黑土地玉米保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)研究

摘要：自動(dòng)化技術(shù)是提升黑土地玉米保護(hù)性耕作質(zhì)量和效率的重要途徑，自動(dòng)導(dǎo)航與測(cè)控技術(shù)作為自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。該技術(shù)通過玉米秸稈覆蓋還田對(duì)黑土地的保護(hù)，保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)也大幅度地提高玉米的產(chǎn)量。該文結(jié)合保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵以及在黑土地上推廣玉米保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)的意義，對(duì)黑土地玉米保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行研究，供大家參考。關(guān)鍵詞：黑土地；玉米保護(hù)性耕作；自動(dòng)化技術(shù)黑土地作為一種重要的國土資源，在保障糧食安全和維護(hù)生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。在黑土地玉米種植實(shí)踐過程中，需要堅(jiān)持精準(zhǔn)實(shí)施、因地制宜，將保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到玉米的種植當(dāng)中，更新機(jī)具配套，引導(dǎo)農(nóng)民規(guī)范操作并解決問題，力求建立良好的玉米種植環(huán)境和經(jīng)營生態(tài)體系，實(shí)現(xiàn)保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)效益的最大化，實(shí)現(xiàn)玉米高質(zhì)量的產(chǎn)出。目前，國家非常注重黑土地保護(hù)耕地方式，土壤的物理性和生物性都能得到大幅度提高，這也是提高土壤品質(zhì)以增加農(nóng)作物產(chǎn)量的重要指標(biāo)。

1保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵關(guān)于保護(hù)耕地自動(dòng)化技術(shù)的界定是把農(nóng)業(yè)中的大多數(shù)剩余物，比如像一些農(nóng)作物秸稈和其他作物殘料，都通過智能決策技術(shù)保留在土地上的一種農(nóng)業(yè)方式。側(cè)重于通過農(nóng)田信息感知技術(shù)、自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)、測(cè)控技術(shù)、智能決策技術(shù)和農(nóng)業(yè)裝備遠(yuǎn)程管控技術(shù)等，降低風(fēng)力和水對(duì)黑土地的侵蝕，減少黑土地上被莊稼的殘根所占造成的影響。自動(dòng)化保護(hù)性耕作一般在秋末開始，通過玉米收獲機(jī)械將玉米秸稈直接粉碎還田，也可對(duì)即將播種的土地表層實(shí)行少耕淺耕的方式，然后采用免耕播種機(jī)進(jìn)行播種。2在黑土地上推廣玉米保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)的意義近年來，農(nóng)業(yè)裝備精準(zhǔn)作業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速，主要包括農(nóng)田信息感知技術(shù)、自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)、測(cè)控技術(shù)、智能決策技術(shù)和農(nóng)業(yè)裝備遠(yuǎn)程管控技術(shù)等，這些技術(shù)在黑土地保護(hù)性耕作上也得到了一定范圍的應(yīng)用，特別是自動(dòng)導(dǎo)航與測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用得到了較快的發(fā)展。當(dāng)前開展的黑土地保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)，以推廣“藏糧于地”“藏糧于技”的方針，堅(jiān)持與玉米種植與信息技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)黑土地少耕、免耕、覆蓋、合理種植等多種技術(shù)手段，使中國的糧食生產(chǎn)得到安全、健康持續(xù)的發(fā)展。為了提升玉米的生產(chǎn)量，中國加強(qiáng)了農(nóng)民對(duì)玉米黑土地保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)的認(rèn)識(shí)，對(duì)東北地區(qū)黑土地的保護(hù)上做出了巨大的支持，基于農(nóng)機(jī)合作社、種植合作社、家庭農(nóng)場(chǎng)等合作單位，共同建立了高水平的玉米保護(hù)性種植示范基地，并在示范帶動(dòng)下，帶動(dòng)周圍的種植戶逐漸接受并積極運(yùn)用黑土地玉米保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田水土流失進(jìn)行保護(hù)、并獲得良好的綠色生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的有機(jī)結(jié)合。

3黑土地玉米保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)研究3.1

通過自動(dòng)化對(duì)射式傳感器，增加黑土地單位面積中的玉米產(chǎn)值關(guān)于玉米的產(chǎn)量主要是由每一個(gè)單位面積中玉米株的株數(shù)、每株上面的玉米數(shù)量、每一個(gè)玉米上的粒數(shù)和單粒質(zhì)量這幾個(gè)因素構(gòu)成，所以為了增加黑土地的玉米產(chǎn)量，必須找到一個(gè)合適的平衡，以保證玉米產(chǎn)量的最大化。借助自動(dòng)化免耕播種機(jī)的漏播斷條現(xiàn)象設(shè)計(jì)開發(fā)了播種質(zhì)量紅外檢測(cè)系統(tǒng)，通過設(shè)計(jì)出一種對(duì)射式傳感器，使該系統(tǒng)基于紅外檢測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)播種質(zhì)量，有效地避免了漏播斷條現(xiàn)象，提高播種質(zhì)量。從單位玉米播種面積來看，每穗的數(shù)量與每穗的品質(zhì)（受每一粒的數(shù)量和每一粒的質(zhì)量影響）的關(guān)系是不一致的。在稀疏條件下，玉米穗品質(zhì)增加，而收割玉米株數(shù)下降。但是玉米穗品質(zhì)的提高不足以補(bǔ)償因收割穗數(shù)下降而造成的損失，則應(yīng)使其玉米產(chǎn)量下降。而在高密度條件下，各品種對(duì)營養(yǎng)的爭(zhēng)奪會(huì)加劇，導(dǎo)致玉米植株的矮化，穗較小且空桿較多。所以在采用“自動(dòng)控制技術(shù)”栽培技術(shù)中，自動(dòng)化免耕播種機(jī)的播種質(zhì)量和效率提高，以現(xiàn)有的玉米品種為基礎(chǔ)，充分利用陽光、水分、空氣、熱量和養(yǎng)分，調(diào)節(jié)群體和個(gè)體間的關(guān)系，通過自動(dòng)控制技術(shù)合理地進(jìn)行密度控制，既可以保持玉米的繁殖力，又可以在一定程度上保持一定的玉米植株生長(zhǎng)，達(dá)到每個(gè)單位面積上所產(chǎn)出的玉米穗又多又大、玉米粒重的目的。加上在黑土地結(jié)合新技術(shù)耕作方式的特殊性，將保護(hù)性耕作、免耕播種、精密精確播種、抗倒伏等多種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用實(shí)施到黑土地玉米種植中，減少了自然環(huán)境對(duì)玉米產(chǎn)出帶來的影響，提高了黑土地中玉米的產(chǎn)出數(shù)量。3.2

接觸式免少耕播種自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)，保護(hù)性耕作替代農(nóng)機(jī)田間碾壓接觸式免少耕播種自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)是由探測(cè)裝置產(chǎn)生路徑信號(hào)，由信號(hào)處理器對(duì)耕作方向發(fā)出指示，由操作者來進(jìn)行軌跡追蹤，通過機(jī)械觸覺式系統(tǒng)對(duì)玉米秸稈進(jìn)行識(shí)別以導(dǎo)航和羅盤自動(dòng)駕駛，在導(dǎo)航作業(yè)過程中使用所述探針設(shè)備來偵測(cè)所述的靶點(diǎn)信息，并將所述側(cè)向偏離電信號(hào)傳送至執(zhí)行處理器，操縱執(zhí)行器命令驅(qū)動(dòng)牽引車所述操縱桿移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)免少耕播種的自動(dòng)駕駛。該系統(tǒng)通過對(duì)車輛的車輪轉(zhuǎn)向角度進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋到信號(hào)處理器形成連環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和耕種作業(yè)運(yùn)行。與傳統(tǒng)的玉米播種方法比較，在黑土地田間運(yùn)用保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)玉米農(nóng)作物增產(chǎn)效果。接觸式免少耕播種自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)的前提是需要探測(cè)器與根莖接觸，當(dāng)玉米株缺失時(shí)，容易導(dǎo)致探測(cè)信號(hào)缺失，且田間環(huán)境較為復(fù)雜，若碰上障礙物則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤探測(cè)信號(hào)，無法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定農(nóng)機(jī)具位置信息。通過接觸式免少耕播種自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用幫助玉米種植過程中節(jié)省種植次數(shù)和肥料使用，能夠幫助農(nóng)民們免耕播種一次下田，不僅可以減少農(nóng)機(jī)的使用和入田的數(shù)量，也可以減少農(nóng)機(jī)在田間地碾壓，減少對(duì)土地的破壞，除了節(jié)省農(nóng)機(jī)使用成本和人力，還可以做到精量播種，精確施肥。3.3

電液控制與傳感器測(cè)量代替人工，提高了黑土地種植勞動(dòng)效率目前，在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制中，電液技術(shù)和傳感技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用，不僅可以確保農(nóng)業(yè)自動(dòng)化作業(yè)的精度，而且還可以提高農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和智能化水平。在黑土地玉米種植生產(chǎn)中，兩臺(tái)機(jī)器的聯(lián)合使用是很常見的，但它的實(shí)用性比較低，沒有一定的參考價(jià)值。機(jī)械設(shè)備作為一種新型的組合方式，在中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的運(yùn)用，成為目前的科研工作熱點(diǎn)。雖然免耕播種機(jī)有一定的除草能力，但在還田方面還有一些不足，所以，將電液控制技術(shù)和傳感技術(shù)與免耕播種機(jī)的功能結(jié)合起來，開發(fā)出一套還田－免耕的組合自動(dòng)化裝備，是今后的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。這樣可以有效減少后期的玉米二次補(bǔ)種、二次施肥，確保了黑土地上玉米農(nóng)作物的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，節(jié)約了種子和化肥的成本。整個(gè)過程中也解放了農(nóng)民的雙手，幫助他們省去了耕地、整地等工序，該自動(dòng)化系統(tǒng)通過對(duì)電液控制與傳感器工作速度、播種面積以及種箱料位的檢測(cè)來實(shí)現(xiàn)黑土地上玉米種植工作過程的實(shí)時(shí)檢測(cè)，在出現(xiàn)種箱排空、排鐘管堵塞以及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)故障等情況時(shí)及時(shí)進(jìn)行報(bào)警并控制處理，以此實(shí)現(xiàn)提高播種質(zhì)量并保證整機(jī)可靠性與一致性的目的，有效地降低了機(jī)具的操作費(fèi)用、機(jī)手費(fèi)用和燃油費(fèi)用，提高了勞動(dòng)效率，延長(zhǎng)了機(jī)器的使用年限，從而達(dá)到農(nóng)業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)黑土地玉米的產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)且遞增的效果。4結(jié)語綜上所述，保護(hù)性耕作自動(dòng)化技術(shù)將自動(dòng)控制、自動(dòng)導(dǎo)航、測(cè)控技術(shù)有機(jī)地融合起來，將先進(jìn)實(shí)用的農(nóng)業(yè)技術(shù)和有效的農(nóng)產(chǎn)工具在黑土地耕作上發(fā)揮出最大作用，解決了中國東北黑土地保護(hù)性耕作與免耕的有關(guān)問題，在中國農(nóng)