我国农业机械化科技协同创新模式研究*——基于创新生态视角

张进龙，曹光乔，凌小燕，李亮，翟正，王硕

(农业农村部南京农业机械化研究所，南京市，210014)

0 引言

十九届五中全会提出了新时期我国科技发展的总体方针，明确“要强化国家战略科技力量，提升企业技术创新能力，激发人才创新活力，完善科技创新体制机制”[1]；习近平总书记在2020年科学家座谈会上提出“我国拥有数量众多的科技工作者、规模庞大的研发投入，初步具备了在一些领域同国际先进水平同台竞技的条件，关键是要改善科技创新生态，激发创新创造活力，给广大科学家和科技工作者搭建施展才华的舞台，让科技创新成果源源不断涌现出来。”面对新时期的国际政治经济形势、科技发展态势等诸多领域的风险挑战，必须瞄准国家农业发展战略需求和科技前沿领域等，深化科技体制机制改革，营造良好科技创新生态，不断提升关键核心技术领域的自主创新能力，才能在重大关键技术上实现革命性突破和颠覆性技术发现，才能突破农业领域“卡脖子”难题。

近年来，党中央国务院高度重视农业机械化科技创新，出台了《关于促进农业机械化和农机工业又好又快发展的意见》《关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见》等支持政策[2]，农业机械化科技创新发展取得显著进步，但仍存在许多薄弱环节，棉油糖、畜牧业、草业、渔业、农产品初加工、设施农业等机械化水平较低，土壤-作物-机器互作机理等农机农艺融合技术研究不足，高精度传感器、拖拉机低速动力输出轴材料等农机装备部分关键核心技术受制于人，农机企业装备设计研发和生产能力不高[3]。

本文从创新生态的角度，分析农业机械化科技创新内外部的制约因素，探索多方位营造良好科技创新生态，激发农业机械化科技创新活力，推动农业现代化建设。

1 创新生态的内涵

创新生态涵盖创新全过程，包括基础研究、应用研究、产品化到产业化全链条，是多个创新主体基于同类或相近的技术、人才、规则、文化、运作模式、市场等共同的创新要素而形成的相互依赖、共生共赢，并且具有稳定性和独立性的组织体系[4]。创新主体基于共同愿景和目标，通过协同和整合生态中的创新资源，搭建促进科技与经济有效结合的通道平台，构建以“共赢”为目的的创新网络，利用各自所长互惠互利、共同成长，最终实现共创、共赢与共享，构建良好创新生态是破解农业机械化工程科技经济两张皮的关键举措。

2 主要创新生态主体构成及特征分析

2.1 政府机构

政府机构在创新生态链条中，占据重要位置，发挥其统筹及服务作用。主要表现为：一是提供相关的农业机械化行业政策法规，确保各个创新主体之间有序合作，保护各创新主体的利益，创建一个开放且公平的农业机械化科技创新环境。二是提供资金支持。通过农业机械化工程项目研发资助的形式促进科技创新，也可以采取税收政策，创新补贴等激励政策来推动科技创新。三是建设综合平台。通过构建一个可以共享农业机械化工程领域信息，先进技术，研究成果等平台，可以实现各创新主体间共享成果，避免重复研究，优化创新环境。四是发挥引导作用。政府可以通过项目资金的分配方式，扶持农业机械化重点专项，实现重点技术突破。五是人才引进。通过政策、补贴等方式吸引农业机械化领域优秀人才，为农业机械化科技创新提供人才支撑[5]。

2.2 研发企业

企业是最活跃的创新主体。在科技发展史上，很多科技创新成果是企业完成的，很多基础研究上的创新，也是通过企业转化为产品的。在农业机械化科技创新方面也是一样的，通过农机企业将研究成果转化为切实有用的农机产品，通过农机产品的适用，提升我国的农业机械化整体水平。所以需继续发挥农机企业创新主体地位，将更好为中国农业机械化科技创新注入不竭动力。

2.3 高等院校

高等院校是农业机械化工程基础研究的重要创新主体之一。首先，部分涉农高校或综合性大学开设有农业机械化工程学科，该学科是农业工程一级学科下辖的二级学科之一，其内涵是综合应用机械、信息、生物、自动化等科学技术，以农业的产前、产中、产后各个环节和农产品加工及农业资源综合利用等为主要研究对象，研究农业生产机械化、自动化生产技术及生物质能源技术等，具有应用领域广泛、学科交叉融合、覆盖农业生产全链条等特点，侧重于应用基础研究和应用研究，正在不断向高效化、智能化、绿色化、精良化等方向发展。农业机械化工程学科是集成创新应用基础研究为主的实践型学科，所以高校不断的培养输出高层次农机人才，提供农业机械化科技创新的智力支持。其次，高校本身也承担着一定的科研任务，促进科技创新。最后，高校可以较快的传播农业机械化科技创新信息，一方面，通过教育，传递新观念、新技术，加快社会农业机械化知识更新速度；另一方面，通过论文等方式，传播农业机械化科技创新信息。

2.4 科研院所

农业机械化科研院所属于应用研究类型的创新主体，主要有其以下特征：一是专业性更强。比如农业农村部南京农业机械化研究所，集聚农机行业专家，针对农业生产各个环节的农业机械化开展研究，研究水平较高，能够进行关键技术的研究和突破。二是培养的人才更加专业。高等院校培养的是综合型人才，科研院所培养的人才专业程度更高，可以直接满足农业机械化行业需求

2.5 金融机构

金融机构是创新生态链中的重要一环，可以解决农机科技创新过程中的资金问题，同时可以承担一定的风险。其在创新体系中主要发挥以下作用，一是可以为企业、科研院所、高校等创新主体提供资金支撑，如科研经费，研发资金等；二是可以降低风险，金融机构往往通过股票、债券、基金等方式分散风险；三是具有监督效力，由于投资具有风险，金融机构会对创新主体的资金进行监督使用；四是金融机构可以发挥其杠杆作用，营造良好的金融生态环境。

通过对以上主要创新生态主体的分析可以看出，每个创新主体都有不可替代性，并且每个创新主体都有其鲜明的特征以及其擅长突破科技创新的领域，虽然当前国家一直在推进“产学研”协同创新，但真正实现且有效的协同创新模式较少。针对农业机械化科技创新，需找出当前存在的问题，针对性的研究农业机械化科技创新模式。

3 我国农业机械化水平与科技创新发展瓶颈

当前，我国农作物耕种收综合机械化率超过70%[6]，小麦、水稻、玉米耕种收综合机械化率分别达到95%、85%、90%。农机科研投入持续加大，“十三五”科技部组织实施了国家重点研发计划“智能农机装备”重点专项。我国是世界第一农机生产大国和使用大国，但还不是制造强国，与国外农业机械化科技装备与技术相比，呈“跟跑”“并跑”“领跑”的“倒金字塔”型，农业机械化工程领域创新生态的主体单元、学科门类和政策集成等方面，还存在不少体制机制障碍和制约。

3.1 应用基础研究重视不够

农业机械化科技应用基础研究具有周期长、投入高、成果回报率低等特点，造成轻视应用基础研究、原创性少、拿来主义多的现象明显。土壤-作物-机器互作机理、土壤合理耕层构建、健康养殖环境生态系统及工艺设计、农机装备标准化、农业机械化评价方法与体系构建、农产品物料特性等基础数据和机理研究不深入，难以支持中国特色的农业装备研发和薄弱环节机械化技术的创新。适宜机械化生产的优质品种、不同地区适宜机械化的种植方式、轮作区域作物周年生产机械化技术等研究缺乏，难以满足地域多样性、品种多元化、农艺复杂性的需求。农机共性技术、基础零部件、材料与制造工艺等研究不足，高精度与高耐热传感器、电控提升阀等大功率拖拉机电控液压提升技术核心零部件、大型收获机械的驱动桥、农机装备关键耐磨减阻材料等大多依赖进口，农机装备关键核心技术受制于人现象较为严重。

3.2 科技创新主体协同机制缺乏

全国省级以上农业机械化科研院所超过30家，同时，拥有农业机械化工程学科的高校超过50家，规模以上农机企业近2 000家。各个主体依托项目实施，开展了大跨度整合的协同创新，但整体持续高效的协同体系还未健全，以科技成果转化为导向的创新联合体(或新型研发机构)缺乏，企业与大学、研究机构进行协作创新的类型主要是常规技术咨询和合同委托开发。大多数产学研合作集中表现在“高校科研机构提供科研成果，企业转化为产品”的交钥匙方式。农业机械化创新单元互动性差，高校和科研机构成果与市场结合不紧，研发成果转化率不高，政府在资源配置上统筹协调主导作用不够。20世纪七八十年代水稻插秧机、联合收割机、大功率配套农具统型设计的协同创新的成功实例难以再现。

3.3 多学科交叉融合互促机制尚不健全

农业机械化是一项系统工程，离不开生物技术、机械技术和信息技术的深度融合，从育种到栽培、收获和加工，都要统筹兼顾，形成产业链技术体系。我国农机和农艺是两个相对独立的系统，农机专家对农艺了解不多，农艺专家对农机重视不够，导致品种多样化，栽培模式复杂化。品种、栽培和装备不配套，种养方式、产后加工与机械化生产不协调，制约了农机研发、推广应用和作业效率效益。农机研发主要是机械结构研发与改进，其中的电控部分多以满足使用功能，较少进行智能化系统深度集成。同时，农业机械化工程学科缺乏交叉领域研究带头人，农机科研机构和高校的大部分经费都是优先考虑传统优势学科，对交叉融合的研究项目经费投入总体不多，不利于交叉学科的快速发展。

3.4 科技创新生态制度体系不完善

3.4.1 农机购置补贴政策激励创新不够

此外，李强对旅途中可能出现的各种意外也要做一个预案，比如去云南会考虑如果发生地震怎么办。李强把家人分成三组，哪个人带着哪位老人跑都有安排，每组准备一个防震包，有备无患。因此，他们在十几年的自驾游中，没有出现过大意外。

农机购置补贴资金未完全发挥其杠杆引导作用，比如对高性能、先进适用的大型农业机械补贴不够，难于调动对高精尖农机装备的研发积极性；农机购置补贴资金大部分用于补贴购机量和相应品目，并没有增加农业装备的相应科研投入，由此导致农机企业仅会重视关注补贴机具数量生产，而不愿投入资金去进行更深入的科技创新。

3.4.2 农机设计容易模仿，知识产权难于得到有效保护

在全球范围内，现代农业装备从研发到产业化，从技术研究到专利注册，受到很多国家的高度关注，部分国家在相关领域也取得了显著成效。如美国农机企业玉米收获机专利申请量约占全世界专利总量的41%。仅2017年，日本、美国、欧洲等国家的农机企业在除本国外的其他主要国家和地区申报专利分别达到442项、782项和339项，而我国在国外申请专利仅25项。国内某农机展上出现的国内企业商标与国外大型农机企业商标雷同的事件引发社会热议，从侧面反映了国内部分农机企业知识产权意识薄弱，存在“搭便车行为”，破坏整个产业链的创新氛围。

3.4.3 农业机械化工程应用基础研究得不到持续支持

农业机械化工程科技创新具有复杂性、探索性、周期长、投入高和风险大等特点，应该作为公益性科研得到政府支持。但是，长期以来农业机械化科技创新的公益性地位不明确，科技投入不够，多为短期项目或一次性投入。对农业机械化基础理论和共性关键技术研究的稳定支持不够，不足以支撑农机产品创新和农艺制度变革。

3.4.4 科研项目制很难稳定学科方向和人才团队

稳定支持和竞争性投入失衡，近年来中央财政逐步加大了项目经费投入力度，但主要是竞争性的短期科研计划专项经费。农业科研院所稳定支持经费不足40%，低于发达国家70%～80%的水平，竞争性经费高达60%以上。科研经费过度竞争，科研人员大量时间忙于项目申报和检查，非研究时间成本很高。

4 构建以企业为主体的农业机械化科技协同创新模式

4.1 强化农机企业创新主体地位，提升科技创新能力

鼓励企业开展高端农机装备工程化验证，加强与新型农业经营主体对接，探索建立“企业+合作社+基地”的农机产品研发、生产、推广新模式，持续提升创新能力。孵化培育一批技术水平高、成长潜力大的农机高新技术企业，促进农机装备领域高新技术产业发展。支持农机装备产业链上下游企业加强协同，攻克基础材料、基础工艺、电子信息等“卡脖子”问题。引导零部件企业与整机企业构建成本共担、利益共享的新型合作机制。鼓励大型企业由单机制造为主向成套装备集成为主转变，支持中小企业向“专、精、特、新”方向发展，构建大中小企业协同发展的产业格局。支持大型农机企业承担国家重点实验室、国家技术创新中心、国家工程(技术)研究中心、国家企业技术中心、国家工程实验室、国家制造业创新中心、国家企业重点实验室等平台建设任务。

4.2 构建新型农业机械化科技协同创新模式

发挥农机企业孵化和产品化优势、高校科研院所的人才和技术优势，引入多元资本投入，打造新型研发机构，实现资源优化配置，优势互补，减少企业研发压力，破解高校科研机构技术成果躺在实验室的窘境。集需求与供给于一体，重点开展农业机械化应用基础研究，产业共性关键技术研发、科技成果转移转化，以及研发服务。根据需求导向，决定科研“使命清单”，确保研一个产一个。在科技支撑、人才评价、收益激励、合作交流等方面给予政策倾斜，支持新型研发机构申报国家科技重大专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金等各类政府科技项目、科技创新基地和人才计划；支持新型研发机构牵头组建产业技术创新战略联盟，探索长效稳定的产学研结合机制，组织开展产业技术研发创新、制订行业技术标准[8]。农业机械化科技创新协同模式如图1所示。

图1 农业机械化科技创新协同模式

5 构建农业机械化工程良好创新生态的建议

十四五期间，农业机械化科技创新要贯彻落实习近平总书记提出的“四个面向”要求，以“强化国家战略科技力量”为目标，围绕产业链部署创新链、围绕创新链布局产业链，强化应用基础研究、联合攻关、集成创新，着眼产业全链条协同促进创新要素集聚，构建农业机械化工程学科良好创新生态。

5.1 强化科技创新源头研究，营造“甘坐冷板凳”的科研氛围

基础研究是科技创新的源头，要发挥好科技评价指挥棒的引导作用，在职称评审、项目申报、奖项评审等方面要适当向应用基础研究倾斜，让科研人员“甘坐冷板凳”，加大资金支持和待遇保障力度，让科研人员能够“坐得住冷板凳”。一是在农机农艺融合方面，品种、耕作方式、种植制度、养殖方式、加工等必须“宜机化”，要按照建设机械化生产技术体系，建立科学合理的机械作业规范和农艺标准的要求，以农业机械化专家为主导，广泛吸纳育种、土肥、植保、畜牧、水产和农业信息、加工等学科专家共同参与开展土壤合理耕层构建机理与方法、优质饲草生产建植系统机理、主要作物精准高速种植方法与规范、主要作物高效低损收获方法与规范、主要作物秸秆高效低耗还田机理与规范、畜禽淡水绿色健康养殖设施与环境调控机理及规范、农机装备标准化技术体系、农产品物料特性信息数据库构建、农业机械化评价方法与技术体系构建等研究；二是在农机农信融合方面，依托卫星导航定位、物联网、大数据、云计算、区块链等信息技术，以“信息感知、定量决策、智能控制、精准投入、个性服务”的智能农机为目标，在大田规模化种植、设施农业、果园和畜禽水产养殖等重点领域，开展智能农机装备传感器、农机导航、精准作业和运维管理等方面研究。强化农机农艺农信重大技术协同推广机制创新，形成一体化联合攻关的新格局，破解农业生产的技术瓶颈，推进传统精耕细作与现代物质技术装备相辅相成，实现高产高效与资源生态永续利用。

5.2 完善科研基地平台体系，打牢科技创新基础根基

构建国家重大科学工程-重点实验室-农业全程机械化科研基地的科研基地平台体系。一是针对我国对智慧农业装备的需求，建设“国家智慧农业装备创新工程中心”，开展智慧农业装备领域战略性、前沿性、引领性的基础研究、前沿交叉技术研究，加快机械化信息化融合和新型农业技术装备创新，形成国家智慧农业装备技术创新平台和农业机械化大数据中心，支撑智慧农业和农业机械化全程全面发展。二是按照机械化作业环节和农业区域特色，在原有重点实验室的基础上，按照“大稳定、小调整”原则，对现代农业装备、设施农业工程“学科群”进行优化调整和扩充，新增专业重点实验室以加强智能化、信息化装备和设施农业工程实验室建设为主，区域重点实验室以填补区域空白为主。三是围绕促进农业机械化技术集成创新，加快科技成果转化和推广应用，按“填平补齐，强化短板”的原则，建设水稻、玉米、食用豆、特色油料、谷子/燕麦、茶叶、大宗蔬菜、北方果园、核桃、桃、热带作物、设施农业、中药材等种植业全程机械化科研基地，以及肉鸡、鱼、奶牛、肉牛、肉羊、水禽养殖等畜禽水产全程机械化科研基地。

5.3 优化协同创新机制，强化农业机械化科技攻关能力

5.3.1 打造多学科多产业集中攻关体系

立足学科发展规律，打破传统学科之间的壁垒，处理好交叉学科与传统学科的关系，重视信息化学科中的互联网+、AI、大数据，传感器技术等与农业机械化工程学科的深度融合，同时关注农艺与农机的互促发展。注重学科交叉领域的农机学科带头人培育，促进农业机械化工程学科间协同创新发展。针对我国部分农机装备关键核心技术受制于人的现状，探索多部门多学科多产业联合攻关机制，部际协调制定技术清单，邀请领域专家“集中会诊”技术清单，组建由农机企业、科研院所和高等院校组成的国家战略科技力量联合攻关，同时在部分“卡脖子”技术攻关中，探索“揭榜挂帅”“包干制”等科研项目组织模式。

5.3.2 强化科技创新服务产业需求能力

适度增加国家现代农业产业技术体系中农机岗位专家数量，对于大宗农作物可按照区域和环节进行增设。加快国家农机科技创新联盟建设步伐，组建全国农业机械化科研院所联盟，解决科研和生产当中的孤岛现象，促进科技与经济的深度融合，形成农业科技创新“一条龙”科企合作，建立覆盖上中下游的科研组织模式，搭建“科研选题—技术研发—部件及整机试制—田间适应性试验—产业化商品化”全过程创新链条。强化全国农业机械化科技信息交流平台纽带作用，串联企业、高校科研院所、农业推广人员、农户等农业机械化科技产学研推各级主体，解决当前农业机械化科技成果供需信息不对称问题，促进农业机械化科教单位交流与协作，增强科研资源与基础数据共享，提升科技创新效率和成果转化水平。

5.4 完善政策和金融支持体系，激发创新创造创业活力

5.4.1 创新资金支持方式

中央财政投入引导，鼓励多方投入，稳定支持开展基础前沿技术、关键共性、重大战略装备等协同创新，鼓励和支持重大产业技术创新和成果转化。优化形成以创新为导向的中央预算内投资，创新农业科研经费分配流程，构建“政府-社会组织-企业”模式，建立过程管理监督机制，加强资金实际使用效率。在农机购置补贴中开辟农业机械化科技创新补贴专项，强化科技创新资金支持保障，向开展基础性工作和应用基础研究倾斜；同时，引入创新导向，探索部分智能农机补贴方式创新，改“资金”补贴为“科技创新券”补贴，“倒逼”企业强化科技创新，推动产学研深度融合。

5.4.2 优化税收及金融政策

加大农机企业研发费用加计扣除等普惠性政策实施力度，对农机企业投入应用基础研究实行税收奖励政策，对开展智能农机装备研发的农机企业实行税收减免政策，鼓励农机企业增加科研投入比例，降低农机企业研发成本。完善金融支持农业科技创新体系，加大中国农业发展银行支持农业机械化科技创新的贷款额度，鼓励金融机构针对权属清晰的大型农机装备和知识产权开展抵押贷款，引导风险投资等社会资本参与建立农业机械化科技创新基金，鼓励和引导大型农机企业和中小型农机科技型企业、新型研发机构上市融资。

5.4.3 健全创新激励和保障机制

构建充分体现知识、技术等创新要素价值的收益分配机制，完善科研人员职务发明成果权益分享机制，适当增加科研人员农业机械化科技成果转化收益比例。构建基于利益驱动、权责利对等的产学研合作机制，建立贡献和利益紧密相连的创新收益分配制度，促进农机研究所与企业、高校等创新主体，按照资源贡献度和科技成果转化率，分配利益和担负责任，促进协同创新体系高效运作。支持科研人员到农机企业挂职、兼职，提高整体福利待遇，激发科研人员创新创造创业活力。

6 结论

通过分析政府机构、企业、高校、科研院所、金融机构等主要农业机械化科技创新生态主体的特征，发现每个创新主体都有不可替代性，存在各自擅长突破科技创新的领域，加快各主体间的协同创新，有助于进一步提升农业机械化科技创新能力。要确定农机企业创新主体地位，构建以企业为主体的农业机械化科技协同创新模式，引入多元资本投入，打造新型研发机构，优化资源配置。最后，要强化科技创新源头研究、完善科研基地平台体系、优化协同创新机制、完善政策和金融支持体系，激发农业机械化领域创新创造创业活力。