摘 要：化肥在生產(chǎn)要素中對糧食增產(chǎn)具有重要作用。但隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對化肥的過度依賴，也出現(xiàn)了化肥施用過量的問題。不斷增加的化肥施用量不僅會造成面源污染等環(huán)境問題，還反向威脅到我國的糧食安全。為解決資源問題并保障糧食安全，我國政府將化肥“減量化”視為重要的工作方向?；诖?，提出了農(nóng)業(yè)機械對化肥施用影響的路徑，分析了農(nóng)業(yè)機械對化肥施用影響的效果，旨在進一步優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，推動農(nóng)業(yè)向高效、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展方向邁進。

關鍵詞：農(nóng)業(yè)機械；化肥施用影響；智能施肥技術；農(nóng)業(yè)機械

中圖分類號：F323.3 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）11–00-03

2008年起，中央一號文件不斷提出農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的需求，采用補貼、技術推廣等方式促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主體實現(xiàn)生產(chǎn)綠色轉型。隨著科技的發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進，各種先進的農(nóng)業(yè)機械設備如智能化施肥機、GPS定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)驅動的決策支持系統(tǒng)等逐漸應用于農(nóng)田管理，對化肥施用過程進行精準化和智能化管理。這些技術不僅提高了施肥作業(yè)的效率和一致性，還優(yōu)化了化肥施用策略，有效提高了化肥利用效率，降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，降低了環(huán)境污染的風險，推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)朝著可持續(xù)發(fā)展的方向邁進[1]。

1 農(nóng)業(yè)機械對化肥施用影響的路徑

1.1 精準施肥技術

農(nóng)業(yè)機械在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中扮演著至關重要的角色，尤其是在精準施肥技術的應用方面，其極大地提高了化肥施用的效率和精確度，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。以下是精準施肥技術在農(nóng)業(yè)機械中的具體實施路徑。

第一，作物需求分析與土壤檢測。精準施肥技術依賴于對農(nóng)田土壤和作物需求的準確評估。采用GIS技術與遙感技術相結合的方法，采集與分析農(nóng)田地形、土壤類型、濕度、溫度等信息，并分析作物生長狀況及養(yǎng)分需求。例如，無人機搭載的多光譜相機可實時獲取作物長勢及營養(yǎng)狀況，地面?zhèn)鞲衅骺蓪崟r監(jiān)測土壤pH值、土壤NPK（氮磷鉀）等關鍵指標。綜合上述信息，可為個體化施肥方案的制定提供科學依據(jù)。在此基礎上，利用精確施肥技術，可以制成精細的施肥配方圖，指導農(nóng)機對不同地塊進行變量施肥[2]。地理信息系統(tǒng)可根據(jù)作物需求及土壤狀況，自動計算出各地塊的最佳施肥量，避免出現(xiàn)施肥量過多或不足等問題。智能施肥機等農(nóng)業(yè)機械配備GPS及自動控制設備，可根據(jù)圖紙指示，在指定位置準確施入適量化肥，實現(xiàn)精準、自動施肥。

第二，智能施肥機的精確操作。智能施肥機集成先進的傳感器、控制器和執(zhí)行器，可在行進過程中實時調節(jié)施肥量，是精準施肥技術的核心裝備之一。機器的前端一般裝有土壤傳感器，可以實時測量土壤中的養(yǎng)分含量，而后端的施肥裝置會根據(jù)傳感器反饋的信息，自動調整施肥量，保證每寸土地都能獲得最適宜的養(yǎng)分供應。這種動態(tài)調節(jié)功能大大提高了化肥的利用率，減少了廢棄物和肥料對環(huán)境的污染。此外，智能農(nóng)機還配有遠程監(jiān)測系統(tǒng)，可使農(nóng)民通過手機、計算機實時查看農(nóng)田狀況及施肥情況。這種遠程管理既可節(jié)約人力，又能增強決策的時效性與準確性。在此基礎上，利用云計算平臺對機器采集到的海量數(shù)據(jù)進行處理與分析，形成趨勢報告與預測模型，輔助農(nóng)民優(yōu)化施肥方案，達到持續(xù)改善土壤肥力的目的。

精準施肥技術與農(nóng)業(yè)機械的結合，代表了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術的發(fā)展方向，它不僅能提高化肥施用的效率和精確度，減少資源浪費和環(huán)境污染，還給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來更高的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等前沿科技的不斷進步，精準施肥技術的應用將更加廣泛和深入，為全球農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。

1.2 機械化作業(yè)管理

農(nóng)業(yè)機械在化肥施用過程中的作用主要體現(xiàn)在機械化作業(yè)管理和自動化控制兩個方面，這兩點共同提高了化肥施用的高效性與精準度，從而促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

1.2.1 標準化與規(guī)模化作業(yè)

農(nóng)業(yè)機械的引入使得化肥施用過程由傳統(tǒng)的人工或半機械化方式向全機械化方向發(fā)展，使作業(yè)過程標準化、規(guī)模化。其中，標準化是指在施用化肥過程中，使用統(tǒng)一的操作規(guī)范和質量標準，明確規(guī)定施肥深度、施肥量、施肥時間等，保證化肥的高效利用與均勻分配。規(guī)?；抢么笮娃r(nóng)機，如拖拉機帶動的施肥機械，覆蓋更大面積的農(nóng)田，極大地提高工作效率，降低勞動力成本。尤其是在規(guī)?；r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，機械化作業(yè)與管理能顯著提高化肥使用效益，減輕勞動強度，改善農(nóng)民的勞動環(huán)境。農(nóng)機精準作業(yè)能力是影響化肥施用效果的重要因素[3]。現(xiàn)代施肥機械裝備了以GPS為代表的高精度定位系統(tǒng)，可確保其在復雜地形條件下仍能直線行駛，避免重復施肥或漏施。此外，通過應用電子控制系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)機械能夠根據(jù)預設的施肥處方圖，在不同地塊變量施肥，即根據(jù)不同土壤類型和作物需求自動調整施肥量，實現(xiàn)化肥的精準施用。這不僅能提高化肥的吸收率，減少化肥浪費，還有助于減輕農(nóng)業(yè)生產(chǎn)給環(huán)境帶來的壓力，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的理念。

1.2.2 自動化控制與智能決策

農(nóng)業(yè)機械的自動化控制功能能夠實時監(jiān)測農(nóng)田環(huán)境和作物生長狀態(tài)，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動調整作業(yè)參數(shù)。例如，土壤濕度傳感器可以實時反饋土壤含水量，智能施肥機據(jù)此調整施肥量，避免因水分過多或過少導致化肥元素流失或固定，確?；实母咝Ю谩Ｍ瑫r，作物生長監(jiān)測系統(tǒng)能夠識別作物的生長階段和營養(yǎng)需求，指導農(nóng)民適時適量施肥，促進作物健康成長。

結合大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術，農(nóng)業(yè)機械還能構建智能決策支持系統(tǒng)，為化肥施用提供科學依據(jù)。通過對歷史數(shù)據(jù)進行分析，系統(tǒng)可以預測作物的養(yǎng)分需求模式，制定長期的施肥策略；短期內基于當前的天氣預報、土壤條件和作物生長狀態(tài)，系統(tǒng)能夠即時生成施肥建議，指導農(nóng)業(yè)機械實施最佳施肥方案。這種基于數(shù)據(jù)驅動的智能決策，極大地提高了化肥施用的精準度和效率，促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化轉型。

1.3 數(shù)據(jù)驅動的決策支持系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)機械中，數(shù)據(jù)驅動的決策支持系統(tǒng)對化肥施用的影響主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)分析與預測、動態(tài)調整施用策略兩個關鍵環(huán)節(jié)。這一系統(tǒng)通過收集、處理大量農(nóng)業(yè)相關數(shù)據(jù)，為化肥施用提供精細化、個性化的指導，從而提高化肥的利用效率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益[4]。

1.3.1 數(shù)據(jù)分析與預測

數(shù)據(jù)驅動的決策支持系統(tǒng)能夠整合來自多個渠道的數(shù)據(jù)資源，包括但不限于氣象數(shù)據(jù)、土壤成分分析數(shù)據(jù)、作物生長周期記錄、歷史施肥記錄等。這些數(shù)據(jù)被集中存儲在云端數(shù)據(jù)庫中，形成一個龐大的農(nóng)業(yè)知識庫。利用先進的數(shù)據(jù)挖掘技術與機器學習算法，從海量數(shù)據(jù)中提取有效信息，構建包括作物生長發(fā)育、土壤肥力變化、氣候變化等多因子影響的集成模型。例如，通過分析不同土壤類型對肥料吸收速率的影響，可預測某一地塊最適用的化肥品種及其施用量，從而避免因盲目施肥而造成資源浪費和環(huán)境污染問題[5]。

在此基礎上，實現(xiàn)對未來作物需求量、土壤肥力和氣候變化趨勢的精確預測，為科學合理施用化肥提供科學依據(jù)。例如：當預測某區(qū)域將出現(xiàn)干旱天氣時，系統(tǒng)會提示應適當增加對干旱作物的肥料用量，以提高其抗逆能力；反之，如果預測有更多降雨，系統(tǒng)會建議減少氮肥施用量，避免雨水沖刷造成的損失。本項目提出一種基于預測的施肥方案優(yōu)化方法，既能有效應對自然環(huán)境變化，又能滿足作物生長需要，對施肥策略進行動態(tài)調整，達到精細化施肥管理的目的。

1.3.2 動態(tài)調整施用策略

數(shù)據(jù)驅動的決策支持系統(tǒng)也具有實時監(jiān)測功能，可以連續(xù)采集農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)，包括土壤濕度、溫度、光強等，以及作物的葉綠素含量、株高等。利用物聯(lián)網(wǎng)技術將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳送至系統(tǒng)平臺，并根據(jù)實時監(jiān)測結果評估當前施肥量，以便及時調整施肥策略[6]。例如，當土壤中某一營養(yǎng)元素含量偏低時，系統(tǒng)立即啟動補肥程序，確保作物獲得足夠的營養(yǎng)供給，從而健康成長。在此基礎上，本項目提出了一種基于數(shù)據(jù)驅動的智能施肥決策系統(tǒng)。通過分析各地塊歷史施肥效應、作物產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，并結合實時監(jiān)測信息，選擇最合適的施肥種類、施用量及施用時期，對各地塊實行精準施肥。該方法可避免傳統(tǒng)的“一刀切”施肥方式，顯著提高化肥利用率，減少化肥施用量，避免過量施肥帶來環(huán)境問題。

1.4 可持續(xù)的農(nóng)業(yè)實踐

1.4.1 變量施肥技術

農(nóng)業(yè)機械裝備與現(xiàn)代信息技術的融合，催生了變量施肥技術。通過搭載高精度GPS、土壤傳感器、作物生長監(jiān)測設備等，農(nóng)業(yè)機械能夠實時獲取田間環(huán)境和作物生長狀態(tài)的詳細信息?；谶@些數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以計算出每塊土地的養(yǎng)分需求，并據(jù)此調整化肥的施用量和施用模式，實現(xiàn)精準施肥。例如：對于土壤肥力較高的地塊，可以減少化肥施用量，避免過量施肥導致環(huán)境污染；對于肥力較低或作物生長需求大的地塊，則可以適量增加化肥施用量，保證作物生長所需的養(yǎng)分供給。這種方式不僅能提高化肥使用效率，減少化肥浪費，還能有效減輕農(nóng)業(yè)活動對生態(tài)環(huán)境的壓力。

智能決策支持系統(tǒng)在精準農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著核心作用。該系統(tǒng)能對氣象、土壤特性、作物需求量等因子進行綜合分析，為農(nóng)機施肥提供科學依據(jù)。例如：該系統(tǒng)能夠對未來一段時間的降雨進行預測，并根據(jù)預報結果及時調整施肥時間，避免降雨后化肥養(yǎng)分流失；還可根據(jù)作物生長周期及營養(yǎng)需求，制定最優(yōu)施肥方案，保證肥料能及時釋放養(yǎng)分，最大限度地促進作物吸收。此外，該智能決策系統(tǒng)能夠基于歷史施肥效果與作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)，持續(xù)優(yōu)化施肥策略，在提高化肥利用率的同時，降低其對環(huán)境的負面影響。

1.4.2 生態(tài)友好型機械的研發(fā)

可持續(xù)農(nóng)業(yè)要求減少化石燃料的消耗和溫室氣體的排放，因此研發(fā)低排放、低能耗的農(nóng)業(yè)機械成為必然選擇。這類機械通常采用更高效的發(fā)動機、節(jié)能設計和新能源技術，如電動農(nóng)業(yè)機械，在運行過程中能源利用效率高，所產(chǎn)生的污染物也更少。在化肥施用過程中，使用這類機械可以顯著降低作業(yè)過程中的碳足跡，減少化肥對大氣和土壤的污染，符合綠色低碳的發(fā)展理念。

為了進一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和可持續(xù)性，多功能復合機械的研發(fā)也成為趨勢。這類機械集成多種作業(yè)功能，如耕作、播種、施肥、噴藥等，能夠在一次田間作業(yè)中完成多項任務，大大減少了機械作業(yè)的次數(shù)，減少對土壤結構的破壞，同時也減少化肥和其他農(nóng)業(yè)投入品的運輸和施用過程中的能源消耗。此外，多功能復合機械還能更好地適應不同作物和不同地形的施肥需求，提高化肥施用的靈活性和精準度，促進農(nóng)業(yè)資源的合理配置和高效利用。

2 農(nóng)業(yè)機械對化肥施用影響的效果

2.1 提高化肥利用效率和施肥精度

農(nóng)業(yè)機械在化肥施用中的作用之一是通過使用精準施肥技術，顯著提高化肥利用效率和施肥精度。傳統(tǒng)的人工施肥往往因施肥量不均勻或過量施肥，導致部分地區(qū)的作物養(yǎng)分過剩，而其他地區(qū)的養(yǎng)分不足。應用智能化施肥機、GPS等機械化裝備可準確計量與控制化肥施用量，并根據(jù)地塊土壤特征及作物需要進行調整，確?；世寐首畲蠡瑴p少化肥浪費，為作物健康成長與高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供有力支撐。

2.2 提高施肥作業(yè)的效率和一致性

機械化作業(yè)管理大大提高了施肥作業(yè)的效率與一致性。通過采用自動化及半自動化施肥裝置，農(nóng)民在較短時間內完成施肥作業(yè)，節(jié)省人工及其成本。同時，機械化裝備可以保證各地塊施肥過程一致，確保各地塊施肥量與質量相近，提高作業(yè)的可靠性與效益，使作物在施肥過程中獲得均勻、充分的養(yǎng)分供應。

2.3 優(yōu)化化肥施用策略和農(nóng)作物養(yǎng)分供給

數(shù)據(jù)驅動的決策支持系統(tǒng)為優(yōu)化化肥施用策略和農(nóng)作物養(yǎng)分供給提供了重要的科學依據(jù)。該系統(tǒng)通過實時收集、分析和解讀農(nóng)田的土壤信息、作物生長狀況和氣象條件等數(shù)據(jù)，為農(nóng)民提供精確的施肥建議和操作指導?；谶@些數(shù)據(jù)，農(nóng)民可以調整施肥時間、施肥量和類型，增強施肥策略的精準性和有效性，從而最大限度地提高農(nóng)作物的養(yǎng)分利用效率和產(chǎn)量。

2.4 減少化肥施用量和減輕對環(huán)境污染的影響

農(nóng)業(yè)機械化不僅可以優(yōu)化施肥過程，還可以減少化肥用量及其造成的環(huán)境污染。精準施肥技術及優(yōu)化施肥策略，可有效控制化肥用量，減少過量施肥對土壤、水環(huán)境的污染。項目實施過程管理與數(shù)據(jù)驅動決策支持系統(tǒng)有助于農(nóng)民科學管理農(nóng)田，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的負面影響，推動農(nóng)業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3 結束語

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實踐中，農(nóng)業(yè)機械化對化肥施用的影響具有顯著和多維度特點。通過精準施肥技術、機械化作業(yè)管理、數(shù)據(jù)驅動的決策支持系統(tǒng)、可持續(xù)農(nóng)業(yè)實踐，農(nóng)業(yè)機械能有效提高化肥利用效率和施肥精度，提高作業(yè)效率和一致性，優(yōu)化施肥策略和農(nóng)作物養(yǎng)分供給，同時減少化肥施用給環(huán)境帶來的污染。這些成果不僅能提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益和社會效益，也為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎。隨著農(nóng)業(yè)技術的不斷進步和應用的推廣，農(nóng)業(yè)機械化對化肥施用的研究將繼續(xù)深化，為實現(xiàn)綠色、高效的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)目標貢獻更多的智慧和力量。

參考文獻

[1] 萬凌霄，楊果.農(nóng)業(yè)機械對化肥施用影響的路徑及效果研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報（中英文），2023，31（4）：643-653.

[2] 胡明國.農(nóng)業(yè)機械化助推智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的路徑研究[J].南方農(nóng)機，2023，54（17）：74-76.

[3] 朱建軍，徐宣國，鄭軍.農(nóng)機社會化服務的化肥減量效應及作用路徑研究：基于CRHPS數(shù)據(jù)[J].農(nóng)業(yè)技術經(jīng)濟，2023

（4）：64-76.

[4] 周家俊，周德.農(nóng)業(yè)機械投入對化肥減量化的作用效果研究[J].農(nóng)村經(jīng)濟與科技，2019，30（13）：15-17，69.

[5] 李升芳，鐘宇珊，陳蘭，等.農(nóng)業(yè)機械化水平對化肥施用強度的影響路徑：基于鄱陽湖流域周邊367個水稻種植戶的調查數(shù)據(jù)[J].農(nóng)村經(jīng)濟與科技，2023，34（23）：16-19.

[6] 林健偉.農(nóng)業(yè)信息化對化肥合理施用的影響研究：基于省級面板數(shù)據(jù)的經(jīng)驗證據(jù)[D].上海：上海財經(jīng)大學，2023.