鮮食玉米智能化收獲技術發展現狀與展望

楊金磚

(黑龍江省農業機械工程科學研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

農業生產對于保障我國糧食安全、民生發展具有重要意義，是保障人民生活水平穩步提升的支撐條件。玉米是我國主要糧食作物之一，也是飼料產業及工業發展的重要原料之一[1-4]。近年來，玉米產業結構發生了較大的改變，鮮食玉米出現供大于求的矛盾局面，因此，需要對玉米產業結構進行合理調整，面對玉米市場的不斷變化，鮮食玉米作為一種經濟效益高、口感好、營養價值高的玉米品種得到了廣大人民的喜愛，其種植面積也逐漸擴大，表明鮮食玉米具有廣闊的市場發展前景[5-6]。

隨著我國鮮食玉米種植面積的不斷擴大與發展，以及農業勞動人口的流失，農業機械化、智能化發展水平成為農業發展的支撐條件與技術[7]。鮮食玉米需要在玉米乳熟期及蠟熟初期進行收獲，因此收獲時間短、收獲時玉米含水率較高、收獲時效性較強，其對收獲時間及技術提出了較高的要求，但是目前我國鮮食玉米收獲技術存在收獲效率低、籽粒破損率較高等問題。提高鮮食玉米收獲機械化、智能化水平對于保障我國糧食安全、提高農業生產效益具有重要發展意義。

1 重要作用

1.1 引導農業生產方式的轉變

目前，我國農業生產屬于“資源高強度開發”式農業生產方式，雖然對社會經濟發展及經濟效益的提升做出了巨大貢獻，但是以犧牲資源消耗及環境破壞為代價，因此改變農業生產方式，提高精準農業的發展，促進農業生產各個環節逐漸向智能化、科學化及規范化方向發展是構建資源節約型及環境友好型的技術前提(圖1)。農業生產主要分為耕、種、收三大環節，而智能化收獲技術是基于高精度定位技術、視覺識別技術、智能控制技術、地理信息系統、全球定位系統、專家系統等實現精準化收獲作業，是改變傳統農業生產模式的重要方式，從根本上改變農業資源配置、結構及生產效率，不斷提高農業生產的技術含量與水平。

圖1 我國農業生產方式發展歷程

1.2 支撐現代化農業生產方式建設

農業生產綜合水平是衡量現代化農業發展的重要指標，農業智能化發展提高了農業生產規模與生產效率，實現了傳統人工作業不能達到的農業生產要求，改善農業生產條件，推動我國農業規模化、科學化、集約化、產業化發展，是推動傳統農業向現代化農業發展的重要因素[8]，用現代科技改造農業生產模式，用科技力量裝備農機發展，是推動我國現代化農業發展最直接、最有效地途徑。

1.3 促進農業增效農民增收

社會主義新農村建設的主要目標是提高農戶經濟收入，同時提高農業生產效率、促進農民增收是農業發展的主要目標，同時也是建設社會主義新農村的重要任務，提高農業生產效率是縮短城鄉差距、推動農業科技創新的重要措施。因此，農業科技化是促進農業增效及農民增收的重要支撐條件。

1.4 增強農業國際競爭力

隨著國際農業發展市場對糧食結構的調整，鮮食玉米的種植面積占比逐漸降低，更加傾向于更高經濟價值的鮮食玉米方向發展。鮮食玉米機械化生產成為目前國內外主要研究方向與課題，因此，鮮食玉米機械化、智能化收獲技術的研究迫在眉睫。提高鮮食玉米機械化、智能化收獲技術對于全面提升我國糧食國際競爭力成為我國現代化農業生產方式的出發點及國際立足點，隨著國際市場的不斷開放，我國各項農產品出口貿易逐漸擴大，為了在國際市場激烈競爭中取得一席之地，必須加強農業智能化科技發展水平，保障農業生產科學、高效、穩定發展。

2 發展現狀與存在的問題

目前，鮮食玉米收獲裝備主要分為鮮食玉米果穗收獲機及籽粒收獲機兩種，根據動力配備方式又可以分為自走式鮮食玉米收獲機、背負式鮮食玉米收獲機、牽引式鮮食玉米收獲機等[9]。隨著新技術的研發和轉化力度，除原有果穗鮮食玉米收獲機機型，國內外相繼開發了籽粒直收、穗莖兼收等多個規格型號的鮮食玉米收獲機。通過對鮮食玉米智能化收獲裝備及技術的分析可知，目前鮮食玉米收獲裝備自動化、智能化技術較低，鮮食玉米農業裝備競爭力較弱，與國外先進的電子信息技術、生物技術及液壓技術等相比，我國技術水平較為落后，鮮食玉米智能化收獲技術需要基于田間信息技術、產量在線監測技術及視覺識別技術等的發展，但是目前該技術存在綜合水平較低，資源配置不合理、基礎設施較為落后等問題，進一步限制了我國農機裝備智能化水平的提升。在傳統鮮食玉米收獲機基礎上，逐步提高機械的數字化、智能化、信息化，加強高端裝備與技術集成，如智能傳感器技術、物聯網技術、衛星導航技術、移動通信技術、大數據技術等，逐步提高鮮食玉米收獲機的自適應控制收獲、自動定位收獲機無人駕駛收獲作物等功能，提高收獲機械整體性能。

3 發展趨勢與研究重點

3.1 推動產學研結合發展

農業智能化發展涉及農機生產企業、高校科研機構、科研院所、農機推廣體系等機構的共同發展，構成完善的農業機械化發展鏈條，為了提高鮮食玉米智能化收獲機的發展，應不斷依托科研院所及高校中強大的科研隊伍與人才進行新技術、新裝備的設計與研發，基于生產企業不斷引導實現資源的合理配置與市場的高效發展，最后基于農機推廣體系通過一系列的推廣、試驗等建立相關的示范推廣基地，最大限度地滿足不同地區對實際生產產品的需要，提高科研院所及高校的科研成果轉化、應用與實施。

3.2 農機與農藝技術相結合

我國地域遼闊，農業生產中的土壤類型、地形條件、栽培方式及特色品種都存在較大的差異性，因此，應根據不同地區實際生產條件與生產模式，與當地農藝技術相結合，才能最大限度地發揮農業機械實用性，農機與農藝技術相結合才能實現農業生產效率的提升，保障農業生產高產與高效。具體實施途徑主要是在研發新技術及新裝備時，必須統一農機與農藝專家的研發理論，更新合作理念，實現農機與農藝技術的互動與協調發展，如鮮食玉米分為甜玉米、糯玉米及甜糯玉米，根據不同類型的鮮食玉米品種進行不同機械技術參數的調整，實現鮮食玉米智能化收獲水平的高效提升。

3.3 提高農機政策扶持，加強智能農機補貼力度

通過我國農業部頒布的《2021—2023年農機購置補貼指導意見》可知，未來應進一步加強對于農機科技自主研發創新能力，加大智能農機使用力度，在提高鮮食玉米機械化及自動化收獲的基礎上，深化智能化農機創新及北斗系統在農業生產中的應用，提升鮮食玉米方面的智能農機補貼份額(表1)。各地區及部門應積極響應政策發展，努力提升智能化技術及裝備在鮮食玉米生產中的應用與發展。

表1 《2021—2023年農機購置補貼指導意見》概況

3.4 自主創新與國外引進技術相互結合

發展我國農業機械化技術要堅持自主創新與國外先進技術相互結合，立足于我國農業生產基本情況及產業發展特征，在大力引進國外先進技術消化吸收的同時提高技術集成與創新能力，優化國內農機生產企業生產結構。提升技術水平，統籌兼顧國內創新與國外引進，建立我國農業機械化水平長效發展機制，以開放促進我國農業技術的發展與自主創新。

3.5 促進鮮食玉米收獲技術向大型化、多功能、高效率發展

由于農村勞動力大量轉移，導致農田荒廢，因此，應進一步擴大農業生產規模，實現農業集約化發展，要求農業機械化逐步向大型化、集約化及規模化方向發展。鮮食玉米由于其生長特殊性，為了保持鮮食玉米在最鮮嫩的時期進行收獲，且收獲時期農業勞動強度高、作業環境較為惡劣，甚至需要連續十幾個小時在高溫下進行農業生產，因此，鮮食玉米智能化收獲機械應向高效性、安全性及舒適性方向發展，如鮮食玉米智能化收獲裝備應配備封閉恒溫駕駛室及自動導航與監視系統，在減少駕駛人員工作強度的同時提高工作效率。

4 結論

本研究通過對國內外鮮食玉米收獲裝備進行研究得到如下結論。1)鮮食玉米智能化收獲技術是引導現代農業生產方式轉變的重要支撐技術之一，同時也是支撐農業高效發展、促進農業增效及農民增收的基礎條件，因此，應逐步提高我國鮮食玉米智能化收獲技術及裝備的研究；2)鮮食玉米智能化收獲技術研究處于初步階段，農業裝備競爭力較低，與國外先進的電子信息技術、生物技術及液壓技術、田間信息技術、產量在線監測技術及視覺識別技術等相比發展水平較低，限制了我國農機裝備智能化水平的提升；3)基于目前我國鮮食玉米智能化收獲技術的發展現狀，提出未來我國應進一步深化鮮食玉米智能化水平的提升，推動產學研共同發展與農機農藝技術相互結合，堅持國外技術引進與自主創新能力發展，進一步促進我國鮮食玉米智能化收獲技術向高效化、系列化、信息化方向發展，創新突破鮮食玉米收獲核心問題，不斷滿足鮮食玉米全程機械化生產需要。