在光陰的坐標里感受農機變遷

文/胡小鹿 童俊華 中國農村技術開發中心

農業裝備是現代農業發展的物質基礎，是不斷提高土地產出率、勞動生產率、資源利用率的核心支撐。新中國成立70年來，我國農業裝備產業實現了從無到有、從小到大的跨越式發展，技術發展經歷了改造仿制、引進消化吸收再創新等階段，正進入自主創新引領的新階段，實現了從人畜力、機械化和自動化，到以信息技術為核心的高效化、智能化、綠色化發展，支撐我國成為世界農機裝備制造和使用大國，推動農業生產進入了以機械化為主導的新階段，為保障我國糧食、食品和生態安全作出重要貢獻。

70年，農機化事業發展成績喜人

1949年以前，我國的農業機械化水平基本為零；隨著新中國成立，農業生產開始走向機械化，常見的拖拉機分擔了大部分的人力。

“農業的根本出路在于機械化?！?959年，這句話被毛澤東主席寫在了他親自撰寫的《黨內通信》中，由此，也拉開了新中國農業機械化快速發展的序幕。除此之外，有關農業機械的研究開發如火如荼，收割機、播種機、施肥機等被研究生產出來，在投入使用的過程中，這些機械也不斷更新換代，大大提高了我國農業機械化發展的進程。

黨的十一屆三中全會以后，我國的農業機械化進入了改革開放加快發展的時期，由計劃經濟體制向市場經濟體制轉換。到20世紀90年代以后，以聯合收割機跨區機收為代表的農機社會化服務，取得了良好的經濟社會效益，探索出了一條適合我國國情的農業機械化實現途徑，也推動了農機工業產業布局的優化。

2004年是我國農業機械化發展歷史上最重要的一年。2004年11月1日，全國人大頒布實施了《中華人民共和國農業機械化促進法》（以下簡稱《促進法》），在我國的農業機械化發展中發揮了重要的引領保障作用。那一年我國正式啟動農機購置補貼政策，當年中央財政安排補貼資金0.7億元，2015年中央財政安排補貼資金237.5億元，是2004年的237倍。在《促進法》和農機購置補貼政策的推動下，我國農業機械化取得了快速發展。

2016年，我國主要農作物耕種收綜合機械化率達到65.2%，其中小麥基本實現了全程機械化生產，水稻、玉米耕種收綜合機械化率超過80%，棉油糖等主要經濟作物生產機械化更是取得實質性進展。農機產業已成為拉動內需、帶動農民致富、促進農業粗放經營方式轉變的重要基礎戰略性產業。

2016年我國農機總動力達11.44億千瓦，拖拉機保有量達到2300萬臺，聯合收獲機、插秧機保有量分別達到190萬臺和77萬臺。設施農業、農產品初加工、養殖業、林果業機械穩定增長。全國農機總動力比2004年增加6.44億千瓦，增長128.8%。

我國農機工業綜合實力大幅躍升，農機工業總量穩步增長，實現了跨越式發展。全國規模以上農機企業主營業務總收入從2004年的854億元增加到2016年4516.39億元，穩居世界第一農機制造和使用大國。

新時代，“智能農機”大顯身手

新中國成立70年來，我國農業裝備科技創新體系不斷完善，研發能力和實力不斷增強，與世界先進水平整體差距逐步縮小，有力地支撐了中國特色農業現代化發展。雖然起步較晚，但近幾十年來，我國農業機械化的發展十分迅速，也取得了不俗的成績。

“十二五”以來，我國農業裝備科技創新在關鍵核心技術及重大裝備方面取得突出成效，構建了自主的農業智能化裝備技術體系，推動農業裝備信息化、智能化發展?！笆濉逼陂g，科技部部署“智能農機裝備”專項推進農業裝備的科技創新，專項圍繞智能農機裝備的應用基礎技術研究、關鍵共性技術與重大裝備開發、典型應用示范等環節，一體化設計部署11項重點任務，已取得重要進展及成果。

農機作業信息感知與精細生產管控應用基礎技術。圍繞農業精細生產要求，重點開展了土壤、動植物、機器作業等信息感知、監測應用基礎研究，在植物信息感知與精細生產管控機理研究方面，融合農機、農藝、生物等技術，研制了土壤水分、溫度、水勢、耕作阻力等土壤環境信息，以及播種量、施肥量、稻麥長勢、作物產量等作物精細生產信息的傳感器，研制了基于信息傳感控制的仿生耕整、精準播種等作業新機構。在動物信息感知與精細生產管控機理研究方面，在畜禽動物生理生態監測、數字化表征和分類辨析、生長調控等方面取得了新進展，開發了畜禽舍溫濕度及氣體等環境參數，雞豬體表溫度、生長監測，豬采食、活動、發情等傳感監測技術及裝備，研發了基于生理生態、環境、生長信息檢測的精細飼喂裝置及系統。機器作業狀態參數測試方法研究方面，針對動力機械、收獲機械、施肥播種機械、植保機械及作業質量智能化的測試監測的需求，研究了田間作業人/畜探測、基于CO探測的隱性火災探測等作業環境，滑轉率、動態載荷等機器物理特性，種子流量、播施深度、谷物水分、谷物收獲損失等作業狀態等監測、測試方法及技術，研制了專用傳感裝置及系統，并實現了應用。

農機裝備智能化設計與驗證關鍵技術。圍繞拖拉機和聯合收割機等典型農機裝備，開展了農機裝備智能化設計技術、質量檢測技術、試驗檢測方法與技術等研究，在拖拉機和聯合收割機等關鍵部件及整機數字化建模、虛擬設計、動態仿真驗證及關鍵零部件標準化、系列化、通用化技術，制造過程檢測、整機檢測、電磁兼容試驗檢測等技術，關鍵核心零部件及整機的田間載荷、工況環境、失效特征、作業質量等檢測、數據分析技術及系統等方面取得了階段進展，形成了一批零部件設計數據庫及模型，初步構建農機裝備智能化設計平臺、拖拉機與聯合收割機質量在線檢測系統、農機田間試驗采集平臺等，為構建覆蓋采集制造過程、試驗驗證、田間工況及產品數據的農機公共數據平臺奠定了基礎。

農機智能作業管理關鍵技術。開展農機定位與導航技術研究，研發復雜工況下基于北斗系統、自組網絡技術、機器視覺技術等的定位及導航系統與裝置。開展農機變量作業技術研究，突破光機電液多源信息采集、融合控制等技術，面向播種、施肥、灌溉、施藥等作業環節，開發智能變量施用執行機構與系統裝置。開展農機智能管理技術研究，研發智能調控策略、作業流程檢測、故障自動診斷、機群調度與遠程運維技術與系統。開展農機作業決策與管理技術研究，面向智慧農場，基于作物生長信息檢測與控制技術，開發作業決策、作業質量管理技術及系統。

智能農業動力機械。開展了新型節能環保農用發動機關鍵技術研究，圍繞節能、減排、降噪，瞄準國Ⅳ排放要求，研究了發動機電控高壓噴射、廢氣再循環、尾氣后處理等關鍵技術，研究了動力輸出智能化控制、整機工作狀態監控及故障診斷、智能管理系統等，為下一步發動機關鍵零部件及整機開發奠定基礎。開展了重型拖拉機關鍵技術研究，在動力換檔和無級變速箱、電液提升器與懸浮式轉向驅動橋、智能操控和安全舒適駕駛室等核心技術取得了進展，研究了變速箱智能制造技術，完成了全動力換檔拖拉機（功率為147～191.2kW）、無級變速傳動拖拉機（功率為147～191.2kW）、動力高低檔拖拉機（發動機功率88～117.6kW）3種重型拖拉機整機總體設計。開展了電動拖拉機研究，重點研究了電動拖拉機動力優化分配控制、能量管理策略、智能車載終端等關鍵技術，以及傳動、轉向、懸掛等關鍵部件與系統，完成了25馬力、35馬力雙電機耦合驅動式電動拖拉機設計。開展了丘陵山地拖拉機、水田拖拉機、園藝拖拉機等研究，在高通過性及高適應性底盤技術、輕量化技術、與作業機具匹配技術、智能化控制技術及關鍵零部件等方面取得了進展。

高效精準環保多功能農田作業裝備。圍繞高效、精準、環保作業需求，突出播種、栽植、施藥等關鍵環節，重點開展了精量播種裝備、高速移栽裝備、多功能田間管理作業裝備、農用航空植保作業技術裝備、農田提質工程裝備、種子繁育技術裝備研發，在規?；品N、土壤改良、耕層保護、精細耕整地、精量播種、高速移栽、多功能田間管理、農用航空植保作業等智能農用裝備關鍵核心技術取得了階段成果。研發了水稻精量直播、大豆與玉米單粒精播、小麥精量條播、馬鈴薯氣吸精播等高速精量播種作業裝備，突破高速精量排種、播深調控、種肥同步輸送、高效育秧播種等關鍵技術。研制了超級稻高速插秧、甘蔗種苗及栽種、油菜與蔬菜移栽等作業裝備，突破健壯苗識別、精準插秧、覆膜栽植、智能監控等關鍵技術。研制了高地隙精量施藥、中耕培土、除草及精量配混施肥聯合作業和機動水田植保等多功能田間管理作業裝備，在作業流程監控、苗帶識別等關鍵技術方面取得突破。突破機載信息探測、多源信息融合、能源載荷匹配、操控系統等關鍵技術，以及自主飛行控制系統、施藥系統，研制農用航空植保作業裝備。突破土壤快速檢測、耕層剝離、保護性耕作、土壤殘膜治理、土壤生態修復等農田提質關鍵技術，開發激光平地、殘膜清除、節能深松、暗管改堿、標準筑埂等裝備。突破小區精細種床整備、父母本精量播種、去雄授粉、高凈度收獲等關鍵技術，集成研發玉米、小麥、水稻、蔬菜種子繁育播種與收獲等裝備。

糧食作物高效智能收獲技術裝備。開展了智能化稻麥聯合收獲技術與裝備研發，在聯合收獲機智能化控制、高效減損收割、高通量脫粒分離與清選等關鍵技術方面取得進展，應用形成了10kg/s喂入量、12kg/s喂入量智能高效稻麥聯合收割機樣機。開展了玉米聯合收獲技術與裝備研發，在玉米植株切割輸送、減損摘穗、高含水率籽粒低損脫粒、智能控制等關鍵技術方面取得階段性突破，研制了玉米籽粒收獲機、玉米穗莖聯合收獲機、鮮食玉米聯合收獲機等第一輪樣機，經初步試驗，玉米含水率30%以下籽粒破損率為7%。開展薯類、雜糧、秸稈等高效收獲技術與裝備研發，融合機電、液壓、控制、材料等以及農藝等技術，在低損挖掘、高效切割、智能控制等方面取得了階段進展，提升了青飼、小麥、棉花秸稈高效收獲水平，開發了一批馬鈴薯、甘薯、木薯、谷子、蕎麥、燕麥、青稞等收獲裝備，滿足高效、低損收獲需要。

經濟作物高效能收獲與智能控制技術裝備。開展了自走式智能采棉機研發，突破了自動對行、在線測產、工況監控等關鍵技術與智能控制系統，研制了六行棉箱式、打包式高效智能采棉機樣機并進行試驗。甘蔗收割機研究取得階段性進展，研究了甘蔗切割、輸送、莖葉分離、電液智能控制等關鍵技術，開展了切斷式甘蔗聯合收割機樣機并進行了試驗。研究了油菜智能化、低損收獲關鍵技術與裝置，研制了自走式油菜聯合收獲機和油菜割曬、撿拾收獲機樣機并進行了試驗。研制了自走式牧草切割調質收獲機，飼用農作物秸稈收獲技術與成套裝備，并進行第一輪試驗。研究了花生減阻挖掘、果土分離、高效脫果、無阻滯清選等關鍵技術，研制了高效自走式花生聯合收獲機和挖掘鋪放、撿拾脫果收獲機并進行了試驗。另外，在甜菜、苧麻、亞麻、大麻、油茶籽、油葵、茶葉、橡膠、大棗等區域優勢經濟作物高效收獲研究方面，針對不同作業收獲特點，研究了挖掘收獲、切割收獲、梳刷式收獲、振動式收獲工藝技術，并通過智能化技術應用，研究取得了一批收獲新技術、新機構、新裝置。

設施智能化精細生產技術及裝備。圍繞蔬菜、果園、食用菌、畜禽、水產精細生產需求，以環境監測與調控、高效種養采收、智能化管理為主線，開展了蔬菜智能化精細生產技術及裝備研發，突破葉類、根莖類、茄果類等蔬菜標準化育苗、苗床精整、精量播種、高速定植等關鍵技術，開發蔬菜精量播種、高速移栽、水肥管理設備和聯合收獲裝備；研發了果園嫁接、對靶變量植保、深位施肥、水肥一體化灌溉技術裝備，以及套袋、采收、剪枝等裝備，提升了現代果園智能化精細生產水平；突破高效節能設施、環境精細調控、作業對象目標特性識別、營養耦合供給等關鍵技術，研制基于蔬菜生長特性的日光溫室和食用菌培植智能化光溫濕調控、育苗和接種、苗床空間輸送和收獲等智能化設備，促進設施節能、高質高效生產；突破養殖設施環境、工程防疫、生態養殖及智能管理機械化裝備關鍵技術，研制舍飼環境精確調控、個性化精準飼喂、健康識別和自動擠奶、防疫消毒機器人及飼草料加工、病死畜禽全隔離無害化處理等裝備，促進養殖業集約化、綠色化、智能化發展。突破水產養殖設施高效節能、水質與環境在線檢控、高效智能管理等關鍵技術，研發集約化水產養殖設施及智能化精確投飼、水產品機械化收集等裝備，提升設施水產養殖智能化精細生產水平。

習近平總書記在2018年兩院院士大會上指出，“當前，我國科技領域仍然存在一些亟待解決的突出問題”“我國基礎科學研究短板依然突出”。面向創新驅動、鄉村振興、制造強國等國家戰略需求，以“關鍵核心技術自主化、主導裝備產品智能化、全程全面機械化”為目標，立足“智能、綠色、高效、安全”，統籌“補短板、攻核心、強智能”，重點開展農機農藝融合、智能傳感與控制、自主作業與群體協同、智慧管理及運維、關鍵零部件及整機智能設計等應用基礎和關鍵核心技術研究，研發糧食及經濟作物田間耕種管收智能作業裝備、設施種養智能生產作業裝備、土壤提質與農田改造智能裝備、種苗高效繁育智能裝備、草原畜牧業智能生產裝備、智能農業動力、農產品產地處理智能裝備及智能農業作業機器人等，并開展集成驗證，形成新一代智能農業裝備技術、產品、服務體系，構建以企業主體、市場導向、產學研用深度融合的產業技術創新體系，支撐我國農業機械化和農機裝備產業轉型升級。