来源：《农业工程学报》

作者：罗锡文 华南农业大学

编辑：福小伟

　　前言：在中国农业现代化建设中,影响农业资源可持续发展的主要因素是土、种、肥、药、水。精准耕整技术、精准播种技术、精准施肥技术、精准施药技术和精准灌溉技术是提高农业资源利用率的几项关键技术。提高农业机械化水平,是促进农业资源可持续发展的重要途径之一。本文介绍了提高农业资源利用率的机械化精准作业关键技术与机具，以期为进一步提高中国农业机械化水平、促进农业可持续发展提供重要战略指导。

　　精准耕整

　　土地精准耕整是提高水、肥、药利用率、促进作物生长、提高作物产量的重要途径。保护性耕作、深松和激光平地是土地耕整的 3 项关键技术。

　　1，保护性耕作

保护性耕作的主要特征是不翻耕土地,在地表覆盖秸秆,在提升农田土壤质量方面，主要表现在：1）减少土壤径流。2)增加土壤有机质。3）减少水分蒸发。

　　2，深松

深松作业是替代传统耕翻的一项土地耕整技术。通过疏松土壤,打破犁底层和加深耕作层改善土壤的透水、透气性能和团粒结构,使雨水更容易入渗到土壤中,从而有利于作物根系的发育,提高蓄水保墒能力。

　　3，激光平地

　　农田表面平整度直接影响灌溉效率和效果。由于农田表面不平整导致的灌溉用水浪费率超过 20%,同时影响作物生产。采用水田激光平地机平地,平地精度可达 3 cm,节约了灌溉用水,增加了水稻产量,经济效益和社会效益显著。

　　精准播种

　　1，玉米精准播种

　　玉米实现精准播种可以节省种子 40~45 kg/hm2,还可以节省或完全省去间苗时间,保证作物苗齐、苗壮,营养合理,植株个体发育健壮,群体长势均衡,增产效果显著,是保证丰产丰收的前提。总体来看,玉米气力式播种机在中国发展较晚,大部分从国外引进或改造,而且只适用于小区域作业。因此,研制先进适用的玉米精密播种技术, 完善与之配套的农艺措施,是当前玉米生产发展的重要方向。

　　2，水稻精量穴播

　　华南农业大学在水稻精量穴播技术和机具研究方面取得了重大突破,研制成功2BD 系列水稻精量穴播机,可同步开沟、起垄和播种,实现了精量播种和节水栽培,并有效提高了水稻的抗倒伏性。

　　精准施肥

　　1，农田养分信息快速获取

　　土壤养分测量是实施精准施肥(主要是基肥)的前提,施肥前对土壤中的养分情况了解不够,未能做到按需施肥,是农业生产中肥料利用率低的一个很重要的原因。目前采用的土壤测量仪器主要有 3 类：1）基于光电分色等传统养分速测技术的土壤养分速测仪;2)基于近红外技术(NIR)通过土壤或作物叶面反射光谱特性直接或间接进行农田肥力水平快速评估的仪器;3) 基于离子选择场效应晶体管(ISFET)集成元件的土壤主要矿物元素含量测量仪器。

　　2，测土配方施肥

　　测土配方施肥是以土壤养分测量和肥料田间试验为基础,综合专家知识,根据土壤供肥性能、作物需肥规律与肥料效应,在施肥前确定氮、磷、钾及微肥的适宜用量与比例,是提高肥料利用率的措施之一。目前国内用于测土配方施肥的土壤养分测试方法包括 ASI 法、M3 浸提剂和AB -DTPA 浸提剂。

　　3，同步播种施肥

　　播种时同步深施缓释肥或控释肥是提高肥料利用率、减少施肥次数和降低生产成本的有效方法。华南农业大学研究成功同步开沟起垄施肥水稻精量穴播技术,研制了同步开沟起垄施肥水稻精量穴播机,可在播种时将肥料施于田面下 10cm处,有利于根系吸收和水稻生长,可减少肥料用量30%以上,提高产量10%以上,达到了高效、增产、节肥、节水和减少田间甲烷排放量的目的。

 　　4，作物养分信息快速获取

　　要实现作物生长期间的精准施肥(追肥),在施肥前准确地获取作物养分信息是前提。目前作物养分信息快速获取技术仍是实现精准施肥的瓶颈技术,该技术依然停留在实验室研究阶段。

　　5，精准施肥

　　传统的施肥量确定方法主要有养分平衡法和肥料效应函数法,不同作物或同一作物不同生长期对养分需求的差异很大,难以采用同一施肥模型进行精准施肥的指导。目前，我国在精准施肥网格识别、信息系统、养分管理施肥模型和专家系统等研究中取得了一些成果，但还没有形成完善的精准施肥技术体系。因此,建立完善且便于使用的精准施肥技术体系,是中国现阶段施肥技术要解决的重点和难点。

　　精准灌溉

　　1，田间水分信息快速获取

　　由于作物不同生长期的需水量不同,作物不同生长阶段对灌水排水的要求差异很大。要实现科学合理的灌水与排水,获取田间水分信息是基础。中国农业大学研制了车载式和田间移动式土壤水分、压实复合传感器。华南农业大学研制了基于无线网络的水层高度及土壤含水率传感器,可在稻田有水时测定水层深度,无水层时测定土壤含水率,测量误差在±5%以内。

　　2，滴灌

　　滴灌是目前世界上较为先进的灌溉技术。是实现节水、节肥、增产、提高劳动效率、改善土壤质量等的有效手段,在中国大田作物生产中等到了广泛应用,被誉为当前农业技术的一次革命。但是,目前中国的膜下滴灌技术的配套技术还不完善,使用器材成本高、寿命短,技术使用还不规范。因此, 进一步完善配套技术,降低使用成本,延长使用寿命,因地制宜地进行推广,是进一步提高中国滴灌技术水平的重要发展方向。

　　3，微喷灌

　　微喷灌技术是目前世界上对农作物进行水分调节的一项先进技术,主要适用于温室蔬菜、育苗、花卉栽培或观赏等对湿度有较高要求的作物。该项技术灌水均匀,能有效省水、省肥、省时、节能,还能控制地温,保持大棚内温、湿度恒定,减少病虫害发生,提高作物的产量与质量, 在设施农业和特色农业种植中应大力推广应用。

　　4，水肥药一体化灌溉技术

　　水肥药一体化灌溉技术是将灌溉与施肥、施药融为一体的先进灌溉技术,其核心技术是借助压力灌溉系统将可溶性固体或液体肥料及农药配兑而成的肥药液与灌溉水一起均匀、准确地输送至作物根部土壤中,使根系同时吸收水分和养分。相比传统方式,水肥药一体化技术在节水、节肥、增产、省工省本、提高经济效益方面效果显著。但是在中国,该项技术尚不成熟,提高灌溉、施肥与施药各环节配合的自动化程度,实现智能交互式控制以及提高混肥、混药精度,是该项技术应着重考虑和攻克的难题。