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1.3.2精準種植
“秧好半年禾”，精準種植是農作物的關鍵之一。智能種植機械能夠根據不同作物生長特性、土壤特性和種植時的氣候情況實現精準播種和移栽，包括開溝寬度和深度，同步施肥方式，行距、穴(株)距，播種量和覆土深度等。直播和移栽是最常見的2種種植方式。對播種精度要求最高的是超級雜交稻、玉米、大豆、棉花(都要求每穴播1粒種子)以及一些園藝作物和經濟作物。排種器是智能播種機械的核心，由于不同作物種子的大小、形狀各異，對排種器的要求各不相同，常用的排種器有機械式和氣力式2大類，目前，我國這2類排種器的研究與國外的先進水平不斷縮小，部分已達到國外先進水平，如勺輪式、指夾式和氣力式玉米精量排種器基本上與國外處于“并跑”水平。氣力式排種器對種子的大小、形狀要求不嚴格，適合形狀不規則的種子，可以實現高速播種，播種精度高，株距均勻，廣泛應用于各種智能播種機中[67]。華南農業大學[68-70]采用型孔輪式和氣力式排種器，研制成功同步開溝起壟穴播、同步開溝起壟施肥穴播和同步開溝起壟噴施穴播的“三同步”水稻精量穴播機，實現了行距可選、穴距可調、播量可控和仿形作業，在國內26個省市推廣應用，取得了一批高產記錄，在新疆水稻產量超過15 000 kg/hm2。采用電機驅動代替地輪驅動排種器，在播種機上加裝播種量檢測和調控系統以及補種裝置，可以在播種時同步施肥和噴施農藥，該技術的應用范圍不斷擴大，部分地區已經普及[71-72]。
采用移栽作業方式的作物主要有水稻、蔬菜以及一些園藝作物和經濟作物。目前，我國作物移栽技術研究取得重大進展，與國外基本上處于“并跑”的態勢，特別是水稻插秧機，通過采用毯狀苗、缽體苗和毯狀缽體苗，實現了不同品種水稻的精準移栽，插秧時同步施肥，該技術正在逐步普及[73-75]。油菜移栽技術也取得重大突破[76]。
1.3.3精準田間管理
田間管理主要包括水、肥、藥的管理。精準施肥主要包括基肥和追肥。作物種植前精確獲取土壤中的養分情況是精準施基肥的前提。目前，田間實時在線測量土壤中氮磷鉀的技術尚未取得實質性突破，主要是利用衛星定位信息田間取土并在實驗室分析獲得土壤中的養分分布圖；根據養分處方圖，采用智能施肥機實現精準施肥。精確獲取作物的長勢和養分脅迫情況是精準施追肥的基礎。目前，國內外眾多學者采用光譜技術獲取作物長勢信息的研究取得了一定進展。李克亮等[77]在廣東早稻生長中根據水稻長勢采取精準施肥，產量增加9.27%。
精準施藥的機械主要包括地面施藥機械和航空植保機械，根據獲取的作物病蟲草害信息制定的處方圖，進行精準對靶變量噴施。噴霧壓力可調、噴霧流量可調等先進技術已廣泛應用于地面施藥機械和航空植保機械中[78-79]。高地隙寬幅噴桿噴霧機已得到了廣泛應用，通過變軸距調節技術，可以適應多種耕地和不同壟距的作業需要[80]。袁琦堡等[81]成功研究出自動混藥技術，水箱、藥箱和混合器分別設置，根據病蟲草害信息和噴施處方圖在田間作業時實時混藥，實現了藥液濃度和噴量自動調節。航空植保技術近10年來在我國得到了快速發展，成為大田作物植保的主流技術之一，2020年，無人機植保作業面積超過0.67億hm2，田塊邊界自動識別、作物路徑自動規劃、高效低污染施藥、多機協同作業等先進技術等得到了廣泛應用[82]。
精準灌溉技術在國內得到了廣泛應用。在土壤中設置傳感器，精確獲取土壤中的含水量，根據作物不同生長期的需水規律，進行精準灌溉，可實現水肥藥一體化灌溉[83]。實踐表明，精準灌溉可大幅度減少用水量，提高作物產量[84]。徐剛等[85]采用物聯網技術和傳感器網絡采集農田的溫濕度和光照強度等參數，以此優化灌溉策略。阮俊瑾等[86]設計了一種能實現灌溉、混藥和施肥一體的球混式水肥灌溉系統。
1.3.4精準收獲
對精準收獲的基本要求是根據作物成熟度適時收獲，根據作物長勢和產量自動調節收獲機前進速度、割臺高度、脫粒滾筒轉速和清選等工作參數，對各部件工作狀況實現監控、顯示和報警。目前，國內外的收獲機普遍采用電子和液壓技術，實現了上述功能，還可以生成產量分布圖[87]。陳進等[88]采用圖像處理的方法，對收獲的水稻成分進行在線識別，破碎籽粒、稻稈雜質以及稻梗雜質的綜合評價指標分別達到92.92%、90.65%和90.52%，為調節作業參數提供了依據。麻芳蘭等[89]設計了一種以切割系統負載壓力作為反饋信號的甘蔗收獲機入土切割切深自動控制系統，切割器可隨負載壓力的變化而調整切割深度，入土切割深度達20 mm左右，調整誤差為2 mm左右。張光躍等[90]研制了一種基于壓電陶瓷傳感器的清選損失率在線監測系統，實現了聯合收獲機工作過程中谷物損失率的實時監測，測量誤差小于4.1%。
張漫等[91]在收獲機上安裝產量傳感器和衛星定位信號接收裝置，生成了我國首張小麥產量分布圖。我國濰柴雷沃公司、中國一拖集團有限公司和沃得農機公司等一些農機企業生產的收獲機已開始安裝谷物產量、含水率、流量、損失率和含雜率傳感器，提高了智能化水平。濰柴雷沃公司研制的玉米穗莖收獲機，可一次完成玉米果穗摘取、輸送、剝皮、莖稈切割等功能，具有果穗損傷率低、莖稈喂入均勻、切碎質量好、功率消耗小等特點[92-93]。中聯重機的AS60型甘蔗收獲機實現了衛星定位和自動導航等功能[94]。
