農業機械技術在提高農作物產量中的應用研究

摘 要：農業機械技術的應用為農作物的高產量提供了穩定、高效的保障。因此，為了適應現代農業化發展的需要，非常有必要了解特定農業機械在解決不同種植區問題方面的作用，以及如何有效地利用科技實現農業資源優化、降低能源消耗、減少污染并實現可持續的農田管理。分析了農業機械技術在農業生產中的重要作用，以及農作物生產中農業機械技術的應用現狀，指出了農作物生產中農業機械技術應用的制約因素，探討了農業機械技術在提高農作物產量中的作用。

關鍵詞：農業；機械技術；農作物；產量；應用研究

中圖分類號：S22 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）05–0-03

隨著經濟社會的發展，農業機械技術逐漸應用于農業生產中。農業機械技術的發展對全球農業生產產生了深遠且持久的影響。目前，我國的農業機械化水平也越來越高[1-2]。為全面推進鄉村振興的進程，應充分發揮農業機械在農業生產中的作用，確保糧食安全，提高農作物產量。

1 農業機械技術在農業生產中的重要作用

1.1 提高種植密度與優化播種

農業機械技術在提高農作物產量方面發揮著巨大的作用，包括提高種植密度、優化播種。傳統的播種方式受限于人工操作，略顯低效，不能達到理想的密度和均勻性，這會影響農作物的產量。而現代農業機械播種技術，如精量播種機、無人植保機器人等，可實現高精密、高品質的播種工作，有利于提高農作物產量。相關研究顯示，精量播種機能夠將小麥的種植密度從傳統人工栽培種植密度7萬株/hm2左右提高到9萬株/hm2

左右，產量也由原來的4.5 t/hm2提高到6.5 t/hm2，增幅達到了44.4%[3]。

農業機械技術在優化播種方面也發揮著很大的作用[4]。拖拉機式無人植保機器人在精密化、標準化播種的同時能夠實時檢測土壤成分和水分，并能夠根據具體條件提供合適的種植方案，以確保種植工作的高效穩定，從而提高農作物產量。

1.2 減少人工勞動與加強實時監測

現代農業機械技術不僅能夠提高農作物的種植密度、優化播種，同時在農田管理方面也具有較大優勢，可通過節省人力、降低勞動成本、減輕體力勞動強度等，實現對農田生產的全面控制和高效管理。例如，自動化農田灌溉系統可以通過各類傳感器實時檢測農田土壤水分含量，根據作物需求進行精確灌溉，降低灌溉成本，縮短灌溉周期。據統計，自動化農田灌溉系統能夠將水資源利用率提高15%～20%[5]，實現農作物“滴灌”的精細化管理。此外，在農作物的生長過程中，遙感和無人機技術可以幫助監控和管理作物的病蟲害、生長狀況等信息，從而及時發現問題并采取相應措施，減少作物損失，提高產量和質量[6]。

在農業生產過程中，農作物產量的提高與現代農業機械設備的廣泛應用緊密相關，通過機械化、智能化技術，提高種植密度、優化播種、減少人工勞動與實時監測農田整體狀況，可以實現農作物高產、高質、高效的生產目標。

2 農作物生產中農業機械技術的應用現狀

2.1 大規模種植

由于全球人口的不斷增長，糧食需求也隨之上升，而農業機械技術的應用使得農作物的種植與生產變得更高效，以滿足人類對于糧食的需求。當前，農業機械技術在農作物生產中已經實現了大規模種植，使得整個農業生產過程變得快速而高效，這得益于多種農業機械和農業自動化技術的廣泛應用，如拖拉機、收割機、植保無人機、無人駕駛農業車等，從而大大改進了農業生產模式。在種植規模方面[7]，2000—2019年，全球種植面積的增加幅度達到了3 240萬hm2，其中60%面積的增加源于機械化種植。

2.2 精細化管理

精細化管理主要包括精確化灌溉、病蟲害控制等方面的應用，通過各種傳感器和無人機技術的應用，農田的實時監測和分析變得更加精細和便利[8]。在精確化灌溉方面，在農業機械技術的幫助下，農田可以實現按需灌溉、滴灌等精確農業技術，從而節約水資源，減輕土壤污染，并保證作物健康生長。此外，各種傳感器和無人機技術的應用還能實時監測病蟲害發生，減少用藥量，降低農田環境污染。例如，使用植保無人機可以進行有效的病蟲害監測與控制工作等。

2.3 農業智能化發展

隨著物聯網、大數據、遙感技術等的發展，農作物生產進入智能化時代。當前，農業機械技術已經結合了這些先進技術，實現了農田管理的智能化，使得生產效率和農產品質量得到了較大的提升。智能化農業機械產品如無人駕駛拖拉機、農業自動導航系統等，為農田管理帶來了新的可能性，機器視覺技術、機械臂以及機器學習技術的綜合應用實現了實時監控、自動修剪、收獲作物等功能[9]。當前，農業機械技術的應用已呈現大規模種植、精細化管理和農業智能化發展的趨勢，這表明農業機械技術在農作物生產中起到了積極的推動作用，為全球糧食供應提供了有力保障。

3 農作物生產中農業機械技術應用的制約因素

農業機械技術在農作物生產中的應用雖然已取得顯著成果，但實踐中仍然存在很多制約因素。

第一，在政策與經濟方面，農業機械技術的研發、推廣和運用需要得到充分的政策支持和資金投入。然而，在許多國家地區，尤其是發展中國家，農業機械及相關技術的財政支持有限，無法滿足農業現代化發展的實際需求，全球大部分發展中國家的政府為農業領域提供的財政支持不足，難以滿足當地農業機械化發展的需求。

第二，缺乏農業機械技術的研發與創新能力也是一大制約因素，這意味著在新技術研究、設備更新換代等方面無法滿足農業生產需求。同時，由于部分發展中國家和農村地區的專業培訓力度不夠，人才流失情況嚴重以及教育資源匱乏，導致農民對農業機械設備的操作和維護能力有限，也制約了農業機械技術在農作物生產中的應用。

第三，農業機械技術在廣泛應用過程中，可能會對環境和可持續發展造成影響。例如，大型農機設備的廣泛應用可能加劇土壤緊實、侵蝕的問題，從而對土地、水資源和生物多樣性產生負面的影響。

總之，農業機械技術在農作物生產中的應用仍面臨政策與經濟、技術研發與創新、培訓與教育資源、環境和可持續發展等多方面制約因素。

4 農業機械技術在提高農作物產量中的作用

4.1 農業機械技術改進對種植和播種過程的影響

隨著農業技術的發展，農業機械在種植和播種過程的應用已經成為提高農作物產量的關鍵因素之一。其中，植保無人機的應用大大減少了作物應用化學農藥時對作物本身、環境的影響，降低了作物及其生長環境的農藥殘留量。此外，自動精確施肥技術的發展也有利于提高農作物產量，利用GIS技術，可實現“按需施肥”，提高肥料利用率。由此可見，農業機械技術在種植和播種過程的改進對農作物產量的提高具有重大意義。

4.2 農業機械技術對農田管理的影響

農業機械技術在農田管理方面的關鍵應用有利于確保資源的高效利用，從而提高農作物產量。例如，空中遙感技術可以精準監測土壤水分、作物病蟲害情況和養分分布，使得農業生產者能夠精確地管理。農田管理技術的革命使得種植者能夠針對土壤、氣候和農作物的特殊需求制定合適的管理方案。例如，大型土地虛擬測量儀可以評估土壤養分水平，而基于GPS系統的農業車輛調度則可以提高機械作業效率[10]。可見，農業機械技術在農田管理方面的應用對提高農作物產量具有顯著的推動作用。

4.3 農業機械技術對收割過程的影響

農業機械技術在收割過程中的應用對農作物產量的提升起到了至關重要的作用?，F代化的收割設備，如自走式收割機、玉米脫粒機等，已經在農業生產中得到了廣泛應用，有效提高了收割的作業效率。此外，農業機械化采收作業的普及，消除了人力收割和簡單器械收割帶來的不穩定與影響，可降低收割損失率，大幅提高農作物的產量[11]。在收割過程中，秸稈還田技術和秸稈綜合利用設備可以為農作物產量的增加提供保障。相較于傳統的秸稈燃燒處理技術，碎秸還田技術可以避免土壤中氮、磷、鉀等重要養分元素的損失，從而增加糧食產量。由此可見，農業機械技術在收割過程的優化對于農作物產量的提高具有重要作用。

4.4 農業機械技術對后期處理與儲存的影響

農業機械技術在農作物后期處理與儲存方面的運用，已成為提高農業產量的核心關鍵環節。農產品在加工過程中的損耗向來是制約農業生產發展的一大難題，得益于現代農業機械技術的不斷進步，這一問題得到了逐步解決。通過采用先進的機械化干燥技術，可以顯著降低農作物在自然晾曬過程中可能受到的溫度、濕度波動的影響，進一步減少農作物吸濕、發霉等不良現象的發生。

智能儲存設施的快速發展也進一步滿足了不同農作物特殊儲存的需求。以智能糧倉調濕技術為例，該技術借助精準傳感設備實現了對糧食內外部的水分平衡狀況的實時監測，并通過自動調濕處理系統，使得糧食處于適宜的存儲環境。同時，現代化農產品加工設備，如全自動烘干機、脫皮機等，不僅提高了農產品加工效率與質量，還降低了農產品在加工過程中食品安全風險的發生，大大提高了農產品的儲存能力與效率[12]。

此外，農業物流和供應鏈技術的改進也不容忽視。運用無人機、物聯網、大數據等先進技術，農業生產者能實時控制農作物從田間到餐桌的全過程，減少在物流環節產生的損耗。

總之，農業機械技術在農作物后期處理與儲存環節的廣泛應用為提高農業產量提供了強大支持，不僅可以確保農作物產量的增長，還為農業生產的可持續發展提供了良好條件。

5 農業機械技術的發展趨勢

5.1 智能化與自動化農業機械技術的發展

在信息技術和數碼經濟的驅動下，智能化與自動化將是農業機械技術未來發展的主要趨勢。全球農業生產需求的快速增長對農業機械技術提出了更高的智能化與自動化要求。為了滿足未來糧食生產的大規模需求，現有的傳統農業機械設備必須進行技術升級，實現智能化和自動化。

智能化農業機械技術可以使農業生產者更好地利用資源、提高作業效率和降低成本。例如，逐步運用物聯網（Internet of Things，IOT）技術，在農田中部署大量傳感器之后，農業生產者可以在任何時間、任何地點實時掌握作物生長狀況、土壤狀況和環境條件。而無人機和無人駕駛設備的廣泛應用，將依靠先進的導航系統，如全球定位系統（Global Positioning System，GPS）和高精地形數據，使農機作業更加精確、自動化。

有研究表明，智能化農業機械技術在未來20年內可以將全球農業生產效率提高5%～10%[13]。在機械領域，自動化是實現高效農業生產的重要手段，機器人和自動化農機設備具有高度自主性，可完全替代人工進行繁重、危險或重復性工作，如播種、施肥、除草和收割等。根據聯合國糧農組織的數據，自動化農機設備在未來20年內有望將農業生產力提高20%，這將會進一步推動農業發展[14]。

5.2 環境友好型農業機械技術

目前，全球正面臨著土壤退化、水資源短缺、生態系統破壞等一系列環境挑戰，因此環境友好型農業機械技術勢必成為農業技術創新和發展的重要方向。在農業生產中，環保農機設備的設計和生產將逐步應用可降解的材料和利用清潔能源，如太陽能、風能、生物質能等。根據能源轉型報告，隨著清潔能源技術的成熟，預計2025年清潔能源驅動的農業機械市場將占總農業機械市場的15%[15]。

此外，二氧化碳捕捉和封存（Carbon Capture and Storage，CCS）技術在農業機械領域的應用，有望進一步減少農業生產過程中溫室氣體的排放。農業土地的可持續管理是環保型農業機械的另一關鍵方向，通過應用精準農業技術，如光譜分析、遙感土壤探測等，將有助于實現“按需施肥”和“按需灌溉”的管理方式，有望降低化學肥料和農藥的使用量，減輕對環境的負面影響。

6 結束語

農業機械技術對提高農作物產量具有舉足輕重的作用，隨著智能化和自動化技術的廣泛應用，農業生產將變得更加高效和可持續，從而促進全球糧食安全。同時，環保型農業發展的重要性逐漸凸顯、環境友好型農業機械技術將大大減少傳統農業生產對環境的負面影響。未來農業機械技術應用研究應繼續力求創新，提高農作物產量的同時提高農作物品質，以滿足日益增長的人類需求和保護環境的雙重使命。

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作者簡介：周凌翔（1972—），男，湖南瀏陽人，工程師，主要從事農業技術推廣工作。