前言：在中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)中,影響農(nóng)業(yè)資源可持續(xù)發(fā)展的主要因素是土、種、肥、藥、水。精準(zhǔn)耕整技術(shù)、精準(zhǔn)播種技術(shù)、精準(zhǔn)施肥技術(shù)、精準(zhǔn)施藥技術(shù)和精準(zhǔn)灌溉技術(shù)是提高農(nóng)業(yè)資源利用率的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平,是促進(jìn)農(nóng)業(yè)資源可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。本文介紹了提高農(nóng)業(yè)資源利用率的機(jī)械化精準(zhǔn)作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與機(jī)具，以期為進(jìn)一步提高中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供重要戰(zhàn)略指導(dǎo)。
精準(zhǔn)耕整
土地精準(zhǔn)耕整是提高水、肥、藥利用率、促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高作物產(chǎn)量的重要途徑。保護(hù)性耕作、深松和激光平地是土地耕整的3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
1，保護(hù)性耕作
保護(hù)性耕作的主要特征是不翻耕土地,在地表覆蓋秸稈,在提升農(nóng)田土壤質(zhì)量方面，主要表現(xiàn)在：1）減少土壤徑流。2)增加土壤有機(jī)質(zhì)。3）減少水分蒸發(fā)。
2，深松
深松作業(yè)是替代傳統(tǒng)耕翻的一項(xiàng)土地耕整技術(shù)。通過(guò)疏松土壤,打破犁底層和加深耕作層改善土壤的透水、透氣性能和團(tuán)粒結(jié)構(gòu),使雨水更容易入滲到土壤中,從而有利于作物根系的發(fā)育,提高蓄水保墑能力。
3，激光平地
農(nóng)田表面平整度直接影響灌溉效率和效果。由于農(nóng)田表面不平整導(dǎo)致的灌溉用水浪費(fèi)率超過(guò)20%,同時(shí)影響作物生產(chǎn)。采用水田激光平地機(jī)平地,平地精度可達(dá)3 cm,節(jié)約了灌溉用水,增加了水稻產(chǎn)量,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
精準(zhǔn)播種
1，玉米精準(zhǔn)播種
玉米實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)播種可以節(jié)省種子40~45 kg/hm2,還可以節(jié)省或完全省去間苗時(shí)間,保證作物苗齊、苗壯,營(yíng)養(yǎng)合理,植株個(gè)體發(fā)育健壯,群體長(zhǎng)勢(shì)均衡,增產(chǎn)效果顯著,是保證豐產(chǎn)豐收的前提。總體來(lái)看,玉米氣力式播種機(jī)在中國(guó)發(fā)展較晚,大部分從國(guó)外引進(jìn)或改造,而且只適用于小區(qū)域作業(yè)。因此,研制先進(jìn)適用的玉米精密播種技術(shù),完善與之配套的農(nóng)藝措施,是當(dāng)前玉米生產(chǎn)發(fā)展的重要方向。
2，水稻精量穴播
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)在水稻精量穴播技術(shù)和機(jī)具研究方面取得了重大突破,研制成功2BD系列水稻精量穴播機(jī),可同步開(kāi)溝、起壟和播種,實(shí)現(xiàn)了精量播種和節(jié)水栽培,并有效提高了水稻的抗倒伏性。
精準(zhǔn)施肥
1，農(nóng)田養(yǎng)分信息快速獲取
土壤養(yǎng)分測(cè)量是實(shí)施精準(zhǔn)施肥(主要是基肥)的前提,施肥前對(duì)土壤中的養(yǎng)分情況了解不夠,未能做到按需施肥,是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中肥料利用率低的一個(gè)很重要的原因。目前采用的土壤測(cè)量?jī)x器主要有3類：1）基于光電分色等傳統(tǒng)養(yǎng)分速測(cè)技術(shù)的土壤養(yǎng)分速測(cè)儀;2)基于近紅外技術(shù)(NIR)通過(guò)土壤或作物葉面反射光譜特性直接或間接進(jìn)行農(nóng)田肥力水平快速評(píng)估的儀器;3)基于離子選擇場(chǎng)效應(yīng)晶體管(ISFET)集成元件的土壤主要礦物元素含量測(cè)量?jī)x器。
2，測(cè)土配方施肥
測(cè)土配方施肥是以土壤養(yǎng)分測(cè)量和肥料田間試驗(yàn)為基礎(chǔ),綜合專家知識(shí),根據(jù)土壤供肥性能、作物需肥規(guī)律與肥料效應(yīng),在施肥前確定氮、磷、鉀及微肥的適宜用量與比例,是提高肥料利用率的措施之一。目前國(guó)內(nèi)用于測(cè)土配方施肥的土壤養(yǎng)分測(cè)試方法包括ASI法、M3浸提劑和AB -DTPA浸提劑。
3，同步播種施肥
播種時(shí)同步深施緩釋肥或控釋肥是提高肥料利用率、減少施肥次數(shù)和降低生產(chǎn)成本的有效方法。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究成功同步開(kāi)溝起壟施肥水稻精量穴播技術(shù),研制了同步開(kāi)溝起壟施肥水稻精量穴播機(jī),可在播種時(shí)將肥料施于田面下10cm處,有利于根系吸收和水稻生長(zhǎng),可減少肥料用量30%以上,提高產(chǎn)量10%以上,達(dá)到了高效、增產(chǎn)、節(jié)肥、節(jié)水和減少田間甲烷排放量的目的。
4，作物養(yǎng)分信息快速獲取
要實(shí)現(xiàn)作物生長(zhǎng)期間的精準(zhǔn)施肥(追肥),在施肥前準(zhǔn)確地獲取作物養(yǎng)分信息是前提。目前作物養(yǎng)分信息快速獲取技術(shù)仍是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥的瓶頸技術(shù),該技術(shù)依然停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段。
5，精準(zhǔn)施肥
傳統(tǒng)的施肥量確定方法主要有養(yǎng)分平衡法和肥料效應(yīng)函數(shù)法,不同作物或同一作物不同生長(zhǎng)期對(duì)養(yǎng)分需求的差異很大,難以采用同一施肥模型進(jìn)行精準(zhǔn)施肥的指導(dǎo)。目前，我國(guó)在精準(zhǔn)施肥網(wǎng)格識(shí)別、信息系統(tǒng)、養(yǎng)分管理施肥模型和專家系統(tǒng)等研究中取得了一些成果，但還沒(méi)有形成完善的精準(zhǔn)施肥技術(shù)體系。因此,建立完善且便于使用的精準(zhǔn)施肥技術(shù)體系,是中國(guó)現(xiàn)階段施肥技術(shù)要解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
精準(zhǔn)灌溉
1，田間水分信息快速獲取
由于作物不同生長(zhǎng)期的需水量不同,作物不同生長(zhǎng)階段對(duì)灌水排水的要求差異很大。要實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的灌水與排水,獲取田間水分信息是基礎(chǔ)。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制了車載式和田間移動(dòng)式土壤水分、壓實(shí)復(fù)合傳感器。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制了基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水層高度及土壤含水率傳感器,可在稻田有水時(shí)測(cè)定水層深度,無(wú)水層時(shí)測(cè)定土壤含水率,測(cè)量誤差在±5%以內(nèi)。
2，滴灌
滴灌是目前世界上較為先進(jìn)的灌溉技術(shù)。是實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)肥、增產(chǎn)、提高勞動(dòng)效率、改善土壤質(zhì)量等的有效手段,在中國(guó)大田作物生產(chǎn)中等到了廣泛應(yīng)用,被譽(yù)為當(dāng)前農(nóng)業(yè)技術(shù)的一次革命。但是,目前中國(guó)的膜下滴灌技術(shù)的配套技術(shù)還不完善,使用器材成本高、壽命短,技術(shù)使用還不規(guī)范。因此,進(jìn)一步完善配套技術(shù),降低使用成本,延長(zhǎng)使用壽命,因地制宜地進(jìn)行推廣,是進(jìn)一步提高中國(guó)滴灌技術(shù)水平的重要發(fā)展方向。
3，微噴灌
微噴灌技術(shù)是目前世界上對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行水分調(diào)節(jié)的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù),主要適用于溫室蔬菜、育苗、花卉栽培或觀賞等對(duì)濕度有較高要求的作物。該項(xiàng)技術(shù)灌水均勻,能有效省水、省肥、省時(shí)、節(jié)能,還能控制地溫,保持大棚內(nèi)溫、濕度恒定,減少病蟲(chóng)害發(fā)生,提高作物的產(chǎn)量與質(zhì)量,在設(shè)施農(nóng)業(yè)和特色農(nóng)業(yè)種植中應(yīng)大力推廣應(yīng)用。
4，水肥藥一體化灌溉技術(shù)
水肥藥一體化灌溉技術(shù)是將灌溉與施肥、施藥融為一體的先進(jìn)灌溉技術(shù),其核心技術(shù)是借助壓力灌溉系統(tǒng)將可溶性固體或液體肥料及農(nóng)藥配兌而成的肥藥液與灌溉水一起均勻、準(zhǔn)確地輸送至作物根部土壤中,使根系同時(shí)吸收水分和養(yǎng)分。相比傳統(tǒng)方式,水肥藥一體化技術(shù)在節(jié)水、節(jié)肥、增產(chǎn)、省工省本、提高經(jīng)濟(jì)效益方面效果顯著。但是在中國(guó),該項(xiàng)技術(shù)尚不成熟,提高灌溉、施肥與施藥各環(huán)節(jié)配合的自動(dòng)化程度,實(shí)現(xiàn)智能交互式控制以及提高混肥、混藥精度,是該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)著重考慮和攻克的難題。
作者單位:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
中國(guó)鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)自：《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》
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