作為我國(guó)重要的糧食基地，東北地區(qū)對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展始終扮演著重要推動(dòng)作用和關(guān)鍵角色。而在社會(huì)現(xiàn)代化程度的不斷加深條件下，傳統(tǒng)水稻種植方式正在面臨著諸多挑戰(zhàn)，如自然因素干擾性強(qiáng)、勞動(dòng)力短缺與成本上升、各類資源利用效率下降等。因此如何利用各種先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)手段增強(qiáng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性，對(duì)于東北地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展和國(guó)家糧食安全具有重要保障和支撐意義。一、東北地區(qū)的水稻育苗與智能化技術(shù)1、水稻品種的選擇水稻的耐寒性是東北地區(qū)水稻種植所需要考慮的最關(guān)鍵因素之一。東北地區(qū)低溫天氣較為常見(jiàn)，特別是在水稻種植的育苗期和移栽初期，因此應(yīng)盡可能選擇在低溫環(huán)境下仍能保持較高發(fā)芽活力的水稻品種，保證幼苗能夠順利度過(guò)短暫低溫環(huán)境，削弱凍害對(duì)其產(chǎn)生的生長(zhǎng)影響。另外，水稻品種的抗病能力也對(duì)成熟質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。稻瘟病、紋枯病等病害是東北地區(qū)在水稻種植過(guò)程中常見(jiàn)的病害種類，種植人員可以選擇體內(nèi)防御機(jī)制較強(qiáng)的植株抵御相關(guān)病蟲(chóng)害的侵染，避免葉片、莖稈和穗部出現(xiàn)發(fā)育不良等問(wèn)題。2、苗床準(zhǔn)備①苗床選址與土壤處理種植人員應(yīng)選擇地勢(shì)平坦的大規(guī)模地塊作為苗床位置，這類地塊不僅能夠保證灌溉水和排水的順暢性和均勻性，減少因局部積水或干旱現(xiàn)象導(dǎo)致的水稻發(fā)育不良，還能在播種后的發(fā)芽期和幼苗前期為苗床供應(yīng)充足的水源和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。與此同時(shí)，還應(yīng)選擇背風(fēng)向陽(yáng)的種植環(huán)境來(lái)為苗床營(yíng)造溫暖的小氣候環(huán)境，在一定程度上提高苗床溫度，進(jìn)一步催生種子發(fā)芽和幼苗的生長(zhǎng)。對(duì)種植地土壤的前期處理應(yīng)遵循以下步驟：首先要對(duì)種植地土壤進(jìn)行深耕細(xì)作，為保證土壤通氣性和透水性能夠得到改善，從而為水稻根系生長(zhǎng)提供更加疏松的土壤，耕地應(yīng)打破犁底層且耕翻深度一般在15～20厘米;其次，要在深翻過(guò)程中清除種植地土壤中存在的雜草等雜物，防止病蟲(chóng)害在此處滋生或土壤肥力的均勻性受到影響，同時(shí)還要將深耕后的土壤進(jìn)行平整處理，保證苗床表面無(wú)明顯起伏，以此來(lái)增強(qiáng)播種深度的一致性;再次，要通過(guò)土壤檢測(cè)的方式來(lái)確定種植地土壤當(dāng)前的酸堿度并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。針對(duì)酸性過(guò)高的土壤，可以采取在種植地內(nèi)適當(dāng)施加石灰的方式進(jìn)行改良，保證水稻能夠在微酸性至中性土壤的環(huán)境中吸收更多有利于其生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)成分;最后，還要根據(jù)土壤當(dāng)前肥力狀況適當(dāng)添加有機(jī)肥和磷肥，以此達(dá)到改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤微生物活性、增強(qiáng)水稻幼苗抗逆性的目的。②智能傳感器的輔助作用為保障水稻苗床水分適宜，可以在苗床準(zhǔn)備階段使用智能傳感器設(shè)備作為精準(zhǔn)管理的支撐和輔助。具體來(lái)說(shuō)，種植人員可以將土壤濕度傳感器的多個(gè)探頭埋在種植地苗床不同深度位置上，以此來(lái)對(duì)土壤含水量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于該類傳感器的運(yùn)行是基于電容原理和時(shí)域反射原理，因此當(dāng)土壤濕度低于預(yù)設(shè)最低值時(shí)，傳感器能夠?qū)⑾鄳?yīng)信號(hào)準(zhǔn)確傳輸給中央控制系統(tǒng)，提醒種植人員及時(shí)進(jìn)行灌溉。3、播種與育苗管理①播種時(shí)間與播種量的確定東北地區(qū)水稻育苗的最終效果受當(dāng)?shù)貧鉁睾退x水稻品種特征的雙重影響。由于東北地區(qū)冬季較長(zhǎng)，春季氣溫回升緩慢且溫度變化幅度較大，種植人員在播種時(shí)間的選擇上，必須確保當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁啬軌蚍€(wěn)定在5～10℃時(shí)才能開(kāi)始播種。這一溫度區(qū)間能夠有效保證水稻種子順利發(fā)芽，減少因氣溫波動(dòng)大或低溫導(dǎo)致發(fā)芽率降低和幼苗受損的風(fēng)險(xiǎn)。除此之外，在基因特性等因素的影響下，不同水稻品種對(duì)播種時(shí)間的要求有著較為明顯的差異。通常情況下，早熟水稻品種能夠在較短的生長(zhǎng)周期內(nèi)完成發(fā)芽，且對(duì)低溫有著較強(qiáng)的耐受性，因此可以采取適當(dāng)早播的方式;而晚熟品種則更需要環(huán)境的穩(wěn)定性，因此最晚可能要等到5月上旬才開(kāi)始播種，確保能夠滿足其在生育期生長(zhǎng)的足夠熱量。播種量的確定則需要綜合考慮水稻品種的發(fā)芽率、千粒重、移栽密度等關(guān)鍵因素。其中發(fā)芽率高的水稻品種則意味著在其他條件相同的情況下，該品種有更多的種子能夠正常發(fā)芽，因此可以適當(dāng)減少播種量;而對(duì)于千粒重較小的品種來(lái)說(shuō)，由于單位重量的種子數(shù)量較多，因此可以在保證水稻苗數(shù)充足的前提下適當(dāng)提高播種量;移栽密度則代表每平方米苗床所需要培育的水稻幼苗數(shù)量，與千粒重有著內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。以平均發(fā)芽率在90%以上，且千粒重為25克左右的水稻品種為例，若其在種植過(guò)程中所產(chǎn)生的移栽密度為每平方米25～30株，則相對(duì)應(yīng)的苗床播種量一般在每平方米200～300克左右。合理的播種量能夠?yàn)樗居酌缣峁┳銐虻纳L(zhǎng)空間，避免因過(guò)于擁擠導(dǎo)致光照不均勻營(yíng)養(yǎng)成分吸收度不平均的問(wèn)題。②育苗期的智能環(huán)境控制系統(tǒng)智能環(huán)境控制系統(tǒng)能夠在溫度、濕度和光照三方面對(duì)處在育苗期的水稻進(jìn)行環(huán)境調(diào)節(jié)。在溫度調(diào)節(jié)方面，基于智能溫控功能的環(huán)境控制系統(tǒng)借助分布在苗床內(nèi)的多個(gè)溫度傳感器和其中的溫度感應(yīng)元件，能夠有效感知苗床內(nèi)的溫度變化，當(dāng)環(huán)境溫度低于下限值時(shí)，控制系統(tǒng)將會(huì)向電熱線加熱系統(tǒng)等加熱設(shè)備發(fā)送指令進(jìn)行自啟動(dòng)，為苗床提供格外的熱量;當(dāng)環(huán)境溫度高于上限值時(shí)，控制系統(tǒng)將會(huì)向電動(dòng)通風(fēng)扇等通風(fēng)設(shè)備發(fā)送指令進(jìn)行自啟動(dòng)，通過(guò)增加空氣流通的方式帶走一部分熱能，保證溫度穩(wěn)定在適宜范圍內(nèi)。在濕度調(diào)節(jié)方面，基于電容式或電阻式原理的濕度傳感器能夠準(zhǔn)確檢測(cè)當(dāng)前苗床所處空氣環(huán)境濕度。當(dāng)環(huán)境內(nèi)相對(duì)濕度平均值低于60%時(shí)，傳感器則會(huì)將數(shù)據(jù)指令傳輸至控制系統(tǒng)端并啟動(dòng)噴霧設(shè)備，同時(shí)還能對(duì)噴霧噴出形狀進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，避免水滴過(guò)大對(duì)幼苗造成損害;當(dāng)環(huán)境內(nèi)相對(duì)濕度平均值高于80%時(shí)，則會(huì)在傳感器的數(shù)據(jù)傳送條件下采取通風(fēng)降濕的方式，切斷各種真菌病害在高濕度環(huán)境下的傳播途徑。在光照調(diào)節(jié)方面，光照傳感器能夠?qū)γ绱驳娜照諒?qiáng)度和光照時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行明確，在光照不足時(shí)啟動(dòng)補(bǔ)光燈，必要時(shí)還可以通過(guò)調(diào)節(jié)藍(lán)光和紅光的比例來(lái)保證幼苗能夠正常進(jìn)行光合作用。二、東北地區(qū)的水稻插秧與智能化技術(shù)1、確定插秧時(shí)間氣溫因素是東北地區(qū)進(jìn)行插秧和后續(xù)管理作業(yè)所需要考慮的一個(gè)最重要因素，為避免低溫環(huán)境下秧苗根系活力不足，導(dǎo)致其在土壤中的扎根和返青速度下降，東北地區(qū)的水稻插秧時(shí)間通常在5月中下旬開(kāi)始，一直持續(xù)到6月上旬，這個(gè)時(shí)期的氣溫相對(duì)穩(wěn)定，能夠滿足水稻秧苗生長(zhǎng)對(duì)溫度的基本需求。除此之外，秧苗的自身生長(zhǎng)能力也在一定程度上影響了插秧的進(jìn)行時(shí)間。秧苗生長(zhǎng)至3～4葉期時(shí)就已經(jīng)具備了較為完善的根系和葉片，抗逆能力也較幼苗時(shí)期有所提升，對(duì)種植環(huán)境具有更好的適應(yīng)性，此時(shí)插秧能夠保證秧苗在短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)新生長(zhǎng)環(huán)境并恢復(fù)較強(qiáng)的生長(zhǎng)狀態(tài)。2、確定插秧密度和深度①合理密植的確定因素合理的插秧密度是影響東北地區(qū)水稻產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，需要種植人員對(duì)水稻品種特性、土壤肥力和灌溉施肥條件等多個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮。從水稻品種特性的方面來(lái)看，對(duì)于雜交水稻等分蘗能力強(qiáng)的品種來(lái)說(shuō)，插秧密度一般維持在每平方米25～30穴，以保證每個(gè)分蘗都有足夠的生長(zhǎng)空間和營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，使每株秧苗都能在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生足夠多的有效分蘗;而對(duì)于部分分蘗能力較弱的常規(guī)水稻品種來(lái)說(shuō)，為保證單位面積的水稻穗數(shù)應(yīng)適當(dāng)將密度提升至每平方米35～40穴。從土壤肥力的方面來(lái)看，由于高肥力土壤內(nèi)部富含大量營(yíng)養(yǎng)成分，能夠?yàn)樘幱诓煌L(zhǎng)階段的水稻持續(xù)進(jìn)行養(yǎng)分供給，因此在此種土壤條件下的插秧密度可以適當(dāng)降低，從而激發(fā)水稻個(gè)體的生長(zhǎng)潛力，確保其能夠形成較大的穗形和較多的粒數(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和質(zhì)量的雙重提升，這種合理密植的方法更適合在肥沃的黑土地區(qū)內(nèi)開(kāi)展;中低肥力土壤則需要通過(guò)適當(dāng)提升插秧密度的方式來(lái)彌補(bǔ)土壤營(yíng)養(yǎng)成分含量的不足，確保單位面積上有足夠多的健康穗數(shù)，以實(shí)現(xiàn)當(dāng)季相對(duì)穩(wěn)定的水稻產(chǎn)量。從灌溉施肥條件的方面來(lái)看，由于水稻在灌溉條件良好且水源充足的地區(qū)能夠得到長(zhǎng)期且穩(wěn)定的水分供應(yīng)，因此可以通過(guò)適當(dāng)提升插秧密度的方式，保證該種植范圍內(nèi)多數(shù)植株的生長(zhǎng)需求同時(shí)得到滿足;而對(duì)于灌溉條件較差或水資源相對(duì)匱乏的種植區(qū)域來(lái)說(shuō)，應(yīng)適當(dāng)在一般基礎(chǔ)上降低插秧密度，避免因水分競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致水稻植株生長(zhǎng)不均衡問(wèn)題的出現(xiàn)和蔓延。②智能插秧機(jī)的實(shí)際應(yīng)用智能插秧機(jī)在東北地區(qū)水稻種植過(guò)程中的應(yīng)用增強(qiáng)了插秧作業(yè)的高效和精準(zhǔn)程度，種植人員能夠在GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的功能輔助下實(shí)現(xiàn)對(duì)種植范圍內(nèi)的自動(dòng)導(dǎo)航，使智能插秧機(jī)能夠按照預(yù)設(shè)路線進(jìn)行插秧，在保證插秧橫直、株距均勻的基礎(chǔ)上，為后續(xù)田間管理和收割作業(yè)提供了方便。不僅如此，種植人員可以根據(jù)自身實(shí)際情況和對(duì)水稻的種植密度要求，對(duì)智能插秧機(jī)的株距和行距進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。由于搭配了相應(yīng)的傳感器設(shè)備，智能插秧機(jī)能夠通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)信息反饋和自身精準(zhǔn)的機(jī)械傳動(dòng)，將插秧密度控制在合理范圍之內(nèi)，保證種植地內(nèi)每平方米的插秧數(shù)符合設(shè)定要求。與此同時(shí)，種植人員還可以將壓力傳感器和深度調(diào)節(jié)裝置安裝在智能插秧機(jī)相應(yīng)位置上，從而保證智能插秧機(jī)的插秧深度維持在2～3厘米，秧苗根系與種植地土壤的接觸提供有利條件，促進(jìn)秧苗快速扎根并返青。而智能插秧機(jī)插秧爪插入土壤的阻力則主要通過(guò)壓力傳感器的感應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到插入阻力發(fā)生變動(dòng)時(shí)會(huì)將變動(dòng)數(shù)據(jù)以及結(jié)果預(yù)測(cè)反饋給深度調(diào)節(jié)裝置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能插秧機(jī)插秧爪下降高度的自動(dòng)調(diào)整，增強(qiáng)插秧深度在整個(gè)種植地范圍內(nèi)的移植性和平均性。三、東北地區(qū)的水稻田間管理與智能化技術(shù)1、灌溉管理①水稻在不同生長(zhǎng)階段對(duì)水分的需求處于不同生長(zhǎng)周期內(nèi)的水稻對(duì)于水分的需求有明顯的階段化和差異化特征，為保證東北地區(qū)水稻種植的當(dāng)期產(chǎn)量與質(zhì)量，種植人員應(yīng)根據(jù)不同生產(chǎn)階段采取不同的水分管理措施。返青期是水稻在經(jīng)過(guò)移栽處理后進(jìn)入的第一個(gè)關(guān)鍵生長(zhǎng)時(shí)期，此時(shí)需要保證水稻田內(nèi)的水層不宜過(guò)高。這種淺水環(huán)境能夠幫助秧苗營(yíng)造一個(gè)更加舒適的溫度和濕度條件，從而促進(jìn)幼苗快速返青。另外，種植人員在此過(guò)程中需要定期對(duì)淺水層蓄水情況進(jìn)行查看。若在水稻返青期出現(xiàn)缺水問(wèn)題，秧苗根系與土壤結(jié)合率將會(huì)大大降低，根系也可能會(huì)因無(wú)法正常吸水導(dǎo)致葉片發(fā)黃枯萎。對(duì)于處在分蘗期的水稻灌溉管理來(lái)說(shuō)，應(yīng)著重采取以淺水勤灌為主要原則的水分管理措施，由于水稻植株會(huì)在此階段開(kāi)始進(jìn)行大量分蘗，因此適度的潛水層不僅能夠?yàn)槠涮峁┓痔Y所需的足量水分和適宜的溫度，還能使陽(yáng)光更好的照射到水稻根部，進(jìn)一步促進(jìn)低位分蘗的發(fā)生。若淺水層水位過(guò)高，則可能會(huì)導(dǎo)致種植地土壤內(nèi)養(yǎng)分含量下降，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致已發(fā)生的水稻分蘗芽死亡。拔節(jié)孕穗期是水稻需水的臨界期，種植人員需要將水層高度維持在6～8厘米，這樣才能保證水稻莖節(jié)迅速在水中伸長(zhǎng)，幼穗也在此階段開(kāi)始分化發(fā)育。同時(shí)，深度適中的水層還能避免稻穗分化受阻問(wèn)題的出現(xiàn)，在為水稻植株提供良好支撐的同時(shí)，杜絕因莖節(jié)伸長(zhǎng)程度過(guò)高而出現(xiàn)的倒伏現(xiàn)象。生長(zhǎng)至抽穗開(kāi)花期的水稻對(duì)水分具有較高的敏感性和需求度，因此需要將水層高度控制在5～7厘米左右。控制在該高度范圍內(nèi)的水層能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)田間濕度的維持和促進(jìn)花粉的傳播受精兩種效果。對(duì)于處在灌漿成熟期的水稻來(lái)說(shuō)，種植人員需要采取干濕交替的水分管理與灌溉方法，秉持先濕后干的原則，在灌漿初期以較為豐厚的土壤濕度滿足水稻籽粒的灌漿需求;在灌漿中后期要適當(dāng)降低土壤濕潤(rùn)度，必要時(shí)讓土壤保持適度干燥，并將該狀態(tài)保持至水稻成熟階段，這樣才能有利于水稻根系活力的維持和營(yíng)養(yǎng)成分在其內(nèi)部各位之間的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)籽粒品質(zhì)的提高和收獲后存儲(chǔ)性能的增強(qiáng)。②智能灌溉系統(tǒng)常見(jiàn)于東北地區(qū)水稻種植的智能灌溉系統(tǒng)由土壤濕度傳感器、水位傳感器、氣象站、灌溉設(shè)備等多個(gè)關(guān)鍵設(shè)施組成。土壤濕度傳感器通常被安插在種植地不同深度的土壤中，并基于時(shí)域反射儀技術(shù)和頻域反射儀技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤介電常數(shù)和濕潤(rùn)度的精確計(jì)算。常用于監(jiān)測(cè)稻田水位變化作業(yè)中的水位傳感器主要有超聲波水位傳感器和靜壓式水位傳感器兩種。其中，超聲波水位傳感器主要是通過(guò)向水稻種植區(qū)的水層發(fā)射超聲波脈沖的方式，來(lái)計(jì)算從發(fā)射到接收反饋這一過(guò)程所消耗的時(shí)間，從而得出相應(yīng)的水位高度信息;靜壓式水位傳感器則是根據(jù)對(duì)液體壓力和液位高度的關(guān)系來(lái)評(píng)判當(dāng)前種植地內(nèi)水位的合理性。自動(dòng)化灌溉設(shè)備包括噴灌系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)等多種形式。根據(jù)當(dāng)前水稻所處的不同生長(zhǎng)階段和實(shí)際灌溉需求，灌溉控制器能夠?qū)Ωm合當(dāng)前水分管理特征的設(shè)備發(fā)送自啟動(dòng)指令，并按照預(yù)設(shè)好的灌溉量進(jìn)行灌溉。2、病蟲(chóng)害防治各種智能化技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備在東北水稻種植過(guò)程中的應(yīng)用，還著重體現(xiàn)在病蟲(chóng)害管理方面。比如，可以使用農(nóng)業(yè)機(jī)器人或無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)大面積稻田進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)定時(shí)拍攝高清晰圖像，技術(shù)人員可以分析當(dāng)前水稻葉片的顏色，紋理等特征是否正常，由此判斷稻田內(nèi)是否出現(xiàn)能夠影響葉片表面顏色和形狀的稻瘟病等，并基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)信息，再結(jié)合歷史模型的基礎(chǔ)上，建立新的病蟲(chóng)害識(shí)別模型，從而