【摘要】丘陵山地在我国农业生产中具有重要作用，但其农作物耕种管收综合机械化率较低，严重制约了农业现代化进程。丘陵地区地形复杂、农作物种植多样性强，这些特点要求研发专门适应丘陵地形和多元作物的农机装备或农业机器人。为了推动这一进程，近年来国家出台了一系列政策支持丘陵山区农机装备的研发，这些政策为丘陵农机的发展提供了有力保障。在此背景下，文章介绍了国内外丘陵农机的现状与进展，重点探讨了智能化技术（包括智能导航、感知算法、农业信息模型等）在丘陵农业中的应用，并提出了丘陵智慧农业的智能化应对策略。通过具身智能技术的前期探索，展示了智能化新技术在降低农业人工劳力投入、提高生产效能方面的潜力。最后，提出了丘陵农机未来发展趋势与建议，包括推进农田宜机化改造、鼓励高技术在现代农业中的应用与研发等，以期为丘陵地区农业现代化发展提供参考。
一、研究背景
我国丘陵地区地形复杂，其中2/3为坡地，这对农机的爬坡、越障及操控性能提出了较高要求。丘陵地区的农作物种植多样性和田间管理复杂性，使得常规大田农业机械难以适应。而现有的丘陵农机大多由平原农机改造而来，相对于丘陵农机，国内外在平原农机自动化、智能化领域已经取得了显著的技术进展。丘陵山区农机装备的研发与推广是农业现代化进程和农民福祉的关键。随着技术的快速发展，机器人在丘陵农业中的应用展现出显著优势，特别是在降低人工劳力投入和提高生产效能方面。在国家政策的支持下，加速丘陵山区农机装备的创新研发与广泛应用，将为丘陵山区农业发展注入强劲动力，为乡村振兴战略的实施提供坚实支撑，推动我国农业迈向高质量发展的新征程。
二、丘陵山区农业机械化面临的挑战
丘陵山区农业生产呈现出独特的地域特征，这些特征给农机的通行和作业带来了诸多困难。针对这些困难，目前我国丘陵山区的农业机械化主要面临以下5个方面的挑战。
（1）地形复杂。丘陵山区地形起伏多变，坡度普遍较大，耕地呈现出“ 狭、小、散、陡”的特点（王晓文等，2022），不适合进行高成本的机械改造，限制了大型农机的使用，需要研发适合小地块作业的小型农机（赵春江等，2025）。
（2）专用农机匮乏。在我国，针对丘陵地形的农机适应性不足，且专用农机较为匮乏。现有丘陵农机产品多基于平原农机产品改造而成，在作业过程中受环境条件制约、作业效率差，机械化优势无法充分发挥（王东洋等，2023），缺乏轻便、简易作业的专用农机。
（3）技术性能待提升。与先进国家相比，我国的丘陵农机研发与应用起步较晚、产品的综合性能不高 ，特别是针对丘陵山地的轻量、高效、高稳定性的机械相对匮乏，发动机高功率低排放设计制造技术、刀具抗损降耗优化设计技术、车架轻量化设计技术等关键技术仍有待进一步攻克（赵春江等，2025）。
（4）农业生产特征制约。在丘陵山区，种植结构呈现出复杂态势，农作物品种丰富多样，农艺流程繁杂琐碎，这使得对农业机械化技术装备的需求也趋于多样化。西南地区通常采用粮食作物与经济作物间作种植模式。作为马铃薯主产区，西南地区占全国马铃薯种植面积的40.6%，但目前西南丘陵地区马铃薯综合机械化率不足30%，机播、机收率还在个位数（程子文等，2023）。
（5）农机与农艺不协调。丘陵地区的农艺要求与传统农机作业不匹配，尤其是在爬坡、越障、作业智能化等方面，农机与农艺之间缺乏有效协同，影响了农机的推广和应用。
三、丘陵山区农业机械化创新解决策略
近年来，人工智能（AI）与具身智能技术（杨光，2024）等智能化技术的不断进步，为丘陵地区农业机械化提供了创新性的解决思路。特别是机器人技术，其在复杂地形适应性、精准作业能力和多样化任务执行方面的独特优势，使其成为丘陵农业现代化的关键推动力。这些新兴技术的引入，能够在以下5个方面促进丘陵农机的智能化、自动化与高效化， 降低人工投入，减少生产成本，推动农业生产模式的根本变革。
（1）提高丘陵农机复杂地形作业能力。在坡度较大的区域，AI技术通过深度学习和计算机视觉技术，能够实时分析地形、作物信息以及障碍物，自动规划出适应性强的作业路径，动态调节农机的行驶速度和作业深度，确保机械作业的平稳进行，从而解决丘陵地区高坡地作业的难题，显著提高农机在复杂地形下的作业能力。
（2）提高小地块作业效率。丘陵地区地块小且分散，传统大型农机难以进入，而现有小型农机智能化不足、人力需求高。具身智能技术通过提升农机的灵活性和精确控制能力，实现狭窄地块内的精确路径规划和作业控制 。
（3）促进农机与农艺的融合。AI技术通过深度学习不同作物的农艺要求，实现作业模式与农艺需求的精准匹配。根据作物生长阶段、气候变化和土地状况，动态调整作业参数, 确保作业与农艺要求高度 契合 。
（4）提升农机对丘陵地区特殊环境变化的适应能力。 具身智能技术通过集成多种传感器，可以实时感知环境的变化并进行动态调整。
（5）实现空地协同与资源优化。丘陵地区田地零散，单台农机作业效率低且易浪费资源。通过无人机与地面农机的协同作业，实现对丘陵农田的高效管理和精准作业。无人机可以快速获取农田的地形、作物生长状况等信息，并将数据实时传输给地面农机，使其能够根据地形和作物需求进行精准作业 。
四、对策建议
建议从3 个方面入手，推动丘陵智慧农机的智能化发展。
（1）实施农田宜机化改造并融合智能化技术。通过土地平整和坡改梯等措施提升农机作业条件；同时，研发人工智能和具身智能技术以适应复杂农业环境，实现精准作业和资源优化。
（2）研发推广小型智能化农机。集成先进传感器和AI算法，降低能源消耗和维护成本，并通过AI故障诊断系统提高农机的经济性和适用性，满足小规模农场和农户的需求。
（3）加强人才培养和应用驱动的高技术研发。通过教育与培训培养专业人才，同时以应用为目标，形成可复制、可推广的智能化解决方案，支撑丘陵地区农业现代化和乡村振兴。
【文章来源】乔红, 吕彦锋, 郑恩昊.新技术驱动的丘陵农机与农业智能化[J].中国科学院院刊 , 2025, 40(2): 328-337. http://www.bulletin.cas.cn/BCAS_CH/doi/10.16418/j.issn.1000-3045.20250119005
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