農藝農機結合是推進山西旱作節水農業現代化進程的突破口

王娟玲

（山西省農業科學院旱地農業研究中心，山西太原030006）

山西缺水，旱地面積占總耕地面積的79.4%。因此，大力發展現代旱作節水農業是保障山西省水資源安全、生態安全、糧食安全，提高農民收入，促進國民經濟可持續發展的戰略抉擇和根本出路。生產實踐表明，在旱作農業生產水平較低時期，單項農藝節水技術、單個農業機械的應用都可以對旱作農業生產產生較大作用，但隨著旱作節水農業生產水平的提升及其所處環境條件（社會經濟、農民生產方式等）的變化，這種作用正在弱化，而農藝新技術與農業機具的結合程度（即機械化程度）對農業效益、農民收入的影響日益增大，且這一事實已為國內外許多成功的經驗所證明。不同國家根據各自的生態特點和生產方式，通過農機與農藝相結合的大量研究和實踐[1～9]，形成了眾多的發展模式和研究成果。不同的國家和地區由于所處生態條件、生產方式各不相同，需要解決的主要問題也就不同，其相配套的機械裝備也必然存在差異。因此，認清山西農業機械化現狀，明確其存在的問題，探討山西旱作節水農業機械化發展之路、加速農藝農機結合，對實現山西旱作節水農業現代化具有重要的意義。

1 國內外農業機械化現狀

1.1 發達國家農業機械化現狀

國外農業機械化發展，不同國家有著不同的發展模式，美國是大規模機械化模式，荷蘭是中等規模集約機械化模式，而日本則是小規模精細機械化模式。不同國家的不同發展模式由于自然、經濟、社會條件的變化，經歷了不同的發展階段。如日本大體經歷了3個發展階段：第一階段是二戰結束到20世紀60年代初，日本處于經濟恢復和打基礎時期，主要發展低價格小型機械代替大部分手工勞動。第二階段是20世紀60年代初到80年代末，日本經濟飛速發展，農村勞動力大量涌向城市，農村勞動力不足的矛盾日漸突出，于是寬幅聯合收割機、高速插秧機、大中型拖拉機及其配套機具相繼問世。第三階段是20世紀80年代末到現在，這個時期的特點是農業勞動力老齡化和女性化，于是小型、輕便、容易操作、舒適性好、自動化程度高的農業機械成為這個階段需求的主要特征，日本根據實際需要，引進、吸收外國的先進經驗和技術，并因地制宜將農機與農藝有機結合，擺脫了傳統生產工藝的束縛，創造出新工藝、新機具，取得了新的突破。總體上講，農業機械化水平高的國家其勞動生產率就高。美、英、法、加、日、澳等國的農業勞動生產率都在6萬美元/人以上。2006年，中國的農業勞動生產率為3 505美元/人，僅為美國92 270美元/人的3.8%。且美、英、加、法、日分別在1940，1948，1950，1953，1967 年就基本實現了農業機械化，而我國至今尚未達到他們當時的水平，可見差距之大。

1.2 我國農業機械化現狀

近年來，我國的農業機械化水平也有了大幅度提高，到2008年全國農機總動力達到8.22億kW，是1978年1.2億kW的6.85倍，大中型拖拉機、半喂入式聯合收割機、插秧機、玉米收獲機和保護性耕作機具的保有量有了大幅度增長，農機裝備結構進一步優化。農機作業領域也由糧食作物向經濟作物，由大田農業向設施農業，由種植業向養殖業、農產品加工業發展，由產中向產前、產后延伸。保護性耕作、精量播種、化肥深施、高效植保、秸稈還田、深松整地等農機化新技術應用面積不斷擴大，農機標準化作業程度明顯提高，集收獲、耕整、播種于一體的機械化復式作業應用范圍擴大，農業搶收、搶種能力和綜合生產能力進一步增強。尤其值得我們關注的是有許多省份走出了一條適合本省省情的農業機械化發展之路。例如山東省根據該省是糧食、花生、薯類生產大省的省情，重點發展糧食生產、加工，花生、薯類收獲的機械化。廣東省走特色農機化和節約型農機化之路，其人均水資源3 044.8 m3，耕地公頃均水資源72 106.5 m3，分別是山西的8倍和26.7倍。然而為節約水資源，2009年仍將設施節水灌溉的設施設備列入農機購置補貼范圍。

1.3 山西農業機械化現狀

進入新世紀，尤其2004年中央一號文件將農機購置補貼項目上升為全國“兩減免三補貼”的惠農支農政策以來，山西省農機事業有了長足發展。至2008年，農用機械總動力2 509.9萬kW，比1952年的0.04萬kW增長了62 746倍，年平均遞增21.8%；大中型拖拉機51 703臺，比1952年的10臺增長5 169倍；聯合收割機由1952年的3臺發展到2008年的6 182臺。在機械數量增加的同時，農機化作業的面積與范圍也不斷擴展。2008年，全省機耕地面積、機械播種面積、機械收獲面積分別為217.993，176.523，74.596萬hm2，與1954年相比，分別增長了1 022倍、3 393倍和5 737倍。雖然山西農業機械化水平有了較大提高，但同全國平均水平相比仍然滯后，2006年機耕地面積比全國平均水平低3.1個百分點，機電灌溉面積的比例比全國平均水平低3.0個百分點，尤其與機械化水平較高的新疆、東北三省相比，差距更大。山西使用的小麥機械多來自新疆，而玉米機械多來自河北、山東，山西最大的糧食作物——玉米的機械收割率不足8%。雖然山西被譽為小雜糧“王國”，但小雜糧作物的播種機械才剛剛起步，從種到收基本上全是手工操作，這種狀況嚴重影響著農業生產效率的提高，并已成為農業整體水平提升的瓶頸。若不能抓住中央有關農業機械補貼及各項惠農支農政策的機遇，立足山西實際，強化機械化發展，就會喪失發展機遇，在新一輪的競爭中處于更加被動的地位。

2 山西農業機械化存在的問題

山西農業機械化裝備程度與先進國家相比明顯滯后，與全國平均水平相比也明顯偏低。分析其成因，除家庭聯產承包責任制決定的個人擁有完全自主權的一家一戶的土地制度，在一定程度上制約了農業機械化普及與發展這一全國性的共性問題外，山西農業機械化還存在明顯的自身問題。

2.1 缺乏戰略考量，自主研發與引進技術革新不力

受資源型經濟思維的影響，山西省沒有將農業機械化作為發展現代農業的重要內容，也沒有從戰略的高度進行統籌規劃和設計。多年來，不僅缺乏針對我省農業生產特點及地形地貌、氣候特征，開展與其相適應的、具有產業及區域特色的、因地制宜的機械化裝備自主研發，至今沒有形成有自身特色的研發體系，而且對引進機械裝備的本土化改造也很不夠，致使引進的技術裝備效果不好，難以發揮應有作用，不能滿足生產發展需求。

2.2 傳統旱作節水機具散失嚴重，優勢農藝技術難以發揮優勢

在傳統的旱作節水農業技術體系中，我們的祖先為我們積累了十分寶貴的旱作節水機具財富，如鎮壓土壤懸虛的石輥，保蓄土壤水分的耙、耱等，這些具有山西特色、保水保墑效果突出的傳統抗旱節水機具都曾發揮很大作用，對此，我們理應借助現代物質裝備和技術手段使其進一步完善和提升，更好地使其發揮作用，但我們并沒有這么做，相反還使其散失殆盡，并大面積應用了與山西省情極不相適應的旋耕機，使土壤懸虛，造成了一系列突出的問題。春季由于旋耕整地作業，加速了表土失墑，直接影響到播種出苗。如小麥播后由于土壤懸虛、麥田失墑嚴重，直接影響麥苗的生長發育和安全越冬，人為加劇了旱情，加大了凍害。這一問題在大旱的2009年表現尤為明顯。

山西旱作農藝節水技術在全國處于領先地位。20世紀中期以來，山西在這一領域取得了一系列重大成果，尤其是20世紀80年代以來，研究形成了適合山西省情的旱作節水農藝技術，如土壤擴蓄增容技術、保護性耕作技術、農田微生境集雨栽培技術、非耕地集雨徑流農田補灌技術、抗旱品種利用技術、節水高效立體種植技術、水肥耦合技術、溝壟地膜覆蓋栽培技術、化學抗旱制劑的研發、草田輪作技術、旱地玉米（小麥）高產配套栽培技術等。這些極具山西特色的旱作節水技術與產品曾經或正在服務于旱作節水農業生產，有些還作出過較大貢獻。但遺憾的是，隨著社會的進步，這一系列先進的農藝技術多數由于缺乏相應的機械裝備支撐、缺少載體以及自身存在的操作繁雜、費工費力等諸多問題在推廣和應用過程中表現得越來越突出，其結果要么束之高閣，要么只停留在有限的區域示范之中，長期推而不廣，極大地限制了技術作用的發揮。

2.3 研發體制存在弊端，農藝農機難以結合

我們的農業科研無論是學科設置，還是評價體系，仍沿用計劃經濟體制下的設置模式。農藝農機科技人員多數只關心技術的研究，不關心市場和生產需求，缺乏農藝農機一體的創新意識。在技術研發的當初就忽略了農藝農機的有機結合，從而使農機的單一性、固定性及其對作業對象所要求的群體性、多樣性、多變性、相對模糊性的矛盾難以解決，最終形成農藝農機長期處于基本割裂的狀態。加之旱作節水農業的特殊性、復雜性，其機械化裝備水平尤其薄弱。比如山西最需要的機修梯田、建攔洪壩、淤地壩、打旱井、壟覆膜溝種、山區小型農機、林果機械、抗旱播種、秸稈還田、化肥深施播種等均缺乏適合的、理想的機械設備，且旱區作物播后管理特別是小雜糧作物機械幾近空白。

3 山西旱作節水農業對機械裝備的特殊需求

3.1 山多坡多的地形地貌決定了山西須走中小型農業機械化之路

山西地形多樣，山地、丘陵、殘塬、臺地、谷地、平原等交錯分布，以山地、丘陵為主。據量算，全省的山地、丘陵、平原三大類地形各占40.0%，40.3%，19.7%，大體成4∶4∶2。其總的地勢是“兩山夾一川”，即東西兩側為山地和丘陵的隆起，中部為一列串珠式盆地沉陷，平原分布其間。旱地構成則更為復雜，坡地、梯田、平川、塬地、溝川地、河灘地、溝壩地分別占總旱地面積的55.85%，15.22%，10.98%，6.28%，5.88%，3.30%和2.49%，可謂地表破碎，溝壑縱橫；在比例最大的坡地中，3°～7°和7°～15°的面積分別占總旱地面積的20.54%和18.65%。

山西地形地貌及旱地類型決定了山西農業機械化的特點是：中小型，靈活多樣，中等規模集約化，小規模精細化，不可貪大求洋，片面追求國外（美國、加拿大、澳大利亞）及國內（新疆、東北）的大型農業機械，因為我們不具備大型農機在千里平原上馳騁的條件。

3.2 干旱少雨的氣候特征決定了山西須走以抗旱保水為核心的農業機械化之路

“十年九旱”是山西的基本氣候特征。進入20世紀80年代以來，旱情頻發且程度趨重。1980—1989年10年間，全省受旱面積為1 618.1萬hm2，成災面積848.7萬hm2，年平均受旱面積為161.8萬hm2，比1949年以來的平均值高1.3倍。頻發、嚴重的干旱對春播作物播種出苗和秋播作物第2年生長的影響日趨嚴重，進而影響全省糧食生產能力的穩定和提升。2009年因春季干旱，有50萬hm2左右春播作物無法下種，13余萬hm2小麥絕收。這種狀況，單靠純農藝節水技術顯得十分局限，而依靠農藝和農機的有機整合就可能有效緩解。因此，山西省的農業機械研發與引進必須以抗旱保水為核心，以農田保水、節水中小型機具與成套設備為目標。例如，具有明顯區域特征，適合于表土嚴重干旱的集補水、施肥、覆土（覆膜）、播種為一體的新型多功能行走式抗旱播種機具，適合于秸稈覆蓋還田的豁稈、覆膜、播種的抗旱保水播種機具，適合于旱區小水源條件下應用的提水與灌溉一體化的微型灌溉系統，適用于不同種類小雜糧作物的蓄水保墑耕作、播種和收獲機具等。

根據山西地形地貌特征和氣候特點，山西農業機械化發展須走“因地制宜、靈活多樣、中小規模、抗旱保水、藝機結合”的路子。通過傳統與現代相結合、農藝與農機相結合的創新研究，用現代科技改造提升傳統技術，并積極借鑒國內外成功經驗，引進、吸收先進技術和設備，走出一條有山西特色的農業機械化跨越式發展之路。

4 農藝和農機相結合的有益探索

山西省農科院旱地農業研究中心承擔著一批國家和山西省“十一五”旱作節水農業的重大研究項目，在項目立項及實施過程中，根據生產中存在的問題和農民需求，創新思路，一改過去單一、純粹的農藝研究為農藝農機并重的復合集成研究，雖只有短短2年時間，卻已取得了明顯成效，先后申報專利8項，已獲得專利3項，授理5項。在播種、田間管理等關鍵環節中，為實現農藝和農機成功結合做了有益探索。

4.1 以增密為核心的旱地玉米高產技術模式實現了機械化配套

在項目實施中，山西省農科院旱地農業研究中心研究集成了以增密為核心的“旱地玉米高產綜合栽培技術體系”，大幅度提高了旱地玉米產量。但原有的覆膜播種機播種時，由于存在壟高不夠、覆膜寬度過窄、行距難以調整，尤其播種密度偏小等問題，技術難以到位。根據這一現狀，該中心在市場原有的機具基礎上，研制出了玉米起壟、施肥、覆膜、播種的多功能一體機，膜幅由0.9 m增至1.4 m且可調控，并使玉米種植密度達到每公頃72 000～82 500株。該機具的研制使高產農藝技術與播種機具達到了較理想的結合。2008年（旱年）在山西東南部三縣連片示范近6.67 hm2，玉米種植密度60 000～82 500株/hm2，平均公頃產量超15 000 kg，較對照增產40%～60%，經專家現場驗收認定，創山西旱地玉米大面積高產記錄。2009年特大干旱年型條件下，連片示范27 hm2，平均產量達10 744.5 kg/hm2，比對照增產1倍以上。該項技術已被山西省農業廳作為玉米豐產增糧計劃主推技術，在全省大面積推廣。

4.2 “抗旱補水播種機”的研制為抗旱播種保苗提供了機械化作業保障

山西“十年九春旱”，且全省每年在不同生態區都有近13.3萬hm2的春播作物無法下種，針對這一狀況，山西省農科院旱地農業研究中心在起壟、施肥、覆膜、播種一體機具基礎上增加了補水功能，制成抗旱補水播種機。該機具采用拖拉機攜帶雙水箱播種，每次裝水0.6 m3，每公頃用水30～45 m3，可在地膜的兩側形成10～12 cm寬、深度與底墑相接的濕潤播種帶。2009年山西遭遇了幾十年一遇的春季大旱，旱農中心陽曲河村基地示范田干土層厚度達12～15 cm，在這種不利條件下，我們應用該機具播種玉米示范20余hm2，出苗率達95.3%，實現了苗齊、苗壯。該播種機成本低、效果優，可有效解決長期困擾人們的播種難題。機具雖不大，但對山西旱作農業生產的意義不小。

4.3 旱地小麥田間微集雨增密高產高效技術模式實現了機械化配套

針對小麥生育期降水量少且無效降雨多的特點，通過起壟覆膜形成產流帶，使種植帶中形成降雨疊加，為小麥生長提供較好的微生境，有效增強小麥生長期抵御干旱逆境的能力。根據該項技術特點及要求，山西省農科院旱地農業研究中心研制出了“Ⅱ-8型小麥起壟覆膜播種機”。該機具集起壟、施肥、覆膜、播種、鎮壓于一體，一次起2壟，播種8行小麥，壟寬30 cm，壟高12～14 cm，窄膜覆蓋，種植帶寬45 cm，播4行。它既有良好的集雨產流功能，又可保證足夠的密度，有效彌補了“坑東模式”、“襄汾模式”群體不足的缺陷，增產效果顯著，較對照增產40.9%，增收1 725元/hm2，水分利用效率提高53.5%。

4.4 其他抗旱保墑機具的研發

以往農業機械裝備的研發，多注重播前、播種及收獲等環節，作物播后至收獲的相關機械裝備（或機具）研發較少。我們根據作物抗逆栽培技術原理，針對作物播后田間管理費工、費力及各種逆境問題，開展了多功能中耕保墑追肥機、農作物出苗破除板結表土破解器、新型土壤懸虛鎮壓器等系列機具的研發，并取得了良好的效果。

5 結語

旱作節水農業現代化進程不僅受農藝節水技術及農機化裝備水平的影響，更取決于農藝和農機相結合的程度。透過山西農業機械化現狀及問題，我們不難看出，山西農機化裝備水平明顯滯后于農藝節水技術水平。因此，強化農藝與農機的結合是加速山西旱作節水農業機械化，進而推進現代化進程的突破口。

山西省情決定了山西的農業機械化不能靠盲目引進大型成套機械一蹴而就，那樣會既脫離實際又浪費錢財。山西必須根據自身的實際情況，確立農藝農機一體的創新意識，加強用現代技術手段完善提升傳統旱作節水機具的機械化水平，加速現代先進農藝技術的機械化進程，立足山西省情，自己解決問題。山西農機化發展必須以抗旱節水為核心，堅持“因地制宜、靈活多樣、中小規模”的原則。我們的實踐也證明，遵循這一原則，不僅可行，而且事半功倍，成效顯著。

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