吳海華，方憲法

(中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院，北京100083)

0 引言

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在蓬勃興起，農(nóng)業(yè)裝備將融合生物、農(nóng)藝和工程技術，集成先進制造與智能控制、新一代信息通信、新材料和人工智能等技術，向高效化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和綠色化方向加速發(fā)展，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展新需求、國際產(chǎn)業(yè)技術競爭新焦點。今后一段時期，我國農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展面臨新機遇新挑戰(zhàn)，習近平總書記指出“要大力推進農(nóng)業(yè)機械化、智能化，給農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化插上科技的翅膀”，確立了新時代農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展的目標。加快農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新，加速現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向智能化生產(chǎn)方式轉變，要發(fā)展新一代智能農(nóng)業(yè)裝備技術、產(chǎn)品和服務，走出一條適合我國國情、農(nóng)情和產(chǎn)業(yè)特點的創(chuàng)新發(fā)展道路。

1 我國農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展分析

1.1現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點

農(nóng)業(yè)裝備是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展重要支撐，從2004年提出要提高農(nóng)業(yè)機械化水平，到2020年提出要加快大中型、智能化和復合型農(nóng)業(yè)機械研發(fā)和應用。歷年中央1號文件從研發(fā)制造、購置補貼、應用推廣和基礎設施等方面都提出了需求與目標，國務院也相繼出臺有關推進農(nóng)機化和農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)和科技發(fā)展政策，農(nóng)業(yè)裝備成為我國發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略重點，也是制造強國、科技強國的重點發(fā)展領域。“十五”以來，在國家一系列強農(nóng)惠農(nóng)政策的支持和拉動下，我國農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，成為世界農(nóng)業(yè)裝備制造和使用大國，規(guī)模以上企業(yè)數(shù)量從1 600多家增加到近2 500家，產(chǎn)業(yè)規(guī)模從2001年的480多億元增長到2016年最高4 500多億元，利潤從2001年6億元增長到2016年最高250多億元，產(chǎn)品種類從近3 000種增加到4 000多種，農(nóng)業(yè)裝備對農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展的貢獻度超過75%，有力地支撐了我國農(nóng)作物生產(chǎn)機械化率從32%提高到70%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進入以機械化為主導的新階段[1]。農(nóng)業(yè)裝備提高了我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力和水平，為保障糧食安全和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)安全發(fā)揮了重要作用。2001年以來我國農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢如圖1所示，農(nóng)作物機械化水平發(fā)展趨勢如圖2所示。

1.2形成需求與目標導向結合的政策框架

為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)增長的目標，“十五”以來，從內(nèi)生性、外生性等影響因素角度，以及需求拉動、創(chuàng)新驅動和產(chǎn)業(yè)促動等維度，實施了農(nóng)機購置補貼、農(nóng)機工業(yè)政策及產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新政策，構建了需求與目標導向結合的政策框架。2004年頒布實施的《農(nóng)業(yè)機械化促進法》明確了中央和省級財政補貼扶持責任，也明確了農(nóng)業(yè)裝備科研具有的基礎性、關鍵性和公益性特點。農(nóng)機具購置補貼政策是我國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展過程中最為重要的一項財政支持政策，從1998年開始中央財政每年投入2 000萬元用于大中型拖拉機及配套農(nóng)具更新補貼，到2004年開始將農(nóng)機購置補貼納入國家支農(nóng)強農(nóng)惠農(nóng)政策體系，中央財政資金投入增加到7 000萬元，以后逐年增加，2014年最高達236.5億元。2004—2019年，中央財政共投入2 200多億元，扶持3 560多萬戶購置4 500多萬臺(套)農(nóng)業(yè)裝備。2001年以來中央財政農(nóng)機購置(更新)補貼投入情況如圖3所示。

為提高創(chuàng)新能力，增強核心競爭力，2006年出臺的國家中長期科技規(guī)劃綱要將“多功能農(nóng)業(yè)裝備與設施”作為農(nóng)業(yè)領域優(yōu)先主題，科技部門制定的系列科技發(fā)展規(guī)劃都將農(nóng)業(yè)裝備作為重點領域，通過一系列國家科技計劃項目及國家技術創(chuàng)新工程的實施，推動農(nóng)業(yè)裝備領域應用基礎、關鍵核心技術和重大裝備突破，并初步形成自主可控技術體系和產(chǎn)學研深度融合的技術創(chuàng)新體系。圍繞構建競爭有序、發(fā)展協(xié)調和增長持續(xù)的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)，建立市場配置資源和政府宏觀調控相結合的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機制，國務院分別于2010年、2015年和2018年出臺了《關于促進農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)機工業(yè)又好又快發(fā)展的意見》《中國制造2025》和《關于加快推進農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)轉型升級的指導意見》，產(chǎn)業(yè)部門也制定了《農(nóng)機工業(yè)發(fā)展政策》等政策，并通過支持企業(yè)技術改造等舉措，推動形成布局合理、適合國情、專業(yè)化協(xié)作和產(chǎn)業(yè)集中度較高的產(chǎn)業(yè)新格局，以及形成以大型企業(yè)為龍頭、中小企業(yè)相配套的產(chǎn)業(yè)體系和產(chǎn)業(yè)集群。

1.3走出多元融合的技術路徑

近年來，我國農(nóng)業(yè)裝備技術快速發(fā)展，逐步奠定了機械化、自動化、信息化和智能化的技術基礎，形成了耕種管收及加工的技術和產(chǎn)品體系，走出了一條大中小結合、農(nóng)機農(nóng)藝融合、裝備與信息融合和制造與服務融合的具有特色的技術發(fā)展路徑。“十五”期間，以完善機械化生產(chǎn)體系為目標，以“現(xiàn)代化”導向，重點推進糧食作物和大宗經(jīng)濟作物生產(chǎn)關鍵環(huán)節(jié)作業(yè)裝備研發(fā)?！笆晃濉逼陂g，以突破共性技術、創(chuàng)制重大產(chǎn)品和構建創(chuàng)新平臺為目標，以“多功能”導向，從農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)業(yè)裝備兩個方向全面部署耕整、種植、植保、田間管理、收獲、秸稈處理和加工等全程機械化作業(yè)裝備研發(fā)，著力于改變創(chuàng)新能力弱、關鍵環(huán)節(jié)缺門少類的局面?！笆濉逼陂g，以完善功能、增加品種、拓展領域和提升水平為目標，以“智能化”導向，體系化部署糧經(jīng)飼、種養(yǎng)加和產(chǎn)前產(chǎn)中產(chǎn)后全鏈條生產(chǎn)作業(yè)，以及從設計到制造的關鍵技術和裝備研發(fā)，推進機械化、自動化和智能化融合發(fā)展?！笆濉逼陂g，以關鍵核心技術自主化、主導裝備智能化和薄弱環(huán)節(jié)機械化為目標，以“系統(tǒng)智能”導向，全鏈條設計、一體化部署智能制造、智能裝備和智能作業(yè)關鍵技術及裝備研發(fā)，提升智能化的能力和水平，實現(xiàn)以智能控制技術為核心的普遍智能化[2]。

1.4構建產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新體系及生態(tài)

圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，實現(xiàn)創(chuàng)新要素間、創(chuàng)新主體間及科技與產(chǎn)業(yè)融通發(fā)展，促進跨領域、跨學科協(xié)同創(chuàng)新，是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)邁向價值鏈中高端的關鍵，也是應對創(chuàng)新體系和創(chuàng)新戰(zhàn)略競爭的基礎。“十五”以來，圍繞形成從基礎研究、應用研究、技術開發(fā)到產(chǎn)業(yè)化應用的創(chuàng)新鏈，建設了土壤植物機器系統(tǒng)技術、拖拉機動力系統(tǒng)國家重點實驗室，強化農(nóng)業(yè)裝備基礎研究能力；形成了由農(nóng)業(yè)機械、草原畜牧業(yè)裝備、農(nóng)業(yè)智能裝備、農(nóng)產(chǎn)品智能分選裝備、種子加工裝備和飼料加工裝備等國家工程技術研究中心組成的農(nóng)業(yè)裝備工程化技術體系；組建了農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟等，構建市場導向、企業(yè)為主體和產(chǎn)學研深度融合的產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新體系與產(chǎn)業(yè)鏈一體化創(chuàng)新組織模式，形成面向行業(yè)設計研發(fā)、專利標準、鑒定檢驗和應用推廣等公共服務平臺體系，構筑以價值共同創(chuàng)造為導向協(xié)同、融通和可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)。

1.5塑造產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新的發(fā)展格局

我國農(nóng)業(yè)裝備科技創(chuàng)新從改造仿制、引進消化吸收再創(chuàng)新到以自主創(chuàng)新為核心能力的協(xié)同創(chuàng)新，實現(xiàn)從機械替代人畜力的機械化，以電控技術為基礎實現(xiàn)自動化，以信息技術為核心的智能化，形成機械化、自動化和智能化并聯(lián)發(fā)展的格局，為構建智能技術、智能裝備為主導的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系奠定發(fā)展基礎。“十五”以來，農(nóng)業(yè)裝備信息化、智能化等應用基礎研究緊跟發(fā)展趨勢，土壤、動植物與環(huán)境信息獲取、水肥種藥精量控制施用、工況與質量檢測、遠程操控與運維等技術奠定農(nóng)業(yè)全程信息化和機械化技術體系基礎，推進了農(nóng)機作業(yè)與先進農(nóng)藝技術協(xié)調融合發(fā)展。大型動力、復式整地、變量施肥、精量播種和高效收獲等關鍵技術突破，形成適應不同生產(chǎn)規(guī)模的全程作業(yè)裝備技術及產(chǎn)品體系，推進農(nóng)業(yè)裝備向高效化、智能化發(fā)展。低碳環(huán)控設施、能源高效利用、精細生產(chǎn)與調控和數(shù)字化管理等關鍵技術突破，促進設施園藝集約化、綠色化發(fā)展。綠色滅菌、節(jié)能干燥、分選分級、安全包裝和全程品控與溯源等關鍵技術突破，促進農(nóng)產(chǎn)品加工精細化、自動化發(fā)展。

2 全球科技創(chuàng)新趨勢

2.1未來農(nóng)業(yè)變革引發(fā)新機遇、新挑戰(zhàn)

全球農(nóng)業(yè)發(fā)展進入由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向未來農(nóng)業(yè)轉變的新階段?，F(xiàn)代生命科學、物質科學、生物技術和信息技術等技術發(fā)展，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、組織方式變革促進了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技從微觀到宏觀全方面變革，基因組學應用可定向培育新品種、改良性狀和表型，合成生物技術應用使細胞工廠變?yōu)榭赡?，合成牛奶、生物合成肉等將改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和投入品結構，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等催生無人農(nóng)業(yè)新業(yè)態(tài)。未來30年，全球人口將增加20%，達到97億，對食物需求也將增加40%，面對水土資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化、病蟲害及疫病頻發(fā)、自然災害與氣候變化影響加重，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要更加高效。農(nóng)業(yè)裝備科技創(chuàng)新要更好地應對未來農(nóng)業(yè)變革，以及全球糧食安全和氣候變化等重大機遇和挑戰(zhàn)。

2.2全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展和競爭進入新階段

總體上，近年來全球農(nóng)機產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對平穩(wěn)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模保持在1 000億歐元左右，2019年達到1 070億歐元[3]。產(chǎn)業(yè)區(qū)域格局基本穩(wěn)定，歐洲、美洲和亞洲是主要農(nóng)機市場，約占全球農(nóng)機產(chǎn)業(yè)的95%左右。全球貿(mào)易中，歐洲、美洲和亞洲分別約占全球的59%、23%和14%[4]。市場相對集中，歐盟、北美、南美、中國、印度和俄羅斯等國家和地區(qū)市場占全球70%以上?？鐕髽I(yè)主導產(chǎn)業(yè)技術及競爭的格局日益增強，美國、日本和德國等國家的跨國農(nóng)機企業(yè)主導全球產(chǎn)業(yè)競爭格局穩(wěn)固，通過領先的技術和強大的資本優(yōu)勢占據(jù)產(chǎn)業(yè)價值鏈的高端，推動全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。產(chǎn)業(yè)競爭態(tài)勢面臨深刻變化，全球產(chǎn)業(yè)集中度不斷提高，產(chǎn)業(yè)競爭由技術主導向技術與資本主導轉變，關鍵核心技術制高點競爭凸顯，創(chuàng)新戰(zhàn)略、創(chuàng)新體系和創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈的競爭日益重要，基礎研究競爭成為新領域，企業(yè)競爭成為產(chǎn)業(yè)競爭的主要表現(xiàn)。如圖4所示為2001年以來美國約翰迪爾公司收入情況。

2.3技術創(chuàng)新呈現(xiàn)以智能化為核心的新趨勢

學科交叉融合正在引發(fā)以綠色、智能和泛在為特征的群體性技術突破，推動農(nóng)業(yè)裝備向以人工智能技術、生物技術為核心的自主智能方向發(fā)展，加速現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向高效智能精細生產(chǎn)方式轉變。生長過程及環(huán)境調控基礎技術研究不斷深入，推進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)及管理由群體向個體、廣域向局域、定量向變量和結構化環(huán)境向開放環(huán)境的全生命周期精細生產(chǎn)調控，水、肥、藥、光和熱等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素實現(xiàn)精準精量施用，農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)達到0.7～0.9、農(nóng)藥利用率達到60%以上，化肥有效利用率達到50%以上。信息感知、混合現(xiàn)實、邊緣計算和機器學習等技術發(fā)展與應用推進農(nóng)業(yè)裝備智能控制從單向、單一目標監(jiān)控功能向多目標多參數(shù)融合、智能決策控制的自主智能方向發(fā)展，自動駕駛、遠程操控和協(xié)同作業(yè)等成為更加高效智能發(fā)展趨勢。

2.4全產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展催生新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)從種子、田間生產(chǎn)、產(chǎn)后加工與儲運到剩余物綜合利用的全生命周期管理的生產(chǎn)新模式，要求農(nóng)業(yè)裝備研發(fā)、制造和應用要推進生物、農(nóng)藝和工程技術融合，以及制造、信息、生物、新材料和新能源等技術集成，實現(xiàn)從耕整、種植、田間管理、收獲和產(chǎn)地處理等全鏈條高度集成與配套，從而更加高效、精細和綠色?；ヂ?lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和新一代移動通信等技術與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)裝備深度融合，加速農(nóng)業(yè)傳感器、農(nóng)用無人機、農(nóng)業(yè)機器人和智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)等智能農(nóng)業(yè)裝備新產(chǎn)業(yè)發(fā)展，如美國愛科的精準農(nóng)業(yè)技術(Fuse Technologies)可確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)始終在最優(yōu)狀態(tài)下進行提升產(chǎn)量，美國約翰迪爾公司“綠色之星(Green Star)”精準農(nóng)業(yè)系統(tǒng)可實現(xiàn)田間耕作、播種、施肥、噴撒農(nóng)藥和收獲等作業(yè)的準確定位及智能化控制，Kubota智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)(KSAS)基于云的農(nóng)業(yè)管理支持服務系統(tǒng)通過基于模擬的優(yōu)化種植計劃實現(xiàn)利潤最大化。智能農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展也催生并加速以植物工廠、垂直農(nóng)場、無人農(nóng)場和精準農(nóng)業(yè)等主要業(yè)態(tài)的智慧農(nóng)業(yè)應用產(chǎn)業(yè)，預計未來全球智慧農(nóng)業(yè)將快速發(fā)展，其市值將以每年超過10%的復合增長率增長，到2025年將達到300多億美元[5]。

3 發(fā)展需求

3.1問題與挑戰(zhàn)

總體上我國農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展的結構性矛盾仍突出[6]。從總量不夠向水平不高、質量不好和能力不足過渡，應用基礎研究弱、重大裝備自主創(chuàng)新不足和創(chuàng)新體系不完善等制約我國農(nóng)業(yè)裝備科技向高水平、高層次轉型升級發(fā)展。同時，與領先水平等相比，在產(chǎn)業(yè)競爭力、研發(fā)能力、關鍵核心技術自主化和制造裝備水平等方面尚有較大差距，面臨國內(nèi)外雙重壓力和挑戰(zhàn)。

3.1.1應用基礎研究薄弱，自主創(chuàng)新能力弱

由于長期以引進消化吸收再創(chuàng)新的應用開發(fā)為主導，基礎研究投入不足，基本原理、基礎數(shù)據(jù)和基本方法不系統(tǒng)，從機理、原理、方法、技術、裝置到產(chǎn)品的原創(chuàng)性技術創(chuàng)新少。國內(nèi)在用80%以上主要農(nóng)機技術來源于國外，重大裝備的高效驅動、CVT變速和傳感控制等關鍵核心技術對國外技術依存度高達90%以上，農(nóng)機專用傳感器種類不足世界的10%。

3.1.2關鍵核心技術存在卡脖子難題

我國農(nóng)業(yè)裝備整體上在作業(yè)效率效果、導航定位控制與損失控制、水肥種藥施用控制、整機質量和可靠性等方面與國際領先水平仍有較大差距?？煽啃灾笜藘H為50%左右，作業(yè)效率、水肥種藥利用率等僅為70%左右，能耗水平高30%以上，生產(chǎn)過程損失率高20%左右，其根本因素是關鍵核心技術水平不高。

3.1.3產(chǎn)業(yè)結構性矛盾相對突出

8 000多家行業(yè)企業(yè)，但規(guī)模以上企業(yè)少，產(chǎn)業(yè)相對分散、集中度低。90%以上國產(chǎn)農(nóng)業(yè)裝備仍為中低端產(chǎn)品，且仍有近3 000多種處于空白。農(nóng)機和農(nóng)藝融合不夠，薄弱環(huán)節(jié)、區(qū)域和作物農(nóng)機化水平低，畜牧業(yè)、漁業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品初加工、果蔬茶桑、設施農(nóng)業(yè)及丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化水平不到30%，水果、蔬菜、肉類和水產(chǎn)品等農(nóng)產(chǎn)品加工轉化率僅30%左右。

3.1.4產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新體系協(xié)同能力弱

企業(yè)還未成為技術創(chuàng)新主體，自主研發(fā)能力薄弱，只有不到5%的農(nóng)機企業(yè)建立了研發(fā)部門，不到1%建立了較為完善的企業(yè)技術體系，平均研發(fā)投入比例不到2%。高校和科研院所產(chǎn)業(yè)技術供給能力弱，難以為產(chǎn)業(yè)提供系統(tǒng)技術支撐。政府引導投入總量少，難以支撐圍繞產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新鏈的系統(tǒng)創(chuàng)新部署。產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)、創(chuàng)新單元缺乏銜接，共性技術開發(fā)、試驗檢測、科技數(shù)據(jù)、技術交易和融資服務等創(chuàng)新服務體系效能未有效發(fā)揮。

3.2重大需求

當前和未來一段時期，科技革命和產(chǎn)業(yè)變革將廣泛并深刻影響科技創(chuàng)新，新一代信息、生物、人工智能和先進制造等技術滲透融合，鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化深入推進，我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)村經(jīng)濟社會發(fā)展將進入新的發(fā)展階段，農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新面臨推進糧經(jīng)飼統(tǒng)籌、種養(yǎng)加一體、一二三產(chǎn)業(yè)融合和生產(chǎn)生活生態(tài)協(xié)調發(fā)展，提升產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平，實現(xiàn)技術及裝備自主可控，以高水平科技供給保障產(chǎn)業(yè)安全等重大需求。

3.2.1促進農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉變

世界農(nóng)業(yè)發(fā)展表明，精準作業(yè)技術與裝備、農(nóng)業(yè)機器人、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)等智能技術和產(chǎn)品已經(jīng)成為重要的農(nóng)業(yè)投入品，能顯著提高農(nóng)業(yè)資源利用率、土地產(chǎn)出率、勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)經(jīng)營管理水平。以裝備為載體，以信息和知識為要素，通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和智能裝備等現(xiàn)代信息技術與農(nóng)業(yè)深度跨界融合，發(fā)展智能農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由“機器替代人力”、“電腦替代人腦”的轉變[7]。

3.2.2確保國家糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給

保障農(nóng)業(yè)產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全和環(huán)境友好，關乎我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化發(fā)展全局。目前，我國人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)出水平僅為領先水平的2%左右，迫切需求發(fā)展高質高效農(nóng)業(yè)裝備，構建農(nóng)業(yè)全程信息化和機械化技術體系，實現(xiàn)傳統(tǒng)精耕細作與現(xiàn)代物質裝備相輔相成，解決“誰來種地”“怎么種地”和“如何種好地”的高產(chǎn)農(nóng)田、高效投入、高產(chǎn)生產(chǎn)和精細管理等現(xiàn)實制約難題，并滿足產(chǎn)量及可持續(xù)產(chǎn)能發(fā)展需求。

3.2.3保障資源高效利用和可持續(xù)發(fā)展

支撐農(nóng)業(yè)的耕地、水和草原等自然資源相對短缺是我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要制約因素，我國人均耕地面積是世界平均水平的13，人均水資源擁有量僅為世界平均水平的14，人均草原面積僅為世界的12，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需能源資源人均只占世界的115，但我國目前田間作業(yè)畝均動力是美國的6倍。全球氣候變化也將對資源可持續(xù)利用、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生態(tài)具有重要的影響。要發(fā)展綠色智能農(nóng)業(yè)裝備，形成清潔能源、高效節(jié)水排灌、施肥和施藥等綠色技術體系，提高水肥藥利用率，實現(xiàn)耕地可持續(xù)利用，推動農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

3.2.4發(fā)展自主可控農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)

國際上主要跨國農(nóng)機企業(yè)快速發(fā)展，在高端產(chǎn)品領域形成了全面競爭優(yōu)勢，如功率147 kW以上拖拉機、大型采棉機、水稻收獲機和高速插秧機等。實踐證明，關鍵核心技術和重大裝備受制于人將嚴重威脅我國糧食和產(chǎn)業(yè)安全。要堅持走中國特色農(nóng)業(yè)裝備自主創(chuàng)新的發(fā)展道路，加速信息、生物、新材料和先進制造等技術應用，促進智能技術變革，實現(xiàn)技術、產(chǎn)品和模式的全產(chǎn)業(yè)鏈多元融合創(chuàng)新，推進裝備智能化、產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展，構筑產(chǎn)業(yè)國際競爭新優(yōu)勢，在新一輪產(chǎn)業(yè)變革中掌握關鍵核心技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展主導權。

4 發(fā)展路徑

4.1戰(zhàn)略引領

圍繞創(chuàng)新驅動發(fā)展、鄉(xiāng)村振興、制造強國、科技強國和農(nóng)業(yè)強國等國家戰(zhàn)略，瞄準保障“三大”安全、農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化重大需求，以加快推進農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)轉型升級為主線，以高效化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和綠色化發(fā)展為導向，機械化、自動化和智能化并聯(lián)發(fā)展，全程全面機械化同步推進，構建以企業(yè)主體、市場導向、產(chǎn)學研用深度融合的產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新體系，走出一條中國特色農(nóng)業(yè)機械化、智能化發(fā)展道路[8]。

4.2目標導向

以提升自主創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)核心競爭力為總目標，以掌握關鍵核心技術主導權，發(fā)展自主可控裝備產(chǎn)業(yè)為根本，構建信息感知、智能決策、智能控制、精細作業(yè)、智能管理和智慧服務的全鏈條智能技術、裝備與服務體系。到2025年構建形成智能技術及產(chǎn)品全面創(chuàng)新能力；到2030年，構建形成以自主創(chuàng)新為核心的技術創(chuàng)新體系，進入農(nóng)業(yè)裝備強國行列；到2035年，進入農(nóng)業(yè)裝備強國前列，支撐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進入以智能化為主導的新階段。

4.3全鏈統(tǒng)籌

立足“智能、綠色、高效、安全”，統(tǒng)籌“補短板、攻核心、強智能”，統(tǒng)籌應用基礎、共性關鍵技術、重大裝備產(chǎn)品和集成示范應用等創(chuàng)新鏈，研發(fā)、設計、制造和服務等產(chǎn)業(yè)鏈，以及糧經(jīng)飼、種養(yǎng)加和生產(chǎn)生態(tài)生活等農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)全鏈條，以關鍵核心技術、重大裝備及系統(tǒng)為突破口和主攻方向，以農(nóng)機與農(nóng)藝融合、裝備與信息融合、制造與服務融合、生產(chǎn)與生態(tài)融合為路徑，推進關鍵核心技術自主化、主導裝備產(chǎn)品智能化和全程全面農(nóng)業(yè)機械化，形成新一代智能農(nóng)業(yè)裝備技術、產(chǎn)品和服務體系現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈。

4.4國際視野

集聚國內(nèi)國外兩種創(chuàng)新資源，發(fā)揮兩個市場需求牽引，堅持自主創(chuàng)新與引進消化吸收再創(chuàng)新結合，共性基礎技術國內(nèi)外研發(fā)合作，打造高水平國際化研發(fā)平臺，以實現(xiàn)緊跟技術前沿，推進“從0到1”重大突破。關鍵核心技術及系統(tǒng)上堅持自主創(chuàng)新為主研發(fā)，掌握技術發(fā)展主動權。重大裝備創(chuàng)制方面重點對標國際先進產(chǎn)品，堅持中國特色、中國標準和中國制造，形成以我為主的產(chǎn)業(yè)鏈，構建關鍵核心部件與整機協(xié)同發(fā)展能力，提升產(chǎn)業(yè)制造水平和高端產(chǎn)能。面向國外市場需求，構建本土化特色研發(fā)及應用示范平臺，推進我國研發(fā)優(yōu)勢、先進技術產(chǎn)品和高端產(chǎn)能的國際化發(fā)展。

5 創(chuàng)新發(fā)展方向及任務

5.1發(fā)展方向

5.1.1夯實產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展基礎

加強典型區(qū)域農(nóng)機化與土壤、環(huán)境和生產(chǎn)等影響長期監(jiān)測與評估，構建農(nóng)業(yè)機械化、智能化生產(chǎn)系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)平臺。構建企業(yè)、產(chǎn)品、標準和專利等產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫，建立產(chǎn)業(yè)研發(fā)、設計及服務平臺，提升研發(fā)設計、科技服務、檢驗檢測和信息服務等公共技術服務能力。構建完善全產(chǎn)業(yè)鏈技術標準體系，形成適合我國農(nóng)情和產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段的機械化、智能化作業(yè)，以及智能農(nóng)業(yè)裝備零部件、關鍵系統(tǒng)和征集產(chǎn)品等全面的技術標準體系，不斷提升產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平。

5.1.2構建農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新體系

統(tǒng)籌創(chuàng)新戰(zhàn)略、創(chuàng)新體系和創(chuàng)新能力建設，依托產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟形成的產(chǎn)學研合作體制機制，支持國家重點實驗室不斷提升行業(yè)基礎研究、應用基礎研究和戰(zhàn)略前沿技術引領的能力和水平，打造具有國際一流研發(fā)能力和水平的國家技術創(chuàng)新中心，培育戰(zhàn)略性科技力量。加快培育企業(yè)成為技術創(chuàng)新主體，打造具有國際競爭力骨干企業(yè)，發(fā)展專精特新中小企業(yè)，構建適應國情、立足產(chǎn)業(yè)、協(xié)同高效和支撐發(fā)展的產(chǎn)學研用深度融合的產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新體系，以及從協(xié)同研發(fā)、智能制造、多元推廣到智慧服務的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)鏈，形成上中下游、大中小企業(yè)和高中低端協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局。

5.1.3戰(zhàn)略謀劃產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新重大任務

瞄準產(chǎn)業(yè)科技變革需求及技術發(fā)展趨勢，圍繞國家鄉(xiāng)村振興、創(chuàng)新驅動發(fā)展及制造強國戰(zhàn)略需求和產(chǎn)業(yè)亟需，應對創(chuàng)新戰(zhàn)略、創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈等競爭新態(tài)勢，以“引領創(chuàng)新、構建體系、發(fā)展產(chǎn)業(yè)、裝備農(nóng)業(yè)”為導向，以高效、自主和綠色智能為主線，戰(zhàn)略謀劃重大科技創(chuàng)新布局，結合基礎研究和技術創(chuàng)新的高風險性、長期演化等特征，系統(tǒng)化、梯次化部署新一代智能農(nóng)業(yè)裝備、自主智能農(nóng)業(yè)裝備等未來10～15年重大科技創(chuàng)新任務。

5.1.4打造自主可控的產(chǎn)業(yè)技術及產(chǎn)品體系

著力提升產(chǎn)業(yè)技術供給能力和創(chuàng)新發(fā)展水平，按照增強基礎、強化功能、提升水平、拓展領域和延伸鏈條的技術需求，強化從智能制造、智能裝備、智能生產(chǎn)和智慧服務自主創(chuàng)新，形成農(nóng)機農(nóng)藝與生物、裝備與信息、人機物共融的基礎技術體系。以糧食作物和經(jīng)濟作物高效智能生產(chǎn)為核心，構建覆蓋種子、生產(chǎn)、加工全鏈條的裝備技術體系。以多元信息為核心，打造信息感知、決策控制與智能執(zhí)行為主線的智能技術體系，實現(xiàn)智能技術領跑、智能產(chǎn)業(yè)引領和農(nóng)業(yè)智能生產(chǎn)。

5.1.5建立支撐可持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展科技與產(chǎn)業(yè)政策體系

圍繞創(chuàng)新驅動產(chǎn)業(yè)轉型升級，打造引領性優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，從技術創(chuàng)新、生產(chǎn)制造和應用推廣等維度形成新的、更有針對性、相互銜接的科技與產(chǎn)業(yè)政策，發(fā)揮政策協(xié)同合力。從財政投入、基地平臺等方面加大力度支持基礎前沿技術、關鍵核心技術和重大裝備等產(chǎn)學研協(xié)同、跨領域跨行業(yè)融合創(chuàng)新，形成以支持鼓勵創(chuàng)新為重點的科技政策體系。進一步加大和優(yōu)化農(nóng)機購置補貼政策，拓展信貸、保險等政策，形成以優(yōu)化結構、提升能力為導向的應用推廣政策體系。優(yōu)化投資、稅收和金融等支持政策，引導社會資本參與重大科技成果產(chǎn)業(yè)化，鼓勵企業(yè)技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，布局發(fā)展創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)集群，形成以提升產(chǎn)業(yè)鏈水平為導向的工業(yè)政策體系。研究提出技術管理清單，以及信息安全審查制度，不斷完善關稅、貿(mào)易和知識產(chǎn)權等政策，構建安全可控的保障政策體系。

5.2重點創(chuàng)新任務

5.2.1產(chǎn)業(yè)基礎技術創(chuàng)新

針對土壤、動植物、環(huán)境和機器互作機理、路徑、工藝，以及機械化、智能化和綠色化實現(xiàn)的方法、技術、模式等科學技術問題，研究不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點、不同規(guī)模、種植制度條件下的大田及設施種養(yǎng)加高效作業(yè)高效化、綠色化、標準化和機械化生產(chǎn)工藝技術、作業(yè)裝備和系統(tǒng)模式。研究新型底盤平臺、高效驅動傳動及耕種收作業(yè)等關鍵零部件高性能材料、智能設計制造和試驗驗證等技術，構建高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術和裝備系統(tǒng)。

5.2.2戰(zhàn)略前沿技術創(chuàng)新

圍繞新一代人工智能、生物智造、物聯(lián)網(wǎng)、基因組學和合成生物學等技術發(fā)展及引發(fā)的未來生產(chǎn)方式、生產(chǎn)模式及動植物品種重大變革，研究智能傳感、機器決策、人機物交互、邊緣協(xié)同、環(huán)境建構、靶向定位、跨媒體數(shù)據(jù)融合和智慧管理等技術，開發(fā)動植物生命、對象與環(huán)境傳感、工況及作業(yè)質量傳感控制系統(tǒng)，以及協(xié)同、集群自主作業(yè)系統(tǒng)，研發(fā)機器人作業(yè)裝備、生物智造設備及面向新型作物品種、天空及深海農(nóng)業(yè)新業(yè)態(tài)的新型作業(yè)裝備等，發(fā)展未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術。

5.2.3高效智能生產(chǎn)技術裝備創(chuàng)新

針對人口規(guī)模持續(xù)增長、結構變動對食物供給的挑戰(zhàn)，要持續(xù)不斷提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)出能力和水平，推進種養(yǎng)加更加高效化、智能化生產(chǎn)，研發(fā)種苗高效繁育、多功能耕整地、高速精準栽植、精密施肥播種、精量變量施藥、高效節(jié)水灌溉及籽實和秸稈高效智能收獲等智能作業(yè)裝備，研發(fā)高效節(jié)能設施、環(huán)境調控、個體精量飼喂和畜產(chǎn)品采集等智能養(yǎng)殖設備，研發(fā)農(nóng)產(chǎn)品綠色殺菌、高效干燥、智能分選分級、精量包裝、品質監(jiān)測和生產(chǎn)溯源等智能加工裝備，構建信息感知、智能決策、智能控制、精細作業(yè)、智能管理和智慧服務的全鏈條智能技術及裝備體系與生產(chǎn)整體解決方案。

5.2.4農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綠色技術裝備創(chuàng)新

綠色技術是降低消耗、減少污染、改善生態(tài)、促進生態(tài)文明建設及實現(xiàn)人與自然和諧共生的新興技術，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要新興領域。面對資源、環(huán)境約束和氣候變化等重大挑戰(zhàn)，以及山水林田湖草一體化、農(nóng)業(yè)農(nóng)村綠色發(fā)展需求，推進保護性耕作、水肥藥減量施用、電動及氫能等清潔能源農(nóng)機、農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用等技術裝備創(chuàng)新及提升，以及農(nóng)田綠色保護、農(nóng)林生態(tài)修復、農(nóng)村環(huán)境治理、農(nóng)業(yè)防災減災與應急生產(chǎn)裝備等研發(fā)與應用，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)突發(fā)性重大旱澇、冰凍等氣象災害和病蟲害、生物入侵等生物災害防控能力和安全生產(chǎn)水平，構建可持續(xù)發(fā)展的種養(yǎng)綠色生態(tài)系統(tǒng)。

6 結束語

我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，也是農(nóng)業(yè)裝備應用的大市場。經(jīng)過近20年的創(chuàng)新發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)科技進入新的發(fā)展階段，正面臨科技與產(chǎn)業(yè)革命的新機遇，產(chǎn)業(yè)重塑和轉型跨越發(fā)展陷阱的新風險、從“0到1”自主創(chuàng)新的新挑戰(zhàn)，加快推進產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展關鍵是要走出一條適合國情、產(chǎn)業(yè)階段的創(chuàng)新道路。要圍繞制造強國、鄉(xiāng)村振興等戰(zhàn)略需求，以適應農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉變、提質增效需求為導向，以提升自主創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)核心競爭力為目標，聚焦弱項短板，加強重點應用基礎、關鍵共性和戰(zhàn)略前沿技術聯(lián)合攻關，確保關鍵核心技術自主可控。推動信息、生物與裝備深度融合，發(fā)展新一代智能農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)，構建可持續(xù)發(fā)展科技與產(chǎn)業(yè)政策體系，以大市場促大產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)“換道”發(fā)展戰(zhàn)略，促進我國由農(nóng)業(yè)裝備制造大國向強國轉變，支撐未來農(nóng)業(yè)高效智能生產(chǎn)。