机械化种植模式下农业生产效率的优化研究

刘海燕

(白城市洮北区三合乡综合服务中心,吉林 白城 137000)

0 引言

随着农业的发展和科技的进步,机械化种植已成为现代农业生产的必然趋势。机械化种植模式下,农机作业是提高农业生产效率的重要手段之一。然而,机械化种植模式下农机作业的效率问题一直是制约农业发展的瓶颈之一[1-2]。当前,虽然农机作业的机械化程度不断提高,但仍然存在低效率和能源浪费的现象,如农机作业的时间和路线安排不合理、机具配置不合理、缺乏智能化管理等[3-4]。这些问题不仅导致了作业效率低下,还增加了农业生产成本,降低了农业生产效益。

因此,如何优化机械化作业模式下的农机作业效率,提高农业生产效率和降低生产成本,已成为当今农业领域的重要问题。为此,本文从作业时间和路线的选择、机具配置的优化以及智能化管理系统的应用等方面进行研究,探讨如何解决机械化种植模式下农机作业效率低下的问题。通过本文的研究成果,希望为机械化种植模式下农机作业的优化提供有益的参考和借鉴。

1 农机作业效率影响因素分析

1.1 研究样本

本文以小麦为研究对象,选择小麦生产大省河北省、河南省、山东省、内蒙古自治区、黑龙江省、安徽省、四川省和江苏省共8个省份作为研究样本,以上8个省份在2015-2022年占我国小麦总产量的70%以上[5-6],因此具有一定的代表性,通过对这些省份进行研究,可以深入了解小麦生产的情况,探索影响小麦生产效率的因素。

1.2 数据处理

研究样本数据总包含8个省份连续8年的120个样本,可以全面地反映近期全国小麦生产的技术效率水平。数据来源于《中国农村统计年鉴(2022)》《中国统计年鉴(2022)》和《全国农产品成本收益资料汇编(2022)》等权威统计数据[7-9],因此具备较高的可信度和可靠性。通过分析8年时间跨度内小麦生产效率的变化趋势,同时横向比较不同省份的小麦生产效率水平,探讨其背后的原因,如农田管理、技术创新、投入产出比等因素的差异,进一步探明农业机械水平、农机作业管理水平、操作人员文化背景、农田布局、政策调整及农机总动力水平等因素对小麦生产的影响。

1.3 变量描述性统计方法及结果

依据上述测算方法,根据《中国农村统计年鉴(2022)》《中国统计年鉴(2022)》相关数据资料[7-8],分别测算出各省份老龄化率、人均受教育年限、基础设施、农作物受灾率、灌溉率、农机作业管理水平以及农机服务比例,对相应指标的均值、标准差、最小值、最大值及P值进行描述性统计[10],结果如表1所示。结果表明,农机作业效率主要受到人口老龄化、受教育程度、受灾率、农机作业水平以及农机服务比例的显著影响(P<0.05)。

表1 变量描述性统计表

1.3.1 人口老龄化

人口老龄化是指中老年人口比例增加的现象。在农业领域,人口老龄化可能对农机作业效率产生负面影响,导致农村劳动力短缺。劳动力不足会导致农机作业的延迟或无法及时完成,从而降低农机作业效率和产出。此外,人口老龄化还可能影响农村社区的社会经济结构和农村资源配置[11]。老年人口较多的地区可能缺乏年轻的劳动力来进行农业生产,导致资源分配不均衡,农村基础设施和农机服务的供给不足。这也会对农机作业效率产生负面影响。

1.3.2 受教育程度

高受教育程度的农民更容易接受和应用新技术和农业知识,这使得他们能够更好地理解和应用农机操作手册、使用说明书以及农业技术培训提供的信息,可以更快地学会如何正确操作和维护农机设备,从而减少操作失误和设备损坏的风险。

1.3.3 农作物受灾率

频繁发生的自然灾害,如洪涝、干旱、暴风雨等,可能对农田和农机作业产生负面影响,从而降低农机生产效率。此外,自然灾害还可能对作业计划和时间安排产生影响[12]。灾害发生后,农民可能需要投入更多的时间和资源来处理灾后恢复工作,例如修复农田和基础设施,重新组织种植计划,导致农机作业时间的压缩和调整,进而降低作业效率[13]。

1.3.4 农机作业水平

较高的农机作业水平意味着采用更先进的农机设备和技术,能够有效地提高作业效率和农业生产效益[14]。先进的农机设备具有更高的作业效率和精度,可以完成更多农业任务,如采用具备GPS导航和自动驾驶功能的拖拉机,可以实现精确耕作和播种,减少作物种植的误差和重复工作;同时,应用无人机技术进行植保作业可以快速、精确地发现病虫害,并及时施药,无人机可以通过高精度的遥感和图像识别技术,对农田进行快速扫描和监测,检测植物病虫害的发生和蔓延情况,进而针对性地施用农药,减少农药的使用量和浪费,提高植物保护效果,同时减轻环境污染的风险。

1.3.5 农机服务比例

农机服务比例指的是农村地区农机服务站点的覆盖程度。农机服务比例的提高为农民提供了更便利和可靠的农机服务,增强了农机作业效率和可持续性,农机服务站点的覆盖范围广,农民可以更容易地获得农机维修、配件更换、技术咨询等服务,及时解决农机故障和问题,进而减少了农机作业因设备故障或缺乏维修支持而中断的风险,提高了农业生产效率[15-16]。

2 农业生产效率优化方案

2.1 作业计划的制定

优化农机作业计划对于提高农业生产效率至关重要。通过考虑季节和气候因素、土壤和地理特征、作业顺序和路径的优化,以及协调农机资源的利用,可以有效提高农机生产效率[17]。同时应用先进技术和管理工具,考虑劳动力配备和效率,并监测和评估作业效果,进一步优化农机作业计划。

2.2 作业流程的优化

优化农机作业流程对于提高农业生产效率和降低成本非常重要。优化农机作业流程的策略和方法主要包括以下几个内容。

1)规划和预测。在作业开始前,进行充分地规划和预测,确定作业区域的边界和要求,预测作物生长和需求情况,制定合理的作业计划和时间表。

2)适当的农机选择。根据作业需求和地形条件,选择合适的农机设备,保证农机设备适应作业任务,提高作业效率和质量[18]。

3)农机调度和协调。有效的农机调度和协调可以最大程度地利用农机资源,可以实现农机在不同地块之间的平稳转移,避免空闲和重复作业,调度系统如图1所示,目前主要基于区块链构建农机跨区调度系统。

图1 农机跨区域调度系统框架图

4)作业流程优化。消除瓶颈和冗余步骤,合理安排农机的进出、加油和维修,确保作业流程的连贯性和高效性。

5)信息技术应用。利用信息技术工具,如GPS导航系统、远程监控和数据分析等,实现农机作业的智能化管理,通过实时监测和数据分析,优化作业流程,提高作业效率和精度。

2.3 作业人员的管理和培训

作业人员的管理和培训对于农机作业效率和质量至关重要,通过明确职责分工,制定培训计划,选择适合的培训方式,持续培训和学习,强调安全意识和操作规范,建立管理和激励机制,以及反馈和改进机制,可以提高作业人员的技术水平、工作素质和安全意识,有助于确保农机作业的高效、安全和质量,为农业生产提供可持续的支持。

2.4 规范农机服务市场,完善社会化服务体系

建立并完善农机社会化服务体系是适应农业生产的必然选择。可以通过改善服务条件、强化政策保障体系、完善市场和社会环境,以及建立良好的服务秩序,为农民提供高质量、高效的农机维修和支持服务[19]。另一方面需要政府出台支持政策,加强市场监管和质量评价机制,促进农机服务站点与农机制造商、农业科研机构等各方的合作与协作,逐步建立一个健全的农机社会化服务体系,推动农业生产效率的提高。

3 优化结果与分析

本研究选取小麦种植作业进行试验,通过对试验数据的分析,进而验证优化措施的有效性和可行性。

3.1 试验设计

本次试验选取两组进行对比,一组为未优化的农机作业对照组,另一组为经过优化后的农机作业试验组。在试验过程中,记录了农机作业的时间、耗油量、作业效率等关键数据。

3.2 结果分析

3.2.1 作业时间

本研究开展了3次重复试验,结果如表2所示,通过方差分析,可以得到作业时间的F值为3.33,P值为0.005,两个试验小组之间存在显著性差异(P<0.05),经过优化的作业时间比未优化的作业时间显著减少,作业机组的合理安排可显著减少作业时间,提高作业效率。

表2 不同试验条件下农业机械作业时间对比分析 单位:h

3.2.2 耗油量

过优化后的农机作业组平均耗油量为50 L,而未优化的农机作业组平均耗油量为60 L,耗油量减少了16.7%(表3),表明在优化条件下耗油量得到了有效控制,节约了油耗成本,同时也有助于减少对环境的影响。

表3 不同试验条件下农业机械耗油量对比分析 单位:L

3.2.3 作业效率

不同试验小组下田间作业效率如表3所示,经过优化后的农机作业组平均作业效率提高了75%(表4),研究结果表明,优化措施的实施能够显著节约农业生产时间和成本。

表4 不同试验条件下农业机械作业效率对比分析 单位:hm2/h

4 结语

本研究旨在探究机械化种植模式下农机作业效率的优化研究。通过对小麦种植作业进行试验,验证了优化措施的有效性和可行性。经过试验数据的分析可知,优化后农机作业时间的合理安排可显著减少作业时间,提高作业效率,还能降低能源的消耗,减少耗油量。

因此在农业生产中推广和应用这些优化措施,以实现农业现代化建设的目标。同时也认识到本研究还存在一些不足之处,如试验数据的样本量不足等问题,需要在后续研究中加以改进和完善。