小麦种植管理中精准农业技术创新应用与发展趋势研究

现阶段，农业生产面临着日益严峻的挑战，包括人口增长、资源短缺、环境污染等问题，这些挑战对粮食生产提出了更高的要求。小麦作为世界上最主要的粮食作物之一，小麦种植管理对于粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。然而，传统的小麦种植管理方法存在诸多局限性，如信息不对称、资源浪费、环境压力大等，迫切需要引入新的技术手段来提升管理效率和农业生产水平。精准农业技术作为一种新型农业管理模式，以信息化、智能化和精细化为核心，为农业生产提供了全新的解决方案。本文旨在对小麦种植管理中的精准农业技术进行深入研究，探讨精准农业技术在土壤信息获取与管理、水资源管理、病虫害监测与防治、施肥与植物生长调控等方面的应用，以及精准农业技术在小麦种植管理中的发展趋势和未来挑战。通过对精准农业技术的研究，旨在为提高小麦生产效率、保障粮食安全和促进农业可持续发展提供理论支撑和实践指导。

一、小麦种植管理现状分析

1、小麦种植管理的传统方法

传统的小麦种植管理方法主要依赖于经验和常规农业技术，主要包括播种、施肥、灌溉、病虫害防治和收割等环节。在播种阶段，农民往往根据经验和季节选择种子，并使用传统的耕作方法进行土地准备和种植。施肥通常采用定量施用化肥的方式，但缺乏对土壤养分状况和作物需求的精准评估，导致施肥效果不佳或浪费资源。灌溉方面，传统做法多依赖于人工判断和定期定量的灌溉，缺乏对土壤含水量和植物水分需求的实时监测和调节。在病虫害防治方面，常采用农药喷洒的方式，但由于缺乏准确的监测和预警机制，容易出现过度喷洒或药物残留的问题。在收割等后期管理环节，也多依赖于人工劳动，效率低下且易受天气和人力资源等因素的制约。

2、当前小麦种植管理面临的挑战

①资源管理不足

随着人口的增加和城市化进程的加速，土地资源日益稀缺，土地面积的减少使得小麦种植的土地选择范围受限。同时，水资源短缺也是当前的重要问题，小麦对水分需求较大，但受限于气候和地理条件，水资源的不足影响了小麦的生长和产量。化肥、农药等农业生产必需品的价格上涨也给小麦种植带来了经济压力，资源管理不足的问题不仅影响了小麦的生长和产量，也给农民带来了经济负担和生计压力。如何科学有效地利用有限的土地和水资源，提高资源的利用效率，成为当前小麦种植管理亟待解决的挑战之一。

②病虫害防治困难

随着气候变化和环境污染的加剧，小麦病虫害的种类和数量呈现出多样化和增加的趋势，给小麦生长和产量带来了严重威胁。病毒、真菌和昆虫等病虫害对小麦的侵害日益严重，传统的化学防治方法存在着药剂残留、抗药性增强等问题，同时也对环境和生态系统造成了一定程度的污染和破坏。农民和农业管理者在病虫害防治方面面临诸多困难，包括病虫害种类繁多、传播途径复杂、防治措施不易确定等。因此，如何科学有效地制定病虫害防治方案，采用绿色、生物、无公害等现代化防治手段，提高防治效果，减少对环境和生态系统的影响，是当前小麦种植管理亟待解决的重要挑战之一。

③气候变化影响

随着全球气候的变暖，降水模式、温度变化、极端天气等因素都对小麦生长环境产生了重大影响。气候变化导致的极端天气事件，如干旱、洪涝、高温等，给小麦种植带来了不可忽视的风险。干旱和高温天气可能导致土壤干旱和水分蒸发过快，影响小麦生长和发育，降低产量和品质;而洪涝则会造成土壤水浸、植株倒伏等问题，进而影响小麦的生长周期和生长状况。气候变化还会导致病虫害种类和分布范围的变化，加剧了小麦生长过程中的疾病和虫害威胁。因此，如何应对气候变化对小麦种植的影响，采取有效的调控措施，提高小麦的抗逆性和适应性，是当前小麦种植管理亟待解决的关键挑战之一。

二、小麦种植管理中的精准农业技术

1、土壤信息获取与管理技术

土壤信息获取与管理技术在小麦种植管理中扮演着至关重要的角色。为了获取土壤信息，现代精准农业技术通常采用多种手段和工具。其中，土壤样品分析是一种常见的方法。通过采集不同地块的土壤样品，进行实验室分析，可以获取土壤的化学性质（如pH值、有机质含量、养分含量等）、物理性质（如质地、容重等）以及微生物组成等信息，为土壤管理提供科学依据。还可以利用现代传感器技术，实现对土壤的实时监测。通过在田间布设土壤传感器，可以实时监测土壤的水分含量、温度、盐分浓度等参数，为精准施肥、灌溉调控等提供及时有效的数据支持。在获取土壤信息的基础上，土壤管理技术主要包括土壤养分管理、酸碱调节、土壤保护和改良等方面。针对土壤养分管理，根据土壤分析结果和小麦生长需求，可以制定个性化的施肥方案，包括基础施肥、追肥和叶面喷施等，以实现养分的合理供给和高效利用。对于酸碱土壤，可以采用石灰施用、有机物添加等方法进行调节，维持土壤适宜的pH值范围，有利于小麦生长和吸收养分。同时，还需加强土壤保护和改良工作，采取措施减少土壤侵蚀、提高土壤质量，如植被覆盖、旋耕种植、有机肥料应用等，以保持土壤的肥力和结构稳定。

2、水资源管理技术

水资源管理技术在小麦种植管理中具有关键作用，水资源管理主要涉及灌溉、排水和水质管理等方面。针对不同生长阶段和地块特点，可采用精准灌溉技术。通过水分传感器、土壤水分监测系统等实时监测设备，结合气象数据和土壤特性，精确测算作物的水分需求，实现针对性地灌溉，减少水分浪费，提高灌溉效率。同时，排水技术也至关重要，特别是在水涝和排水不畅的地区，采用地下排水系统、排水沟等设施，及时排除积水，避免水分过剩对小麦生长的不利影响。在水质管理方面，需要关注灌溉水源的水质情况。不同水质对小麦生长会产生不同影响，因此需要进行水质监测和处理。通过水质监测设备，对灌溉水源的水质进行实时监测，包括水的pH值、含盐量、重金属等有害物质含量。针对不同水质问题，可以采用水质处理设备进行处理，如pH调节、盐分去除等，以确保灌溉水的质量符合小麦生长要求。水资源管理技术还涉及节水措施和提升水资源利用效率。通过加强水资源的合理配置和利用，采用滴灌、雨水收集等节水技术，最大限度地减少水资源的浪费。同时，结合土壤水分监测和作物生长模型，优化灌溉方案，精准控制水分供应量，提高水资源利用效率。

3、病虫害监测与防治技术

在小麦种植管理中，针对病虫害监测方面，现代精准农业技术提供了多种高效的监测手段。通过使用传感器、遥感技术和地理信息系统（GIS），可以对小麦田间的病虫害进行实时、远程监测。传感器可用于监测环境因素，如温度、湿度、光照等，以及作物生长状况，从而及时发现异常情况。遥感技术则可利用航拍或卫星图像获取大范围的地理信息数据，通过图像分析和监测，识别出可能存在的病虫害疫情。GIS技术则可对监测数据进行空间分析，确定病虫害分布的空间特征，为防治措施的制定提供科学依据。针对病虫害防治方面，现代化的精准农业技术提供了多种智能化、精准化的防治手段。例如，可以利用生物防治、化学防治和物理防治相结合的方式，制定针对性的防治方案。生物防治包括利用天敌、微生物制剂等生物资源来控制病虫害的数量和扩散;化学防治则采用农药等化学药剂进行喷洒，杀灭害虫或抑制病菌的生长;物理防治则通过物理手段，如陷阱、覆盖网等，阻断病虫害的传播途径。精准农业技术还可以结合智能感知、自动化控制等技术，实现对病虫害的精准监测和精准防治。例如，通过智能感知设备监测作物生长环境，及时发现病虫害发生的迹象;通过自动化控制设备实现对农药喷洒、灭虫灯开关等防治措施的自动化，提高防治效率。

4、施肥与植物生长调控技术

在小麦种植管理中，施肥与植物生长调控技术的目的是通过科学合理地施肥和植物生长调控，最大限度地提高小麦产量和品质，同时减少资源浪费和环境污染。针对施肥方面，精准农业技术提供了多种先进的施肥方法和工具。其中，关键是根据土壤养分状况和小麦生长需求，制定个性化的施肥方案。现代化的土壤信息获取技术（如土壤检测和地理信息系统）可用于准确测定土壤的养分含量和pH值，为施肥提供科学依据。同时，通过使用智能化的施肥设备，如精准喷施器和滴灌系统，可以实现对小麦的定量、定点、定时施肥，减少肥料的浪费，提高施肥效率。还可以采用有机肥料、缓释肥料等环保型施肥方式，减少化学肥料对环境的负面影响。针对植物生长调控方面，精准农业技术提供了多种智能化的生长调控手段。通过监测小麦生长环境的关键参数（如温度、湿度、光照等），可以及时发现生长异常并采取措施进行调控。例如，针对不同生长阶段的小麦，可以采用不同的生长调控策略，如控制灌溉水量、调节温室气候、优化光照条件等，以促进植物生长、增加产量。同时，可以利用生长调控剂、生物调节剂等新型调控手段，调节植物生长激素的合成和分布，促进植物生长，提高抗逆性和适应性。

三、 精准农业技术应用的案例分析

1、案例概况

某项目位于农村地区的小麦种植基地，面积约1000亩，由数十名农民共同参与。在传统管理下，由于施肥方案的不科学，导致了施肥效率低、养分利用率不高的情况。为了解决这一问题，引入了现代化的土壤信息获取与管理技术，通过对土壤进行精细化检测和分析，确定了不同地块的养分水平和pH值。在此基础上，结合小麦的生长阶段和需求，制定了个性化的施肥方案，包括基础施肥、追肥和局部施肥等。同时，利用植物生长调控技术，促进了作物的根系生长和养分吸收效率，提高了小麦的抗病虫能力和适应能力。

2、技术应用效果

施肥与植物生长调控技术在小麦种植管理中发挥着关键作用，通过精准施肥和智能生长调控，能够显著提高小麦产量、改善养分利用率，同时有效降低病虫害的发生率，具体效果如表1所示。从小麦产量指标来看，实验组采用精准农业技术的小麦产量明显高于对照组传统管理，分别为3.8吨/亩和3.2吨/亩，说明精准施肥和生长调控技术能够有效提升小麦的产量水平，使小麦在单位面积上实现更高的产量，主要是因为科学合理的施肥方案和生长调控措施促进了小麦生长发育、增加了光合产物积累，从而提高了产量。在养分利用率方面，实验组的养分利用率达到了85%，而对照组仅为70%，表明精准农业技术在施肥过程中更有效地利用了肥料中的养分，减少了养分的浪费，提高了养分利用效率，主要是因为施肥更加精准，减少了施肥过量或不足的情况，从而提高了养分的利用效率。在病虫害发生率方面，实验组明显低于对照组，分别为10%和20%，说明精准农业技术不仅能够提高小麦的产量和养分利用率，还能有效降低病虫害的发生率，通过科学合理的施肥和生长调控，促进了小麦的生长，增强了抗病虫害能力，从而降低了病虫害的发生率。

四、精准农业技术在小麦种植管理中的发展趋势

1、精准农业技术发展的新方向

随着信息技术的不断发展，智能化、大数据和物联网等技术的应用将成为精准农业技术发展的新方向。通过智能传感器、遥感技术和地理信息系统等手段，实现对小麦种植过程中土壤、气候、作物生长状态等关键信息的实时监测和精准管理，从而为农民提供更加精准的农业生产决策支持。精准施肥与植物生长调控技术的研究将成为发展的新方向。通过深入挖掘作物对养分、水分等资源的需求规律，利用科学的施肥技术和生长调控手段，实现对小麦生长环境的精准调控，从而提高养分利用效率、减少浪费，同时促进作物生长，提高产量和品质。生物技术和基因工程等新兴技术的应用也将成为精准农业技术发展的新方向。通过利用分子标记育种、基因编辑等技术手段，培育出抗逆性强、高产优质的小麦新品种，以应对气候变化和病虫害等不利因素的影响，推动小麦生产实现更高水平的发展。

2、技术创新与应用拓展

随着科技的不断进步和应用范围的扩大，新技术不断涌现，为小麦种植管理提供了更多的可能性。传感技术和无人机技术等新兴技术的应用将成为技术创新的重要方向。传感技术能够实时监测土壤湿度、温度、养分含量等关键参数，为农民提供精准的决策支持;无人机技术能够快速获取大范围的农田信息，为精准施药、病虫害监测等提供技术支持。人工智能和大数据技术的应用也将推动精准农业技术的创新。通过对海量数据的分析和挖掘，人工智能可以实现对作物生长状态、病虫害发生趋势等预测和诊断，为农民提供更加智能化的农业管理方案。

3、精准农业技术的未来挑战与机遇

虽然精准农业技术已经取得了一定的进展，但在实际推广过程中，仍然面临着一些困难，例如技术成本较高、农民意识与接受程度不足等。因此，如何降低技术成本、提高技术普及率，需要政府、企业和科研机构共同努力。尽管面临诸多挑战，但精准农业技术也拥有着巨大的机遇。精准农业技术能够有效提高农业生产效率，降低生产成本，提高农产品质量和安全性，有助于实现农业的可持续发展。精准农业技术还可以促进农村经济的发展，带动就业增加收入，改善农民生活水平，实现乡村振兴战略的目标。

综上所述，在小麦种植管理中，精准农业技术的研究与应用将为提高农业生产效率、优化资源利用、保障粮食安全做出重要贡献。随着科技的不断进步和应用范围的拓展，精准农业技术将迎来更广阔的发展空间。相信在政府、科研机构、农业企业及农民共同努力下，精准农业技术将不断创新，不断提升，为小麦种植管理带来更多的成果和机遇。同时，也要正视未来发展中面临的挑战，积极应对，促进精准农业技术的健康发展。精准农业技术将为农业现代化和乡村振兴贡献更大的力量。

（作者单位：276119山东省郯城县红花镇农业综合服务中心）