AI 技术在福建油茶产业高质量发展中的应用场景分析

严 谨 张兰花 连鸿磊

（1.福建商学院，福建福州，350016；2.福建技术师范学院，福建福清，350300）

一、前言

油茶产业关乎粮油安全，按2023 年1 月《加快油茶产业发展三年行动方案（2023—2025年）》，3 年新增油茶种植1917 万亩、改造低产林1275.9 万亩，茶油产量达200 万吨，任务艰巨。[1]福建是中国油茶原产地和第四大产区，2003 年集体林权改革后福建逐步发展绿色经济，油茶产业是绿色经济的重要组成部分，截至2020 年底，福建油茶林面积23.23 万公顷，产值3.67 亿元，主产区三明、龙岩、宁德、南平的面积占81.2%，[2]2008 年以来国家扶持种植的高产油茶逐步进入盛产期，2018 年以来油茶林面积减少与油茶籽产量增长同步进行，难得2020、2021 年油茶连续丰收，销售成为油茶产业发展的瓶颈，国内销售困难与生产成本持续上涨相叠加，加上国际市场橄榄油的低价挤压，在价格与成本的双重挤压下，急需向高质量发展转型。

按2019《人工智能安全标准化白皮书》，人工智能AI 是利用一种数字计算机或者其他由计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知周围环境、获取相关知识并且使用，以获得最佳结果的系统。AI 技术的基础算法技术可以实现和不同产业不同领域的融合，传统产业数字化转型提升产业效率，促进产业跨界融合，改变产业组织的竞争模式，赋能产业升级。2000 年习近平总书记在福建工作时，前瞻性地提出“数字福建”的战略构想，2021 年数字经济增加值约2.32 万亿元，占福建GDP47%，居全国第7 位，数字经济已然成为福建油茶产业高质量发展的重要引擎，如何推进AI 技术在福建油茶产业高质量发展中的应用场景成为亟待解决的现实问题。

2017 年党的十九大提出高质量发展，党的二十大报告中，高质量发展是“中国式现代化的本质要求”之一。金碚认为，高质量发展的本质是，走符合实际和具有特色的道路，以有效和可持续方式满足人民不断增长的多方面需要，赵剑波等认为，从经济发展观视角，高质量发展需要转变增长方式，切换增长动力，提升发展效率，分享发展成果，[3]张军扩等列出包含高效、公平、可持续3 个目标的高质量发展指标体系，[4]韩旭东指出，信息技术能够提高人力资本、提升农户的市场对接能力、激发互联网消费、创造就业、改善农业产业组织体系，促进农业高质量发展。[5]夏显力等以市场需求和数字技术共同促进农业高质量发展的分析框架，提出产业体系、生产体系、经营体系和政策评估机制四个高质量发展的路径。[6]任保平等认为，技术创新是高质量发展的动力，要从科技创新、产业创新入手，在推进人工智能、大数据、互联网与实体经济深度融合的基础上促进传统产业升级，推动产业迈向全球价值链中高端。[7]

国内学者对油茶产业发展的研究大致可分为三类，第一类是宏观产业发展，围绕经营机制、经营模式、政策支持、发展趋势等展开，陈永忠等提出，整合科技资源，搭建油茶产业发展大数据与交易平台；第二类是区域产业发展，结合区域经济、文化特点研究产品供给[8]和市场需求，提出茶油目标市场与相应营销策略；第三类是国际比较视角的研究，比较茶油与橄榄油产业发展，借鉴国际经验推进中国油茶产业发展。2023 年1 月知网检索油茶产业高质量发展的论文仅74 篇，以“AI”“人工智能”“油茶”为关键词搜索，仅找到8 篇文献，其中，AI 技术在采摘中的应用尚处于理论探讨，与地理信息结合的油茶知识图谱系统已实际运用于良种选择和推广中，相关文献有，人工智能在农业的应用，江西省智慧林长制平台软件，福建“农业云131”信息工程建设和应用等。油茶产业高质量发展的研究刚起步，尚未看到AI技术在油茶产业应用的研究。因此，本文以福建为例，探讨AI 技术在福建油茶产业高质量发展中的应用场景，不论是在研究视角选择还是研究内容方面都丰富了油茶产业发展的理论研究，可为油茶产业高质量发展提供理论依据。

二、福建油茶产业高质量发展对AI 技术应用的场景需求

目前AI 向越来越多的传统行业渗透融合，AI 适合于农业中的细分优势行业，产业集聚度高，具有规模化的产区和品种集中区，而油茶正是这样的产业。福建既是油茶的主产区，又是重要的茶油消费地，2020 年前，福建不仅消费本土生产的所有茶油，每年还从湖南、江西、广西等省调入大量的茶油。本文运用价值链理论，参考任保平等的概念界定，高质量发展是产业向高附加值的知识密集型转化的过程。始于1985 年波特提出的“价值链”理论，已发展成为国内、国际竞争的制胜法宝，高附加值的价值环节是全球价值链的战略环节，中小企业促进价值链节点上的价值增值，要点是吸纳先进技术与开发创新，油茶产业正从地方价值链、国内价值链向国际价值链发展，油茶产业高质量发展体现在，实现价值链环节的增值，延伸产业价值链，完成价值链的攀升。由于油茶产业以小农户经营为主，而AI 技术需要的投资小农户难以承受，本文主要讨论油茶大户、企业或公司在油茶产业生产、加工、销售对应的价值链节点，对AI 技术的应用场景。

（一）生产阶段亟须AI 技术降低种植、管护、采摘成本

近年来随着劳动力成本上升，油茶种植基本上采用机械化挖穴，人工植苗的方法。油茶林除草，幼林期每年3 次，2 ～3 年后每年1～2 次，施肥每年1 ～2 次，人工成本很高，除草、施肥以人力为主，辅以部分机械操作，目前采摘尚无法进行机械化操作。随着人口红利消失，AI 技术可以帮助种植者进行智能化管理，减轻体力劳动，填补劳动力缺口，降低油茶种植、管护阶段大量的劳动力成本，提高油茶林的生产效率和质量。

（二）加工阶段需要AI 技术提升加工效率和品质

茶油加工以机械化为主，辅以部分人工，但产品质量保障不够。由于成套设备投资大，而油茶生产只能适度规模化，目前以传统机械设备为主，人工智能的设备应用较少。智能化生产通过机器视觉、机器学习、深度学习等手段，实现加工过程自动分级、清洗、破碎、压榨等过程，提高加工效率和品质。

（三）销售阶段和售后服务需要AI 技术精准对接市场

以小农户为主的生产模式，茶油产品的顾客认知度与信任度不高，运用数字化营销进行营销推广，借助区块链技术和信息平台进行溯源管理，向顾客提供质量保证，有助于销售的增长。但面临着对接全国或地区性信息平台的限制。

三、AI 技术在福建油茶产业高质量发展中的应用场景设想

（一）智慧种植提高产量降低成本

AI 技术已经开始运用于农业的智慧种植，结合物联网的技术，监测环境，选择苗木，用智慧种植、云种植代替油茶的人工种植，种植挖穴的宽和窄决定于对坡度、土壤、气候等大数据分析后的最佳结果，通过机械上的传感器进行操作，保证宽窄一致，有利于油茶苗的根系生长；在底肥施用中，比较不同土壤状况，选择不同肥料配方，自动混合化肥和有机肥，保证正确施用比例，促进底肥长期发生作用，提高油茶林后续产量。

传统的油茶林通常种植在比较瘠薄的酸性土壤上，一直以来全国油茶林的水肥不足，福建也是这样，研究团队在2008 ～2020 年对主产区三明、龙岩、宁德28 个的大户与企业调研显示，种植总面积25564 亩，施用底肥的只有12016 亩，占总面积的47%，如包括小农户，施用底肥的比例就更低了，约为30%，缺乏底肥加大了管护的肥料成本和人工成本，随着人口老龄化和新生儿出生数持续下跌，人工成本正处于快速上升中。AI 下底肥不仅可以提高产量，更大大节约了后续的施肥人工和肥料成本。

（二）数字管护实时调整作业方式

目前农机装备智能化已经应用于农业的收获、施药、播种等环节，提高效率的同时可以采集生产数据，应用于油茶产业，可以采集土壤、油茶籽产量等信息，根据环境及油茶林的具体情况，实时调整作业方式。从喷灌、滴灌到智能灌溉，虽然滴灌应用成本比较高，但少部分油茶林已经开始使用滴灌技术，升级的智能灌溉技术为油茶林准备最佳的水肥环境，可以进行精准的天气、土壤干湿比等各方面数据的综合分析，从而自动确定滴灌的时间、次数、范围等，自动调整输水管中的水肥比例以达到最好的效果，从而降低管护费用，更可避免类似2022 年的干旱，油茶林枯死引发的山林火灾造成的长期损失。

病虫害防治方面，在AI 系统中录入病虫害的种类及特点，通过基因分析与环境分析，AI 系统可以第一时间发现病虫害并提出预警，经综合分析给出解决的方案。如，广西林业科学研究院开发的油茶病害自动识别应用系统，应用人工智能图像技术，通过移动端进行实地实时识别。在除草环节，使用监控摄像头和养护机器人，通过传感器精准去除梯带上的杂草，特别是顽劣性芒草，对于固定的基地，无人驾驶作业车辆可以在编程完毕后，24 小时自主工作。油茶林种植在山地，有不同的地形，适合使用坦克履带的智能除草机器。目前世界上已经投入应用的AI 除草机器，有美国Carbon Robotic 公司生产的自动除草机，适用于1000亩以上农田全面的自动化除草，通过人工智能和激光热能清除杂草，每小时可除草10 万株，且不会破坏农作物和土壤。英国Small Robot 公司开发的除草机器人Dick，配备了自动驾驶技术，主要依靠计算机和高分辨率摄像机进行工作，扫描地面上的农作物，通过AI 计算机精准找出杂草的位置并标记开启激光除草，形成完整的“除草—播种”系统，可以减少40%的成本，95%的农药使用量。国内扬州大学张瑞宏教授团队自主研发的火焰封草复式作业机和机械除草机，火焰封草使用液化气为燃料，成本为12 ～15 元/亩，比化学除草每亩节约成本30 元。河北林业职业学院刘斌团队研究的林业智能装备可以5 公里远距离遥控，小型农林业用机器人，开沟、施肥、除草、灌溉、打药等，一键达成。

人力成本是仅次于建园种植的第二大成本，据我们研究团队测算，种植头5 年的人力成本，农户经营（100 亩以下）约占总成本20.2%，小公司经营（100 ～500 亩）约占总成本36.5%，中等公司经营（500 ～2500 亩）约占总成本32.8%。油茶采摘时间集中且只能人工采摘，年年采摘伴随劳动力成本持续上升，目前油茶机械采摘尚在实验和小规模测试阶段，AI 技术的农业机器人和无人驾驶农具，加入适用于山区地形的履带式等设计，有望突破现有技术的限制，运用于油茶产业。通过手机、电脑等设备端，可实现对相关工作的监管与调控，降低管护、采摘节点的生产强度，减少人工的使用，降低劳动力成本。

（三）智慧加工提高效率满足个性化需求

生产全过程AI 控制，主要依靠计算机和各种传感器来实现精准的控温控水工作。目前青果烘干、自动剥壳正在应用与改进之中，液压式机器的人工使用量高，滚筒压榨一体化机省人工，但液压式机器生产的产品质量高于滚筒压榨的。笔者调研，生产3000 斤茶油，使用自动剥壳机效率可以提高10 倍，自动剥壳机只要4 天完成剥壳，而人工剥壳需一个月，每天雇老年人10 ～20 个，工资每天30 元，需要花2 万多元。智慧烤茶籽，智能生产不仅提高生产效率，降低自然风险，而且保证了茶油产品质量的稳定性。智慧加工连接AI 营销系统，提供满足顾客偏好的个性化产品，开拓新市场，提高加工节点的价值增值。

（四）大数据分析引领智能化营销

农机装备智能化采集的生产数据不仅可用于品种改良的研究，也可以用于预测未来的产量和市场供给，从而预测价格。钱晔运用产业数据和人工智能算法，构建云南省鲜切花价格预测模型群[9]可为油茶产业提供借鉴。AI 搜集的大数据结合常山油茶指数或全国数据库，可以预测产量与价格，进而分析市场供求，制定和改进营销方案；还可用于油茶大小年的产量控制，在小年的时候分析标记油茶林中需要间伐的油茶树，在大年进行间伐；在小年的时候增加水肥施用和除草管护，增加产量以提高利润。还可针对油茶林大小年的特点，选择不同的管护和水肥管理方案，以降低自然风险，降低价值链中生产节点的成本。

在销售推广方面，AI 系统可以整合海量数字资源，捕捉到其他地区先进的推广方式，提供给厂商或者消费者多种的品牌推广方案。Explainable AI 在预测油茶产品在某个地区的销售量时，可以搜集往年跟油茶销售量有关联的特征数据，用机器学习模型（一般用线性回归模型）经过多次拟合训练，去寻找对应关系，只要能找出有效的对应关系，就可以根据这些特征实现销售量预测。

借鉴福建“农业云131”茶叶质量安全追溯平台，连接生产、加工、销售、流通等价值链节点，精准对接小农户，保障消费者和经销商利益，油茶产业可以接入该平台，应用AI技术的全过程精准服务，连通国家农业大数据资源中心，跟京东、淘宝、小红书、抖音等厂商实时信息共享与延伸应用，通过大数据挖掘与分析，精准研判市场，结合生产和成本，预测销售，推荐开发有潜力的市场与合适的营销方案，实现品牌推广和客户服务，提高油茶产品的市场竞争力和消费者满意度。

（五）服务平台的拓展和应用，延伸产业价值链

应用现有AI 技术的服务平台、物联网和直达乡村的快递系统，以低成本连接个人、小农业户与大市场。连接全国“12316 三农综合信息服务平台”，福建“农业云131 信息平台”等各类平台，以互联网、物联网和大数据管理系统协同使用，促进产业价值链提升。

借鉴美国宾夕法尼亚州plant village 农业专家系统，德国的plantix 公司开发的安卓APP的专家系统。2017 年以来，在福建省的农业智慧园，福建省农科院专家通过物联网对农业智慧园的农民进行技术指导；江西省进贤县建立的农业网络专家系统，在培训、提高劳动力素质中卓有成效。近年来农业人工智能服务平台主要由企业建设，包括阿里云ET 农业大脑，百度大脑的智能农业，佳格“耘境”数字农业系统，麦飞科技的麦云农业AI 云平台等，发展迅速，各有特色。基于AI 技术形成的产业价值链将对油茶产业组织进行系统性重构，在动态演化中实现产业技术升级。由于油茶产业使用AI 的场景制约因素的影响，需要服务系统提供多任务的协同作业，农业机器人集除草，施肥、采摘、信息采集与分析，需要服务平台系统以租赁分摊付费或政府补贴等方式，以降低成本，促进AI 技术在油茶产业的使用。

延伸产业价值链，挖掘油茶价值链中的增值潜力。AI 可综合考虑地区生态情况，实现生产、加工与生态环境保护的平衡，而生态环境越好，茶油及衍生产品的质量越好，油茶林的乡村旅游和休憩的质量更高。AI 技术就可以从生产环节的绿色种植、农家肥施用、防治害虫等方面获得原先没法采集的数据，测算整个产业链中不同环节的碳排放数据，运用碳标签，在实现销售价值的同时，实现生态产品价值。

四、AI 技术应用于福建油茶产业高质量发展的优化策略

（一）接入已有AI 数字化服务平台

响应国家战略，接入相应服务平台，如福建“农业云131”信息平台，采用机载终端和云平台相结合的应用模式，其机载终端包括关键作业状态信息传感器和移动数据通信模块，展示生产、经营、管理全过程信息，进行土壤、施肥、采摘、加工、销售全过程质量追溯，小程序、公众号与村级管理系统连接，公共数据上传云端平台，进行数据挖掘分析，同步提升政府管理和企业效益，其中的果蔬系统可以拓展应用到油茶产业。

（二）政府通过区块链智能合约进行管理

由于油茶投资回收期长，需要政府对运用AI 技术的大中型厂商给予低息或贴息贷款提高数字化水平，链接现有智慧农业的相关服务平台，服务小农户。油茶以低技能劳动力为主，应用型人工智能主要是开发和应用产业机器人，需要政府加大对劳动力的培训，培养兼具油茶生产、营销与AI 知识的复合型人才，鼓励技术人员学习先进技术，或政府用科技特派员系统，或购买科技服务团进行技术服务。通过区块链智能合约，精准管理各项目的扶持补贴与建设，AI 和油茶产业融合的专项计划等，并通过AI 系统，采用“众筹管护”等取得社会力量的金融支持。

（三）以数字孪生模拟现实，促进数据化产业生态建设

油茶企业以小规模私营企业为主，数据化产业生态中，核心企业可以扩大用户连接和获取用户数据，更高效地连接用户，整合碎片化价值。主产区三明、龙岩、宁德、南平集聚着油茶产业的主要核心企业，在乡村数字经济的发展中，随着参加者增加，网络价值呈指数级增长，以数字孪生模拟现实，可以进行有效测算，提高价值链参与企业的获益能力，促进数据化产业生态建设。

（四）引导产业融合，实现价值链攀升

以三明为轴心，建设油茶专业化的区域性产业集群，拓展生态、文化的延伸功能，促进与二、三产业深度融合。油茶是需要当地独特气候和地理环境才能培育出来的高端传统产品，国际高端农产品都体现出雄厚的文化积淀，[7]因此要在产品上体现情感和文化的对接，展示客家文化、莆仙文化等各异的乡村文化。

云计算、人工智能、区块链、物联网、大数据等信息技术正在重构全球价值链，在现有世界三大区域价值链中，福建油茶正处于中国、日本主导的亚洲区域价值链范围，以闽商著称的福建人，在全国5000 万华侨中占了21.76%，分布于世界160 多个国家，福建线路遗产丰富，天然具有开发国际市场的优势。福建可以发挥外贸强省的优势，抢占价值链的制高点，以各类AI 技术平台参与国际市场的开拓，实现油茶产业价值链攀升。