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智慧农机在数字农业发展中的应用

2023-11-03 71 上传者：管理员

摘要：随着科技的进步和农业现代化的推进，数字农业成为引领农业发展的重要方向，智慧农机的推广应用，给农业生产带来了新的机遇和挑战。研究团队概述了数字农业的定义、优势及发展现状，分析了昌吉州的农业资源及数字化基础设施现状，结合具体数据探讨了昌吉州智慧农机在农业种植、养殖和农田管理等环节中的应用成果，以及智慧农机在资源利用效率提升、农产品质量提高、农村经济发展与农民收入增加等方面带来的效益，并针对目前昌吉州智慧农机发展存在的问题提出相关可行性建议，从而提高昌吉州智慧农机应用水平以及农业可持续发展能力。

关键词：
农业生产效率
农产品质量
农村经济发展
数字农业
智慧农机
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随着科技的不断发展和农业现代化的推进，数字农业已成为引领农业发展的重要方向，智慧农机的推广应用，为农业生产提供了新的机遇和挑战。昌吉州是一个重要的农业产区，传统的农业生产模式面临着许多问题，在这样的背景下，智慧农机的应用为昌吉州农业发展带来了新的希望，对于推动农业产业结构升级和农村经济发展起到重要作用，为农村经济带来新的增长点，有助于促进农村地区的就业和收入增长，推动农村经济的健康发展。

1、数字农业概述

1.1 数字农业的定义

数字农业是将现代信息技术和通信技术，包括云计算、大数据、物联网、人工智能等，应用于农业生产、管理和决策过程的一种新型农业模式；它通过收集、传输、存储和分析农业数据，实现农业生产过程的精准化、智能化和可持续发展。

1.2 数字农业的意义及优势

数字农业可以提高农业生产效率，利用先进的技术和信息化手段监测、分析和优化农业生产过程，通过精确施肥、灌溉和高效病虫害防控，提高作物产量和品质，跟踪和记录农产品的生产、加工、运输等全过程信息，并且通过建立溯源系统和追踪机制，保障农产品的质量安全，降低资源浪费和损失。农民可以借助数字农业系统提供的数据和决策支持，合理安排种植计划和经营管理工作。

数字农业通过收集、分析和利用大量的农业数据，可以为农民、农业从业者和政府部门提供准确的决策支持，帮助实现农作物的精准种植、合理施肥、科学病虫害防控等，提高农业生产效益、降低风险，带动农村经济的发展。

1.3 数字农业的发展现状与趋势

我国的智慧农机设备种类目前主要有智能化的播种机械设备、智能化的施肥机械设备、智能化的农药喷洒机械设备、智能化的农田灌溉机械设备、智能化的农作物收割机械设备等[1,2]。随着传感器技术和无线通信技术的发展，数字农业可以获取到更多、更准确的农业数据，数字农业系统中的自动化设备和机械正在不断发展和完善，促进了农产品追溯体系的建立与完善。数字农业被认为是推动农业可持续发展的重要途径，它可以帮助农民合理管理资源，减少化学农药和化肥的使用，优化生产过程，降低对水资源的依赖程度，提高土地的利用效率，并增强农民环境保护意识，不仅有助于提升农业生产效率和农民收入，也为农村数字化转型提供了契机。

2、昌吉州农业资源及数字化基础设施现状

2.1 昌吉州农业资源概况

昌吉州位于中国新疆维吾尔自治区，拥有较大的农用土地面积，约为166.2万hm2。其中，耕地面积约为129.9万hm2，土壤质量较好，适宜农作物的生长。昌吉州处于天山山脉的北麓，拥有丰富的水资源，该地区多条河流流经，为农业生产提供了可靠的灌溉水源。昌吉州的农业发展以种植业为主导，主要农产品有小麦、玉米、棉花、水稻、大豆等作物，此外，畜牧业也是该地区的重要农业产业，养殖有绵羊、牛、猪等。

2.2 昌吉州数字化基础设施现状

大力推进智慧农机的发展应用，是现代农业发展的重要方向，同时也是提升农业生产效率、促进农业可持续发展的重要保障[3,4]。2022年，昌吉州农机总动力达269万kW，主要农作物综合机械化水平达98.2%，拥有各类拖拉机6.37万台，配套农机具13万台套，农机装备水平位居全疆前列。

3、昌吉州智慧农机在数字农业发展中的应用

3.1 昌吉州智慧农机在农田管理中的应用

1）智能测土仪。智能测土仪能够通过土壤传感器获取土壤养分含量、pH值、土壤温度等数据，这些数据可帮助农民了解土壤状况，制定科学施肥方案，提高施肥效果，同时，也可以用于土壤质量监测和评价。

2）智能播种机。智能播种机通过GPS定位和传感器技术，可以实现播种行走线路的精确定位以及种子的精确投放。昌吉州大力推广“干播湿出”种棉技术，2022年昌吉州完成棉花种植225.9万亩，智能播种机不仅解放了劳动力，也提高了农作物产量。

3）智能植保机。智能植保机通过图像识别和传感器技术，可以监测作物的病虫害情况，根据设定的阈值进行精确的喷洒控制。新疆开展植保无人机作业试点始于2010年前后，2016年呈井喷式发展态势，2018年无人机植保作业面积达6 000万亩次以上。截至2022年底，昌吉州精量播种、精细整地、精确植保作业面积达到播种面积的90%以上。

4）数据管理与追溯。应用智慧农机可以记录农田管理过程中的各项数据。可以对这些数据进行统计分析，帮助农户了解农田管理情况，并提供参考依据。同时，这些数据也可以用于农产品追溯体系的建设，实现农产品质量安全追溯。

3.2 昌吉州智慧农机在农作物种植中的应用

1）智能化施肥。智慧农机可以通过传感器检测土壤的养分含量和作物的需求，从而提供精确的施肥方案，根据作物类型和生长阶段等信息，智慧农机可以自动控制施肥设备的操作。近几年，昌吉州将水肥一体化智能灌溉施肥技术纳入高标准农田建设项目，加大技术推广力度。截至2022年，昌吉州使用水肥一体化智能灌溉施肥技术的农田已达50多万亩，预计在“十四五”末，昌吉州水肥一体化智能灌溉施肥技术应用面积将达到550万亩，从而进一步推动昌吉州农业生产提质增效。

2）病虫害监测与防治。智慧农机利用图像识别技术和传感器监测农田中的病虫害情况，及时发现和预警可能的病虫害问题，通过智能化的病虫害防治系统，为农民提供针对性的防治建议，包括合适的药剂和防治措施，减少病虫害对作物的损害。2022年以来，昌吉州农业技术推广中心重点围绕棉花、小麦、玉米等主要产业，把农作物病虫害防治作为落实州“稳粮优棉”重点工作来抓，昌吉州千名农业技术人员在乡村进行常态化蹲点，向种植户提供病虫害防治技术服务，调查监测当前农作物主要病虫害发生情况，指导农民科学防治病虫害工作，帮助农户解决实际问题。

3）农事决策支持。智慧农机收集和分析大量的数据，为农民提供决策支持。通过整合土壤信息、气象数据和作物生长情况等多种数据，智慧农机可以帮助农民制定最佳的种植计划和作业安排，提高农作物的产量和质量。

3.3 昌吉州智慧农机在养殖中的应用

1）智能化喂养管理。智慧农机可以通过传感器和监测设备实时监测饲料的消耗情况、动物的进食量和饮水情况等。昌吉市大力推进农区畜牧业振兴、奶业振兴行动，围绕现代畜牧产业园、州级农业奶业产业园创建，加快推进畜牧业高质量发展。

2）智能养殖环境控制。2020年以来，昌吉国家农业科技园区先后启动泰昆集团30万t高档猪饲料、20万套种鸡场、4 800头种猪场、50万头生猪屠宰加工厂、麦趣尔万头奶牛绿色养殖基地等项目建设。智慧农机可以自动控制养殖环境，保持良好的养殖环境，利用智能饲料搅拌车、自动挤奶厅、粪污处理等设备，实现了多个养殖环节的自动化处理，提升动物的生长效率和健康状况。

3）疾病预警与监测。智慧农机可以通过传感器和图像识别技术等，监测动物群体的行为、体温和健康状态等。

4、昌吉州智慧农机对数字农业发展的影响

4.1 提高农业生产效率

对于现代化的农业生产活动来说，特别是在大规模生产当中，对农业机械的作业效率提出了较高的要求[5,6]。智慧农机利用信息技术、传感器和自动化设备等，可以实现农作物种植和动物养殖等过程的智能化、精准化管理。通过实时监测、数据分析和智能决策支持，智慧农机可以提供精确的施肥、灌溉和喂养等操作指导，帮助农民更科学地进行农事决策，提高农业生产效率。

4.2 保证农产品质量与安全性

智慧农机可以监测农作物和畜禽的生长情况，并及时预警病虫害等问题。通过实时监控养殖环境和科学施用农药、饲料等操作，可以保证农产品的质量和安全性。此外，智慧农机也能够追溯农产品的生产过程和流通信息，有助于提高食品安全管理效率。

4.3 促进农村经济发展与农民收入增加

智慧农机能够提供精确的施肥、灌溉和养殖等操作指导，高效的农业生产意味着更多的农产品可以被销售出去，增加农民的农产品收入和农田利用收入。通过数据驱动的决策支持能够帮助农民更好地了解市场需求和变化，根据市场信息，农民可以调整种植和养殖计划，选择适销对路的农产品品种，拓展市场渠道。此外，智慧农机还可以通过追溯系统和产品溯源技术，提高农产品的品牌价值和市场竞争力。

应用智慧农机，农民可以根据实际需求精准控制肥料施用量、灌溉用水量和饲料喂养量等，减少资源浪费，这样可以降低生产成本，提高农民的经济效益。智慧农机还可以帮助农民及时采取措施进行病虫害防治，保证农产品的质量和安全性。此外，通过智慧农机的推广和应用，可以创造更多的就业机会，提高农村地区的就业率。

5、昌吉州智慧农机发展趋势及建议

5.1 面临的挑战与问题

智慧农机的应用涉及多个设备和系统的集成，但不同厂商的产品可能存在技术标准不一致和兼容性差的问题，这可能导致设备之间无法有效地进行数据交换和交互操作，限制了智慧农机的实际应用效果。智慧农机涉及大量的数据采集、存储和传输，其中可能包含农业从业人员的个人信息和敏感商业数据，因此如何确保数据的安全性和隐私保护成为一个重要问题。

智慧农机的使用需要农业从业人员具备一定的技术和操作知识，在推动智慧农机的发展过程中，提供相关培训和教育将是一个重要的任务。智慧农机的技术不断更新迭代，对于农业从业人员来说，如何及时了解新技术、更新设备，并获得相应的维护和支持服务，是一个极其重要的问题。智慧农机的引进和应用需要一定的资金投入，包括设备购买、技术培训和数据服务等方面，农业从业人员需要评估投入和回报之间的关系，确保智慧农机能够带来实际的经济效益，从而增加农业生产的可持续性。

5.2 发展趋势及建议

1）加强数据安全与隐私保护。制定相关的法律法规，确保智慧农机数据的安全性和隐私保护，同时推动相关技术和手段的研发与应用，提高数据加密、权限管理和合规监管的能力。

2）加大智慧农机研发投入和人才培养力度。推动设备和系统的创新与改进，同时，建立智慧农机的技术标准体系，提高设备之间的兼容性和互操作性，降低厂商之间的技术壁垒。智慧农机对于人才的需要和要求非常高，无论是在智慧农机操作、研究中还是在日常农业作业中，对农业从业人员知识储备能力和操作学习能力要求都很高[7,8]。

3）加大农民培训与教育力度。加强对农民的培训和教育，提高他们使用智慧农机的技能和知识水平，使农民了解智慧农机的优势和使用方法。

4）强化财政支持与激励政策。鼓励农民购买智慧农机设备，并提供财政支持和税收优惠政策，降低其投入成本。同时，建立智慧农机的租赁和共享经济模式，为农民提供更灵活的使用选择。

5）加强合作与协同创新。积极推进农机技术创新，努力提升农机科技化水平[9,10]。鼓励农业企业、科研机构、农民合作社等各方共同参与智慧农机的开发和推广，加强协作与合作，共同解决技术难题并推动智慧农机的发展。

6）推动数字农业平台建设。建设数字农业平台，集成智慧农机、数据分析和决策支持等功能，为农民提供一站式的农业服务和管理平台，促进信息共享与农业技术推广。

6、结语

从目前的研究和实践来看，智慧农机在推动农业现代化、提高农业生产效率等方面发挥着重要作用。结合本文的分析可知，在农业生产活动当中扩大智慧农业机械的应用范围，一方面能够提高农业生产效率，另一方面还能够保证农产品的质量和安全性，促进农村经济发展与农民收入增加。未来，应继续加大对智慧农机技术的研发和推广力度，进一步发挥其在农业现代化、可持续发展和农民生活改善等方面的积极作用，为实现我国农业高质量发展作出更大贡献。

参考文献:

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[2]刘军霞.积极发展智慧农机着力推进农机化供给侧结构性改革[J].河北农机,2018(1):8-10.

[3]殷弟云.智慧农机发展及其对策探讨:以衡阳市为例[J].南方农机,2023,54(10):144-146.

[4]方明霞.智慧农业给农机行业带来的机遇与挑战[J].农机使用与维修,2019(5):12-13.

[5]金常红,郭瑞鹃.智慧农机对农业发展的影响[J].智慧农业导刊,2022,2(22):4-7.

[6]李丽君.智慧农机在数字农业发展应用中的“润果”模式探索[J].当代农村财经,2022(10):15-19.

[7]李瑛.智慧农机在宁夏现代农业中的运用研究[J].中国农机监理,2023(6):67-69.

[8]唐义平.福建省智慧农机推广应用的前景及建议[J].福建农机,2021(3):1-4+22.

[9]许木兰.农机智慧化发展中的机遇与挑战[J].农机使用与维修,2022(11):53-55.

[10]赵慧,徐明东.智慧农机在数字农业发展中的应用:以邹城市为例[J].中国农机监理,2023(2):42-44.

基金资助:新疆维吾尔自治区公益性科研院所基本科研业务经费资助项目(KY2022023);