智能化农业机械对玉米产量和资源利用的影响研究*

刘兴国 ，黄才贵 ，蒋正忠

（南宁学院，广西 南宁 530200）

0 引言

随着粮食安全战略的提出和农业生产现代化进程的推动，保障粮食安全和高效利用农业资源成为当今社会面临的重要挑战[1]。玉米作为我国第一大粮食作物，居主要粮食作物种植面积和产量之首[2]，在我国粮食生产中起到了重要作用，并扮演着重要的经济和社会角色。然而，玉米农业生产过程中的一系列问题，如劳动力短缺、资源浪费、环境污染等日益凸显，现代农业面临着诸多挑战[3]。

近年来，智能化农业机械技术凭借其高效、精准、可持续的特点逐渐受到关注，智能化农业机械将传感器、无线通信、自动控制、大数据分析等先进技术融合于农业生产全过程，实现农业生产全链条的数字化和智能化管理[4]。在玉米种植领域，智能化农业机械有望为提高玉米产量、改善资源利用效率以及推动农业可持续发展发挥重要作用[5]。因此，课题组旨在系统研究智能化农业机械对玉米产量和资源利用的影响，并探讨其在现实应用中的潜在价值，深入了解智能化农业机械对玉米生产效率、资源利用和环境保护方面的潜在影响，并为农业决策者、农民和相关研究人员提供科学合理的建议。

1 智能化农业机械及玉米产业现状分析

1.1 智能化农业机械的发展现状

智能化农业机械是近年来农业领域的一项重要技术创新，通过应用先进的信息技术、自动化控制和大数据分析等手段，实现农业生产全过程的智能化管理[6]。在玉米产量和资源利用方面，智能化农业机械的发展为农业生产带来了许多潜在机遇和挑战。具体而言，自动化播种技术使得玉米种植更加高效，还可根据土壤状况和需求量实现精准施肥技术，而智能化灌溉技术能够根据气候条件和植物需水量进行智能化调控，从而减少水资源的浪费[7]。此外，自动化收割技术和智能化脱粒技术有效提高了玉米的采收效率与质量[8]。

随着信息技术和人工智能的不断进步，智能化农业机械的发展前景更加广阔。未来，智能化农业机械将更加智能化和自主化，实现农业生产全过程的无人化管理。同时，跨界融合将是发展的重要趋势，智能化农业机械将与物联网、云计算、区块链等技术融合，实现农业生产的数字化和智能化。

1.2 玉米产量和资源利用的现状

在玉米生产过程中，资源利用的效率直接影响着农业可持续发展[9]。首先，水资源是农业生产中不可或缺的重要资源，而传统的灌溉方式往往导致水资源的浪费和损失，在现代化灌溉技术应用方面，还存在推广不足的问题。其次，能源资源的合理利用也是提高农业生产效率的关键因素，但农业生产中的能源消耗仍然较高，推广新能源技术在农业中的应用是降低能源消耗的重要途径。此外，农药和化肥的使用易对环境和生态系统产生负面影响，需要探索更加环保和可持续的农业生产方式。

2 智能化农业机械对玉米产量的影响

智能化农业机械技术的应用在玉米种植中具有巨大的潜力，它可以提高玉米产量和农业生产效率，并有效应对玉米生产面临的种种挑战[10]。具体而言，智能化农业机械的自动化播种技术、精准施肥技术和智能化灌溉技术为玉米产量的提高提供了有力支持。通过合理利用种植空间、优化养分供应和节约水资源，智能化农业机械有效提高了玉米的产量和质量，为农业生产的高效发展打下了坚实基础。

2.1 自动化播种技术

主要是通过精确控制种子的播放位置和深度，自动化播种技术避免了传统手工播种中常见的密植或疏植问题，确保种子的均匀分布和合理密度。这样可以有效减少植株之间的竞争，让每株玉米植株都能获得足够的养分和阳光，促进植株的生长和发育。同时，充分利用先进的机械装置和传感器技术，在播种过程中实现种子的高速、精确投放。具体而言，播种机械装置会根据预先设定的种植间距和深度，将种子按照合适的间隔均匀散布在土壤表面或井盖中，实现自动播种。与传统手工播种相比，自动化播种技术具有高效、准确的优势，大大节省了时间和劳动力成本。而且，通过自动化技术，播种过程中可以保持一致的种植间距，避免了植株之间竞争的情况，为每株玉米提供了足够的生长空间。此外，自动化播种技术还可以实现种子的定量播种，避免过度播种造成的资源浪费，充分利用土地资源，提高玉米种植的密度和产量。

2.2 精准施肥技术

精准施肥是提高玉米产量的重要举措，该技术利用传感器和智能控制系统，实时监测土壤中的养分含量和植物的生长状态，根据玉米的需求量精确施加合适的肥料。传统农业施肥往往是依据经验和感觉进行，不同土壤的养分含量和玉米植株的需求量很难精确掌握。这导致了过度施肥和欠施肥的问题，既增加了成本，又造成了环境污染。而精准施肥技术的应用可以实现个性化施肥，根据土壤的实际养分状况和植物的生长需求，有针对性地给予适量的肥料。这不仅提高了养分利用率，减少了浪费，还减少了农业对环境的负面影响。此外，该技术有利于玉米植株获得足够的养分供应，从而促进植株的生长和发育，增加玉米的产量，还能提高玉米的品质和耐逆性，使玉米在恶劣气候和病虫害等灾害面前更具抵抗力。

2.3 智能化灌溉技术

高效的水肥管理是保证玉米高产的前提条件，智能化农业机械的智能化灌溉技术在玉米产量的提升中也发挥着重要作用。该技术通过传感器监测土壤的湿度和植物的水分需求，根据实时数据自动调节灌溉量和频率。例如，在干旱季节或缺水期间，智能化灌溉技术可以帮助玉米植株有效应对水分的不足，提高植物的抗旱能力。同时，另一个优势在于节约水资源，通过实时监测土壤湿度和植物需水量，系统可以精确计算所需的灌溉水量，并确保水资源的最优化利用，避免了传统固定时间或固定量的灌溉方式带来的水资源浪费。此外，智能化灌溉技术还可以与其他智能化农业机械技术相结合，实现全面的精细化管理。比如，通过与精准施肥技术联动，可以根据植株的水分和养分需求，制定更加个性化的农事措施，实现水肥一体化管理，最大程度地提高玉米产量。

3 智能化农业机械对玉米资源利用的影响

智能化农业机械技术的应用对玉米资源利用方面产生了积极影响，它在提高资源利用效率、减少资源浪费和环境污染等方面发挥着重要作用。

3.1 水资源利用效率的提高

智能化农业机械的智能化灌溉技术能够根据土壤湿度、植物需水量和气象条件等因素实时调整灌溉水量和频率，这样可以精确控制灌溉水量，避免了传统固定灌溉带来的水资源浪费。具体来说，智能化灌溉技术可以根据土壤湿度的变化和植物的水分需求，精准控制灌溉用水量。当土壤湿度达到一定阈值时，智能化灌溉系统会自动启动灌溉，将适量的水分补给植株，当土壤湿度充足时，灌溉系统会自动停止，避免了过度灌溉的现象，这样可以避免因灌溉不当导致的土壤盐碱化和养分流失，有助于保护土壤资源。此外，智能化灌溉技术还可以根据不同生长阶段的玉米植株需水量的变化进行灌溉调节。在玉米生长的不同阶段，植株对水分的需求也不同。通过智能化灌溉技术，灌溉系统可以根据不同阶段的需求，灵活调整灌溉水量，确保植株得到适宜的水分供应，促进植株生长和发育，提高产量。

3.2 能源资源的节约

在种植、施肥、病虫害防治等过程中的技术应用，减少了人工操作的需求，节约了大量劳动力和能源资源。传统农业生产中，往往需要大量的人工参与，例如手工播种、施肥、除草等，这不仅耗费大量的人力资源，还消耗大量的能源，如人力和动力机械所需的燃料。而智能化农业机械的应用实现了自动化作业，能够高效完成这些农事活动，大大减少了能源的消耗，特别是在大规模玉米种植中，传统的手工操作成本高昂，且效率较低，而智能化农业机械在同样的时间内可以完成更多的作业，节约了大量的能源资源。此外，智能化施肥技术的应用也对节约能源资源具有重要意义，传统农业施肥往往是靠人工感觉和经验进行调节，存在着过量施肥和不合理施肥的问题，导致了肥料的浪费和能源资源的消耗。而智能化农业机械通过传感器监测土壤养分状况和植株需求，实现了精准施肥，不仅提高了养分利用效率，还节约了施肥过程中所需的能源资源。

3.3 农药和化肥的合理使用

智能化农业机械的精准施肥技术和智能化病虫害防治技术，可以根据植株的需求和病虫害的发生情况，精确施加农药和化肥。传统农业中，由于缺乏精确的监测和判断手段，往往存在过量使用农药和化肥的现象，导致环境污染和农产品残留问题。一般情况下，智能化农业机械配备了先进的传感器技术和智能控制系统，可以实时监测土壤养分状况、植物生长状态以及病虫害的发生情况，根据这些数据，智能化农业机械可以精确计算出农药和化肥的施用量，使得施用的农药和化肥恰到好处，最大程度地满足植物的需求，避免了浪费。同时，智能化施肥技术可以根据土壤养分含量和植物的养分需求，实现个性化的施肥。具体而言，根据不同生长阶段的需求，精确施加合适的肥料，避免了过量施肥和缺乏施肥带来的问题，这样不仅提高了养分利用率，减少了肥料的浪费，还能够使植株获得均衡的养分供应，促进玉米植株的生长和发育。此外，智能化农业机械的智能化病虫害防治技术也有助于农药的合理使用，通过实时监测病虫害的发生情况，智能化农业机械可以判断是否需要农药防治，并根据病虫害程度和天气条件等因素精确施用农药，避免了频繁和不必要的农药喷洒。

3.4 土壤资源保护和土壤质量提升

传统农业生产中，常常因为不合理的农事措施，如过度耕作、不当施肥等，导致土壤侵蚀和退化，损害了土壤的生产力和肥力。智能化农业机械的自动化播种技术、精准施肥技术和智能化灌溉技术等，可以避免过度耕作和不当施肥等不合理农事措施，减少了土壤侵蚀和退化现象。同时，精准施肥技术的应用有助于调整土壤的养分平衡，提高土壤质量和肥力。通过智能化农业机械的科学管理，可以保护土壤资源，延长农田的可持续利用期，为玉米的长期种植提供良好的土壤基础。总之，智能化农业机械改善了土壤管理，减少了土壤的破坏和侵蚀，有利于土壤的肥力和生产力的提升。

4 结语

综上所述，智能化农业机械是农业领域的重要创新，通过自动化、精准化和智能化技术，为农业生产带来了革命性的变革。在增加产量方面，智能化农业机械的自动化播种技术、精准施肥技术和智能化灌溉技术等，使得玉米种植过程更加科学；在资源利用效率方面，智能化农业机械的应用在水资源、能源资源、农药和化肥的使用及土壤资源保护和土壤质量提升方面实现了更加合理和精准的管理。然而，虽然智能化农业机械技术已取得重要进展，但其应用仍面临一些挑战，例如高成本、技术普及难题等。因此，需要政府、农业科研机构、农民等共同合作，加大投入和支持，推动智能化农业机械技术的进一步发展和普及，以促进农业的可持续发展，实现农业生产的现代化与高效化。