小麥機械化種植生產中智能農機的應用方法探討

近年來，智能農機發展迅猛，其工作效率在農業生產中遠超人工作業方式，受到越來越多農業生產者的青睞。國家對自動駕駛農機裝備的投資熱情也日益高漲，智能農機應用正邁入更深層次、更廣范圍的“深水區”。然而，如何進一步推動智能農機在小麥機械化種植生產中的大規模應用，提升智慧農業發展水平仍面臨諸多挑戰。本文旨在探討智能農機在小麥生產中的實踐探索，重點關注在小麥機械化種植生產中智能農機的應用方法，為解決農村勞動力短缺、遏制棄耕、提高生產效率等問題提供解決路徑，為建設“現代農業強國”打下堅實基礎，促進我國小麥產業的高質量發展。

一、智能農機與小麥機械化種植生產概述

智能化農機裝備是指將傳感器技術、大數據、人工智能技術以及物聯網技術等融入傳統農業機械，賦予其自主感知、自主決策、自主作業能力的新一代農業裝備。智能農機能夠根據作物生長情況、土壤環境、氣象數據等信息，進行精準作業，減少人力財力，能夠智能化管理農業生產過程。例如，智能化播種機可以根據土壤肥力狀況進行變量播種；智能化噴藥機可以識別作物、雜草，精準噴灑農藥；智能化收割機可以自動識別田間路徑，自主完成收割作業。在小麥的整個生長周期中，盡可能地利用農業機械替代人工進行各種作業，包括耕地、播種、施肥、噴藥、灌溉、收獲等環節。小麥的機械化種植也標志著農業生產方式從傳統的人力或畜力耕作向現代化、機械化生產的轉變。

機械化種植配合智能農機的應用，不僅能夠提高生產效率、降低勞動強度，還能助力我國農業發展突破瓶頸，為規模化、標準化農業生產奠定基礎。另一方面，智能化農機裝備與小麥機械化種植生產的結合，對于解決“誰來種地”和“怎么種好地”這兩個難題，以及推動農業現代化發展具有重要意義。隨著農村人口向城市轉移以及農業人口老齡化加劇，農業勞動力日益短缺，制約了我國的農業發展。應用智能化農機裝備，特別是自動駕駛系統的普及，可以大幅減少對人工的依賴，即使在勞動力短缺的情況下也能保證農業生產的順利進行。例如，配備自動駕駛系統的小麥收割機，可以實現無人化、少人化作業，減輕農民的勞動負擔，解決農忙季節勞動力不足的問題。智能農機能夠提高小麥的產量和質量。機械化生產可以大幅提高作業效率，縮短生產周期，增加單位面積產量。應用智能化農機裝備能夠在此基礎上更進一步突破以往生產效率的上限。智能化變量施肥機可以根據土壤肥力狀況精準施肥，避免了肥料的浪費，同時提高了肥料的利用效率，從而提高了小麥的產量和品質。以往的農業生產方式相對粗放，對資源環境壓力較大。應用智能化農機裝備也可有效應對此類問題，通過精準作業，能夠減少浪費農藥、化肥、水資源等投入品，降低農業生產對環境的負面影響。智能化的噴藥機可以根據作物生長情況和病蟲害發生情況進行精準噴灑，減少農藥的使用量，降低對環境的污染。智能化農機裝備還可以收集大量的田間數據，輔助農民進行決策。在政策扶持等多重利好因素的綜合作用下，我國農機自動駕駛系統研發與生產正在蓬勃發展。圍繞現代設施農業建設，以農業增產增效、農民持續增收為智能農機工作的出發點和落腳點，注重抓好智能化農機裝備在未來農業生產中的應用，在支撐農作物耕種收關鍵環節上，延伸服務領域，能夠為保障國家糧食安全、推動農業現代化發展做出更大的貢獻。

二、智能農機在小麥機械化種植生產中的應用實踐

1、整地技術

搭載多光譜相機和電磁感應傳感器的智能農機可以采集土壤的理化信息，包括土壤類型、有機質含量、pH值、含水量、養分含量（氮、磷、鉀等）以及土壤緊實度等。數據經過人工智能算法的分析處理，可以生成高精度土壤肥力地圖，指導變量施肥作業。例如，根據土壤肥力地圖，智能變量施肥機可以在播種前期根據不同區域土壤的實際養分需求，控制肥料的施用量和種類。例如，某區域土壤缺氮，智能變量施肥機就可以根據預設的施肥方案，自動增加氮肥的施用量，從每畝80kg增加到100kg；而對于磷鉀含量充足的區域，可以減少相應肥料的施用量，從每畝60kg減少到40kg。在耕地環節，智能深松機可以根據預設的耕作深度，如25-30cm，自動調節耕作深度，打破犁底層，改善土壤通透性，提高土壤保水保肥能力。同時，智能深松機還可以根據土壤的緊實度進行變量耕作。例如，在土壤緊實度較高的區域增加耕作深度至30cm，在土壤較為疏松的區域減少耕作深度至25cm。除了上述應用，智能農機還可以配合施用土壤改良劑，例如，根據土壤pH值，施用石灰等改良劑，調節土壤酸堿度pH值至6.0-7.0左右。

2、播種技術

在小麥播種中應用智能農機，能夠徹底改變傳統的播種方式。以智能化播種機為例，智能播種機配備了高精度傳感器，可以實時監測土壤濕度、溫度、肥力等關鍵參數，根據數據自動調整播種深度、播種量和施肥量。在土壤肥力較低的區域，智能播種機會自動增加施肥量，而在土壤肥力較高的區域則會相應減少施肥量，實現精準施肥，避免肥料浪費。通過精準施肥，將肥料利用率提高了15%-20%，同時減少了10%-15%的肥料使用量，降低農業生產成本。智能播種機也可以實現變量播種，根據田間不同區域的土壤條件和作物生長需求，調整播種密度和播種量，實現差異播種。在土壤肥沃、水分充足的區域，適當降低播種密度，而在土壤貧瘠、水分較少的區域，適當提高播種密度，保證了小麥均勻生長。通過變量播種技術，也可以將平均產量提高5%-8%，同時節省3%-5%的種子用量。

此外，智能播種機可以與自動駕駛拖拉機無縫對接，實現無人化或少人化播種作業。自動駕駛拖拉機通過GPS、北斗等導航系統，可以按照預設的路徑精準行駛。以T1054無人駕駛智能拖拉機為例，機器可進行±2.5cm高精度自動駕駛、自主規劃路徑、自動作業；厘米級的高精度作業，減少重耕、漏耕和重播、漏播，助力精準農業；可自動調節耕深，轉彎時自動提升農具，掉頭前后自動升降懸掛，支持一機多用。大田塊情況下，每天可以播種200畝以上的小麥。此外，智能播種機還可以與田間管理系統連接，實現數據共享和遠程監控。通過對播種數據的分析，可以及時發現問題并進行調整，優化播種方案，提高小麥的出苗率和成活率。通過對播種數據的分析，將小麥的出苗率提高了3%-5%，也減少了缺苗斷壟現象。

3、田間管理技術

智能農機在小麥田間管理中發揮的作用是十分關鍵的，涵蓋灌溉、除草、噴藥、監測多個方面。智能灌溉系統集成了土壤濕度傳感器、自動控制機制和氣象數據分析，實現精準灌溉。以50畝小麥田為例，傳統漫灌方式每次灌溉用水量為每畝80m3，而智能灌溉系統通過精確控制，可以將每次灌溉用水量降低至每畝50m3，則每次灌溉可節約1500m3的用水量。在生長季，每日需要灌溉3次的情況下，智能灌溉系統可以節約用水量4500m3。同時，智能灌溉系統還能根據實時天氣數據調整灌溉計劃。系統可以根據未來24小時的降雨預測，自動推遲或取消原定的灌溉計劃，避免在雨天進行灌溉。機器人除草器和噴霧機利用傳感器和人工智能算法，實現了精準除草噴藥。以除草為例，人工除草每畝需要使用0.5kg除草劑，機器人除草器通過精準識別定位雜草，可以將每畝除草劑的使用量降低至0.2kg，在50畝的小麥田中，機器人除草器可以減少除草劑使用量15kg。精準噴藥還可以減少農藥漂移流失，降低環境危害。此外，土壤和氣象傳感器構成了小麥田間管理的“數據大腦”，實時監測土壤濕度、溫度、pH值、營養成分含量以及環境溫度、濕度、降雨量和風速等關鍵數據。土壤傳感器可以實時監測土壤氮含量，指導農民進行精準施肥，避免過量施肥造成的氮肥流失和環境污染。傳統施肥方法每畝施用氮肥20kg，而基于土壤傳感器數據的精準施肥可以將氮肥施用量降低至每畝15kg，大幅減少了肥料投入。

4、小麥收割技術

智能農機在小麥收割中的應用為農民帶來了實實在在的效益。以往“面朝黃土背朝天”的繁重體力勞動正在被先進的科技力量所取代，自動駕駛的聯合收割機成為田間地頭的主角。在小麥收割中，智能收割機配備了北斗導航系統和毫米波雷達等傳感器，可以在廣袤的麥田中按照預設路線自動行駛，無需人工干預即可完成收割作業。智能收割機還能根據小麥的長勢和密度自動調節割臺高度和脫粒速度，減少糧食損失。以4LZ-9L聯合收割機為例，配備了自動駕駛系統的智能收割機的作業速度為3-9km/h，每小時可以收割10-15畝小麥，效率提升了30%-50%。此外，智能收割機還能實時監測發動機轉速、油耗、糧倉容量等關鍵數據，通過無線網絡將數據傳輸到控制中心，方便遠程監控管理。在夜間或惡劣天氣條件下，自動駕駛農機也能正常作業，大大延長了作業時間，避免了因天氣原因造成的收割延誤和損失。傳統收割方式下，1000畝小麥需要10臺普通收割機連續工作10-14h才能完成，而使用10臺智能收割機則只需8-10h就能完成作業，節省了20%-40%的時間。

此外，多臺智能農機協同作業的集群模式，正在將“無人農場”的藍圖變為現實。通過云平臺的調度和控制，多臺智能收割機可以組成“收割團隊”，在田間協同作業，實現無縫銜接，進行全覆蓋收割。例如，5臺智能收割機可以組成1個集群，每臺收割機負責200畝的區域，它們之間保持固定距離、速度，并根據實時情況調整作業路徑，確保不重疊、不遺漏。采用5臺智能收割機集群作業，依托平臺管理、大數據交互和人工智能算法分析，其作業效率相當于25臺普通收割機同時作業，相比于25臺普通收割機，可以節省駕駛員的人工成本、減少組織調度環節的人力時間成本、節約大量的燃油費用。

5、病蟲害防治技術

智能農機在小麥病蟲害防治中的應用主要體現在病蟲害監測預警、變量施藥技術以及無人化作業等方面。依托物聯網、人工智能等技術，可以構建小麥病蟲害監測預警系統。在田間部署傳感器、攝像頭等設備，能夠實時采集小麥生長環境數據、病蟲害圖像信息等，利用人工智能算法進行分析，快速識別病蟲害種類、發生程度和發展趨勢，及時發出預警信息。例如，通過安裝在田間的孢子捕捉器和氣象監測站，可以實時監測小麥條銹病病原菌孢子濃度、溫濕度、風速等數據，結合歷史數據，可以提前預測條銹病的發生和流行趨勢。配合具備變量施藥技術的智能農機，可以根據小麥病蟲害發生情況控制農藥施藥量。例如，搭載GPS定位系統和變量噴霧控制器的智能噴桿噴霧機，可以根據預先設定的處方圖或田間實時監測數據，自動調節噴霧量，實現對不同區域、不同病蟲害程度的精準施藥。以一臺每次可帶藥500L，作業20畝的噴桿噴霧機為例，在20畝小麥田中，有5畝發生輕度蚜蟲危害，需要噴灑低濃度農藥，其余15畝未發生病蟲害，智能噴桿噴霧機可以根據預設程序，只對發生蚜蟲的5畝地進行噴藥，并根據蚜蟲發生程度調整噴藥量。同時，農用無人駕駛航空器也實現了智能化作業。操作人員只需在地頭設置好飛行路線和噴藥參數，無人機即可自動完成大面積的植保作業，每天可進行植保作業500畝以上，大大提高了作業效率。此外，智能農機還配備了數據采集和分析功能，可以記錄每次作業的噴藥量、作業面積、病蟲害發生情況等數據，并上傳至云平臺進行分析，為后續的病蟲害防治提供數據支持，形成病蟲害防治的閉環管理。例如，通過分析歷史病蟲害發生數據、氣象數據和農藥使用數據，可以優化農藥使用策略，提高防治效果。

6、小麥加工、倉儲和運輸技術

智能農機在小麥加工、倉儲和運輸的應用，貫穿了從田間到餐桌的全過程。在小麥加工環節，智能化磨粉機械配備傳感器和人工智能算法，可實時監測小麥的濕度、硬度等指標，自動調節碾磨參數，如輥距、碾壓速度等，控制小麥出粉率。例如，通過智能控制系統，可將出粉率提高2%-3%，損耗降低1%-2%。同時，磨粉機械還集成了圖像識別技術，可以自動識別并剔除病麥、雜質等，保障小麥的質量安全。在倉儲環節，智能化糧倉管理系統利用物聯網技術，實時監測倉內溫濕度、糧堆高度、蟲害情況等，并通過智能通風、控溫系統，自動調節倉內環境，防止小麥霉變、蟲蛀等問題。例如，通過智能化的糧情監測系統，可以將倉儲損耗降低1%-1.5%，同時，糧庫還應用了機器人巡檢技術，可以自動巡查糧倉，及時發現并處理異常情況，進一步保障糧食存儲安全。此外，基于大數據分析，智能倉儲系統還可以預測小麥的儲存壽命，優化庫存管理，減少儲存成本。在運輸環節，智能化物流系統可以實現小麥運輸的全程監控和調度，例如，通過GPS定位、RFID技術等，可以實時追蹤運輸車輛的位置、速度、狀態等信息，并根據路況、天氣等因素，智能規劃運輸路線，提高運輸效率，降低運輸成本，將運輸時間縮短10%-20%，運輸成本降低5%-10%。物流公司還利用區塊鏈技術，建立了小麥運輸的溯源體系，保障小麥的來源可追溯，提高了食品安全水平。

綜上所述，智能農機在小麥機械化生產種植中的應用，正從單一環節的自動化向全程機械化、智能化方向發展，為解決農村勞動力短缺、提高生產效率、保障糧食安全提供了有效路徑。本文從整地、播種、田間管理、收割、病蟲害防治以及加工、倉儲和運輸等環節，探討了智能農機在小麥機械化種植生產中的實踐探索，并佐以具體案例和數據，展現了智能農機在提高產量、改善品質、節約資源、保護環境等方面的顯著優勢。未來，隨著人工智能、物聯網、大數據等技術的進一步發展與融合，將推動農民從“會種地”向“慧種地”轉變，增進第一產業從業者的生活品質，以智能化為核心的、覆蓋農業生產全過程的智慧農業整體解決方案正在逐步構建，為解決“誰來種地”和“如何種好地”的根本問題提供有力支撐，為鄉村振興和農業現代化發展注入強勁動力，助力鄉村振興戰略的全面實施。

（作者單位：252000 山東省聊城市農業技術推廣服務中心）