1.3.2精准种植
“秧好半年禾”，精准种植是农作物的关键之一。智能种植机械能够根据不同作物生长特性、土壤特性和种植时的气候情况实现精准播种和移栽，包括开沟宽度和深度，同步施肥方式，行距、穴(株)距，播种量和覆土深度等。直播和移栽是最常见的2种种植方式。对播种精度要求最高的是超级杂交稻、玉米、大豆、棉花(都要求每穴播1粒种子)以及一些园艺作物和经济作物。排种器是智能播种机械的核心，由于不同作物种子的大小、形状各异，对排种器的要求各不相同，常用的排种器有机械式和气力式2大类，目前，我国这2类排种器的研究与国外的先进水平不断缩小，部分已达到国外先进水平，如勺轮式、指夹式和气力式玉米精量排种器基本上与国外处于“并跑”水平。气力式排种器对种子的大小、形状要求不严格，适合形状不规则的种子，可以实现高速播种，播种精度高，株距均匀，广泛应用于各种智能播种机中[67]。华南农业大学[68-70]采用型孔轮式和气力式排种器，研制成功同步开沟起垄穴播、同步开沟起垄施肥穴播和同步开沟起垄喷施穴播的“三同步”水稻精量穴播机，实现了行距可选、穴距可调、播量可控和仿形作业，在国内26个省市推广应用，取得了一批高产记录，在新疆水稻产量超过15 000 kg/hm2。采用电机驱动代替地轮驱动排种器，在播种机上加装播种量检测和调控系统以及补种装置，可以在播种时同步施肥和喷施农药，该技术的应用范围不断扩大，部分地区已经普及[71-72]。
采用移栽作业方式的作物主要有水稻、蔬菜以及一些园艺作物和经济作物。目前，我国作物移栽技术研究取得重大进展，与国外基本上处于“并跑”的态势，特别是水稻插秧机，通过采用毯状苗、钵体苗和毯状钵体苗，实现了不同品种水稻的精准移栽，插秧时同步施肥，该技术正在逐步普及[73-75]。油菜移栽技术也取得重大突破[76]。
1.3.3精准田间管理
田间管理主要包括水、肥、药的管理。精准施肥主要包括基肥和追肥。作物种植前精确获取土壤中的养分情况是精准施基肥的前提。目前，田间实时在线测量土壤中氮磷钾的技术尚未取得实质性突破，主要是利用卫星定位信息田间取土并在实验室分析获得土壤中的养分分布图；根据养分处方图，采用智能施肥机实现精准施肥。精确获取作物的长势和养分胁迫情况是精准施追肥的基础。目前，国内外众多学者采用光谱技术获取作物长势信息的研究取得了一定进展。李克亮等[77]在广东早稻生长中根据水稻长势采取精准施肥，产量增加9.27%。
精准施药的机械主要包括地面施药机械和航空植保机械，根据获取的作物病虫草害信息制定的处方图，进行精准对靶变量喷施。喷雾压力可调、喷雾流量可调等先进技术已广泛应用于地面施药机械和航空植保机械中[78-79]。高地隙宽幅喷杆喷雾机已得到了广泛应用，通过变轴距调节技术，可以适应多种耕地和不同垄距的作业需要[80]。袁琦堡等[81]成功研究出自动混药技术，水箱、药箱和混合器分别设置，根据病虫草害信息和喷施处方图在田间作业时实时混药，实现了药液浓度和喷量自动调节。航空植保技术近10年来在我国得到了快速发展，成为大田作物植保的主流技术之一，2020年，无人机植保作业面积超过0.67亿hm2，田块边界自动识别、作物路径自动规划、高效低污染施药、多机协同作业等先进技术等得到了广泛应用[82]。
精准灌溉技术在国内得到了广泛应用。在土壤中设置传感器，精确获取土壤中的含水量，根据作物不同生长期的需水规律，进行精准灌溉，可实现水肥药一体化灌溉[83]。实践表明，精准灌溉可大幅度减少用水量，提高作物产量[84]。徐刚等[85]采用物联网技术和传感器网络采集农田的温湿度和光照强度等参数，以此优化灌溉策略。阮俊瑾等[86]设计了一种能实现灌溉、混药和施肥一体的球混式水肥灌溉系统。
1.3.4精准收获
对精准收获的基本要求是根据作物成熟度适时收获，根据作物长势和产量自动调节收获机前进速度、割台高度、脱粒滚筒转速和清选等工作参数，对各部件工作状况实现监控、显示和报警。目前，国内外的收获机普遍采用电子和液压技术，实现了上述功能，还可以生成产量分布图[87]。陈进等[88]采用图像处理的方法，对收获的水稻成分进行在线识别，破碎籽粒、稻秆杂质以及稻梗杂质的综合评价指标分别达到92.92%、90.65%和90.52%，为调节作业参数提供了依据。麻芳兰等[89]设计了一种以切割系统负载压力作为反馈信号的甘蔗收获机入土切割切深自动控制系统，切割器可随负载压力的变化而调整切割深度，入土切割深度达20 mm左右，调整误差为2 mm左右。张光跃等[90]研制了一种基于压电陶瓷传感器的清选损失率在线监测系统，实现了联合收获机工作过程中谷物损失率的实时监测，测量误差小于4.1%。
张漫等[91]在收获机上安装产量传感器和卫星定位信号接收装置，生成了我国首张小麦产量分布图。我国潍柴雷沃公司、中国一拖集团有限公司和沃得农机公司等一些农机企业生产的收获机已开始安装谷物产量、含水率、流量、损失率和含杂率传感器，提高了智能化水平。潍柴雷沃公司研制的玉米穗茎收获机，可一次完成玉米果穗摘取、输送、剥皮、茎秆切割等功能，具有果穗损伤率低、茎秆喂入均匀、切碎质量好、功率消耗小等特点[92-93]。中联重机的AS60型甘蔗收获机实现了卫星定位和自动导航等功能[94]。
