智能化農業機械對玉米產量和資源利用的影響研究*

劉興國 ，黃才貴 ，蔣正忠

（南寧學院，廣西 南寧 530200）

0 引言

隨著糧食安全戰略的提出和農業生產現代化進程的推動，保障糧食安全和高效利用農業資源成為當今社會面臨的重要挑戰[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量之首[2]，在我國糧食生產中起到了重要作用，并扮演著重要的經濟和社會角色。然而，玉米農業生產過程中的一系列問題，如勞動力短缺、資源浪費、環境污染等日益凸顯，現代農業面臨著諸多挑戰[3]。

近年來，智能化農業機械技術憑借其高效、精準、可持續的特點逐漸受到關注，智能化農業機械將傳感器、無線通信、自動控制、大數據分析等先進技術融合于農業生產全過程，實現農業生產全鏈條的數字化和智能化管理[4]。在玉米種植領域，智能化農業機械有望為提高玉米產量、改善資源利用效率以及推動農業可持續發展發揮重要作用[5]。因此，課題組旨在系統研究智能化農業機械對玉米產量和資源利用的影響，并探討其在現實應用中的潛在價值，深入了解智能化農業機械對玉米生產效率、資源利用和環境保護方面的潛在影響，并為農業決策者、農民和相關研究人員提供科學合理的建議。

1 智能化農業機械及玉米產業現狀分析

1.1 智能化農業機械的發展現狀

智能化農業機械是近年來農業領域的一項重要技術創新，通過應用先進的信息技術、自動化控制和大數據分析等手段，實現農業生產全過程的智能化管理[6]。在玉米產量和資源利用方面，智能化農業機械的發展為農業生產帶來了許多潛在機遇和挑戰。具體而言，自動化播種技術使得玉米種植更加高效，還可根據土壤狀況和需求量實現精準施肥技術，而智能化灌溉技術能夠根據氣候條件和植物需水量進行智能化調控，從而減少水資源的浪費[7]。此外，自動化收割技術和智能化脫粒技術有效提高了玉米的采收效率與質量[8]。

隨著信息技術和人工智能的不斷進步，智能化農業機械的發展前景更加廣闊。未來，智能化農業機械將更加智能化和自主化，實現農業生產全過程的無人化管理。同時，跨界融合將是發展的重要趨勢，智能化農業機械將與物聯網、云計算、區塊鏈等技術融合，實現農業生產的數字化和智能化。

1.2 玉米產量和資源利用的現狀

在玉米生產過程中，資源利用的效率直接影響著農業可持續發展[9]。首先，水資源是農業生產中不可或缺的重要資源，而傳統的灌溉方式往往導致水資源的浪費和損失，在現代化灌溉技術應用方面，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業生產效率的關鍵因素，但農業生產中的能源消耗仍然較高，推廣新能源技術在農業中的應用是降低能源消耗的重要途徑。此外，農藥和化肥的使用易對環境和生態系統產生負面影響，需要探索更加環保和可持續的農業生產方式。

2 智能化農業機械對玉米產量的影響

智能化農業機械技術的應用在玉米種植中具有巨大的潛力，它可以提高玉米產量和農業生產效率，并有效應對玉米生產面臨的種種挑戰[10]。具體而言，智能化農業機械的自動化播種技術、精準施肥技術和智能化灌溉技術為玉米產量的提高提供了有力支持。通過合理利用種植空間、優化養分供應和節約水資源，智能化農業機械有效提高了玉米的產量和質量，為農業生產的高效發展打下了堅實基礎。

2.1 自動化播種技術

主要是通過精確控制種子的播放位置和深度，自動化播種技術避免了傳統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爭，讓每株玉米植株都能獲得足夠的養分和陽光，促進植株的生長和發育。同時，充分利用先進的機械裝置和傳感器技術，在播種過程中實現種子的高速、精確投放。具體而言，播種機械裝置會根據預先設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，實現自動播種。與傳統手工播種相比，自動化播種技術具有高效、準確的優勢，大大節省了時間和勞動力成本。而且，通過自動化技術，播種過程中可以保持一致的種植間距，避免了植株之間競爭的情況，為每株玉米提供了足夠的生長空間。此外，自動化播種技術還可以實現種子的定量播種，避免過度播種造成的資源浪費，充分利用土地資源，提高玉米種植的密度和產量。

2.2 精準施肥技術

精準施肥是提高玉米產量的重要舉措，該技術利用傳感器和智能控制系統，實時監測土壤中的養分含量和植物的生長狀態，根據玉米的需求量精確施加合適的肥料。傳統農業施肥往往是依據經驗和感覺進行，不同土壤的養分含量和玉米植株的需求量很難精確掌握。這導致了過度施肥和欠施肥的問題，既增加了成本，又造成了環境污染。而精準施肥技術的應用可以實現個性化施肥，根據土壤的實際養分狀況和植物的生長需求，有針對性地給予適量的肥料。這不僅提高了養分利用率，減少了浪費，還減少了農業對環境的負面影響。此外，該技術有利于玉米植株獲得足夠的養分供應，從而促進植株的生長和發育，增加玉米的產量，還能提高玉米的品質和耐逆性，使玉米在惡劣氣候和病蟲害等災害面前更具抵抗力。

2.3 智能化灌溉技術

高效的水肥管理是保證玉米高產的前提條件，智能化農業機械的智能化灌溉技術在玉米產量的提升中也發揮著重要作用。該技術通過傳感器監測土壤的濕度和植物的水分需求，根據實時數據自動調節灌溉量和頻率。例如，在干旱季節或缺水期間，智能化灌溉技術可以幫助玉米植株有效應對水分的不足，提高植物的抗旱能力。同時，另一個優勢在于節約水資源，通過實時監測土壤濕度和植物需水量，系統可以精確計算所需的灌溉水量，并確保水資源的最優化利用，避免了傳統固定時間或固定量的灌溉方式帶來的水資源浪費。此外，智能化灌溉技術還可以與其他智能化農業機械技術相結合，實現全面的精細化管理。比如，通過與精準施肥技術聯動，可以根據植株的水分和養分需求，制定更加個性化的農事措施，實現水肥一體化管理，最大程度地提高玉米產量。

3 智能化農業機械對玉米資源利用的影響

智能化農業機械技術的應用對玉米資源利用方面產生了積極影響，它在提高資源利用效率、減少資源浪費和環境污染等方面發揮著重要作用。

3.1 水資源利用效率的提高

智能化農業機械的智能化灌溉技術能夠根據土壤濕度、植物需水量和氣象條件等因素實時調整灌溉水量和頻率，這樣可以精確控制灌溉水量，避免了傳統固定灌溉帶來的水資源浪費。具體來說，智能化灌溉技術可以根據土壤濕度的變化和植物的水分需求，精準控制灌溉用水量。當土壤濕度達到一定閾值時，智能化灌溉系統會自動啟動灌溉，將適量的水分補給植株，當土壤濕度充足時，灌溉系統會自動停止，避免了過度灌溉的現象，這樣可以避免因灌溉不當導致的土壤鹽堿化和養分流失，有助于保護土壤資源。此外，智能化灌溉技術還可以根據不同生長階段的玉米植株需水量的變化進行灌溉調節。在玉米生長的不同階段，植株對水分的需求也不同。通過智能化灌溉技術，灌溉系統可以根據不同階段的需求，靈活調整灌溉水量，確保植株得到適宜的水分供應，促進植株生長和發育，提高產量。

3.2 能源資源的節約

在種植、施肥、病蟲害防治等過程中的技術應用，減少了人工操作的需求，節約了大量勞動力和能源資源。傳統農業生產中，往往需要大量的人工參與，例如手工播種、施肥、除草等，這不僅耗費大量的人力資源，還消耗大量的能源，如人力和動力機械所需的燃料。而智能化農業機械的應用實現了自動化作業，能夠高效完成這些農事活動，大大減少了能源的消耗，特別是在大規模玉米種植中，傳統的手工操作成本高昂，且效率較低，而智能化農業機械在同樣的時間內可以完成更多的作業，節約了大量的能源資源。此外，智能化施肥技術的應用也對節約能源資源具有重要意義，傳統農業施肥往往是靠人工感覺和經驗進行調節，存在著過量施肥和不合理施肥的問題，導致了肥料的浪費和能源資源的消耗。而智能化農業機械通過傳感器監測土壤養分狀況和植株需求，實現了精準施肥，不僅提高了養分利用效率，還節約了施肥過程中所需的能源資源。

3.3 農藥和化肥的合理使用

智能化農業機械的精準施肥技術和智能化病蟲害防治技術，可以根據植株的需求和病蟲害的發生情況，精確施加農藥和化肥。傳統農業中，由于缺乏精確的監測和判斷手段，往往存在過量使用農藥和化肥的現象，導致環境污染和農產品殘留問題。一般情況下，智能化農業機械配備了先進的傳感器技術和智能控制系統，可以實時監測土壤養分狀況、植物生長狀態以及病蟲害的發生情況，根據這些數據，智能化農業機械可以精確計算出農藥和化肥的施用量，使得施用的農藥和化肥恰到好處，最大程度地滿足植物的需求，避免了浪費。同時，智能化施肥技術可以根據土壤養分含量和植物的養分需求，實現個性化的施肥。具體而言，根據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，這樣不僅提高了養分利用率，減少了肥料的浪費，還能夠使植株獲得均衡的養分供應，促進玉米植株的生長和發育。此外，智能化農業機械的智能化病蟲害防治技術也有助于農藥的合理使用，通過實時監測病蟲害的發生情況，智能化農業機械可以判斷是否需要農藥防治，并根據病蟲害程度和天氣條件等因素精確施用農藥，避免了頻繁和不必要的農藥噴灑。

3.4 土壤資源保護和土壤質量提升

傳統農業生產中，常常因為不合理的農事措施，如過度耕作、不當施肥等，導致土壤侵蝕和退化，損害了土壤的生產力和肥力。智能化農業機械的自動化播種技術、精準施肥技術和智能化灌溉技術等，可以避免過度耕作和不當施肥等不合理農事措施，減少了土壤侵蝕和退化現象。同時，精準施肥技術的應用有助于調整土壤的養分平衡，提高土壤質量和肥力。通過智能化農業機械的科學管理，可以保護土壤資源，延長農田的可持續利用期，為玉米的長期種植提供良好的土壤基礎。總之，智能化農業機械改善了土壤管理，減少了土壤的破壞和侵蝕，有利于土壤的肥力和生產力的提升。

4 結語

綜上所述，智能化農業機械是農業領域的重要創新，通過自動化、精準化和智能化技術，為農業生產帶來了革命性的變革。在增加產量方面，智能化農業機械的自動化播種技術、精準施肥技術和智能化灌溉技術等，使得玉米種植過程更加科學；在資源利用效率方面，智能化農業機械的應用在水資源、能源資源、農藥和化肥的使用及土壤資源保護和土壤質量提升方面實現了更加合理和精準的管理。然而，雖然智能化農業機械技術已取得重要進展，但其應用仍面臨一些挑戰，例如高成本、技術普及難題等。因此，需要政府、農業科研機構、農民等共同合作，加大投入和支持，推動智能化農業機械技術的進一步發展和普及，以促進農業的可持續發展，實現農業生產的現代化與高效化。