鲜食玉米智能化收获技术发展现状与展望

杨金砖

(黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081)

0 引言

农业生产对于保障我国粮食安全、民生发展具有重要意义，是保障人民生活水平稳步提升的支撑条件。玉米是我国主要粮食作物之一，也是饲料产业及工业发展的重要原料之一[1-4]。近年来，玉米产业结构发生了较大的改变，鲜食玉米出现供大于求的矛盾局面，因此，需要对玉米产业结构进行合理调整，面对玉米市场的不断变化，鲜食玉米作为一种经济效益高、口感好、营养价值高的玉米品种得到了广大人民的喜爱，其种植面积也逐渐扩大，表明鲜食玉米具有广阔的市场发展前景[5-6]。

随着我国鲜食玉米种植面积的不断扩大与发展，以及农业劳动人口的流失，农业机械化、智能化发展水平成为农业发展的支撑条件与技术[7]。鲜食玉米需要在玉米乳熟期及蜡熟初期进行收获，因此收获时间短、收获时玉米含水率较高、收获时效性较强，其对收获时间及技术提出了较高的要求，但是目前我国鲜食玉米收获技术存在收获效率低、籽粒破损率较高等问题。提高鲜食玉米收获机械化、智能化水平对于保障我国粮食安全、提高农业生产效益具有重要发展意义。

1 重要作用

1.1 引导农业生产方式的转变

目前，我国农业生产属于“资源高强度开发”式农业生产方式，虽然对社会经济发展及经济效益的提升做出了巨大贡献，但是以牺牲资源消耗及环境破坏为代价，因此改变农业生产方式，提高精准农业的发展，促进农业生产各个环节逐渐向智能化、科学化及规范化方向发展是构建资源节约型及环境友好型的技术前提(图1)。农业生产主要分为耕、种、收三大环节，而智能化收获技术是基于高精度定位技术、视觉识别技术、智能控制技术、地理信息系统、全球定位系统、专家系统等实现精准化收获作业，是改变传统农业生产模式的重要方式，从根本上改变农业资源配置、结构及生产效率，不断提高农业生产的技术含量与水平。

图1 我国农业生产方式发展历程

1.2 支撑现代化农业生产方式建设

农业生产综合水平是衡量现代化农业发展的重要指标，农业智能化发展提高了农业生产规模与生产效率，实现了传统人工作业不能达到的农业生产要求，改善农业生产条件，推动我国农业规模化、科学化、集约化、产业化发展，是推动传统农业向现代化农业发展的重要因素[8]，用现代科技改造农业生产模式，用科技力量装备农机发展，是推动我国现代化农业发展最直接、最有效地途径。

1.3 促进农业增效农民增收

社会主义新农村建设的主要目标是提高农户经济收入，同时提高农业生产效率、促进农民增收是农业发展的主要目标，同时也是建设社会主义新农村的重要任务，提高农业生产效率是缩短城乡差距、推动农业科技创新的重要措施。因此，农业科技化是促进农业增效及农民增收的重要支撑条件。

1.4 增强农业国际竞争力

随着国际农业发展市场对粮食结构的调整，鲜食玉米的种植面积占比逐渐降低，更加倾向于更高经济价值的鲜食玉米方向发展。鲜食玉米机械化生产成为目前国内外主要研究方向与课题，因此，鲜食玉米机械化、智能化收获技术的研究迫在眉睫。提高鲜食玉米机械化、智能化收获技术对于全面提升我国粮食国际竞争力成为我国现代化农业生产方式的出发点及国际立足点，随着国际市场的不断开放，我国各项农产品出口贸易逐渐扩大，为了在国际市场激烈竞争中取得一席之地，必须加强农业智能化科技发展水平，保障农业生产科学、高效、稳定发展。

2 发展现状与存在的问题

目前，鲜食玉米收获装备主要分为鲜食玉米果穗收获机及籽粒收获机两种，根据动力配备方式又可以分为自走式鲜食玉米收获机、背负式鲜食玉米收获机、牵引式鲜食玉米收获机等[9]。随着新技术的研发和转化力度，除原有果穗鲜食玉米收获机机型，国内外相继开发了籽粒直收、穗茎兼收等多个规格型号的鲜食玉米收获机。通过对鲜食玉米智能化收获装备及技术的分析可知，目前鲜食玉米收获装备自动化、智能化技术较低，鲜食玉米农业装备竞争力较弱，与国外先进的电子信息技术、生物技术及液压技术等相比，我国技术水平较为落后，鲜食玉米智能化收获技术需要基于田间信息技术、产量在线监测技术及视觉识别技术等的发展，但是目前该技术存在综合水平较低，资源配置不合理、基础设施较为落后等问题，进一步限制了我国农机装备智能化水平的提升。在传统鲜食玉米收获机基础上，逐步提高机械的数字化、智能化、信息化，加强高端装备与技术集成，如智能传感器技术、物联网技术、卫星导航技术、移动通信技术、大数据技术等，逐步提高鲜食玉米收获机的自适应控制收获、自动定位收获机无人驾驶收获作物等功能，提高收获机械整体性能。

3 发展趋势与研究重点

3.1 推动产学研结合发展

农业智能化发展涉及农机生产企业、高校科研机构、科研院所、农机推广体系等机构的共同发展，构成完善的农业机械化发展链条，为了提高鲜食玉米智能化收获机的发展，应不断依托科研院所及高校中强大的科研队伍与人才进行新技术、新装备的设计与研发，基于生产企业不断引导实现资源的合理配置与市场的高效发展，最后基于农机推广体系通过一系列的推广、试验等建立相关的示范推广基地，最大限度地满足不同地区对实际生产产品的需要，提高科研院所及高校的科研成果转化、应用与实施。

3.2 农机与农艺技术相结合

我国地域辽阔，农业生产中的土壤类型、地形条件、栽培方式及特色品种都存在较大的差异性，因此，应根据不同地区实际生产条件与生产模式，与当地农艺技术相结合，才能最大限度地发挥农业机械实用性，农机与农艺技术相结合才能实现农业生产效率的提升，保障农业生产高产与高效。具体实施途径主要是在研发新技术及新装备时，必须统一农机与农艺专家的研发理论，更新合作理念，实现农机与农艺技术的互动与协调发展，如鲜食玉米分为甜玉米、糯玉米及甜糯玉米，根据不同类型的鲜食玉米品种进行不同机械技术参数的调整，实现鲜食玉米智能化收获水平的高效提升。

3.3 提高农机政策扶持，加强智能农机补贴力度

通过我国农业部颁布的《2021—2023年农机购置补贴指导意见》可知，未来应进一步加强对于农机科技自主研发创新能力，加大智能农机使用力度，在提高鲜食玉米机械化及自动化收获的基础上，深化智能化农机创新及北斗系统在农业生产中的应用，提升鲜食玉米方面的智能农机补贴份额(表1)。各地区及部门应积极响应政策发展，努力提升智能化技术及装备在鲜食玉米生产中的应用与发展。

表1 《2021—2023年农机购置补贴指导意见》概况

3.4 自主创新与国外引进技术相互结合

发展我国农业机械化技术要坚持自主创新与国外先进技术相互结合，立足于我国农业生产基本情况及产业发展特征，在大力引进国外先进技术消化吸收的同时提高技术集成与创新能力，优化国内农机生产企业生产结构。提升技术水平，统筹兼顾国内创新与国外引进，建立我国农业机械化水平长效发展机制，以开放促进我国农业技术的发展与自主创新。

3.5 促进鲜食玉米收获技术向大型化、多功能、高效率发展

由于农村劳动力大量转移，导致农田荒废，因此，应进一步扩大农业生产规模，实现农业集约化发展，要求农业机械化逐步向大型化、集约化及规模化方向发展。鲜食玉米由于其生长特殊性，为了保持鲜食玉米在最鲜嫩的时期进行收获，且收获时期农业劳动强度高、作业环境较为恶劣，甚至需要连续十几个小时在高温下进行农业生产，因此，鲜食玉米智能化收获机械应向高效性、安全性及舒适性方向发展，如鲜食玉米智能化收获装备应配备封闭恒温驾驶室及自动导航与监视系统，在减少驾驶人员工作强度的同时提高工作效率。

4 结论

本研究通过对国内外鲜食玉米收获装备进行研究得到如下结论。1)鲜食玉米智能化收获技术是引导现代农业生产方式转变的重要支撑技术之一，同时也是支撑农业高效发展、促进农业增效及农民增收的基础条件，因此，应逐步提高我国鲜食玉米智能化收获技术及装备的研究；2)鲜食玉米智能化收获技术研究处于初步阶段，农业装备竞争力较低，与国外先进的电子信息技术、生物技术及液压技术、田间信息技术、产量在线监测技术及视觉识别技术等相比发展水平较低，限制了我国农机装备智能化水平的提升；3)基于目前我国鲜食玉米智能化收获技术的发展现状，提出未来我国应进一步深化鲜食玉米智能化水平的提升，推动产学研共同发展与农机农艺技术相互结合，坚持国外技术引进与自主创新能力发展，进一步促进我国鲜食玉米智能化收获技术向高效化、系列化、信息化方向发展，创新突破鲜食玉米收获核心问题，不断满足鲜食玉米全程机械化生产需要。