随着我国人口持续增长和资源逐渐紧缩，传统农业面临着诸多挑战，包括劳动力短缺、生产效率低下和环境可持续性问题。在这样的背景下，农业机械化技术运用显得尤为关键。农业机械化不仅可以大幅提高农作物种植、管理和收获效率，还能通过精准农业技术优化资源利用，减少对环境影响，并且机械化农业也有助于改善农民劳动条件，降低体力劳动强度，提高农民生活水平。基于此本文具体探讨农业机械化各项核心技术及其在现代农业生产中的应用，旨在带来更高生产效率和更好经济效益，促进其经济发展，保障粮食安全。
一、土地整治与耕作技术
1、犁地、耙地机械
犁地和耙地主要负责土壤翻松和平整，主要目的是提高农作物种植环境，以大豆为例，该农作物对土壤的透气性和排水性有较高要求，因此使用合适犁地和耙地机械对提升土壤质量尤为重要，其中犁地机械采用的是翻转犁或圆盘犁，翻转犁通过其设计可将土壤翻转并切割土块，有助于保持地下水分和有机物的均匀分布，一般翻转犁具有3到5个犁体，适用于10至30公顷田地，工作深度可达20至35厘米，犁体间隔调节能够根据土壤条件进行调整，大豆需要深层耕作来促进根系发展，所以一般推荐使用三犁体配置，可以有效地处理较硬土壤和残留作物茬。
接着是耙地机械，它主要用于打碎大块土壤和平整地面，确保种子与土壤的良好接触，常见耙地设备包括碟形耙和齿耙。例如在大豆种植中，碟形耙因其能够处理较黏重和湿润土壤而更受青睐，典型碟形耙拥有直径约60厘米碟片，可调节倾斜角度，从而适应不同土壤条件，碟形耙工作宽度通常从1.5米到4米不等，工作速度可以达到每小时10公里，这种类型耙地机械不仅能提高土壤细碎度，还能改善土壤表层的均匀性，为大豆种子的播种创造理想条件。
2、深松整地技术
深松整地技术是提高水稻生产效率重要环节，其应用能够显着改善土壤结构和提升作物生长环境，该技术利用机械化方式对土壤进行深层松动，为水稻根系提供更好的生长空间，从而促进水稻吸水和养分获取。深松整地采用深松机进行作业，该设备能够将土壤松动至30厘米甚至更深层次，一般水稻种植多在丘陵和梯田地貌地形，土壤往往较为坚硬，常规耕作难以打破土壤板结，因此在水稻播种前，利用深松机进行整地，可以有效降低土壤密实度，增加土壤透气性和水分保持能力。
在实际操作中，农户普遍选择在水稻播种前春季进行深松整地，此时借助适宜天气条件，深松机能够进入田间，完成对土壤处理，经过深松整地后，水稻根系生长深度平均可提高10厘米，根系数量增加 1 5 % ，这些变化直接影响到水稻的生长状况，提升抗旱和抗病能力，此外深松还能进一步促使土壤微生物活动增强，有利于有机质分解与养分的释放。在实施深松技术田块中，水稻品质也得到明显改善，籽粒饱满度及淀粉含量均有所提升，不仅促进农民经济收益，也符合市场对优质大米需求。此外深松整地技术还可以有效减少农业生产中水资源浪费，通过改善土壤结构，该技术能够提高土壤水分保持能力，减少灌溉频率，进而实现节水。
二、播种与施肥技术
1、自动化播种机
水稻作为我国主要粮食作物，种植面积广泛，因此采用先进播种技术非常关键，自动化播种机通过精准控制系统，能够实现对播种深度、行距和株距精确设定，从而确保水稻种子均匀分布，比如自动化播种机可配备GPS定位系统，使得播种过程中的行走路径可以被准确掌控，这样不仅能够提高播种效率，还可避免了种子浪费和重播现象。
目前许多种植户普遍选择使用插秧机或者气吸式播种机进行种植，这些机器能够在土壤温湿条件适宜时，以每小时2至4公顷的速度完成播种，气吸式播种机利用气流将种子吸附并主动放置到土壤中，此方法可显着减少种子与土壤接触不良问题，从而提高出苗率，应用这种播种方式水稻出苗率可达 9 0 % 以上，远高于传统手工播种 7 5 % 左右。另外自动化播种机还具备施肥功能，部分先进设备配备了智能施肥系统，可以根据土壤养分状况自动调整施肥量，在水稻种植过程中合理施肥是保证粮食产量和品质的关键，以氮肥为例通过实时监测，播种机能够在播种同时将适量氮肥施入，有效促进水稻根系的发育，提高整体生长势。自动化播种机的使用也表现在时间管理上，水稻最佳播种期一般为每年的晚春，农民利用自动化播种机能够在短时间内快速完成大面积播种工作，减少因天气变化导致的风险，同时自动化播种还能够有效减轻农民的劳动强度，提高作业安全性。
2、精确施肥系统
精确施肥系统其核心功能在于根据作物需求和土壤条件，调整施肥量、种类及施肥时机，以实现最优肥效和产量提升，该技术可结合集成传感器、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS），能够精确地管理田间的施肥行为。其中精确施肥系统依赖于土壤营养检测技术，通过在田间不同位置安装土壤营养传感器，这些设备能够连续监测土壤中的氮、磷、钾等主要营养素的含量，数据通过无线网络传输到中央处理系统，在此基础上系统生成具体的施肥建议与施肥图。
然后精确施肥系统结合GPS技术，使得施肥机械能够在田间自动导航并按预定路线作业，GPS技术确保施肥的准确性，避免重复或遗漏区域，从而提高肥料利用率，例如，通过GPS导航的施肥车辆可以在大型田地中精确地施放不同种类和量的肥料，针对每个特定区域具体需求。此外GIS技术在精确施肥系统中应用，用于管理和分析地理和空间数据，GIS帮助农民了解土壤变异性，并将这些信息与作物生长模型和历史气象数据相结合，来制定更加科学的施肥计划，这种集成化信息处理可以显着提高肥料的使用效率。总之，精确施肥系统通过高科技集成化手段实现精确管理，不仅提高了肥料利用率和作物产量，而且促进了农业可持续发展。
三、植物保护技术
1、喷药无人机
在农业生产中，喷药无人机是一种创新植保技术，它通过高效率和精准度显着提升农作物病虫害防治效果，玉米作为主要农作物之一常受到各类病虫害的侵扰，而传统人工喷洒方式不仅劳动强度大，而且喷洒效果受到地形等因素的影响，容易造成药剂使用不均匀。而喷药无人机具备自动飞行、定位和喷洒功能，能够根据设定航线自动进行作业，这些无人机装备有高精度GPS和视觉系统，可以实现对作物的精确喷药，尤其适用于不规则或地形复杂的田块。在玉米田中喷药无人机可以调整飞行高度约1至3米，这样可以降低药剂的漂移和蒸发，确保药液直达植株需要部位。
另外由于无人机可以完成快速覆盖大面积的作业任务，因此相比人工喷洒，它能够大大节省时间与人力成本，一般1台喷药无人机每小时能够作业20至30亩地，而传统人工喷洒方式通常只能处理5至10亩。可以看出喷药无人机应用可提高作业效率，优化作业成本结构。
关于药剂利用率，喷药无人机采用超低容量喷雾技术可以确保药液均匀分布，同时减少过量使用可能性，这种技术通过细小水滴直接作用在植被上，可显着提高药剂附着率和渗透力。而对于玉米田地中常见的玉米叶斑病和螟虫等病害，使用喷药无人机能够更加精确地控制药剂的投放位置和用量，从而提高治疗效果，同时减轻环境负担。
2、自动驾驶喷雾机
自动驾驶喷雾机是农业机械化技术中重要创新，主要用于植物保护工作中精准施药，该喷雾机一般配备有先进导航系统，如GPS和传感器，使其能够在田间自动运行并准确定位。操作过程中通过集成软件系统设置喷雾路径和喷药量，系统会根据预设的参数控制喷雾机沿着特定田间轨迹移动，同时自动调整喷头的工作状态，保证药剂均匀而精确地覆盖到每一块作物区域。
此外自动驾驶喷雾机还能根据实时监测到的环境条件（如风速、湿度）自动调整喷药的流量和压力，避免因天气变化而影响药效或造成药剂浪费，操作者只需在开始前进行设备检查和参数设置，之后便可让喷雾机自主完成整个喷药过程，极大减少人力需求和操作复杂性。
四、灌溉技术
1、微灌和滴灌系统
微灌和滴灌系统是现代农业机械化中重要灌溉技术，特别适用于水资源短缺或需精确灌溉管理的田地，该系统可将水直接输送到作物根部，以此显着提高水的使用效率，减少因传统灌溉方式造成的水分蒸发和浪费。受气候多变及季节性降雨量不稳定等因素影响，采用微灌和滴灌技术对于油菜等当地主要农作物来说尤为重要。微灌系统一般包括微喷头、微管和其他配件，能够将水以雾化形式均匀洒布在作物的叶面与根部周围，该方法有助于保持土壤湿度的均衡，提供给作物更加细致和均匀的水分供应。
而滴灌系统则是通过安装在作物行间的滴灌带或滴灌管，将水直接输送到每株植物的根部附近，滴灌管通常埋设于地表以下几厘米至几十厘米的土攘中，每隔一定距离就有1个出水孔，可以精确控制水流，以最小的水量实现最大的灌溉效果。
在具体操作过程中，首先需要根据田块大小和农作物种类设计灌溉系统布局，例如，在对油菜进行种植过程中，种植户一开始需要重视评估土壤类型和作物需水量，对其习性进行充分了解，然后根据这些数据来配置管道长度、喷头或滴水器的数量以及间距，之后安装主供水管道，并从中引出分支管道，按预定布局铺设至各作物行，每条分支管道都将配备调节阀，以便根据天气条件和土壤湿度调整水量。然后系统还应配备过滤器和压力调节设备，以确保水质清洁且供水压力稳定，最后通过定时控制器或智能灌溉系统进行水量控制，保证在必要的时间内向作物供水，既满足油菜生长需求同时，又避免过量灌溉导致资源浪费。
2、智能灌溉管理系统
智能灌溉管理系统主要采用先进传感器技术和数据分析来优化农田水资源使用，该系统中土壤湿度传感器可持续监测土壤水分状态，并将数据传输至中央处理单元。根据农作物需水特性和当前土壤湿度，系统会自动计算所需的灌溉量，同时天气预报集成功能可以预测未来几天内降雨概率和量，允许系统调整即将执行灌溉计划，从而避免在即将下雨的情况下浪费水资源。
该系统还包括一个移动应用或网页平台，使种植者可以远程监控和调整灌溉计划，利用该平台后用户可实时查看所有相关的土壤和气候数据，并根据需要手动覆盖自动设置灌溉计划，确保农作物得到均匀且适量的水分，支持健康生长。
五、收割技术
目前收割技术应用主要有两种，分别为自动化收割机以及多功能收获设备应用，自动化收割机主要用于大规模种植作物，如谷物、玉米和豆类收割，这些机器通过集成切割、脱粒、清理和分类系统，能够在短时间内完成从切割到包装全过程。而在具体操作过程中，驾驶员在驾驶室内需要监控各项参数，确保机器平稳运行，收割机前端切割装置平滑地沿作物行进，将作物茎秆切断并输送至内部的脱粒装置，此处利用旋转筒轴与固定的凹板相结合，将谷物从茎秆中分离出来。随后风扇吹走轻质杂质，而重物如谷物则通过筛网进行分级，最后将收集到谷物被送入储存仓中，待卸载至运输车辆或存储设施。
多功能收获设备则更适用于多样化作物和不同地形，该类设备一般具有可调节切割高度、速度和角度，以适应不同类型农作物和生长条件，比如在收割根茎类作物时，设备下部挖掘链条深入土壤，轻柔地将作物连同根部提起，并通过振动筛除大部分泥土，之后传送带将作物送到集中容器中。整个过程中操作者需密切关注土壤和作物条件，适时调整机械设置，以最大限度减少作物损伤和提高收获质量。
六、农产品后处理和储存技术
在现代农业生产过程中，农产品后处理与储存技术对于保障食品质量和延长货架期至关重要，这些技术能够确保从田间到餐桌的每一步都能有效管理和保存农产品的新鲜度和营养价值，提高其经济效益。
首先农产品清洗是后处理过程中的第一步，使用自动化清洗线可以大规模地去除果蔬表面的土壤、微生物及残留农药，该设备通常配备有刷子滚筒和喷水装置，通过机械力和水流将污物清除，同时调节水压以适应不同硬度的农产品，避免损伤其表皮。清洗后农产品进入分级阶段，自动分级系统根据大小、重量或颜色对产品进行分类，整个过程可通过振动输送带和光电传感器完成，确保产品按照统一标准打包，提高市场销售整体外观质量和价格定位。
而后包装则是增加农产品市场竞争力的关键步骤，主要采用真空包装机械可以抽出包装内部的空气，并密封包装袋，显着延长产品保质期，或者可使用可降解材料或再生塑料进行包装，满足环保需求。储存技术也是保证农产品质量重要环节，冷链物流系统能够提供从收获到消费者手中全程低温环境，特别适用于易腐物品，如水果、蔬菜和肉类，这一系统包括冷藏车辆、冷库和温控设施，确保在运输和储藏过程中，温度始终保持在最佳状态。而智能储存设施则利用物联网技术监控仓储环境的湿度、氧气水平和二氧化碳浓度，自动调整仓库条件以适合不同类型的农产品，该系统能预测并预防贮藏过程中可能发生的问题，比如霉变或商品价值下降，由此可见农产品后处理与储存技术通过各种自动化和智能化设备，能够从根本上提高农产品市场竞争力，保证食品安全，并优化资源使用效率，对于实现现代农业的高效和可持续发展具有重要意义。
综上所述，随着科技不断进步，农业机械化已经成为推动现代农业发展的关键力量，通过应用先进机械和技术，可显着提高农业生产效率和产量，优化资源使用，减少对环境负担，并积极改善农民的劳动条件。目前在农产品种植当中，还存在着成本高昂、技术普及等挑战问题，面对这一现象，需要通过政策支持、教育培训以及技术创新等方法逐步克服这些障碍，确保农业机械化将继续在确保我国粮食安全和促进可持续发展中扮演至关重要角色，共同迈向更高农业效率与环境友好型农业生产的必由之路。
（作者单位：411100湖南省湘潭市农业机械化技术推广站）
