農機與農藝結合助力農業(yè)現(xiàn)代化加速

隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的推進，農機與農藝日益密切融合，改變了傳統(tǒng)農藝操作方式，提升了農業(yè)生產的整體效率和效益。文章結合河南省開封市、南陽市等地的實踐創(chuàng)新，從“5G+”智慧農業(yè)技術的全覆蓋、自走式噴灌機、無人駕駛拖拉機、植保無人機等方面，分析其對農業(yè)生產效益的影響，并據(jù)此提出農業(yè)生產效益提升策略，以期為農業(yè)現(xiàn)代化提供可行的策略參考。

鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略旨在通過改善農業(yè)生產技術、優(yōu)化農村經濟結構、改善農民生活質量以及保護和改善農村生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)農業(yè)和農村的現(xiàn)代化。隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施和惠農政策特別是對農機用戶的購機補貼進一步加大，越來越多的農村在種植、施肥、收割等環(huán)節(jié)紛紛引入農業(yè)機械，提高了作業(yè)效率，降低了人力成本，使得大規(guī)模的農業(yè)生產成為可能。農業(yè)技術與管理涉及土壤管理、種植技術、病蟲害控制、作物輪作等多個方面，其與農業(yè)機械的結合，可以在確保作物生長的基礎上，進一步提高生產效率和資源利用效率。隨著信息技術和智能技術的發(fā)展，“智慧農業(yè)”的出現(xiàn)，農民可以利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等現(xiàn)代信息技術，實現(xiàn)了農業(yè)生產的精準管理和決策支持。文章探討鄉(xiāng)村振興背景下農機與農藝結合的創(chuàng)新實踐以及對農業(yè)生產效率的影響，并提出農業(yè)生產效率提升策略，以期為中國式的農業(yè)現(xiàn)代化提供可行的策略參考。

農機與農藝

農機發(fā)展歷程

最初的農業(yè)機械化是從簡單的手工工具開始的，由木頭、石頭和金屬制成，用于耕作、種植和收割。隨著蒸汽引擎的發(fā)明和應用，農業(yè)生產開始逐漸從依靠人力和畜力的耕作種植，轉向依靠應用蒸汽動力的牽引機和聯(lián)合收割機等大型設備，提高了耕作的面積和效率。進入20世紀后，拖拉機、播種機、噴霧機和各種類型的收割機成為農場的常見設備。農機的小型化、高效化和經濟化推動了農業(yè)生產方式的轉變，并擴展到了畜牧業(yè)和水產養(yǎng)殖業(yè)，進一步推動了農業(yè)的現(xiàn)代化。到21世紀后，信息技術和自動化技術的融入使得農業(yè)機械化進入了智能化階段，GPS導航、無人駕駛技術、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析等高科技的應用使得農機能夠進行精準播種、變量施肥和病蟲害的精準防控等精確的農業(yè)作業(yè)，提高了資源的使用效率和作物的生產率，有利于實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

農藝的概念

農藝學關注作物本身的生長發(fā)育，涉及作物的種植、管理、保護以及收獲過程中的技術和方法，涵蓋土壤管理、水資源利用、病蟲害防治、作物營養(yǎng)管理等多方面內容。農藝旨在通過科學的方法提高農作物的產量和質量，保護和改善農業(yè)生態(tài)環(huán)境。隨著全球人口的增加和食品需求的上升，農藝專家通過選擇和培育高產優(yōu)質的作物品種，優(yōu)化種植密度和排列，實施科學的灌溉和施肥策略，以及通過預防為主、化學和生物方法相結合的方式，在提高單位面積作物產量的同時降低對環(huán)境的影響。

農機與農藝的相互關系

農機與農藝是一種互補和共進的關系，農機的發(fā)展為農藝實踐提供了新的工具和可能性，農藝的創(chuàng)新不斷推動農機技術的改進和升級。一方面，通過引入先進的機械設備，實現(xiàn)了農業(yè)作業(yè)的自動化和機械化。而農機的高效運作依賴于土壤管理、作物生長周期及其對環(huán)境條件的適應性等農藝知識。另一方面，隨著農業(yè)科學研究的深入和新農藝技術的應用，精確農業(yè)技術要求農機具備更高的精確性和可調控性，以適應不同土壤類型、不同作物品種甚至是微妙的氣候變化。這種從農藝需求出發(fā)的農機設計和應用，提高了農業(yè)生產的科學性，增強了農作物產量和質量的穩(wěn)定性。

鄉(xiāng)村振興背景下農機與農藝結合的實踐創(chuàng)新

“5G+”智慧農業(yè)全覆蓋

2020年，河南省開封市尉氏縣張市鎮(zhèn)全面實施了萬畝高標準農田示范區(qū)，每畝地以3200元的標準進行升級改造，利用5G網(wǎng)絡的高速、大容量、低延遲特性，整合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術，實現(xiàn)對農田的實時監(jiān)控和管理，其中的沈家村因此提升了3200多畝農田農業(yè)生產的智能化和信息化水平，優(yōu)化了農業(yè)基礎設施。在此基礎上，農業(yè)工作者可以通過安裝在農田中的傳感器和監(jiān)控設備，實時獲取土壤濕度、溫度、養(yǎng)分水平以及農作物生長狀態(tài)等數(shù)據(jù)，經云平臺傳輸并進行大數(shù)據(jù)分析后，能夠為農田管理者提供灌溉、施肥和病蟲害防治的最優(yōu)時機和方式，從而減少人為誤差，提高作業(yè)效率和農作物產量。

自走式噴灌機

2022年，沈家村引入和部署了大型灌溉設備，其高效、節(jié)能的特點改變了傳統(tǒng)的灌溉方式。其引入的自走式噴灌機能夠自動沿預設的路徑移動，通過調整噴頭的工作模式，實現(xiàn)不同的灌溉需求，輕松調節(jié)細霧或大流量噴射等模式，能夠有效滿足各種作物的水分需求，體現(xiàn)了現(xiàn)代農業(yè)機械的先進性，展示了農藝與農機結合的實際應用成效。沈家村的農民沈雙義描述，通過手機App應用就可以遠程控制這些噴灌機，實現(xiàn)了“坐在家里點點手機，就把活干了”的現(xiàn)代農業(yè)新體驗。在使用這種噴灌機后，“比以前大水漫灌，省了一半的錢”，減輕了農民的經濟負擔，促進了水資源的節(jié)約利用。地處豫西南的南陽市鄧州市的首邑無人農場，為配合氣力式播種機也引入了自走式智能噴灌機，通過手機下載App實現(xiàn)了遠程監(jiān)測與操控。方城縣、社旗縣等不少鄉(xiāng)村不同程度地使用了自走式噴灌設備，進行自動化澆水抗旱保秋灌溉。實踐表明，自走式噴灌機通過其精準的控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度和作物需求自動調整水量和噴灑頻率，減少了水的消耗，降低了灌溉成本。

無人駕駛拖拉機

2022年，中央一號文件提出：“推進智慧農業(yè)發(fā)展”。鄧州市作為全國超級產糧大縣積極響應，成立了智慧農業(yè)中心，打造“無人農場”，并引入無人駕駛拖拉機，利用北斗導航系統(tǒng)和AI智能算法進行操作，實現(xiàn)全天候的精準農業(yè)作業(yè)，其通過精確控制機械行進的路徑和深度，確保每一次作業(yè)達到最優(yōu)的土地處理效果，提高了作業(yè)效率。新農人、首邑無人農場負責人沈興新表示，無人駕駛拖拉機提升了土地處理的質量，通過自動化系統(tǒng)減少了對專業(yè)操作員的依賴，降低了長期的勞動力成本。

植保無人機

2024年4月，河南省南陽市臥龍區(qū)的田間正值小麥進入抽穗揚花期，為應對病蟲害風險，區(qū)政府積極組織農業(yè)部門和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展無人機“飛防”作業(yè)，僅陸營鎮(zhèn)累計出動無人機101架，“飛防”實現(xiàn)全覆蓋。此外，唐河等縣也廣泛地使用了植保無人機防治病蟲害。在廣大農村，以前農民們背負重重的噴霧器在田間勞作，勞動強度大，效率低下，后續(xù)引入的電動噴霧器不能滿足大規(guī)模作業(yè)的要求，近些年陸續(xù)引入了植保無人機，可以自動完成噴藥任務，根據(jù)預設的飛行路徑和高度，精準控制噴藥的范圍和劑量，確保農藥均勻分布，避免了傳統(tǒng)方法中存在的重復噴灑和漏灑問題，提高了作業(yè)的精確性和覆蓋面，降低了勞動強度和健康風險。

“四情”監(jiān)測系統(tǒng)" 助力現(xiàn)代農業(yè)智能化管理

農業(yè)“四情”監(jiān)測系統(tǒng)是指通過集成先進的通信技術、傳感器技術以及數(shù)據(jù)處理技術，對農田中的光照、降雨、溫度、濕度4個主要環(huán)境因素進行全天候、全方位的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析的系統(tǒng)。南陽市唐河縣因地制宜，先后在桐河、桐寨鋪、湖陽、昝崗、城郊等鄉(xiāng)鎮(zhèn)建立了50萬畝玉米、小麥、花生作物“四情”（苗情、蟲情、病情、墑情）監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)農業(yè)生產環(huán)境的智能感知預警、決策分析和專家在線指導，為這些地區(qū)的農業(yè)生產提供精準化的種植、可視化的管理、智能化的“行動指南”。開封市尉氏縣沈家村引入的“四情”監(jiān)測系統(tǒng)，集成了蟲情、苗情、墑情、病情的監(jiān)測功能，利用高科技設備實時收集農田數(shù)據(jù)，并自動錄入到大數(shù)據(jù)分析平臺中。在實踐中，“四情”監(jiān)測系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測小麥、玉米等作物生長周期中的關鍵變量，能夠準確識別作物生長過程中遇到的問題，也可以通過分析土壤濕度數(shù)據(jù)（墑情）來優(yōu)化灌溉計劃，以及通過檢測病蟲害發(fā)生（蟲情）來調整植保措施，確保作物健康生長。另外，在施肥中，“四情”監(jiān)測系統(tǒng)的應用使得農民可以根據(jù)作物生長的實際需求調整肥料種類和用量，從而避免過量施肥帶來的土壤退化和水體污染問題。

鄉(xiāng)村振興背景下農機與農藝相結合對農業(yè)生產效益的意義

降低生產成本

自走式噴灌機、無人駕駛拖拉機以及植保無人機等現(xiàn)代農業(yè)機械的引入和應用，提高了農業(yè)作業(yè)的效率和精確度，降低了對人工的依賴。例如，植保無人機相比傳統(tǒng)的人工噴灑方式，不僅節(jié)約了勞動力和時間，而且可以根據(jù)作物生長和病蟲害得分布情況進行精準、高效噴灑，減少藥劑浪費；自動式灌溉也比普通灌溉畝均節(jié)水約50m3；精準農業(yè)技術等農藝技術的應用，可以根據(jù)土壤分析和作物生長需求精確控制種植密度和施肥量，減少了化肥和農藥的過量使用，降低了材料成本。在此基礎上，農機與農藝的結合使得農民可以基于實時數(shù)據(jù)進行決策，提高了農業(yè)生產的響應速度。智能化和自動化降低了長期的人工成本，使農業(yè)生產更加經濟高效，增強了農業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性。

提高生產效率

在唐河縣，空天地一體化遙感監(jiān)測無人播種機等一項項農業(yè)新科技，勾畫出“藏糧于地、藏糧于技”的生動圖景。采用先進的農業(yè)機械設備能夠在較短的時間內完成大面積的農業(yè)作業(yè)，且操作精度高，使得傳統(tǒng)耕作、種植和收割等過程變得更加迅速和連續(xù)，縮短了作業(yè)收割周期，減少了作物生長周期中的時間浪費，提高了土地利用率和作物的生產周期。2022年，沈家村小麥平均單產每畝504.93kg，最高達863kg。另外，實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析等現(xiàn)代農藝技術通過實時監(jiān)測土壤水分、營養(yǎng)水平及環(huán)境條件，配合精準的數(shù)據(jù)分析，農民能夠確定最優(yōu)的施肥時間和配方，避免資源浪費，同時也增強作物對病蟲害的抵抗力，這提高了資源的利用效率，提升了作物產出率和質量。

促進環(huán)境可持續(xù)發(fā)展

通過衛(wèi)星定位和地理信息系統(tǒng)（GIS）等精準農業(yè)技術，農機能夠在確切需要的位置和時間執(zhí)行作業(yè)。通過精確施肥、灌溉和定點噴藥，減少了化學物質的使用量和泄露。另外，輪作和覆蓋作物的技術，可以通過改善土壤結構和增加有機質含量來增強土壤的可持續(xù)性，提高了土壤的肥力，有助于碳的固定和減少溫室氣體的排放。而農機和農藝的結合通過智能化的病蟲害管理系統(tǒng)，減少了農藥的濫用和誤用，保護了農田生態(tài)系統(tǒng)中的多樣性。通過智能灌溉系統(tǒng)能夠根據(jù)土壤濕度和天氣預報自動調整水量，最大程度地減少了水資源的浪費。

提升農民收入與生活質量

2022年6月，沈家村黨支部書記石長鎖對河南日報記者說：“以前每年每畝土地流轉費不到500元，現(xiàn)在達到1200元。不少人能夠外出打工，每年可以拿到兩份收入?？梢姡ㄟ^采用現(xiàn)代農業(yè)機械化工具，農民能夠在更短的時間內完成種植、管理和收割等繁重的農業(yè)作業(yè)，使得農民能夠更加輕松地管理更大面積的農田，在降低勞動強度的同時，提高了作物的產量和質量，提高了農產品的市場競爭力，從而增加了農民的收入。另外，農民通過參與農業(yè)部門舉辦的各類培訓課程和技術演示，能夠有效地使用現(xiàn)代農機設備，并結合先進的農作物栽培技術和病蟲害防治知識，從而更有效地控制生產成本，提高農作物的產量和質量。

鄉(xiāng)村振興背景下農機與農藝進一步結合的農業(yè)生產效益

提升策略

農機定制化應用

農機定制化應用需要根據(jù)農田特定的地理、氣候特點以及作物需求來設計和調整農機設備，確保農業(yè)操作的最大效率和資源的最優(yōu)利用。其中，根據(jù)土壤硬度和結構，可以通過定制的無人駕駛拖拉機調整耕作深度；根據(jù)當前的氣候條件和作物生長階段，可以通過智能噴霧器自動調整噴藥量和頻率，從而更精確地應對各種農業(yè)操作，提升作業(yè)的精確性。在此基礎上，農機機構應根據(jù)當?shù)剞r民的反饋對系統(tǒng)進行調整，對農機操作系統(tǒng)進行優(yōu)化調整，提供定制化的用戶界面和操作程序，確保農民能夠輕松掌握并有效使用這些系統(tǒng)，降低農機的使用門檻，加強農民對新技術的接受度和滿意度，從而提升整個農業(yè)生產系統(tǒng)的效率和產出。

農機農藝技能技術培訓

在現(xiàn)代農業(yè)生產中，農業(yè)專家和農機機構應組織定期的技能培訓課程，培訓課程涵蓋理論學習和實踐操作兩個部分，幫助農民理解農機運作原理和最佳使用方法，掌握無人駕駛拖拉機、智能噴霧設備和精準灌溉系統(tǒng)的操作技巧，確保農民能夠從基礎到高級的技能都有所涵蓋，提高農民對新技術的適應能力和操作熟練度。另外，農業(yè)專家還應提供作物輪作、土壤管理以及病蟲害防治等農業(yè)實踐教育，指導農民如何根據(jù)天氣變化和土壤條件調整機械設置，以及如何根據(jù)作物生長階段選擇合適的農藝措施，從而提升農民的整體農業(yè)知識、技術水平和管理能力，促進農業(yè)生產水平的不斷升級和農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的整體健康穩(wěn)定。

進一步強化智慧農業(yè)

智慧農業(yè)依賴于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和遠程感測技術，實時監(jiān)測和管理農機，確保農業(yè)資源的最優(yōu)化利用。引入智慧農業(yè)，在田間安裝傳感器和攝像頭，實時獲取田間的氣候變化、土壤濕度、作物生長狀態(tài)等數(shù)據(jù)，進行精確灌溉、施肥、病蟲害防治等決策，可以適應不同的農業(yè)需求，從而提高資源的使用效率和農作物的產量。另外，引入智慧農業(yè)，農民可以優(yōu)化作物種植結構和生產流程，降低農業(yè)生產中的碳足跡，支持生態(tài)保護和氣候變化應對措施。智慧農業(yè)的引入，增強了農業(yè)系統(tǒng)對天氣變化和自然災害的適應能力，提高了農業(yè)生產的穩(wěn)定性和安全性。

增強技術支持和維護服務

隨著農業(yè)機械化和智能化技術的深入應用，農機機構和農業(yè)專家可以設立一個專業(yè)的技術支持系統(tǒng)，為農業(yè)生產者提供必要的維護和故障排除服務，對智慧農業(yè)系統(tǒng)進行定期的軟件更新和硬件檢查，保持數(shù)據(jù)準確性和設備功能的可操控性，避免數(shù)據(jù)延誤或錯誤影響農業(yè)決策制定。這種通過定期維護預防潛在的技術問題，可以確保農機設備的長期運行。另外，農機機構和農業(yè)專家應提供遠程診斷服務，及時識別問題所在，快速指導農民進行調整或直接派遣技術人員進行修復，減輕農民在技術問題面前的無助感，增強他們對高科技農業(yè)設備的信賴和依賴，從而提高農作物的生產效率和產出率。

農機與農藝作為一種共進的關系，農藝推動了農機的發(fā)展和創(chuàng)新，農機為農藝實踐提供了工具。文章從“5G+”智慧農業(yè)全覆蓋、自走式噴灌機、無人駕駛拖拉機、植保無人機和“四情”監(jiān)測系統(tǒng)等方面分析了農機與農藝相結合的實踐創(chuàng)新，指出在鄉(xiāng)村振興背景下，農機與農藝的結合實踐可以提升農業(yè)生產效益、促進環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展以及提高農民的生活質量?；诎咐治?，文章提出了農機與農藝進一步結合的農業(yè)生產效益提升策略，以促進農業(yè)現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展。

（作者單位：桐柏縣農業(yè)農村發(fā)展與資源保護中心）