浅谈农机作业参数优化与农田生产效率提升

农业是国家经济的支柱产业，而农机作业是现代农业生产的重要组成部分。随着农机技术的不断发展，农机作业参数的合理优化对提高农田生产效率具有重要意义。然而，在实际生产中，由于农业生产环境的多样性和复杂性以及不同农机作业参数之间的相互影响，如何科学合理地优化这些参数成为亟待解决的问题。相关部门通过深入研究农机作业参数的优化方法，探讨如何有效提升农田生产效率，以适应现代农业的发展需求。通过分析不同农机作业参数的影响因素，研究了优化参数对农业生产的潜在影响。结合实证研究，提出了一种基于先进技术的农机作业参数优化方法，并通过实际案例验证其有效性，为提高农业生产效率提供了有力支持。

一、农机作业参数的影响因素分析

（一）土壤性质与作物需求

1.土壤性质对作物的生长和发育具有重要影响.在优化农机作业参数的过程中，必须充分考虑土壤的特性与作物的需求，以实现更科学、高效的农业生产。土壤质地直接影响土壤的通气性、保水性和肥力。不同作物对土壤质地有不同的适应性。轻质土壤（如沙壤）通气性好，适合根系发达的植物；重质土壤（如黏壤）保水性较强，适合对水分需求较大的作物。因此，在农机作业参数的设定中，应根据土壤质地调整耕作深度和作业速度，以满足作物的生长需求。

2.土壤的含水量对作物生长至关重要。在农机作业中，要考虑土壤的湿润程度，调整农机作业参数，以避免过度的机械挤压和土壤结块。对于水稻等水田作物，应确保土壤湿润；对于干旱地区的作物，适时的灌溉和土壤保水显得尤为重要。不同作物对土壤养分的需求存在差异。一些作物对氮、磷、钾等养分的需求量大，另一些则可能对土壤中的微量元素更为敏感。在优化农机作业参数中，需要综合考虑作物的生长阶段和养分需求，通过合理施肥和土壤管理，实现最佳的作物生长条件。

（二）气象条件对参数的影响

1.气象条件是农机作业中一个重要的外部因素，对于农机作业参数的设定和调整具有显著的影响。不同的气象条件会影响农机的性能和作业效果，在农机作业参数的优化过程中，必须充分考虑气象因素。气温和湿度对农机作业参数有直接的影响。在高温和低湿的条件下，农机容易受到过度的磨损，需要适度降低作业深度和作业速度，以减轻机械的负担；在低温和高湿的条件下，农机的散热效果可能受到限制，需要调整作业速度，避免机械过热。

2.风速是另一个重要的气象因素，特别是对于大型农机的作业。在高风速的条件下，农机的稳定性可能受到影响，需要适度减小作业速度，确保农机的安全作业。此外，风速的变化还可能影响农药的喷洒效果，需要根据实际风速调整农机的作业参数。

3.降水对于农机作业有直接影响，特别是在水田作物的种植中。大雨可能导致土壤泥泞，增加了农机的滑动风险，需要调整农机的轮胎和作业深度，以适应湿润的土壤条件。此外，降水还可能影响农机作业的进行，需要灵活调整作业计划。

在农机作业中，及时获取并合理利用气象数据，通过先进的气象监测技术，可以更好地调整农机作业参数，以适应不同的气象条件，提高农田生产效率。

（三）农机性能与机械参数

1.农机性能和机械参数的合理选择对于农机作业的效果至关重要。在优化农机作业参数的过程中，需要全面考虑农机的性能特点和各项机械参数，以提高作业效率和降低资源浪费。农机的发动机马力直接关系到其作业的动力和效率。不同类型的农机，如拖拉机、收割机，对于发动机马力的要求有所不同。在优化农机作业参数时，需要根据具体作业需求和机械种类调整发动机的马力，以确保农机能够胜任特定的作业任务。作业机具的转速是农机性能的关键参数之一。不同的农业操作需要不同的转速，例如，耕作、播种、收割等。通过调整作业机具的转速，可以更好地适应不同的农田条件，提高作业的效率和质量。

2.农机的行走速度直接关系到作业的节奏和效果。在平整的农田中，提高行走速度可以加快作业进程；在不平整的地形中，需要降低行走速度以确保农机的稳定性。在优化农机作业参数时，需要根据具体地形和作业任务合理调整行走速度，以兼顾效率和稳定性。

3.不同的作物对耕作深度有着不同的要求。一些作物的根系较浅，对于较浅的耕作深度更为适应；其他作物可能需要更深的耕作深度，以确保根系充分生长。通过调整农机的耕作深度，可以更好地满足作物的生长需求，提高产量和质量。

在优化农机作业参数的过程中，对农机性能和机械参数的科学调整，可以实现农机在不同作业情境中的最佳性能，提高农业生产的效率和经济效益。这强调了技术在现代农业中的重要作用，促使农业生产更加智能、高效。

二、优化农机作业参数的方法与技术

（一）数据采集与分析技术

在优化农机作业参数的过程中，数据采集与分析技术是关键的工具，通过先进的技术手段收集和分析农田、农机和作物等多维数据，为农机作业参数的科学调整提供有力支持。土壤传感技术通过在农田中布设传感器，实时监测土壤的湿度、温度、养分含量等关键指标。这些传感器可以通过物联网技术将数据传输至中央系统，为农机作业参数的优化提供实时的土壤信息。这样的数据可以用于调整灌溉、施肥和耕作深度等参数，以提高土壤的适应性和作物的生长效益。

无人机和卫星遥感技术提供了高分辨率的农田影像，能够对农田进行全面、实时的监测。通过图像识别和数据分析，可以获取有关作物健康状况、病虫害情况以及土地利用的重要信息。这些数据有助于及时发现问题并调整农机作业参数，以更好地适应实际情况。各类传感器，如气象传感器、湿度传感器、植物生长传感器等，可以实时监测气象条件、空气湿度及植物生长情况。这些传感器的数据可以为农机作业的合理调整提供精准的环境信息，从而提高作业的效果。

通过智能移动终端和农业APP，农民和农机操作员可以方便地收集、管理和分析农机作业相关的数据。这些应用程序可以提供实时的作业进度、数据报告和建议，使农机作业参数的调整更加及时和智能。大数据技术和人工智能算法可以处理庞大的农业数据，从中发现潜在的规律和趋势。通过深度学习和机器学习等方法，可以建立农机作业模型，为实时的决策提供智能支持。这有助于优化农机作业参数，提高整体农业生产效率。

（二）智能决策与控制系统

智能决策与控制系统是现代农机作业参数优化的关键组成部分，通过集成先进的技术和算法，实现对农机的实时监测、数据分析和智能调控，从而提高农田生产效率和资源利用效益。

智能控制系统通过嵌入式技术和传感器，实现对农机作业参数的实时监测和自动调整。例如，通过监测土壤湿度和作物生长状况，系统可以智能地调整灌溉水量和施肥量，以适应实际的农田条件。这种实时的反馈和调整，使农机能够更加智能地适应不同的作业环境。

人工智能和机器学习算法可以分析大量的农业数据，预测未来的作业需求，并为农机的智能决策提供支持。通过建立农机作业的模型，系统可以根据历史数据和实时数据，预测最佳的作业参数设置，提高农机的效率和精准度。自动导航技术利用全球定位系统（GPS）等技术，使农机能够实现自主导航。这样的系统可以根据提前设定的作业路径，实现农机的自动行驶，从而减轻操作员的负担，提高作业的准确性和效率。

机器视觉技术通过摄像头和图像识别算法，可以实时监测农田中的作物状况、病虫害情况等。系统可以根据这些图像信息，进行智能判断和决策，为农机的作业参数提供精准调整的数据参考。

通过遥控和远程监控技术，农机操作员可以在远离作业现场的情况下实时监测和控制农机的作业。这使得农机作业可以更加灵活，也能够更好地应对突发状况。

三、实证研究与案例分析

（一）选取典型农田进行实地观测

以张家港市现代农业示范园区为案例进行实地观测，对农业示范园区进行了一系列的参数优化和改革，以提高农业生产的质量和效率。这个农业示范园区覆盖大约3750 hm2，包含约2400 hm2的耕地，并且辖区内有超过2万人的人口。地理位置位于江苏省东部，具有较高的第一产业占比，主要趋向于高质量的农业生产。

该区域通过改进农机作业参数，使农业生产变得更加高效和科学。例如，通过调整播种密度、灌溉水平、肥料使用量和作物收割时间等参数，优化了农业经营成本，同时推广了精准农业技术，覆盖率超过80%，以提高农业生产的效率和产量。探索传统农业向现代农业的转型，如通过“智能农业+高效基地+农户”的经营模式，改善了多种农产品的生产、加工、销售和配送过程。尽管进行了许多改进，但仍存在一些挑战，例如，参数优化的精准性、适应性问题以及技术普及和应用问题，这些都需要进一步的优化和调整。这些改革和优化策略已经取得了显著成效，例如，作物产量和生产总值均有显著提高。

这个案例说明了通过改进农机作业参数和优化农业生产模式，可以显著提高农业生产的效率和质量。这为其他地区的农业发展提供了一个可借鉴的模式。

（二）利用先进技术进行数据采集

为了获取更全面、精准的农机作业参数优化所需数据，采用了一系列先进技术，包括土壤传感技术、无人机和卫星遥感技术等，以实现高效的数据采集和分析。使用了先进的土壤传感技术，通过在农田中布设土壤传感器，实时监测土壤的湿度、温度、养分含量等关键指标。这些传感器能够在不同深度和位置获取数据，并通过物联网技术传输至中央系统，这提供了高频率、实时的土壤信息，为农机作业参数的优化提供了精准的土壤基础数据。

通过使用无人机和卫星遥感技术，获取了农田的高分辨率影像。这些影像不仅覆盖了整个农田，还能够捕捉到微小的土地变化。借助图像识别和数据分析，能够获取有关作物生长状况、土壤质地、病虫害情况等详细信息。这为优化农机作业参数提供了全局的农田数据，使决策更具科学性。在农机上配置了各类传感器，包括气象传感器、湿度传感器、植物生长传感器等。这些传感器能够实时监测环境条件和作物生长情况。通过高精度的数据采集，能够更精准地了解作业环境的变化，为农机作业参数的优化提供实时的反馈。为了有效地管理和分析大量的数据，采用先进的数据存储与处理技术。云计算和大数据平台使得能够高效存储、处理和分析采集的大规模农业数据。这有助于从海量数据中提取有用信息，为后续的决策提供支持。具体见表1。

（三）对比实验验证优化方法的效果

为了验证农机作业参数优化方法的效果，进行了对比实验，通过比较优化前后的农机作业效果和农田生产效益，评估优化方法的实际应用价值。在同一片农田中划分了实验组和对照组。实验组采用优化后的农机作业参数，对照组则采用传统的农机作业参数设置。在实验期间，对两组进行了相同作物的种植，并使用相同型号的农机进行作业，以确保其他条件的一致性。在实验过程中，利用先进技术采集了大量的农田数据，包括土壤湿度、温度、作物生长状况、作业机具的运行数据等。通过实时监测，获取作业过程中的各项关键指标。

通过对比实验组和对照组的作业效果，可以评估优化方法对农机作业参数的实际影响。包括作物的生长状况、田间作业的均匀度、作业时间的效率等方面。通过定量和定性的数据对比，能够全面了解优化方法的实际效果。除了作业效果，我们还对两组的生产效益进行了比较，包括作物产量、质量、农机能耗等方面的指标。

通过对比实验所获得的数据进行深入分析，我们可以得出有关优化方法效果的科学结论。这有助于验证优化方法的实际可行性，为农田作业提供更科学、高效的决策支持。同时，可以全面了解优化方法在实际农机作业中的效果，为进一步推广和应用提供了实践基础。这也是将科学研究成果转化为实际生产力的重要一环。

四、农机作业参数优化的经济效益分析

优化后的作业参数能够提高农作物的产量和质量，这直接导致了收益的增加。更高质量的产品可能获得更好的市场价格，从而增加农民的收入。通过优化作业参数，农机的运行效率得以提高，从而减少了燃料消耗和能源成本。同时，减少不必要的重复作业也能降低劳动力成本和时间成本。优化参数通常意味着更精确的作业，例如，精确施肥、播种等，这有助于减少种子、肥料等农业投入品的浪费。

优化作业参数可以使农田管理更加精准，提高土地、水资源等的利用效率。这对于资源有限的农业生产尤为重要，优化农机作业参数不仅提高了当前的经济效益，还有助于保持土壤质量和生态平衡，从而确保农业的可持续性，为长期经济增长打下基础。通过优化作业参数，减少作业错误和意外，从而降低作业过程中的风险和潜在损失，例如，减少作物病虫害的发生概率。优化作业参数和提高作业效率能够提升农场的市场竞争力，使其能够更有效地响应市场变化和需求。

总之，农机作业参数的优化不仅提高了农作物的生产效率和质量，还降低了生产成本和资源浪费，从而在经济上为农民和农业企业带来显著的利益。这种优化对实现农业生产的可持续性和长期经济效益具有重要作用。

五、结语

综上所述，相关部门通过对农机作业参数优化与农田生产效率提升的研究，深入剖析了不同因素对农机作业的影响，并提出了一种基于先进技术的优化方法。通过实证研究验证了该方法的有效性，并对其经济效益进行了分析。这不仅有助于农业生产的可持续发展，也为推动现代农业技术的应用提供了有益的经验和启示。希望该研究成果对提高农田生产效率、实现农业现代化具有一定的指导意义。

作者简介：李广利（1991—），男，吉林公主岭人，本科，农机助理工程师，主要从事农机类。