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农业机械在果蔬生产中的应用与优化要点论文

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2025-03-12 11:27:03    来源:    作者:xujingjing

摘要:伴随着全球农业现代化的发展,农业机械被越来越多地运用到果蔬生产中。农业机械化在提高生产效率的同时,显著降低了劳动强度,对农业生产可持续发展起到了强有力的支持作用。尤其在果蔬生产中,农业机械的使用正逐渐改变着传统生产模式,以自动化和智能化装备完成播种、栽培和灌溉、收获和其他各环节作业,进而实现农业生产精细化管理。但是在果蔬种植面积不断扩大及市场需求多样化的情况下,如何进一步优化农业机械使用,促进生产效益及产品质量的提高,成为现阶段农业研究中的一项重要任务。本研究探讨了农业机械在果蔬生产中的应用与优化策略,以

  摘要:伴随着全球农业现代化的发展,农业机械被越来越多地运用到果蔬生产中。农业机械化在提高生产效率的同时,显著降低了劳动强度,对农业生产可持续发展起到了强有力的支持作用。尤其在果蔬生产中,农业机械的使用正逐渐改变着传统生产模式,以自动化和智能化装备完成播种、栽培和灌溉、收获和其他各环节作业,进而实现农业生产精细化管理。但是在果蔬种植面积不断扩大及市场需求多样化的情况下,如何进一步优化农业机械使用,促进生产效益及产品质量的提高,成为现阶段农业研究中的一项重要任务。本研究探讨了农业机械在果蔬生产中的应用与优化策略,以期促进果蔬生产向智能化发展,为推动我国果蔬产业的高质量发展提供理论支持和实践指导。

  关键词:农业机械;果蔬生产;应用;优化

  我国是一个农业大国,果蔬产业对农业经济有着举足轻重的影响。但是传统的果蔬生产方式以人力为主,不但效率低,而且劳动成本较高,产品的质量也不够稳定。在劳动力成本日益提高、农村劳动力紧缺的情况下,对农业机械化提出了越来越迫切的要求。近几年,我国果蔬生产机械化有一定发展,特别是采收、播种、移栽及植保过程中,但面临机械设备适应性较差、自动化水平不高、机械和果蔬种植模式不相适应的挑战。另外,在物联网、人工智能等新兴技术蓬勃发展的背景下,结合传统农业机械,可望进一步促进果蔬生产向智能化、精准化发展。

  1农业机械在果蔬生产中的需求分析

  随着我国果蔬产业的发展,农业机械对果蔬生产的要求日益突出。传统果蔬生产主要依靠大量人力进行生产,在市场需求不断增加与劳动力短缺的双重压力下,机械化成为解决这一问题的关键途径。果蔬生产中作物种类繁多、生产周期短、劳动强度大,这一切均需要农业机械。在种植阶段中,机械化种植可以实现整地、播种、移栽等高效作业,保证农作物种植密度均一、生长周期统一,切实提高果蔬产量与质量[1]。从管理环节来看,智能灌溉、精准施肥及病虫害防治的提出不仅能够降低资源浪费,而且能够根据农作物生长实际需要实现精细化管理,从而进一步提高生产效率及资源利用率。收获期、果蔬成熟程度、收获时间等因素常常成为决定产品市场价值高低的关键,而自动化收获机械的使用能够使果蔬在最合适的时机收获,从而避免了人工收获时机不合适造成损失。人们对果蔬采后加工机械化要求越来越高,采用机械化清洗、分级和包装等手段,可极大地增强产品市场竞争力。另外,不同地域和气候条件的果蔬品种多样性还需要机械设备具有更强的适应性和多功能性,以适应不同种植环境的工作需要[2]。在物联网和大数据等现代技术日益发达的今天,农业机械朝着智能化和信息化的发展趋势愈加显著,不仅可以对果蔬生产过程中的每个环节都进行进一步的优化,还可以推动果蔬生产全产业链的升级,以满足消费者不断增长的优质果蔬产品需求。

  2农业机械在果蔬生产中的应用
      2.1农业机械在果蔬种植中的应用

  农业机械用于果蔬种植已成为现代农业生产不可缺少的组成部分,大幅提高了生产效率及农产品品质。利用播种机械可以在较短的时间内完成较大范围的播种工作,从而确保作物种植密度与深度,促使种子出苗率与均匀度得到提高。例如,在栽培西红柿、辣椒等要求精准栽培的农作物上,精量播种机就能按种子大小、形状及重量精准播种,每小时可以进行5~10hm2的作业,这不仅减少了播种时的资源浪费,还确保了种植的行距和株距保持一致,进而促进了作物的均衡生长[3]。通过引进移栽机械,成功地解决了传统人工移栽中劳动强度高和效率低的问题,这种机械移栽方式不仅有助于维护幼苗根系的完整性,还可通过调节移栽深度及行距来保证作物根系扎根于最佳深度,有利于后续生长发育。有些地区果蔬移栽机每小时可移植1000~1500棵果蔬,比人工快几倍。另外,栽培管理机械的使用大幅推动了果蔬栽培过程自动化水平的提升,智能化喷灌系统能够根据土壤湿度、气候条件等因素自动调整灌溉量,以达到水资源有效利用的目的。就病虫害防治而言,植保无人机使用显著提高了作业覆盖率与效率,时速可达到15~20hm2/h之多,而农药使用量则有所下降,且环境影响较小。综合运用这些农业机械,果蔬种植不但生产效率有很大提高,而且农产品品质显著改善,市场竞争力增强。

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  2.2农业机械在果蔬收获中的应用

  农业机械应用于果蔬收获,已成为现代农业生产提高效率,确保产品质量的最核心途径。引进果实收获机械对果蔬种植起着至关重要的作用,特别是对于面积较大的果园或者设施农业,其效率与精确度都要比传统手工采摘的效率与精确度高出很多。以苹果、柑橘等果树为例,现代果实收获机械一般都安装有自动检测系统,可以准确地识别出果实是否成熟,并且通过机械臂完成不会对果实造成破坏的采摘作业,每小时能够收获200~300kg的果实,这不仅显著缩短了收获周期,还成功地减少了在人工采摘过程中可能出现的损害,从而维护了果实的高品质[4]。对于那些需要大量收获的蔬菜,如马铃薯和胡萝卜,地下收割设备通过精确的深度管理和灵活的抓取方法,确保了作物的完整性。通过迅速且高效的收割方式,地下收割机每小时的工作量可以达到1~2hm2,这大幅降低了由于机械伤害而造成的农作物废弃率。在收获容易受损的果蔬,如草莓和西红柿时,结合轻型采摘设备和辅助运输工具,使得整个收获过程变得更为温和与高效,大幅降低了果实受损的可能性。机械化的收割方式不仅提高了工作效率,还降低了劳动成本,在某些农作物种植中,机械化收割的成本甚至比手工收割低30%~50%。同时,随着科技的发展,很多果蔬收获机械具有自动分拣及初步处理功能,可根据水果的大小、色泽等参数对水果进行分级处理,提高了后续加工环节效率,提升了产品市场价值。机械广泛用于果蔬收获,既改变了传统劳动密集型生产方式,又促进了果蔬产业现代化进程,提升了生产整体效益。

  2.3农业机械在果蔬采后处理中的应用

  农业机械应用于果蔬采后处理,是提高农产品质量、增强市场竞争力的关键环节。果蔬采摘之后,加工过程由清洗、分级、包装几个步骤组成,这几个环节对于产品保鲜与销售都有着至关重要的作用。现代清洗设备可针对果蔬类型,使用适应性较强的喷淋和浸泡等各种清洗方式进行清洗,在保证除去表面泥土和农药残留物的前提下不会对果皮造成伤害。例如,采用高压喷淋清洁技术,可以每小时处理10~15t的果蔬,这极大地提高了清洁的效率。分级处理中,自动分级机利用图像识别与传感器技术,可以准确地识别果蔬尺寸、重量、色泽等性状并进行分级,每小时的处理能力可以达到5~10t,这大幅提高了产品的连贯性和市场价值。在包装环节中,自动化包装机可以针对不同水果和蔬菜的特性,采用定量分装、真空包装或气调包装的各种加工方法,这样既可以提高包装速度,每小时可以包装上千种商品,又可以延长果蔬保质期和降低运输过程的损耗率。对于某些易损坏的水果和蔬菜,如草莓和樱桃,可以采用柔性包装技术来保证水果在运输时不被挤压,而采用智能化温控设备来维持冷链运输时的合适温度,从而保证水果和蔬菜新鲜。最近几年出现的智能仓储管理系统可以利用物联网技术实时监测仓储环境,调节其温度和湿度,满足不同果蔬仓储需求,进一步延长了果蔬的贮藏期,还降低了损耗。

  3农业机械应用中的主要问题分析
      3.1机械设备适应性问题

  果蔬的品种繁多,且不同作物的生长周期、形态特征及收获条件等存在明显差异,导致机械设备在实践中常常很难适应各类果蔬多样化的需求。例如,机械设备在各种地形、土壤条件及气候环境等条件下的工作性能各不相同,有些机械在地势平坦、土质疏松等条件下性能优良,但是在山区或者土壤较硬的区域就会出现效率低的情况,甚至会破坏作物的根系。另外,很多果蔬易损性很高,传统机械设备运行时果实易受到机械损伤而使商品价值下降。机械设备缺乏通用性与灵活性,使同一种设备很难满足多种农作物的生产需要,造成生产者需要购买各种不同设备,进而生产成本提高[5]。这些适应性问题既制约着机械化的普遍应用,又影响着生产的整体效益和经济效益。因此,提高机械设备适应性、研究并开发适合不同农作物、复杂环境下使用的多功能设备已经成为机械化发展亟须解决的重点问题。

  3.2自动化与智能化水平不足

  尽管近年来农业机械的自动化技术有所进步,但在实际应用中,许多设备依赖人工操作或半自动化控制,难以实现全流程自动化。这一缺点不但使生产效率降低,而且劳动强度加大、人力成本提高。智能化程度较低的装置很难根据作物生长状况及环境条件准确调节,造成资源浪费及生产管理不细致。例如,施肥、灌溉等作业时,传统机械很难根据实时监测数据对作业参数进行调节,常常会产生过大或过小的现象,从而影响农作物的健康成长。由于数据收集与分析能力不足,因此智能决策系统很难发挥其应有的作用,从而阻碍精准农业的普及。另外,设备间互联互通及系统集成度不高,不能形成有效的智能化管理平台等原因造成机械设备生产协同作业能力不强。

  4农业机械在果蔬生产中优化的策略
      4.1提高机械设备的适应性

  提高机械设备适应性是果蔬生产全程机械化中至关重要的一环,它需要机械设备在各种作物和各种环境条件下都能高效地工作与保证作业质量。机械设备的适应性主要涉及设备对作物多样性、环境多变性的响应能力。例如,在应对不同果蔬种类时,设备需要具备可调节的操作参数,如工作深度、作业速度、切割强度等,以适应不同作物的生长特性和收获要求。西红柿和胡萝卜等果蔬在生长阶段与收获方式上存在显著差异,这就要求机械设备能够根据具体需求调整工作模式。通过模块化设计和多功能配置,可以使同一台设备适应多种作物的生产需求。针对地形复杂和土壤条件多变的挑战,设备需要具备较强的地形适应能力与土壤处理能力。例如,收获机械在山地或坡地作业时,要求具有更高的底盘通过性和倾斜稳定性,同时具备防滑、防陷等特性。设备的传动系统和作业部件应具有可调节性和柔性设计,以应对不同土壤的硬度和湿度[6]。此外,应改进设备的传感器和控制系统,使其能够实时监测作物和环境条件,并通过智能算法调整作业参数,以提高作业的精准性和效率。例如,智能化灌溉系统可以根据土壤湿度传感器的数据自动调节灌溉量,确保水资源的合理利用。

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  4.2促进农业机械的智能化与精准化

  将智能化技术运用到农业机械上,可以实现作业环境、作物生长状态及操作过程等信息的实时监测与数据分析,进而制定更加准确的决策。利用物联网技术实现农业机械与环境传感器和卫星定位系统的连接,可获得土壤湿度、气温和光照等多维度的数据并将其传输给中央控制系统用于分析。该机械设备以大数据与人工智能算法为基础,可自动调节施肥量、灌溉量及作业路径等作业参数,以实现不同地区的精准管理。该精准化作业既可以提高资源利用效率,降低化肥、农药等投入品的使用量,又可以有效地改善农作物生长环境并促进果蔬产量与品质的提高。作物收获阶段,智能化收获机械可以通过图像识别技术对果实成熟度进行检测,并自动筛选出最佳采收时间与模式,降低损失与浪费。通过与无人机、机器人等设备的协同作业,智能化农业机械可以实现无人化操作,显著降低劳动力成本,特别是在大面积果园或复杂地形条件下,其作业效率和安全性得到了大幅提高。智能化和精准化发展也给农民带来了更加丰富的数据支撑,使农民可以结合实际生产需求做出科学的决策。

  4.3推广适应不同区域与作物的机械化模式

  我国地域辽阔,各地区气候、地形及土壤条件千差万别,这就造成了不同地区对于农业机械的要求也不同。例如,南方水稻栽培同北方玉米、小麦栽培在作业方式及对机械设备的要求等方面都存在明显差异;山区及丘陵地带相对平原地区,对机械设备在地形适应性、灵活性等方面也提出了很高的需求。在大力推广机械化模式的同时,需要根据各地区的实际条件,研发并引进适应性好、运行灵活的机械设备。区域性机械化模式可由本地化试验示范决定并根据具体作物及生产条件对机械化作业流程进行优化。例如,水稻主产区可大力推广高效插秧机、联合收割机等;丘陵地带则可大力推广轻型、适应坡地作业的机械设备,以保证机械化作业高效、可靠。在大力推广机械化模式时,还需要强化农机服务体系建设、提供技术支持与培训,保障农户能对机械设备进行娴熟的操作与保养。这几项举措的结合应用将切实提升农业机械化水平和区域农业可持续发展水平。

  5结语

  总之,农业机械应用于果蔬生产,大幅促进了现代农业高效化和智能化的发展。通过机械设备广泛地应用于种植、采收、采后处理过程,可以使果蔬生产效率显著提高、劳动成本下降、产品质量及市场竞争力显著增强。机械设备适应性不强、智能化水平不高、区域差异等挑战仍然存在,制约着农业机械化深入普及。为此,今后发展要以提升设备适应性,促进智能化和精准化技术深度融合为重点,大力推广满足不同地区及作物要求的机械化模式。在政策支持、技术创新和产业协同的共同推动下,农业机械将在果蔬生产中发挥更为重要的作用,助力我国农业的现代化发展和可持续增长。

  [1]薄满如.农业机械自动化技术要点及优化应用措施[J].中文科技期刊数据库(全文版)农业科学,2023,(06):64-67.

  [2]梁晓云.农业机械自动化技术要点及优化应用实践[J].农业工程技术,2023,43(14):42-43.

  [3]李隽钰.小麦农业机械自动化技术要点及优化应用实践[J].南方农机,2023,54(07):80-82.

  [4]于希生.农业机械自动化技术要点及优化应用研究[J].农业开发与装备,2022,(03):24-26.

  [5]何亚飞.农业机械自动化技术要点及优化应用研究[J].河北农业,2022,(11):72-73.

  [6]杨亚杰.分析农业机械自动化技术要点及优化应用措施[J].山东工业技术,2017,(06):245.