丘陵山地農(nóng)機(jī)化瓶頸的一些思考

田塊小、不規(guī)則、坡地多，丘陵山地的地貌特征對其農(nóng)機(jī)化發(fā)展頻頻說“no”。面對農(nóng)機(jī)化的瓶頸地區(qū)，單純依靠農(nóng)機(jī)部門的力量可謂勢單力薄，農(nóng)機(jī)科研院所、高校及相關(guān)企業(yè)的加入使得山地農(nóng)業(yè)裝備取得創(chuàng)新性進(jìn)展。當(dāng)前，許多山地丘陵地區(qū)仍存在諸多機(jī)械化難題，但在技術(shù)裝備方面已取得不小成績。在6月29日于重慶市召開的2013年全國農(nóng)機(jī)科研院所長會上，來自全國各地科研院所的專家學(xué)者紛紛帶來了他們對丘陵山地農(nóng)機(jī)化發(fā)展的思考及其階段性成果，并針對農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)科技進(jìn)展及丘陵山地農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)等多個熱門話題展開討論。

話題一：農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)科技進(jìn)展

中國農(nóng)機(jī)院科技發(fā)展部部長楊炳南研究員在報告中提供了這樣一組數(shù)據(jù)：2012年，全球農(nóng)機(jī)工業(yè)持續(xù)增長，工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到860億歐元，其中巴西、印度、中國等新興市場需求旺盛，帶動全球貿(mào)易額超過400億歐元。其中我國農(nóng)機(jī)企業(yè)共8000余家，規(guī)模以上企業(yè)達(dá)1908家，從業(yè)人員35.1萬人，總產(chǎn)值3382億元，利潤達(dá)200多億元，現(xiàn)已連續(xù)9年總體增速平均在20%以上，我國現(xiàn)已成為全球農(nóng)機(jī)制造和使用大國。

據(jù)楊炳南介紹，目前我國已基本形成復(fù)式整地、定位施肥、精量播種、高速栽插、高效施藥、全價收獲等全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)體系，定位變量作業(yè)智能機(jī)械技術(shù)已得到初步應(yīng)用，有效推動了多功能、大型化、智能化等農(nóng)業(yè)裝備的技術(shù)升級。

在各個科研機(jī)構(gòu)的共同努力下，我國在農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)科技方面也取得一定進(jìn)展。如大田作物高效栽插、精密播種與高效分離清選技術(shù)原理方面；大宗優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品成套智能分選與節(jié)能加工技術(shù)；農(nóng)機(jī)裝備通用部件數(shù)字化功能設(shè)計和制造工藝先進(jìn)控制技術(shù)；田間作業(yè)智能控制關(guān)鍵技術(shù)裝備及農(nóng)業(yè)機(jī)器人等智能裝備技術(shù)；400馬力級高性能拖拉機(jī)動力平臺及配套復(fù)式作業(yè)技術(shù)裝備；大型聯(lián)合收獲技術(shù)與裝備；棉花、番茄、甘蔗、花生等經(jīng)濟(jì)作物收獲技術(shù)裝備；輕便型、輕簡化農(nóng)機(jī)技術(shù)裝備，特別是山地作物聯(lián)合收獲機(jī)械輕量化技術(shù)、山地軌道貨運(yùn)技術(shù)、小型履帶多功能底盤的爬坡與穩(wěn)定性技術(shù)等，是技術(shù)進(jìn)步較為突出的領(lǐng)域。

在成績之下，所有研發(fā)人員仍不能盲目樂觀。楊炳南指出，目前我國的農(nóng)機(jī)行業(yè)還存在很大空白，從世界范圍看，我國的技術(shù)水平還相對較低。如一些高端的大型機(jī)械在國外已運(yùn)用成熟，而國內(nèi)尚處于研究階段。全國農(nóng)機(jī)科研院所、高校、企業(yè)仍需攜手并進(jìn)，繼續(xù)致力于中國農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。

楊炳南建議，各大科研機(jī)構(gòu)下一步應(yīng)在總結(jié)前期問題的基礎(chǔ)上，將發(fā)展方向側(cè)重于農(nóng)機(jī)裝備的節(jié)能減排，發(fā)展生態(tài)友好型農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)；在基礎(chǔ)運(yùn)用的基礎(chǔ)上，廣泛運(yùn)用智能化裝備；同時，繼續(xù)研發(fā)林果業(yè)、經(jīng)濟(jì)作物、丘陵山地小型機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)裝備，填補(bǔ)目前機(jī)具的空白部分。

話題二：山地果園運(yùn)輸機(jī)械化

勞動強(qiáng)度大、勞動力短缺以及勞動力成本高三大難題是山地機(jī)械化發(fā)展的根本動力。早在山地果園運(yùn)輸機(jī)械還沒開始廣泛使用時，許多山地果農(nóng)已開始自行興建果園運(yùn)輸裝置，如廣東龍門山地橘園果農(nóng)自建雙軌運(yùn)輸機(jī)、山地砂糖橘園果農(nóng)自建的簡易運(yùn)輸裝置等，果農(nóng)的迫切需求表明山地果園運(yùn)輸亟需機(jī)械化。

正如國家柑橘產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)校長鄧秀新院士提出的問題：未來的強(qiáng)壯果農(nóng)在哪里？要提高水果生產(chǎn)的土地利用率和生產(chǎn)率，先進(jìn)的農(nóng)藝技術(shù)是基礎(chǔ)，但要通過機(jī)械化這個載體來實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐證明，發(fā)展山地果園機(jī)械化在緩解果農(nóng)壓力的同時，還可以節(jié)約土地、水、肥和農(nóng)藥等資源，減少浪費(fèi)和降低污染，提高水果的品質(zhì)和市場競爭力，提高果園的防災(zāi)與抗災(zāi)能力。據(jù)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授洪添勝介紹：目前，許多科研團(tuán)隊(duì)已打造出新一代強(qiáng)壯果農(nóng)，如鏈?zhǔn)剿鞯镭涍\(yùn)機(jī)、鋼絲繩牽引式貨運(yùn)機(jī)、拆裝式貨運(yùn)機(jī)、自走式單軌運(yùn)輸機(jī)、雙向牽引式遙控單軌運(yùn)輸機(jī)、牽引式遙控?zé)o軌運(yùn)輸機(jī)等。其中，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)試驗(yàn)示范山地果園貨運(yùn)機(jī)28臺，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)試驗(yàn)示范運(yùn)輸機(jī)29臺。

洪添勝在報告中指出，山地果園農(nóng)機(jī)化現(xiàn)階段存在的問題需要各個科研院所引起足夠重視，包括省力化生產(chǎn)機(jī)械的產(chǎn)業(yè)化及綜合利用；試驗(yàn)示范點(diǎn)的經(jīng)營規(guī)模，經(jīng)營者和管理者的穩(wěn)定性；試驗(yàn)示范點(diǎn)的建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)與管理模式；使用、操作人員的培訓(xùn)；省力化生產(chǎn)機(jī)械的社會化服務(wù)專業(yè)隊(duì)伍的建設(shè)；新建果園、老果園改造和標(biāo)準(zhǔn)化果園建設(shè)中要考慮機(jī)械與設(shè)施的應(yīng)用等。

話題三：丘陵地區(qū)主要糧食作物機(jī)械化收獲

我國現(xiàn)有機(jī)型過大成為困擾丘陵地區(qū)小麥、玉米、水稻三大糧食作物收獲的關(guān)鍵問題。河南科技大學(xué)教授師清翔提出，丘陵地區(qū)的收獲機(jī)械應(yīng)具備機(jī)型小、通過性強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小、橫向穩(wěn)定性高、作業(yè)性能合格且穩(wěn)定等條件，而改良后的小型收獲機(jī)械也存在一些問題。

丘陵地區(qū)的小麥聯(lián)合收割機(jī)械其工作部件多是大機(jī)型的小型化，對于高稈小麥，割臺減小后橫向輸送困難，軸流脫粒裝置減小尺寸特別是縮短長度后，脫粒損失控制困難，簡易風(fēng)選質(zhì)量低，風(fēng)篩清選系統(tǒng)縮小后損失增大。師清翔介紹，在河南科技大學(xué)主要承擔(dān)的國家“十二五”科技支撐計劃課題中，對丘陵山區(qū)主要農(nóng)作物聯(lián)合收獲機(jī)械進(jìn)行了主要工作部件小型化后的有關(guān)參數(shù)研究，現(xiàn)已成功開發(fā)了與手扶拖拉機(jī)配套的谷物聯(lián)合收割機(jī)及組合便攜式谷物聯(lián)合收割機(jī)。

丘陵地區(qū)的稻田多為小塊地，當(dāng)?shù)厮�使用的水稻�?lián)合收獲機(jī)與較為成熟的大中機(jī)型相比，主要問題是割臺小型化后對水稻高度的適應(yīng)性差，軸流裝置減小尺寸后脫粒損失過大，多數(shù)機(jī)子清選系統(tǒng)簡易或無清選系統(tǒng)，使得清選后的籽粒含雜率高，清選損失大。國家“十二五”科技支撐計劃課題也對小型水稻聯(lián)合收獲機(jī)的主要工作部件結(jié)構(gòu)運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行了研究，現(xiàn)已成功開發(fā)了小型水稻聯(lián)合收獲機(jī)。

對于丘陵地區(qū)的糧食機(jī)收來說，最困難的要屬玉米機(jī)收。目前，丘陵地區(qū)的玉米收獲大多由人工完成，大量秸稈堆于田間地頭，使得原本狹窄的機(jī)耕道進(jìn)一步堵塞，無奈只能在秋收后將秸稈焚燒，由此可見，在廣泛種植玉米的丘陵地區(qū)迫切需要玉米聯(lián)合收獲機(jī)。師清翔認(rèn)為，玉米聯(lián)合收獲機(jī)應(yīng)主要解決如何降低功耗，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械小型化。在國家“十二五”科技支撐計劃課題中已明確給出了研發(fā)與手扶拖拉機(jī)配套的玉米聯(lián)合收獲機(jī)的任務(wù)，現(xiàn)已成功完成了整機(jī)開發(fā)工作。

話題四：水旱田移栽機(jī)械化

為提高糧食單產(chǎn)，許多地區(qū)相繼開始使用移栽技術(shù)，移栽農(nóng)藝不僅可以延長生長期，確保糧食成熟和增產(chǎn)，同時還可以解決北方春旱大田旱地作物的發(fā)芽率問題。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)教授趙勻就此展開水旱田移栽機(jī)械化這個流行話題。

據(jù)趙勻介紹，在水田移栽機(jī)械化方面，國內(nèi)現(xiàn)已生產(chǎn)等行距插秧機(jī)和寬窄行插秧機(jī)。在旱田移栽機(jī)械化方面，目前國內(nèi)尚未解決移栽機(jī)構(gòu)的輕簡化問題，作為旱田缽苗移栽技術(shù)和裝備領(lǐng)先的歐盟也存在同樣問題。

在研發(fā)過程中，無論是旱田或是水田移栽機(jī)都存在許多難點(diǎn)，如研發(fā)時需把軌跡和姿態(tài)轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)形式，再轉(zhuǎn)化為目標(biāo)函數(shù)，其中缽苗移栽機(jī)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)多、參數(shù)多、耦合性強(qiáng)，傳統(tǒng)的試湊、加權(quán)等優(yōu)化方法難以解決。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計難度最大，日本旋轉(zhuǎn)式移栽機(jī)構(gòu)設(shè)計技術(shù)仍然停留在水稻插秧機(jī)前插式分插機(jī)構(gòu)上。就現(xiàn)階段的成果來看，歐盟的旱田和日本的水田缽苗移栽機(jī)構(gòu)均用3套機(jī)構(gòu)完成3個動作，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、效率低，難以用于大田作業(yè)，其取秧機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計沒有突破桿機(jī)構(gòu)階段。

根據(jù)當(dāng)前水旱田移栽機(jī)械化存在的問題，趙勻建議政府應(yīng)對自主創(chuàng)新產(chǎn)品給予優(yōu)惠政策。由于移栽過程是一個系統(tǒng)工程，應(yīng)盡快建立移栽系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，做好標(biāo)準(zhǔn)的培訓(xùn)，可將標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為多媒體和錄像。目前，日本和韓國的水稻自走底盤已經(jīng)由機(jī)械式轉(zhuǎn)為液力傳動無級變速，而中國可以走自己的發(fā)展路線，盡快完成機(jī)械式自走底盤的聯(lián)合攻關(guān)。同樣，在設(shè)計和工藝上我國也要走自己的技術(shù)道路，如可組織大企業(yè)聯(lián)合分工開發(fā)模具；通過耐久性和破壞性試驗(yàn)改進(jìn)傳統(tǒng)設(shè)計；用粉末冶金非圓齒輪替代線切割或鋼鍛等。

話題五：稻油輪作機(jī)械化

稻油輪作機(jī)械化生產(chǎn)模式主要是蓄水、水田耕整地、水稻機(jī)械化育秧、機(jī)械化插秧、機(jī)械化植保、機(jī)械化收獲、機(jī)械化稻田整地、適時油菜播栽、植保、機(jī)械化收獲、秸稈粉碎還田機(jī)械、機(jī)械化干燥這樣一個輪回模式。

重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院高級工程師佘小明在報告中指出：在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，稻油輪作機(jī)械化生產(chǎn)模式其增產(chǎn)增收效果顯著。以重慶地區(qū)為例，稻油一般生產(chǎn)模式的收益約為2000元/畝，改用稻油輪作后可達(dá)到3300元/畝。因此，專家推崇南方稻油生產(chǎn)區(qū)，特別是地表蓄水保墑能力差、水利灌溉能力十分薄弱的部分片區(qū)采用稻油輪作生產(chǎn)模式。

在當(dāng)前生產(chǎn)中，稻油輪作出現(xiàn)了時間茬口緊張，機(jī)械化作業(yè)水平低，品種、農(nóng)藝、農(nóng)機(jī)不匹配等難題。佘小明建議，應(yīng)盡量選擇適宜機(jī)械化的遲播早熟品種來解決時間茬口緊的問題。合理運(yùn)用多種技術(shù)解決現(xiàn)有的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝問題，如開發(fā)適合稻油輪作的機(jī)械化耕整技術(shù)，通過機(jī)械化秸稈還田、綠肥種植技術(shù)、測土配方施肥技術(shù)改善土壤理化性狀，增強(qiáng)土壤宜耕性。同時，研究開發(fā)適應(yīng)稻油通用的生產(chǎn)機(jī)械，降低輪作生產(chǎn)設(shè)備成本。

由于山區(qū)中沒有大型的曬谷場或大面積空地，收獲后的稻谷和油菜籽大多無法及時干燥，從而導(dǎo)致霉?fàn)�，烘干便成為輪作過程中的一個重要環(huán)節(jié)。目前，市場上的烘干機(jī)一般價格較高，農(nóng)民購買力較低，而且目前我國油菜專用的烘干機(jī)械研制較少，因此在實(shí)際作業(yè)中，烘干設(shè)備的使用并不普遍，重慶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院現(xiàn)已將烘干設(shè)備的研發(fā)列為其主要工作。

佘小明認(rèn)為，山地戶均耕地面積小且零碎分散，一味通過農(nóng)機(jī)的小型化、輕量化去適應(yīng)地理?xiàng)l件易使小型農(nóng)機(jī)具開發(fā)陷入困境，建議政府應(yīng)鼓勵民間通過市場手段實(shí)現(xiàn)土地的碎片化整合，提高單元土地規(guī)模，從而推動稻油輪作機(jī)械化模式的發(fā)展。同時，建議政府出臺有效的稻油輪作補(bǔ)貼制度，加速重慶稻油輪作模式的健全和推廣。