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關鍵詞:經濟作物;產業發展;機械化;趨勢分析
中圖分類號:S22
文獻標識碼:A
Analysis of the development status and mechanization trends of economic crop industry in China
Abstract:
This article reviews the development of major economic crop industries and mechanization in China from 2019 to 2023, including cotton, oil, sugar, vegetables, fruits, tea, and medicine, and proposes new trends and urgent problems in crop mechanization. The results showed that the cotton planting area has been shrinking year by year, the yield per unit has been increasing year by year, and the machine yield has exceeded 77%. Domestic cotton picking machines have achieved new development, and mechanized plant protection and control are the shortcomings. Rapeseed continues to expand its area and increase yield, with a machine planting rate of 45%. Mechanized transplantation has formed supporting solutions in different regions, but machine harvesting losses are still significant. The planting area and yield of peanuts have reached a new high, with a comprehensive mechanization rate of over 68%. Peanut harvesters are in short supply, harvesting and sowing with machines in southern China is a difficult task. The planting area and yield of sugarcane are basically stable, and step-by-step machine harvesting and combined machine harvesting are advancing synchronously. The problem of “one cut harvest with manual” urgently needs to be solved. The planting area and yield of vegetables have steadily increased, with a comprehensive mechanization rate of 42.61%. The concept of integrating harvesting, seed selection, and machine technology has been recognized, and there is an urgent need to research and promote the application of key planting and harvesting equipment for ripening. The area and yield of garden fruits have steadily increased, with a comprehensive mechanization rate of only 27.3%. Modern orchards are constantly experiencing typical mechanization throughout the entire process, and the level of fruit harvest loss reduction and disaster prevention and mitigation equipment urgently needs to be improved. The area and yield of tea gardens continue to increase, with a comprehensive mechanization rate of 34.09%. The level of machine harvesting and transportation, as well as the utilization rate of summer and autumn tea, have significantly improved. Processing is developing towards intelligent complete sets of equipment, and there is a lack of specialized equipment for intercropping and fertilization. The planting area of commonly used Chinese medicinal materials in clinical practice has shown a restorative growth, with a comprehensive mechanization rate of 42.90%. Suitable varieties in key provinces have basically achieved full mechanization, while the mechanization of Chinese medicinal materials in mountainous understory and flower leaf fruit categories is basically blank.
Keywords:
economic crop; industrial development; mechanization; trend analysis
0 引言
近年來,國家大力實施油料作物產能提升工程,狠抓棉花蔬菜穩產保供,扶持發展果茶藥富民產業,農業機械化發揮了重要的技術支撐和裝備保障作用。農業農村部農業機械化總站組織農業農村部農作物生產全程機械化專家指導組和特色經濟作物全程機械化專家指導組,通過多年連續跟蹤調研、總結分析,提出棉花、油菜、花生、蔬菜、林果、茶葉、中藥材等主要經濟作物產業和機械化發展趨勢以及急需解決的難點。
1 棉花
1.1 產業發展情況
2023年全國棉花種植面積2 788.10 khm2、產量5 618 kt,同比分別減少212.21 khm2、362 kt,如表1所示。單產逐年增加,皮棉達到2 014.99 kg/hm2,處于世界領先水平。
全國三大棉區,西北棉區單產水平最高,皮棉2 055 kg/hm2以上;黃河流域和長江流域棉區單產水平較低,皮棉1 350 kg/hm2以下,如表2所示。
我國棉花種植面積和產量下降的主要原因是受新疆棉區減產影響,新疆棉花種植面積和產量在全國占比分別達到85%、91%。2023年,新疆棉花實播面積為2 369.30 khm2,同比減少127.59 khm2,產量為5 112.0 kt,同比減少281.7 kt,如表3所示。主要原因是,播種期不利天氣、種糧需求以及次宜棉區退出等。
1.2 機械化發展情況
我國棉花耕種基本實現了機械化,機械化收獲呈快速發展趨勢,預計2023年綜合機械化率達到90.15%,同比提高1.65個百分點,其中機收率達到77.51%,增加了5個百分點,如表4所示。
從表5可以看出,西北棉區棉花耕種收各環節機械化水平均較高,黃河流域棉區短板在收獲環節,長江流域短板在種植、收獲環節。
1.3 機械化新趨勢
1.3.1 南疆大力推廣“干播濕出”機械化技術
針對南疆干旱缺水、鹽堿化嚴重,棉花等作物播種面積逐年下降等問題,2023年新疆兵團第三師推廣棉花“干播濕出”機械化技術70 khm2,通過種行行側封土、膜上打孔、膜下滴灌、精量淺播一體化復式作業,配套北斗導航輔助駕駛、深耕淺耙土地平整、苗期封土保溫保墑控草等技術,取得了節水抗堿增產的顯著效果,與傳統播種方式相比,可節水90%,出苗率提高10個百分點,棉花單產達2 500 kg/hm2(皮棉),增產20%。
1.3.2 國產采棉機實現新發展
2023年全國采棉機保有量達到8 892臺(表6),2022年新增1 200臺、2023年新增592臺,主要集中在缽施然、沃得、天鵝、鐵建重工幾家企業。另外沃得在新疆投放了1 000多臺機具開展作業服務,新疆機采棉作業價格從3 900元/hm2降到2 550元/hm2。隨著我國采棉機數量的不斷增加,單機作業量在逐年快速下降,機手感覺掙錢越來越難。
針對黃河流域棉區棉花采收時含水率高、棉雜分離難等難點,農業農村部南京農業機械化研究所等單位研發的履帶式輕型棉花統收機配套機采棉清理一體機,可實現采凈率達到98%、采收作業效率可達0.64 hm2/h、除雜率約75%、除雜作業效率籽棉6~10 t/h,為黃河流域棉花機械化收獲提供了一種切實可行的解決方案。
1.3.3 新型棉田殘膜回收機實現產業化應用
陳學庚院士團隊聯合常州漢森、江蘇沃得開發的秸稈粉碎還田與殘膜回收聯合作業機開始產業化應用,集成了棉稈粉碎還田、殘膜撿拾、膜稈分離、殘膜打包等功能,當季殘膜拾凈率達到90%,含雜率低于40%,作業效率10~13 hm2/天,累計作業面積超3.3 khm2。
1.4 急需解決的難點
1.4.1 機械化植保化控是短板
機采棉在全生育期間都需要植保化控、株形塑造,實現“矮密早”,現有無人機施藥穿透力不夠,噴桿噴霧機功能單一、智能化程度低,普遍存在用藥量大、施藥不精準、飄失嚴重等問題,農藥有效利用率不足50%,導致棉田病蟲害防治不及時、抑芽打頂主要靠人工、脫葉效果仍需提升等問題。急需帶有精準變量噴施和噴桿主被動平衡穩定控制的大型高地隙自走式噴霧機和高效抑芽打頂機。
1.4.2 國產采棉機性能有待提升
國產打包采棉機趨向成熟,但整機技術水平和作業質量、效率、可靠性與國外同類機型仍有差距,導致故障率相對較少的三行機銷量超過六行機,未體現出六行機應有的技術優勢發展趨勢。分析原因,1個采棉頭出故障,對于三行機影響的是3行,而對于六行機來說影響的是6行;如果故障率比較高的話,六行機的作業效率比三行機高不了多少。急需進一步加大研發攻關與生產考核熟化,不斷提高國產采棉機整機穩定性和可靠性,降低生產和維護成本。
2 油菜
2.1 產業發展情況
我國油菜以冬油菜為主。近年來國家大力推進油菜擴面積、提單產,2023年全國油菜種植面積7 513.33 khm2、油菜籽產量16 720 kt,面積繼續增加260 khm2,產量繼續增加近1 200 kt,如表7所示。單產逐年提高,呈擴大趨勢,達到2 225.38 kg/hm2,仍低于歐洲3 000 kg/hm2的水平。
我國冬油菜主要集中在長江流域和西南地區,種植面積6 587.7 khm2,占比91%;春油菜主要集中在內蒙古、甘肅、青海等西北地區,種植面積644.18 khm2,占比9%。全國油菜種植面積超1 000 khm2的省份為湖南(1388.56 khm2)、四川1 386.57(khm2)、湖北(1 152.44 khm2),如表8所示。
2.2 機械化發展情況
我國油菜耕、種、收機械化率均以3~4個百分點的增速快速發展,預計2023年綜合機械化率達到69.36%,同比提高3.74個百分點,如表9所示。油菜全程機械化的難點和短板在機種環節,機種率只有45%左右。
從表10可以看出,全國油菜綜合機械化水平超過70%的省份有湖北、江西、安徽、內蒙古、青海,均在種植環節機械化上實現快速發展。內蒙古春油菜以免耕播種方式為主,機耕比較低。
2.3 機械化新趨勢
2.3.1 油菜提單產機械化生產模式得到示范應用
各地根據油菜產業發展特點,從綠色高效、優質高產、搶茬擴種、菜油兩用等方面,在品種、耕播、移栽、綠色防控、廣適低損收獲上進行技術集成,一系列滿足不同地區生產要求的油菜提單產機械化生產模式得到示范應用。如:適合茬口寬松、規模種植區域的綠色高效油菜飛播全程機械化生產模式;適合茬口寬松、土地肥沃區域的超高密超高產油菜直播全程機械化生產模式;適合長江流域規模種植區域的稻油輪作宜播宜栽規模化生產模式;適合南方丘陵山區的油菜輕簡化生產模式;適合稻稻油、稻再油三熟制的搶茬擴種油菜移栽分段收獲機械化生產模式;適合北方春油菜的高產高效超高密條播全程機械化生產模式;適合蔬菜產區的菜油兩用效益提升雙低甘藍型油菜生產模式等等。
2.3.2 油菜機械化移栽在不同地區形成配套解決方案
南方冬油菜通常與水稻輪作,水稻收獲期不斷推遲,嚴重擠壓了油菜的生長期;遲播油菜產量顯著下降,導致農民種植積極性降低,種植面積減少;常年直播導致油菜根腫病、白粉病、菌核病以及草害嚴重,減產降質。油菜機械化移栽是實現油菜增產擴種提質的有效途徑,在稻油、稻再油、稻稻油不同地區形成配套解決方案。一季晚粳稻區采用油菜正常熟期高產品種+油菜育苗移栽+油菜聯合收獲+水稻常規種植,實現稻油高產高質,油菜目標產量220 kg;稻再油區采用油菜早熟品種+油菜育苗移栽+油菜分段收獲+頭季水稻機插秧,實現兩種三熟,高產高效,油菜目標產量170 kg;稻稻油區采用油菜超早熟品種+油菜育苗移栽+油菜分段收獲+兩季水稻缽苗移栽,實現三種三熟,糧油兼豐,油菜目標產量150 kg;云貴“稻油”輪作丘陵區采用油菜正常熟期高產品種+油菜育苗移栽+抗旱灌溉+油菜聯合收獲+水稻常規種植,油菜目標產量150 kg。
2.3.3 高效低損油菜專用收獲機具加快投入生產應用
油菜擴種帶動了油菜籽聯合收獲機、油菜割曬機、油菜籽撿拾臺等高效低損油菜專用收獲機的需求,濰柴雷沃、江蘇沃得、星光農機等大型企業持續推出不同型號履帶式油菜籽聯合收獲機,泰州攜創等中小企業生產的油菜割曬臺、油菜籽撿拾臺與現有聯合收獲機底盤適配,受到各地農民廣泛歡迎。2023年全國油菜籽收獲機保有量達到2.85萬臺(表11),實際生產中大量稻麥聯合收獲機經改裝后用于收獲油菜。
2.4 急需解決的難點
2.4.1 機械化種植仍是短板
冬油菜主產區前茬秸稈量大、土壤黏重板結,再加上丘陵山區狹小田塊等原因,油菜機械化種植作業條件惡劣。機械直播和無人機飛播用種量大、出苗不均勻、病害草害嚴重,難以做到一播全苗、苗齊苗壯、優質高產;機械移栽育苗技術復雜、成本高,移栽機具作業性能和可靠性仍有待提高。據測算,油菜毯狀苗育苗成本平均5.5元/盤,移栽苗需375~450盤/hm2,機械化移栽用苗成本為2 070~2 475元/hm2。我國南方冬油菜種植仍以人工作業為主,急需因地制宜在稻油、稻再油、稻稻油不同區域采用輕簡、高效、高產機械化種植技術和成熟適用耕整地、播種及移栽機具。
2.4.2 油菜機收損失仍較大
一是品種不適宜機收,油菜聯合收獲適宜于抗倒伏、抗裂角、植株較矮、株型緊湊、角果層集中、成熟落黃一致性的油菜品種,目前生產上符合機收要求的品種不多。二是適收期難把握,南方油菜收獲期既是梅雨季節、也是水稻種植時節,農民為避雨減損、爭機收割、搶種水稻等原因往往提前搶收,很難獲得最佳收獲期,且機手作業速度過快,作業質量難保證。聯合收獲損失率通常情況為10%~15%,最高可達20%以上。急需選育推廣宜機收品種和扶持推廣油菜籽專用收獲機具,因地制宜選擇適宜高效低損機收方式。分散小田塊可借助跨區作業采用聯合收獲直收方式;集中連片大田塊可采用提前割曬、擇機撿拾的二次分段收獲方式,可獲得較低損失、較高成熟度和較優品質。
3 花生
3.1 產業發展情況
得益于花生種植收益快速上漲,且遠高于玉米(河南花生收益19 140元/hm2,同比增長161%,比玉米12 750元/hm2高出50%;吉林花生收益30 705元/hm2,同比增長34%,較玉米16 050元/hm2高出91%),農民種植花生積極性高。從表12可以看出,2023年全國花生種植面積4 820 khm2,產量18 600 kt,面積和產量均達到近五年來的新高,單產穩定在3 800 kg/hm2,處于國際領先水平。
全國花生種植面積在100 khm2以上的省份有12個,種植面積在250 khm2以上的省份有5個,分別是河南、山東、廣東、遼寧、四川,如表13所示。按照播種時期分為春花生、夏花生、秋花生,其中春花生占據我國總播種面積的56%,夏花生占據35%,秋花生占據9%。
3.2 機械化發展情況
我國花生生產機械化穩定發展,預計2023年綜合機械化率達到68.48%,同比增長1.43個百分點,機種發展緩慢,機收以3個百分點的增速快速發展,如表14所示。
我國花生生產機械化區域發展不平衡十分明顯,華北、東北花生耕種收機械化率均超過了75%(表15),基本實現了全程機械化;長江以北花生種植、收獲機械化率30%~50%,在穩步推進;長江以南花生種植、收獲環節機械化率均低于20%,四川、湖南、廣東等南方丘陵山區省份花生種植、收獲環節機械化率非常低。
3.3 機械化新趨勢
3.3.1 花生高質量單粒精播技術大面積推廣應用
按照“單粒精播、健壯個體、縮距增密、優化群體”的思路,集成主動起壟、氣吸式排種、智能播深調節、種孔覆土等技術,實現膜上打孔和高質量單粒精播密播,在新疆生產建設兵團和山東莒南縣試驗示范,出苗率達到96%以上,較2粒播種傳統種植提高10個百分點,可節種20%,增產10%,作為農業農村部農業主推技術,已在全國累計推廣1 467 khm2。
3.3.2 花生—玉米復合種植技術穩糧提油增收顯著效果
在黃淮夏玉米種植區域,充分發揮玉米邊行優勢和花生根系固氮特點,壓縮玉米株行距進行條帶種植,擠出寬帶間套花生,提高土地利用率10%以上,夏玉米7 500~9 000 kg/hm2、夏花生2 700~3 750 kg/hm2、花生秧2 700~3 750 kg/hm2,綜合收益30 000元/hm2,可增加收入15 000元/hm2左右。在保證冬小麥和夏玉米穩產高產的同時,不與糧爭地,增收夏花生,玉米秸花生秧雙利用,滿足糧、油、飼多方面需求,效益顯著,連續多年入選農業農村部主推技術和引領性技術,在全國試驗示范上萬畝,呈現較好推廣前景。
3.3.3 花生收獲機供不應求
2023年花生市場行情好、農民擴種積極性高,花生收獲機需求高漲,但生產企業預期不足、備貨不夠,出現了花生收獲機供不應求情況,2023年銷量22.38萬臺(表16),銷售機型以花生挖掘機、花生撿拾機為主(表17),主要用于東北、華北花生分段收獲。其中花生挖掘機單機作業量達到17 hm2,花生撿拾收獲機(含摘果機)單機作業量達到28 hm2,單季作業時間7天左右,北方花生機械化收獲處于良好發展水平,如表18所示。
3.4 急需解決的難點
3.4.1 南方花生種收問題
南方花生種植地塊小、坡崗地、土壤粘重,在北方使用的花生播種機、收獲機在南方不適用。在播種方面,從高效節本省工、提高耕播協同度和增加南方粘重土壤適應性等方面考慮,急需研發推廣集旋耕、起壟、播種、施肥于一體的花生聯合播種機,提高播種作業質量,實現一播全苗。在收獲方面,南方花生以鮮食和烘焙為主,對裂莢率要求高,采用機械收獲時,農戶主要關注機收破碎率,對收獲損失率和清選含雜率容忍度較高,可以人工二次撿拾和清選,勞動強度和成本相對較低。在目前南方土壤粘重板結、果土分離難、機械收獲損失率、含雜率難以降低的情況下,應著重降低破碎率,解決無機可用的問題。
3.4.2 北方花生機收揚塵問題
花生為土下作物,北方花生機收多采用先挖掘晾曬再撿拾的分段收獲方式,在機械撿拾收獲環節,由于晾曬充分、帶土秧蔓莢果含水率低,經機器風送氣吹作業,農田揚塵污染嚴重,需要優化設計,在撿拾喂入階段進一步提高果土分離效果,減少風送清選時的含土量。
4 甘蔗
4.1 產業發展情況
2023年全國甘蔗種植面積1 315.33 khm2,產量105 479.1 kt,面積和產量同比略增,這主要得益于最大主產區廣西采取“桉退蔗進”專項行動,新植甘蔗面積40 khm2,單產水平保持在80 t/hm2左右,如表19所示。
甘蔗作為我國主要的糖料作物,主要集中在廣西、云南、廣東和海南4省,種植面積和產量均占到全國的95%以上。廣西糖料蔗種植面積和產量分別為749.33 hm2、47 000 kt,遠小于廣西全部甘蔗種植面積和產量(表20)。
4.2 機械化發展情況
我國甘蔗生產綜合機械化水平不超過60%,其中甘蔗耕整地基本實現了機械化,機種率每年以5%增長量呈快速發展態勢,聯合機收率一直在3%~5%的極低水平徘徊,如表21所示。
2023年全國甘蔗聯合收獲機達到3 410臺,但單機榨季作業面積只有15.43 hm2,作業量只有1 237 t,只發揮了機具2%~3%的作業效率。機具數量和機收作業量呈背離擴大趨勢,大量機具處于閑置狀態。甘蔗機收成為九大作物中最難推動解決的問題。
4.3 機械化新趨勢
我國甘蔗主產區多為丘陵坡地、蔗農多采用窄行密植、糖廠多采用“一步法”制糖,從國外引進推廣的切段式聯合機收方式在我國遭遇農田條件不適應、作業效率難發揮、損失率高、傷根率高、含雜率高、糖廠設備損耗高,蔗農、機手、糖廠三方接受度不高。為此,主產區積極探索,提出了兩種解決辦法。
4.3.1 大力發展甘蔗分步式機收
2023年廣西農機部門大力扶持發展“割鋪(堆)、田間轉運、集中除雜、裝車入榨、蔗葉處理”的分步式機收模式,作業效率20~30 t/h、含雜率4%~6%、損失率1%~2%、糖廠扣雜4%~8%(表23)。分步式收獲因減少大型機具進地碾壓宿根、直接賣毛蔗、毛蔗易存放、作業效率高、田間損失少、含雜少、秸稈離田利用、符合糖廠工藝要求、扣雜相對少,蔗農、機手、加工點、糖廠多方受益,有積極性。在有作業補貼的情況下,蔗農收入350元/t、加工點收入200元/t。目前,有惠來寶、柳工、沃得等23家企業研發40款收割、轉運、除雜等分步式機具,其中割鋪機9款、割堆機5款、集條機3款、田間轉運機7款、整桿式除雜設備11款、切段式除雜設備5款。2023/2024榨季廣西預計建成分步式機收點40~60個,作業覆蓋面積266.67 khm2,占廣西甘蔗種植面積的30%,云南計劃加大引進力度,甘蔗分步式收獲呈快速發展態勢。廣西農機部門測算,包括分步式機收在內,2022/2023榨季全區甘蔗機收率達到31.04%。
4.3.2 甘蔗聯合機收繼續得到扶持發展
我國約有20%左右246.67 khm2的平原緩坡、大地塊蔗田適合聯合機收,廣西農機部門采取蔗農1.2 m以上寬行距耕作補貼170元/t、機手聯合收獲作業補貼60元/t、糖廠機收蔗入榨技改階梯補貼50~80元/t等一系列扶持政策,推動切段式聯合機收,提高聯合收獲機利用率,切實發揮大型機具作業效率,省工節本降耗高效。糖廠和產學研推單位也在持續努力解決機收蔗入榨“卡脖子”問題,適合機收蔗入榨的先粗糖再精制的“二步法”制糖工藝在一些糖廠開始試點;廣東農機推廣站與華南農業大學、湛江君實糖業聯合研制的甘蔗榨前預除雜設備,作業效率100 t/h、除雜率90%,可有效減少糖廠設備磨損,適合現有糖廠“一步法”制糖工藝。
4.4 急需解決的難點
4.4.1 分步式機收要解決工序過多帶來的諸多問題
分步式收獲是在不改變現有生產條件和種植模式情況下,盡量減少機具進地碾壓,人為將本可聯合收獲一次作業完成的工作拆解為多個環節分步完成。分步式機收包括割鋪、抓蔗、轉運、卸料、除雜、裝車、蔗葉處理7個步驟(表24),工序多、人工投入多、生產成本構成復雜、調度管理難度大。
當前急需解決幾個問題,一是用地問題,集中除雜點占地面積0.2 hm2左右,難以納入設施農業用地;二是用電問題,集中除雜點至少需要配備1臺80 kW的變電設備,難以納入農業生產用電;三是安全生產和環保問題,集中除雜點生產過程中產生大量蔗料堆積、大量粉塵和過高噪聲污染,存在消防安全隱患和環境污染;四是收割問題,目前分步式甘蔗收割主要靠人工一刀砍,特別是倒伏甘蔗,面臨砍蔗工難找、人工費上漲問題,急需機器換人,機械收割。
4.4.2 聯合機收要解決以收定種、機藝融合的問題
需要構建以糖廠為主體、規模種植戶為基地的標準化、規模化、全程機械化生產模式,實現激光平整土地、1.2 m以上北斗導航寬壟密植、水肥一體化管理、割臺地面仿形低損高效收獲、秸稈打捆離田、榨前預除雜等技術集成,培養專業化機手,提高機收作業質量,提高糖廠收榨配合度要求(24 h內必須入榨),為聯合機收創造良好推廣應用條件。
5 蔬菜
5.1 產業發展情況
2023年全國蔬菜種植面積22800 khm2,產量820 800 kt,在“菜籃子”穩產保供要求和大中城市時鮮蔬菜剛性需求拉動下,我國蔬菜種植面積和產量保持穩步增長態勢,單產超過35 t/hm2,如表25所示。
全國6大蔬菜優勢產區,既有南方的冬春菜、也有北方的夏秋菜、還有周年供應的設施蔬菜,全力保障和豐富老百姓的“菜籃子”。黃淮海與環渤海設施蔬菜優勢區種植面積最大、產量最高,其中山東、河南、江蘇、河北4個省份年產量都在50 000 kt以上,成為全國前4個產菜大省,如表26所示。
5.2 機械化發展情況
我國蔬菜生產綜合機械化水平較低,2023年設施蔬菜綜合機械化率為49.8%(表27)、露地蔬菜綜合機械化率為42%(表28),全國蔬菜綜合機械化率為42.61%(表29),同比增加1.76個百分點,呈較快增長態勢。無論設施還是露地,蔬菜機械化種植不超過30%,機械化收獲不超過20%,蔬菜機械化種植和收獲是兩大短板。
5.3 機械化新趨勢
5.3.1 以收定種、機藝融合、全程機械化理念得到認可
土地平整、精細管理、高效作業逐漸受到重視。耕播、耕栽一體復合式作業機型,水肥藥一體化灌溉,北斗導航、無人化少人化設計、作業質量監測等自動化智能化功能得到廣泛應用。
5.3.2 重點品種關鍵環節機具國產化加速推進
蔬菜半自動、全自動移栽已基本實現國產替代,綠葉菜類蔬菜收獲機具已完全實現國產化批量生產,結球甘藍收獲機已形成手扶式、乘坐式、無人遙控式、采收轉運雙機協同系列投產試用。2023年受大蒜行情持續上漲影響,大蒜收獲機熱銷2 000多臺。從表30推算可知,機械移栽在機械種植占比1/10,移栽機單機作業量約為40 hm2,收獲機單機作業量約為2 300 t,全年作業時間約為30天。
5.3.3 一批全程機械化、無人化生產模式得到推廣應用
農業農村部農業機械化總站組織發布了包括結球類蔬菜、綠葉類蔬菜、茄果類蔬菜、根莖類蔬菜等20個典型品種全程機械化生產模式與典型案例,大宗蔬菜品種露地生產無人農場模式在河北、內蒙古典型產區開始產業化應用示范。
5.4 急需解決的難點
5.4.1 耕種管收一體構建適合蔬菜機械化生產的種植制度
按照區域品種單一化、種植面積規模化、栽培管理宜機化理念,從系統工程角度推進農機、農藝、設施、農田和農業經營方式協同協調,為機械化生產創造良好條件。
5.4.2 研推用一體推進蔬菜種收關鍵機具熟化應用
針對蔬菜種植、收獲機具小眾、專用的特點,通過培育打造區域特色產業化示范基地和應用場景,加快蔬菜精量播種機、蔬菜全自動移栽機、葉類果類根莖類蔬菜收獲機的研制熟化和批量應用,補齊缺門短板,提高機具作業效率和使用效率,降低制造使用成本,加快推廣應用。
6 水果
6.1 產業發展情況
我國水果包括園林水果和瓜果,果園面積逐年增加,瓜果面積逐年略減,園林水果與瓜果產量占比分別為72%、28%。2023年全國果園面積13 200 khm2,產量244 000 kt(不含瓜類),面積和產量呈穩定增長趨勢,單產水平18.48 t/hm2,如表31所示。以蘋果、柑桔、梨、葡萄、桃為主要品種(表32),形成優勢產區。北方蘋果、南方柑桔最具代表性。
6.2 機械化發展情況
我國果園生產機械化水平總體非常低,預計2023年綜合機械化率為27.3%(表33),同比增加0.78個百分點。其中修剪主要采用氣動剪刀或電鋸,采收主要依靠升降輔助平臺,基本為半機械化或人工作業,修剪機械化率不超過14%、采收機械化率不超過3%,是兩大短板。
我國果園綜合機械化水平超過40%的省份有新疆、山東、江蘇、湖北(表34),在果園機械制造與使用、果園宜機化標準化建設上成效顯著,但采收仍然難以突破。
6.3 機械化新趨勢
6.3.1 現代果園全程機械化典型不斷涌現
新建蘋果園70%以上采用了矮砧密植栽培模式,標準化柑橘園行距達到5 m以上,新砧木、新品種、新技術、新裝備等得到推廣,建園耕整、中耕控草、水肥一體化、高效植保、機械修剪、平臺采收等輕簡化自動化智能化機械裝備得到應用,山地梯田宜機化整理、樹形培養、集雨保墑、機械配套、提質增效等關鍵技術得到集成示范,涌現出了陜西千陽、河北阜平、山東榮成、山西芮城等現代蘋果園,重慶渝北、湖北宜昌、湖南石門、江西南豐等宜機化標準柑橘園,寧夏賀蘭山、新疆瑪納斯機械化生產釀酒葡萄園等典型樣板。
6.3.2 智能化輕簡化機具在丘陵山地老果園得到應用
丘陵山地老果園行間郁閉、山地陡坡、地面狹窄,通行作業條件差,自動調平履帶式作業平臺、遙控割草機(輪式、履帶式)、智能割草機器人,小型開溝施肥機、遙控無人噴霧機、軌道運輸機等適用機型得到推廣應用(表35),最大限度減輕勞動強度、提高生產效率。
6.4 急需解決的難點
6.4.1 加快果園生產現代化轉型升級
當前我國南北方果園生產普遍面臨“人老、樹老、品種老”“三老”突出問題,要因地制宜推進標準化果園建設和老果園宜機化改造,要推動適度規模經營和矮化寬行密植模式,要加快適合不同場景的果園動力平臺、耕整定植、中耕除草、開溝施肥、修剪打藥、疏花蔬果、果實套袋、采收轉運、清園管護等先進、適用、可靠機具研發推廣應用。
6.4.2 水果收獲減損與防災減災裝備水平亟待提高
近年來,受極端災害頻發、采收不及時、儲藏不到位等因素影響,水果滯收、滯銷和因災損失大。應將防雹網等防災裝備與產地貯藏、冷鏈系統等設施建設一并推進,加快解決水果采后商品化處理率低、冷鏈物流效率低、采后損失率高等問題,提高果園防災減災機械化水平。
7 茶葉
7.1 產業發展情況
茶產業是我國丘陵山區鞏固脫貧攻堅成果的重要產業,2023年全國茶園面積和產量持續增加,面積約3 470 khm2,產量3 500 kt(干毛茶),單產達到1 008 kg/hm2,如表36所示。
我國有江北、西南、江南、華南四大茶區,茶園面積前5位的省份有云南、貴州、四川、湖北、福建,茶產量前5位的省份有云南、福建、湖北、四川、貴州,如表37所示。福建的茶園利用率和單產水平最高,達到2 161 kg/hm2;貴州的茶園利用率和單產水平最低,不到570 kg/hm2。
從茶葉加工情況來看,我國茶葉產品以綠茶為主(表38),茶葉生產常年保持“綠茶gt;青茶gt;紅茶gt;黑茶gt;白茶gt;黃茶”的產量結構。
7.2 機械化發展情況
我國茶園生產機械化水平總體較低,預計2023年綜合機械化率為34.09%(表39),同比增長1.26個百分點,傳統茶園行間較窄,機具通過性差,難以開展機械化中耕除草和開溝施肥作業,是兩大薄弱環節。
從我國四大茶區來看,茶園生產綜合機械化水平超過40%的省份有江蘇、浙江、山東、湖北、四川5個省份(表40),在茶機制造和使用、大宗茶機械化生產上推進力度大。
7.3 機械化新趨勢
7.3.1 茶葉機采機運呈加速推廣趨勢
隨著用工荒、用工貴問題日益突出,茶葉機械化采收和田間轉運需求高漲,湖北、四川、浙江等主產省份積極推進“春綠、夏紅、秋烏龍”不同茶葉加工模式和機采機運相結合,采茶機、軌道運輸機加速推廣應用,茶葉機采機運率和夏秋茶利用率都得到了顯著提高。
7.3.2 無人機在茶園植保上得到廣泛應用
隨著植保無人機各項性能提升,不受山區地形限制、靈活性強、噴灑均勻、節水節藥、作業效率高等特點在茶園植保作業中具有明顯優勢,基本淘汰了背負式噴霧機,解決了長期困擾茶園植保作業的勞動強度大、用工成本高、農殘難控制的問題。
7.3.3 茶葉加工向智能化成套設備方向發展
近年來,茶葉加工機械由攤青、殺青、揉捻、理條、上料、烘干單臺單功能機具向模塊化組裝、智能化控制成套設備加工流水線方向發展,同時,在單個環節上向連續式規模化方向發展,出現了扁形茶、條形茶、紅茶、抹茶等加工流水線,涌現出了連續式網帶茶葉烘干機、電熱連續式茶葉理條機、微波連續式殺青機等高科技新產品(表41),實現了茶葉生產不落地、制茶工藝流程規范、制茶智能化精準化、省工節本提質等多重效果。
7.4 急需解決的問題
7.4.1 茶園中耕施肥專用機具缺乏
我國茶園80%以上在丘陵山區,通用型的拖拉機和耕作機具不適用,茶園專用拖拉機和耕作機械生產企業少,研發制造積極性不高,急需通過丘陵農機裝備補短板攻關和政策扶持拉動,推動農機企業推出一批適合丘陵山區茶園應用場景的動力底盤、中耕除草機、開溝施肥機、跨行多功能作業平臺等,提高機具利用率,解決目前只能依靠微耕機、田園管理機開展茶園機械耕作“無機可用、有機難用”的局面。
7.4.2 名優茶機械采摘仍是瓶頸
目前名優茶采摘還是以人工為主。茶葉采摘機器人的研用需要與智慧茶園建設一同推進,運用5G、大數據、云計算、物聯網等高新技術實現茶園信息采集、茶樹生長監控,在茶行蓬面一致性、出芽整齊性的良好環境條件下,降低采摘機器人對芽葉識別的難度,提高作業精度和效率。
8 中藥材
8.1 產業發展情況
我國種植中藥材77 種為藥食同源類,191種為臨床常用類,互相重疊56種。受退林還耕、復耕種糧等政策影響,加之不利氣候、種植成本上升、藥農收益下降,2022年我國中藥材種植面積大幅減少,2023年呈恢復性增長,產量一直保持增加。2023年全國實現人工種植的191種臨床常用類中藥材種植面積達到3 558 khm2,產量達到5 310 kt,單產1 492.41 kg/hm2,如表42所示。其中,種植面積占比喬木類32%、灌木類15%、藤本類6%、草本類47%。
我國臨床常用類中藥材種植面積超過200 khm2的省份有6個,分別是云南(373 khm2)、河南(367 khm2)、山西(283 khm2)、廣西(267 khm2)、甘肅(260 khm2)、湖北(210 khm2)。
8.2 機械化發展情況
近年來,國家大力發展中藥產業,中藥行業主要龍頭企業都陸續完成了較為完整的產業鏈布局,建設了一批道地藥材生產基地,目前全國范圍內共有195個中藥材生產質量管理規范GAP基地,規模化生產對省工節本高效提出了迫切需求,我國中藥材機械化生產呈加快發展趨勢。2023年臨床常用類中藥材生產綜合機械化率為42.90%,同比增長3個百分點,種植與收獲機械化水平比較低,是兩大短板,如表43所示。
8.3 機械化新趨勢
8.3.1 重點省份適宜品種基本實現全程機械化
目前在甘肅、寧夏、山東、內蒙、山西等境內的平原、川臺地和機耕道配套的水平梯田,黃芪、黃芩、黨參、甘草、當歸、半夏等根莖類中藥材已基本實現耕種收機械化。特別是甘肅省通過抓點建設中藥材標準化種植示范基地67 khm2,帶動全省中藥材種植標準化率達60%以上,為機械化發展創造了良好條件。我國中藥材生產機具,特別是根莖類中藥材收獲機保有量呈快速發展態勢(表44),年均增長20%以上。
8.3.2 一批中藥材機械化生產模式與典型案例得到發布和推介
農業農村部農業機械化總站組織發布了包括黃芪、黃芩、柴胡、人參、西洋參、丹參、黨參、當歸、半夏、浙貝母、粉葛、白及、遠志、地黃、白首、龍膽草、甘草、桔梗、錢柳等26個機械化生產模式與典型案例,總結提出了機械化技術路線和機具配置方案,發揮了典型引路,示范帶動的效果,有力地推動了各地中藥材機械化發展。
8.4 急需解決的問題
8.4.1 不斷完善根莖類中藥材機具
在耕整地環節,大量使用旋耕機或微耕機作業,耕層淺、配套動力不足,難以滿足超過20cm的根莖類中藥材種植、施肥需求。播種環節,中藥材種子形狀各異且不規則,現有播種機難以實現精密播種,目前主要采用撒播、條播等方式,用種量大、成本過高,迫切需要可更換不同排種盤、適合不同中藥材種子的精密播種機。移栽環節,中藥材移栽機以半自動為主,人工投苗勞動強度大、作業效率低、用工成本高,迫切需要加快宜機化、規范化種苗繁育,實現機械自動取投苗。收獲環節,根莖類中藥材機械收獲普遍存在消耗動力大、收凈率低、破損率高、可靠性差、在丘陵山區難作業等問題,急需在觸土部件材質和結構上優化提升降阻、抗粘、松土效果,在整機設計上提升結構緊湊度、動力使用效率、作業穩定性和操作靈活性。
8.4.2 創新實現山地林下和花葉果實類中藥材機械化
我國山地、林下藥材發展迅速,種植面積占比超過50%,目前山地、林下中藥材生產“以機適地”和“以地適機”都難以實現,枸杞、金銀花等果實類、花葉類中藥材機械采收基本空白,既要推動藥機小型輕量化,又要積極采用基于圖像識別、機械臂、深度學習等智能化、信息化新技術,探索建立智慧藥園,實現中藥材生產機械化智能化發展。
參 考 文 獻
[1] 中華人民共和國農業農村部. 特色農產品區域布局規劃(2013—2020年)[EB/OL]. http://www.moa.gov.cn/nybgb/2014/dsanq/201712/t20171219_6105530.htm, 2017-12-05.
[2] 王慧, 張小波, 汪娟, 等. 2020年全國中藥材種植面積統計分析[J]. 中國食品藥品監管, 2022(1): 4-9.
[3] 楊瑤. 廣西甘蔗機械化收獲面臨的問題及分析[J]. 農機科技推廣, 2023(4): 24-26.
[4] 吳傳云, 楊瑤, 李丹陽. 2022年經濟作物機械化進展情況[J]. 農機科技推廣, 2023(1): 14-21.