农机装备助中国农业迎接新挑战

文/阮晓东

农机装备助中国农业迎接新挑战

文/阮晓东

城镇化发展、精准农业实施和保障食品安全，都需要依靠技术更为先进、集成化水平更高的农业机械装备

尽管中国实现了粮食生产连续增长，但中国的粮食安全问题，粮食和其他主要农产品的供给保障问题的基础还很薄弱。特别是随着中国城镇化的加速，农村劳动力持续减少，因土地流转产生的家庭农场、农机合作社等农业经营组织大量出现，正在对中国的农业生产方式提出的新的要求。城镇化的发展、精准农业的实施和保障我国的食品安全，都需要依靠技术更为先进、集成化水平更高的农业机械装备。先进的农机装备在提高农业生产效率、实现资源有效利用、推动农业可持续发展、促进农业增产增效、助力实现我国制造业强国梦等方面也起着非常重要的作用。

农机装备助力城镇化发展

目前中国的农村正在迅速城镇化，随着城镇化发展，农村劳动力大量向城镇转移，中国农村的传统村落正在以惊人的速度消亡。有调查显示，在长江、黄河流域的传统村落，平均每年递减7.3%，每天消亡1.6个。从近年的农业户籍流动情况来看，农村户籍流向城镇的人口已达2.51亿，其中16-30岁的年轻人中有58.7%会选择进城，农村出现的“空巢”现象日益突出。随着城乡一体化深入推进，农村面临着一个巨大的问题，那就是农村劳动力人口的大量减少，如何解决“一产”的持续性迫在眉睫。

最近，《习近平与“十三五”十四大战略》陆续公布。其中的系列文章之“藏粮于地、藏粮于技战略”篇指出，我们不但要向土地要粮，还要向科技要粮；在耕地稳定的情况下，要满足我国人民日益增长的粮食需要，保证粮食产量持续稳定增长，必须靠不断创新的粮食增产技术来保障；“藏粮于技”是粮食生产的必然选择。

那么，怎样才能“藏粮于技”呢？什么样的技术才能保证粮食始终抓在中国人自己手中呢？

近几年，我们看到与城镇化共同进行的，还有我国的土地承包经营权流转面积正在快速增长。中国的土地流转面积在2007 年约为6372 万亩，仅占家庭承包耕地总面积的5.2%；在2013年中央1号文件首次提到“家庭农场”这一概念后，截至2014年底，全国家庭承包耕地流转面积达到4.03亿亩，比2013年底增长18.3%。有8个省市家庭承包耕地流转比重超过35%，分别是：上海71.5%、江苏58.4%、北京52.0%、黑龙江50.3%、浙江48.0%、安徽41.0%、重庆39.7%、河南37.1%。

土地流转，成方连片，机械通行、灌溉、植保等设施配套齐全，更为经营规模化、种植区域化、作业规范化、生产机械化提供了便利条件。

实际上，前述的“藏粮于技”中的“技”，很大部分指的就是农业机械装备，包括在作物种植业和畜牧业生产过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械，比如农用动力机械、农田建设机械、土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、农田排灌机械、作物收获机械、农产品加工机械、畜牧业机械和农业运输机械等。之所以谈“藏粮于技”，是因为用先进的农业机械装备代替人、畜力生产工具，可以突破人畜力所不能承担的农业生产规模的限制，并可以实施人工所不能达到的现代科学农艺要求，改善农业生产条件，提高农业生产力水平，保障粮食产量，为农产品品质提高，形成专业化、商品化生产提供了可能。同时，只有应用农业机械装备实现农业机械化经营，才可以农民从土地中解放出来，把农业从传统的生产方式中解放出来，把农民从高强度的劳作中解放出来，彻底改变了面朝黄土背朝天，日出而作、日落而息的生活方式，为工业化、城镇化、现代化创造了条件。

中国的土地流转面积还在继续增加，要突出的是农业产业化经营的，即通过规模化、集约化、专业化、标准化生产来保证产量和效益，这就为农业机械装备充分发挥其高效作用创造了条件。

农业机械的应用能通过农业生产手段的改进和提高，以较少的人力和时间投入，最大限度地产出人们所需要的产品，提高了劳动生产率。比如我国在蔬菜生产方面受传统农业种植模式和蔬菜生产特性的影响，机械化程度远远落后于发达国家。蔬菜种植过程繁琐，分为育苗、起垄、移栽、肥水、收获几个环节。为了节省劳动力，经过对国内蔬菜种植模式研究之后，山东华兴农机装备公司围绕设施蔬菜的产业发展，成功研制了具有育苗、作畦、移栽以及田间管理的除草、施肥、喷药、收获等多功能于一体的蔬菜生产机械化设备。该设备充分应用GPS定位、PLC程序控制以及物联网等现代信息技术，使智能化的设施农业装备得到有机集成，适应了大型蔬菜种植基地、合作社、种植园、家庭农场等规模化种植模式，实现了蔬菜生产“从种到收”的全程机械化。

在城镇化背景中，越来越多的农村劳动力涌向城市，通过农业机械装备使用来提高生产率成为必然的选择。当然，随着生产规模的增加，产品质量要求的提高，传统的机械化作业已不能满足现代农业的发展需要，需要依靠技术更为先进、集成化水平更高的农业机械装备。比如规模化经营带来对大马力拖拉机和大型机械的需求逐渐提高，农民对中高端农业装备的需求，以及对机械的可靠性和智能性要求越来越高，对作物全程机械化的要求，如耕、种、收、植保、灌溉、施肥、烘干的需求越来越迫切，另外对棉花、油菜、甘蔗、蔬菜、烟草等作物的机械化程度也日益提高。

先进农业机械装备助跑精准农业

中国农业正在朝着精准农业、设施农业和生态农业的方向发展，其中精准农业目前已列入国家863计划和十三五规划，是中国农业的主攻方向之一。

据了解，精准农业已经成为欧美等国家的主要农业作业形式。实施精准农业的目标是根据作物生长的土壤性状调节对作物进行资源投入，一方面通过查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，一方面通过确定农作物的生产目标，进行系统诊断、优化配方和科学管理，从而充分调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入并改善环境，高效利用各类农业资源。

按照这一方向发展，许多传统的农业机械已无法胜任。精准农业是科技含量最高、集成综合性最强的现代农业生产管理技术之一，主要由全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统等多套系统组成，所以需要运用新的设计理论、制造工艺，融合和吸取国外先进技术和经验，设计、制造出满足要求的新型农机产品。

中联重科股份有限公司副总裁王金富回答观众提问

比如农业生产是用水大户，而我国水资源严重缺乏，合理利用水资源显得越来越重要。如果有作物变量灌溉系统，则可以利用土壤湿度传感器和作物叶面水分测试传感器，建立农作物优化灌溉变量洒水的过程。作物变量灌溉系统能够根据农作物对水分的需要进行变量灌溉，避免了大水漫灌造成的水资源浪费。

在2014粮食与食品安全战略峰会上，福田雷沃国际重工股份有限公司执行副总经理王玉荣向人们展示了该公司生产的用于精良播种、植保、粮食烘干等方面的高端的农机装备。福田雷沃提供的装备包括从土地整理到耕种播种、田间管理、收获、秸秆处理到粮食烘干各个环节，形成一整套的解决方案，这些方案重点是通过移动的智能终端和精耕农业系统，实现自动导航，包括变量施肥、变量配药、产量检测等功能。此外，该公司还在拖拉机方面制造了自动导航的拖拉机无人驾驶，福田雷沃还收购了一个意大利高端农机公司，主要生产世界高端的精量播种机，可以实现变量播种系统。

目前精准农业技术和成套设备已经在我国多地进行试验示范，特别是在东北、新疆等规模化农区，已经让这些地区的农业生产迈向了精准农业时代。

比如黑龙江垦区宝泉岭农场和八五二农场建设了精准农业试验示范基地，并建设了采用数传电台的卫星导航自动驾驶RTK差分系统。红星农场、七星农场在黑龙江八一农垦大学精准农业技术研究中心支持下，建设了现代农机管理指挥调度信息系统。黑龙江垦区也大面积推广应用了拖拉机GPS导航自动驾驶系统，以及导航无线移动网络RTK差分系统。

值得注意的是，进入我国的精准农业机械装备产品大部分都来自美国等跨国公司，比如天宝公司、约翰迪尔公司、凯斯公司、瑞文公司、拓普康公司、莱卡公司等，这些公司的产品在中国有着高达90%以上的市场占有率，中国目前的产品还比较少。主要原因还是精准农业相关产品技术要求非常高。比如美国天宝产品的精度已经将误差控制在2.5cm以内，这个精度要求甚至要比谷歌的无人驾驶汽车还高。但中国相应的产品还需要在导航、电子控制等方面不断努力，未来在北斗导航的帮助下，相信中国的精准农机产品质量会有提高。

农业机械化支撑实现食品安全

近几年来，我国的农产品和食品安全问题也屡见报端。我国粮食生产已经连续11年保持增产，但农药化肥的使用同样保持高速增长。仅农用化肥单位面积平均施用量1项，就达到434.3kg/平方公里，是国际公认的化肥施用安全上限的近2倍，同时中国粮食的农药使用量也非常高。

2015年11月2日，为着力治理和解决农村食品安全突出问题，完善农村食品生产经营全链条监管，保障广大农村群众“舌尖上的安全”，国务院食品安全办联合公安部、农业部、工商总局、国家食药监总局发布《加强农村食品安全治理工作的意见》。该《意见》指出加大食用农产品监管力度，严格管控化肥、农药、兽药等农业投入品使用，组织实施“到2020年化肥、农药使用量零增长行动”。

要低化肥农药的利用率，确保粮食和农产品安全，光靠政策约束不行，目前最有效的途径还是利用农机装备来进行耕作，通过施行精量播种、种肥同施、高效植保、低损收获、农膜回收、微喷滴灌、节油维修等先进适用农机化技术，减少药、肥、油、水、种等投入，以此来减少农业面源污染。而其中的重点之一是农业的全程机械化，之二则是精准农业技术。

2015年8月，农业部下发了《农业部关于开展主要农作物生产全程机械化推进行动的意见》。该《意见》特别指出，“与现代农业发展的要求相比，我国农业机械化发展仍存在诸多‘短板’，亟待解决；……虽然小麦生产基本实现了耕种收机械化，但其它作物的综合机械化水平仍然偏低；……虽然耕整地环节机械化水平较高，但部分作物的播种、植保、收获、烘干、秸秆处理等环节机械化水平仍然滞后。”同时《意见》指出要“以粮棉油糖主产区为重点区域，以耕整地、播种、植保、收获、烘干、秸秆处理为重点环节，推广先进适用农机化技术及装备。”这个意见是我国相关部门第一次针对农业的全程机械化发布相关意见。

作为中国高端装备制造领域的领先企业，中联重科目前已经在全国率先提出全程农业机械化的解决方案。该公司通过定位九大类的作物（稻、玉米、小麦、马铃薯、棉花、油菜、花生、大豆、甘蔗）中的四大类，即小麦、玉米、水稻、油菜，围绕着六个主要的作业环节——即耕整地、种植、植保、收获、烘干、秸秆处理，来提高全程机械化的水平。与此同时，中联重科积极整合气象监测、土壤监测、病虫害监测、预警等资源，以动力机械与机具的精准组合为支撑，力图实现农田整治、智能育苗、精准播种栽插、变量喷药、节水灌溉、精准收获等精准作业。

中联重科股份有限公司副总裁王金富表示，只有科技进步才能保障粮食安全和食品安全。通过将全程机械化和精准农业的应用，可以把科技贯穿整个农业生产全过程，做到定量决策、变量投入和定位实施，通过信息收集智能决策和精准作业，可以减少种子浪费50%，降低农药95%使用量，70%化肥使用量，节水12%-38%。

全程农业机械化在保证粮食安全方面也有重要的作用。比如农业机械作业对抗御自然灾害、保证粮食丰收就有重要的作用，在改造中低田方面，农业机械作业可以改造中低田，通过机械化机械深翻，可以疏松、深化耕层，减轻水土流失，增强吸热能力，提高地温，抗御冷害，改善土壤透水性，降低土壤层的盐碱含量。此外，还有增产作用，农业机械深翻、灭茬是增加土壤有机质、培肥地力的有效措施。

今天的发达国家，比如美国、日本、欧盟国家等可以说基本解决了食品安全问题，而它们的农业基本都是高度产业化的。中国也正在通过提升农业自动化与机械化水平，最大限度地排除粮食生产过程中的安全漏洞来保证食品和农产品安全。

农机装备制造水平还需要不断提高

据中国农机工业协会的统计，2012年我国农机工业总产值首次突破了3000亿，超越欧洲和美国，成为全球最大的农机制造国。经过三十多年的发展，我国农业机械化水平大幅提升，截止到2014年底耕种收综合机械化水平达到61%以上。其中三大主粮作物的综合机械化水平分别为：小麦93.7%、水稻73.1%、玉米79.8%。目前我国有农机企业近万家，其中规模以上企业有1800余家。福田雷沃、中联重科、一拖、江淮动力、新研股份、新界泵业等是我国国内主要的农机公司。

不过，中国的农业机械化水平还不是高水平的机械化，中国的农业装备技术和制造水平与欧美发达国家还有很大差距。比如目前我国的农机品种大概有3500个，而欧美国家有7000个至多，欧美国家农机产品已经覆盖大部分农作物的整个生产过程，而我国的产品仍停留在3大粮食作物的农田生产阶段，虽然目前在向收获后处理发展，但也仅处于初期阶段。

特别是针对经济作物的农机品种，我国更是非常少。由于经济作物的种类多样性、环节复杂性以及采摘精细化，目前我国经济作物机收率普遍低于 20%，甚至有些几乎全是人工作业。据悉，目前我国仅仅在辣椒、棉花和青贮秸秆等领域实现了特定区块机收。但是欧美的蔬菜、水果、瓜类甚至蘑菇采摘领域都开始大量采用机械装备或者机器人进行。比如日本研制的采摘机器人对茄子的采摘成功率为 62.5%，工作速度达到64个每秒；番茄采摘速度大约是15个每秒，成功率在70%左右；甘蓝采摘的成功率为43%，工作速度为55个每秒；英国研制的蘑菇采摘机器人采摘速度为 1.5秒每个，成功率约为75%；以色列和美国联合研制的甜瓜采摘机器人可以完成 85%以上的识别和采摘工作。

除此之外，我国农机企业规模普遍较小，竞争能力也非常有限。其中我国规模以上的农机企业工业总产值仅相当于美国约翰迪尔一家企业的总产值，具备研究能力的企业不足 200家，仅占规模企业的10%。国外先进的农机企业，大多经过了百余年的发展历史，在研发、制造到测试阶段均与现代科技进行了融合，形成了一套完备的体系。比如国外很多企业均采用数字化设计，虚拟驾乘体验，从而完善设计；在制造过程中，采取物料自动提取、柔性组装等技术，但在我国很多企业还不具备这样的能力。

由于技术等级比较低，我们目前的农机油耗每年多消耗（同等功率）180多万吨柴油；由于定量喷药、防漂技术、测土定量、定位施肥技术缺乏，我国目前农药每年多消耗22万吨，化肥每年多消耗1000万吨，灌溉用水每年多消耗990亿吨。如果我国的农机企业具备欧美的技术实力，那么则可以大大节省农药、化肥和灌溉用水的消耗。中国的农机市场面临巨大的升级空间。

2015年9月中旬，中国农机工业协会受工业和信息化部获悉的委托，起草了《农业机械高端装备创新工程实施方案》。该方案指出，随着我国农机装备向高端化升级，市场规模有望突破5000亿元。

目前农业机械正在朝着自动化、智能化、无人化的方向发展，一系列技术如无人驾驶技术、无人机技术、机器人技术、自动化技术、精密机械技术、地理信息系统、导航技术、人工智能技术、光学成像技术、图像处理技术、模式识别技术、机器视觉技术、传感器技术、大数据技术、LED农业应用技术等开始在农业机械领域得到应用。中国相关企业也在不断进行技术研发，力图弥补行业差距。

值得注意的是，虽然农业机械装备相较其他制造业的体量明显偏小，但仍被首批纳入“中国制造2025”重点发展领域，充分体现了国家对农业机械装备制造业的高度重视和发展决心。农业机械装备在保障国家粮食安全和实现农业现代化、四化同步发展战略中具有十分重要的作用。此次进入“中国制造2025”重点发展领域，意味着国家将在包括投资、重大技术专项、公共服务平台建设等各方面给予重大支持，我国农机装备制造业水平有望在未来得到质的飞跃。