鮮食玉米智能化收獲技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望

楊金磚

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對于保障我國糧食安全、民生發(fā)展具有重要意義，是保障人民生活水平穩(wěn)步提升的支撐條件。玉米是我國主要糧食作物之一，也是飼料產(chǎn)業(yè)及工業(yè)發(fā)展的重要原料之一[1-4]。近年來，玉米產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的改變，鮮食玉米出現(xiàn)供大于求的矛盾局面，因此，需要對玉米產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理調(diào)整，面對玉米市場的不斷變化，鮮食玉米作為一種經(jīng)濟(jì)效益高、口感好、營養(yǎng)價(jià)值高的玉米品種得到了廣大人民的喜愛，其種植面積也逐漸擴(kuò)大，表明鮮食玉米具有廣闊的市場發(fā)展前景[5-6]。

隨著我國鮮食玉米種植面積的不斷擴(kuò)大與發(fā)展，以及農(nóng)業(yè)勞動(dòng)人口的流失，農(nóng)業(yè)機(jī)械化、智能化發(fā)展水平成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的支撐條件與技術(shù)[7]。鮮食玉米需要在玉米乳熟期及蠟熟初期進(jìn)行收獲，因此收獲時(shí)間短、收獲時(shí)玉米含水率較高、收獲時(shí)效性較強(qiáng)，其對收獲時(shí)間及技術(shù)提出了較高的要求，但是目前我國鮮食玉米收獲技術(shù)存在收獲效率低、籽粒破損率較高等問題。提高鮮食玉米收獲機(jī)械化、智能化水平對于保障我國糧食安全、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益具有重要發(fā)展意義。

1 重要作用

1.1 引導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變

目前，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)屬于“資源高強(qiáng)度開發(fā)”式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，雖然對社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及經(jīng)濟(jì)效益的提升做出了巨大貢獻(xiàn)，但是以犧牲資源消耗及環(huán)境破壞為代價(jià)，因此改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，提高精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)逐漸向智能化、科學(xué)化及規(guī)范化方向發(fā)展是構(gòu)建資源節(jié)約型及環(huán)境友好型的技術(shù)前提(圖1)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要分為耕、種、收三大環(huán)節(jié)，而智能化收獲技術(shù)是基于高精度定位技術(shù)、視覺識(shí)別技術(shù)、智能控制技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化收獲作業(yè)，是改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的重要方式，從根本上改變農(nóng)業(yè)資源配置、結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)效率，不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)含量與水平。

圖1 我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)展歷程

1.2 支撐現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式建設(shè)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合水平是衡量現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要指標(biāo)，農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模與生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)人工作業(yè)不能達(dá)到的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)規(guī)?；?、科學(xué)化、集約化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，是推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素[8]，用現(xiàn)代科技改造農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，用科技力量裝備農(nóng)機(jī)發(fā)展，是推動(dòng)我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展最直接、最有效地途徑。

1.3 促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效農(nóng)民增收

社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的主要目標(biāo)是提高農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)收入，同時(shí)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、促進(jìn)農(nóng)民增收是農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要目標(biāo)，同時(shí)也是建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的重要任務(wù)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率是縮短城鄉(xiāng)差距、推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的重要措施。因此，農(nóng)業(yè)科技化是促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效及農(nóng)民增收的重要支撐條件。

1.4 增強(qiáng)農(nóng)業(yè)國際競爭力

隨著國際農(nóng)業(yè)發(fā)展市場對糧食結(jié)構(gòu)的調(diào)整，鮮食玉米的種植面積占比逐漸降低，更加傾向于更高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鮮食玉米方向發(fā)展。鮮食玉米機(jī)械化生產(chǎn)成為目前國內(nèi)外主要研究方向與課題，因此，鮮食玉米機(jī)械化、智能化收獲技術(shù)的研究迫在眉睫。提高鮮食玉米機(jī)械化、智能化收獲技術(shù)對于全面提升我國糧食國際競爭力成為我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的出發(fā)點(diǎn)及國際立足點(diǎn)，隨著國際市場的不斷開放，我國各項(xiàng)農(nóng)產(chǎn)品出口貿(mào)易逐漸擴(kuò)大，為了在國際市場激烈競爭中取得一席之地，必須加強(qiáng)農(nóng)業(yè)智能化科技發(fā)展水平，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科學(xué)、高效、穩(wěn)定發(fā)展。

2 發(fā)展現(xiàn)狀與存在的問題

目前，鮮食玉米收獲裝備主要分為鮮食玉米果穗收獲機(jī)及籽粒收獲機(jī)兩種，根據(jù)動(dòng)力配備方式又可以分為自走式鮮食玉米收獲機(jī)、背負(fù)式鮮食玉米收獲機(jī)、牽引式鮮食玉米收獲機(jī)等[9]。隨著新技術(shù)的研發(fā)和轉(zhuǎn)化力度，除原有果穗鮮食玉米收獲機(jī)機(jī)型，國內(nèi)外相繼開發(fā)了籽粒直收、穗莖兼收等多個(gè)規(guī)格型號(hào)的鮮食玉米收獲機(jī)。通過對鮮食玉米智能化收獲裝備及技術(shù)的分析可知，目前鮮食玉米收獲裝備自動(dòng)化、智能化技術(shù)較低，鮮食玉米農(nóng)業(yè)裝備競爭力較弱，與國外先進(jìn)的電子信息技術(shù)、生物技術(shù)及液壓技術(shù)等相比，我國技術(shù)水平較為落后，鮮食玉米智能化收獲技術(shù)需要基于田間信息技術(shù)、產(chǎn)量在線監(jiān)測技術(shù)及視覺識(shí)別技術(shù)等的發(fā)展，但是目前該技術(shù)存在綜合水平較低，資源配置不合理、基礎(chǔ)設(shè)施較為落后等問題，進(jìn)一步限制了我國農(nóng)機(jī)裝備智能化水平的提升。在傳統(tǒng)鮮食玉米收獲機(jī)基礎(chǔ)上，逐步提高機(jī)械的數(shù)字化、智能化、信息化，加強(qiáng)高端裝備與技術(shù)集成，如智能傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，逐步提高鮮食玉米收獲機(jī)的自適應(yīng)控制收獲、自動(dòng)定位收獲機(jī)無人駕駛收獲作物等功能，提高收獲機(jī)械整體性能。

3 發(fā)展趨勢與研究重點(diǎn)

3.1 推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合發(fā)展

農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展涉及農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)、高?？蒲袡C(jī)構(gòu)、科研院所、農(nóng)機(jī)推廣體系等機(jī)構(gòu)的共同發(fā)展，構(gòu)成完善的農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展鏈條，為了提高鮮食玉米智能化收獲機(jī)的發(fā)展，應(yīng)不斷依托科研院所及高校中強(qiáng)大的科研隊(duì)伍與人才進(jìn)行新技術(shù)、新裝備的設(shè)計(jì)與研發(fā)，基于生產(chǎn)企業(yè)不斷引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)資源的合理配置與市場的高效發(fā)展，最后基于農(nóng)機(jī)推廣體系通過一系列的推廣、試驗(yàn)等建立相關(guān)的示范推廣基地，最大限度地滿足不同地區(qū)對實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)品的需要，提高科研院所及高校的科研成果轉(zhuǎn)化、應(yīng)用與實(shí)施。

3.2 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)相結(jié)合

我國地域遼闊，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的土壤類型、地形條件、栽培方式及特色品種都存在較大的差異性，因此，應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)實(shí)際生產(chǎn)條件與生產(chǎn)模式，與當(dāng)?shù)剞r(nóng)藝技術(shù)相結(jié)合，才能最大限度地發(fā)揮農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)用性，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)相結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提升，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高產(chǎn)與高效。具體實(shí)施途徑主要是在研發(fā)新技術(shù)及新裝備時(shí)，必須統(tǒng)一農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝專家的研發(fā)理論，更新合作理念，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)的互動(dòng)與協(xié)調(diào)發(fā)展，如鮮食玉米分為甜玉米、糯玉米及甜糯玉米，根據(jù)不同類型的鮮食玉米品種進(jìn)行不同機(jī)械技術(shù)參數(shù)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)鮮食玉米智能化收獲水平的高效提升。

3.3 提高農(nóng)機(jī)政策扶持，加強(qiáng)智能農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼力度

通過我國農(nóng)業(yè)部頒布的《2021—2023年農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼指導(dǎo)意見》可知，未來應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對于農(nóng)機(jī)科技自主研發(fā)創(chuàng)新能力，加大智能農(nóng)機(jī)使用力度，在提高鮮食玉米機(jī)械化及自動(dòng)化收獲的基礎(chǔ)上，深化智能化農(nóng)機(jī)創(chuàng)新及北斗系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，提升鮮食玉米方面的智能農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼份額(表1)。各地區(qū)及部門應(yīng)積極響應(yīng)政策發(fā)展，努力提升智能化技術(shù)及裝備在鮮食玉米生產(chǎn)中的應(yīng)用與發(fā)展。

表1 《2021—2023年農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼指導(dǎo)意見》概況

3.4 自主創(chuàng)新與國外引進(jìn)技術(shù)相互結(jié)合

發(fā)展我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)要堅(jiān)持自主創(chuàng)新與國外先進(jìn)技術(shù)相互結(jié)合，立足于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本情況及產(chǎn)業(yè)發(fā)展特征，在大力引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)消化吸收的同時(shí)提高技術(shù)集成與創(chuàng)新能力，優(yōu)化國內(nèi)農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。提升技術(shù)水平，統(tǒng)籌兼顧國內(nèi)創(chuàng)新與國外引進(jìn)，建立我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平長效發(fā)展機(jī)制，以開放促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展與自主創(chuàng)新。

3.5 促進(jìn)鮮食玉米收獲技術(shù)向大型化、多功能、高效率發(fā)展

由于農(nóng)村勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致農(nóng)田荒廢，因此，應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)集約化發(fā)展，要求農(nóng)業(yè)機(jī)械化逐步向大型化、集約化及規(guī)?；较虬l(fā)展。鮮食玉米由于其生長特殊性，為了保持鮮食玉米在最鮮嫩的時(shí)期進(jìn)行收獲，且收獲時(shí)期農(nóng)業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度高、作業(yè)環(huán)境較為惡劣，甚至需要連續(xù)十幾個(gè)小時(shí)在高溫下進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，因此，鮮食玉米智能化收獲機(jī)械應(yīng)向高效性、安全性及舒適性方向發(fā)展，如鮮食玉米智能化收獲裝備應(yīng)配備封閉恒溫駕駛室及自動(dòng)導(dǎo)航與監(jiān)視系統(tǒng)，在減少駕駛?cè)藛T工作強(qiáng)度的同時(shí)提高工作效率。

4 結(jié)論

本研究通過對國內(nèi)外鮮食玉米收獲裝備進(jìn)行研究得到如下結(jié)論。1)鮮食玉米智能化收獲技術(shù)是引導(dǎo)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變的重要支撐技術(shù)之一，同時(shí)也是支撐農(nóng)業(yè)高效發(fā)展、促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效及農(nóng)民增收的基礎(chǔ)條件，因此，應(yīng)逐步提高我國鮮食玉米智能化收獲技術(shù)及裝備的研究；2)鮮食玉米智能化收獲技術(shù)研究處于初步階段，農(nóng)業(yè)裝備競爭力較低，與國外先進(jìn)的電子信息技術(shù)、生物技術(shù)及液壓技術(shù)、田間信息技術(shù)、產(chǎn)量在線監(jiān)測技術(shù)及視覺識(shí)別技術(shù)等相比發(fā)展水平較低，限制了我國農(nóng)機(jī)裝備智能化水平的提升；3)基于目前我國鮮食玉米智能化收獲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出未來我國應(yīng)進(jìn)一步深化鮮食玉米智能化水平的提升，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研共同發(fā)展與農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)相互結(jié)合，堅(jiān)持國外技術(shù)引進(jìn)與自主創(chuàng)新能力發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)我國鮮食玉米智能化收獲技術(shù)向高效化、系列化、信息化方向發(fā)展，創(chuàng)新突破鮮食玉米收獲核心問題，不斷滿足鮮食玉米全程機(jī)械化生產(chǎn)需要。