精确农业背景下的复合农机研究与技术发展趋势

    张金伟

    

    

    摘 要：精确农业是我国农业生产向合理化发展的新趋势，能够有效避免生产过程中的资源浪费与环境污染，精确农业思想的普及影响了农业机械的发展特点，也暴露了现阶段农机使用的一些弊端，通过强调农业机械必须向功能集成化发展的新趋势，说明了农业机械发展的新途径。

    关键词：精确农业;复合农机;技术;发展;趋势

    中图分类号：F323.3 ? ? ? ?文献标识码：A

    doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.06.011

    随着我国农村地区经济条件的不断提高，农业的生产方式有了很大的转变，农业机械化的普及显著节约了农业的生产成本，并保证了农业作业方式的进步。在农业机械广泛使用的背景下，精确农业以现代化农业机械为依托，充分结合网络技术、电子信息技术、定位技术以及传感器与控制技术，为农业生产的发展提供了更科学的方向。精确农业的实现必须以农业机械化为依托，这也在潜移默化之间影响了农业机械的发展路线，没有功能齐备的农业机械进行支持，精确农业的很多思想都难以实施，而通过农业机械的功能来实现精确农业的新思想，能够显著节约生产资源、降低成本投入，并减少现代化农业生产对作物和环境造成的不良影响。

    1 精确农业的特点与作用

    农业生产能够为人民生活和社会发展提供必需的粮食和工业原材料，我国从事农业生产及相关工作的人口众多。由于我国人均耕地不足，优良耕地所占的比例就更低，促使农业必须要在有限的耕地资源条件下创造更大的产量和效益，因此，精确农业相关理念的实施对于我国农业生产的发展具有现实和积极的意义。与传统的农业耕作方式相比，精确农业的实施具有以下优点：一是自然资源的合理化使用，有效减少水资源的浪费，并实现耕地土壤资源的最大化利用，同时能够增加农业产量;二是通过精确播种和施肥作业，并结合变量喷药等植保技术，显著减少种子和化肥的使用量，不仅有效降低生产成本的投入，更有利于环境保护和农业生产的长久发展;三是能源和人力资源的最小化消耗，精确农业不仅有效减少了生产过程中的机械作业无用功，更能通过提高农业机械的作业自动化程度减少操作人员的数量并降低驾驶劳动强度，同时有效节约能源消耗，更符合现代化农业生产的需求。

    2 农机使用的不足与弊端

    农业机械作为精确农业理念的实施者，农业机械的技术情况和特点决定了精确农业的普及与发展速度。近年来，随着农业机械的不断普及与发展，我国的农业组合耕种收机械化水平已经超过了55%，但对于精确农业在我国的发展，仍存在着较多的不利因素，主要包括以下几点。

    （1） 地域性差異导致了经营模式的各异。我国不同地区的农业生产受到耕作习惯、自然条件、耕地状态、经营模式以及经济条件等多方面的制约。大部分地区所沿用的独自小规模的经营模式在一定程度上限制了先进大型农机的使用，使精确农业的普及不仅要面对众多复杂因素的影响，同时还缺乏最基础的实施环境。

    （2） 农民采用新技术的积极性不足。精确农业的实施很难在短时间内创造显著的经济效益，其效果的显现需要较长时间的积累，加之技术的实施更是需要较大的经济投入。大多数农民受到眼前利益的影响，对于适合精确农业要求的先进农业机械热情度不高，认为这些先进的功能并不是现阶段农业生产的必须功能，不愿为此而投入更多的资金。

    （3） 自主农机技术仍处于落后地位。与国外的先进农机技术相比，我国自主生产的农业机械在技术含量和实际作业能力上还存在着明显的不足。尤其是在大马力拖拉机、气吸式播种机、变量喷药技术等方面，还或多或少的依赖着技术进口，这不利于精确农业与我国实际情况的有机结合。

    （4） 缺少专业化的农机服务组织和人员。尽管近年来我国农机管理部门对于农机操作者进行了必要的培训，显著提高了其操作农机的能力和作业意识。但相对于职业化的农机操作者要求仍有一定的差距，农户往往只能胜任普通农机的驾驶，而对于更为先进的农业机械，缺乏足够的驾驶能力，这就要求更多的农机专业服务队伍参与到农业生产当中去。

    （5） 缺少系统化的农机购置指导服务。由于农机管理的工作人员相对于庞大的农机使用者而言严重不足，导致很多农户在农机选购的过程中缺乏专业人士的指导，只能依靠自身经验和周边人的建议进行购买，这种购机方式具有一定的盲目性，存在着购置农机不适合本地区作业的可能性，影响农机的正常高效率使用。

    3 复合型农机发展的必然趋势

    3.1 复合型农机的技术优势

    精确农业的理念要求农业机械的发展实现多功能化，现阶段我国使用的农业机械多以单一功能的机型为主，对于我国现行的农艺技术，需要不同种类的农业机械按顺序进地作业一轮，才算完成生产任务要求。由于使用的农机多为轮式行走式农机，多次反复的作业很容易造成耕地土壤的压实，导致土壤的物理性能变差，影响作物的生长。同时，众多农机的使用，很难保证相互之间的紧密配合，容易出现机型衔接不恰当引发的效率低下或作业质量不佳等问题。复合型农机是针对单一功能农机而言的，将同一农时阶段的农机功能进行集约，既能保证更高的作业效率，也能避免农机多次衔接作业因配合不当造成的质量不佳问题，更容易保证农机化作业的精确程度和控制要求。

    3.2 复合型农机应用举例

    3.2.1 联合整地机

    联合整地机在我国的研究起步较早，是农业机械功能集成的典型代表之一，联合整地机一次性作业可以完成旋耕、灭茬、起垄、深松、镇压等多项功能，具有显著的实用性特点（如图1所示）。通常情况下，联合整地机以旋耕机械为基础，通过与灭茬、深松等其他工作部件进行合理搭配，能够实现多种功能要求的联合整地作业。联合整地机以拖拉机为主要动力源，通过悬挂连接的方式实现复合整地的作业要求。

    由于复合型的功能设计保证了整地作业农机最少的进地次数，同时，有效地匹配了旋耕设备与深松、起垄、镇压功能之间的衔接与配合，能够更有效地提升作业的精细程度，达到更好的作业效果。联合整地机与传统的耕整地作业相比，更能够保证创造有利于种子发育和生长的细碎土壤结构，并一次性创造上实下虚的良好土壤状态。以现阶段的复合型联合整地机为基础，在精确农业和智慧农业的带动下，联合整地机在耕深自动调整、模块化组合、水平状态调整以及自动检测等方面都会取得显著进步，同时维持现阶段保护土壤结构、高作业效率以及能源节约的优势，以更科学的方式完成耕整地的联合作业。

    3.2.2 气吸式播种机

    气吸式播种机是精确农业发展的典型机型，与传统的机械式播种机相比，具有顯著的技术优势。传统的机械式播种机采用外槽轮式或其他机械结构获取种子，其工作原理大至相同，对于实际的播种数量难以保证精准要求，而采用气压原理获取种子的技术，能有效保证种子播种的精确度，且适用性更好。现阶段的精量播种机集成了开沟、播种、施肥、覆土、镇压等多种功能（如图2所示），工作中能够在保证播种精度的同时，显著提升作业效率和质量，并有效节省种子、肥料、能源的使用量。

    3.3 复合型农机的发展趋势

    精确农业的主旨不仅在于提升农业机械结构和生产功能的精确度，还要通过信息采集与信息处理等技术提升农业生产方案的科学性，这就要求农业机械不仅要在机械功能上进行整合，还必须同时具备信息采集、统计传输、卫星定位、信息接收等先进功能，需要机械结构与电子控制技术的有机结合，并向着功能模块化方向发展。未来的复合型农机应向两种方向进步，一是功能模块的按需选择与便捷装配，包括了机电液的快速连接与机械功能的可靠配合;二是工作参数的快捷化调整，包括机械作业高度、机具形态、相对位置等的自动化调整，以及远程控制和调整机具的相关参数和状态等。

    4 结束语

    精确农业是符合农业长久发展的先进理念，精确农业与农业机械之间的影响是相互的，既包含了精确农业对机械发展的引导作用，也包含了农机发展对精确农业实施的新提示。现阶段在精确农业思想快速普及的背景下，农业机械也正向着精细化作业方向发展，有效改善了我国农业机械技术和使用粗旷的现实情况，有利于农业机械的长久和科学发展。

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