智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)玉米產(chǎn)量和資源利用的影響研究*

劉興國 ，黃才貴 ，蔣正忠

（南寧學(xué)院，廣西 南寧 530200）

0 引言

隨著糧食安全戰(zhàn)略的提出和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化進(jìn)程的推動(dòng)，保障糧食安全和高效利用農(nóng)業(yè)資源成為當(dāng)今社會(huì)面臨的重要挑戰(zhàn)[1]。玉米作為我國第一大糧食作物，居主要糧食作物種植面積和產(chǎn)量之首[2]，在我國糧食生產(chǎn)中起到了重要作用，并扮演著重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)角色。然而，玉米農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的一系列問題，如勞動(dòng)力短缺、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等日益凸顯，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)面臨著諸多挑戰(zhàn)[3]。

近年來，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)憑借其高效、精準(zhǔn)、可持續(xù)的特點(diǎn)逐漸受到關(guān)注，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械將傳感器、無線通信、自動(dòng)控制、大數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)技術(shù)融合于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全鏈條的數(shù)字化和智能化管理[4]。在玉米種植領(lǐng)域，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械有望為提高玉米產(chǎn)量、改善資源利用效率以及推動(dòng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重要作用[5]。因此，課題組旨在系統(tǒng)研究智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)玉米產(chǎn)量和資源利用的影響，并探討其在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的潛在價(jià)值，深入了解智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)玉米生產(chǎn)效率、資源利用和環(huán)境保護(hù)方面的潛在影響，并為農(nóng)業(yè)決策者、農(nóng)民和相關(guān)研究人員提供科學(xué)合理的建議。

1 智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械及玉米產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析

1.1 智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀

智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械是近年來農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)創(chuàng)新，通過應(yīng)用先進(jìn)的信息技術(shù)、自動(dòng)化控制和大數(shù)據(jù)分析等手段，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的智能化管理[6]。在玉米產(chǎn)量和資源利用方面，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了許多潛在機(jī)遇和挑戰(zhàn)。具體而言，自動(dòng)化播種技術(shù)使得玉米種植更加高效，還可根據(jù)土壤狀況和需求量實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥技術(shù)，而智能化灌溉技術(shù)能夠根據(jù)氣候條件和植物需水量進(jìn)行智能化調(diào)控，從而減少水資源的浪費(fèi)[7]。此外，自動(dòng)化收割技術(shù)和智能化脫粒技術(shù)有效提高了玉米的采收效率與質(zhì)量[8]。

隨著信息技術(shù)和人工智能的不斷進(jìn)步，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展前景更加廣闊。未來，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械將更加智能化和自主化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的無人化管理。同時(shí)，跨界融合將是發(fā)展的重要趨勢(shì)，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械將與物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化和智能化。

1.2 玉米產(chǎn)量和資源利用的現(xiàn)狀

在玉米生產(chǎn)過程中，資源利用的效率直接影響著農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[9]。首先，水資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的重要資源，而傳統(tǒng)的灌溉方式往往導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)和損失，在現(xiàn)代化灌溉技術(shù)應(yīng)用方面，還存在推廣不足的問題。其次，能源資源的合理利用也是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素，但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的能源消耗仍然較高，推廣新能源技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是降低能源消耗的重要途徑。此外，農(nóng)藥和化肥的使用易對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響，需要探索更加環(huán)保和可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。

2 智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用在玉米種植中具有巨大的潛力，它可以提高玉米產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，并有效應(yīng)對(duì)玉米生產(chǎn)面臨的種種挑戰(zhàn)[10]。具體而言，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化播種技術(shù)、精準(zhǔn)施肥技術(shù)和智能化灌溉技術(shù)為玉米產(chǎn)量的提高提供了有力支持。通過合理利用種植空間、優(yōu)化養(yǎng)分供應(yīng)和節(jié)約水資源，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械有效提高了玉米的產(chǎn)量和質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.1 自動(dòng)化播種技術(shù)

主要是通過精確控制種子的播放位置和深度，自動(dòng)化播種技術(shù)避免了傳統(tǒng)手工播種中常見的密植或疏植問題，確保種子的均勻分布和合理密度。這樣可以有效減少植株之間的競(jìng)爭(zhēng)，讓每株玉米植株都能獲得足夠的養(yǎng)分和陽光，促進(jìn)植株的生長和發(fā)育。同時(shí)，充分利用先進(jìn)的機(jī)械裝置和傳感器技術(shù)，在播種過程中實(shí)現(xiàn)種子的高速、精確投放。具體而言，播種機(jī)械裝置會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的種植間距和深度，將種子按照合適的間隔均勻散布在土壤表面或井蓋中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播種。與傳統(tǒng)手工播種相比，自動(dòng)化播種技術(shù)具有高效、準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，大大節(jié)省了時(shí)間和勞動(dòng)力成本。而且，通過自動(dòng)化技術(shù)，播種過程中可以保持一致的種植間距，避免了植株之間競(jìng)爭(zhēng)的情況，為每株玉米提供了足夠的生長空間。此外，自動(dòng)化播種技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)種子的定量播種，避免過度播種造成的資源浪費(fèi)，充分利用土地資源，提高玉米種植的密度和產(chǎn)量。

2.2 精準(zhǔn)施肥技術(shù)

精準(zhǔn)施肥是提高玉米產(chǎn)量的重要舉措，該技術(shù)利用傳感器和智能控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤中的養(yǎng)分含量和植物的生長狀態(tài)，根據(jù)玉米的需求量精確施加合適的肥料。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)施肥往往是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和感覺進(jìn)行，不同土壤的養(yǎng)分含量和玉米植株的需求量很難精確掌握。這導(dǎo)致了過度施肥和欠施肥的問題，既增加了成本，又造成了環(huán)境污染。而精準(zhǔn)施肥技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化施肥，根據(jù)土壤的實(shí)際養(yǎng)分狀況和植物的生長需求，有針對(duì)性地給予適量的肥料。這不僅提高了養(yǎng)分利用率，減少了浪費(fèi)，還減少了農(nóng)業(yè)對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。此外，該技術(shù)有利于玉米植株獲得足夠的養(yǎng)分供應(yīng)，從而促進(jìn)植株的生長和發(fā)育，增加玉米的產(chǎn)量，還能提高玉米的品質(zhì)和耐逆性，使玉米在惡劣氣候和病蟲害等災(zāi)害面前更具抵抗力。

2.3 智能化灌溉技術(shù)

高效的水肥管理是保證玉米高產(chǎn)的前提條件，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化灌溉技術(shù)在玉米產(chǎn)量的提升中也發(fā)揮著重要作用。該技術(shù)通過傳感器監(jiān)測(cè)土壤的濕度和植物的水分需求，根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)節(jié)灌溉量和頻率。例如，在干旱季節(jié)或缺水期間，智能化灌溉技術(shù)可以幫助玉米植株有效應(yīng)對(duì)水分的不足，提高植物的抗旱能力。同時(shí)，另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于節(jié)約水資源，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度和植物需水量，系統(tǒng)可以精確計(jì)算所需的灌溉水量，并確保水資源的最優(yōu)化利用，避免了傳統(tǒng)固定時(shí)間或固定量的灌溉方式帶來的水資源浪費(fèi)。此外，智能化灌溉技術(shù)還可以與其他智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全面的精細(xì)化管理。比如，通過與精準(zhǔn)施肥技術(shù)聯(lián)動(dòng)，可以根據(jù)植株的水分和養(yǎng)分需求，制定更加個(gè)性化的農(nóng)事措施，實(shí)現(xiàn)水肥一體化管理，最大程度地提高玉米產(chǎn)量。

3 智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)玉米資源利用的影響

智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用對(duì)玉米資源利用方面產(chǎn)生了積極影響，它在提高資源利用效率、減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等方面發(fā)揮著重要作用。

3.1 水資源利用效率的提高

智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化灌溉技術(shù)能夠根據(jù)土壤濕度、植物需水量和氣象條件等因素實(shí)時(shí)調(diào)整灌溉水量和頻率，這樣可以精確控制灌溉水量，避免了傳統(tǒng)固定灌溉帶來的水資源浪費(fèi)。具體來說，智能化灌溉技術(shù)可以根據(jù)土壤濕度的變化和植物的水分需求，精準(zhǔn)控制灌溉用水量。當(dāng)土壤濕度達(dá)到一定閾值時(shí)，智能化灌溉系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)灌溉，將適量的水分補(bǔ)給植株，當(dāng)土壤濕度充足時(shí)，灌溉系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止，避免了過度灌溉的現(xiàn)象，這樣可以避免因灌溉不當(dāng)導(dǎo)致的土壤鹽堿化和養(yǎng)分流失，有助于保護(hù)土壤資源。此外，智能化灌溉技術(shù)還可以根據(jù)不同生長階段的玉米植株需水量的變化進(jìn)行灌溉調(diào)節(jié)。在玉米生長的不同階段，植株對(duì)水分的需求也不同。通過智能化灌溉技術(shù)，灌溉系統(tǒng)可以根據(jù)不同階段的需求，靈活調(diào)整灌溉水量，確保植株得到適宜的水分供應(yīng)，促進(jìn)植株生長和發(fā)育，提高產(chǎn)量。

3.2 能源資源的節(jié)約

在種植、施肥、病蟲害防治等過程中的技術(shù)應(yīng)用，減少了人工操作的需求，節(jié)約了大量勞動(dòng)力和能源資源。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，往往需要大量的人工參與，例如手工播種、施肥、除草等，這不僅耗費(fèi)大量的人力資源，還消耗大量的能源，如人力和動(dòng)力機(jī)械所需的燃料。而智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化作業(yè)，能夠高效完成這些農(nóng)事活動(dòng)，大大減少了能源的消耗，特別是在大規(guī)模玉米種植中，傳統(tǒng)的手工操作成本高昂，且效率較低，而智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械在同樣的時(shí)間內(nèi)可以完成更多的作業(yè)，節(jié)約了大量的能源資源。此外，智能化施肥技術(shù)的應(yīng)用也對(duì)節(jié)約能源資源具有重要意義，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)施肥往往是靠人工感覺和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，存在著過量施肥和不合理施肥的問題，導(dǎo)致了肥料的浪費(fèi)和能源資源的消耗。而智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械通過傳感器監(jiān)測(cè)土壤養(yǎng)分狀況和植株需求，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)施肥，不僅提高了養(yǎng)分利用效率，還節(jié)約了施肥過程中所需的能源資源。

3.3 農(nóng)藥和化肥的合理使用

智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的精準(zhǔn)施肥技術(shù)和智能化病蟲害防治技術(shù)，可以根據(jù)植株的需求和病蟲害的發(fā)生情況，精確施加農(nóng)藥和化肥。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，由于缺乏精確的監(jiān)測(cè)和判斷手段，往往存在過量使用農(nóng)藥和化肥的現(xiàn)象，導(dǎo)致環(huán)境污染和農(nóng)產(chǎn)品殘留問題。一般情況下，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械配備了先進(jìn)的傳感器技術(shù)和智能控制系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤養(yǎng)分狀況、植物生長狀態(tài)以及病蟲害的發(fā)生情況，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械可以精確計(jì)算出農(nóng)藥和化肥的施用量，使得施用的農(nóng)藥和化肥恰到好處，最大程度地滿足植物的需求，避免了浪費(fèi)。同時(shí)，智能化施肥技術(shù)可以根據(jù)土壤養(yǎng)分含量和植物的養(yǎng)分需求，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的施肥。具體而言，根據(jù)不同生長階段的需求，精確施加合適的肥料，避免了過量施肥和缺乏施肥帶來的問題，這樣不僅提高了養(yǎng)分利用率，減少了肥料的浪費(fèi)，還能夠使植株獲得均衡的養(yǎng)分供應(yīng)，促進(jìn)玉米植株的生長和發(fā)育。此外，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化病蟲害防治技術(shù)也有助于農(nóng)藥的合理使用，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病蟲害的發(fā)生情況，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械可以判斷是否需要農(nóng)藥防治，并根據(jù)病蟲害程度和天氣條件等因素精確施用農(nóng)藥，避免了頻繁和不必要的農(nóng)藥噴灑。

3.4 土壤資源保護(hù)和土壤質(zhì)量提升

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，常常因?yàn)椴缓侠淼霓r(nóng)事措施，如過度耕作、不當(dāng)施肥等，導(dǎo)致土壤侵蝕和退化，損害了土壤的生產(chǎn)力和肥力。智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化播種技術(shù)、精準(zhǔn)施肥技術(shù)和智能化灌溉技術(shù)等，可以避免過度耕作和不當(dāng)施肥等不合理農(nóng)事措施，減少了土壤侵蝕和退化現(xiàn)象。同時(shí)，精準(zhǔn)施肥技術(shù)的應(yīng)用有助于調(diào)整土壤的養(yǎng)分平衡，提高土壤質(zhì)量和肥力。通過智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的科學(xué)管理，可以保護(hù)土壤資源，延長農(nóng)田的可持續(xù)利用期，為玉米的長期種植提供良好的土壤基礎(chǔ)?？傊悄芑r(nóng)業(yè)機(jī)械改善了土壤管理，減少了土壤的破壞和侵蝕，有利于土壤的肥力和生產(chǎn)力的提升。

4 結(jié)語

綜上所述，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重要?jiǎng)?chuàng)新，通過自動(dòng)化、精準(zhǔn)化和智能化技術(shù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了革命性的變革。在增加產(chǎn)量方面，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化播種技術(shù)、精準(zhǔn)施肥技術(shù)和智能化灌溉技術(shù)等，使得玉米種植過程更加科學(xué)；在資源利用效率方面，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用在水資源、能源資源、農(nóng)藥和化肥的使用及土壤資源保護(hù)和土壤質(zhì)量提升方面實(shí)現(xiàn)了更加合理和精準(zhǔn)的管理。然而，雖然智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)已取得重要進(jìn)展，但其應(yīng)用仍面臨一些挑戰(zhàn)，例如高成本、技術(shù)普及難題等。因此，需要政府、農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)、農(nóng)民等共同合作，加大投入和支持，推動(dòng)智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和普及，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化與高效化。