機械化種植模式下農業生產效率的優化研究

劉海燕

(白城市洮北區三合鄉綜合服務中心,吉林 白城 137000)

0 引言

隨著農業的發展和科技的進步,機械化種植已成為現代農業生產的必然趨勢。機械化種植模式下,農機作業是提高農業生產效率的重要手段之一。然而,機械化種植模式下農機作業的效率問題一直是制約農業發展的瓶頸之一[1-2]。當前,雖然農機作業的機械化程度不斷提高,但仍然存在低效率和能源浪費的現象,如農機作業的時間和路線安排不合理、機具配置不合理、缺乏智能化管理等[3-4]。這些問題不僅導致了作業效率低下,還增加了農業生產成本,降低了農業生產效益。

因此,如何優化機械化作業模式下的農機作業效率,提高農業生產效率和降低生產成本,已成為當今農業領域的重要問題。為此,本文從作業時間和路線的選擇、機具配置的優化以及智能化管理系統的應用等方面進行研究,探討如何解決機械化種植模式下農機作業效率低下的問題。通過本文的研究成果,希望為機械化種植模式下農機作業的優化提供有益的參考和借鑒。

1 農機作業效率影響因素分析

1.1 研究樣本

本文以小麥為研究對象,選擇小麥生產大省河北省、河南省、山東省、內蒙古自治區、黑龍江省、安徽省、四川省和江蘇省共8個省份作為研究樣本,以上8個省份在2015-2022年占我國小麥總產量的70%以上[5-6],因此具有一定的代表性,通過對這些省份進行研究,可以深入了解小麥生產的情況,探索影響小麥生產效率的因素。

1.2 數據處理

研究樣本數據總包含8個省份連續8年的120個樣本,可以全面地反映近期全國小麥生產的技術效率水平。數據來源于《中國農村統計年鑒(2022)》《中國統計年鑒(2022)》和《全國農產品成本收益資料匯編(2022)》等權威統計數據[7-9],因此具備較高的可信度和可靠性。通過分析8年時間跨度內小麥生產效率的變化趨勢,同時橫向比較不同省份的小麥生產效率水平,探討其背后的原因,如農田管理、技術創新、投入產出比等因素的差異,進一步探明農業機械水平、農機作業管理水平、操作人員文化背景、農田布局、政策調整及農機總動力水平等因素對小麥生產的影響。

1.3 變量描述性統計方法及結果

依據上述測算方法,根據《中國農村統計年鑒(2022)》《中國統計年鑒(2022)》相關數據資料[7-8],分別測算出各省份老齡化率、人均受教育年限、基礎設施、農作物受災率、灌溉率、農機作業管理水平以及農機服務比例,對相應指標的均值、標準差、最小值、最大值及P值進行描述性統計[10],結果如表1所示。結果表明,農機作業效率主要受到人口老齡化、受教育程度、受災率、農機作業水平以及農機服務比例的顯著影響(P<0.05)。

表1 變量描述性統計表

1.3.1 人口老齡化

人口老齡化是指中老年人口比例增加的現象。在農業領域,人口老齡化可能對農機作業效率產生負面影響,導致農村勞動力短缺。勞動力不足會導致農機作業的延遲或無法及時完成,從而降低農機作業效率和產出。此外,人口老齡化還可能影響農村社區的社會經濟結構和農村資源配置[11]。老年人口較多的地區可能缺乏年輕的勞動力來進行農業生產,導致資源分配不均衡,農村基礎設施和農機服務的供給不足。這也會對農機作業效率產生負面影響。

1.3.2 受教育程度

高受教育程度的農民更容易接受和應用新技術和農業知識,這使得他們能夠更好地理解和應用農機操作手冊、使用說明書以及農業技術培訓提供的信息,可以更快地學會如何正確操作和維護農機設備,從而減少操作失誤和設備損壞的風險。

1.3.3 農作物受災率

頻繁發生的自然災害,如洪澇、干旱、暴風雨等,可能對農田和農機作業產生負面影響,從而降低農機生產效率。此外,自然災害還可能對作業計劃和時間安排產生影響[12]。災害發生后,農民可能需要投入更多的時間和資源來處理災后恢復工作,例如修復農田和基礎設施,重新組織種植計劃,導致農機作業時間的壓縮和調整,進而降低作業效率[13]。

1.3.4 農機作業水平

較高的農機作業水平意味著采用更先進的農機設備和技術,能夠有效地提高作業效率和農業生產效益[14]。先進的農機設備具有更高的作業效率和精度,可以完成更多農業任務,如采用具備GPS導航和自動駕駛功能的拖拉機,可以實現精確耕作和播種,減少作物種植的誤差和重復工作;同時,應用無人機技術進行植保作業可以快速、精確地發現病蟲害,并及時施藥,無人機可以通過高精度的遙感和圖像識別技術,對農田進行快速掃描和監測,檢測植物病蟲害的發生和蔓延情況,進而針對性地施用農藥,減少農藥的使用量和浪費,提高植物保護效果,同時減輕環境污染的風險。

1.3.5 農機服務比例

農機服務比例指的是農村地區農機服務站點的覆蓋程度。農機服務比例的提高為農民提供了更便利和可靠的農機服務,增強了農機作業效率和可持續性,農機服務站點的覆蓋范圍廣,農民可以更容易地獲得農機維修、配件更換、技術咨詢等服務,及時解決農機故障和問題,進而減少了農機作業因設備故障或缺乏維修支持而中斷的風險,提高了農業生產效率[15-16]。

2 農業生產效率優化方案

2.1 作業計劃的制定

優化農機作業計劃對于提高農業生產效率至關重要。通過考慮季節和氣候因素、土壤和地理特征、作業順序和路徑的優化,以及協調農機資源的利用,可以有效提高農機生產效率[17]。同時應用先進技術和管理工具,考慮勞動力配備和效率,并監測和評估作業效果,進一步優化農機作業計劃。

2.2 作業流程的優化

優化農機作業流程對于提高農業生產效率和降低成本非常重要。優化農機作業流程的策略和方法主要包括以下幾個內容。

1)規劃和預測。在作業開始前,進行充分地規劃和預測,確定作業區域的邊界和要求,預測作物生長和需求情況,制定合理的作業計劃和時間表。

2)適當的農機選擇。根據作業需求和地形條件,選擇合適的農機設備,保證農機設備適應作業任務,提高作業效率和質量[18]。

3)農機調度和協調。有效的農機調度和協調可以最大程度地利用農機資源,可以實現農機在不同地塊之間的平穩轉移,避免空閑和重復作業,調度系統如圖1所示,目前主要基于區塊鏈構建農機跨區調度系統。

圖1 農機跨區域調度系統框架圖

4)作業流程優化。消除瓶頸和冗余步驟,合理安排農機的進出、加油和維修,確保作業流程的連貫性和高效性。

5)信息技術應用。利用信息技術工具,如GPS導航系統、遠程監控和數據分析等,實現農機作業的智能化管理,通過實時監測和數據分析,優化作業流程,提高作業效率和精度。

2.3 作業人員的管理和培訓

作業人員的管理和培訓對于農機作業效率和質量至關重要,通過明確職責分工,制定培訓計劃,選擇適合的培訓方式,持續培訓和學習,強調安全意識和操作規范,建立管理和激勵機制,以及反饋和改進機制,可以提高作業人員的技術水平、工作素質和安全意識,有助于確保農機作業的高效、安全和質量,為農業生產提供可持續的支持。

2.4 規范農機服務市場,完善社會化服務體系

建立并完善農機社會化服務體系是適應農業生產的必然選擇。可以通過改善服務條件、強化政策保障體系、完善市場和社會環境,以及建立良好的服務秩序,為農民提供高質量、高效的農機維修和支持服務[19]。另一方面需要政府出臺支持政策,加強市場監管和質量評價機制,促進農機服務站點與農機制造商、農業科研機構等各方的合作與協作,逐步建立一個健全的農機社會化服務體系,推動農業生產效率的提高。

3 優化結果與分析

本研究選取小麥種植作業進行試驗,通過對試驗數據的分析,進而驗證優化措施的有效性和可行性。

3.1 試驗設計

本次試驗選取兩組進行對比,一組為未優化的農機作業對照組,另一組為經過優化后的農機作業試驗組。在試驗過程中,記錄了農機作業的時間、耗油量、作業效率等關鍵數據。

3.2 結果分析

3.2.1 作業時間

本研究開展了3次重復試驗,結果如表2所示,通過方差分析,可以得到作業時間的F值為3.33,P值為0.005,兩個試驗小組之間存在顯著性差異(P<0.05),經過優化的作業時間比未優化的作業時間顯著減少,作業機組的合理安排可顯著減少作業時間,提高作業效率。

表2 不同試驗條件下農業機械作業時間對比分析 單位:h

3.2.2 耗油量

過優化后的農機作業組平均耗油量為50 L,而未優化的農機作業組平均耗油量為60 L,耗油量減少了16.7%(表3),表明在優化條件下耗油量得到了有效控制,節約了油耗成本,同時也有助于減少對環境的影響。

表3 不同試驗條件下農業機械耗油量對比分析 單位:L

3.2.3 作業效率

不同試驗小組下田間作業效率如表3所示,經過優化后的農機作業組平均作業效率提高了75%(表4),研究結果表明,優化措施的實施能夠顯著節約農業生產時間和成本。

表4 不同試驗條件下農業機械作業效率對比分析 單位:hm2/h

4 結語

本研究旨在探究機械化種植模式下農機作業效率的優化研究。通過對小麥種植作業進行試驗,驗證了優化措施的有效性和可行性。經過試驗數據的分析可知,優化后農機作業時間的合理安排可顯著減少作業時間,提高作業效率,還能降低能源的消耗,減少耗油量。

因此在農業生產中推廣和應用這些優化措施,以實現農業現代化建設的目標。同時也認識到本研究還存在一些不足之處,如試驗數據的樣本量不足等問題,需要在后續研究中加以改進和完善。