我國花生機械化收獲科技創(chuàng)新概況與發(fā)展思考

陳有慶， 顧峰瑋， 吳 峰， 王 冰， 胡志超

(農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，江蘇南京 210014)

1 我國花生產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

花生是我國最具國際競爭力的優(yōu)質(zhì)優(yōu)勢油料作物[1]，常年種植面積約占全球的17.6%，產(chǎn)量約占全球的37.0%，分別居世界第2位、第1位。隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整加快，花生產(chǎn)業(yè)在我國的重要地位和產(chǎn)業(yè)特點日益凸顯，加快花生生產(chǎn)機械化發(fā)展已成為我國農(nóng)機化發(fā)展的重點和熱點[2]。

1.1 花生產(chǎn)業(yè)國際地位高

聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織的數(shù)據(jù)顯示，2014年全球花生收獲面積為2 654.166萬hm2，產(chǎn)量為4 391.54萬t。種植面積在前10位的國家分別為印度、中國、尼日利亞、蘇丹、坦桑尼亞、塞內(nèi)加爾、尼日爾、乍得、美國、剛果(圖1、圖2)，產(chǎn)量在前10位的國家分別為中國、印度、尼日利亞、美國、蘇丹、坦桑尼亞、阿根廷、緬甸、乍得、塞內(nèi)加爾(圖3、圖4)。可見，除美國以外，其他發(fā)達(dá)國家鮮有花生規(guī)模化種植，花生種植主要集中在亞洲、非洲、南美洲等發(fā)展中國家。

2015年，我國花生種植面積約461.57萬hm2(圖5)，產(chǎn)量約1 643.97萬t(圖6)[3]，分別居世界第2位、第1位。由于河南、山東、東北等傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)玉米種植面積調(diào)減，預(yù)計2017年花生種植面積有望大幅增加。隨著我國農(nóng)業(yè)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整工作持續(xù)開展，作為重要的油料作物，花生種植面積仍可能會進(jìn)一步擴(kuò)大，我國花生產(chǎn)業(yè)國際地位還將進(jìn)一步上升。

1.2 花生產(chǎn)業(yè)對保障油料供給意義大

由圖7、圖8可知，2014年我國油料作物種植面積約 1 404.275萬hm2，產(chǎn)量約3 507萬t，其中油菜種植面積最大，為758.309萬hm2，花生、向日葵、芝麻、胡麻籽的種植面積分別為463.411萬、98.299萬、42.128萬、28.086萬hm2，但花生的產(chǎn)量最大，為1 648萬t，油菜、向日葵、芝麻、胡麻籽的產(chǎn)量分別為1 473萬、245萬、70萬、35萬t[3]。同時由于大豆產(chǎn)業(yè)長期低迷，油菜總體效益偏低，其種植面積呈現(xiàn)逐年縮減的態(tài)勢，因此，花生是我國最具國際競爭力的優(yōu)質(zhì)優(yōu)勢油料作物，我國的花生產(chǎn)業(yè)在國際上具有顯著的引領(lǐng)和主導(dǎo)作用，發(fā)展花生產(chǎn)業(yè)對保障我國油料供給意義重大。溫家寶同志在任時曾2次批示，要加快花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)錯位競爭，保障食用油供給安全。

1.3 花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間大

隨著糧食產(chǎn)量即將迎來十三連增，玉米已呈現(xiàn)階段性供大于求的局面，玉米收儲改革已經(jīng)開展，農(nóng)戶種植效益受到影響，引起我國河南、山東、東北等傳統(tǒng)糧食產(chǎn)區(qū)的玉米種植面積快速減少，花生作為經(jīng)濟(jì)效益更好的替代作物，種植規(guī)模已顯著增加。近期，國家發(fā)展和改革委員會、農(nóng)業(yè)部和國家林業(yè)局發(fā)布了《全國大宗油料作物生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》，提出到2020年油菜籽、花生、大豆、油茶籽等油料播種面積力爭達(dá)到2 666.667萬hm2左右，花生種植面積有望進(jìn)一步增加。因此，在效益驅(qū)使和政策引導(dǎo)的雙重作用下，我國花生產(chǎn)業(yè)還有較大的發(fā)展空間。

1.4 機械化收獲技術(shù)需求大

面對花生461.57萬hm2種植規(guī)模和快速的發(fā)展趨勢，機械化收獲是必然選擇，但目前機械化，尤其是收獲機械化還是花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的薄弱環(huán)節(jié)，廣大種植戶迫切需要機械替代人工，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前主產(chǎn)區(qū)人工收獲0.07 hm2花生約需4個人工，人工收獲成本約4 500元/hm2，而機械化收獲成本可控制在3 000元/hm2以內(nèi)，效益可觀，同時機械化收獲效率高，可用于搶收作業(yè)，減小災(zāi)害天氣的影響，確保豐產(chǎn)豐收。花生產(chǎn)區(qū)對機械化收獲技術(shù)需求呼聲日趨迫切和高漲。同時隨著國家“一帶一路”和“中國制造2025”等戰(zhàn)略的深入實施，我國的花生機械化收獲技術(shù)裝備及國際市場需求也將呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢和發(fā)展前景。

1.5 機械化收獲技術(shù)只能依靠自主創(chuàng)新

除美國以外，發(fā)達(dá)國家鮮有花生規(guī)模化種植。美國花生機械化收獲水平代表世界先進(jìn)水平，其以兩段式收獲為主[4]，即先用花生挖掘機將花生挖掘、清土并條鋪于田間，待花生干至一定含水率后，再用撿拾花生聯(lián)合收獲機撿拾摘果，相應(yīng)的裝備也早已實現(xiàn)了專用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。我國花生種植區(qū)域廣，南北跨度超過34個緯度，東西跨越58個經(jīng)度[5]，花生品種、土壤條件、種植模式、經(jīng)營規(guī)模、經(jīng)濟(jì)狀況等與美國差異巨大，因此我國花生機械化收獲技術(shù)路線和收獲模式不能完全照搬美國，只能立足于自主創(chuàng)新。

2 我國花生機械化收獲科技創(chuàng)新現(xiàn)狀

長期以來，我國農(nóng)業(yè)機械化各項工作重心一直集中在水稻、小麥、玉米等主要糧食作物上。花生和其他經(jīng)濟(jì)作物的機械化收獲科技創(chuàng)新現(xiàn)狀和發(fā)展特點可概括為起步晚、支持少、隊伍小、發(fā)展快、成效大、與產(chǎn)業(yè)需求差距大、須破解的難題多。

2.1 花生機械化收獲現(xiàn)狀

花生收獲方式主要有3種：人工收獲、半機械化收獲、機

械化收獲等。目前我國花生機械化收獲水平不高，機械化收獲占比約為30%，我國花生仍以人工收獲為主，機械化和半機械化收獲技術(shù)在主產(chǎn)區(qū)已得到一定的應(yīng)用。應(yīng)用的主要技術(shù)設(shè)備包括挖掘犁、簡式挖掘機、分段式收獲機、摘果機(半喂入或全喂入式)、半喂入2行聯(lián)合收獲機等(圖9)。

2.2 花生機械化收獲科技創(chuàng)新起步晚、投入少、隊伍小

我國花生機械化收獲科技創(chuàng)新起步晚、投入少、隊伍小。花生機械化收獲技術(shù)研發(fā)直到“十一五”期間才正式獲得國家層面項目經(jīng)費的支持，截至目前獲得國家層面科技專項經(jīng)費支持的僅3項，主產(chǎn)省的省級專項也屈指可數(shù)，目前能提供穩(wěn)定支持的非競爭性項目僅有國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程， 國內(nèi)僅有農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位長期堅持相關(guān)技術(shù)的研究工作，還缺乏大型企業(yè)介入該領(lǐng)域，已有的相關(guān)企業(yè)其研發(fā)力量也非常弱小。

2.3 花生機械化收獲科技創(chuàng)新發(fā)展快、成效大

雖然我國花生機械化收獲技術(shù)創(chuàng)新起步晚、投入少、隊伍小，但發(fā)展快、成效大，在經(jīng)濟(jì)作物中，無論是發(fā)展速度還是總體水平均處于領(lǐng)先位置。2015年我國花生機械化收獲水平已達(dá)30.16%，比2011年增加6.91百分點(圖10)，花生機械化收獲水平與水稻、小麥、玉米等主要糧食作物相比還有一定的差距，但相對于油菜、馬鈴薯、棉花等經(jīng)濟(jì)作物[6]，其機械化收獲水平發(fā)展成效大、速度快。

2011—2015年，全國公開發(fā)表的花生機械化收獲技術(shù)相關(guān)論文120多篇，申請專利150多項，獲得省部級科技進(jìn)步一等獎獎勵2項，國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項，國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎1項。新研發(fā)的半喂入2行花生聯(lián)合收獲機、分段式收獲機、摘果機等花生收獲機具在花生主產(chǎn)區(qū)逐步獲得推廣應(yīng)用。農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所作為我國花生機械化收獲科技創(chuàng)新的主體和典型，近年來研究成果顯著，負(fù)責(zé)研發(fā)的半喂入2行花生聯(lián)合收獲機、分段式收獲機等機具(圖11)已經(jīng)成為花生收獲機市場的主體和主導(dǎo)產(chǎn)品。同時還充分利用已有研發(fā)基礎(chǔ)和技術(shù)沉淀，分別創(chuàng)制出擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)的世界首臺半喂入4行花生聯(lián)合收獲機和國內(nèi)首臺8行花生撿拾聯(lián)合收獲機(圖12)，目前相關(guān)技術(shù)已日趨成熟，近期有望實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。機械化收獲科技創(chuàng)新在支撐花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮了顯著的作用。

2.4 花生機械化收獲科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)需求差距大、待破解難題多

我國花生機械化收獲科技創(chuàng)新雖然已取得了一定的成績，但當(dāng)前花生產(chǎn)業(yè)需求差距較大，須要破解的技術(shù)難題較多。2016年國內(nèi)花生收獲機主要生產(chǎn)企業(yè)(山東省臨沭縣東泰機械有限公司、江蘇宇成動力集團(tuán)有限公司、河南省汝南縣廣源車輛有限公司、青島萬農(nóng)達(dá)花生機械有限公司、青島弘盛汽車配件有限公司等)均出現(xiàn)了產(chǎn)品脫銷的情況，技術(shù)產(chǎn)品供給已難以滿足市場需求；隨著《全國大宗油料作物生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》的發(fā)布，以及玉米種植經(jīng)濟(jì)效益下滑，在政策引導(dǎo)和效益驅(qū)使雙重推力下，我國花生種植面積還有望繼續(xù)擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)對新技術(shù)、新產(chǎn)品的需求將進(jìn)一步增加，但現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品仍然存在著生產(chǎn)效率偏低、損失率偏高、適應(yīng)性和可靠性較差等難題。總體來看，花生機械化收獲技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)需求差距還較大，須要破解的技術(shù)難題還有很多，科技創(chuàng)新還任重道遠(yuǎn)。

3 我國花生機械化收獲科技創(chuàng)新存在問題與發(fā)展思考

3.1 存在的問題

(1)投入少、隊伍小、條件弱。2015年，我國農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率達(dá)56%以上[7]，標(biāo)志著我國農(nóng)業(yè)發(fā)展已從過去主要依靠增加資源要素投入轉(zhuǎn)入主要依靠科技進(jìn)步的新時期。我國花生產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入新的快速發(fā)展時期，產(chǎn)業(yè)對收獲技術(shù)需求也日趨多元化和復(fù)雜化，但現(xiàn)有的技術(shù)創(chuàng)新基本條件仍未得到有效改善。全國專業(yè)從事花生機械化收獲技術(shù)研發(fā)的團(tuán)隊僅有農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所和青島農(nóng)業(yè)大學(xué)2支隊伍，企業(yè)研發(fā)能力弱。未設(shè)置國家級或部級花生機械化收獲工程技術(shù)中心，省級工程技術(shù)研究中心全國也僅有2家，分別為河南省汝南縣廣源車輛有限公司的河南省花生機械工程技術(shù)研究中心、山東省臨沭縣東泰機械有限公司的山東省花生聯(lián)合收獲機械工程技術(shù)研究中心，這2個研究中心幾乎無實質(zhì)性經(jīng)費支持。全國對花生機械化研發(fā)能夠提供持續(xù)穩(wěn)定支持的項目只有現(xiàn)代農(nóng)業(yè)花生產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程。投入少、與產(chǎn)業(yè)規(guī)模及產(chǎn)業(yè)需求極不對等，嚴(yán)重制約了我國花生機械化收獲科技進(jìn)步與創(chuàng)新能力提升。

(2)花生機械化收獲科技創(chuàng)新須要破解的技術(shù)難題多、難度大。花生果實長在土下，其實現(xiàn)機械化收獲的難度要遠(yuǎn)大于稻麥、玉米等土上果實收獲的難度。同時，我國花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展不同于美國，美國花生種植規(guī)模小，僅為我國的1/10左右[8]，因此美國花生機械化收獲技術(shù)研發(fā)工作僅由3～4家企業(yè)承擔(dān)即可滿足整個國家花生機械化收獲技術(shù)創(chuàng)新的需求。而我國花生種植范圍廣、種植規(guī)模大、種植模式復(fù)雜多變，多為直立品種低壟覆膜種植，我國花生機械化收獲科技創(chuàng)新要求更高、難度更大、待破解的技術(shù)難題更多。當(dāng)前亟待攻克的技術(shù)難題主要包括半喂入花生聯(lián)合收獲機適應(yīng)性差、落埋果損失率高、收獲后莢果產(chǎn)地適宜干燥技術(shù)短缺、全喂入撿拾聯(lián)合收獲機裂莢率高、損失率高、秧苗難以資源化利用等。

(3)三元(高校、科研院所、企業(yè))共為創(chuàng)新主體，兩元(政府和企業(yè))投入長期并存的中國特色的花生機械化收獲科技創(chuàng)新模式尚未形成。我國的科技人才多集中在高等院校和科研院所，企業(yè)科技人才偏少[9]，在花生機械化收獲領(lǐng)域該問題尤為突出。國內(nèi)花生機械化收獲技術(shù)創(chuàng)新目前主要依靠高等院校和科研院所，企業(yè)創(chuàng)新研發(fā)能力較弱，造成花生機械化收獲企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的能力十分匱乏；同時，花生收獲機制造缺乏大企業(yè)介入，中小企業(yè)投入創(chuàng)新的動力和資金不足，僅僅依靠各級政府有限的項目經(jīng)費支持難以滿足不斷發(fā)展的產(chǎn)業(yè)新要求。

3.2 發(fā)展思考

(1)加大花生機械化收獲科技創(chuàng)新投入。花生機械化收獲科技創(chuàng)新難度大、歷史欠賬多、產(chǎn)業(yè)需求大。當(dāng)前，我國的花生機械化收獲科技創(chuàng)新仍應(yīng)以政府為主體和主導(dǎo)，亟須加強頂層設(shè)計，在人才培養(yǎng)、平臺建設(shè)、科研立項等方面應(yīng)給予足夠的重視和支持，凝聚和培養(yǎng)一批學(xué)術(shù)視野開闊、創(chuàng)新能力強的科研人才，建設(shè)一批競爭開放、資源共享的國家級專業(yè)科研平臺，實施一批解決行業(yè)共性和關(guān)鍵技術(shù)的科研項目。

(2)培育壯大花生機械化收獲科技創(chuàng)新主體。當(dāng)前我國花生機械化收獲科技創(chuàng)新主體總量不足、質(zhì)量差異大、創(chuàng)新能力弱，另一方面對現(xiàn)有創(chuàng)新主體進(jìn)行培育壯大，同時應(yīng)支持鼓勵更多的研究機構(gòu)或大中型農(nóng)機企業(yè)參與到花生機械化收獲科技創(chuàng)新活動中來，優(yōu)勢互補，形成花生機械化收獲科技創(chuàng)新協(xié)同效應(yīng)與聚合效應(yīng)合力，集中力量，共同破解花生機械化收獲發(fā)展過程中的各項技術(shù)難題，系統(tǒng)推進(jìn)花生機械化收獲技術(shù)進(jìn)步。

(3)加快構(gòu)建中國特色的花生機械化收獲科技創(chuàng)新模式。推動我國花生機械化收獲科技創(chuàng)新，最關(guān)鍵的是要建立新的協(xié)同創(chuàng)新模式，要構(gòu)建全國一盤棋的管理格局，解決花生機械化收獲科技創(chuàng)新零散化、碎片化等問題。要整合全國創(chuàng)新資源，充分調(diào)動高校、科研院所、企業(yè)科技創(chuàng)新的熱情和積極性，三元共為創(chuàng)新主體，產(chǎn)、學(xué)、研良性互動，政府和企業(yè)兩元共同投入，協(xié)同推進(jìn)花生機械化收獲科技創(chuàng)新工作。

隨著我國創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的深入實施，特別是各級政府和企業(yè)對花生產(chǎn)業(yè)和花生機械化收獲科技創(chuàng)新的日趨重視，通過該領(lǐng)域科技工作者的不懈努力，我國花生機械化收獲科技創(chuàng)新必將得到新的更大的發(fā)展，為我國和全球花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。