國際大型農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目種植制度設(shè)計(jì)及農(nóng)機(jī)配置方法

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目；種植制度；農(nóng)機(jī)配置；專家推薦法；作業(yè)量法；線性規(guī)劃法

中圖分類號(hào)：S22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1795（2023）05-0014-03

DOI： 10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.05.003

0引言

為積極踐行我國“一帶一路”倡議，以中國機(jī)械工業(yè)集團(tuán)有限公司為代表的一些中央企業(yè)相繼在拉美、非洲和東南亞國家成功執(zhí)行了若干個(gè)大型農(nóng)業(yè)工程類項(xiàng)目。不同項(xiàng)目需要提供的產(chǎn)品或服務(wù)差異較大，有以土建為主、設(shè)備采購和安裝為輔的灌溉項(xiàng)目，有以設(shè)備采購和安裝為主、土建為輔的農(nóng)產(chǎn)品加工廠項(xiàng)目；同時(shí)也有涉及全產(chǎn)業(yè)鏈的綜合農(nóng)業(yè)項(xiàng)目，包括土地開荒、選種試驗(yàn)、種植制度設(shè)計(jì)、農(nóng)機(jī)配置和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等內(nèi)容。

在涉及全產(chǎn)業(yè)鏈的綜合農(nóng)業(yè)項(xiàng)目中，種植制度設(shè)計(jì)是項(xiàng)目的核心。從技術(shù)管理上看，其決定了項(xiàng)目需要設(shè)計(jì)和建造什么樣的基礎(chǔ)設(shè)施；從成本管理上看，其對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模和設(shè)備配置具有決定性作用，決定了項(xiàng)目的投入。農(nóng)機(jī)配置依種植制度而定，高端農(nóng)機(jī)價(jià)格普遍很高，優(yōu)秀的農(nóng)機(jī)配置方案能大幅減少采購成本，達(dá)到事半功倍的效果。因此，種植制度設(shè)計(jì)和農(nóng)機(jī)配置是項(xiàng)目開發(fā)和執(zhí)行時(shí)需要重點(diǎn)研究和把控的重要內(nèi)容，本文通過分析國際大型農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，探討種植制度設(shè)計(jì)和農(nóng)機(jī)配置方法，為項(xiàng)目高效、高質(zhì)量運(yùn)營奠定基礎(chǔ)。

1種植制度設(shè)計(jì)

種植制度是指一個(gè)地區(qū)或生產(chǎn)單位的作物種類、配置、熟制與種植方式組成的一套相互聯(lián)系的技術(shù)體系，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的核心。種植制度的設(shè)定、改革與發(fā)展是與社會(huì)需求、經(jīng)濟(jì)狀況、技術(shù)水平和資源條件分不開的，并與生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應(yīng)。合理的農(nóng)業(yè)種植制度對(duì)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。在種植制度的研究和發(fā)展方面，不同國家和地區(qū)因不同的資源優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)狀況而各有側(cè)重。人少地多、農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的歐美國家，側(cè)重于經(jīng)濟(jì)效益及資源和環(huán)境的保護(hù)；而人多地少的亞非國家，屬于生存型的農(nóng)業(yè)，側(cè)重于如何充分利用有效的農(nóng)業(yè)資源生產(chǎn)足夠多的糧食，評(píng)價(jià)種植制度的標(biāo)準(zhǔn)主要是農(nóng)學(xué)產(chǎn)量，其次才是經(jīng)濟(jì)利潤，有的甚至不考慮利潤。持續(xù)高效是種植制度改革和發(fā)展的終極目標(biāo)。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要各種自然資源，農(nóng)業(yè)自然資源在地球表面分布千差萬別，各國為了本國的農(nóng)業(yè)發(fā)展，根據(jù)本國農(nóng)業(yè)自然資源的地域分布規(guī)律，進(jìn)行各種單項(xiàng)農(nóng)業(yè)區(qū)劃和綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃分類。世界各國、各地區(qū)在經(jīng)歷了少則幾百年、多則幾千年的發(fā)展后，已經(jīng)基本形成了穩(wěn)定的種植制度。那為什么在國際大型農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目中，一些國家還需要中國公司參與某地區(qū)的種植制度設(shè)計(jì)呢？其實(shí)，絕大部分農(nóng)業(yè)工程類項(xiàng)目只是農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，不涉及任何與“作物種植”有關(guān)的內(nèi)容，但有些項(xiàng)目業(yè)主希望借助中國優(yōu)秀的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)做些研究，如在選種、提高單產(chǎn)、一年多熟制等方面進(jìn)行試驗(yàn)，以提高當(dāng)?shù)刈魑锏霓r(nóng)學(xué)產(chǎn)量，最終找到經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的平衡點(diǎn)。

在作物選擇方面，一般而言，業(yè)主會(huì)根據(jù)自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、種植習(xí)慣，以及國家的長期發(fā)展規(guī)劃來決定作物的種類。如某國主糧是玉米，該地區(qū)也具備生長玉米的良好氣候和土壤條件，而且常年需要進(jìn)口來滿足國內(nèi)需求，考慮逐步減少玉米進(jìn)口，該國農(nóng)業(yè)主管部門可能會(huì)把發(fā)展玉米種植作為主要的工作來做。具體到某一項(xiàng)目的作物選擇上，還會(huì)同時(shí)考慮其他主糧作物或經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行搭配，盡量減少因長期種植同一作物導(dǎo)致土壤病蟲害增多的問題，還能提高經(jīng)濟(jì)效益。這樣就形成了以主要糧食作物為基礎(chǔ)，考慮優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)的良好局面。

農(nóng)業(yè)氣候條件、土壤條件和水文條件的調(diào)查是確定種植制度的重要內(nèi)容。這3種條件的調(diào)查涉及要素很多，通常情況下，不會(huì)在這3種條件調(diào)查完之后再推導(dǎo)出確定種植何種作物，而是先考慮一些作物作為備選項(xiàng)，再在調(diào)查完3種條件之后推導(dǎo)哪些作物是最合適的。

農(nóng)業(yè)氣候調(diào)查的目的，是通過調(diào)查該地區(qū)的日照、溫度和降雨量，對(duì)照作物不同生育期是否合適。如果待選擇的作物是某一地區(qū)已經(jīng)種植多年并經(jīng)實(shí)踐認(rèn)可的，那么大概率不會(huì)有問題。如果考慮選擇某一新的作物，在該地區(qū)從未嘗試種植過，那么就需要對(duì)照該作物的全生長周期比對(duì)氣象資料進(jìn)行詳細(xì)研究，以基本判斷該作物在本地區(qū)是否適宜種植，最終結(jié)論還需要以試驗(yàn)種植結(jié)果為準(zhǔn)。

土壤條件調(diào)查的目的，是調(diào)查土壤的質(zhì)地、pH值、養(yǎng)分指標(biāo)和環(huán)境指標(biāo)是否滿足待選作物的生長要求。在經(jīng)濟(jì)和科技條件好的國家和地區(qū)，可能建立了GIS系統(tǒng)并已經(jīng)搜集了這類數(shù)據(jù)，但是絕大部分情況下，需要現(xiàn)場(chǎng)去采樣收集最新的數(shù)據(jù)。土壤條件調(diào)查不僅能為作物選擇提供基本判斷，同時(shí)也為后期預(yù)測(cè)產(chǎn)量或土壤改良方法和投入提供數(shù)據(jù)支持。

水文條件調(diào)查的目的，是通過調(diào)查灌溉用水的可獲得性而對(duì)周邊地表水、地下水所做的調(diào)查。這部分工作應(yīng)根據(jù)作物選擇和降雨情況而適時(shí)開展，并根據(jù)作物特點(diǎn)、水資源情況決定灌溉方案。

在初選作物種類后，結(jié)合農(nóng)業(yè)氣候調(diào)查、土壤條件調(diào)查和水文條件調(diào)查，最后確定農(nóng)業(yè)種植制度。未來在項(xiàng)目運(yùn)行過程中可根據(jù)情況發(fā)展逐步優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)。

2農(nóng)機(jī)配置方法

農(nóng)機(jī)配置在農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目的資產(chǎn)投入中占有較大比例，對(duì)后續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有直接和重大影響。在世界農(nóng)機(jī)發(fā)展史上，農(nóng)機(jī)選型和配備、農(nóng)機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化得到了深入研究，運(yùn)籌學(xué)、模糊數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展，又為農(nóng)機(jī)配置的精確量化計(jì)算提供了基礎(chǔ)，進(jìn)而促進(jìn)了工程上的應(yīng)用。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率與機(jī)器系統(tǒng)的關(guān)系愈加密切。多數(shù)農(nóng)機(jī)化發(fā)達(dá)國家以一年一熟為主，采用分段作業(yè)法；我國很多地區(qū)則因多熟種植，廣泛采用流水作業(yè)法。20世紀(jì)80—90年代，基于一年多熟制的種植方式，我國農(nóng)機(jī)系統(tǒng)配備研究主要以工作量法和線性規(guī)劃法為主。工作量法簡便易行，能保證按時(shí)完成作業(yè)任務(wù)，但難以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)；線性規(guī)劃法具有確定作業(yè)期限下優(yōu)化機(jī)器配備的功能，但不能計(jì)算適時(shí)性損失。

農(nóng)機(jī)配置涉及農(nóng)業(yè)機(jī)器的選型和數(shù)量配備兩個(gè)問題。農(nóng)業(yè)機(jī)器的選型是計(jì)算農(nóng)業(yè)機(jī)器配備量的基礎(chǔ)，不同選型方法會(huì)導(dǎo)致不同的選型結(jié)果，進(jìn)而導(dǎo)致不同的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效益。農(nóng)機(jī)選型的方法主要有經(jīng)驗(yàn)法、專家推薦法、試驗(yàn)對(duì)比法和綜合評(píng)判法。①經(jīng)驗(yàn)法主要是指依靠專家經(jīng)驗(yàn)來選型，操作較為簡單，但對(duì)于復(fù)雜農(nóng)機(jī)系統(tǒng)，該方法的科學(xué)性不強(qiáng)。②專家推薦法是根據(jù)有經(jīng)驗(yàn)的專家提供的意見來選擇機(jī)器系統(tǒng)型號(hào)，該方法集思廣益，用每一個(gè)專家廣博的知識(shí)、豐富的經(jīng)驗(yàn)來提供信息。③試驗(yàn)對(duì)比法是根據(jù)預(yù)先設(shè)立的相同評(píng)價(jià)參數(shù)，通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的考核，對(duì)比分析哪種型號(hào)的機(jī)器適合于該地區(qū)的氣候、自然條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，這種方法的科學(xué)性較強(qiáng)，但操作性較差。④綜合評(píng)判法是建立模糊數(shù)學(xué)模型，確定備選的機(jī)型，設(shè)置評(píng)價(jià)指標(biāo)，輸入相關(guān)的影響因素，最終得出機(jī)型的優(yōu)劣順序。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器數(shù)量配備做過大量的試驗(yàn)和研究，針對(duì)各地種植業(yè)的特點(diǎn)，并隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和系統(tǒng)工程理論的發(fā)展，主要采用的方法有作業(yè)量法、能量法、微分法、德爾菲法、線性規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法、“機(jī)器一時(shí)間”系統(tǒng)配備法、最小年度配備法、混合整數(shù)規(guī)劃和計(jì)算機(jī)模擬法等。本文介紹3種主要的農(nóng)業(yè)機(jī)器數(shù)量配備方法。

①作業(yè)量法是歷史悠久且目前還被廣泛應(yīng)用的一種確定農(nóng)業(yè)機(jī)器系統(tǒng)配備量的方法，該方法是根據(jù)全年中田間作業(yè)高峰階段的工作量來配備農(nóng)機(jī)具數(shù)量，主要滿足高峰作業(yè)階段的農(nóng)機(jī)具數(shù)量要求，其他作業(yè)階段所需農(nóng)機(jī)具數(shù)量都可以滿足。作業(yè)量法受到普遍歡迎的原因在于它不需要高深的數(shù)學(xué)知識(shí)和復(fù)雜的計(jì)算工具，而計(jì)算結(jié)果既能滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)對(duì)機(jī)器的需要，又能在一定程度上實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的目的。②線性規(guī)劃法可以處理未知數(shù)量很多的問題，突出優(yōu)點(diǎn)是從許多個(gè)可行方案中找出一個(gè)最優(yōu)的方案，但該方法要求全部必要的經(jīng)濟(jì)條件和農(nóng)藝條件都能用線性不等式方程列出來，而且作為最優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)也應(yīng)用線性方程式列出。如果線性表達(dá)式不能如實(shí)地反映生產(chǎn)實(shí)際，就只能求助于非線性規(guī)劃法了。③非線性規(guī)劃法分為有約束和無約束條件兩種情況，同屬求一個(gè)多元高階函數(shù)極大值或極小值問題。非線性規(guī)劃法能求解十分龐大復(fù)雜的農(nóng)業(yè)機(jī)械化規(guī)劃問題，但它的解往往是局部最優(yōu)解，為了求出全局最優(yōu)解，只能從多個(gè)初始點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行迭代運(yùn)算，再從中挑選出最優(yōu)者。非線性規(guī)劃法的計(jì)算比較復(fù)雜。

多年執(zhí)行國際大型農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目的實(shí)踐表明，國際農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目往往很難或者不太可能使用試驗(yàn)對(duì)比法和綜合評(píng)判法進(jìn)行農(nóng)機(jī)選型，只能依據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)選型，有關(guān)品牌的選擇要根據(jù)商務(wù)情況、品牌實(shí)力和售后服務(wù)等信息進(jìn)行綜合篩選。因此，推薦的農(nóng)機(jī)選型方法是專家推薦法，農(nóng)機(jī)數(shù)量配備方法優(yōu)先選擇作業(yè)量法和線性規(guī)劃法。

3結(jié)束語

根據(jù)國際大型農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，歸納了種植制度設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。在作物選擇方面，根據(jù)自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、種植習(xí)慣，以及國家的長期發(fā)展規(guī)劃來決定作物的種類；在初選作物種類后，通過對(duì)農(nóng)業(yè)氣候調(diào)查、土壤條件調(diào)查和水文條件調(diào)查，最后確定農(nóng)業(yè)種植制度；在未來項(xiàng)目運(yùn)營中，可根據(jù)情況發(fā)展逐步優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)。農(nóng)機(jī)配置是依種植制度而定，優(yōu)秀的農(nóng)機(jī)配置方案能大幅減少采購成本，達(dá)到事半功倍的效果。推薦的農(nóng)機(jī)選型方法是專家推薦法，農(nóng)機(jī)數(shù)量配備方法優(yōu)先選擇作業(yè)量法和線性規(guī)劃法。