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农业工程中农业机械化对生态环境的影响及可持续发展策略

常久林
  
大通媒体号
2025年15期
安徽省当涂县江心乡政府 243106

摘要:农业机械化的推广提升了农业生产效率,但也对生态环境产生了多方面的影响,包括土壤质量下降、能源消耗增加以及农业生态系统的破坏。本文分析农业机械化对生态环境的影响,探讨土壤结构破坏、农业废弃物排放及温室气体排放等问题,并提出可持续发展策略,包括推广绿色农机技术、优化耕作模式、提升资源循环利用率等,以实现农业现代化与生态环境保护的协调发展。

关键词:农业机械化;生态环境影响;可持续发展

最早起源于20世纪初,随后快速形成以规模化种植、化肥、农药、机械为支柱的现代化农业,这种通过依靠机械能源和化学能源大量投入换取高产出的农业模式也被称为“石油农业”。石油农业极大提高了粮食供给量,改善了粮食供需矛盾,但同时,早期大规模机械化作业中出现的能源过度消耗、土壤严重侵蚀、生态恶化等问题引起国外学者的广泛关注。

一、农业机械化对生态环境的影响

(一)农业机械化对土壤质量的影响

农业机械化在提高耕作效率的同时,也对土壤质量造成一定影响。大型农机的长期碾压会导致土壤结构破坏,使土壤的孔隙度下降,透气性和保水能力减弱,影响作物根系的正常生长。深翻机械在作业过程中可能导致表层土壤结构紊乱,加剧土壤侵蚀和退化,影响农业生态系统的稳定性。在长期机械化耕作的条件下,土壤的有机质含量降低,微生物群落结构发生变化,使得土壤的生物活性下降,进一步影响农业生产的可持续性。

(二)农业机械化对农业生态系统的影响

农业机械化在提升生产效率的同时,也会对农业生态系统产生干扰,影响生物多样性。高强度的机械化作业会改变农田环境,使得部分动植物生存环境受到破坏。例如,联合收割机的广泛应用减少了田间作物残茬的存留,使得依赖农田生存的昆虫和小型哺乳动物种群减少。过度依赖机械化施肥和农药喷洒设备,可能导致化学品的过量使用,使土壤和水体污染加剧,破坏生态平衡。机械化农业作业如果缺乏生态管理措施,可能会导致农业生态系统的稳定性下降,影响长期农业生产的可持续发展。

(三)农业机械化对能源消耗与碳排放的影响

农业机械化的发展提高了农作物的种植效率,但同时也增加了能源消耗和温室气体排放。传统农业机械以柴油为主要能源来源,大量的燃油消耗导致二氧化碳、一氧化氮等温室气体的排放,增加了农业生产的碳足迹。部分老旧农机设备能效较低,尾气排放污染较重,对大气环境造成压力。随着农业机械化水平的提升,如何降低能源消耗,提高农机设备的节能减排能力,已成为农业绿色发展的关键问题。

二、农业机械化可持续发展策略

(一)推广绿色农机技术减少环境污染

农业机械化的可持续发展需要依赖绿色农机技术的推广,提高机械设备的环保性能,减少农业生产过程中对环境的污染。新能源农机设备的应用是减少污染的重要手段,例如电动拖拉机和氢燃料农业机械可以降低化石燃料的消耗,减少温室气体排放。太阳能灌溉系统的推广可替代传统柴油机泵,提高水资源利用效率的同时减少能源消耗。优化农机的排放控制技术,提高燃油利用率,减少颗粒物和氮氧化物的排放,降低空气污染。精准农业技术的应用可以减少农药和化肥使用量,例如无人机喷洒技术可精准控制农药的投放,避免过量施用造成土壤和水体污染。智能灌溉系统能够根据土壤湿度自动调节水量,减少水资源浪费,提高灌溉效率。绿色农机技术的推广不仅减少了农业生产对生态环境的影响,也推动农业机械化向低碳、节能方向发展,提高农业生产的可持续性。

(二)优化耕作模式保护土壤生态

机械化耕作的广泛应用在提高农业生产效率的同时,也容易对土壤生态系统造成破坏,因此需要优化耕作模式,减少机械化作业对土壤的影响。免耕技术和保护性耕作模式的应用可以减少土壤翻耕次数,降低土壤侵蚀的风险,提高土壤有机质含量,增强土壤生态系统的稳定性。合理安排农机作业时间和方式,可减少大规模机械作业对土壤结构的破坏,降低土壤压实程度,提高土壤透气性和保水能力。采用农作物轮作和间作模式,通过不同作物根系对土壤的改良作用,提高土壤养分利用率,增强土壤微生物群落的多样性,提升土壤健康水平。智能监测系统可用于监控耕作区域的土壤湿度、肥力和微生物状况,为耕作模式的优化提供科学依据。优化耕作模式不仅能够提高农业生产的可持续性,还能在机械化农业与生态保护之间建立平衡,减少因机械化作业带来的生态破坏,确保农业生态系统的长期稳定。

(三)加强农业废弃物资源化利用

农业机械化的推广带来了大量农业废弃物的产生,包括农作物秸秆、农用塑料以及农机尾气等,加强农业废弃物的资源化利用,是推动农业可持续发展的重要措施。秸秆综合利用技术的推广可以有效减少焚烧秸秆造成的空气污染,秸秆还田可改善土壤结构,提高土壤有机质含量,秸秆发电可作为可再生能源加以利用,提高能源利用效率。建立农田废弃塑料的回收处理体系,减少农田白色污染,推动可降解农用薄膜的应用,提高农业环境的健康水平。农业生产过程中产生的有机废弃物可通过生物降解和堆肥技术转化为有机肥,提高农业资源的循环利用效率。农机尾气排放的治理也是重要的废弃物管理内容,优化农机燃油结构,采用低碳燃料,减少尾气对空气质量的影响。农业废弃物的资源化利用,不仅能够减少污染排放,还能提高农业生产系统的生态循环能力,提升农业可持续发展水平,确保农业机械化与生态环境保护的协调统一。

(四)构建农业机械化生态管理体系

农业机械化可持续发展需要建立健全的生态管理体系,提高农机作业的生态适应性,降低机械化农业对环境的不良影响。建立农业机械环境影响评估制度,对新型农机设备的环保性能进行严格审核,确保农机设备符合节能减排标准,减少农业生产对环境的影响。制定合理的农机作业规范,提高农机作业的科学性,减少机械碾压对土壤的破坏,优化农田道路布局,降低土壤压实度,提高农业生产的生态稳定性。推动政府、科研机构和农户之间的协同合作,制定农业机械化绿色发展政策,鼓励节能环保型农机设备的推广应用,并提供财政补贴,降低农户购买绿色农机的经济负担,提高绿色农机的普及率。建立农业机械排放监测体系,通过物联网技术实时监测农机尾气排放情况,优化农机运行管理,减少污染物排放,提高农业机械运行的环保性。

结束语:农业机械化的快速发展在提升农业生产效率的同时,也对生态环境产生了不同程度的影响,包括土壤质量下降、生物多样性减少和能源消耗增加等问题。为了推动农业机械化的可持续发展,需要推广绿色农机技术、优化耕作模式、加强农业废弃物资源化利用,并构建农业机械化生态管理体系。

参考文献

[1]于悟然.推动农业机械化与农机装备产业转型升级[J].中国农业资源与区划,2023,44(4):14,23.

[2]贺青,张俊飚,张虎.农业机械化对农业碳排放的影响———来自粮食主产区的实证[J].统计与决策,2023,39(1):88-92.

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