新型技術(shù)在玉米農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用研究

顏成英

（費縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 臨沂 273400）

在我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系中，農(nóng)業(yè)機(jī)械是重要的技術(shù)影響因素，是推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益不斷提升的重要驅(qū)動力量。在玉米種植過程中，新型技術(shù)在各類機(jī)械設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，極大地提升了耕作質(zhì)量和作業(yè)效率。但是，相比歐美農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家而言，我國玉米產(chǎn)業(yè)機(jī)械化水平依然較為低下。強(qiáng)化新型技術(shù)推廣應(yīng)用，明確技術(shù)應(yīng)用方向，是玉米機(jī)械化發(fā)展需要關(guān)注的重點問題。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械化的概念和推進(jìn)意義

1.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械化的概念

在我國相關(guān)法律法規(guī)體系中，將農(nóng)業(yè)機(jī)械化界定為利用先進(jìn)、適用的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營條件，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益的發(fā)展過程。農(nóng)業(yè)機(jī)械是農(nóng)業(yè)機(jī)械化實現(xiàn)的基礎(chǔ)條件，是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各種活動中能夠有效替代勞動力、減輕農(nóng)業(yè)勞動者勞動強(qiáng)度的機(jī)械和設(shè)備，屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的基本要素之一[1]。農(nóng)業(yè)機(jī)械化是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的前提條件，也是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系中較為薄弱的環(huán)節(jié)。受到多方面因素的影響，當(dāng)前我國玉米產(chǎn)業(yè)機(jī)械化水平整體還較為低下，與玉米產(chǎn)業(yè)在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位明顯不符，玉米產(chǎn)業(yè)機(jī)械化的推進(jìn)，是地方農(nóng)業(yè)管理部門需要關(guān)注的重點問題。

1.2 我國玉米產(chǎn)業(yè)機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀

在國家和地區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械購置補(bǔ)貼政策不斷完善、補(bǔ)貼力度不斷加大的背景下，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械保有量不斷增加。在玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，部分地區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)從耕地、播種、植保到收獲環(huán)節(jié)的全程機(jī)械化作業(yè)。但是由于玉米生產(chǎn)中，地形較為復(fù)雜，成熟階段莖粗葉茂，所以機(jī)械化作業(yè)難度較大。多數(shù)中小型玉米機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、工藝落后，在作業(yè)中仍難以滿足精細(xì)化耕作要求。從農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)發(fā)展來看，大型農(nóng)業(yè)機(jī)械還是以進(jìn)口為主，自主品牌占有率較低，自動化和智能化技術(shù)應(yīng)用仍有較大提升空間。全程機(jī)械化作業(yè)模式能夠較好地提升玉米生產(chǎn)作業(yè)效率，有效提升產(chǎn)業(yè)效益水平，在未來將會成為玉米機(jī)械化發(fā)展的主要方向[2]。

1.3 農(nóng)業(yè)機(jī)械化的推進(jìn)意義

從農(nóng)業(yè)機(jī)械化的效能方面來看，農(nóng)業(yè)機(jī)械的高水平應(yīng)用，能夠?qū)⒏魅藛T從繁重的體力勞動中剝離出來，以機(jī)械設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)耕作模式，不僅能夠有效提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，而且能夠較好地解決我國農(nóng)業(yè)人口數(shù)量不斷減少、結(jié)構(gòu)不斷變化的問題，確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)地位。從農(nóng)業(yè)機(jī)械化在我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化體系中的重要性來看，作為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化方向轉(zhuǎn)型的基本驅(qū)動要素，必然要適應(yīng)體系發(fā)展要求，推動農(nóng)業(yè)機(jī)械化朝創(chuàng)新方向發(fā)展。同時，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的高水平應(yīng)用，能夠有效提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源利用水平，推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益不斷提升，在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)與二三產(chǎn)業(yè)融合中起到積極的促進(jìn)作用。因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理部門必須要強(qiáng)化對農(nóng)業(yè)機(jī)械化推廣的重視程度，全面提升我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

2 玉米產(chǎn)業(yè)機(jī)械化中新型技術(shù)應(yīng)用

2.1 整地階段的機(jī)械化

耕地整地階段的機(jī)械化是玉米種植中機(jī)械化應(yīng)用較早、技術(shù)較為成熟的環(huán)節(jié)，玉米生長過程中，對生長環(huán)境的要求較高，要求土層能夠滿足厚度、結(jié)構(gòu)和透氣性要求，確保土壤具有良好的保水保肥能力。當(dāng)前玉米翻地處理中，主要是利用懸掛犁和牽引犁等鏵式犁設(shè)備，在耕作精度控制方面有所不足。為更好地控制翻地深度，確保在翻耕工作完成后土壤保持良好的平整度，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化雙向翻轉(zhuǎn)犁的推廣。在耕作過程中，為避免土壤犁底層出現(xiàn)透氣性不足的問題，還需要間隔1～2年進(jìn)行一次機(jī)械化的深松作業(yè)，或者采用聯(lián)合整地機(jī)進(jìn)行一次性的深松、旋耕和耙平作業(yè)，確保土壤質(zhì)量能夠常年保持良好狀態(tài)[3]。

2.2 播種階段的機(jī)械化

播種階段的機(jī)械化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用，不僅對玉米生長質(zhì)量具有直接性影響，還對玉米種植經(jīng)濟(jì)效益的實現(xiàn)具有直接性影響。當(dāng)前播種技術(shù)主要有精量播種和精少量播種兩種形式。精量播種是利用壟上精量機(jī)械進(jìn)行精量等距的點播作業(yè)，在播種完成后，采用隨時鎮(zhèn)壓的方式完成覆土處理。在播種作業(yè)中，相關(guān)控制數(shù)據(jù)如下：株距（35 cm～40 cm）、深度（5 cm左右）、行距（40 cm～60cm）、株數(shù)（2 800～4 300株/畝）、施肥深度（10 cm～12 cm）、種子用量（20 kg/km2）[4]。精少量播種技術(shù)主要是針對旱作玉米中出現(xiàn)發(fā)芽率低、純度低或病蟲害較為嚴(yán)重等情形，進(jìn)行間苗作業(yè)處理，以確保玉米后期生長質(zhì)量。通過對種子進(jìn)行拌種及包衣處理，有效降低后期病蟲害發(fā)生概率。在部分地區(qū)玉米播種環(huán)節(jié)，還采用免耕精量復(fù)式播種技術(shù)，減少了傳統(tǒng)作業(yè)方式中旋耕、整地、開溝等工序，取得了良好的應(yīng)用效果。

2.3 植保階段的機(jī)械化

植保階段的機(jī)械化作業(yè)，主要是利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行病蟲害防治，有效提升玉米生長質(zhì)量。當(dāng)前玉米植保作業(yè)中，較為常見的機(jī)械有背負(fù)式噴霧機(jī)、噴桿式噴霧機(jī)、風(fēng)送式噴霧機(jī)等，其中以噴桿式噴霧機(jī)的作業(yè)效果最佳。在部分農(nóng)戶植保作業(yè)中，還在生長前期利用拖拉機(jī)配套寬幅噴藥機(jī)進(jìn)行噴施作業(yè)，也達(dá)到了較好的效果。在當(dāng)前無人機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，大面積的玉米植保作業(yè)中，也開始采用植保無人機(jī)設(shè)備進(jìn)行藥物噴施，有效提升了作業(yè)效率。部分企業(yè)設(shè)計研發(fā)出自動可視除草機(jī)器人設(shè)備，基于傳感器采集苗圃雜草分布圖像，在精準(zhǔn)識別的基礎(chǔ)上，發(fā)出作業(yè)指令完成除草任務(wù)，以此能夠避免單純采用除草劑對人體和環(huán)境造成的影響。但是相對于玉米種植較為發(fā)達(dá)的國家而言，我國玉米植保機(jī)械的自動化和智能化水平還有待提升，大型機(jī)械利用效率較低，在植保作業(yè)中的應(yīng)用水平還有待提升。

2.4 收獲階段的機(jī)械化

近年來，玉米收獲階段的機(jī)械設(shè)備得以快速發(fā)展，出現(xiàn)自走式聯(lián)合收獲機(jī)和背負(fù)式收割機(jī)等多種類型的機(jī)械。自走式聯(lián)合收獲機(jī)能夠在作業(yè)中實現(xiàn)植株的割斷、喂入、摘穗、輸送、剝皮、收集等多種功能，作業(yè)效率大幅提升，主要應(yīng)用于大型農(nóng)場作業(yè)環(huán)境。而背負(fù)式收割機(jī)則是屬于拖拉機(jī)驅(qū)動的中小型機(jī)械，在小面積種植和地形較差的玉米收獲作業(yè)場景中，具有較為明顯的應(yīng)用優(yōu)勢[5]。但是其技術(shù)含量較低、功能較為單一，作業(yè)質(zhì)量也受到影響。整體而言，當(dāng)前玉米收獲機(jī)械逐漸從小型向中大型方向發(fā)展，從單一功能向復(fù)合式方向發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量也有待進(jìn)一步提升。

3 玉米產(chǎn)業(yè)機(jī)械化的效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)濟(jì)效益是玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本訴求，是玉米種植戶和種植企業(yè)所關(guān)注的核心點。在玉米產(chǎn)業(yè)朝全程機(jī)械化方向發(fā)展過程中，生產(chǎn)作業(yè)成本得以有效控制縮減，經(jīng)濟(jì)效益水平明顯提升。以一公頃作業(yè)面積為例，以新型技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)的全程機(jī)械化耕作模式的經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在如下幾方面：1）耕作時間縮短帶來的經(jīng)濟(jì)效益，在耕地階段傳統(tǒng)方式需要10～15天，機(jī)械化作業(yè)僅需5～7天，有效提升玉米播種效率。2）改進(jìn)作業(yè)流程，機(jī)械化作業(yè)免去滅茬等傳統(tǒng)耕作流程，每公頃可節(jié)約費用300元左右。3）節(jié)約肥料，采用機(jī)械化作業(yè)，無需進(jìn)行割茬和秸稈還田處理，每公頃可節(jié)約肥料費用70元左右。4）節(jié)約人工費用，由于不同地區(qū)勞動力成本不同，每公頃勞動力費用可節(jié)約50～100元之間不等[6]。同時，采用機(jī)械化作業(yè)方式，每公頃玉米產(chǎn)量可增加10%以上，增加效益1 000元左右，在部分畜牧業(yè)較為發(fā)達(dá)、對秸稈等需求量較大的情形下，增收效益更加顯著。

3.2 生態(tài)效益分析

在新型技術(shù)驅(qū)動下，玉米農(nóng)業(yè)機(jī)械化推廣應(yīng)用不僅能夠取得良好經(jīng)濟(jì)效益，同時還具有較為顯著的生態(tài)效益。通過深層耕作技術(shù)應(yīng)用，能夠有效改善土壤水分和養(yǎng)分，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，有效提升土壤肥力，減少肥料使用量。以某地區(qū)玉米全程機(jī)械化耕作方式為例，在玉米耕作、植保和收獲階段，能夠減少可耕地表層土壤流失率40%～80%，減少農(nóng)田揚塵量50%左右，有效控制空氣中浮塵含量[7]。在機(jī)械化作業(yè)持續(xù)推進(jìn)過程中，還能夠優(yōu)化玉米生產(chǎn)作業(yè)模式，節(jié)約生產(chǎn)管理能源，減少污染物排放，推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在丘陵和半山區(qū)的玉米生產(chǎn)中，機(jī)械化作業(yè)方式還能夠有效提升耕地保護(hù)水平，為區(qū)域環(huán)境保護(hù)奠定良好基礎(chǔ)。

3.3 社會效益分析

在玉米農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展中，優(yōu)化新型技術(shù)推廣應(yīng)用模式，具有多方面的社會效益。首先，機(jī)械化作業(yè)模式能夠有效改變傳統(tǒng)玉米種植方式，推動玉米產(chǎn)業(yè)朝標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，為提升玉米產(chǎn)量、滿足國內(nèi)市場需求奠定良好基礎(chǔ)，改變我國玉米進(jìn)口依賴性不斷提升的現(xiàn)狀，保障農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的基礎(chǔ)支撐地位。其次，機(jī)械化技術(shù)的推廣應(yīng)用，能夠逐漸轉(zhuǎn)變農(nóng)民傳統(tǒng)作業(yè)理念，提高玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展中勞動力水平，推動玉米產(chǎn)業(yè)朝科技化方向發(fā)展，有效解決農(nóng)村勞動力短缺帶來的現(xiàn)實問題[8]。再次，新型技術(shù)在玉米產(chǎn)業(yè)中的高水平應(yīng)用，能夠推動玉米產(chǎn)業(yè)朝大規(guī)模、專業(yè)化、規(guī)范化方向發(fā)展，為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化奠定良好基礎(chǔ)，有效提升農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平。最后，農(nóng)業(yè)機(jī)械化中新型技術(shù)的推廣應(yīng)用，能夠通過集成化作業(yè)方式，減少小型機(jī)械作業(yè)頻率，減少玉米種植收獲過程中的能源損耗，減少污染物排放和農(nóng)藥殘留，更好地提升生態(tài)環(huán)境保護(hù)水平。

4 玉米產(chǎn)業(yè)機(jī)械化新型技術(shù)應(yīng)用方向

4.1 自動化方向

自動化技術(shù)是農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的主要方向，也是提升生產(chǎn)效率的重要基礎(chǔ)。傳統(tǒng)玉米種植以人工操作為主，多數(shù)地區(qū)只是在耕地、播種等環(huán)節(jié)采用機(jī)械作業(yè)方式，在植保和收獲階段的機(jī)械化程度相對較低，使得新型技術(shù)在玉米機(jī)械化生產(chǎn)中的作用無法充分發(fā)揮出來。當(dāng)前，部分農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在自動化機(jī)械方面的研究已經(jīng)較為深入，開發(fā)適應(yīng)不同地區(qū)玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的品類，但是受到生產(chǎn)成本和推廣力度的影響，自動化機(jī)械的實際應(yīng)用依然處于較低水平，在玉米耕作效率方面的促進(jìn)作用沒能完全體現(xiàn)出來。

4.2 智能化方向

智能化技術(shù)的應(yīng)用，是在自動化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，并結(jié)合玉米生長特征進(jìn)行的。當(dāng)前，玉米機(jī)械智能化發(fā)展主要是基于傳感技術(shù)、圖像采集技術(shù)、智能化分析技術(shù)等，實現(xiàn)對玉米種粒的智能篩選、智能除草及智能化分離莖穗等。但是由于人工智能技術(shù)本身處于起步階段，產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)成本相對較高，使得智能化技術(shù)僅是限定于某些玉米科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)試驗中，無法進(jìn)行規(guī)?；茝V應(yīng)用[9]。但是在未來發(fā)展中，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，智能化技術(shù)將會成為玉米機(jī)械發(fā)展的主要方向，為提升玉米生長精細(xì)化管理起到良好促進(jìn)作用。

4.3 全程化方向

雖然玉米機(jī)械化推廣具有多方面優(yōu)勢，對玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有明顯的促進(jìn)作用，但是在相關(guān)研究中也顯示，機(jī)械參與率并不等于參與質(zhì)量。機(jī)械化的應(yīng)用，要從粗放式向精細(xì)化方向發(fā)展，要從單一式的推廣向綜合化方向發(fā)展，進(jìn)而實現(xiàn)玉米的全程機(jī)械化作業(yè)。對于地方農(nóng)業(yè)管理部門而言，必須要適應(yīng)玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革，因地制宜制定推廣政策，優(yōu)化新型技術(shù)發(fā)展體系，全面提升玉米機(jī)械化發(fā)展水平[10]。對于玉米種植戶和農(nóng)場而言，要結(jié)合自身情況，選擇合適的新型機(jī)械，不斷強(qiáng)化技術(shù)學(xué)習(xí)和應(yīng)用，在不斷提升機(jī)械化發(fā)展的基礎(chǔ)上，有效提升玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益。

5 結(jié)束語

我國玉米機(jī)械化整體水平還較為低下，對玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展所能夠起到的促進(jìn)作用還較為有限，但這也為新型技術(shù)開發(fā)應(yīng)用提供了更為廣闊的空間。因此，對相關(guān)企業(yè)和管理部門而言，必須強(qiáng)化新型技術(shù)在機(jī)械設(shè)備研發(fā)中的應(yīng)用，加大技術(shù)開發(fā)資金和人才方面的投入力度，切實提升機(jī)械自動化和智能化水平，為玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。