農業機械自動化技術在現代農業中協同應用的深入剖析

農業機械自動化技術作為現代農業轉型升級的核心驅動力，正深刻重構著全球農業生產范式。本文聚焦農業機械自動化技術的應用邏輯與現實困境，通過剖析技術演進、農藝適配、政策協同及社會生態等多維互動關系，旨在厘清從“機械替代人力\"向“智能重塑農業生態\"躍遷的關鍵路徑，為構建高效、包容、可持續的智慧農業體系提供理論參照。

一、農業機械自動化技術在現代農業中應用的價值

1、有利于提高生產效率

農業生產過程中自動化農業機械能夠按照預設程序自動完成耕地、播種、施肥、噴藥和收割等多項生產任務。以糧食類作物播種為例，傳統人工播種效率低且勞動強度大，而自動化播種機可根據設定的行距、株距和深度進行精確播種，速度比人工播種快數倍甚至數十倍，大大節省了人力和時間成本。同時，農業機械自動化技術支持設備長時間、連續運行，減少了因人工疲勞等因素導致的作業停頓。例如，大田部署的自動化灌溉系統可根據土壤濕度傳感器反饋的信息，自動開啟和關閉灌溉設備，實現24h不間斷的精準灌溉，確保農作物及時獲得水分供應。

2、有利于提升作業質量

從精準操作角度看，自動化技術能使農業機械實現高精度作業。尤其在施肥和噴藥過程中，通過安裝傳感器和控制系統，可根據農田土壤肥力、作物生長狀況等因素，精確控制施肥量和噴藥量，使每一株作物都能得到適量的養分和藥劑，避免了人工操作可能出現的施肥不均、噴藥過量或不足等問題，提高了農產品的產量和質量。

3、有利于節約資源

大田農作物種植管理過程中，自動化灌溉系統可根據土壤濕度、氣象條件等因素，精確控制灌溉水量和時間。例如，滴灌和微噴灌等自動化灌溉技術能將水直接輸送到作物根部，減少水分蒸發和滲漏，提高水資源利用效率。與傳統大水漫灌相比，自動化灌溉可節約用水 30%～50% 。同時，在田間施肥和病蟲害防治期間，通過自動化施肥和噴藥技術，可根據作物實際需求精準投放肥料和農藥，避免不必要的浪費。當前變量施肥技術能根據土壤養分含量差異，在不同區域施加不同量的肥料，使肥料利用率提高 10%～20% ，同時減少了因過量施肥對環境造成的污染。

4、有利于增強農業生產的安全性

在噴灑農藥、處理有毒有害物質等危險農業作業環境中，使用自動化農業機械可避免操作人員直接接觸危險物質，減少農藥中毒等安全事故的發生。例如，無人機噴藥技術可在遠離作物的空中作業，操作人員只需在地面通過遙控器控制無人機飛行和噴藥，降低了人員與農藥的接觸風險。此外，自動化農業機械通常配備各種安全保護裝置和監測系統，能實時監測設備運行狀態，一旦出現故障、過載等異常情況，系統會自動發出警報并采取保護措施，避免事故發生。如聯合收割機在作業過程中遇到堵塞等故障時，自動化控制系統會自動停止相關部件運行，防止設備損壞和人員受傷。

二、河南省平輿縣農業機械自動化技術在現代農業中的應用現狀

1、整體發展水平與裝備規模

當前，平輿縣主要農作物耕種收綜合機械化率達 88.1% ，高于全國平均水平 14% ，其中小麥、玉米等主糧作物基本實現全程機械化。2024年“三夏\"期間，全縣調度4800臺聯合收割機，8.13萬 hm² 小麥僅需2～3d即可完成收割，效率較10年前提升3倍以上。農業機械生產過程中，全縣推廣北斗輔助駕駛系統，播種直線誤差 ?2.5cm ；植保無人機超500臺，單機日作業量達3.33hm² ，較人工作業效率提升50倍；水肥一體化系統通過土壤墑情傳感器觸發灌溉，滴灌毛管間距 60cm ，埋深 1.5cm ，節水30% 以上。

2、主要糧食作物機械化技術應用

小麥栽培環節大力推行全程機械化，深松深度 25～35cm （黏土地 ?35cm ），每4年1次，配套135kW以上拖拉機保障作業質量；免耕精播機行距 25cm ，高產田播量 6～8kg/667m² ，中低產田8～11kg/667m² ，播深 3～5cm ；收獲環節聯合收割機損失率 ? 1.2% ，割茬高度 lt;15cm ，機收效率達 10min/667m² 。2024年通過“機收減損大比武\"活動，選手優化參數后減損率達 1.5% 。玉米機械化環節主要包括籽粒直收和秸稈還田處理，滾筒間隙8～12mm （含水率 ≤28% ），損失率 ?4% ，粉碎長度 ?8cm ，拋撒均勻度 ?90% ，還田率 52%。

3、特色經濟作物機械化突破

芝麻等特色經濟作物生產過程中大力攻克機械化瓶頸：播種環節采用寬窄行精播機（寬行 50cm 窄行 30cm ，播量300～400g/667m² ，粒距合格指數 ?95% ；收獲過程依托專用脫粒機，滾筒轉速 350～400rpm ，破碎率 ?0.8% ，分段收割降低損失率至3.5%～4.2% （傳統方式 8%～12% ）。其中，藍天芝麻小鎮通過全程機械化，綜合效益達5000元 1667m² ，商品籽粒合格率提升至 96% 。

三、農業機械自動化技術在現代農業中的應用

1、小麥生產自動化技術方案

智能整地環節配備200馬力以上北斗導航拖拉機 .+ 液壓翻轉型/深松機，深度 黏土地 ?35cm ，沙土地 ?25cm ，速度 ?6km/h ，深松間距 ?65cm ，土壤破碎率 ?85% ，坡度誤差 ? 0.1% ，作業速度 8～10km/h ，高程控制精度 ±2cm ，深松溝底平整度（直尺檢測間隙 ?3cm ），土壤容重 ?1.35g/cm³ 。

播種環節依托氣吸式精量播種機集成北斗導航 + 變量控制系統，高產田行距 15±1cm ，播深 3.0～4.0cm ，播量 9～11kg/667m² 粒距 2.5±0.3cm ；中低產田行距 20±1cm ，播深 4.0～5.0cm ，播量12～15kg/667m² ，粒距 3.0±0.5cm ，直線行駛偏差 ?2.5cm ，漏播率 ?1.5% ，重播率 ?3% ，基于處方圖動態調節播量，土壤有機質 ≥1.5% 區域增播 10% 。田間植保環節借助多光譜無人機（DJIT50） + 變量噴藥系統，飛行高度距冠層 1.8～2.2m ，噴幅 8～10m 霧滴密度30～50滴 /cm³ （病蟲害防治）/15～20滴 /cm³ （葉面肥），作業條件風速 ?4m/s ，溫度 5～30^°C ，相對濕度 ≥60% 。

小麥收獲環節大力推行縱軸流聯合收割機搭配損失率監測傳感器，割茬高度 ?15cm ，滾筒轉 900～1100R/min ，清選風速8～12m/s ，前進速度 4～6km/h （產量 ?500kg/667m² ，總損失率 ? 1.5% ，其中脫粒損失 ?0.8% ，清選損失 ?0.7% 。

2、玉米生產自動化技術方案

小麥玉米一年兩熟種植模式下，玉米機械化播種環節大力推行免耕播種作業，借助電動驅動免耕播種機配置雷達測速系統，玉米株距保持在 18～20cm 普通籽粒玉米行距 60±2cm ，播深4.5-5.5cm ，密度4000～4500株 /667m²° 青貯玉米行距 50±2cm ，播深 3.5～4.5cm ，密度5000～5500株 /667m² 。播種作業時監測粒距合格指數 92% ，播種深度合格率 ?90% ，出苗率 ?95% 。

大田管理中大力推行水肥一體化，依托物聯網灌溉系統，搭配土壤熵情站 +EC/pH 傳感器， 0～30cm 土層含水量 ?60% 田間持水量時觸發灌溉，并精確施肥：苗期一拔節期 N，P₂O₅，K₂O 分別按 5.2，3kg/667m² ，灌溉量 15～20m³/667m² ；大喇叭口期N、P₂O₅，K₂O 分別按 10，3，5kg/667m² ，灌溉量 25～30m³/667m² ；抽雄—灌漿期 N，P₂O₅，K₂O 分別按 8.0.7kg/667m² ，灌溉量 20～ 25m³/667m² ，確保流量誤差 ?5% ，施肥均勻度 ?85% 。

田間植保和中耕除草推薦使用自走式高地隙噴桿機，集成鋤草裝置，鋤齒入土深度 3～5cm ，作業速度 ?8km/h ，傷苗率 ? 3% ；噴桿離地高度 50cm ，噴頭間距 50cm ，霧滴粒徑 300～ 400μm_。

收獲作業環節實行玉米籽粒收割機（含在線水分監測） ¹⁺ 秸稈粉碎還田機，籽粒收獲滾筒間隙 8～12mm （含水率 ≤28% ），破碎率 ?5% ，損失率 ?4% ；秸稈粉碎操作過程中刀片轉速 280r/ min，粉碎長度 ?8cm ，拋撒均勻度 ?90% ，旋耕刀入土 ?15cm 秸稈掩埋率 ?85%。

3、芝麻生產自動化技術方案

整地操作過程中推薦100馬力北斗導航拖拉機 + 旋耕起壟復式機，旋耕深度 12±1cm （沙壤土 ）110±1cm （黏土），碎土率≥90% 。整地結束后起壟作業，壟寬 60cm ，壟高 15cm ，溝寬 30cm 壟高誤差 ?±1cm ，輥筒壓力 3～5kPa ;鎮壓操作過程中壟面平整度 ?2cm/3m ，作業環節基于土壤質地自動調節旋耕刀轉速，黏土地 180R/min ，沙土地 220R/min。

播種操作過程中使用電動驅動芝麻精播機搭配種床監測攝像頭，實施寬窄行配置，寬行 50cm ，窄行 30cm ，播深 2.0～2.5cm 粒距 8～10cm ，播量 300～400g/667m² ；播種作業時確保漏播報警系統響應延遲 ?0.5s ，重播率 ?2% 。

田間智能植保使用低空仿形無人機（極目EA-30X），飛行高度距冠層 0.8～1.2m ，地形起伏 ?15^° 時啟動仿形；噴灑作業霧滴粒徑 100～150upmum （防治蚜蟲），作業速度 4～5m/s ，風速 ?3m/s 時降速 20% ，噴液量 0.8～1.0L/667m² （殺菌劑） Ω/0.5L/667m² （生長調節劑），沉積均勻度 ≥85% 。

收獲采取分段收獲：割曬階段使用芝麻割曬機配套柔性撥禾輪，割茬高度 15～20cm ，鋪放角度要求莖稈與壟向呈 30～45^° 角，作業速度 3～4km/h ，落粒損失率 ?1.5% ；脫粒階段（蒴果含水率 ?12% ）使用全喂入芝麻專用脫粒機搭配橡膠弓齒滾筒，滾筒轉速 350～400r/min （含水率每增 1% 降速 20rpm ），清選風速6～8m/s ，脫凈率 ?98% ，破碎率 ?0.8%。

四、農業機械自動化技術在現代農業中的應用存在的問題

1、技術適配性缺陷

當前農業機械自動化技術應用普遍存在作物與場景局限性：芝麻、果蔬等經濟作物因植株形態特殊，缺乏高精度采摘/收獲自動化設備；丘陵山區地塊破碎、坡度大，大型自動化裝備轉向困難，導航系統易受信號遮擋影響。同時，農藝-農機協同不足，播種深度、株距等參數需嚴格匹配區域農藝要求，但通用型自動化設備難以動態適應多樣化種植模式；部分智能裝備作業精度受土壤條件制約，如板結地導致播深不一致，黏重土影響深松效果。

2、經濟性與普惠難題

智能農機購置成本遠超傳統機械，無人駕駛系統價格可達普通拖拉機的2倍，中小農戶投資回報周期長，高成本阻礙普及，后期維護依賴專業技術人員，偏遠地區服務響應滯后，停機損失風險高。此外，產業鏈配套薄弱，零部件供應鏈不完善（如北斗終端專用芯片），進口依賴導致維修成本攀升；適用于特色作物的專用機械（如芝麻割曬機）產量低，難以形成規模化降價效應。

3、系統性風險與治理挑戰

農業機械自動化技術應用存在數據安全與產權爭議，農田遙感數據、產量信息等敏感信息存在泄漏風險，且缺乏權屬界定標準；多源農業大數據整合涉及氣象、土壤、市場等部門壁壘，跨平臺互通性差。生產環節過度依賴化學植保自動化可能導致農藥濫用，威脅生物多樣性;算法決策缺乏透明度（如\"黑箱式\"產量預測），農民知情權與自主權受限。此外，農村網絡覆蓋不穩定，實時數據傳輸中斷影響協同作業；電力保障不足制約連續作業能力。

五、農業機械自動化技術在現代農業中應用的工作對策

1、強化技術研發創新對策

今后農業機械自動化技術應用，應該著重突破適配性瓶頸，加大專項設備研發力度：設立芝麻、果蔬等特色作物機械化攻關專項，開發柔性采摘機構（如仿生夾爪、氣吸緩沖裝置）和低損收獲平臺（如振動頻率可調式割臺）；推動機械設備地形適應性升級，研發輕量化山地農機（自重lt;1.5t），集成視覺 + 激光雷達 + 慣性導航等多模態導航，實現丘陵區 15^° 坡度內穩定作業。

強化農藝農機融合，建立區域性農藝參數庫，將播種深度、株距等農藝要求嵌入設備控制系統，支持動態參數預設；開發方言兼容的語音交互系統、掃描故障碼顯示三維拆解圖等AR輔助維修工具，降低技術使用門檻，簡化操作流程。

2、優化政策與工作機制

農業機械自動化技術推廣應用過程中，應該不斷創新普惠性推廣模式：依托共享農機平臺，由合作社統一調度自動化設備，按畝收費，降低中小農戶使用成本；大力發展金融租賃，銀行提供3年免息分期購機，緩解初始投資壓力；實施保險托底，政府補貼智能裝備故障險，減少停機損失風險。

完善政策支持體系，重點對特色作物自動化設備提高補貼比例；制定無人機植保作業質量國標，明確霧滴覆蓋均勻度、飄移控制等作業標準。在廣大農村地區構建縣域三級維保體系，涵蓋縣級技術中心、鄉鎮服務站、村級聯絡員，結合遠程診斷和廠商云平臺提供服務。

綜上所述，農業機械自動化技術的應用已超越單純工具革新的范疇，成為推動農業現代化進程的戰略支點。農業機械自動化技術的有效應用是一項系統且專業化的工程，在具體發展和應用過程中需突破\"重平原輕丘陵、重主糧輕特色\"的技術慣性，通過農藝一農機—數字三鏈融合，實現從“機械執行\"向“智能決策\"的質變。在此基礎上，還需要構建政策一經濟一社會三維支撐體系，以共享平臺降低使用門檻、分層培訓彌合人力斷層、數據賦權保障農民權益，如此才能有效化解高成本與普惠性之間的根本矛盾，使自動化技術真正成為保障糧食安全、激活鄉村價值、守護生態永續的文明基石，最終書寫“藏糧于技”的時代答卷。

（作者單位：463400河南省平奧縣農業綜合行政執法大隊）