一颗甜菜的“数智红芯”：如何用大模型激活中国甜菜产业新质生产力？

“高质量数据集走到哪，AI就到哪。” ——这句2025数博会的金句，正从甘蔗田、骆驼牧场、牧草坡地，一路北上，深入黑龙江的黑土地、新疆的绿洲灌区、内蒙古的河套平原。

当南方甘蔗撑起“半壁糖业”，北方的甜菜——这一耐寒、耐盐碱的“红色糖源”，正默默贡献着全国15%以上的食糖产量。我国甜菜年种植面积约300万亩，主产区集中在新疆（昌吉、伊犁）、内蒙古（呼伦贝尔、巴彦淖尔）、黑龙江（齐齐哈尔）、甘肃（张掖），是保障国家糖业安全的战略性作物。

但甜菜产业长期困于含糖率波动大、青头比例高、机械收获损失重、病害频发、良种依赖进口等痛点。更关键的是——甜菜的“糖分积累拐点”“最佳收获窗口”“根腐病早期预警”等核心环节，仍靠“掰开看颜色、尝汁估甜度”的经验判断，缺乏精准、可计算的数据支撑。

今天，我们提出：以“甜菜高质量数据集”为基石，训练垂直领域大模型，打造覆盖“育种—种植—管理—收获—加工”全链条的智能服务产品，让一颗甜菜从“土里红疙瘩”蜕变为“数据定义的甜蜜单元”。

一、破局甜菜产业五大瓶颈：从“粗放种植”走向“精准提糖” 产业现状与核心挑战：

• 含糖率不稳定：同一地块糖锤度（°Bx）波动达12–18°，直接影响糖厂出糖率；

• 青头比例高：露肩导致杂质多、糖分低，糖厂扣杂严重；

• 机械收获损耗大：切顶过深伤根、挖掘不净留土中，损失率达8–15%；

• 病害难防控：根腐病、褐斑病一旦爆发，整片减产30%以上；

• 良种“卡脖子”：高端抗病高糖品种70%依赖KWS、BETASEED等国外公司。

而这一切的根源，在于甜菜糖分合成与转运的关键生理过程高度“黑箱化”——何时糖分达峰？哪块地该优先收？全靠技术员“掰开看芯红不红”。

要破局，必须建设一个以含糖率为核心、全生育期贯通、多模态融合的高质量数据集。

我们提出甜菜数据集“五维标准”：

维度

具体体现

规模“大”

覆盖主产区（新疆、内蒙古、黑龙江、甘肃）、主流及国产新品种（如“甜研309”“KWS1146”）；采集从播种→出苗→叶丛期→块根膨大期→糖分积累期→成熟→收获→入厂全链条数据；包含土壤（pH、盐分、硼含量）、气象（积温、昼夜温差、霜冻）、无人机多光谱影像（NDVI、红边指数）、植株图像（叶色、青头高度、病斑面积）、理化指标（锤度°Bx、蔗糖分%、钾钠比、α-氨基氮）、收获参数（切顶高度、挖掘深度、损失率）、糖厂反馈（出糖率、杂质率、扣杂记录）。

安全“牢”

遵守《数据安全法》《农产品质量安全法》；农户地块、糖厂工艺脱敏；对含糖率、品种基因型等敏感数据加密审计；建立“一田一码”追溯体系。

规范“正”

建立统一标准：如“锤度≥16°Bx、青头≤2cm为优质原料”“α-氨基氮≤3.5mmol/100g”；制定图像标注规范、近红外光谱校准流程、元数据模板（地块ID、品种、播种密度、灌溉记录）。

效果“好”

支撑模型实现：含糖率预测误差90%，高糖地块识别效率提升50%，糖厂平均出糖率提高0.7个百分点。

应用“广”

服务种植户（收获决策）、合作社（调度运输）、糖厂（原料分级）、育种机构（性状关联）、政府（产能调控）。

建设路径：“场景驱动 + 生态协同”

• 场景驱动：围绕“整片地糖分不达标被拒收”“霜冻前没收完烂在地里”“根腐病爆发无预警”等真实痛点，反向设计数据采集；

• 生态协同：联合中国农业科学院甜菜研究所、东北农业大学、国家糖料产业技术体系、中粮屯河/新疆绿翔糖业/内蒙佰惠生、大疆农业、主产省农业农村厅，共建共享数据资源。

有了高质量数据，下一步是打造甜菜垂直领域大模型——一个能“感知糖分脉动、预判霜冻风险、优化切顶深度”的AI甜度官。

核心能力

• 多模态理解：看懂无人机影像中的青头比例与叶斑病，解析高光谱数据中的糖分分布，关联昼夜温差与钾钠比对糖分积累的影响；

• 时空推理：结合未来5天霜冻预报，动态生成“优先收获地块清单”；根据块根膨大速率与叶色衰变，推荐最佳切顶高度（如“保留1.5cm青头”）；

• 知识问答：回答“这地能收了吗？”“为什么糖分上不去？”“根腐病怎么防？”；

• 决策建议：如“当前锤度16.3°，预计48小时后达峰，且72小时后有-5℃霜冻，建议立即安排收获”；或“该地块α-氨基氮偏高（4.1），建议下一季减少氮肥、增施硼肥”。

基于通用大模型，注入甜菜糖分代谢模型、“品种-土壤-气候”互作数据库、糖厂压榨工艺知识图谱、病害AI识别图谱，实现“感知-预测-调度-优化”闭环。

三、从模型到产品：让AI“从田间红到糖罐甜” 1. 「甜菜管家」APP —— 农户的AI农艺师

• 拍照识别青头高度、估测锤度、判断成熟度；

• 接收霜冻/大风预警，推送抢收或覆膜建议；

• 查询当日糖厂收购价、高糖奖励政策、国产良种申领渠道。
  ✅价值：降低被拒收风险，亩均增收150元+，助力国产种子替代进口。

• 接入万亩甜菜田遥感与物联网数据，实时生成“糖分热力图”；

• 自动生成“最优收获与运输调度计划”，匹配糖厂压榨节奏；

• 构建每车甜菜的“品质档案”，支持“按质论价、优质优价”。
  ✅价值：将糖厂平均出糖率提升0.5–1个百分点，相当于全国年增产白糖3–6万吨。

• 扫码查看“这块冰糖的甜菜来自哪”（产地、品种、锤度、加工工艺）；

• 学习辨别“高纯度甜菜糖”（晶体透亮、无焦味、溶解快）；

• 了解甜菜糖的低升糖指数（GI=60）优势，适合控糖人群。
  ✅价值：打破“甜菜糖=劣质糖”偏见，推动国产糖从“工业原料”迈向“健康食品”。

• 筑基（1年内）
  启动数据集共建，完成3万+甜菜图像、8000+锤度与病害时序数据采集，发布《甜菜高质量数据集建设指南》。

• 跃升（1–3年）
  发布甜菜大模型1.0，在新疆昌吉、内蒙古河套试点“甜菜管家”，在中粮屯河、佰惠生上线“智慧糖链”，服务50万甜菜种植户与十大糖企。

• 引领（3–5年）
  大模型成为糖料作物“北疆数字基础设施”；数据集赋能保险（“霜冻指数保险”）、国产良种审定、国际糖业标准互认；推动中国甜菜从“保供压舱石”迈向“高糖、抗逆、智能化”的全球竞争力标杆。

在AI时代，它承载着黑土地的厚重、戈壁绿洲的坚韧、科技的精准、糖业安全的底线。

我们有责任、有能力，率先建成中国甜菜的高质量数据标杆，训练出“最懂中国甜菜”的大模型，打造从新疆棉田旁的甜菜地到城市控糖厨房的智能服务链。

因为，

高质量数据集走到哪，AI就到哪。

而中国甜菜的智能化未来，
就从这一颗芯红糖高、安心可溯开始，
滋养亿万家庭的甜蜜与国家的糖业自主。