李艳玉,徐晓莹

(榆树市农业综合行政执法大队,吉林 榆树 130400)

0 引言

随着我国农业产业快速发展,农业生产模式变化明显,尤其在农业机械逐渐普及激励下,农业生产效率实现快速提升,但粗放的生产模式造成了较为严重的资源浪费和环境污染等问题,已逐渐成为制约我国农业生产发展的重要因素之一。为突破生产发展制约,实现农业可持续发展,精确农业理念得到广泛推广与普及,也对农业机械产品应用、功能特征、作业模式等产生了显著影响,在一定程度上推动农业机械化生产模式向更为科学的方向发展。

1 精确农业理念特征

随着人们生产生活水平的不断提高,环境与资源问题成为了现代社会不可回避的热点问题,一直以来,我国倡导农业可持续发展,促进了农业生产模式的转型升级,精确农业的理念是农业发展进步的体现,其与回归型农业、有机农业、生态农业等理念共同组成新时期农业生产发展新对策[1]。

精确农业(Precision Agriculture)是一种农业生产的发展战略,其充分考虑现阶段农业生产发展的需求、弊端及未来趋势,结合信息和人工智能等现代化新技术,提出了基于信息采集、数据分析、生产决策、生产实施、产后分析等全体系的发展理念。实现对农产品产量、成本、资源使用、污染等多方面的持续优化。精确农业的实现模式如图1所示,以大田生产为例,通过获取田间区域内的作物状态(长势、种类、生产阶段等)、环境因素(土壤结构、水分、营养,病虫害等)、时间、空间等信息,指导农业生产开展最合理的工作方式,以更低成本、资源消耗、环境影响完成农业生产工作并实现增产丰收[2-3]。

图1 精确农业运行模式

2 农业机械工程技术体系新变化

我国政府一直以来高度重视农业机械化产业发展和农业全程机械化模式推广,使我国农业机械产品的种类和技术先进性实现了快速提升,基本能够满足现代化农业生产的需求。但农业机械的应用和传统农业的粗放经营模式也造成了严重的资源浪费,给环境、水质、土壤和农作物本身造成了严重的危害。同时播种、施肥、植保等机械作业的粗放实施引起了水土流失、土壤板结和酸碱性失衡等弊端,可能会造成长远的不利影响[4]。

传统的农业生产管理方式和现阶段形成的机械化生产模式逐渐不能完全适合未来农业发展需求,越来越多的农业从业者认识到,必须在精确农业理念下探索农机发展新模式。近年来,在精确农业理念的影响下,从农机产品开发、应用等方面体现出很多“新气象”,农机特征与应用模式也体现出明显进步:1)农机化生产的目标转变,能够通过减少投入、降低污染,提高产品质量、产量;2)生产方式发生变化,区别对待、按需实施得到更多农机企业、管理者、经营者的认可;3)生产结果得到改善,在实现经济效益的同时,社会效益和环境效益实现了更好的保障[5]。

3 精确农业与农机工程的融合

3.1 农机产品的自动化升级

要实现农机精确作业,必须进一步提高现代农机产品的自动化程度,以便生产过程的精确控制。农机的自动化升级主要方向在于电气控制技术和设备的广泛应用,其关键技术集中于电控电驱动技术、电控液压驱动技术、电控气动驱动技术,以及中央处理器、传感器、机载电子技术、逻辑处理程序等技术应用。实现变量控制技术在农机产品中普及,促进农业机械生产作业特征全面向无人化转型。利用自动控制实现农机执行动作的精确实施,避免因人为驾驶、操作、使用不当导致作业质量下降或能源、资源浪费。

3.2 农机生产环境的信息化升级

信息有效获取与应用是农机精确作业另一个基础条件,在精确农业的引导下,很多新时期形成的农业信息技术及辅助信息处理技术适合于控制现代化农机生产作业,例如,全球定位系统、遥感技术、地理信息系统、作物生产模型、农业生物信息采集技术、产量分布图生成系统等均是控制农机生产的有效信息化手段。农业机械通过增设相应的信息接收与处理设备,能有效控制农业机械实现按需生产,实现生产过程全面考虑环境、农作物、自然条件等多方因素,实现精确作业[6-7]。

3.3 农机设备的功能化匹配

在进行自动化及信息化技术升级的同时,农业机械的功能提升也必须与之匹配,智能化变量农作机械是农机产品研发的新趋势,这需要农业机械的生产企业、开发人员转变思想,在新产品研究开发过程中充分考虑精确控制的功能需求,做到与生产实际相结合的按需设计,例如,为保证农药喷施的精确性,要求喷头均可实现喷药量实时可控、喷药量与喷药速度实施联动匹配等功能;为避免播种过程种子浪费,应开发应用精确的播种设备,提高对种子的尺寸、外形等适应能力,提高单粒播种精度,同时对于播种机的转速、漏播情况实现监控和智能调控;为减少灌溉水资源浪费,既要实现管道输水的大面积覆盖,又要实现各个区域的灌溉可控,满足灌溉开关、灌溉量、灌溉模式可控的机械功能需求[8]。

4 农机工程精确化发展途径

4.1 积极转变生产理念

农机精确化发展的前提是越来越多的农机企业、生产经营者接受精确农业的发展理念,认识到精确农业的应用价值。首先要求从国家和政府的角度出发对精确农业理念普及给予支持,根据地区的实际发展情况,基于精确农业发展理念,制定出最佳的引导和扶持政策,从政策上进行扶持并加强宣传,对农业生产中先行先试全程精确化作业模式,实施资金方面的补贴。同时,加强农业机械化生产作业质量的监督检查,对于生产过程中造成严重资源浪费、环境污染、耕地破坏等农业机械给予查处,对于作业模式中危害粮食安全、环境安全给予处罚,全方位提高农业可持续发展理念的普及,从根本上转变农业相关从业人员的理念认识[9]。

4.2 强化人才队伍建设

培养更多的农机专业人才是促进农业机械向精确性发展的关键,尤其是农机方向复合型人才的培养,将成为精确农机产业发展的关键。在传统农业机械专业人才培养的基础上,加强农机智能化、信息化人才培养,重视现有专业人才和农业生产经营者的专业培训,提高其在信息技术、决策型农业等方面的认知,加强其对精确农业理念的重视度和认同度,同时扩展其关于智慧农业、信息农业等相关专业知识,明确农业机械的发展方向和趋势,针对农业生产中的薄弱环节,重点进行人才培养,着力解决生产模式粗放、资源浪费、环境破坏问题。同时,助力科研专项开展,对符合精确农业特征的科研项目给予专项支持,并着重建设国家级、省部级、地方专项课题,加大技术投入,确保各项技术与农业生产深度融合。

4.3 强化基础设施建设

目前,我国很多农业生产区的基础设施建设仍相对落后,尚不能满足精确农业对于设施的需求。尤其随着农业机械技术的进一步发展和精确农业理念的普及,基础设施的建设标准和涵盖范围也在不断扩展提升。1)必须进一步加强建设规划,坚持科学布局,加强各项规划之间的配套协调,充分考虑精确农业理念下的农机化作业特征,明确基础设施建设的长远性目标,做好对农机化生产持续发展进步的有效应对;2)高质量落实基础设施建设,尤其对于节水灌溉、卫星基站、土壤监测、通讯网络、视觉监测等农田环境调控和信息获取的重要基础设施,应加入建设范围;3)做好农业机械使用、存放、保养及附属农药、化肥处置等场所建设和人员配套,确保生产有序实施[10]。

5 结论与展望

综上所述,在新的生产形势下,农业机械化必须充分融合精确农业理念,利用更少的资源、资金、设备、人力投入获取同等甚至更高的收入,在完成农业生产任务的同时,着力改善环境,高效利用各类农业生产资源。

对于农业机械工程技术发展而言,应当在精确农业理念的指引下,更好地将传统机械技术与数字化、电气化、信息化相结合,在强化农机产品研究开发和品类丰富的同时,优化农业生产实施模式,在各部门、多学科的联合支持下实现农业生产实施质量的切实提高,真正走出符合我国国情的农业机械工程技术发展道路。