文/阮曉東
農(nóng)機裝備助中國農(nóng)業(yè)迎接新挑戰(zhàn)
文/阮曉東
城鎮(zhèn)化發(fā)展、精準農(nóng)業(yè)實施和保障食品安全,都需要依靠技術(shù)更為先進、集成化水平更高的農(nóng)業(yè)機械裝備
盡管中國實現(xiàn)了糧食生產(chǎn)連續(xù)增長,但中國的糧食安全問題,糧食和其他主要農(nóng)產(chǎn)品的供給保障問題的基礎還很薄弱。特別是隨著中國城鎮(zhèn)化的加速,農(nóng)村勞動力持續(xù)減少,因土地流轉(zhuǎn)產(chǎn)生的家庭農(nóng)場、農(nóng)機合作社等農(nóng)業(yè)經(jīng)營組織大量出現(xiàn),正在對中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式提出的新的要求。城鎮(zhèn)化的發(fā)展、精準農(nóng)業(yè)的實施和保障我國的食品安全,都需要依靠技術(shù)更為先進、集成化水平更高的農(nóng)業(yè)機械裝備。先進的農(nóng)機裝備在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、實現(xiàn)資源有效利用、推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增效、助力實現(xiàn)我國制造業(yè)強國夢等方面也起著非常重要的作用。
目前中國的農(nóng)村正在迅速城鎮(zhèn)化,隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展,農(nóng)村勞動力大量向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移,中國農(nóng)村的傳統(tǒng)村落正在以驚人的速度消亡。有調(diào)查顯示,在長江、黃河流域的傳統(tǒng)村落,平均每年遞減7.3%,每天消亡1.6個。從近年的農(nóng)業(yè)戶籍流動情況來看,農(nóng)村戶籍流向城鎮(zhèn)的人口已達2.51億,其中16-30歲的年輕人中有58.7%會選擇進城,農(nóng)村出現(xiàn)的“空巢”現(xiàn)象日益突出。隨著城鄉(xiāng)一體化深入推進,農(nóng)村面臨著一個巨大的問題,那就是農(nóng)村勞動力人口的大量減少,如何解決“一產(chǎn)”的持續(xù)性迫在眉睫。

最近,《習近平與“十三五”十四大戰(zhàn)略》陸續(xù)公布。其中的系列文章之“藏糧于地、藏糧于技戰(zhàn)略”篇指出,我們不但要向土地要糧,還要向科技要糧;在耕地穩(wěn)定的情況下,要滿足我國人民日益增長的糧食需要,保證糧食產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定增長,必須靠不斷創(chuàng)新的糧食增產(chǎn)技術(shù)來保障;“藏糧于技”是糧食生產(chǎn)的必然選擇。
那么,怎樣才能“藏糧于技”呢?什么樣的技術(shù)才能保證糧食始終抓在中國人自己手中呢?
近幾年,我們看到與城鎮(zhèn)化共同進行的,還有我國的土地承包經(jīng)營權(quán)流轉(zhuǎn)面積正在快速增長。中國的土地流轉(zhuǎn)面積在2007 年約為6372 萬畝,僅占家庭承包耕地總面積的5.2%;在2013年中央1號文件首次提到“家庭農(nóng)場”這一概念后,截至2014年底,全國家庭承包耕地流轉(zhuǎn)面積達到4.03億畝,比2013年底增長18.3%。有8個省市家庭承包耕地流轉(zhuǎn)比重超過35%,分別是:上海71.5%、江蘇58.4%、北京52.0%、黑龍江50.3%、浙江48.0%、安徽41.0%、重慶39.7%、河南37.1%。
土地流轉(zhuǎn),成方連片,機械通行、灌溉、植保等設施配套齊全,更為經(jīng)營規(guī)模化、種植區(qū)域化、作業(yè)規(guī)范化、生產(chǎn)機械化提供了便利條件。
實際上,前述的“藏糧于技”中的“技”,很大部分指的就是農(nóng)業(yè)機械裝備,包括在作物種植業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中,以及農(nóng)、畜產(chǎn)品初加工和處理過程中所使用的各種機械,比如農(nóng)用動力機械、農(nóng)田建設機械、土壤耕作機械、種植和施肥機械、植物保護機械、農(nóng)田排灌機械、作物收獲機械、農(nóng)產(chǎn)品加工機械、畜牧業(yè)機械和農(nóng)業(yè)運輸機械等。之所以談“藏糧于技”,是因為用先進的農(nóng)業(yè)機械裝備代替人、畜力生產(chǎn)工具,可以突破人畜力所不能承擔的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的限制,并可以實施人工所不能達到的現(xiàn)代科學農(nóng)藝要求,改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平,保障糧食產(chǎn)量,為農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)提高,形成專業(yè)化、商品化生產(chǎn)提供了可能。同時,只有應用農(nóng)業(yè)機械裝備實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化經(jīng)營,才可以農(nóng)民從土地中解放出來,把農(nóng)業(yè)從傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式中解放出來,把農(nóng)民從高強度的勞作中解放出來,徹底改變了面朝黃土背朝天,日出而作、日落而息的生活方式,為工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、現(xiàn)代化創(chuàng)造了條件。
中國的土地流轉(zhuǎn)面積還在繼續(xù)增加,要突出的是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營的,即通過規(guī)模化、集約化、專業(yè)化、標準化生產(chǎn)來保證產(chǎn)量和效益,這就為農(nóng)業(yè)機械裝備充分發(fā)揮其高效作用創(chuàng)造了條件。
農(nóng)業(yè)機械的應用能通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)手段的改進和提高,以較少的人力和時間投入,最大限度地產(chǎn)出人們所需要的產(chǎn)品,提高了勞動生產(chǎn)率。比如我國在蔬菜生產(chǎn)方面受傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植模式和蔬菜生產(chǎn)特性的影響,機械化程度遠遠落后于發(fā)達國家。蔬菜種植過程繁瑣,分為育苗、起壟、移栽、肥水、收獲幾個環(huán)節(jié)。為了節(jié)省勞動力,經(jīng)過對國內(nèi)蔬菜種植模式研究之后,山東華興農(nóng)機裝備公司圍繞設施蔬菜的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,成功研制了具有育苗、作畦、移栽以及田間管理的除草、施肥、噴藥、收獲等多功能于一體的蔬菜生產(chǎn)機械化設備。該設備充分應用GPS定位、PLC程序控制以及物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù),使智能化的設施農(nóng)業(yè)裝備得到有機集成,適應了大型蔬菜種植基地、合作社、種植園、家庭農(nóng)場等規(guī)模化種植模式,實現(xiàn)了蔬菜生產(chǎn)“從種到收”的全程機械化。
在城鎮(zhèn)化背景中,越來越多的農(nóng)村勞動力涌向城市,通過農(nóng)業(yè)機械裝備使用來提高生產(chǎn)率成為必然的選擇。當然,隨著生產(chǎn)規(guī)模的增加,產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高,傳統(tǒng)的機械化作業(yè)已不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要,需要依靠技術(shù)更為先進、集成化水平更高的農(nóng)業(yè)機械裝備。比如規(guī)模化經(jīng)營帶來對大馬力拖拉機和大型機械的需求逐漸提高,農(nóng)民對中高端農(nóng)業(yè)裝備的需求,以及對機械的可靠性和智能性要求越來越高,對作物全程機械化的要求,如耕、種、收、植保、灌溉、施肥、烘干的需求越來越迫切,另外對棉花、油菜、甘蔗、蔬菜、煙草等作物的機械化程度也日益提高。

中國農(nóng)業(yè)正在朝著精準農(nóng)業(yè)、設施農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)的方向發(fā)展,其中精準農(nóng)業(yè)目前已列入國家863計劃和十三五規(guī)劃,是中國農(nóng)業(yè)的主攻方向之一。
據(jù)了解,精準農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為歐美等國家的主要農(nóng)業(yè)作業(yè)形式。實施精準農(nóng)業(yè)的目標是根據(jù)作物生長的土壤性狀調(diào)節(jié)對作物進行資源投入,一方面通過查清田塊內(nèi)部的土壤性狀與生產(chǎn)力空間變異,一方面通過確定農(nóng)作物的生產(chǎn)目標,進行系統(tǒng)診斷、優(yōu)化配方和科學管理,從而充分調(diào)動土壤生產(chǎn)力,以最少的或最節(jié)省的投入達到同等收入或更高的收入并改善環(huán)境,高效利用各類農(nóng)業(yè)資源。
按照這一方向發(fā)展,許多傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械已無法勝任。精準農(nóng)業(yè)是科技含量最高、集成綜合性最強的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)之一,主要由全球定位系統(tǒng)、農(nóng)田信息采集系統(tǒng)、農(nóng)田遙感監(jiān)測系統(tǒng)、農(nóng)田地理信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、智能化農(nóng)機具系統(tǒng)等多套系統(tǒng)組成,所以需要運用新的設計理論、制造工藝,融合和吸取國外先進技術(shù)和經(jīng)驗,設計、制造出滿足要求的新型農(nóng)機產(chǎn)品。

中聯(lián)重科股份有限公司副總裁王金富回答觀眾提問
比如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是用水大戶,而我國水資源嚴重缺乏,合理利用水資源顯得越來越重要。如果有作物變量灌溉系統(tǒng),則可以利用土壤濕度傳感器和作物葉面水分測試傳感器,建立農(nóng)作物優(yōu)化灌溉變量灑水的過程。作物變量灌溉系統(tǒng)能夠根據(jù)農(nóng)作物對水分的需要進行變量灌溉,避免了大水漫灌造成的水資源浪費。
在2014糧食與食品安全戰(zhàn)略峰會上,福田雷沃國際重工股份有限公司執(zhí)行副總經(jīng)理王玉榮向人們展示了該公司生產(chǎn)的用于精良播種、植保、糧食烘干等方面的高端的農(nóng)機裝備。福田雷沃提供的裝備包括從土地整理到耕種播種、田間管理、收獲、秸稈處理到糧食烘干各個環(huán)節(jié),形成一整套的解決方案,這些方案重點是通過移動的智能終端和精耕農(nóng)業(yè)系統(tǒng),實現(xiàn)自動導航,包括變量施肥、變量配藥、產(chǎn)量檢測等功能。此外,該公司還在拖拉機方面制造了自動導航的拖拉機無人駕駛,福田雷沃還收購了一個意大利高端農(nóng)機公司,主要生產(chǎn)世界高端的精量播種機,可以實現(xiàn)變量播種系統(tǒng)。
目前精準農(nóng)業(yè)技術(shù)和成套設備已經(jīng)在我國多地進行試驗示范,特別是在東北、新疆等規(guī)模化農(nóng)區(qū),已經(jīng)讓這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)邁向了精準農(nóng)業(yè)時代。
比如黑龍江墾區(qū)寶泉嶺農(nóng)場和八五二農(nóng)場建設了精準農(nóng)業(yè)試驗示范基地,并建設了采用數(shù)傳電臺的衛(wèi)星導航自動駕駛RTK差分系統(tǒng)。紅星農(nóng)場、七星農(nóng)場在黑龍江八一農(nóng)墾大學精準農(nóng)業(yè)技術(shù)研究中心支持下,建設了現(xiàn)代農(nóng)機管理指揮調(diào)度信息系統(tǒng)。黑龍江墾區(qū)也大面積推廣應用了拖拉機GPS導航自動駕駛系統(tǒng),以及導航無線移動網(wǎng)絡RTK差分系統(tǒng)。
值得注意的是,進入我國的精準農(nóng)業(yè)機械裝備產(chǎn)品大部分都來自美國等跨國公司,比如天寶公司、約翰迪爾公司、凱斯公司、瑞文公司、拓普康公司、萊卡公司等,這些公司的產(chǎn)品在中國有著高達90%以上的市場占有率,中國目前的產(chǎn)品還比較少。主要原因還是精準農(nóng)業(yè)相關產(chǎn)品技術(shù)要求非常高。比如美國天寶產(chǎn)品的精度已經(jīng)將誤差控制在2.5cm以內(nèi),這個精度要求甚至要比谷歌的無人駕駛汽車還高。但中國相應的產(chǎn)品還需要在導航、電子控制等方面不斷努力,未來在北斗導航的幫助下,相信中國的精準農(nóng)機產(chǎn)品質(zhì)量會有提高。
近幾年來,我國的農(nóng)產(chǎn)品和食品安全問題也屢見報端。我國糧食生產(chǎn)已經(jīng)連續(xù)11年保持增產(chǎn),但農(nóng)藥化肥的使用同樣保持高速增長。僅農(nóng)用化肥單位面積平均施用量1項,就達到434.3kg/平方公里,是國際公認的化肥施用安全上限的近2倍,同時中國糧食的農(nóng)藥使用量也非常高。
2015年11月2日,為著力治理和解決農(nóng)村食品安全突出問題,完善農(nóng)村食品生產(chǎn)經(jīng)營全鏈條監(jiān)管,保障廣大農(nóng)村群眾“舌尖上的安全”,國務院食品安全辦聯(lián)合公安部、農(nóng)業(yè)部、工商總局、國家食藥監(jiān)總局發(fā)布《加強農(nóng)村食品安全治理工作的意見》。該《意見》指出加大食用農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)管力度,嚴格管控化肥、農(nóng)藥、獸藥等農(nóng)業(yè)投入品使用,組織實施“到2020年化肥、農(nóng)藥使用量零增長行動”。
要低化肥農(nóng)藥的利用率,確保糧食和農(nóng)產(chǎn)品安全,光靠政策約束不行,目前最有效的途徑還是利用農(nóng)機裝備來進行耕作,通過施行精量播種、種肥同施、高效植保、低損收獲、農(nóng)膜回收、微噴滴灌、節(jié)油維修等先進適用農(nóng)機化技術(shù),減少藥、肥、油、水、種等投入,以此來減少農(nóng)業(yè)面源污染。而其中的重點之一是農(nóng)業(yè)的全程機械化,之二則是精準農(nóng)業(yè)技術(shù)。
2015年8月,農(nóng)業(yè)部下發(fā)了《農(nóng)業(yè)部關于開展主要農(nóng)作物生產(chǎn)全程機械化推進行動的意見》。該《意見》特別指出,“與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求相比,我國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展仍存在諸多‘短板’,亟待解決;……雖然小麥生產(chǎn)基本實現(xiàn)了耕種收機械化,但其它作物的綜合機械化水平仍然偏低;……雖然耕整地環(huán)節(jié)機械化水平較高,但部分作物的播種、植保、收獲、烘干、秸稈處理等環(huán)節(jié)機械化水平仍然滯后。”同時《意見》指出要“以糧棉油糖主產(chǎn)區(qū)為重點區(qū)域,以耕整地、播種、植保、收獲、烘干、秸稈處理為重點環(huán)節(jié),推廣先進適用農(nóng)機化技術(shù)及裝備。”這個意見是我國相關部門第一次針對農(nóng)業(yè)的全程機械化發(fā)布相關意見。
作為中國高端裝備制造領域的領先企業(yè),中聯(lián)重科目前已經(jīng)在全國率先提出全程農(nóng)業(yè)機械化的解決方案。該公司通過定位九大類的作物(稻、玉米、小麥、馬鈴薯、棉花、油菜、花生、大豆、甘蔗)中的四大類,即小麥、玉米、水稻、油菜,圍繞著六個主要的作業(yè)環(huán)節(jié)——即耕整地、種植、植保、收獲、烘干、秸稈處理,來提高全程機械化的水平。與此同時,中聯(lián)重科積極整合氣象監(jiān)測、土壤監(jiān)測、病蟲害監(jiān)測、預警等資源,以動力機械與機具的精準組合為支撐,力圖實現(xiàn)農(nóng)田整治、智能育苗、精準播種栽插、變量噴藥、節(jié)水灌溉、精準收獲等精準作業(yè)。
中聯(lián)重科股份有限公司副總裁王金富表示,只有科技進步才能保障糧食安全和食品安全。通過將全程機械化和精準農(nóng)業(yè)的應用,可以把科技貫穿整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程,做到定量決策、變量投入和定位實施,通過信息收集智能決策和精準作業(yè),可以減少種子浪費50%,降低農(nóng)藥95%使用量,70%化肥使用量,節(jié)水12%-38%。
全程農(nóng)業(yè)機械化在保證糧食安全方面也有重要的作用。比如農(nóng)業(yè)機械作業(yè)對抗御自然災害、保證糧食豐收就有重要的作用,在改造中低田方面,農(nóng)業(yè)機械作業(yè)可以改造中低田,通過機械化機械深翻,可以疏松、深化耕層,減輕水土流失,增強吸熱能力,提高地溫,抗御冷害,改善土壤透水性,降低土壤層的鹽堿含量。此外,還有增產(chǎn)作用,農(nóng)業(yè)機械深翻、滅茬是增加土壤有機質(zhì)、培肥地力的有效措施。
今天的發(fā)達國家,比如美國、日本、歐盟國家等可以說基本解決了食品安全問題,而它們的農(nóng)業(yè)基本都是高度產(chǎn)業(yè)化的。中國也正在通過提升農(nóng)業(yè)自動化與機械化水平,最大限度地排除糧食生產(chǎn)過程中的安全漏洞來保證食品和農(nóng)產(chǎn)品安全。
據(jù)中國農(nóng)機工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計,2012年我國農(nóng)機工業(yè)總產(chǎn)值首次突破了3000億,超越歐洲和美國,成為全球最大的農(nóng)機制造國。經(jīng)過三十多年的發(fā)展,我國農(nóng)業(yè)機械化水平大幅提升,截止到2014年底耕種收綜合機械化水平達到61%以上。其中三大主糧作物的綜合機械化水平分別為:小麥93.7%、水稻73.1%、玉米79.8%。目前我國有農(nóng)機企業(yè)近萬家,其中規(guī)模以上企業(yè)有1800余家。福田雷沃、中聯(lián)重科、一拖、江淮動力、新研股份、新界泵業(yè)等是我國國內(nèi)主要的農(nóng)機公司。
不過,中國的農(nóng)業(yè)機械化水平還不是高水平的機械化,中國的農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)和制造水平與歐美發(fā)達國家還有很大差距。比如目前我國的農(nóng)機品種大概有3500個,而歐美國家有7000個至多,歐美國家農(nóng)機產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋大部分農(nóng)作物的整個生產(chǎn)過程,而我國的產(chǎn)品仍停留在3大糧食作物的農(nóng)田生產(chǎn)階段,雖然目前在向收獲后處理發(fā)展,但也僅處于初期階段。

特別是針對經(jīng)濟作物的農(nóng)機品種,我國更是非常少。由于經(jīng)濟作物的種類多樣性、環(huán)節(jié)復雜性以及采摘精細化,目前我國經(jīng)濟作物機收率普遍低于 20%,甚至有些幾乎全是人工作業(yè)。據(jù)悉,目前我國僅僅在辣椒、棉花和青貯秸稈等領域?qū)崿F(xiàn)了特定區(qū)塊機收。但是歐美的蔬菜、水果、瓜類甚至蘑菇采摘領域都開始大量采用機械裝備或者機器人進行。比如日本研制的采摘機器人對茄子的采摘成功率為 62.5%,工作速度達到64個每秒;番茄采摘速度大約是15個每秒,成功率在70%左右;甘藍采摘的成功率為43%,工作速度為55個每秒;英國研制的蘑菇采摘機器人采摘速度為 1.5秒每個,成功率約為75%;以色列和美國聯(lián)合研制的甜瓜采摘機器人可以完成 85%以上的識別和采摘工作。
除此之外,我國農(nóng)機企業(yè)規(guī)模普遍較小,競爭能力也非常有限。其中我國規(guī)模以上的農(nóng)機企業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值僅相當于美國約翰迪爾一家企業(yè)的總產(chǎn)值,具備研究能力的企業(yè)不足 200家,僅占規(guī)模企業(yè)的10%。國外先進的農(nóng)機企業(yè),大多經(jīng)過了百余年的發(fā)展歷史,在研發(fā)、制造到測試階段均與現(xiàn)代科技進行了融合,形成了一套完備的體系。比如國外很多企業(yè)均采用數(shù)字化設計,虛擬駕乘體驗,從而完善設計;在制造過程中,采取物料自動提取、柔性組裝等技術(shù),但在我國很多企業(yè)還不具備這樣的能力。
由于技術(shù)等級比較低,我們目前的農(nóng)機油耗每年多消耗(同等功率)180多萬噸柴油;由于定量噴藥、防漂技術(shù)、測土定量、定位施肥技術(shù)缺乏,我國目前農(nóng)藥每年多消耗22萬噸,化肥每年多消耗1000萬噸,灌溉用水每年多消耗990億噸。如果我國的農(nóng)機企業(yè)具備歐美的技術(shù)實力,那么則可以大大節(jié)省農(nóng)藥、化肥和灌溉用水的消耗。中國的農(nóng)機市場面臨巨大的升級空間。
2015年9月中旬,中國農(nóng)機工業(yè)協(xié)會受工業(yè)和信息化部獲悉的委托,起草了《農(nóng)業(yè)機械高端裝備創(chuàng)新工程實施方案》。該方案指出,隨著我國農(nóng)機裝備向高端化升級,市場規(guī)模有望突破5000億元。
目前農(nóng)業(yè)機械正在朝著自動化、智能化、無人化的方向發(fā)展,一系列技術(shù)如無人駕駛技術(shù)、無人機技術(shù)、機器人技術(shù)、自動化技術(shù)、精密機械技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、導航技術(shù)、人工智能技術(shù)、光學成像技術(shù)、圖像處理技術(shù)、模式識別技術(shù)、機器視覺技術(shù)、傳感器技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、LED農(nóng)業(yè)應用技術(shù)等開始在農(nóng)業(yè)機械領域得到應用。中國相關企業(yè)也在不斷進行技術(shù)研發(fā),力圖彌補行業(yè)差距。
值得注意的是,雖然農(nóng)業(yè)機械裝備相較其他制造業(yè)的體量明顯偏小,但仍被首批納入“中國制造2025”重點發(fā)展領域,充分體現(xiàn)了國家對農(nóng)業(yè)機械裝備制造業(yè)的高度重視和發(fā)展決心。農(nóng)業(yè)機械裝備在保障國家糧食安全和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、四化同步發(fā)展戰(zhàn)略中具有十分重要的作用。此次進入“中國制造2025”重點發(fā)展領域,意味著國家將在包括投資、重大技術(shù)專項、公共服務平臺建設等各方面給予重大支持,我國農(nóng)機裝備制造業(yè)水平有望在未來得到質(zhì)的飛躍。