農業工程智慧化與生態可持續發展結合研究

DOI：10.16627/j.cnki.cn22-1215/s.2024.03.147

摘 要：農業是我國第一產業，是國民經濟的基礎，隨著我國城鎮化的進程，農村人口和耕地面積不斷減少；同時化肥、農藥的濫用及不合理耕作制度的存在，嚴重污染生態環境。但隨著科技的發展，農業的發展逐漸搭上科技的便車，為協調農業發展和生態可持續發展提供了契機。本次研究將探討農業工程智慧化與生態可持續發展的結合，以期為農業生產實際提供借鑒和啟迪。

關鍵詞：農業工程智慧化；生態可持續發展；結合；研究

引言：隨著我國城鎮化進程的加快，越來越多的人向城市涌入；同時耕地面積隨城鎮化進程也不斷減少，如何在有限的人員及耕地面積中維持甚至提升農業經濟，成為目前面臨的一大難題。專家據此進行探討，逐漸發現新的契機：現代科學技術、互聯網大數據等方面發展迅猛，與工業、制造業、服務業及各種第三產業緊密結合，促進了第二產業和第三產業經濟的發展，若將其與農業相結合，能夠大大提升農業資源的利用率，完善農業種植、流通的手段，改變傳統依靠人力和物力大量投入的農業生產方式，為農業發展開辟出新的途徑[1]。農業工程智慧化是一種新型的農業發展模式，它將農業決策、播種、灌溉、管理等各個環節與現代信息技術相結合，以農業精準化技術為核心，不斷提升農業管理的自動化、智能化，從而減少各種資源的浪費，直接促使生態朝著可持續性方向發展[2]。因此農業工程智慧化與生態可持續發展之間聯系密切，本次研究將探討二者之間的聯系，以期為進一步提升農業智慧化水平提供借鑒和啟示。

1 生態可持續發展與農業發展及農業工程智慧化的關系

從生態學角度來講，農業生態系統由生物和環境組成[3]。而進行農業生產活動不可避免的需使用化肥和農藥以減少病蟲害、供給農作物養分、提升農業產量。當對農藥、化肥的使用量不加節制時，對農業生態系統的能量系統、生物多樣性及土壤中微生物的生存環境會造成嚴重破壞。加之深耕和旋耕等耕作制度也在一定程度上破壞了農業生態系統的平衡。其原因為農藥的使用將病蟲害消滅或抑制，耕作制度影響了土壤各種微生物的生存，導致其數量銳減，在農業生態系統中扮演分解者的角色的各類微生物將有機物分解為無機物的能力大大降低，土壤肥力下降，最終影響農業產量。

農業生產活動對生態的破壞是不可避免的，但生態失衡會制約農業經濟的發展，解決該難題的方針可總結為將農田開發與修復相結合，精確把控農藥化肥的使用，合理規劃耕作制度，降低農業生產對生態的影響。

農業工程智慧化致力于打造農機全程機械化作業和監管系統，精確把控播種、施肥、噴藥、光照和濕度的檢測等方面，不僅提升了作業效率，還能減輕對生態環境的壓力，有利于促進生態的可持續發展，實現農業經濟增收良性循環。

2 農業工程智慧化及生態可持續發展在農業生產中的應用

2.1 因地制宜探索生態農業模式

依托農業工程智慧化，構建生態可持續發展的農業生產模式是實現農業經濟可持續增收的重要手段。首先可以利用遙感技術和大數據分析，對當地的氣溫、降水、地形、土壤肥力及河流等信息進行收集分析，確定當地最適宜的農業生態模式。并結合生態環境工程及經濟學和生態學的要求，實現經濟效益和生態效益。如：鴨稻共生模式。即在當地水稻田中養殖鴨子，不僅可以減少農田中病蟲害的數量，還能為水稻增添有機肥料，既保證了水稻的品質，同時還可減少農藥化肥的使用，有效地保護了生態平衡。該模式已在實踐中取得理想的效果，稻田中病蟲害天敵的數量及多樣性均在很大程度上得以恢復[4]。其次還應考慮農作物的秸稈處理問題。以往多采用焚燒的方式處理農作物的秸稈問題，嚴重污染環境，造成資源浪費，需探索秸稈的合理利用方式。秸稈中儲存著大量有機物，將其作為飼料及能源等存在一定的可行性。基于物質與能量循環的觀念，首先應探索秸稈還田的方式。相關研究發現，秸稈直接就地掩埋分解時間較長，同時其攜帶的某些病菌具有較強的抗腐蝕性、耐寒性或耐熱性，可以存活較長時間，在溫度適宜時仍然可以恢復活性，造成土壤中細菌真菌的含量過高，影響農作物的生長。秸稈粉碎后還田可以有效降低分解時間和細菌真菌數量。同時將其作為畜牧的飼料，再將其糞便處理后作為農作物機肥料也可以實現循環生態模式。

2.2 精準化施藥、施肥技術

精準控制農藥和肥料的種類及用量，可以有效提升其的利用率，保證農作物的產量。利用精準農業航空技術并輔以地面精準施藥技術裝備，可大大提升施藥施肥效率，精準控制農藥和肥料的用量。蘭玉斌教授研制的“精準農業航空”體系正在不斷實施中，該體系結合了遙感系統、地理信息系統、精準導航系統、作物處方圖、變量噴施系統以及精準航空噴施，利用無人機自動規劃路線并通過厘米級精度能夠自主躲避障礙物，實現了精準化和智能化施藥[5]。該體系的另一優勢為收集農田中作物的生長狀況，對于長勢較差的區域進行二次分析，了解其病蟲害信息，將作物分為不同的區域，根據各區域的實際情況制定個性化的噴藥劑量和施肥的計劃，進行網格作業，有效的控制了農藥和肥料的增減，實現了對靶噴施的目標。

2.3 數字化田間管理

農業工程智慧化利用無線通訊技術將農田中的器械裝備、作物的信息和環境收集起來，經由Wifi、4g或5g高速率傳輸，使得人們能夠實時掌握田間信息。對于田間器械裝備狀態的感知可以及時排查出相關故障，提高抗風險能力。動力機械、耕整地機械、灌溉及收割等機械能夠大大減少農業生產中所需的人力資源。各種器械的研發需要多種現代科技的參與，動力機械需要精確參數計算，如動力輸出值、行進方向、速度及姿態等；耕整地機械需要借助壓力、超聲波及紅外線傳感器、陀螺儀等調整耕作的深度和位置；灌溉機械需要使用壓力、流量、流速傳感器控制灌溉量和灌溉速度等參數；收割機械基于電阻、電光、壓電傳感器等評估糧食的產量及品質[6]。農業工程智慧化實現了對農情信息的全面獲取，提升了各種決策的科學性；同時各種農業機械的應用減少了所需農業生產的人數，緩解了耕地和人力不足的問題。

2.4 智慧化農業裝備和設施

智慧化農業工程關注的是農業設施和裝備的智能化和創新。現代農業設施和農業裝備應用先進技術，例如智能傳感器、無人機、自動駕駛技術等，從而促使農業生產智能化和自動化得以實現[7]。自動駕駛農機可進行精確的播種、施肥、收割等，從而對作業精度和作業效率進行了提升。無人機能夠進行病蟲害檢測、農田巡視等，及時發現問題且采取有效舉措。智能傳感器能夠對作物生長情況和土壤進行監測，給予決策相應的數據支持。智能化設施和裝備的使用讓農業生產向著更高效和智能化方向發展。

3 結語

農業智能系統的構建，使農業逐漸朝著信息化和智能化的方向發展，如利用農業智慧化可以實時監測農業環境，使農民更加全面的把握農作物的長勢、狀態，有助于實現科學決策；精準施藥、施肥減少了土地和環境的污染，有利于保護生物多樣性；機械化耕整地、澆灌等大大節省了勞動力數量，同時提高了工作效率。農業工程智慧化的普及是實現生態可持續發展的重要手段和途徑，也是促進農業經濟發展的重要舉措，應該重視農業工程智慧化，發揮其帶動農業發展的巨大效能。

參考文獻

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[5]李莉. 依托信息技術推動農業智慧化 ——河北農業大學機電工程學院范曉飛教授[J]． 科技成果管理與研究，2021，16（8）：4-5.

[6]何雨田，白美健，張寶忠，等. 灌區智慧化發展現狀與問題分析[J]． 節水灌溉，2023（4）：115-121.

[7]李舒. 智慧化農業工程技術對提高作物產量的影響[J]． 農業工程技術，2023，43（29）：83-84.

收稿日期：2024.6.28

作者簡介：李舒（1982.03），女，山東曹縣人，漢族，專科，助理工程師，工作內容：工程技術 。