在光阴的坐标里感受农机变迁

文/胡小鹿 童俊华 中国农村技术开发中心

农业装备是现代农业发展的物质基础，是不断提高土地产出率、劳动生产率、资源利用率的核心支撑。新中国成立70年来，我国农业装备产业实现了从无到有、从小到大的跨越式发展，技术发展经历了改造仿制、引进消化吸收再创新等阶段，正进入自主创新引领的新阶段，实现了从人畜力、机械化和自动化，到以信息技术为核心的高效化、智能化、绿色化发展，支撑我国成为世界农机装备制造和使用大国，推动农业生产进入了以机械化为主导的新阶段，为保障我国粮食、食品和生态安全作出重要贡献。

70年，农机化事业发展成绩喜人

1949年以前，我国的农业机械化水平基本为零；随着新中国成立，农业生产开始走向机械化，常见的拖拉机分担了大部分的人力。

“农业的根本出路在于机械化。”1959年，这句话被毛泽东主席写在了他亲自撰写的《党内通信》中，由此，也拉开了新中国农业机械化快速发展的序幕。除此之外，有关农业机械的研究开发如火如荼，收割机、播种机、施肥机等被研究生产出来，在投入使用的过程中，这些机械也不断更新换代，大大提高了我国农业机械化发展的进程。

党的十一届三中全会以后，我国的农业机械化进入了改革开放加快发展的时期，由计划经济体制向市场经济体制转换。到20世纪90年代以后，以联合收割机跨区机收为代表的农机社会化服务，取得了良好的经济社会效益，探索出了一条适合我国国情的农业机械化实现途径，也推动了农机工业产业布局的优化。

2004年是我国农业机械化发展历史上最重要的一年。2004年11月1日，全国人大颁布实施了《中华人民共和国农业机械化促进法》（以下简称《促进法》），在我国的农业机械化发展中发挥了重要的引领保障作用。那一年我国正式启动农机购置补贴政策，当年中央财政安排补贴资金0.7亿元，2015年中央财政安排补贴资金237.5亿元，是2004年的237倍。在《促进法》和农机购置补贴政策的推动下，我国农业机械化取得了快速发展。

2016年，我国主要农作物耕种收综合机械化率达到65.2%，其中小麦基本实现了全程机械化生产，水稻、玉米耕种收综合机械化率超过80%，棉油糖等主要经济作物生产机械化更是取得实质性进展。农机产业已成为拉动内需、带动农民致富、促进农业粗放经营方式转变的重要基础战略性产业。

2016年我国农机总动力达11.44亿千瓦，拖拉机保有量达到2300万台，联合收获机、插秧机保有量分别达到190万台和77万台。设施农业、农产品初加工、养殖业、林果业机械稳定增长。全国农机总动力比2004年增加6.44亿千瓦，增长128.8%。

我国农机工业综合实力大幅跃升，农机工业总量稳步增长，实现了跨越式发展。全国规模以上农机企业主营业务总收入从2004年的854亿元增加到2016年4516.39亿元，稳居世界第一农机制造和使用大国。

新时代，“智能农机”大显身手

新中国成立70年来，我国农业装备科技创新体系不断完善，研发能力和实力不断增强，与世界先进水平整体差距逐步缩小，有力地支撑了中国特色农业现代化发展。虽然起步较晚，但近几十年来，我国农业机械化的发展十分迅速，也取得了不俗的成绩。

“十二五”以来，我国农业装备科技创新在关键核心技术及重大装备方面取得突出成效，构建了自主的农业智能化装备技术体系，推动农业装备信息化、智能化发展。“十三五”期间，科技部部署“智能农机装备”专项推进农业装备的科技创新，专项围绕智能农机装备的应用基础技术研究、关键共性技术与重大装备开发、典型应用示范等环节，一体化设计部署11项重点任务，已取得重要进展及成果。

农机作业信息感知与精细生产管控应用基础技术。围绕农业精细生产要求，重点开展了土壤、动植物、机器作业等信息感知、监测应用基础研究，在植物信息感知与精细生产管控机理研究方面，融合农机、农艺、生物等技术，研制了土壤水分、温度、水势、耕作阻力等土壤环境信息，以及播种量、施肥量、稻麦长势、作物产量等作物精细生产信息的传感器，研制了基于信息传感控制的仿生耕整、精准播种等作业新机构。在动物信息感知与精细生产管控机理研究方面，在畜禽动物生理生态监测、数字化表征和分类辨析、生长调控等方面取得了新进展，开发了畜禽舍温湿度及气体等环境参数，鸡猪体表温度、生长监测，猪采食、活动、发情等传感监测技术及装备，研发了基于生理生态、环境、生长信息检测的精细饲喂装置及系统。机器作业状态参数测试方法研究方面，针对动力机械、收获机械、施肥播种机械、植保机械及作业质量智能化的测试监测的需求，研究了田间作业人/畜探测、基于CO探测的隐性火灾探测等作业环境，滑转率、动态载荷等机器物理特性，种子流量、播施深度、谷物水分、谷物收获损失等作业状态等监测、测试方法及技术，研制了专用传感装置及系统，并实现了应用。

农机装备智能化设计与验证关键技术。围绕拖拉机和联合收割机等典型农机装备，开展了农机装备智能化设计技术、质量检测技术、试验检测方法与技术等研究，在拖拉机和联合收割机等关键部件及整机数字化建模、虚拟设计、动态仿真验证及关键零部件标准化、系列化、通用化技术，制造过程检测、整机检测、电磁兼容试验检测等技术，关键核心零部件及整机的田间载荷、工况环境、失效特征、作业质量等检测、数据分析技术及系统等方面取得了阶段进展，形成了一批零部件设计数据库及模型，初步构建农机装备智能化设计平台、拖拉机与联合收割机质量在线检测系统、农机田间试验采集平台等，为构建覆盖采集制造过程、试验验证、田间工况及产品数据的农机公共数据平台奠定了基础。

农机智能作业管理关键技术。开展农机定位与导航技术研究，研发复杂工况下基于北斗系统、自组网络技术、机器视觉技术等的定位及导航系统与装置。开展农机变量作业技术研究，突破光机电液多源信息采集、融合控制等技术，面向播种、施肥、灌溉、施药等作业环节，开发智能变量施用执行机构与系统装置。开展农机智能管理技术研究，研发智能调控策略、作业流程检测、故障自动诊断、机群调度与远程运维技术与系统。开展农机作业决策与管理技术研究，面向智慧农场，基于作物生长信息检测与控制技术，开发作业决策、作业质量管理技术及系统。

智能农业动力机械。开展了新型节能环保农用发动机关键技术研究，围绕节能、减排、降噪，瞄准国Ⅳ排放要求，研究了发动机电控高压喷射、废气再循环、尾气后处理等关键技术，研究了动力输出智能化控制、整机工作状态监控及故障诊断、智能管理系统等，为下一步发动机关键零部件及整机开发奠定基础。开展了重型拖拉机关键技术研究，在动力换档和无级变速箱、电液提升器与悬浮式转向驱动桥、智能操控和安全舒适驾驶室等核心技术取得了进展，研究了变速箱智能制造技术，完成了全动力换档拖拉机（功率为147～191.2kW）、无级变速传动拖拉机（功率为147～191.2kW）、动力高低档拖拉机（发动机功率88～117.6kW）3种重型拖拉机整机总体设计。开展了电动拖拉机研究，重点研究了电动拖拉机动力优化分配控制、能量管理策略、智能车载终端等关键技术，以及传动、转向、悬挂等关键部件与系统，完成了25马力、35马力双电机耦合驱动式电动拖拉机设计。开展了丘陵山地拖拉机、水田拖拉机、园艺拖拉机等研究，在高通过性及高适应性底盘技术、轻量化技术、与作业机具匹配技术、智能化控制技术及关键零部件等方面取得了进展。

高效精准环保多功能农田作业装备。围绕高效、精准、环保作业需求，突出播种、栽植、施药等关键环节，重点开展了精量播种装备、高速移栽装备、多功能田间管理作业装备、农用航空植保作业技术装备、农田提质工程装备、种子繁育技术装备研发，在规模化制种、土壤改良、耕层保护、精细耕整地、精量播种、高速移栽、多功能田间管理、农用航空植保作业等智能农用装备关键核心技术取得了阶段成果。研发了水稻精量直播、大豆与玉米单粒精播、小麦精量条播、马铃薯气吸精播等高速精量播种作业装备，突破高速精量排种、播深调控、种肥同步输送、高效育秧播种等关键技术。研制了超级稻高速插秧、甘蔗种苗及栽种、油菜与蔬菜移栽等作业装备，突破健壮苗识别、精准插秧、覆膜栽植、智能监控等关键技术。研制了高地隙精量施药、中耕培土、除草及精量配混施肥联合作业和机动水田植保等多功能田间管理作业装备，在作业流程监控、苗带识别等关键技术方面取得突破。突破机载信息探测、多源信息融合、能源载荷匹配、操控系统等关键技术，以及自主飞行控制系统、施药系统，研制农用航空植保作业装备。突破土壤快速检测、耕层剥离、保护性耕作、土壤残膜治理、土壤生态修复等农田提质关键技术，开发激光平地、残膜清除、节能深松、暗管改碱、标准筑埂等装备。突破小区精细种床整备、父母本精量播种、去雄授粉、高净度收获等关键技术，集成研发玉米、小麦、水稻、蔬菜种子繁育播种与收获等装备。

粮食作物高效智能收获技术装备。开展了智能化稻麦联合收获技术与装备研发，在联合收获机智能化控制、高效减损收割、高通量脱粒分离与清选等关键技术方面取得进展，应用形成了10kg/s喂入量、12kg/s喂入量智能高效稻麦联合收割机样机。开展了玉米联合收获技术与装备研发，在玉米植株切割输送、减损摘穗、高含水率籽粒低损脱粒、智能控制等关键技术方面取得阶段性突破，研制了玉米籽粒收获机、玉米穗茎联合收获机、鲜食玉米联合收获机等第一轮样机，经初步试验，玉米含水率30%以下籽粒破损率为7%。开展薯类、杂粮、秸秆等高效收获技术与装备研发，融合机电、液压、控制、材料等以及农艺等技术，在低损挖掘、高效切割、智能控制等方面取得了阶段进展，提升了青饲、小麦、棉花秸秆高效收获水平，开发了一批马铃薯、甘薯、木薯、谷子、荞麦、燕麦、青稞等收获装备，满足高效、低损收获需要。

经济作物高效能收获与智能控制技术装备。开展了自走式智能采棉机研发，突破了自动对行、在线测产、工况监控等关键技术与智能控制系统，研制了六行棉箱式、打包式高效智能采棉机样机并进行试验。甘蔗收割机研究取得阶段性进展，研究了甘蔗切割、输送、茎叶分离、电液智能控制等关键技术，开展了切断式甘蔗联合收割机样机并进行了试验。研究了油菜智能化、低损收获关键技术与装置，研制了自走式油菜联合收获机和油菜割晒、捡拾收获机样机并进行了试验。研制了自走式牧草切割调质收获机，饲用农作物秸秆收获技术与成套装备，并进行第一轮试验。研究了花生减阻挖掘、果土分离、高效脱果、无阻滞清选等关键技术，研制了高效自走式花生联合收获机和挖掘铺放、捡拾脱果收获机并进行了试验。另外，在甜菜、苎麻、亚麻、大麻、油茶籽、油葵、茶叶、橡胶、大枣等区域优势经济作物高效收获研究方面，针对不同作业收获特点，研究了挖掘收获、切割收获、梳刷式收获、振动式收获工艺技术，并通过智能化技术应用，研究取得了一批收获新技术、新机构、新装置。

设施智能化精细生产技术及装备。围绕蔬菜、果园、食用菌、畜禽、水产精细生产需求，以环境监测与调控、高效种养采收、智能化管理为主线，开展了蔬菜智能化精细生产技术及装备研发，突破叶类、根茎类、茄果类等蔬菜标准化育苗、苗床精整、精量播种、高速定植等关键技术，开发蔬菜精量播种、高速移栽、水肥管理设备和联合收获装备；研发了果园嫁接、对靶变量植保、深位施肥、水肥一体化灌溉技术装备，以及套袋、采收、剪枝等装备，提升了现代果园智能化精细生产水平；突破高效节能设施、环境精细调控、作业对象目标特性识别、营养耦合供给等关键技术，研制基于蔬菜生长特性的日光温室和食用菌培植智能化光温湿调控、育苗和接种、苗床空间输送和收获等智能化设备，促进设施节能、高质高效生产；突破养殖设施环境、工程防疫、生态养殖及智能管理机械化装备关键技术，研制舍饲环境精确调控、个性化精准饲喂、健康识别和自动挤奶、防疫消毒机器人及饲草料加工、病死畜禽全隔离无害化处理等装备，促进养殖业集约化、绿色化、智能化发展。突破水产养殖设施高效节能、水质与环境在线检控、高效智能管理等关键技术，研发集约化水产养殖设施及智能化精确投饲、水产品机械化收集等装备，提升设施水产养殖智能化精细生产水平。

习近平总书记在2018年两院院士大会上指出，“当前，我国科技领域仍然存在一些亟待解决的突出问题”“我国基础科学研究短板依然突出”。面向创新驱动、乡村振兴、制造强国等国家战略需求，以“关键核心技术自主化、主导装备产品智能化、全程全面机械化”为目标，立足“智能、绿色、高效、安全”，统筹“补短板、攻核心、强智能”，重点开展农机农艺融合、智能传感与控制、自主作业与群体协同、智慧管理及运维、关键零部件及整机智能设计等应用基础和关键核心技术研究，研发粮食及经济作物田间耕种管收智能作业装备、设施种养智能生产作业装备、土壤提质与农田改造智能装备、种苗高效繁育智能装备、草原畜牧业智能生产装备、智能农业动力、农产品产地处理智能装备及智能农业作业机器人等，并开展集成验证，形成新一代智能农业装备技术、产品、服务体系，构建以企业主体、市场导向、产学研用深度融合的产业技术创新体系，支撑我国农业机械化和农机装备产业转型升级。