农机工程在农业节能与生产中的作用

刘晓亮

(哈尔滨市阿城区亚沟街道办事处，哈尔滨 150321)

0 引言

农业作为我国各行业发展的重要基石，近年来也逐步朝着资源节约与高效生产的方向发展，传统农业生产中存在资源利用率低、生态环境污染严重等问题，限制了农业绿色、可持续发展。因此，如何通过农业工程建设，提高农业生产过程的效率，降低对生态环境的污染是当前农业相关工作者研究的热点。

1 农机工程基本概述

伴随着我国各行业的快速发展，农业也到了前所未有的改革期，低碳排放、快速高效的农业作业模式才能满足我国现有的各行业经济发展，政府在农业改革升级方面也作出了众多的促进措施，如加大农机补助力度、加快新型农机的研究等，不断提升我国农业机械化和自动化水平，这对于我国农业经济的发展和农业作业模式的创新具有巨大的推动作用。

农机工程即为现阶段各类机械化农业生产活动的统称[1]，包括农业机械的设计、投产、推广、应用和售后维护，并将机械化设备运用于农业作业的种植、保植、收割等关键环节。农机工程的不断发展和落地应用，减少农业生产活动不仅对于自然环境的影响方面起着积极作用，同时也能通过机械化作业方式，降低农户的劳动强度，使得农户拥有更多的精力和时间管理更大面积的作物，对于我国农业模式从小型农业向大规模种植管理方向转变也具有推动作用。

2 节能型农业生产的意义

受国际形势影响，我国农业经历了以经济收入为主要目标的发展阶段，大量的化肥、农药、高耗能机械被投入到农业生产中去，以至于我国农业可用耕种面积逐步减少，且土地的化学性质和物理属性发生了不可逆的变化，如土壤板结、微量元素失衡、植物抗药性、地下水资源污染等。从资源的产生和消耗场所可以从机械能源消耗和化石资源消耗两方面探讨农机工程加持下的节能型农业生产方式对于环境保护和提升农业生产效率的影响。

2.1 降低农业机械在使用过程中不增值资源消耗

近年来，越来越多的农业机械被运用在农业生产过程中，但受限于农业机械的设计和农户的知识水平，农业的机械能力在真正作业过程中存在极大的浪费和不必要的损失，因此降低农业机械在使用过程中的不增值资源消耗，保证农业机械在设计能力内的最大功能实现是新型农业模式必须要面对和解决的问题。例如，利用四轮拖拉机在进行播种种植、农田浇灌和农业作物收割时，必须根据载重量和田地内道路情况适时调整给油量。由于农机操作者的技能问题，为减少农机熄火，给出了超过农机需求的油量，造成了大量的未充分燃烧的油雾流失，过程中的超过能耗需求和过大的动力均为农业机械使用过程中的不增值资源消耗。另外，由于传统农户并没有机械定期报废的概念，通常而言，都是在设备拥有无法修复的故障时才会考虑将设备进行报废，而常规的油管破裂、油封损耗等小问题时，选择忽略，导致机器在使用过程中，投入了大量的能耗资源，但设备并未能按设计达到标准的动作，这也是农业机械在使用过程中不增值资源消耗的重要原因之一。

农机工程的不断丰富和发展也在逐步改善和解决上述问题，根据当地的农业模式，设置合适数量的农资站，建立农机的健康档案，定期定时对农户进行知识宣传和再教育，教授农户常规的农机故障诊断技巧和维护方法，通过改善农户的农机操作水平，不断延长农机的使用寿命，提升农机的使用效率，降低农机使用过程中的不增值资源消耗。

2.2 降低农业生产过程中化石燃料对于环境的污染和危害

农机工程对于降低农业生产过程中化石燃料对于环境的污染和危害，可以从减少化石燃料的使用量、排放量两个方面来进行阐述。

2.2.1 使用量

众所周知，化石燃料是极为宝贵的资源，一旦消耗过量，在短期内，自然系统无法快速补充，且大量化石燃料的使用对于气候、水文、土地、植被等资源均会产生不可挽回的干扰和伤害，因此加强农机使用过程中化石燃料的使用效率，减少不必要的损耗具有重要意义。对于减少化石燃料的使用量必须从农机设计出发，在设计时，工程师要充分考量农机在化石燃料使用的因素，将化石燃料使用放在设计思路选择的末端，先充分考虑以光照、电力、混合动力等作为农机的动力源，对于无法避免或者没有替代能源的农机设备应选用化石燃料等。同时在化石燃料选择时，也要对各类化石燃料的燃烧、动力转换效率、耗损量和排放量进行排序。此外，工程师在设计时也应将动力转换率作为方案评估的重要位置，在选择合适动力源的基础上，提升动力的转换能力，减少过程中的动力损失，进而降低农业机械使用过程中对于化石燃料的需求量。

2.2.2 排放量

碳排放量是近年来学术研究的重点，农业生产作为各行业发展的基石，研究农机使用过程中的碳排放也是现阶段生态恢复和建设过程中必不可少的环节。综合现有研究，在农机使用过程中，对于碳排放量有直接影响的因素有载重量和机器健康状况等方面[2]。农业机械有别于其他机械产品，其工作环境和工作强度是相对集中、相对恶劣的。因此，减少农业机械使用过程中的碳排放量要从提升农机环境适应性和扩张农机工作强度耐受性两个方面进行改善。受我国地理条件影响，南北方、东西方在农业生产过程中对于农机的作业能力也有不同的需求。在平原等适合大规模种植的区域应重点研发和推广能力较大、适合长时间均衡劳动的农业机械设备；而对于山地、丘陵等地区，大多为小农业经济，无法进行大规模农业生产活动开展，则应重点研发和推广劳动强度耐受性高，适合短期爆发力强的农业机械设备。

3 农机工程在农业节能与生产中的应用现状

在上述内容中已经阐述过农机工程的基本概念和涵盖范围，指出了农机工程的发展对于我国农业发展的影响，现对我国农机工程在生态农业建设和农业生产效率中的应用现状进行总结和分享，可从农机的类型、我国地域差异导致的农机工程发展情况和农机的使用模式三个方面进行分析。

3.1 重效率轻环保

重效率而轻环保是我国农机类型的重要特点，这是由于农业生产对于经济收入过分追求所导致的。现阶段，各类行业均快速发展，物价也越来越高，农业生产活动所需要的各类资源如种子、肥料等价格也越来越高，农户必须抓生产效率，提升单位面积内的产出值，来应对快速飞升的市场物价。因此，农户在选择农机设备机型时重点考虑的是农机的工作效率，减少农户在农业生产过程中的时间投入，从而拥有更多的时间和精力去从事其他能提升个人收入的活动，同时受限于农户的环保意识和知识水平，认为个人行为很难影响到整个大的自然生态环境，最终选择了效率高、能耗高的农业机械设备。

3.2 地域差异大，南北发展不均衡

地域地形条件差异大是影响我国农机工程发展呈现南北差异的主要因素。现阶段，我国北方大多地区种植玉米、小麦、大豆等作物，且土地平整、适合于大规模种植、收割等活动，因此北方大多地区选择体积、能力较大的农机设备。而南方，尤其是西南地区，大多为丘陵、山脉等地形，多种植水稻等作物，且适合耕种的面积较小，因此大多选择为小型农业机械。地形因素导致了南北方农业水平的不同发展，从而也导致了我国农机工程建设呈现出地域差异大、南北方发展不均衡的特点。

3.3 功能单一，家家必备

农机设备功能单一，农户想要实现某些作业功能，则必须购置相应的农机设备是现阶段我国农机发展的另一特点。我国农机自主研发较晚，且大多是在国外先进机型的基础上进行改造升级得到的，工程师在设计时并未充分考虑我国农业经济发展受地形影响的特点。相对于美国、加拿大、澳大利亚等农牧业发达国家而言，我国地形环境复杂，无法实现大规模种植，因此，在农机功能设计时也需将相近或递进功能的农业生产环节进行协同，减少农户在各类功能农机的购置成本，从而提升单个农机的使用效率。

4 基于农机工程的高效节能型农业建设路径探讨

农机工程的建设和完善不是一蹴而就的，必须通过长期不断的更新迭代和丰富我国农业机械管理模式来进行完善和补充。从加强农机研发推广、完善农机维护保养机制和创新农机使用及管理模式三个方面对促进农机工程建设，推动我国农机朝向高效节能方向发展进行探讨。

4.1 基于事实，加强学术与应用的深入融合

基于事实，加强学术与应用的深入融合是我国农机化发展过程的地基，适合我国本土农业发展的农业机械设备才是好设备。我国地形复杂，必须通过对通用型设备进行不断改造升级才能满足农业生产的需求。现阶段，我国农机的设计还只是在设备厂商进行设计，受限于工程师的专业限制，设备的功能必然偏向于某一方面，因此要加强学术界与应用界的联系和交流，将相关领域内的知识进行融合，提升设备性能的同时，也能更好地满足市场需求。此外，加强农业机械设计过程中学术与应用的融合也能提高农业专业学生的基本素养，为我国农业发展提供充足的后备资源，从而保证农业经济稳定发展。

4.2 从点到面，建设全面的农机推广与保养机制

限制农机工程发展的另一个因素即为农机的推广和维护保养，随着计算机、电子控制等技术的不断成熟和应用，我国农业机械的集成化、智能化水平也越来越高，但先进农机使用范围却不广泛，其中最重要的原因就是缺少高效的推广和健全的售后维护机制。因而，要建设高素质的农机推广队伍，通过建设示范性农业基地，直观地向用户展示新型农机带来的高效益收入。同时，要健全我国农业机械的维护保养机制，改变传统的纸质版、口头化等教授方式，通过多媒体、数字化教学等先进技术更加直观明了地向用户展示设备的工作原理、日常维护方式。最后借助现有的农资站资源，建设农机设备的健康档案，选择农闲时节集中对设备进行关键部件保养工作，降低农机在使用过程中故障发生的概率，赢得农户的忠诚度和信任感，从而由点到面，实现从推广、销售、应用和售后维护全周期内的农机设备管理。

4.3 分享共赢，搭建农户互助与共享平台

分享共赢，搭建农户互助与共享平台是解决当前设备功能单一的有效途径[3]，类似于共享单车、共享汽车、共享充电宝等，根据我国现阶段人口和农业分布情况，可以以乡镇为单位，建设农机的共享站，用以对设备的集中管理，通过批量作业的方式，减少农业在购置、使用和维护保养过程中的人力、财力、物料等资源的消耗，建设合作共享机制，将设备的利用率提升至最大。将设备进行共享，直接减少农户在购置新机方面的资金投入，间接提升农户的经济收入。同时，通过建设农机共享机制，也方便对设备进行集中管理，在设备使用寿命达到时，能精准定位，快速报废，进而减少报废农机继续使用对农业生态环境建设带来的污染和伤害。

5 结语

综上所述，农机工程对于我国生态农业建设，提升农业生产效率，降低农业生产对自然生态系统的影响具有重要意义。本文首先阐述了农机工程的基本概念和范围，其次分析了不断提升农机化水平对于我国农业发展带来的影响，然后总结了现阶段我国农机工程的发展现状，最后探讨了基于农机工程建设高效节能型农业的基本实现途径，希望能为农业相关从业者提供参考和思路，共同为我国农业发展助力。