精準農業技術提升小麥產量與病蟲害管理效率的研究

摘要：在全球糧食需求攀升且農業可持續發展成為焦點的當下，傳統小麥種植遭遇產量增長瓶頸與病蟲害治理困境。本研究聚焦精準農業技術于小麥種植領域的應用，深度剖析其提升產量的技術路徑及內在機制，包括基于傳感器和智能系統的精準播種、變量施肥、智能灌溉等，以及這些技術如何通過優化土壤環境、提高資源利用效率促進小麥生長。同時，探究該技術在病蟲害管理中的應用與作用機制，如利用多源數據監測病蟲害、精準施藥等。研究表明，精準農業技術可顯著增強小麥病蟲害防控能力，為小麥高效綠色生產提供有力支撐，對維護全球糧食安全和生態平衡意義重大。

關鍵詞：精準農業；小麥；產量；病蟲害管理

伴隨科技迅猛進步，精準農業技術順勢興起，為農業發展注入新活力。該技術以信息技術為基石，集成前沿科技可對農業生產全流程實施精準化監測、智能化決策與精細化管理。故而，針對精準農業技術提升小麥產量及病蟲害管控效率展開研究，對推動農業現代化進程意義非凡。

1 精準農業技術概述

1.1 精準農業技術內涵

精準農業技術作為現代農業發展的關鍵驅動力，深度整合了各種前沿技術，構建起一套全面且智能的綜合性技術體系。借助傳感器網絡和智能監測設備，該技術能夠對農田土壤的理化性質、作物生長態勢、氣象要素等多源數據進行實時、高精度采集與分析。通過空間分析和模型預測，精準識別農田內不同區域的差異性，依據農作物的生長規律和需求，對播種、灌溉、施肥、病蟲害防治等農事活動進行精細化管控，實現農業資源的優化配置和生產過程的精準化管理，有效提升農業生產的質量和效益。

1.2 關鍵技術構成

精準農業常用技術涵蓋物聯網（Internet of Things，IoT）、地理信息系統（Geographic Information System，GIS）、全球定位系統（Global Positioning System，GPS）、遙感技術（Remote Sensing，RS）以及人工智能（Artificial Intelligence，AI）等。在精準農業場景下，IoT憑借部署在農田各角落的傳感器陣列，實時采集土壤濕度、溫度、養分含量及光照強度等關鍵數據，達成對農業生態環境的全面、動態感知，為精準農業決策筑牢數據根基，而GIS則負責對海量農業數據進行高效存儲、深度分析和可視化呈現，通過繪制土壤肥力、作物產量等專題分布圖，精準揭示農田信息的空間分布規律，有力支撐精準農事操作方案的科學制定。

GPS為農業機械與設備賦予高精度定位能力，精準把控播種、施肥、灌溉等農事作業的空間位置，依據農田實際情況規劃出最優化作業路徑，有效提升作業精度與效率。RS借助衛星或無人機搭載的各類傳感器，從高空獲取大尺度農田影像數據，憑借多光譜、高分辨率影像解析，精準監測作物生長態勢、病蟲害發生范圍及危害程度。AI基于機器學習算法，深度挖掘海量農業數據，預測作物生長走向與病蟲害發生概率，智能優化灌溉、施肥策略，推動農業生產向智能化邁進。

2 精準農業技術在提升小麥產量中的具體應用

2.1 土壤信息采集與分析技術

在精準農業體系內，傳感器技術在獲取土壤信息過程中占據核心地位。像土壤酸堿度傳感器、養分傳感器等被科學部署于土壤中，以高靈敏度實時采集土壤酸堿度、氮磷鉀等養分的含量數據，對土壤環境的動態變化精準捕捉，并借助無線傳輸技術將數據快速回傳。同時，土壤采樣與實驗室分析相輔相成。依據網格布點法或隨機抽樣法采集土壤樣本后，在實驗室運用原子吸收光譜儀、pH 計等專業儀器，對土壤質地、養分含量及其他理化指標進行精細化測定，為精準農業的后續決策與實施提供全面、精準的依據[1]。

2.2 精準播種技術

精準播種機械依托前沿的傳感器及智能控制系統，實現播種深度、行距、株距和播種量的精準調控，達成精細化播種作業。作業過程中，機械依據預設算法，綜合土壤質地、肥力狀況及小麥品種的生物學特性等參數，實時優化調整播種參數。精確的播種深度使種子能處于最佳土壤水熱環境，契合種子萌發需求；科學規劃的行距與株距，保障植株在生長過程中，光、熱、水、肥資源獲取均衡，避免種內競爭，為小麥高產奠定基礎。

精準播種技術對提升種子發芽率和出苗整齊度成效卓越。精準把控播種深度，使種子于適宜的土壤墑情與肥力環境中扎根，優化種子萌發條件；合理設置行距和株距，保障植株光照、通風條件均一，為幼苗營造均衡生長環境，有效提升出苗整齊度，為小麥后續穩健生長和實現高產筑牢根基。

2.3 智能灌溉技術

智能灌溉系統運用土壤濕度傳感器實時監測土壤墑情，并整合降雨量、蒸發量等氣象數據，結合小麥各生育期的需水特性，達成精準灌溉。一旦土壤濕度低于預設閾值且氣象條件表明水分散失迅速，系統便自動觸發灌溉機制，按照作物實際需水量精準定量灌溉，有效規避水資源浪費與過度灌溉現象，提升水資源利用效率。

滴灌、噴灌等高效節水灌溉技術在小麥種植領域意義非凡。滴灌憑借精準滴灌技術，將水分緩慢輸送至小麥根系，極大減少輸水過程中的蒸發與滲漏損失，提升水資源利用效率。噴灌模擬自然降雨模式，均勻供水，不僅滿足小麥水分需求，還能調節田間微氣候，營造利于小麥生長的濕度條件，為提高小麥產量提供有力支撐。

2.4 精準施肥技術

精準施肥策略基于土壤檢測所獲的氮、磷、鉀等養分數據，綜合考量小麥不同生育期的養分需求，定制專屬施肥方案。變量施肥技術依據農田土壤肥力的空間變異性以及作物生長態勢，動態調控施肥量。實際操作中，借助GIS進行農田定位，利用傳感器采集數據，經智能施肥設備實現分區精準施肥，提升肥料利用效率，保障小麥養分供應均衡。

精準施肥摒棄傳統施肥的盲目性，依據土壤養分狀況與小麥生長需求精準供肥，極大提升肥料的吸收利用率，減少肥料在土壤中的殘留與流失，在提高肥料利用效率、降低生產成本的同時，減輕了對環境的污染，為實現小麥高產和農業可持續發展提供了堅實保障。

3 精準農業技術提升小麥產量的機理分析

3.1 優化生長環境

精準農業技術通過土壤檢測與改良技術，依據土壤養分豐缺狀況和酸堿度指標，科學補肥、調節土壤 pH 值，優化土壤結構，為小麥根系生長營造良好環境。智能灌溉系統運用土壤濕度監測數據，結合作物需水模型，精準灌溉，有效規避旱澇脅迫對小麥生長的危害。同時，借助智能溫室、遮陽網等設施，根據小麥各生育期光需求規律，調控光照強度和時長，促進小麥生長發育。

優化后的土壤條件、精準的水分供給以及適宜的光照環境，共同構筑起小麥生長的理想生態。在此環境下，小麥根系得以深扎土壤，高效吸收養分與水分，根系發育更為茁壯。充足光照與合理水分協同作用，提升小麥光合作用效能，促進有機物質合成與干物質積累，為小麥高產奠定穩固的物質基礎[2]。

3.2 提高資源利用效率

精準播種技術借助先進的傳感器與智能控制系統，對播種深度、行距、株距及播種量實施精細化調控，依據農田土壤條件與作物品種特性，為每粒種子營造適配的生長微環境，有效規避種子分布不均與播種失誤，大幅提升種子利用率。精準施肥技術基于土壤養分檢測數據與作物不同生長階段的養分需求，運用變量施肥技術，在養分虧缺區域精準定量施肥，減少肥料浪費與流失，顯著提高肥料利用效率。智能灌溉系統整合土壤濕度、氣象數據與作物需水模型，實現精準灌溉，降低水資源無效損耗，增強水資源利用效率。

在資源有限的情況下，精準播種、施肥和灌溉技術可發揮關鍵作用。它們利用智能系統和傳感器，精準匹配資源供給與小麥生長需求，減少資源的無效損耗。通過為小麥提供充足且科學配比的種子、肥料和水資源，維持小麥生長的養分、水分平衡，保障其正常生長，最終助力實現小麥高產。

3.3 促進作物生長發育

精準農業技術對小麥生長發育進程有重要調控作用，在小麥生長前期，精準的環境調控和營養供應，為植株提供了良好的生長條件，有利于促進分蘗，增加有效分蘗數，為后期產量形成奠定基礎。在穗分化階段，通過合理的光照、溫度和養分管理，滿足穗分化對各種條件的需求，使穗分化過程更加順利，提高穗的質量[3]。

到了籽粒灌漿期，精準的水肥管理保證了小麥有充足的養分供應，促進籽粒灌漿。這使得小麥的穗粒數增加，籽粒飽滿，千粒重提高，從而有效提高了小麥的產量，充分發揮出精準農業技術在小麥增產方面的優勢。

4 精準農業技術在提升小麥病蟲害管理效率中的具體應用

4.1 病蟲害監測技術

在小麥種植領域，傳感器技術、遙感技術以及圖像識別技術協同構建病蟲害監測體系。傳感器憑借其高靈敏度，實時采集小麥生長環境中的溫濕度、光照強度等關鍵氣象因子，一旦環境指標偏離正常閾值，便可能預警病蟲害風險。遙感技術利用高空搭載的傳感器獲取麥田影像，通過多光譜、高分辨率圖像分析，依據小麥長勢和顏色特征，快速圈定病蟲害疑似區域。圖像識別技術借助深度學習算法對采集圖像進行智能處理，精準判別病蟲害的種類和危害程度。

基于這些技術建立的病蟲害預警系統，通過設定閾值和分析數據，能及時發現病蟲害跡象。預警系統根據監測數據預測病蟲害的發展趨勢，提前通知農戶采取相應防治措施，減少病蟲害對小麥的損害，保障小麥產量和質量，對農業生產具有重要意義[4]。

4.2 精準施藥技術

在小麥病蟲害防治中，精準施藥技術依據病蟲害監測結果開展工作。當監測到小麥病蟲害發生時，精準確定施藥時間，在病蟲害初期，及時施藥能有效控制其蔓延。根據病蟲害的種類、嚴重程度以及小麥的生長階段，精確計算施藥劑量，避免用藥不足或過量。在施藥方式上，采用適合的噴霧設備和方法，確保藥劑均勻覆蓋小麥植株。

精準施藥技術能減少農藥使用量，避免不必要的用藥。通過精準控制，藥劑精準作用于病蟲害發生區域，減少對非病蟲害區域的影響，降低農藥對環境的污染，在有效防治小麥病蟲害的同時，保障了生態環境安全，實現農業可持續發展。

5 精準農業技術提升小麥病蟲害管理效率的作用機制

5.1 早期預警與及時防控

在小麥種植過程中，精準監測技術通過多方面實現病蟲害的早期發現和預警。傳感器實時采集小麥生長環境的溫濕度、光照等數據，當環境參數異常變化，可能預示病蟲害即將發生。遙感技術獲取大面積麥田影像，分析小麥顏色、紋理變化，能快速識別潛在病蟲害區域。圖像識別技術對麥田圖像精準分析，判斷病蟲害種類和程度。

基于這些精準監測結果，系統設定閾值進行預警。一旦監測數據觸及閾值，立即發出警報，農戶收到預警后，能及時采取相應防控措施，如精準施藥、釋放害蟲天敵等，在病蟲害初期進行有效控制，降低對小麥的危害程度，保障小麥正常生長。

5.2 精準干預與減少化學藥劑使用

在小麥病蟲害防治中，精準施藥技術依靠對病蟲害的全面監測信息開展工作。利用傳感器、遙感及圖像識別技術，詳細掌握病蟲害的種類、嚴重程度和在麥田中的分布情況。依據這些精準信息，精準規劃施藥范圍，只針對病蟲害發生區域施藥，避免對無病蟲害區域的藥劑噴灑。

依據病蟲害的嚴重程度，運用專業的計量模型精確計算用藥劑量，堅決杜絕過量施藥情況。通過這種精準化的干預策略，顯著削減了化學藥劑的使用量。不僅減少施藥頻次與劑量，還降低了農藥在小麥植株和土壤中的殘留量，有效減輕對周邊水體、大氣等環境的污染，在保障病蟲害防治效果的同時，維護了生態系統的健康穩定。

5.3 增強作物自身抗性

精準農業技術從多維度優化小麥生長環境、完善營養供給，進而強化小麥的病蟲害抵御能力。在環境調控上，借助智能設備精準調節光照、溫度、濕度參數，例如在小麥幼苗期，將溫度精準維持在適宜區間，規避環境脅迫對小麥生長的干擾。在營養管理方面，依靠土壤檢測與精準施肥技術，按照小麥不同生育期的養分需求，科學補充氮、磷、鉀及各類微量元素，提升小麥植株的健康度與抗性。

適宜的環境和充足且均衡的營養，使小麥生長健壯，細胞壁加厚，生理代謝增強，從而提高自身對病蟲害的抵抗力。例如，充足的鉀元素有助于增強小麥莖稈的韌性，使其更能抵御害蟲侵害和病菌感染，在面對病蟲害威脅時，能夠更好地保護自身，減少病蟲害造成的損害[5]。

6 結語

綜上所述，精準農業技術在提升小麥產量與病蟲害管理效率方面優勢明顯，通過采取精準的土壤信息采集、播種、灌溉以及施肥登記技術，有助于優化小麥生長環境，提高資源利用效率，促進小麥生長發育，進而提升產量。在病蟲害管理上，精準監測、精準施藥以及生物和物理防治技術的應用，能夠實現早期預警、精準干預，減少化學藥劑使用，保護了生態平衡。未來應持續研發成本更低、操作更簡便的精準農業技術，加強技術在不同區域的適應性研究，提高技術普及程度，以推動小麥產業的可持續發展。

參考文獻

[1] 蘭合順.小麥玉米種植中精準農業技術應用與效益評估[J].數字農業與智能農機，2024（12）：93-95.

[2] 王艷菊.基于精準農業技術的玉米種植管理與病蟲害綠色防控策略[J].農業開發與裝備，2024（9）：172-174.

[3] 尹會堂.精準農業技術在小麥種植中的應用研究[J].糧油與飼料科技，2024（7）：53-55.

[4] 王瀟敏.基于精準農業綠色小麥栽培技術推廣與田間管理方法[J].農業開發與裝備，2024（2）：136-138.

[5] 郭玉珍.基于精準農業綠色小麥栽培技術推廣與田間管理方法探析[J].農業工程技術，2020，40（15）：55-56.