河北省農(nóng)業(yè)機械鑒定總站 賈雅麗

1 農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展

自新中國成立以來，農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作一直是歷屆黨和政府的重點中心工作，尤其是農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展工作更是重中之重。在黨和政府以及社會各界的不懈努力下，我國農(nóng)業(yè)機械化工作已經(jīng)取得了巨大成果，農(nóng)機總動力達到了107764.32 萬千瓦（2021 年數(shù)據(jù)），大宗糧食作物已經(jīng)基本實現(xiàn)了全程機械化，農(nóng)業(yè)全程全面機械化成為新階段的重點工作。山區(qū)丘陵農(nóng)機、果園裝備、蔬菜裝備、設(shè)施裝備、新型智能裝備成為當前重點攻克的方向。

2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中裝備技術(shù)支撐應(yīng)用分析

運用農(nóng)機裝備的目的是降低作業(yè)成本，提高生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟效益，因此農(nóng)業(yè)機械化的運用首先需要解決與農(nóng)藝融合及提高效率兩個方面的問題，這也是農(nóng)機裝備提供技術(shù)的基礎(chǔ)。以大宗糧食作物中玉米的全程機械化技術(shù)為例，玉米也是近些年來繼小麥、水稻實現(xiàn)全程機械化的主糧之一。玉米生產(chǎn)當中農(nóng)機裝備技術(shù)主要提供機械化耕整、機械化播種、機械化植保、機械化灌溉以及機械化收獲這幾個關(guān)鍵關(guān)節(jié)的技術(shù)支撐。首先，機械化耕整是最先實現(xiàn)機械化的環(huán)節(jié)，目前在東北、西北等一年一熟地區(qū)（一年兩熟地區(qū)一般采用免耕播種技術(shù)）主要是首先利用液壓翻轉(zhuǎn)犁進行翻耕，隨后利用旋耕機或者動力耙、聯(lián)合整地機進行細碎化整地，耕整過后的土地松軟、細碎，符合玉米種床的技術(shù)要求，且效率高、成本低；玉米的機械化播種目前主要采用精量播種機，精量播種機可以保證單粒播種，每穴只播一粒種子，省去了日后的間苗工作，且播種機通常帶有施肥功能，大大提高了作業(yè)效率，減少作業(yè)環(huán)節(jié)；在一年兩熟地區(qū)玉米主要采用免耕播種技術(shù)，直接在麥茬地進行播種，播種機重型開溝器可以使玉米種子及肥料達到足夠的深度，保證播種符合農(nóng)藝要求；植保則主要由植保無人機或者高地隙噴桿噴霧機來進行，該類植保機械霧化效果好，且防風性好，可在保證噴施均勻的同時，防止藥液漂移，保護環(huán)境；機械化灌溉目前技術(shù)較多，有淺埋滴灌技術(shù)、地表滴灌技術(shù)、噴灌技術(shù)或者直接運用淋灌機來完成，灌溉量可控且簡單易操作，相比于過去傳統(tǒng)的大水漫灌，新型的灌溉技術(shù)可有效節(jié)約農(nóng)業(yè)用水，大幅提高灌溉效率，而且淋灌或者噴灌是模仿自然降雨的原理，不傷苗、且土壤不板結(jié)。機械化收獲是重點技術(shù)，目前的玉米收獲機主要有兩大類，一是摘穗剝皮型玉米收獲機，該類機械通過前置割臺實現(xiàn)玉米穗與莖稈的分離，通過收獲機的喂入輸送裝置將玉米穗輸送到剝皮機上，剝皮機通過高速旋轉(zhuǎn)的對輥實現(xiàn)玉米的剝皮，最后將玉米穗輸送到糧箱中，該類玉米收獲機可同時完成摘穗、剝皮、集中裝箱、玉米莖稈粉碎四個環(huán)節(jié)的工作，正常情況下一臺四行的玉米收獲機一個小時可以收獲15 畝玉米，相比于傳統(tǒng)人工效率大幅提升；另一種類型是籽粒直收型玉米收獲機，籽粒直收型玉米收獲機在前置割臺實現(xiàn)玉米穗與莖稈分離之后，由喂入輸送裝置直接輸送到脫粒滾筒部位，通過高速旋轉(zhuǎn)的脫粒滾筒實現(xiàn)玉米粒與玉米軸的分離清選，相比于傳統(tǒng)的玉米收獲機，該種收獲機可以同時完成摘穗、剝皮、脫粒、裝箱、秸稈粉碎五項環(huán)節(jié)，由于籽粒直收型玉米收獲機對于玉米的濕度有要求，因此還省去了晾曬的環(huán)節(jié)。

通過對玉米全程機械化的分析來看，其特點是符合農(nóng)藝要求，且高效可靠。這也是玉米全程機械化技術(shù)快速發(fā)展的重要基礎(chǔ)，因此在進行新型農(nóng)機裝備的推廣之前首先需要解決的是農(nóng)機農(nóng)藝融合問題以及如何提高生產(chǎn)效率兩個方面上。

3 果園生產(chǎn)中農(nóng)機裝備的技術(shù)支撐分析

果園生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中重要的組成部分，也是特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的一部分。受到地形及生產(chǎn)模式的限制，目前我國果園生產(chǎn)機械化水平較低，尤其在除草、植保、灌溉、施肥、采摘以及運輸?shù)确矫尕叫铏C械化解決方案。

3.1 果園除草的裝備技術(shù)支撐

目前，我國果園除草主要有兩種類型，一是采用中耕、微耕的方式進行除草，該種類型的除草也是傳統(tǒng)方式。具體為通過中耕或者微耕的方式打破地表土層，進而徹底消滅地表雜草。目前，背負式的微耕機及中耕機多操作簡單靈活，但效率較低，不適合大規(guī)模果園使用；市場上也有搭配自走式動力的機具效率較高，可適用于大中型規(guī)模的果園使用。另一種除草方式是生草刈割。生草刈割起源于20 世紀的西方，即在果園行間種植專用的生草品種，一方面可以有效減少地表的水土流失，達到蓄水保墑、改善果園小氣候的作用；另一方面，生草還可以以草治草，刈割的生草還可以增加果園土壤的有機質(zhì)，屬于新型的果園管理技術(shù)。生草刈割主要由水平高速旋轉(zhuǎn)的刀片來完成，將生草攔腰割斷，以保證生草的后續(xù)生長。刈割割草機主要有懸掛式、自走式以及遙控式幾種。懸掛式割草機成本較低且效率高，但容易受到地形及樹形的限制，適合短砧密植的且地形簡單的中大型果園；自走式（坐騎式）割草機受地形限制較小，可以實現(xiàn)緩坡的割草作業(yè)，但成本較高，適合中大型果園使用；遙控式割草機不受樹形及地形限制，新型及傳統(tǒng)果園均可使用[1]。

3.2 果園植保的裝備技術(shù)支撐

果園植保是果園管理當中最重要的一個環(huán)節(jié)之一?，F(xiàn)代化果園中對果園的植保有以下幾個要求：（1）高效。植保作業(yè)有著十分明顯的時效性，因此植保作業(yè)必須在規(guī)定時間內(nèi)完成，否則效果則會事倍功半；（2）有效。植保作業(yè)必須符合果園植保的農(nóng)藝要求，其霧滴的均勻性及對果樹噴施的均勻性均有一定要求；（3）安全。植保藥劑通常有著一定的腐蝕性及毒性，這對工作人員的健康安全存在著威脅，每年因植保作業(yè)中毒的案例十分巨大；（4）綠色環(huán)保。由于藥劑的腐蝕及毒性，過量的藥劑對于環(huán)境是一種巨大的負擔，對環(huán)境的影響也十分巨大。目前來講，果園植保裝備多為風送式噴霧機。風送式噴霧機一般分為懸掛式、牽引式和自走式幾種，藥液通過高壓噴頭向外噴灑，借助風扇帶來的強勁風力，藥滴單側(cè)噴幅可達20m 幅寬，數(shù)米的高度。背負式噴霧機攜藥量一般為300～500L，小巧靈活，適合中小型果園使用；牽引式及自走式藥箱容積一般為1000～2000L，適合大中型果園使用。對于現(xiàn)代化的農(nóng)藝要求符合高效、有效以及安全的要求。但是對環(huán)境的友好度尚有不足，目前的植保機為了保證果樹的噴施效果，往往會加大噴藥量這就容易加大藥液對環(huán)境的污染，不符合綠色環(huán)保的要求。而且，部分果農(nóng)也對植保方法上存在誤區(qū)，往往覺得藥量越多效果越好，甚至故意加大藥量及噴頭壓力，試圖將病蟲害沖洗下來。因此，果園植保機的未來發(fā)展方向應(yīng)該是更加節(jié)省藥量、效果更好、更加綠色環(huán)保的靜電植保機。該種類型的噴霧機是在風送式噴霧機的基礎(chǔ)上增加了靜電發(fā)生裝置，通過正負電子核的吸附效應(yīng)讓霧滴吸附在葉面、葉背以及樹干樹枝上，可有效節(jié)約35%以上的藥液，即節(jié)約了植保成本，也提高了噴施效果，而且還降低了對環(huán)境的不利影響。

3.3 果園灌溉的裝備技術(shù)支撐

果園傳統(tǒng)的灌溉方式以大水漫灌居多，但大水灌溉一方面浪費水資源、勞動強度大，另一方面還容易受到地形的限制，由于果園生產(chǎn)往往在山地丘陵地區(qū)，這對灌溉產(chǎn)生了更大的困難。目前，較為先進的果園灌溉技術(shù)為水肥一體化灌溉技術(shù)，主要設(shè)備為水肥一體化設(shè)備。該設(shè)備主要由蓄水池、主機控制系統(tǒng)、管道組成，主機控制系統(tǒng)可以將水和肥料進行混合、過濾，然后加壓到主管道，水肥從主管道細分到各個支管道上最后滲透進果樹根部。從控制系統(tǒng)可以設(shè)定灌溉時間、灌溉區(qū)域等，一體主機通?？梢怨芾?00～300 畝果園。

3.4 果園施肥的裝備技術(shù)支撐

除水溶肥外，施加有機肥是最關(guān)鍵的果園管理措施，也是保證果品品質(zhì)好壞的關(guān)鍵。施加有機肥的措施往往是深埋，這就需要開溝、施肥、回填三項環(huán)節(jié)，十分耗工、費力。目前，市場上的開溝施肥機技術(shù)發(fā)展較為成熟，可以一次性完成開溝、施肥、回填三個環(huán)節(jié)，大大提高了工作效率。開溝施肥機的開溝器主要有圓盤刀片式、鏈條刀片式以及螺旋刀片式三種，圓盤刀片式是指將開溝刀片固定在圓盤上，通過圓盤高速旋轉(zhuǎn)進行開溝，鏈條開溝器是將刀片橫向固定在鏈條上，然后通過鏈條的帶動進行開溝，此兩種開溝器效率較高，但對土質(zhì)有要求，不能有石塊、磚頭等雜物，否則容易造成刀片的損壞；螺旋式開溝器相較于上兩種效率較低，但適合在土質(zhì)復雜有石塊、磚頭等雜物的地塊中使用。

3.5 果園采摘及運輸?shù)难b備技術(shù)支撐

果園采摘是果園生產(chǎn)中最耗工的環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)外普遍采用的方法是裝備輔助+人工采摘的方式。主要運用的裝備是果園作業(yè)平臺，果園作業(yè)平臺只適用于矮砧密植型果園使用，它一般可以升高至兩米以上的高度，側(cè)邊也可以伸展方便操作工采摘果實，部分配置高的平臺還可以自主升降果箱，大大提高了采摘的效率，除此以外，平臺還可以搭配疏花器、剪枝剪才完成疏花、剪枝的工作，實現(xiàn)一機多用的功能。

在一些極端地形的果園，物資運輸也是較為棘手的問題，只能依靠小型、簡易的運輸裝備甚至是人力、畜力。目前，針對極端地形的運輸可以運用軌道車來進行物資運輸。軌道車由軌道、車頭、拖掛車組成，軌道以單軌居多，最大爬坡角度可達45°。在果園依據(jù)地形鋪設(shè)軌道以后既可實現(xiàn)運輸，期間還可以設(shè)置多個站點，方便物資的裝卸。

4 智能農(nóng)機裝備的技術(shù)支撐

我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展目標不僅僅是機械替人，而是實現(xiàn)智能化、“無人化”，無人化不是單純地指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)沒有人員，而是類似于高度自動化的車間工廠，人員不參與到實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，只負責監(jiān)控與維護，這才是真正意義上的無人農(nóng)場。從目前的技術(shù)來看，無人裝備以及輔助裝備已經(jīng)有所發(fā)展，例如目前較為火熱的北斗導航智能輔助駕駛系統(tǒng)，初級版本的系統(tǒng)可以實現(xiàn)輔助直線行走及交接行的調(diào)節(jié)，但不能實現(xiàn)自動拐彎調(diào)頭，也不能自主規(guī)劃路徑，屬于智能輔助駕駛系統(tǒng)；還有十分熱門的遙控設(shè)備，例如無人植保機、果園作業(yè)機屬于遙控裝備，部分無人機可以基于5G 基站生成作業(yè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)自主作業(yè)，多數(shù)仍然主要依靠人工進行控制，實現(xiàn)了人機分離，但依舊不能完全實現(xiàn)自主操作。目前，完全自主操作的農(nóng)機裝備也有所發(fā)展，其依賴于強大的5G+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對所在的農(nóng)場生成模型，可以實現(xiàn)自主作業(yè)以及多種裝備的協(xié)同作業(yè)，例如國內(nèi)首個主從導航收獲機系統(tǒng)進行的糧食收割過程自動化的擁有“主從導航收獲機系統(tǒng)”的谷物聯(lián)合收割機由華南農(nóng)業(yè)大學和濰柴雷沃聯(lián)合研制，該裝備結(jié)合了國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的具體情況，集北斗定位、GPS 自動導航、電控液壓自動轉(zhuǎn)向、收割臺自動控制、作業(yè)機具自動升降、油門開度自動調(diào)節(jié)和緊急遙控熄火等多項自動化功能為一體，實現(xiàn)了收割機自動收割、拖拉機自動控制精密播種、施肥、起壟等作業(yè)，大大提高了農(nóng)機作業(yè)的標準化，可以說這是我國智能“無人”農(nóng)場的雛形[2]。

智能“無人”農(nóng)場從雛形走向推廣仍然面臨著諸多問題。（1）實現(xiàn)“無人”農(nóng)場的首要前提是實現(xiàn)規(guī)模化種植，目前我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營主要依據(jù)的是家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制，以小地塊散戶為主，不能實現(xiàn)規(guī)?；?。實現(xiàn)規(guī)模化種植是提高農(nóng)機裝備的生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)，因此如果實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、智能化必須首要解決的是農(nóng)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的問題，通過土地流轉(zhuǎn)、托管、合作經(jīng)營等多種渠道，實現(xiàn)規(guī)?；?jīng)營種植；（2）基礎(chǔ)設(shè)施的標準化建設(shè)。實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化必須要有良好的農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，包括并不局限于電力、水資源、網(wǎng)絡(luò)資源、道路交通、設(shè)施場所等。例如，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)就比如有電力以及水資源，實現(xiàn)機械化生產(chǎn)就必須有全套的農(nóng)機裝備以及完善良好的道路交通、機庫場所等；實現(xiàn)智能“無人”化生產(chǎn)就需要網(wǎng)絡(luò)資源、衛(wèi)星資源等，沒有完善的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施就難以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。（3）低質(zhì)量的農(nóng)機裝備充斥市場。首先，實現(xiàn)高效的農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)，必須依托于高質(zhì)量的農(nóng)機裝備。目前國內(nèi)農(nóng)機市場較為混亂，農(nóng)機產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，假冒偽劣產(chǎn)品充斥著市場。這些產(chǎn)品在作業(yè)過程中不僅故障率高還能作業(yè)質(zhì)量不達標，如果不改變這種現(xiàn)狀的話就難以實現(xiàn)高質(zhì)量的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，智能“無人”農(nóng)場更不能依托在低質(zhì)量的農(nóng)機裝備上。（4）難以接受的高成本。從總體的表現(xiàn)來看，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一種經(jīng)濟效益較低且風險極高的產(chǎn)業(yè)。目前價值較高的農(nóng)機裝備的主要用途是進行農(nóng)機服務(wù)來獲取報酬，在完成一定規(guī)模的作業(yè)以后才能完全發(fā)揮農(nóng)機裝備的經(jīng)濟效益，這往往需要農(nóng)機用戶們進行跨區(qū)作業(yè)才能滿足。如果以同種規(guī)模來組建現(xiàn)代化智能“無人”農(nóng)場這代表著極高的建設(shè)成本，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來講是不切合實際的，這也是智能“無人”農(nóng)場及智能“無人”裝備難以推廣的最重要的原因之一[3]。

5 結(jié)語

目前，我國的農(nóng)機裝備發(fā)展速度較快，在標準的作業(yè)環(huán)節(jié)已經(jīng)可以實現(xiàn)初步的機械化作業(yè)，對于我國現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)發(fā)展已經(jīng)提供了一定的技術(shù)支撐，但在一些薄弱環(huán)節(jié)仍需繼續(xù)努力，例如蔬菜的播種、移栽、收獲環(huán)節(jié)，設(shè)施農(nóng)業(yè)中的各個環(huán)節(jié)，以及部分特色經(jīng)濟作物（例如：甘蔗、麻山藥、中藥材、雜糧等）的全程機械化發(fā)展依然落后，這也需要社會各界的共同努力。