機(jī)械化種植模式下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的優(yōu)化研究

劉海燕

(白城市洮北區(qū)三合鄉(xiāng)綜合服務(wù)中心,吉林 白城 137000)

0 引言

隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,機(jī)械化種植已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必然趨勢。機(jī)械化種植模式下,農(nóng)機(jī)作業(yè)是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的重要手段之一。然而,機(jī)械化種植模式下農(nóng)機(jī)作業(yè)的效率問題一直是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一[1-2]。當(dāng)前,雖然農(nóng)機(jī)作業(yè)的機(jī)械化程度不斷提高,但仍然存在低效率和能源浪費(fèi)的現(xiàn)象,如農(nóng)機(jī)作業(yè)的時間和路線安排不合理、機(jī)具配置不合理、缺乏智能化管理等[3-4]。這些問題不僅導(dǎo)致了作業(yè)效率低下,還增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本,降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。

因此,如何優(yōu)化機(jī)械化作業(yè)模式下的農(nóng)機(jī)作業(yè)效率,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本,已成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重要問題。為此,本文從作業(yè)時間和路線的選擇、機(jī)具配置的優(yōu)化以及智能化管理系統(tǒng)的應(yīng)用等方面進(jìn)行研究,探討如何解決機(jī)械化種植模式下農(nóng)機(jī)作業(yè)效率低下的問題。通過本文的研究成果,希望為機(jī)械化種植模式下農(nóng)機(jī)作業(yè)的優(yōu)化提供有益的參考和借鑒。

1 農(nóng)機(jī)作業(yè)效率影響因素分析

1.1 研究樣本

本文以小麥為研究對象,選擇小麥生產(chǎn)大省河北省、河南省、山東省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、黑龍江省、安徽省、四川省和江蘇省共8個省份作為研究樣本,以上8個省份在2015-2022年占我國小麥總產(chǎn)量的70%以上[5-6],因此具有一定的代表性,通過對這些省份進(jìn)行研究,可以深入了解小麥生產(chǎn)的情況,探索影響小麥生產(chǎn)效率的因素。

1.2 數(shù)據(jù)處理

研究樣本數(shù)據(jù)總包含8個省份連續(xù)8年的120個樣本,可以全面地反映近期全國小麥生產(chǎn)的技術(shù)效率水平。數(shù)據(jù)來源于《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒(2022)》《中國統(tǒng)計年鑒(2022)》和《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編(2022)》等權(quán)威統(tǒng)計數(shù)據(jù)[7-9],因此具備較高的可信度和可靠性。通過分析8年時間跨度內(nèi)小麥生產(chǎn)效率的變化趨勢,同時橫向比較不同省份的小麥生產(chǎn)效率水平,探討其背后的原因,如農(nóng)田管理、技術(shù)創(chuàng)新、投入產(chǎn)出比等因素的差異,進(jìn)一步探明農(nóng)業(yè)機(jī)械水平、農(nóng)機(jī)作業(yè)管理水平、操作人員文化背景、農(nóng)田布局、政策調(diào)整及農(nóng)機(jī)總動力水平等因素對小麥生產(chǎn)的影響。

1.3 變量描述性統(tǒng)計方法及結(jié)果

依據(jù)上述測算方法,根據(jù)《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒(2022)》《中國統(tǒng)計年鑒(2022)》相關(guān)數(shù)據(jù)資料[7-8],分別測算出各省份老齡化率、人均受教育年限、基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)作物受災(zāi)率、灌溉率、農(nóng)機(jī)作業(yè)管理水平以及農(nóng)機(jī)服務(wù)比例,對相應(yīng)指標(biāo)的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最小值、最大值及P值進(jìn)行描述性統(tǒng)計[10],結(jié)果如表1所示。結(jié)果表明,農(nóng)機(jī)作業(yè)效率主要受到人口老齡化、受教育程度、受災(zāi)率、農(nóng)機(jī)作業(yè)水平以及農(nóng)機(jī)服務(wù)比例的顯著影響(P<0.05)。

表1 變量描述性統(tǒng)計表

1.3.1 人口老齡化

人口老齡化是指中老年人口比例增加的現(xiàn)象。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,人口老齡化可能對農(nóng)機(jī)作業(yè)效率產(chǎn)生負(fù)面影響,導(dǎo)致農(nóng)村勞動力短缺。勞動力不足會導(dǎo)致農(nóng)機(jī)作業(yè)的延遲或無法及時完成,從而降低農(nóng)機(jī)作業(yè)效率和產(chǎn)出。此外,人口老齡化還可能影響農(nóng)村社區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和農(nóng)村資源配置[11]。老年人口較多的地區(qū)可能缺乏年輕的勞動力來進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn),導(dǎo)致資源分配不均衡,農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施和農(nóng)機(jī)服務(wù)的供給不足。這也會對農(nóng)機(jī)作業(yè)效率產(chǎn)生負(fù)面影響。

1.3.2 受教育程度

高受教育程度的農(nóng)民更容易接受和應(yīng)用新技術(shù)和農(nóng)業(yè)知識,這使得他們能夠更好地理解和應(yīng)用農(nóng)機(jī)操作手冊、使用說明書以及農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)提供的信息,可以更快地學(xué)會如何正確操作和維護(hù)農(nóng)機(jī)設(shè)備,從而減少操作失誤和設(shè)備損壞的風(fēng)險。

1.3.3 農(nóng)作物受災(zāi)率

頻繁發(fā)生的自然災(zāi)害,如洪澇、干旱、暴風(fēng)雨等,可能對農(nóng)田和農(nóng)機(jī)作業(yè)產(chǎn)生負(fù)面影響,從而降低農(nóng)機(jī)生產(chǎn)效率。此外,自然災(zāi)害還可能對作業(yè)計劃和時間安排產(chǎn)生影響[12]。災(zāi)害發(fā)生后,農(nóng)民可能需要投入更多的時間和資源來處理災(zāi)后恢復(fù)工作,例如修復(fù)農(nóng)田和基礎(chǔ)設(shè)施,重新組織種植計劃,導(dǎo)致農(nóng)機(jī)作業(yè)時間的壓縮和調(diào)整,進(jìn)而降低作業(yè)效率[13]。

1.3.4 農(nóng)機(jī)作業(yè)水平

較高的農(nóng)機(jī)作業(yè)水平意味著采用更先進(jìn)的農(nóng)機(jī)設(shè)備和技術(shù),能夠有效地提高作業(yè)效率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益[14]。先進(jìn)的農(nóng)機(jī)設(shè)備具有更高的作業(yè)效率和精度,可以完成更多農(nóng)業(yè)任務(wù),如采用具備GPS導(dǎo)航和自動駕駛功能的拖拉機(jī),可以實(shí)現(xiàn)精確耕作和播種,減少作物種植的誤差和重復(fù)工作;同時,應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行植保作業(yè)可以快速、精確地發(fā)現(xiàn)病蟲害,并及時施藥,無人機(jī)可以通過高精度的遙感和圖像識別技術(shù),對農(nóng)田進(jìn)行快速掃描和監(jiān)測,檢測植物病蟲害的發(fā)生和蔓延情況,進(jìn)而針對性地施用農(nóng)藥,減少農(nóng)藥的使用量和浪費(fèi),提高植物保護(hù)效果,同時減輕環(huán)境污染的風(fēng)險。

1.3.5 農(nóng)機(jī)服務(wù)比例

農(nóng)機(jī)服務(wù)比例指的是農(nóng)村地區(qū)農(nóng)機(jī)服務(wù)站點(diǎn)的覆蓋程度。農(nóng)機(jī)服務(wù)比例的提高為農(nóng)民提供了更便利和可靠的農(nóng)機(jī)服務(wù),增強(qiáng)了農(nóng)機(jī)作業(yè)效率和可持續(xù)性,農(nóng)機(jī)服務(wù)站點(diǎn)的覆蓋范圍廣,農(nóng)民可以更容易地獲得農(nóng)機(jī)維修、配件更換、技術(shù)咨詢等服務(wù),及時解決農(nóng)機(jī)故障和問題,進(jìn)而減少了農(nóng)機(jī)作業(yè)因設(shè)備故障或缺乏維修支持而中斷的風(fēng)險,提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[15-16]。

2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率優(yōu)化方案

2.1 作業(yè)計劃的制定

優(yōu)化農(nóng)機(jī)作業(yè)計劃對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率至關(guān)重要。通過考慮季節(jié)和氣候因素、土壤和地理特征、作業(yè)順序和路徑的優(yōu)化,以及協(xié)調(diào)農(nóng)機(jī)資源的利用,可以有效提高農(nóng)機(jī)生產(chǎn)效率[17]。同時應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)和管理工具,考慮勞動力配備和效率,并監(jiān)測和評估作業(yè)效果,進(jìn)一步優(yōu)化農(nóng)機(jī)作業(yè)計劃。

2.2 作業(yè)流程的優(yōu)化

優(yōu)化農(nóng)機(jī)作業(yè)流程對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和降低成本非常重要。優(yōu)化農(nóng)機(jī)作業(yè)流程的策略和方法主要包括以下幾個內(nèi)容。

1)規(guī)劃和預(yù)測。在作業(yè)開始前,進(jìn)行充分地規(guī)劃和預(yù)測,確定作業(yè)區(qū)域的邊界和要求,預(yù)測作物生長和需求情況,制定合理的作業(yè)計劃和時間表。

2)適當(dāng)?shù)霓r(nóng)機(jī)選擇。根據(jù)作業(yè)需求和地形條件,選擇合適的農(nóng)機(jī)設(shè)備,保證農(nóng)機(jī)設(shè)備適應(yīng)作業(yè)任務(wù),提高作業(yè)效率和質(zhì)量[18]。

3)農(nóng)機(jī)調(diào)度和協(xié)調(diào)。有效的農(nóng)機(jī)調(diào)度和協(xié)調(diào)可以最大程度地利用農(nóng)機(jī)資源,可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)在不同地塊之間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)移,避免空閑和重復(fù)作業(yè),調(diào)度系統(tǒng)如圖1所示,目前主要基于區(qū)塊鏈構(gòu)建農(nóng)機(jī)跨區(qū)調(diào)度系統(tǒng)。

圖1 農(nóng)機(jī)跨區(qū)域調(diào)度系統(tǒng)框架圖

4)作業(yè)流程優(yōu)化。消除瓶頸和冗余步驟,合理安排農(nóng)機(jī)的進(jìn)出、加油和維修,確保作業(yè)流程的連貫性和高效性。

5)信息技術(shù)應(yīng)用。利用信息技術(shù)工具,如GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析等,實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)的智能化管理,通過實(shí)時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析,優(yōu)化作業(yè)流程,提高作業(yè)效率和精度。

2.3 作業(yè)人員的管理和培訓(xùn)

作業(yè)人員的管理和培訓(xùn)對于農(nóng)機(jī)作業(yè)效率和質(zhì)量至關(guān)重要,通過明確職責(zé)分工,制定培訓(xùn)計劃,選擇適合的培訓(xùn)方式,持續(xù)培訓(xùn)和學(xué)習(xí),強(qiáng)調(diào)安全意識和操作規(guī)范,建立管理和激勵機(jī)制,以及反饋和改進(jìn)機(jī)制,可以提高作業(yè)人員的技術(shù)水平、工作素質(zhì)和安全意識,有助于確保農(nóng)機(jī)作業(yè)的高效、安全和質(zhì)量,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供可持續(xù)的支持。

2.4 規(guī)范農(nóng)機(jī)服務(wù)市場,完善社會化服務(wù)體系

建立并完善農(nóng)機(jī)社會化服務(wù)體系是適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必然選擇。可以通過改善服務(wù)條件、強(qiáng)化政策保障體系、完善市場和社會環(huán)境,以及建立良好的服務(wù)秩序,為農(nóng)民提供高質(zhì)量、高效的農(nóng)機(jī)維修和支持服務(wù)[19]。另一方面需要政府出臺支持政策,加強(qiáng)市場監(jiān)管和質(zhì)量評價機(jī)制,促進(jìn)農(nóng)機(jī)服務(wù)站點(diǎn)與農(nóng)機(jī)制造商、農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)等各方的合作與協(xié)作,逐步建立一個健全的農(nóng)機(jī)社會化服務(wù)體系,推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提高。

3 優(yōu)化結(jié)果與分析

本研究選取小麥種植作業(yè)進(jìn)行試驗,通過對試驗數(shù)據(jù)的分析,進(jìn)而驗證優(yōu)化措施的有效性和可行性。

3.1 試驗設(shè)計

本次試驗選取兩組進(jìn)行對比,一組為未優(yōu)化的農(nóng)機(jī)作業(yè)對照組,另一組為經(jīng)過優(yōu)化后的農(nóng)機(jī)作業(yè)試驗組。在試驗過程中,記錄了農(nóng)機(jī)作業(yè)的時間、耗油量、作業(yè)效率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 作業(yè)時間

本研究開展了3次重復(fù)試驗,結(jié)果如表2所示,通過方差分析,可以得到作業(yè)時間的F值為3.33,P值為0.005,兩個試驗小組之間存在顯著性差異(P<0.05),經(jīng)過優(yōu)化的作業(yè)時間比未優(yōu)化的作業(yè)時間顯著減少,作業(yè)機(jī)組的合理安排可顯著減少作業(yè)時間,提高作業(yè)效率。

表2 不同試驗條件下農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)時間對比分析 單位:h

3.2.2 耗油量

過優(yōu)化后的農(nóng)機(jī)作業(yè)組平均耗油量為50 L,而未優(yōu)化的農(nóng)機(jī)作業(yè)組平均耗油量為60 L,耗油量減少了16.7%(表3),表明在優(yōu)化條件下耗油量得到了有效控制,節(jié)約了油耗成本,同時也有助于減少對環(huán)境的影響。

表3 不同試驗條件下農(nóng)業(yè)機(jī)械耗油量對比分析 單位:L

3.2.3 作業(yè)效率

不同試驗小組下田間作業(yè)效率如表3所示,經(jīng)過優(yōu)化后的農(nóng)機(jī)作業(yè)組平均作業(yè)效率提高了75%(表4),研究結(jié)果表明,優(yōu)化措施的實(shí)施能夠顯著節(jié)約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時間和成本。

表4 不同試驗條件下農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)效率對比分析 單位:hm2/h

4 結(jié)語

本研究旨在探究機(jī)械化種植模式下農(nóng)機(jī)作業(yè)效率的優(yōu)化研究。通過對小麥種植作業(yè)進(jìn)行試驗,驗證了優(yōu)化措施的有效性和可行性。經(jīng)過試驗數(shù)據(jù)的分析可知,優(yōu)化后農(nóng)機(jī)作業(yè)時間的合理安排可顯著減少作業(yè)時間,提高作業(yè)效率,還能降低能源的消耗,減少耗油量。

因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣和應(yīng)用這些優(yōu)化措施,以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的目標(biāo)。同時也認(rèn)識到本研究還存在一些不足之處,如試驗數(shù)據(jù)的樣本量不足等問題,需要在后續(xù)研究中加以改進(jìn)和完善。