我国烟草农业蓬勃发展的亲历与见证

         河南农业大学是我国最早设立烟草专业的高等学府。 回溯至 １９７５ 年，河南农学院 （未更名为河南农业大学时的校名） 在许昌办学期间， 开创性地开办了全国首个烟草专业。 时至 ２０２５ 年， 河南农业大学的烟草教育事业已走过整整五十载春秋。 半个世纪以来， 我校烟草教育体系不断丰富完善， 基本覆盖烟草农业全链条， 包括育种、 栽培、 调制、 生物技术、 植保等诸多领域， 为我国烟行业输送了大批高素质专业人才， 在行业内赢得了卓著声誉。 近年来， 学校又适时增设香精香料工程专业， 迈入烟草工业人才培养的新阶段， 开启了烟草教育事业下一个辉煌五十年的崭新篇章。         ２０ 世纪 ７０ 年代， 在我国农村普遍实行 “三级所有， 队为基础” 的经济体制背景下， 烟草种植与生产主要以生产队为单位统一组织。 我家乡所在地也开展烤烟种植， 当时普遍采用烘烤能力为 ８ 至 １０ 亩的自然通风烤房， 每炕装烟约四百竿， 俗称 “标准烤房”。 此类烤房结构较为简陋， 墙体多由夯土或土坯砌筑， 砖结构较为少见。 在供热方式上， 较完善的烤房将火炉与火道 （火管） 设于室内， 从外部进行烧火操作； 而一些更为传统的烤房， 则是在室内挖掘地沟， 两侧砌筑火炉， 直接在烤房内生火加热。每个生产队均配有专职的烤烟技术员， 负责烘烤全过程。 当时的烘烤技术整体奉行 “高温快烤” 原则， 操作多依赖个人经验， 技术粗放， 随意性较强， 民间称之为 “老三天”， 意指 ３ 天内完成一炕烟的烘烤。 １９７８ 年 １２月， 党的十一届三中全会召开后， 农村开始推行经济体制改革， 烟叶生产由集体经营逐步转变为家庭联产承包责任制， 一家一户的分散种植模式，使得原有 ４００ 竿容量的大型烤房难以适应新的生产需求。
        ２０ 世纪 ８０ 年代伊始， 为适应农村经济体制变革与烟叶生产模式的转型， 烟叶烘烤技术迎来了重要的发展契机。 行业开始将关注点聚焦于如何通过工艺与设备的革新， 充分发挥优质烟叶的潜在价值。 在这一背景下，烤房结构持续优化， 烘烤工艺也逐步从粗放走向精细、 从经验走向科学。         ８０ 年代中期后， 在韩锦峰教授的带领下， 我们深入开展了 “优质烤烟成熟机理及成熟标准的研究”。 通过系统分析河南省主要烟区优质烟叶在成熟期间的生理生化变化规律， 我们揭示了内在物质转化与外观形态特征、 烤后质量之间的内在联系， 明确了烟叶成熟的生理生化机制， 提出了科学可靠、 易于辨识的优质烟叶成熟外观和内在定性定量判断标准。 该项目于 １９９１ 年和 １９９２ 年分别荣获河南省政府和中国烟草总公司科技进步奖三等奖 （韩锦峰、 宫长荣等）。 这一研究成果不仅完善了烤烟成熟理论体系， 更在实践中为提升烟叶成熟度、 改善烟叶质量提供了重要的理论依据和技术支撑。
         到 ２０ 世纪 ９０ 年代， 全国全面推行 “三化” 生产， 烟叶生产水平和烟叶素质普遍提高， 但烘烤技术相对滞后， 影响了烟叶的质量和可用性， 也制约了烟农种烟的积极性。 我们从 １９９２ 年开始， 深入系统地研究了烟叶在烘烤过程中的生理生化变化、 物质转化和质量形成规律及其与烘烤环境条件的关系， 揭示了烟叶烤黄、 烤干、 烤香的生理生化机制， 较为完善地创立了烟叶烘烤应用技术理论， 并在此基础上， 分析继承传统烘烤技术的精华， 借鉴汲取国外先进烘烤工艺的内涵， 创建了科学先进、 技术可靠、可操作性强的烤烟三段式烘烤工艺和技术体系。          烤烟三段式烘烤工艺以 “低温慢烤、 烤黄烤香” 为根本指导思想， 确立了 “低温充分变黄、 中湿慢速定色、 降低干筋温度、 重视湿球温度” 为核心的技术原则。 该工艺体系通过对烘烤过程的系统简化、 关键技术环节的优化及核心参数的量化， 显著提升了整体操作性与适用性， 既符合我国实际生产需要， 也与国际先进烘烤技术体系相接轨。 “烤烟三段式烘烤理论与应用技术研究” 项目于 １９９９ 年荣获国家烟草专卖局科技进步奖二等奖 （宫长荣、 汪耀富等）。 该成果系统构建了我国烤烟烘烤的理论框架与技术路径， 为行业后续的技术升级与体系化发展奠定了坚实基础。          ２０ 世纪 ９０ 年代中期， 国家烟草专卖局在全面推进烟叶 “三化” 生产过程中， 将烟叶烘烤作为关键环节予以高度重视。 １９９５ 年 ５ 月至 ６ 月， 中国烟叶生产购销公司先后在长沙、 贵阳、 郑州、 沈阳组织全国烤烟三段式烘烤技术与节能烤房改造培训会议， 并安排我在 １９９７ 年 １ 月和 １９９８ 年 １月的全国烟叶工作会议上， 先后作了 “提高烟叶烘烤质量的关键技术问题” 和 “烟叶烘烤的相关技术与提高烟叶质量” 的专题技术报告， 引起各级烟草公司对烤烟三段式烘烤及普通烤房标准化改造工作的广泛关注与高度重视。 项目采取 “效益引导， 示范带动， 狠抓落实， 普及推广” 的农业新技术推广模式， 通过各类技术培训， 制作发放录像带、 光盘及各种技术资料， 进行广泛宣传， 实现了我国烟叶烘烤的技术进步和创新发展。 至２０００ 年， 全国累计建成普通标准化烤房 ４８０ 余万座， 技术推广率达到 ９５％以上， 取得了显著的经济与社会效益。 “全国烤烟三段式烘烤工艺及配套技术的应用与推广” 项目于 ２０００ 年获国家烟草专卖局科技进步奖一等奖（赵兴、 宫长荣等）。 该成果标志着我国烤房设备与烘烤技术实现了历史性跨越， 不仅推动了全国烟叶烘烤技术的整体进步， 也培养了一支高素质的技术队伍， 为行业可持续发展奠定了坚实基础。
         期间， “ＰＪＫ－２００ 型节能增质烤房的推广应用” 项目也于 ２０００ 年获河南省政府科技进步奖二等奖 （张百良、 宫长荣等）， 进一步丰富了烤房技术改造路径， 为烟叶生产的提质增效提供了重要支撑。

进入21世纪：密集烤房研究应用推进烟草农业现代化

         进入 ２１ 世纪， 随着我国社会经济的快速发展， 农村劳动力结构发生显著变化， 土地流转进程加快， 烟草种植模式逐步向规模化转变。 在此背景下， 原有以自然通风为主的标准化小型烤房已难以适应种烟大户的规模化生产需求。 为解决这一问题， ２００３ 年底， 由中国烟叶公司牵头， 我们联合全国主要烟区及科研院所， 共同在国家烟草专卖局立项 “烤烟适度规模种植配套烘烤设备的研究与应用” 课题， 并于 ２００４ 年正式启动实施。 项目推进过程中， 恰逢 ２００５ 年国家烟草专卖局明确提出并大力推进现代烟草农业建设。 密集烤房作为现代烟草农业的重要装备， 其研究与应用工作得到了国家烟草专卖局领导的高度重视， 阶段性研究成果随即在全国得到推广应用。
         对密集烤房的研究， 一是制定密集烤房建设技术标准， 统一密集烤房建造和设备配置。 围绕密集烤房建造结构的科学性、 耐用性， 重点对密集烤房建设结构形式及供热、 通风和温湿度控制设备等关键部件的材料、 结构和技术参数等进行了深入研究， 形成了相关技术规范； 二是深化密集烘烤应用技术理论和烘烤关键技术研究， 建立和完善密集烘烤配套技术体系。 根据烤烟三段式烘烤技术理论， 结合密集烤房 “装烟密集、 强制通风、 热风循环、 精准控制” 的特点， 研究优化了密集烘烤工艺和技术指标， 建立和完善了以 “密集装烟” 和 “低温中湿慢变黄， 中湿定色慢排湿， 关键节点稳时间， 微风干筋保香气” 为核心的提质增香密集烘烤工艺技术体系， 填补了我国密集烘烤应用技术理论的空白。
        围绕密集烤房加热系统设备开展的技术研发， 经过反复试验、 改进与测试， 最终确认了其可靠性与耐用性。 期间先后申报发明专利 ３ 项、 实用新型专利 １６ 项， 涵盖烤房建造结构形式、 供热系统设备、 热风循环风机等多个方面。 值得一提的是， 在相关专利正式获批之前， 我们便以 “密集烤房技术标准” 的形式将专利内容全部体现出来， 通过国家烟草专卖局文件下发， 要求生产厂家按要求生产， 确保整体质量， 特别是核心部件供热系统的耐用性。
        密集烤房单座烘烤能力设计为烤烟 １８－２０ 亩， 具有明显的提质、 降本、 减工、 增效效果， 被烟农誉为 “傻瓜烤房”， “烟叶要烤坏都不容易”。 至 ２０１０ 年， 全国已新建密集烤房 ５２ 万座， 承担烘烤面积超过 １０００万亩， 烘烤能力占全国烤烟总面积的比例达 ５０％以上。 到 ２０１５ 年， 全国基本完成烤房设备的升级换代， 密集烤房烘烤能力已覆盖全国烤烟种植面积的 ９５％以上。 “密集烤房的研究与推广” 项目于 ２０１０ 年获中国烟草总公司科学技术进步奖一等奖 （陈江华、 宫长荣等）。 该成果标志着我国烟叶烘烤装备与技术实现了革命性变化与跨越式发展， 为现代烟草农业的推进提供了坚实的技术支撑与发展动力。

热泵烤房：绿色烘烤在发展

        １９９８ 年初， 我们团队承担了国家烟草专卖局 “增进烟叶烘烤质量的机理及电热式高效烘烤设备研究” 项目。 经过实验室反复试验与系统论证， 最终决定采用热泵供热方案。 １９９９ 年初， 在学校毛庄农场成功建造了我国第一台箱式热泵密集烤房试验机组， 即热泵密集烤房原型机 （以下简称热泵烤房）， 其烘烤能力和规格可满足烤烟生产需求。 该设备箱体采用聚氨酯保温材料， 配备 ２ 台 ５ 匹空调机组作为热源。 在空载试验温度达到７０℃后， 进行了烤烟荷载运行试验和性能测试。 试验表明： 烤房工作状态稳定， 温湿度控制精确， 烘烤能耗为 １． ８－２． ２ 度／ ｋｇ 干烟叶， 能效比 ３． ５－４． ０， 烘烤质量超出预期， 这便是我国的第一台热泵烤房。 该热泵烤房具有操作简便、 控温精准、 节能环保、 省工降本等显著优势。 基于此项创新成果， 我们成功申报并获得 １ 项国家发明专利授权及多项实用新型专利。 “增进烟叶烘烤质量的机理及电热式高效烘烤设备研究” 项目于 ２００４年荣获河南省政府科技进步奖二等奖 （宫长荣、 潘建斌等）。
         在本项目通过科技成果鉴定尚未正式获奖之际， 热泵烤房技术便已走出农大， 率先在福建南平烟区开展实地试验， 受到各方关注、 肯定与欢迎， 随即建造了由 ４８ 座烤房组成的热泵烤房群， 直接投入生产应用。         最近几年， 我们围绕烟草烘烤物联网技术开展了一系列探索工作， 研究了烟叶成熟采收的叶片颜色和状态， 以及烘烤过程中叶片颜色和状态、烤房温度、 湿度、 通风等数据的实时采集、 数据传输、 大数据分析、 烘烤预警、 烘烤远程调控等内容。 在积累大量试验数据并凝练理论认识的基础上， 我们逐步勾勒出烟草智能烘烤未来发展的三大可能路径： 路径一， 基于烤房烘烤环境 （温度、 湿度、 通风和时间） 数据的烘烤工艺曲线拟合，以相对容易获得的温湿度数据分析利用为主， 基于海量温湿度数据拟合特定区域、 特定品种和特定环境生产下烟叶的烘烤工艺大数据曲线， 通过云平台下发至烤房控制仪执行。 这一路径虽可根据大数据拟合适合本区域的工艺曲线， 但无法准确匹配实际烘烤烟叶的素质个性化差异。 路径二， 基于鲜烟素质智能识别的烘烤工艺曲线匹配， 以鲜烟叶素质数据的分析利用为主， 基于鲜烟叶数据和多元回归、 机器学习等算法， 建立特定区域、 特定品种和特定生产环境下的鲜烟素质智能识别算法， 通过对实际烘烤的鲜烟素质智能识别后匹配对应的烘烤工艺曲线。 这一路径提高了鲜烟素质与烘烤工艺的匹配度， 但未涉及烘烤过程中烟叶状态变化的动态识别和工艺的灵活调整， 因此存在烘烤条件与烟叶变化不协调的风险。 路径三， 基于烘烤过程烟叶颜色和状态智能识别的烘烤工艺自适应调优。 以烘烤过程烟叶颜色和状态数据的分析利用为主， 基于烘烤过程烟叶颜色和状态数据、人工智能和工艺仿真等技术， 建立烟叶外观颜色和形态与内在成分的智能识别算法， 通过烘烤过程烟叶颜色和状态的智能识别自适应调优烘烤工艺参数。 这一路径进一步提高了烘烤过程中烟叶状态和工艺参数的匹配度，可实现根据烟叶状态变化对烘烤工艺的自动、 自主调优， 但受限于烤房中烟叶状态数据采集的难度和海量建模数据集的需求， 预计需经历较长的研发与验证周期。