吳建芬

DOI： 10.3969/j.issn.1003-1650.2024.04.028

高標(biāo)準農(nóng)田作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，其核心特點之一是土地質(zhì)量，但它不僅僅停留在土地的改良上，還包括了先進的技術(shù)和管理方法的應(yīng)用，以實現(xiàn)更可持續(xù)、高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

精準農(nóng)業(yè)和機械自動化技術(shù)正是高標(biāo)準農(nóng)田建設(shè)的兩大支柱。精準農(nóng)業(yè)利用先進的傳感器、數(shù)據(jù)分析和決策支持系統(tǒng)，使農(nóng)民能夠更準確地管理土地、水資源和作物。這不僅可以提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，還有助于降低資源浪費和環(huán)境壓力。與此同時，機械自動化技術(shù)引入了自動化農(nóng)機和智能農(nóng)業(yè)機器人，它們能夠提高勞動生產(chǎn)率，減輕農(nóng)民的體力勞動負擔(dān)，并提供更穩(wěn)定的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。本文將深入探討高標(biāo)準農(nóng)田中精準農(nóng)業(yè)與機械自動化技術(shù)。

一、高標(biāo)準農(nóng)田的要求與特點

1、土地質(zhì)量和肥力要求

高標(biāo)準農(nóng)田的成功建設(shè)離不開土地質(zhì)量和肥力的精心管理。土地的平整和質(zhì)量是其首要特點之一。在這種農(nóng)田中，土地必須經(jīng)過精確的測量和修整，以確保表面平坦度和排水系統(tǒng)的良好效果。此外，土壤的肥力也必須得到精確的評估和管理，以確定合適的施肥方案。這不僅有助于提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，還能減少肥料和化學(xué)品不必要的使用，有利于環(huán)境保護。

2、水資源管理和節(jié)約

高標(biāo)準農(nóng)田要求科學(xué)合理地管理水資源，以確保農(nóng)田的灌溉和排水系統(tǒng)高效運作。水資源的合理利用和節(jié)約對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。通過采用現(xiàn)代化的灌溉技術(shù)，如滴灌和智能灌溉系統(tǒng)，可以最大限度地減少水資源的浪費，同時保持土壤的濕度平衡。這不僅有助于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性，還有助于維護地下水和生態(tài)系統(tǒng)的健康。

3、環(huán)境保護與生態(tài)平衡

高標(biāo)準農(nóng)田建設(shè)需要考慮環(huán)境保護和維持生態(tài)平衡。采用精準農(nóng)業(yè)技術(shù)可以減少化學(xué)農(nóng)藥和化肥的使用，降低對土壤和水體的污染風(fēng)險。此外，農(nóng)田的合理規(guī)劃和管理有助于保護周圍的生態(tài)系統(tǒng)，維護生物多樣性，減少土地侵蝕和水源污染的風(fēng)險。

4、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和安全

在高標(biāo)準農(nóng)田中，農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全是重要關(guān)注點之一。通過精確的管理和監(jiān)測，可以確保農(nóng)產(chǎn)品在生長和收獲過程中不受污染，達到高質(zhì)量的標(biāo)準。這對食品安全至關(guān)重要，也有助于提高農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭力。同時，高標(biāo)準農(nóng)田也強調(diào)了農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的建立，以便追蹤和確保產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性。

二、高標(biāo)準農(nóng)田中的精準農(nóng)業(yè)技術(shù)

1、精準施肥技術(shù)

①變量施肥的原理和好處

在高標(biāo)準農(nóng)田的建設(shè)中，精準農(nóng)業(yè)技術(shù)非常重要，而其中的精準施肥技術(shù)更是取得顯著成就的一部分。這項技術(shù)的核心原理之一是變量施肥，它通過根據(jù)土壤的實際需求、植物生長階段和環(huán)境條件來調(diào)整農(nóng)田中的肥料施用。變量施肥的原理基于一個簡單而重要的觀念：不同的土地區(qū)域可能具有不同的養(yǎng)分。通過使用現(xiàn)代傳感器技術(shù)，農(nóng)民可以精確測量土壤的養(yǎng)分水平和作物的生長情況。隨后，這些數(shù)據(jù)被輸入到智能決策支持系統(tǒng)中，系統(tǒng)將分析并計算出每個區(qū)域所需的肥料量，以滿足植物的需求，同時避免不必要的肥料浪費。變量施肥的好處是多方面的。首先，它可以顯著降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本，因為農(nóng)民只需購買和使用實際需要的肥料。其次，這種精準施肥有助于減少對土壤和水體的污染風(fēng)險，因為不必要的養(yǎng)分過剩可能導(dǎo)致環(huán)境問題。此外，變量施肥還有助于提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，因為植物可以獲得適量的養(yǎng)分，以實現(xiàn)最佳生長。最重要的是，這項技術(shù)有助于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性，因為它減少了資源浪費，提高了土地的長期生產(chǎn)力。

②技術(shù)應(yīng)用案例

在種植戶決定采用精準農(nóng)業(yè)技術(shù)，特別是智能施肥系統(tǒng)，來提高小麥的產(chǎn)量。這時所面臨的挑戰(zhàn)包括不斷變化的氣候條件、土地質(zhì)量不均和需要提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的需求。種植戶需要認識到傳統(tǒng)的均勻施肥方法已經(jīng)不再滿足需求，于是必須采用變量施肥的方法。

首先，需要利用土壤傳感器技術(shù)對種植地進行精準測量，并分析土壤中的養(yǎng)分含量水平。還可利用無人機進行高分辨率的農(nóng)田成像，以獲取有關(guān)植物生長狀況的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被輸入到一個智能決策支持系統(tǒng)中，系統(tǒng)根據(jù)小麥生長階段和實時氣象數(shù)據(jù)，為每個農(nóng)田區(qū)域生成了個性化的施肥建議。

接下來，在農(nóng)田中可以安裝智能施肥設(shè)備，這些設(shè)備能夠根據(jù)系統(tǒng)生成的建議，在每個區(qū)域內(nèi)實時調(diào)整肥料的施用量。這意味著在需要更多養(yǎng)分的地方施用更多的肥料，而在已經(jīng)充足的地方則施用較少的肥料。這種個性化的施肥方法有效地提供了小麥所需的精確養(yǎng)分供應(yīng)。

在第一年的實驗中，種植者看到了顯著的結(jié)果。小麥的生長更加均勻，不同區(qū)域之間的產(chǎn)量差異減小了。最令人印象深刻的是，總產(chǎn)量提高了10%，而同時肥料的使用減少了15%。這不僅增加了種植者的收益，還有助于減少農(nóng)藥和肥料對環(huán)境的污染。

這個案例展示了在高標(biāo)準農(nóng)田中應(yīng)用精準農(nóng)業(yè)技術(shù)，特別是智能施肥系統(tǒng)，如何有效地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和可持續(xù)性，同時實現(xiàn)了更高質(zhì)量的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量。這也激勵了更多的農(nóng)民采用類似的技術(shù)，以滿足不斷增長的食品需求，同時保護農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。

2、精準灌溉技術(shù)

①傳感器控制的灌溉系統(tǒng)

傳感器控制的灌溉系統(tǒng)基于現(xiàn)代傳感器技術(shù)，如土壤濕度傳感器、氣象傳感器和植物生長監(jiān)測器，能夠?qū)崟r監(jiān)測農(nóng)田中的各種參數(shù)。這些傳感器將數(shù)據(jù)反饋到一個中央控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用先進的算法和決策支持系統(tǒng)來確定最佳的灌溉策略。這項技術(shù)的好處是顯而易見的。首先，傳感器控制的灌溉系統(tǒng)可以確保每個農(nóng)田區(qū)域都獲得了適當(dāng)?shù)乃止?yīng)，根據(jù)土壤水分狀況和作物需求進行動態(tài)調(diào)整。這有助于提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，同時減少了水資源的浪費。其次，傳感器控制的灌溉系統(tǒng)能夠應(yīng)對氣象變化，防止了過度或不足的灌溉，從而提高了農(nóng)田的抗旱能力。最重要的是，這項技術(shù)減輕了農(nóng)民的工作負擔(dān)，因為他們不再需要手動控制灌溉，而可以依靠智能系統(tǒng)來管理這項任務(wù)。

②水資源管理和節(jié)約

高標(biāo)準農(nóng)田中的精準農(nóng)業(yè)技術(shù)，尤其是精準灌溉技術(shù)，在水資源管理和節(jié)約方面發(fā)揮著突出的作用。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中的定量灌溉方法通常浪費了大量寶貴的水資源，而精準灌溉技術(shù)通過先進的傳感器和數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)了水資源的智能化管理和高效利用。這項技術(shù)的核心是實時監(jiān)測和響應(yīng)。土壤濕度傳感器、氣象站和植物需水監(jiān)測系統(tǒng)能夠準確測量土壤濕度、氣象條件和作物的水需求。這些數(shù)據(jù)通過高級算法分析，傳送到中央控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)實際需求自動調(diào)整灌溉量和頻率。這意味著農(nóng)田中的每一滴水都被精確計量和應(yīng)用，避免了浪費。

3、農(nóng)業(yè)無人機應(yīng)用

①地塊監(jiān)測和圖像識別

高標(biāo)準農(nóng)田的實現(xiàn)需要現(xiàn)代科技的支持，而精準農(nóng)業(yè)技術(shù)一個引人注目的組成部分是農(nóng)業(yè)無人機的應(yīng)用。在這一領(lǐng)域，通過農(nóng)業(yè)無人機的高空視角對地塊監(jiān)測和圖像識別技術(shù)，為農(nóng)民提供了較為先進的農(nóng)田管理和監(jiān)測工具。地塊監(jiān)測是無人機技術(shù)的核心功能之一，它有利于農(nóng)民實時監(jiān)測農(nóng)田的狀況，包括土壤濕度、作物生長狀態(tài)和害蟲情況等。通過搭載各種傳感器，無人機可以定期檢測農(nóng)田，收集大量數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C或智能手機上。這使農(nóng)民能夠更快速地做出決策，例如何時進行灌溉、施肥或噴灑農(nóng)藥，最大程度地提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量。

②病蟲害防治

現(xiàn)代化的高標(biāo)準農(nóng)田要想提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，還需要有效應(yīng)對病蟲害帶來的挑戰(zhàn)。在這方面，農(nóng)業(yè)無人機的應(yīng)用為精準農(nóng)業(yè)技術(shù)提供了一種強大的工具，可用于病蟲害的監(jiān)測、防治和管理。農(nóng)業(yè)無人機配備了高分辨率的多光譜和紅外攝像頭，可以在空中全面掃描農(nóng)田，捕捉到植物的生長狀態(tài)和潛在的病蟲害問題。這些圖像數(shù)據(jù)隨后可以通過圖像處理和計算機進行分析，識別出可能存在的問題區(qū)域。這使農(nóng)民能夠及早發(fā)現(xiàn)病蟲害的跡象，采取相應(yīng)的措施來遏制病蟲害的蔓延。除了監(jiān)測，農(nóng)業(yè)無人機還可以用于病蟲害的防治。無人機配備了精確的農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)，可以根據(jù)監(jiān)測結(jié)果在感染區(qū)域有針對性地噴灑農(nóng)藥，最小化農(nóng)藥的使用，減少對環(huán)境的負面影響。此外，無人機還可以在農(nóng)田中進行雜草管理，進一步降低了病蟲害傳播的風(fēng)險。

三、高標(biāo)準農(nóng)田中機械自動化技術(shù)

1、自動化耕作和種植

①自動駕駛拖拉機技術(shù)

高標(biāo)準農(nóng)田中的機械自動化技術(shù)取得了顯著的進展，其中自動化耕作和種植領(lǐng)域的自動駕駛拖拉機技術(shù)正引領(lǐng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。這一技術(shù)將先進的自動導(dǎo)航、傳感器和計算機系統(tǒng)融入拖拉機操作中，實現(xiàn)了更高效、精確和可持續(xù)的耕作和種植過程。自動駕駛拖拉機技術(shù)的核心在于其能夠獨立執(zhí)行復(fù)雜的農(nóng)田任務(wù)，如犁地、種植和施肥，而無需人為駕駛。通過使用全球定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS），拖拉機能夠在農(nóng)田中準確地定位自己，并遵循預(yù)先規(guī)劃的路徑進行操作。同時，傳感器系統(tǒng)還能夠?qū)崟r監(jiān)測土壤狀況和作物生長情況，以便根據(jù)需要自動調(diào)整工作深度、速度和種植間距。

②種植機械的創(chuàng)新

高標(biāo)準農(nóng)田的建設(shè)正在不斷引入機械自動化技術(shù)，其中種植機械的創(chuàng)新是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要一環(huán)。這些創(chuàng)新的種植機械系統(tǒng)代表了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一項巨大進步，它們通過結(jié)合自動化和先進的工程設(shè)計，徹底改變了傳統(tǒng)的種植方法。種植機械的創(chuàng)新體現(xiàn)在多個方面。首先，現(xiàn)代的自動化種植機械不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高速種植，而且可以精確控制植物間距和種植深度。這意味著種植作業(yè)可以更加均勻和高效地進行，從而提高了作物的生長潛力和產(chǎn)量。其次，一些創(chuàng)新的種植機械系統(tǒng)還配備了智能傳感技術(shù)，能夠在種植過程中實時監(jiān)測土壤條件和植物健康狀況。這些數(shù)據(jù)通過自動控制系統(tǒng)進行分析，并可以自動調(diào)整種植參數(shù)，以適應(yīng)不同的土壤類型和作物需求。

2、收獲自動化技術(shù)

①自動化收割機的發(fā)展

高標(biāo)準農(nóng)田的現(xiàn)代化建設(shè)引領(lǐng)了機械自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，其中收獲自動化技術(shù)的關(guān)鍵是自動化收割機的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。這些自動化收割機代表了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的革命性變革，通過結(jié)合自動控制、先進傳感器和高級機械工程，實現(xiàn)了收獲過程的高效、精確和自動化。自動化收割機的發(fā)展體現(xiàn)在多個方面：首先，其能夠在較短的時間內(nèi)完成大面積的作業(yè)，遠遠超過了人工收割的效率。這不僅提高了農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)率，還減少了農(nóng)民在繁忙季節(jié)的工作負擔(dān)。其次，自動化收割機配備了先進的傳感器和圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測作物的成熟度和品質(zhì)。這些系統(tǒng)可以自動調(diào)整刀具和收割參數(shù)，以確保只有成熟的作物被收割，從而提高了農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和市場競爭力。此外，自動化收割機的發(fā)展還關(guān)注可持續(xù)農(nóng)業(yè)原則。

②收獲效率和質(zhì)量改進

自動化收獲技術(shù)通過自動控制系統(tǒng)和高級傳感器技術(shù)，使得農(nóng)田收獲過程更為高效和精確。這些系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測作物的成熟度和品質(zhì)，確保僅成熟的作物被收割，減少了作物損失。此外，機械自動化系統(tǒng)的高速作業(yè)和精準的收割方式可以顯著提高農(nóng)田收獲的速度和效率，節(jié)約了時間和人力資源。另一個關(guān)鍵方面是質(zhì)量的提升。自動化收獲技術(shù)能夠避免人為誤操作和疲勞導(dǎo)致的收獲損失，確保了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。通過實時數(shù)據(jù)監(jiān)測，這些系統(tǒng)還可以幫助農(nóng)民更好地了解作物的品質(zhì)特征，以滿足市場需求，并提高了產(chǎn)品的市場競爭力。

四、精準農(nóng)業(yè)和機械自動化技術(shù)對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的影響

1、提高農(nóng)田資源利用效率

精準農(nóng)業(yè)技術(shù)通過實時數(shù)據(jù)監(jiān)測和分析，使農(nóng)民能夠更精確地了解土壤狀況、植物健康和氣象條件等關(guān)鍵因素。這有助于農(nóng)民精確施肥、灌溉和施藥，最大限度地減少了資源浪費，如水資源、肥料和農(nóng)藥。這不僅降低了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)成本，還減少了對環(huán)境的負面影響，實現(xiàn)了資源的可持續(xù)利用。同時，機械自動化技術(shù)，如自動駕駛拖拉機和自動化收割機，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。這些自動化系統(tǒng)可以在更短的時間內(nèi)完成大量作業(yè)，減輕了農(nóng)民的體力勞動負擔(dān)，并提高了作業(yè)的一致性和質(zhì)量。這意味著農(nóng)民能夠更好地管理農(nóng)田資源，確保土地的可持續(xù)利用，同時提高了農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)率。

2、減輕農(nóng)民的勞動負擔(dān)

精準農(nóng)業(yè)技術(shù)通過實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，使農(nóng)民能夠更好地了解農(nóng)田狀況和作物需求。這意味著農(nóng)民可以更精確地施肥、灌溉和施藥，而不需要進行繁重的手工操作。這不僅提高了作物的生產(chǎn)率和品質(zhì)，還降低了資源的浪費，如水和化肥。同時，農(nóng)民不再需要花費大量時間和體力進行監(jiān)測和調(diào)整，可以集中精力進行更戰(zhàn)略性的農(nóng)田管理。另外，機械自動化技術(shù)，如自動駕駛拖拉機和自動化收割機，減輕了農(nóng)民的體力勞動負擔(dān)。這些自動化系統(tǒng)能夠在長時間內(nèi)高效作業(yè)，而無需農(nóng)民長時間駕駛或進行繁重的體力工作。這不僅有助于提高農(nóng)民的工作效率，還有助于減少勞動相關(guān)的健康問題，提高了工作的舒適性。

3、促進糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化

精準農(nóng)業(yè)技術(shù)通過實時數(shù)據(jù)收集和分析，使農(nóng)民們能夠制定更科學(xué)的農(nóng)業(yè)管理計劃，包括適量施肥、精確灌溉和定制化的農(nóng)藥使用。這種精細化管理不僅提高了糧食產(chǎn)量，還減少了資源浪費，降低了環(huán)境負擔(dān)，有助于糧食生產(chǎn)的可持續(xù)性。另外，機械自動化技術(shù)，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，這些自動化系統(tǒng)能夠在較短的時間內(nèi)完成大規(guī)模的作業(yè)，減輕了農(nóng)民的體力勞動負擔(dān)。這不僅有助于提高糧食產(chǎn)量，還提高了農(nóng)民的生產(chǎn)力，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供了關(guān)鍵支持。

總之，精準農(nóng)業(yè)和機械自動化技術(shù)在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中扮演著不可或缺的角色。它們通過提高資源利用效率、減輕農(nóng)民的勞動負擔(dān)、促進糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)帶來了前所未有的機會。這些技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用將進一步推動農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化和可持續(xù)性，有助于滿足不斷增長的糧食需求，同時降低了對環(huán)境和資源的壓力，為農(nóng)村地區(qū)的繁榮和可持續(xù)發(fā)展做出了積極的貢獻。因此，我們應(yīng)該繼續(xù)支持和應(yīng)用這些技術(shù)，以實現(xiàn)更加可持續(xù)、高效和智能的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。

（作者單位：756500寧夏彭陽縣農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)服務(wù)中心）