昌吉州智慧農(nóng)機在數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用*

張 岳 ，田聰華

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830000）

隨著科技的不斷發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進，數(shù)字農(nóng)業(yè)已成為引領(lǐng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向，智慧農(nóng)機的推廣應(yīng)用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了新的機遇和挑戰(zhàn)。昌吉州是一個重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式面臨著許多問題，在這樣的背景下，智慧農(nóng)機的應(yīng)用為昌吉州農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了新的希望，對于推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展起到重要作用，為農(nóng)村經(jīng)濟帶來新的增長點，有助于促進農(nóng)村地區(qū)的就業(yè)和收入增長，推動農(nóng)村經(jīng)濟的健康發(fā)展。

1 數(shù)字農(nóng)業(yè)概述

1.1 數(shù)字農(nóng)業(yè)的定義

數(shù)字農(nóng)業(yè)是將現(xiàn)代信息技術(shù)和通信技術(shù)，包括云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理和決策過程的一種新型農(nóng)業(yè)模式；它通過收集、傳輸、存儲和分析農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的精準(zhǔn)化、智能化和可持續(xù)發(fā)展。

1.2 數(shù)字農(nóng)業(yè)的意義及優(yōu)勢

數(shù)字農(nóng)業(yè)可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，利用先進的技術(shù)和信息化手段監(jiān)測、分析和優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，通過精確施肥、灌溉和高效病蟲害防控，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，跟蹤和記錄農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、運輸?shù)热^程信息，并且通過建立溯源系統(tǒng)和追蹤機制，保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全，降低資源浪費和損失。農(nóng)民可以借助數(shù)字農(nóng)業(yè)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)和決策支持，合理安排種植計劃和經(jīng)營管理工作。

數(shù)字農(nóng)業(yè)通過收集、分析和利用大量的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，可以為農(nóng)民、農(nóng)業(yè)從業(yè)者和政府部門提供準(zhǔn)確的決策支持，幫助實現(xiàn)農(nóng)作物的精準(zhǔn)種植、合理施肥、科學(xué)病蟲害防控等，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益、降低風(fēng)險，帶動農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展。

1.3 數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

我國的智慧農(nóng)機設(shè)備種類目前主要有智能化的播種機械設(shè)備、智能化的施肥機械設(shè)備、智能化的農(nóng)藥噴灑機械設(shè)備、智能化的農(nóng)田灌溉機械設(shè)備、智能化的農(nóng)作物收割機械設(shè)備等[1-2]。隨著傳感器技術(shù)和無線通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字農(nóng)業(yè)可以獲取到更多、更準(zhǔn)確的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，數(shù)字農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的自動化設(shè)備和機械正在不斷發(fā)展和完善，促進了農(nóng)產(chǎn)品追溯體系的建立與完善。數(shù)字農(nóng)業(yè)被認為是推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，它可以幫助農(nóng)民合理管理資源，減少化學(xué)農(nóng)藥和化肥的使用，優(yōu)化生產(chǎn)過程，降低對水資源的依賴程度，提高土地的利用效率，并增強農(nóng)民環(huán)境保護意識，不僅有助于提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)民收入，也為農(nóng)村數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了契機。

2 昌吉州農(nóng)業(yè)資源及數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀

2.1 昌吉州農(nóng)業(yè)資源概況

昌吉州位于中國新疆維吾爾自治區(qū)，擁有較大的農(nóng)用土地面積，約為166.2萬hm2。其中，耕地面積約為129.9萬hm2，土壤質(zhì)量較好，適宜農(nóng)作物的生長。昌吉州處于天山山脈的北麓，擁有豐富的水資源，該地區(qū)多條河流流經(jīng)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了可靠的灌溉水源。昌吉州的農(nóng)業(yè)發(fā)展以種植業(yè)為主導(dǎo)，主要農(nóng)產(chǎn)品有小麥、玉米、棉花、水稻、大豆等作物，此外，畜牧業(yè)也是該地區(qū)的重要農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，養(yǎng)殖有綿羊、牛、豬等。

2.2 昌吉州數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀

大力推進智慧農(nóng)機的發(fā)展應(yīng)用，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向，同時也是提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障[3-4]。2022年，昌吉州農(nóng)機總動力達269萬kW，主要農(nóng)作物綜合機械化水平達98.2%，擁有各類拖拉機6.37萬臺，配套農(nóng)機具13萬臺套，農(nóng)機裝備水平位居全疆前列。

3 昌吉州智慧農(nóng)機在數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用

3.1 昌吉州智慧農(nóng)機在農(nóng)田管理中的應(yīng)用

1）智能測土儀。智能測土儀能夠通過土壤傳感器獲取土壤養(yǎng)分含量、pH值、土壤溫度等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可幫助農(nóng)民了解土壤狀況，制定科學(xué)施肥方案，提高施肥效果，同時，也可以用于土壤質(zhì)量監(jiān)測和評價。

2）智能播種機。智能播種機通過GPS定位和傳感器技術(shù)，可以實現(xiàn)播種行走線路的精確定位以及種子的精確投放。昌吉州大力推廣“干播濕出”種棉技術(shù)，2022年昌吉州完成棉花種植225.9萬畝，智能播種機不僅解放了勞動力，也提高了農(nóng)作物產(chǎn)量。

3）智能植保機。智能植保機通過圖像識別和傳感器技術(shù)，可以監(jiān)測作物的病蟲害情況，根據(jù)設(shè)定的閾值進行精確的噴灑控制。新疆開展植保無人機作業(yè)試點始于2010年前后，2016年呈井噴式發(fā)展態(tài)勢，2018年無人機植保作業(yè)面積達6 000萬畝次以上。截至2022年底，昌吉州精量播種、精細整地、精確植保作業(yè)面積達到播種面積的90%以上。

4）數(shù)據(jù)管理與追溯。應(yīng)用智慧農(nóng)機可以記錄農(nóng)田管理過程中的各項數(shù)據(jù)?？梢詫@些數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，幫助農(nóng)戶了解農(nóng)田管理情況，并提供參考依據(jù)。同時，這些數(shù)據(jù)也可以用于農(nóng)產(chǎn)品追溯體系的建設(shè)，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯。

3.2 昌吉州智慧農(nóng)機在農(nóng)作物種植中的應(yīng)用

1）智能化施肥。智慧農(nóng)機可以通過傳感器檢測土壤的養(yǎng)分含量和作物的需求，從而提供精確的施肥方案，根據(jù)作物類型和生長階段等信息，智慧農(nóng)機可以自動控制施肥設(shè)備的操作。近幾年，昌吉州將水肥一體化智能灌溉施肥技術(shù)納入高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目，加大技術(shù)推廣力度。截至2022年，昌吉州使用水肥一體化智能灌溉施肥技術(shù)的農(nóng)田已達50多萬畝，預(yù)計在“十四五”末，昌吉州水肥一體化智能灌溉施肥技術(shù)應(yīng)用面積將達到550萬畝，從而進一步推動昌吉州農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提質(zhì)增效。

2）病蟲害監(jiān)測與防治。智慧農(nóng)機利用圖像識別技術(shù)和傳感器監(jiān)測農(nóng)田中的病蟲害情況，及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)警可能的病蟲害問題，通過智能化的病蟲害防治系統(tǒng)，為農(nóng)民提供針對性的防治建議，包括合適的藥劑和防治措施，減少病蟲害對作物的損害。2022年以來，昌吉州農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心重點圍繞棉花、小麥、玉米等主要產(chǎn)業(yè)，把農(nóng)作物病蟲害防治作為落實州“穩(wěn)糧優(yōu)棉”重點工作來抓，昌吉州千名農(nóng)業(yè)技術(shù)人員在鄉(xiāng)村進行常態(tài)化蹲點，向種植戶提供病蟲害防治技術(shù)服務(wù)，調(diào)查監(jiān)測當(dāng)前農(nóng)作物主要病蟲害發(fā)生情況，指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)防治病蟲害工作，幫助農(nóng)戶解決實際問題。

3）農(nóng)事決策支持。智慧農(nóng)機收集和分析大量的數(shù)據(jù)，為農(nóng)民提供決策支持。通過整合土壤信息、氣象數(shù)據(jù)和作物生長情況等多種數(shù)據(jù)，智慧農(nóng)機可以幫助農(nóng)民制定最佳的種植計劃和作業(yè)安排，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。

3.3 昌吉州智慧農(nóng)機在養(yǎng)殖中的應(yīng)用

1）智能化喂養(yǎng)管理。智慧農(nóng)機可以通過傳感器和監(jiān)測設(shè)備實時監(jiān)測飼料的消耗情況、動物的進食量和飲水情況等。昌吉市大力推進農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)振興、奶業(yè)振興行動，圍繞現(xiàn)代畜牧產(chǎn)業(yè)園、州級農(nóng)業(yè)奶業(yè)產(chǎn)業(yè)園創(chuàng)建，加快推進畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

2）智能養(yǎng)殖環(huán)境控制。2020年以來，昌吉國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)先后啟動泰昆集團30萬t高檔豬飼料、20萬套種雞場、4 800頭種豬場、50萬頭生豬屠宰加工廠、麥趣爾萬頭奶牛綠色養(yǎng)殖基地等項目建設(shè)。智慧農(nóng)機可以自動控制養(yǎng)殖環(huán)境，保持良好的養(yǎng)殖環(huán)境，利用智能飼料攪拌車、自動擠奶廳、糞污處理等設(shè)備，實現(xiàn)了多個養(yǎng)殖環(huán)節(jié)的自動化處理，提升動物的生長效率和健康狀況。

3）疾病預(yù)警與監(jiān)測。智慧農(nóng)機可以通過傳感器和圖像識別技術(shù)等，監(jiān)測動物群體的行為、體溫和健康狀態(tài)等。

4 昌吉州智慧農(nóng)機對數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響

4.1 提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率

對于現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動來說，特別是在大規(guī)模生產(chǎn)當(dāng)中，對農(nóng)業(yè)機械的作業(yè)效率提出了較高的要求[5-6]。智慧農(nóng)機利用信息技術(shù)、傳感器和自動化設(shè)備等，可以實現(xiàn)農(nóng)作物種植和動物養(yǎng)殖等過程的智能化、精準(zhǔn)化管理。通過實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和智能決策支持，智慧農(nóng)機可以提供精確的施肥、灌溉和喂養(yǎng)等操作指導(dǎo)，幫助農(nóng)民更科學(xué)地進行農(nóng)事決策，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

4.2 保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全性

智慧農(nóng)機可以監(jiān)測農(nóng)作物和畜禽的生長情況，并及時預(yù)警病蟲害等問題。通過實時監(jiān)控養(yǎng)殖環(huán)境和科學(xué)施用農(nóng)藥、飼料等操作，可以保證農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性。此外，智慧農(nóng)機也能夠追溯農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和流通信息，有助于提高食品安全管理效率。

4.3 促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)民收入增加

智慧農(nóng)機能夠提供精確的施肥、灌溉和養(yǎng)殖等操作指導(dǎo)，高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意味著更多的農(nóng)產(chǎn)品可以被銷售出去，增加農(nóng)民的農(nóng)產(chǎn)品收入和農(nóng)田利用收入。通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策支持能夠幫助農(nóng)民更好地了解市場需求和變化，根據(jù)市場信息，農(nóng)民可以調(diào)整種植和養(yǎng)殖計劃，選擇適銷對路的農(nóng)產(chǎn)品品種，拓展市場渠道。此外，智慧農(nóng)機還可以通過追溯系統(tǒng)和產(chǎn)品溯源技術(shù)，提高農(nóng)產(chǎn)品的品牌價值和市場競爭力。

應(yīng)用智慧農(nóng)機，農(nóng)民可以根據(jù)實際需求精準(zhǔn)控制肥料施用量、灌溉用水量和飼料喂養(yǎng)量等，減少資源浪費，這樣可以降低生產(chǎn)成本，提高農(nóng)民的經(jīng)濟效益。智慧農(nóng)機還可以幫助農(nóng)民及時采取措施進行病蟲害防治，保證農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性。此外，通過智慧農(nóng)機的推廣和應(yīng)用，可以創(chuàng)造更多的就業(yè)機會，提高農(nóng)村地區(qū)的就業(yè)率。

5 昌吉州智慧農(nóng)機發(fā)展趨勢及建議

5.1 面臨的挑戰(zhàn)與問題

智慧農(nóng)機的應(yīng)用涉及多個設(shè)備和系統(tǒng)的集成，但不同廠商的產(chǎn)品可能存在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一致和兼容性差的問題，這可能導(dǎo)致設(shè)備之間無法有效地進行數(shù)據(jù)交換和交互操作，限制了智慧農(nóng)機的實際應(yīng)用效果。智慧農(nóng)機涉及大量的數(shù)據(jù)采集、存儲和傳輸，其中可能包含農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的個人信息和敏感商業(yè)數(shù)據(jù)，因此如何確保數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護成為一個重要問題。

智慧農(nóng)機的使用需要農(nóng)業(yè)從業(yè)人員具備一定的技術(shù)和操作知識，在推動智慧農(nóng)機的發(fā)展過程中，提供相關(guān)培訓(xùn)和教育將是一個重要的任務(wù)。智慧農(nóng)機的技術(shù)不斷更新迭代，對于農(nóng)業(yè)從業(yè)人員來說，如何及時了解新技術(shù)、更新設(shè)備，并獲得相應(yīng)的維護和支持服務(wù)，是一個極其重要的問題。智慧農(nóng)機的引進和應(yīng)用需要一定的資金投入，包括設(shè)備購買、技術(shù)培訓(xùn)和數(shù)據(jù)服務(wù)等方面，農(nóng)業(yè)從業(yè)人員需要評估投入和回報之間的關(guān)系，確保智慧農(nóng)機能夠帶來實際的經(jīng)濟效益，從而增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性。

5.2 發(fā)展趨勢及建議

1）加強數(shù)據(jù)安全與隱私保護。制定相關(guān)的法律法規(guī)，確保智慧農(nóng)機數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護，同時推動相關(guān)技術(shù)和手段的研發(fā)與應(yīng)用，提高數(shù)據(jù)加密、權(quán)限管理和合規(guī)監(jiān)管的能力。

2）加大智慧農(nóng)機研發(fā)投入和人才培養(yǎng)力度。推動設(shè)備和系統(tǒng)的創(chuàng)新與改進，同時，建立智慧農(nóng)機的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，提高設(shè)備之間的兼容性和互操作性，降低廠商之間的技術(shù)壁壘。智慧農(nóng)機對于人才的需要和要求非常高，無論是在智慧農(nóng)機操作、研究中還是在日常農(nóng)業(yè)作業(yè)中，對農(nóng)業(yè)從業(yè)人員知識儲備能力和操作學(xué)習(xí)能力要求都很高[7-8]。

3）加大農(nóng)民培訓(xùn)與教育力度。加強對農(nóng)民的培訓(xùn)和教育，提高他們使用智慧農(nóng)機的技能和知識水平，使農(nóng)民了解智慧農(nóng)機的優(yōu)勢和使用方法。

4）強化財政支持與激勵政策。鼓勵農(nóng)民購買智慧農(nóng)機設(shè)備，并提供財政支持和稅收優(yōu)惠政策，降低其投入成本。同時，建立智慧農(nóng)機的租賃和共享經(jīng)濟模式，為農(nóng)民提供更靈活的使用選擇。

5）加強合作與協(xié)同創(chuàng)新。積極推進農(nóng)機技術(shù)創(chuàng)新，努力提升農(nóng)機科技化水平[9-10]。鼓勵農(nóng)業(yè)企業(yè)、科研機構(gòu)、農(nóng)民合作社等各方共同參與智慧農(nóng)機的開發(fā)和推廣，加強協(xié)作與合作，共同解決技術(shù)難題并推動智慧農(nóng)機的發(fā)展。

6）推動數(shù)字農(nóng)業(yè)平臺建設(shè)。建設(shè)數(shù)字農(nóng)業(yè)平臺，集成智慧農(nóng)機、數(shù)據(jù)分析和決策支持等功能，為農(nóng)民提供一站式的農(nóng)業(yè)服務(wù)和管理平臺，促進信息共享與農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣。

6 結(jié)語

從目前的研究和實踐來看，智慧農(nóng)機在推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率等方面發(fā)揮著重要作用。結(jié)合本文的分析可知，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動當(dāng)中擴大智慧農(nóng)業(yè)機械的應(yīng)用范圍，一方面能夠提 高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，另一方面還能夠保證農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性，促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)民收入增加。未來，應(yīng)繼續(xù)加大對智慧農(nóng)機技術(shù)的研發(fā)和推廣力度，進一步發(fā)揮其在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)民生活改善等方面的積極作用，為實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展作出更大貢獻。