陕西省商洛市烟草公司镇安分公司烟叶管理股，陕西 商洛

收稿日期：2023年4月7日；录用日期：2023年5月9日；发布日期：2023年5月16日

摘要

为了进一步破解“在哪种烟”的难题，近年来镇安烟区在规划基本烟田永久保护制度的基础上，加快高标准烟田建设，不断提高烟叶生产资源配置效率，确保核心烟区、优质烟田和烟叶产能长期稳定。但由于镇安烟区烟田分布相对分散、土壤基本信息差异较大，各类数据无法准确快速汇集和统计分析，无法从数据层面为生产决策提供快速有效的支撑，制约镇安烟区烟草农业现代化发展。因此，本研究基于ArcGIS软件建立了符合镇安烟区烟叶生产管理需求的信息化管理体系。1) 依托ArcGIS平台将基本烟田的非空间数据矢量化，加入镇安烟区烟田土壤调研数据及烟区基础设施汇总数据，健全完善镇安烟区基本烟田信息化体系；2) 根据完善的信息化数据体系，搭建可提升当前烟叶生产效率、提高烟叶质量的管理体系。通过对当前镇安烟区烟田信息化管理体系的应用及分析，对下一步构建信息化数据库提出了发展方向和建议，为烟叶现代化、信息化发展提供参考。

关键词

数字农业，烟田信息化管理，ArcGIS软件，镇安烟区

Research and Development of Tobacco Field Information Management System in Zhenan Tobacco-Growing Area Based on ArcGIS

Shutong Dai, Zhiliang Peng, Tingting Wei, Gang Li

Tobacco Management Unit, Zhenan Branch of Shangluo Tobacco Monopoly Bureau, Shangluo Shaanxi

Received: Apr. 7^th, 2023; accepted: May 9^th, 2023; published: May 16^th, 2023

ABSTRACT

To further solve the “where to grow the tobacco” conundrum, in recent years, the Zhenan tobacco-growing area has accelerated the construction of high-standard tobacco fields on the basis of planning the system for permanent protection of basic tobacco fields, continuously improving the efficiency of the allocation of tobacco leaves production resources, and ensuring that the core tobacco-growing area, the quality tobacco field, and the capacity of tobacco leaves are stable for a long time. However, because of the relative dispersion of the distribution of tobacco fields in the Zhenan tobacco-growing area and the large variation in basic information on soils, the various types of data cannot be accurately and rapidly pooled and statistically analyzed, and it cannot provide rapid and effective support for agricultural production decisions at the data level which restrict the modernization and development of tobacco agriculture in the Zhenan tobacco-growing area. Therefore, this study established an information management system that meets the demands of tobacco leaves production and management in the Zhenan tobacco-growing area based on ArcGIS software. 1) According to the ArcGIS platform, the non spatial data of the basic tobacco field will be vectorized, the data of soil survey of the tobacco field in Zhenan tobacco-growing area and the infrastructure of the tobacco-growing area will be collected to improve the basic tobacco field information system in Zhenan tobacco-growing area; 2) Based on the well-established informatics data system, a management system can be built to improve the current tobacco agricultural production efficiency and improve the quality of tobacco leaves. Through the application and analysis of the current information management system for the tobacco field in Zhenan tobacco-growing area, we put forward the development direction and suggestions for constructing an informatics database in the next step, which will provide a reference for the modernization and informatics development of tobacco agriculture.

Keywords:Digital Agriculture, Tobacco Field Information Management, ArcGIS Software, Zhenan Tobacco-Growing Area

Copyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.

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1. 引言

地理信息系统(Geographic Information System, GIS)具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力 [1] ，是用于处理空间信息的软件系统，近年来被广泛应用于农业生产管理等领域 [2] [3] ，ArcGIS程序则在GIS的基础上，转化为可伸缩的全面平台，可结合使用者录入的非空间化数据，形成较为完整的农业信息化数据平台，从而进行更为精准的农业生产分析规划 [4] 。烟叶生产是我国农业经济的重要组成部分，在国家烟草总局推进烟叶生产数字化转型的要求下，将信息化管理应用到烟叶生产管理上，对镇安烟区烟叶生产转型升级具有重要意义 [5] 。

2. 镇安烟区烟田管理现状

2.1. 镇安烟区概况

镇安烟区地处秦岭南麓中段，位于秦淮降水线，属典型的山地丘陵地貌，内含南北两种气候，不同田块之间生态环境差异大，总体属亚热带与暖温带的过渡区域，烟草生育期内雨热同季，光照充足，年均降雨量600~800 mm，年均温度10℃~15℃，≥10℃的年活动积温在3500℃以上，大田期≥10℃活动积温为2200℃~2600℃，日均温25℃~27℃、日最高温 ≥ 30℃天数 ≥ 45天，年无霜期206天以上，烟区海拔多分布在700~1200米之间。近年来，种植规模稳定在2.3万亩，年收购量可达5.6万担，是陕西省烟叶原料的优质产地之一。

2.2. 镇安烟区烟田布局现状

根据上级政府出台的基本农田保护条例，镇安县出台了相应的基本烟田规划建设及永久保护制度，按照“生态优先、集中连片、规模种植、形成优势”的产业布局原则，科学划定了6万亩基本烟田。对划定的基本烟田，明确四址、绘制地图、统一编码，标注设施配套，建立档案卡册。但由于镇安烟区属山地烟区，烟田分布松散，汇总的基本烟田数据信息难以直观应用到烟叶生产中，在落实种植面积时，无法根据基本烟田图册逐一落实地块，致使镇安烟区实际植烟土壤条件及设施环境无法达到高标准基本烟田需求，高标准烟田种植率低于80%，制约着镇安烟区生产水平提升。

2.3. 镇安烟区基础设施建设情况

为提高基本烟田质量，镇安烟区划定的基本烟田全部纳入宜机化农田建设范围，按要求完善土地整理、水利、道路等配套设施。目前烟区共有烤房1318座，烟叶收购工作站8个，育苗工程12座，近年修建烟田机耕路11.6公里，修建烟水配套设施20座，均已完成信息化数据采集。但由于基础设施建设投入周期长、实时数据更新慢，无法及时与基本烟田信息同步，常因规划进度慢难以将配套设备快速落实到当年新种烟田，烟叶生产转型升级陷入瓶颈。

2.4. 镇安烟区信息化管理情况

目前镇安烟区已有用于烟叶生产环节技术管理的“双十星”管理信息平台和便于烟叶信息管理基础平台，但两个平台之间相互独立，数据无法共享并且平台间无关联性，难以实现平台的整合。而从功能上看，“双十星”平台以烟叶生产过程中“十大环节”管理为主，烟叶信息基础管理平台则以收购期间的交售信息为主，两者的后台信息均无法独立支撑烟叶生产中的数据化分析。因此，为了推动镇安烟区高质量发展，改进烟区生产管理模式，镇安烟区在完善基本烟田信息数据平台的基础上，基于ArcGIS平台构建烟田管理体系，以此推动烟叶生产转型升级。

3. 基于ArcGIS平台研发的烟田信息化管理体系

3.1. 建立基本烟田图斑绘制地图

镇安烟区利用ArcGIS平台，将基本农田信息与镇安县烟草公司基本烟田信息进行整合，通过实地测量，采集了基本烟田的坐标、海拔、坡度、面积等数据信息，绘制成镇安烟区基本烟田电子图斑地图(图1)，涉及38,707个图斑，最大图斑421.53亩，最小图斑0.0748亩。电子图斑实现了镇安烟区烟田数据可视化分析，为下一步烟区生产布局、土地流转、轮作倒茬等工作提供数据支撑。

3.2. 整合烟区基础设施信息

在形成基本烟田电子图斑地图的基础上，在数据中加入镇安烟区当前基础设施数据内容(图2)，除设施坐标、面积、数量等数字信息外，将烤房、烟田机耕路及烟水配套设施的建设、归属及维修等信息矢量化(图3)，直观地将烟田周边的基础设施配套情况反映在图斑地图中，为“宜机化”生产奠定基础。

图1. 镇安烟区基本烟田分布图

图2. 烤房信息录入过程图

图3. 镇安县基础设施矢量图

3.3. 采集烟田信息

镇安烟区有砂质土、粘质土、壤土三种土壤类型，根据徐晗 [6] 2013年对镇安县农用地土壤情况的调查，镇安县主要以黄棕壤、棕壤为主，除此之外，还有少量褐土、砂壤土及胶泥土共5种类型土壤。在管理体系建立过程中，结合基本烟田调研数据，将土壤类型、耕地年限等数据录入电子图斑地图种，构建完善符合烟区生产实际的烟田信息数据库。

3.4. 完善土壤条件信息

在汇总过程中，ArcGIS平台自动结合转化的矢量数据，对烟田的情况进行分析规划，达到精准分类的效果(图4)。因此为进一步探索烟田信息化管理，整合了烟田土壤肥力数据，根据土壤连作年限及营养状况将土壤划分为高、中高、中等、中低、低等5个肥力等级，为烟叶精准施肥提供信息化依据。

4. 烟田信息化管理体系的应用

4.1. 实现镇安烟区烟田信息化管理

镇安烟区研发了基于ArcGIS平台的烟田管理体系(图5)，在基本烟田电子图斑地图中，加入了基础设施、烟田土壤类型和土壤肥力等非空间数据，逐步构建了集优化烟叶生产布局、基础设施建设规划和精准施肥调控等作用于一体的烟田信息化管理体系，一定程度上补全了镇安烟区生产环节信息化管理的缺口，为实现全流程烟叶生产信息化管理提供经验支撑。

图4. 耕地资源质量分类成果图

图5. 镇安烟区烟田信息化管理系统全景图

4.2. 优化烟田生产布局

镇安烟区烟田连作年限普遍较长，10年以上的连作地块占烟叶种植面积的33.98%，多处烟田因长期连作而出现板结等养分失调现象。为确保产业稳定，镇安烟区通过研发的烟田信息化管理体系对植烟土壤进行条件选择，避开高标准农田、退耕还林田及建筑用地，在一般耕地中通过土壤类型及土壤肥筛选出符合条件的基本烟田，优化烟叶生产布局，提高高标准基本烟田的投入使用。同时根据烟田种植年限，及时将不适宜植烟的烟田进行优化，便于轮作倒茬管理。此外，对用种烟意向的烟农或村集体组织，可结合基本烟田电子图斑地图，有选择性的推动土地集中流转，保障烟叶优质稳产，提高土地资源利用率(图6)。

图6. 2023年镇安烟区植烟田块分布图

4.3. 基础设施建设规划

根据烟田信息管理体系，可以清晰、直观地反映出基础设施分布情况，方便在下一步建设种查漏补缺。对缺少配套基础设施的烟田，可通过烤房新建、迁移手段，解决烘烤问题，并及时进行烟田机耕路、烟水配套设施的建设规划。对烤房闲置数量较多的区域，可以通过推动周边基本烟田土地流转，增加种植面积，提高设施设备的投入使用率，实现土地资源与生产资源的合理配置。

4.4. 精准施肥

按照5种不同土壤类型根据土壤肥力化分为高、中高、中等、中低、低等5个肥力等级。根据不同土壤类型及土壤肥力，结合黄金辉等 [7] 对商洛烟区施肥分析情况，制定25种烟田差异化施肥方案，便于起垄施肥时实行精准的施肥管理(图7)。同时在后期大田管理时，可通过烟田数据搜索明确前期施肥情况，结合当前烟株长势，制定追肥计划，确保合理施肥，满足烟株正常生长发育需求。

图7. 镇安县永乐镇安山村烟田土壤肥力分布图

5. 总结与展望

烟田信息化管理体系构建是一项高投入的持续性工作，镇安烟区当前基于ArcGIS平台构建的烟田信息化数据库可以基本实现对土壤资源、基础设施的信息化管理，基础设施规划建设及精准施肥虽然已实现信息汇总，极大的提高了生产环节的效率，但在管理上还需要通过大量的工作量进行人工数据分析，以达到合理的资源配置。因此，镇安烟区的信息化管理体系将以进一步完善数据库为主，与农业局、气象局、植保所等研究单位实现数据共享，持续完善土壤水分、烟区气候和病虫害分布等信息，搭建烟叶栽培管理数据库。同时整合双十星烟叶生产管理平台与收购系统的信息数据，为全面实现烟叶生产全流程信息化管理奠定基础。

文章引用

戴舒童,彭智良,魏婷婷,李 刚. 基于ArcGIS研发镇安烟区烟田信息化管理体系
Research and Development of Tobacco Field Information Management System in Zhenan Tobacco-Growing Area Based on ArcGIS[J]. 农业科学, 2023, 13(05): 382-390. https://doi.org/10.12677/HJAS.2023.135052

参考文献