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智慧农业背景下农业工程机械的精准作业技术研究

发布时间:2026-07-06 21:50:46

摘要:本文围绕农机精准作业技术的重要性、应用瓶颈及解决路径展开分析,指出当前精准作业在高精度感知定位、农田基础设施适配、数据互联互通、农艺模型支撑和社会化服务能力等方面仍存在制约。针对上述问题,提出构建感知定位与作业控制闭环体系、推进农田基础设施数字化与作业场景标准化、建立农机农艺融合的数据模型与处方作业机制、完善社会化服务和质量监管体系等路径。

关键词:智慧农业;农业工程机械;精准作业;农机农艺融合

引言:随着智慧农业加快发展,农业工程机械已不再局限于替代人工和提高作业效率,而是逐步成为感知农田信息、执行农艺决策和反馈作业质量的重要载体。因此,有必要从技术体系、农田条件、数据模型和服务机制等方面系统探讨农业工程机械精准作业技术的应用路径。

1智慧农业背景下农业工程机械的精准作业技术重要性

智慧农业背景下,农业工程机械精准作业技术是推动农业生产由经验驱动向数据驱动转型的关键支撑[1]。2026年国新办发布会披露,2025年我国农作物耕种收综合机械化率达到76.7%,农用无人机保有量超过30万架、年作业面积突破4.6亿亩,表明智能化装备已进入规模化应用阶段。精准作业可通过北斗导航、变量控制、作业监测和智能决策减少漏耕、重播、重喷与过量施肥,提高土地、种子、肥料、农药和燃油利用效率,是保障粮食稳产、降低生产成本和推进绿色农业的重要技术路径。

2农机精准作业技术应用瓶颈

2.1智能感知与定位控制精度不稳定

农机精准作业依赖高精度定位、姿态感知、作业状态监测和田间环境识别,但复杂农田条件会削弱技术稳定性。丘陵地块、林网遮挡、田埂不规则、泥泞道路和作物冠层干扰,均可能影响卫星定位连续性和传感器识别精度。自动驾驶拖拉机、变量施肥机和植保无人机虽已具备较好应用基础,但在小地块、多障碍物和异形田块中,路径规划、转弯控制、行距保持和喷幅衔接仍易出现偏差[2]。

2.2农田基础设施与标准化作业条件不足

精准作业技术的应用效果不仅取决于农机装备本身,也受农田基础设施和作业环境标准化程度制约[3]。部分地区高标准农田建设水平不均,田块细碎、沟渠道路不配套、地表平整度不足、机耕道宽度不够,导致大型智能农机难以连续作业。2026年国新办发布会数据显示,2025年我国支持新建和改造提升高标准农田7568万亩,全国累计建成高标准农田超过10亿亩,为精准作业推广提供了重要基础。但从实际应用看,高标准农田并不等同于完全适配智能农机,还需进一步完善田块数字边界、作业通道、灌排设施和通信覆盖。

2.3数据互联互通与农艺模型支撑不足

农机精准作业的本质是将土壤、作物、气象、农机和管理数据转化为可执行作业参数,但当前数据互联互通和农艺模型仍是薄弱环节。不同品牌农机、传感器、无人机和管理平台之间数据格式不统一,作业轨迹、处方图、油耗、播量、施肥量和产量数据难以有效汇聚,限制了跨环节分析。农业农村部《全国智慧农业行动计划(2024—2028年)》提出建立智慧农业主推技术目录和信息发布制度,促进新技术新装备供给与需求有效衔接[4]。

3智慧农业背景下农业工程机械的精准作业技术解决路径

3.1构建高精度感知定位与作业控制闭环体系

农业工程机械精准作业应以高精度定位、环境感知和执行控制闭环为基础,技术应用中,应综合利用北斗高精度定位、惯性导航、视觉识别、激光雷达、作业深度传感器和流量控制传感器,提升农机在异形田块、坡地、泥泞地表和遮挡环境下的路径保持能力。对于播种、施肥、喷药、收获等关键环节,应建立“定位轨迹—作业状态—农机具执行参数—作业质量反馈”的控制链条,实时修正播深、播量、喷幅、施肥量和收割高度。实践中,农机控制系统不应只追求导航误差降低,还应关注重播率、漏播率、重喷率、漏喷率和单位面积投入品消耗等作业质量指标[5]。

3.2推进农田基础设施数字化与作业场景标准化

精准作业技术稳定运行需要与农田基础设施建设协同推进。应将高标准农田建设与智能农机适配要求结合,完善田块平整、机耕道路、灌排系统、田间通信、数字边界和作业通道等基础条件。对细碎化、异形化和坡度较大的地块,应通过宜机化改造、地块整治和作业路线优化,提高农机连续作业能力。数字化方面,应建立田块编码、土壤属性、作物类型、历史产量、灌排条件和障碍物分布数据库,为路径规划、处方作业和质量追溯提供基础数据。下一步应避免将高标准农田仅理解为土地整治工程,而应转向“农田工程设施+数字地块模型+智能装备适配”的综合建设模式,提高精准播种、变量施肥和无人化作业的可实施性。

3.3建立农机农艺融合的数据模型与处方作业机制

精准作业的关键在于将农艺需求转化为农机可执行参数,因此必须加强农机农艺融合和数据模型建设。应围绕主要作物建立土壤肥力、墒情、苗情、病虫草害、作物长势和产量目标数据库,结合无人机遥感、地面传感、气象数据和历史作业记录,形成变量播种、变量施肥、精准植保和分区收获处方图。处方生成不能简单依赖单一植被指数或经验阈值,而应结合品种特性、生育期、土壤质地、目标产量和投入品利用效率进行综合判断。

4结语

综上所述,智慧农业背景下农业工程机械精准作业技术的推广应用,是提升农业生产质量、资源利用效率和绿色发展水平的重要方向。实践中既要重视自动驾驶、无人机植保等装备应用,也要加强田块标准化改造、数据资源建设、机手技能培训和作业质量评价,避免精准作业停留在单一设备层面。只有形成数据采集—模型诊断—精准执行—效果反馈的闭环体系,才能实现农业工程机械由规模化作业向精准化、智能化和可持续作业转型。

参考文献

[1]高梦慈. 农业机械智能化发展趋势与农业生产效率提升研究[J].当代农机,2025, (10):31-32.

朱义军

山东省菏泽市鄄城县红船镇人民政府