妍

（廣西泛糖科技有限公司，廣西 南寧 530200）

1 我國糖料蔗生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 糖料蔗種植面積逐年下滑

根據(jù)中國糖業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，我國近年來的甘蔗種植面積逐年下降，從2017/2018榨季的120.07萬hm2減至2021/2022榨季的111.53萬hm2，減少8.53萬hm2，降幅約7%；同期的甘蔗入榨量從8695萬t下降至7992萬t，下降703萬t，降幅約8%（圖1）。在甘蔗種植的主要產(chǎn)區(qū)中，具有較大的規(guī)模優(yōu)勢的廣西和云南的甘蔗種植面積變化幅度較小，其中，廣西從75.73萬hm2降至73.33萬hm2，降幅3.17%，云南從28.87萬hm2降至28.47萬hm2，降幅1.46%；而在廣東和海南等產(chǎn)區(qū)的甘蔗種植面積則降幅較大，廣東從12.27萬hm2降至8.00萬hm2，降幅34.80%，海南從2.53萬hm2降至1.80萬hm2，降幅28.85%。

圖1 我國2017/2018榨季至2021/2022榨季的甘蔗種植面積和入榨量變化

1.2 糖料蔗種植面臨的困難與挑戰(zhàn)

1.2.1 種蔗成本攀升，利潤收窄

依據(jù)《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》數(shù)據(jù)，2017—2021年我國甘蔗生產(chǎn)總成本從35248.65元/hm2上漲到37680.90元/hm2，漲幅6.90%；凈利潤從6096.00元/hm2下降到3988.35元/hm2，降幅34.57%；利潤率從17.29%下降到10.58%，減少6.71%（絕對值）。甘蔗種植單位凈利潤遠(yuǎn)低于水果、蔬菜等主要競爭作物，如柑的同期單位均凈利潤高出甘蔗5倍以上（表1）。在此背景下，農(nóng)民更愿意選擇種植其他更具經(jīng)濟效益的作物，種蔗積極性大幅下降。

表1 2017—2021年全國甘蔗與柑種植效益比較

1.2.2 人口老齡化，勞動力短缺

據(jù)廣西糖料蔗大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺的數(shù)據(jù)，2021/2022榨季廣西全區(qū)核準(zhǔn)備案的約67萬份訂單合同主體中，60后和70后是主要的糖料蔗種植群體，占糖料蔗種植總?cè)藬?shù)的62.52%。而80后和90后的種植者數(shù)量占比則呈斷崖式下降，僅占總?cè)藬?shù)的19.29%［1］。隨著60后和70后出生的種植戶逐漸進(jìn)入老齡階段，糖料蔗種植將面臨后繼無人的局面。此外，受制于蔗區(qū)地形地貌及農(nóng)業(yè)農(nóng)藝不匹配等因素，廣西機械化收獲推廣緩慢，據(jù)廣西農(nóng)機中心統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，截至2021年底，廣西全區(qū)糖料蔗耕種收機械化率為67%，2021/2022榨季全區(qū)共入榨機收蔗119萬t，占比2.37%。

1.2.3 以小農(nóng)戶種植居多，靠經(jīng)驗種植是常態(tài)

據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，廣西糖料蔗種植面積在約3.33 hm2（50畝）以下的小農(nóng)戶數(shù)量占比為97.5%。小農(nóng)戶的甘蔗種植管理往往依賴于過往的經(jīng)驗，缺乏科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)分析的支持，抵抗天氣、病害等風(fēng)險的能力相對較弱。此外，在經(jīng)驗種植模式下，農(nóng)戶對化肥和農(nóng)藥的使用也缺乏科學(xué)指導(dǎo)，施用存在盲目性和經(jīng)驗性，往往出現(xiàn)過度使用或用量不足的情況，導(dǎo)致糖料產(chǎn)量和質(zhì)量難以提升。這種經(jīng)驗種植模式可能導(dǎo)致甘蔗種植戶陷入低種植效率—種植意愿下降的循環(huán)中。

2 數(shù)字蔗田概念

數(shù)字技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用最早可追溯到20世紀(jì)90年代［2］。Schimmelpfennig［3］指出，數(shù)字技術(shù)可幫助農(nóng)場增加利潤，增強其市場競爭力。目前，在美國、日本等發(fā)達(dá)國家，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和增加農(nóng)民收入等方面取得可觀的成效。在此背景下，使用數(shù)字化技術(shù)手段破解我國糖料蔗供給難題，促進(jìn)甘蔗生產(chǎn)降本增效，對保障食糖供給安全，實現(xiàn)中國糖業(yè)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。Rudorff和Batista［4］認(rèn)為，將光譜數(shù)據(jù)與農(nóng)業(yè)氣象模型結(jié)合，可實現(xiàn)甘蔗的產(chǎn)量估算，為實現(xiàn)甘蔗產(chǎn)量更精確和及時的預(yù)測提供了新的途徑。dos Santos Sim?es等［5］指出，使用統(tǒng)計和機器學(xué)習(xí)方法分析衛(wèi)星數(shù)據(jù)可提高甘蔗監(jiān)測和產(chǎn)量預(yù)測的效率，為甘蔗生產(chǎn)提供了更加高效和便捷的管理方式。譚宗琨等［6］建立遙感識別甘蔗種植面積的初步技術(shù)。數(shù)字蔗田因其涉及的學(xué)科領(lǐng)域眾多，綜合性和交叉性非常強，研發(fā)投入大、周期長，因此在隨后一段時間內(nèi)發(fā)展速度非常緩慢。

2022年，廣西數(shù)字蔗田技術(shù)平臺的構(gòu)建與應(yīng)用示范等項目被列入“十四五”廣西糖料蔗科技重大專項，標(biāo)志著糖料蔗領(lǐng)域的科技研究和應(yīng)用進(jìn)入一個新的階段。同年，廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院數(shù)字甘蔗創(chuàng)新研究團隊進(jìn)一步明確了數(shù)字蔗田的概念，即將遙感技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能等工程技術(shù)與農(nóng)學(xué)、數(shù)學(xué)及物理學(xué)等農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科有機結(jié)合，實現(xiàn)對甘蔗生命、生產(chǎn)、生態(tài)的實時數(shù)據(jù)監(jiān)測和定期信息獲取及過程進(jìn)行模擬，以期達(dá)到提高甘蔗產(chǎn)量和蔗糖分的一種生產(chǎn)模式［7］。

3 我國數(shù)字蔗田的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 我國數(shù)字蔗田應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1.1 我國數(shù)字蔗田項目簡介及應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我國已有一些機構(gòu)在江蘇和廣西等地建立了數(shù)字蔗田實驗項目。江蘇省潢溪鎮(zhèn)朝陽村甘蔗數(shù)字化農(nóng)業(yè)項目通過引入土壤墑情儀等數(shù)字農(nóng)業(yè)設(shè)備，建立了數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)，精確掌握甘蔗生長環(huán)境指標(biāo)。通過建立植物生理數(shù)據(jù)模型，提高精準(zhǔn)種植水平，并結(jié)合自動決策水肥開關(guān)，提高生產(chǎn)效率。由來賓市農(nóng)投集團投資建設(shè)的金鳳凰智慧甘蔗園區(qū)，已建成400萬hm2（6000畝）水肥藥一體化灌溉系統(tǒng)全覆蓋的種植基地，擁有占地約13.33萬hm2（200多畝）的智慧甘蔗控制中心，實現(xiàn)“一張圖”管理。農(nóng)機均配備北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，通過智能手機應(yīng)用程序即可完成灌溉、施肥等工作，可實現(xiàn)節(jié)水節(jié)肥達(dá)30%。由廣西氣象科學(xué)研究所主導(dǎo)的甘蔗智慧精準(zhǔn)氣象服務(wù)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用項目，創(chuàng)建了氣象+龍頭企業(yè)+大戶模式。利用甘蔗農(nóng)業(yè)氣象自動觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合甘蔗長勢與病蟲害和土壤性狀等集成信息，實現(xiàn)甘蔗水肥一體化智能精準(zhǔn)管理。據(jù)測算，該技術(shù)每年可促進(jìn)每萬畝蔗田節(jié)約成本270萬元，總增收約2020萬元。廣西泛糖科技有限公司的數(shù)字蔗田平臺打造了規(guī)?；虣C械化種植+數(shù)字化管理+產(chǎn)業(yè)金融扶持相結(jié)合的模式，鏈通新農(nóng)務(wù)系統(tǒng)、地塊管理系統(tǒng)、種植管理平臺、良種溯源系統(tǒng)等數(shù)字化平臺，為提高決策的準(zhǔn)確性和效率提供更全面的數(shù)據(jù)支持。此外，各試驗項目通過引入全程托管等社會化服務(wù)，可提高甘蔗生產(chǎn)的組織化和專業(yè)化程度。

現(xiàn)有數(shù)字蔗田項目的主要特點集中在數(shù)字采集與監(jiān)測、精準(zhǔn)化管理等，大都引入土壤墑情儀、遙感等數(shù)字農(nóng)業(yè)設(shè)備，對甘蔗生長過程中包括溫度、濕度、光照和土壤養(yǎng)分等環(huán)境因素進(jìn)行實時監(jiān)測和記錄。此外，多個項目通過無人機等設(shè)備和水肥一體化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)精確施肥、灌溉、噴藥等作業(yè)，提高資源利用效率，減少對環(huán)境的負(fù)面影響。

3.1.2 糖企糖料蔗生產(chǎn)領(lǐng)域數(shù)字化應(yīng)用現(xiàn)狀

上述機構(gòu)外，在糖料種植面積萎縮的趨勢背景下，許多糖企在發(fā)展甘蔗自營基地的同時，亦積極開展糖料蔗生產(chǎn)領(lǐng)域的數(shù)字化建設(shè)探索。廣西糖業(yè)集團在糖料蔗生產(chǎn)領(lǐng)域數(shù)字化應(yīng)用方面，開發(fā)建設(shè)了農(nóng)業(yè)信息管理系統(tǒng)，對甘蔗品種、植期、面積、運距等蔗戶信息進(jìn)行精準(zhǔn)識別分類。同時，系統(tǒng)還對運蔗車輛進(jìn)行實時監(jiān)控，為精準(zhǔn)砍運、精準(zhǔn)扶持創(chuàng)造條件。截至2023年5月30日，廣西糖業(yè)集團已完成數(shù)字蔗田示范基地建設(shè)約1466.67萬hm2（2.2萬畝）。廣西鳳糖集團成立了專門的數(shù)據(jù)分析團隊，對影響甘蔗生產(chǎn)的光、溫、水、肥等因素進(jìn)行分析，構(gòu)建了甘蔗生產(chǎn)數(shù)字模型，為甘蔗種植管理以及企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營提供參考。廣西甘化集團建立了“空—天—地—人—機”監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字植保防御體系。通過構(gòu)建甘蔗生長數(shù)學(xué)模型和蔗田AI大腦引擎，該集團建設(shè)了1個數(shù)字管理平臺、2個數(shù)字工作站和1個數(shù)字蔗田核心基地。中糧糖業(yè)在數(shù)字化應(yīng)用方面也取得了顯著成果。通過打通數(shù)字蔗田平臺與農(nóng)務(wù)調(diào)度管理系統(tǒng)，并持續(xù)完善車輛調(diào)度、運輸監(jiān)督、過磅秤重、費用結(jié)算等信息高效處理功能，實現(xiàn)了糖廠與蔗農(nóng)、司機、農(nóng)機的多方信息互動。中糧糖業(yè)還將建立高標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字蔗田基地與廣西甘蔗產(chǎn)業(yè)數(shù)字代科技服務(wù)工作站。東亞糖業(yè)集團利用北斗、GIS、遙感等現(xiàn)代信息技術(shù)，實現(xiàn)了地塊信息、種植信息、植保信息、砍運等全程智能化精準(zhǔn)管理。其實施的渠勒、蒙井現(xiàn)代農(nóng)場項目能實現(xiàn)氣候、土壤監(jiān)測和水肥一體化精準(zhǔn)施肥。廣西農(nóng)投糖業(yè)集團以廣西糖業(yè)大數(shù)據(jù)云平臺為基礎(chǔ)，匯集訂單地塊數(shù)據(jù)、運蔗車輛數(shù)據(jù)、農(nóng)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)等。通過大數(shù)據(jù)、北斗定位、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，搭建糖廠收購識別分析、蔗田砍收動態(tài)分析、違規(guī)舉報分析平臺等功能。上述應(yīng)用主要集中在對甘蔗生長狀態(tài)、運蔗車輛等信息的采集與監(jiān)控，并建立數(shù)字化管理系統(tǒng)，開展對地塊、運蔗車輛、農(nóng)務(wù)等信息的管理。

3.2 我國數(shù)字蔗田存在的問題與挑戰(zhàn)

當(dāng)前，各企業(yè)自發(fā)投入資源進(jìn)行數(shù)字蔗田的技術(shù)創(chuàng)新和模式探索，為我國數(shù)字蔗田的大規(guī)模應(yīng)用發(fā)展打下了良好基礎(chǔ)，仍存在著一些問題：

（1）數(shù)據(jù)分析和利用水平有待提高。當(dāng)前，大多數(shù)數(shù)字蔗田項目建設(shè)仍停留在數(shù)據(jù)采集和設(shè)備智能化改進(jìn)階段，未能將氣象數(shù)據(jù)、甘蔗生長環(huán)境指標(biāo)、水肥施用指標(biāo)、甘蔗產(chǎn)量和含糖率等數(shù)據(jù)進(jìn)行有效融合和分析。此外，如何保護這些數(shù)據(jù)的隱私和安全，防止數(shù)據(jù)泄露和濫用，亦是數(shù)字蔗田發(fā)展中的重要挑戰(zhàn)。另外，高水平建設(shè)方面也存在不足，主要表現(xiàn)為缺乏更加全面和精細(xì)的數(shù)字化解決方案，如種植管理流程、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化等，尚不能滿足不同地區(qū)和甘蔗種植主體的需求，一定程度上制約甘蔗生產(chǎn)效率和質(zhì)量提高。

（2）項目之間協(xié)作和共享機制不足。當(dāng)前的數(shù)字蔗田項目均已建立各自的甘蔗種植數(shù)字化平臺，但平臺間缺乏協(xié)同和整合，可能導(dǎo)致資源浪費和重復(fù)建設(shè)。由于不同糖企、機構(gòu)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致，導(dǎo)致甘蔗種植數(shù)據(jù)的比對、整合和分析變得困難，數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，限制了糖業(yè)數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用和價值發(fā)揮。

（3）未形成可復(fù)制推廣的模式，缺乏與食糖產(chǎn)業(yè)鏈的深度融合。上述現(xiàn)有案例多數(shù)是政府科技項目或企業(yè)試點性質(zhì)，缺乏市場化運作方式，尚未形成可復(fù)制推廣的社會服務(wù)模式。此外，目前數(shù)字蔗田的建設(shè)方向集中在甘蔗種植領(lǐng)域，與食糖市場生產(chǎn)、流通和消費等環(huán)節(jié)的融合還不夠緊密，限制了數(shù)字蔗田對食糖產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展的空間。

4 數(shù)字蔗田的未來發(fā)展趨勢

4.1 規(guī)?；N植與數(shù)字蔗田相結(jié)合

數(shù)字蔗田利用無人機、傳感器和數(shù)據(jù)分析等設(shè)備和技術(shù)手段，實現(xiàn)對農(nóng)田土壤、水質(zhì)、氣象等信息的實時及全面監(jiān)測，通過后臺數(shù)據(jù)分析，能有效評估蔗田的健康狀況，并采取相應(yīng)措施，提高種植管理水平，從而提高甘蔗的產(chǎn)量和含糖率，是未來糖料種植的發(fā)展趨勢。小農(nóng)戶的種植面積小，無力承擔(dān)數(shù)字蔗田無人機和傳感器等設(shè)備及數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的較高前期投入；規(guī)?；N植則可以與數(shù)字蔗田相互促進(jìn)，共同發(fā)展。目前，各主產(chǎn)區(qū)甘蔗規(guī)?；N植的發(fā)展為數(shù)字蔗田多樣化的種植管理模式形成和完善提供了實踐土壤，反之，數(shù)字蔗田的實踐成果也將為規(guī)?；N植提供更加精準(zhǔn)和高效的技術(shù)支持和管理經(jīng)驗，推動規(guī)?；N植的發(fā)展。

4.2 數(shù)字蔗田平臺功能不斷完善

加大在數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施方面的投入是推廣數(shù)字蔗田模式的關(guān)鍵，需要建設(shè)貼合產(chǎn)業(yè)需求的數(shù)字蔗田管理平臺。隨著后期數(shù)據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的升級完善、公共數(shù)據(jù)的不斷開源及從業(yè)者信息化水平的提升，數(shù)據(jù)采集成本將降低，數(shù)字蔗田模型構(gòu)建、決策分析等方面將得到進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，決策支持系統(tǒng)將更加智能化和自動化，對蔗田的管理和決策的準(zhǔn)確性和效率得到提高，甘蔗種植戶收益保障和生產(chǎn)監(jiān)管能力將會得到全面提升。

4.3 數(shù)字蔗田與農(nóng)業(yè)金融創(chuàng)新協(xié)同

結(jié)合數(shù)字蔗田及平臺所帶來業(yè)務(wù)場景數(shù)據(jù)，創(chuàng)新農(nóng)業(yè)金融產(chǎn)品和服務(wù)，為甘蔗種植戶提供便捷的貸款、保險等金融服務(wù)，促進(jìn)蔗糖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。比如，數(shù)字蔗田平臺通過記錄蔗田的種植情況、生長狀態(tài)、病蟲害情況等數(shù)據(jù)，可以精準(zhǔn)地為農(nóng)業(yè)保險服務(wù)設(shè)計提供支持。此外，傳統(tǒng)金融往往局限于農(nóng)產(chǎn)品銷售環(huán)節(jié)的服務(wù)，而數(shù)字蔗田能夠全面整合甘蔗生產(chǎn)、管理、銷售等環(huán)節(jié)的信息，減少金融機構(gòu)與農(nóng)戶信息不對稱，形成資金使用和監(jiān)管閉環(huán)，進(jìn)而拓寬蔗糖產(chǎn)業(yè)的金融服務(wù)范圍，改善產(chǎn)業(yè)融資難的困境。

4.4 形成可推廣復(fù)制的數(shù)字蔗田商業(yè)模式

2023年中央一號文件《中共中央國務(wù)院關(guān)于做好2023年全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興重點工作的意見》中提到，大力發(fā)展代耕代種、代管代收、全程托管等社會化服務(wù)，鼓勵區(qū)域性綜合服務(wù)平臺建設(shè)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)本增效、提質(zhì)增效、營銷增效。政策的指示精神為我國數(shù)字蔗田進(jìn)一步發(fā)展和推廣運用指明方向。通過以甘蔗種植所需的社會化服務(wù)為切入口，整合國內(nèi)優(yōu)質(zhì)農(nóng)資、農(nóng)服企業(yè)資源，構(gòu)建專業(yè)化服務(wù)、社會化分工、標(biāo)準(zhǔn)化流程、企業(yè)化運營、平臺化賦能的農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)體系，提高甘蔗生產(chǎn)的組織化和專業(yè)化程度，形成可推廣復(fù)制的數(shù)字蔗田商業(yè)模式。

4.5 數(shù)據(jù)安全助力數(shù)字蔗田持續(xù)健康發(fā)展

數(shù)字蔗田的應(yīng)用需要設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)采集終端、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)?；A(chǔ)設(shè)施的廣泛應(yīng)用在加快我國甘蔗種植業(yè)數(shù)字化進(jìn)程的同時也增加了網(wǎng)絡(luò)攻擊的暴露風(fēng)險。此外，隨著數(shù)字蔗田未來的快速應(yīng)用與發(fā)展，其涉及的生物信息和環(huán)境信息等數(shù)據(jù)的規(guī)模和價值將不斷增長，各種安全威脅和漏洞也隨之而來。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，需盡快完善相關(guān)法律法規(guī)，建立健全數(shù)據(jù)安全管理體系，加快發(fā)展安全加密保護數(shù)據(jù)傳輸和存儲技術(shù)。法律和管理體系的完善、技術(shù)的進(jìn)步將為數(shù)字蔗田的持續(xù)健康發(fā)展提供有力支撐，為保障國家糖料安全、促進(jìn)農(nóng)民增收和推動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。