農業機械智能化是指將現代農業生物技術、信息技術、智能控制技術等應用于農業機械裝備中,從而實現農業生產的自動化、智能化和精準化。隨著農業現代化發展步伐的加快,智能化農機成為現代農業發展的必然趨勢。隨著政府出臺了一系列政策措施,鼓勵和支持農業機械智能化技術的研發和推廣,農業機械智能化得到了快速發展,推出了一批智能農業機械設備,如無人駕駛拖拉機、植保無人機、智能水稻收割機等,實現了精準播種、精準施肥、精準植保、精準收割等精準化作業,大大提高了農業生產效率和質量。應用北斗衛星導航定位自動駕駛智能化播種機的過程,可貫穿諸多農業生產環節,更好地完成整地、播種、植保、收獲等作業任務,并將整體千米誤差控制在5 cm之內,為提高土地綜合利用率奠定基礎,是造福于農業的新型綜合技術。
一、目前智能農機發展應用前景
(一)從農業災害防災減災應用上看,需要智能農機
農業災害主要是農業氣象災害、農業地質災害和農業病蟲草災害。如2023年河南省罕見“爛場雨”,根據天氣變化,應用智能農機快速行動,小麥、玉米搶收搶種,精準高質高效作業,能防災減災,達到減少損失的目的。應用智能化農機一方面能夠監測農作物病蟲草害發生狀況,另一方面能夠對達到防治指標的病蟲草害進行控制。根據土壤水分保有量、土壤肥力不平衡等不利條件,智能農機可以進行變量施肥、變株距播種等作業,實現化肥減量、節約種子,從而提高生產效益。應用智能化烘干設備能盡可能提高烘干糧食效能,減少糧食在連陰雨天的霉變損失,如2023年新鄭市應急烘干小麥近
1000 t。
(二)從智慧農業技術看,需要智能農機
智慧農業主要包括三大技術:生物技術、智能農機、信息化技術。三大技術相互聯系,如將現有的農業機械裝備、機械狀態、機械實時調度整合到一起,能夠在農作物的種植區域發揮機械設備科技化的能力。數字化采集當地農作物的生長條件(土壤持水量、病蟲害狀況、肥力元素等)和生長環境(氣象條件、地理位置及變化等)等信息。信息化處理就是通過建立辦公室計算機與移動作業機械的無線通信,能夠與作業機械實現數據的交換。智能化決策建立起合理化、完整化的農業機械設備詳細管理信息系統。精準化作業就是將管理調度中心的計算機決策信息直接應用到耕地作業機械智能終端存儲,然后快速、靈活調用讀取相關的作業數據,智能化決策后實現精準化作業。通過收集和分析農業數據,決策者可以更好地了解市場需求、氣象變化、土壤特性等,從而做出更明智的決策。
(三)從精準化作業效果上看,需要智能農機
利用衛星導航技術和遙感技術,農民可以實施精準農業,根據土地特性和需求,精確施肥、灌溉和植保,不僅可以提高作物產量,減少浪費,還可以通過模型數據的分析預判農業生產中可能出現的情況,從而直接避免錯誤發生,大大減少了時間成本和生產成本,間接地提升了土地的使用效率。
畜牧養殖的智能采集、智能飼喂、智能控制等設備的使用將會使農業生產更加精準化和高效化。通過室內環境監測系統,養殖場(戶)可以實時監測氣溫、濕度、空氣質量等因素,從而為動物提供舒適和適宜的居住條件。智能喂食器和自動喂水系統能夠根據動物的需求精確供給飼料和水,減少浪費和污染。
(四)從現代農業可持續發展上看,需要智能農機
隨著人口增長和氣候變化,農業發展必須更加可持續。智慧農業將繼續發展,從而支持糧食生產的可持續性,包括有機農業、農藥化肥的減少以及土壤保護。未來智慧農業將會更加注重對數據的收集、分析和利用。通過大數據分析,農民可以更加準確地預測氣候環境變化、作物畜禽生長情況等信息,從而更好地調整生產計劃和管理農業生產。例如,人工智能技術可以實現對動物的自主診斷和治療,減少藥物的使用,避免環境污染。利用鄉村互聯網技術,養殖場之間的信息共享和合作將更加便捷,能夠促進養殖業協同發展,形成規模化經營的優勢。
(五)從國家糧食安全發展戰略上看,需要智能農機
智能農機可以通過分區域判斷小麥、玉米等農作物成熟情況,進行實時收獲;同時根據天氣變化預測農作物成熟進度和收獲期,研判損失風險,必要時可提前收獲、搶時收獲,糧食烘干跟進。智能農機可以幫助農戶減少收獲損失或霉變損失,提高糧食產量和質量,以滿足不斷增長的人口的糧食需求。
(六)從培訓高素質農民、數字農業教育上看,需要智能農機
農民需要獲得數字技術的培訓和教育,以充分利用智慧農業的發展潛力。政府和農業組織需要提供培訓資源,以確保農民能夠順利過渡到數字農業。
二、智能農機發展中存在的主要問題
(一)政策和投資激勵不足
政府需要采取措施來支持智慧農業的發展,包括資金投入、政策支持和監管框架的建立等。購置和維護智能農機所需資金量大,當前各級財政狀況吃緊,市場主體推廣應用的積極性不高。
(二)智能農機裝備在推廣應用時沒有及時跟進
智能農機開展效果監測,能夠進一步確定其可靠性、適應性、性價比評判,但目前這方面的監測研究和相關報告極少。例如,北斗導航終端系統設備應用,究竟效果怎么樣,只在說明書上有記載檢測報告。
(三)農機人員年齡偏大,應用智能農機的人才培養刻不容緩
當前,智能農機裝備已在推廣應用,如2022年新鄭市應用的5臺(套)北斗導航終端系統設備,只有4個機組能正常作業,2023年僅有1個機組作業。其中5個機組駕駛員平均年齡65歲,最小的55歲,最大的75歲。農機人員年齡偏大,對智能農機操作不熟練,不會調整使用,因此要加大對人才尤其是年輕人才的培養。
三、推進農機智能化、實現智慧農業發展的措施
(一)加大智能農機的研發與創新力度
在農機智能化發展進程中,科技創新最為關鍵,同時,還要保障人力及資金投入的充足性,做好與農機智能化運行、定位導航、變量作業等技術方面的研究,彌補傳統農業種養殖弊端,優化農業生產設備,使農機智能化生產方式全方面普及于農業生產領域中。重點在補短板上,動力機械例如拖拉機動力換擋、無極變速、無人駕駛;作業機械例如對農作物生產、播種、施肥、收割等諸多環節進行信息化、智能化監管的傳感器、采集器、變量控制器等改進;零配件例如精密液壓缸、密封圈、液壓閥等;種養成套設備,飼料智能化供給;智能化畜牧養殖糞污處理;收獲機械例如大喂入量智能化谷物、玉米聯合收獲機械等。
(二)加速農機技術與信息技術的融合
政府部門應大力依托農機購置補貼政策,充分發揮新型經營主體(家庭農場、農民合作社、龍頭企業)引領作用,使智能化農機補貼專項資金更好地服務于農業生產。在大中型拖拉機、聯合收割機、植防飛機上加裝北斗導航及智能監控系統,這可在原有基礎上提升農機智能化信息水平。大范圍推廣精準化種田技術,如可變量播種、施肥、精準灌溉、施藥等,促使水肥一體化技術得以普及,建立高標準農田示范區及現代農業示范區。在技術應用環節,要積極鼓勵農戶應用互聯網技術,拓展電子商務服務渠道、手機客戶端等,為農戶提供綜合性服務,提高農戶獲取農機信息的時效性和針對性。
(三)創建農機信息化綜合服務平臺
發展智慧農業,創建農機信息化服務平臺是關鍵。其一,要進一步強化和完善農業生產作業監管服務、指揮調度系統,做好農機作業質量鑒定、管理維修、技術推廣等相關工作,為提高農戶種植效益奠定基礎。其二,建立健全農機服務大數據應用系統,通過提供信息數據服務系統,提高農戶獲取信息的時效性、針對性,及時準確滿足農戶需求。其三,要將農機信息資源與農機調度服務更好地結合在一起,盡可能實現“一張網”與“一張圖”的融合,促使農業走現代化發展之路,在保障農業生產效率的基礎上,降低作業成本,規范農業種植模式,合理購進農業生產裝置,確保農業生產趨向規范化、科學化。
(四)確保農機大數據互通互聯
在農機智能化發展的進程中,科研部門應將產、學、研有效結合在一起,實時掌握農業生產領域的相關動態,更好地推動智慧農業發展,最終使農業生產綜合效益穩定提升。利用農業大數據,為農業未來生產及經營提供病蟲害防治、農業植保、氣象私人定制等系統化服務,進而在很大程度上解決農業生產效率不高、生產質量低下等問題。利用農機信息化服務平臺數據資源,不僅能夠彌補農業信息存在的缺陷,還可以健全完善農機全面服務平臺指標系統,確保信息數據采集終端的一致性,使農業信息在互通、互聯、互享下形成協同處理數據資源的良好局面,使農機智能化得以深入研究和發展。農業生產企業與其他農機企業的信息資源實時共享,能夠從根本上提高農機服務質量,更好地對接農業生產及農機服務工作。
作者簡介:朱煥英(1971—),女,河南新鄭人,大專,農經師,主要從事農業機械推廣、農機合作社建設等方面工作。
通信作者:盧春陽(1979—),女,河南新鄭人,大專,助理農藝師。
(責任編輯" "張夢納)