黑龙江农垦科技职业学院
摘要:我国作为传统的农业大国，历史悠久。随着社会主义市场经济的突飞猛进，科学技术水平的日益提高，许多新型农业技术已经逐步完善并运用到市级农业种植过程中。以农业仿生科技为例，已经逐步运用到包括农业领域在内的多种领域中，在农业机械化作业的过程中，在增加工作效率提升作业质量的同时，进一步满足是下的社会主义市场经济与人民群众日益增长的物质需求。但值得注意的是，我国虽为农业大国，但仍处于社会主义初级阶段，由于资金、技术、历史经验等多方面因素的制约，严重阻碍了机械化作业在农业生产领域的推广与进步。而将仿生学用于农业领域的机械化作业，则可有效缓解上述因素对机械化农业的不利影响，在提高生生产效率的同时，使我国农业逐步向现代化、机械化的生产模式过度。
关键词:仿生技术；机械化；阻碍；农业
随着我国商品经济的发展，带动了我国各行业领域的飞速进步，广大人民群众的生产生活质量大幅提高，从而带动了我国人口数量的剧增，致使我国对于粮食需求量逐年增加。在这样的时代背景与社会需要的前提下，将机械化作业应用到日常农业生产中势在必行。而农业机械化再其推广过程中却受到了诸多因素的阻碍，与科学技术的限制。基于这种情况，完善合理的推广仿生工程并将其运用到农业机械生产中，能够有效减少农业机械生产中的阻滞，在增加农业生产效率的同时，最大限度的满足可持续发展的社会需求。
一、仿生学的含义与意义
仿生学是将工程学与生物学二者之间有机结合而衍生出的新型技术，仿生学是人类根据自然世界中动物的生理功能进行模仿、再创造的产物。其具体的核心内容是将对自然界生物的自身功能原理应用于实际生产生活中，并将其移植到工程技术领域。一直以来，我国作为世界上最大的发展中国家，幅员辽阔，资源丰富。但随着社会经济发展与人口数量的增加，大量不可再生资源日渐消耗，生产生活对于能源的需求日益加剧。同时，由于煤炭、石油在工业、农业生产中的频繁使用，排放出大量的有害性气体，在造成大气污染的同时，加剧了气候变暖的问题。在我国的能源消耗占比重中，农业器械作业耗能占据了主体，根据我国2015年国家能源机构统计，我国农业机械领域的柴油消耗数量占全国柴油消耗量的百分之十左右。如下图所示：
并且，我国由于经济发展原因，机械化农业发展程度与其他发国家地区仍有一定的差距，农业机械化生产发展时期较短。而随着我国农业机械化生产的逐步推广，大量的农用机械设备的使用，以柴油为主的不可再生资源消耗甚巨。基于这种现状，在农业机械化作业的过程中，采取行之有效的措施减少能源消耗，减轻环境污染势在必行。
二、在农业机械减阻技术上应用工程仿生的原因
在日常的农业生产过程中最为重要的两个部分是农作物耕种与农业病虫害的治理。常规的农业机械化作业机械设备在正常运行过程中，其机械部件会于耕地土壤相接触，由于土壤自身的粘性，致使耕地土壤逐渐附着在机械设备上，极易导致机械设备解除土壤的部件生锈腐蚀，同时还会增加机械运转的阻力，降低机械生产的工作效率。同时，由于土壤的松软性、不平整性会致使机械设备运行过程中消耗更多的能源。基于这样的现状，生物学技术在农业中的应用更显得尤为重要。可以根据自然生物的特有生理构造运用于机械设备制造中，在减少机械设备与土壤摩擦力的同时，降低农业机械使用过程中的能源消耗，最大限度的提高农业生产效率。
除此以外，仿生技术也可以应用到农作物病虫害防治的环节。传统农业的防治病虫害的主要手段是以人工喷洒农药为主，但喷洒农药杀灭病虫害的同时，也造成了地下土壤的污染与生态环境的破坏，农药残留部分会随着土壤中的水分流入地下，造成地下水质的污染。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这时如果可以仿生自然界中蝗虫的机械化滑移 捕集功能则能很好地克服上面这种情况的发生。该仿生技术 是通过模仿蝗虫的生物功能制造出具有良好滑移功能的捕集 滑板，以此来实现对蝗虫或其他类别昆虫的捕集。这样的操作 不仅能实现有效地虫害防治，还不会对环境造成污染。所以不 管从哪方面出发考虑，仿生技术的应用对农业机械化生产都 具有十分重要的意义。
三、仿生技术的发展概况
由于仿生学研究的出发点就是以模仿生物结构、功能方 面的基本原理来制作新的或者改进旧的机构、仪器、建筑等， 所以相对来说是处于在生物学与技术科学间发展起来的边缘 类学科。仿生学研究、学习各类生物的多样化能力，研究作用 机制，并把这作为开展技术设计的路径。仿生学的出现使生物 学、生理学、神经学及计算机、通讯等多种工程技术科学得以 紧密联系起来，所以仿生技术就是根据生物结构性质、能量转 换、信息传递过程而对现有机械、仪器、工艺过程进行改进或 创造新的机械、仪器和工艺过程的技术。
四、工程仿生在农业机械减阻技术方面的应用和展望
自仿生学诞生以来，仿生技术就得到了迅速发展和广泛 应用，尤其是近些年，很多国家都在加大在生物、物理、化学、 工程技术等领域的仿生学研究，并投入大量人力、物力，获得 了惊人的进展。仿生学的很多研究成果经实践证明也确实对 解决农作物耕种过程中存在的土壤阻力和农作物病虫害防治 有很明显的效果。 在自然界中，动物（包括昆虫）在数亿万年的竞争进化后， 逐渐形成了自身独具特色却又高度适应环境的生理特性 （如 几何体形结构、表面非光滑织结构等），并在运动平稳性、灵活 性和对能量的高效利用方面表现出远优于现代农业发展的特 性。例如，在土壤中生存的动物体，体表普遍都会表现出几何 非光滑特征，即以一定几何形状的结构单元随机或规律地分 布于体表的某些部位（结构单元 有 鳞片 形、凸 包 形、凹 坑形、 波纹形等），当这些非光滑体表在与土壤进行接触时会相互作 用产生微振效应或水膜不连续效应或界面空气膜效应等，这 些效应会使粘附面产生一定频率振幅的微动，从而实现减少 与土壤的接触面积和时间，从而能减小土壤与动物非光滑体 表的粘附力和摩擦力。所以通过仿生技术的研究把这一反应 应用到农业机械上，能很好地实现农业机械作业时遇到的土 壤阻力问题，在实现有效作业的同时达到节能减排的效果。 因此，在农业机械上应用工程仿生就是从仿生学研究的 视角出发，在对动植物的生理结构、功能特性及其所包含的物 质、能量、信息等方面分析、探索的基础上，研究出如何把生物 功能有效嫁接到农业机械的制造、设计过程中，实现农业机械 的减阻、脱附、耐磨。
五、结语
把工程仿生技术应用于农业机械领域能有效解决当前农 业机械存在的作业效率低、能源消耗大的问题，而且通过农业 机械的改进及应用又能最大限度地实践工程仿生技术的有效 性，所以也会不可避免地推动工程仿生技术的发展。
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论文作者:朱媛媛
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/25
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