文/胡小鹿 童俊華 中國農(nóng)村技術(shù)開發(fā)中心

農(nóng)業(yè)裝備是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是不斷提高土地產(chǎn)出率、勞動生產(chǎn)率、資源利用率的核心支撐。新中國成立70年來，我國農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了從無到有、從小到大的跨越式發(fā)展，技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了改造仿制、引進消化吸收再創(chuàng)新等階段，正進入自主創(chuàng)新引領(lǐng)的新階段，實現(xiàn)了從人畜力、機械化和自動化，到以信息技術(shù)為核心的高效化、智能化、綠色化發(fā)展，支撐我國成為世界農(nóng)機裝備制造和使用大國，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進入了以機械化為主導(dǎo)的新階段，為保障我國糧食、食品和生態(tài)安全作出重要貢獻。

70年，農(nóng)機化事業(yè)發(fā)展成績喜人

1949年以前，我國的農(nóng)業(yè)機械化水平基本為零；隨著新中國成立，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開始走向機械化，常見的拖拉機分擔了大部分的人力。

“農(nóng)業(yè)的根本出路在于機械化?！?959年，這句話被毛澤東主席寫在了他親自撰寫的《黨內(nèi)通信》中，由此，也拉開了新中國農(nóng)業(yè)機械化快速發(fā)展的序幕。除此之外，有關(guān)農(nóng)業(yè)機械的研究開發(fā)如火如荼，收割機、播種機、施肥機等被研究生產(chǎn)出來，在投入使用的過程中，這些機械也不斷更新?lián)Q代，大大提高了我國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展的進程。

黨的十一屆三中全會以后，我國的農(nóng)業(yè)機械化進入了改革開放加快發(fā)展的時期，由計劃經(jīng)濟體制向市場經(jīng)濟體制轉(zhuǎn)換。到20世紀90年代以后，以聯(lián)合收割機跨區(qū)機收為代表的農(nóng)機社會化服務(wù)，取得了良好的經(jīng)濟社會效益，探索出了一條適合我國國情的農(nóng)業(yè)機械化實現(xiàn)途徑，也推動了農(nóng)機工業(yè)產(chǎn)業(yè)布局的優(yōu)化。

2004年是我國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展歷史上最重要的一年。2004年11月1日，全國人大頒布實施了《中華人民共和國農(nóng)業(yè)機械化促進法》（以下簡稱《促進法》），在我國的農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展中發(fā)揮了重要的引領(lǐng)保障作用。那一年我國正式啟動農(nóng)機購置補貼政策，當年中央財政安排補貼資金0.7億元，2015年中央財政安排補貼資金237.5億元，是2004年的237倍。在《促進法》和農(nóng)機購置補貼政策的推動下，我國農(nóng)業(yè)機械化取得了快速發(fā)展。

2016年，我國主要農(nóng)作物耕種收綜合機械化率達到65.2%，其中小麥基本實現(xiàn)了全程機械化生產(chǎn)，水稻、玉米耕種收綜合機械化率超過80%，棉油糖等主要經(jīng)濟作物生產(chǎn)機械化更是取得實質(zhì)性進展。農(nóng)機產(chǎn)業(yè)已成為拉動內(nèi)需、帶動農(nóng)民致富、促進農(nóng)業(yè)粗放經(jīng)營方式轉(zhuǎn)變的重要基礎(chǔ)戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。

2016年我國農(nóng)機總動力達11.44億千瓦，拖拉機保有量達到2300萬臺，聯(lián)合收獲機、插秧機保有量分別達到190萬臺和77萬臺。設(shè)施農(nóng)業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品初加工、養(yǎng)殖業(yè)、林果業(yè)機械穩(wěn)定增長。全國農(nóng)機總動力比2004年增加6.44億千瓦，增長128.8%。

我國農(nóng)機工業(yè)綜合實力大幅躍升，農(nóng)機工業(yè)總量穩(wěn)步增長，實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。全國規(guī)模以上農(nóng)機企業(yè)主營業(yè)務(wù)總收入從2004年的854億元增加到2016年4516.39億元，穩(wěn)居世界第一農(nóng)機制造和使用大國。

新時代，“智能農(nóng)機”大顯身手

新中國成立70年來，我國農(nóng)業(yè)裝備科技創(chuàng)新體系不斷完善，研發(fā)能力和實力不斷增強，與世界先進水平整體差距逐步縮小，有力地支撐了中國特色農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。雖然起步較晚，但近幾十年來，我國農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展十分迅速，也取得了不俗的成績。

“十二五”以來，我國農(nóng)業(yè)裝備科技創(chuàng)新在關(guān)鍵核心技術(shù)及重大裝備方面取得突出成效，構(gòu)建了自主的農(nóng)業(yè)智能化裝備技術(shù)體系，推動農(nóng)業(yè)裝備信息化、智能化發(fā)展。“十三五”期間，科技部部署“智能農(nóng)機裝備”專項推進農(nóng)業(yè)裝備的科技創(chuàng)新，專項圍繞智能農(nóng)機裝備的應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)研究、關(guān)鍵共性技術(shù)與重大裝備開發(fā)、典型應(yīng)用示范等環(huán)節(jié)，一體化設(shè)計部署11項重點任務(wù)，已取得重要進展及成果。

農(nóng)機作業(yè)信息感知與精細生產(chǎn)管控應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)。圍繞農(nóng)業(yè)精細生產(chǎn)要求，重點開展了土壤、動植物、機器作業(yè)等信息感知、監(jiān)測應(yīng)用基礎(chǔ)研究，在植物信息感知與精細生產(chǎn)管控機理研究方面，融合農(nóng)機、農(nóng)藝、生物等技術(shù)，研制了土壤水分、溫度、水勢、耕作阻力等土壤環(huán)境信息，以及播種量、施肥量、稻麥長勢、作物產(chǎn)量等作物精細生產(chǎn)信息的傳感器，研制了基于信息傳感控制的仿生耕整、精準播種等作業(yè)新機構(gòu)。在動物信息感知與精細生產(chǎn)管控機理研究方面，在畜禽動物生理生態(tài)監(jiān)測、數(shù)字化表征和分類辨析、生長調(diào)控等方面取得了新進展，開發(fā)了畜禽舍溫濕度及氣體等環(huán)境參數(shù)，雞豬體表溫度、生長監(jiān)測，豬采食、活動、發(fā)情等傳感監(jiān)測技術(shù)及裝備，研發(fā)了基于生理生態(tài)、環(huán)境、生長信息檢測的精細飼喂裝置及系統(tǒng)。機器作業(yè)狀態(tài)參數(shù)測試方法研究方面，針對動力機械、收獲機械、施肥播種機械、植保機械及作業(yè)質(zhì)量智能化的測試監(jiān)測的需求，研究了田間作業(yè)人/畜探測、基于CO探測的隱性火災(zāi)探測等作業(yè)環(huán)境，滑轉(zhuǎn)率、動態(tài)載荷等機器物理特性，種子流量、播施深度、谷物水分、谷物收獲損失等作業(yè)狀態(tài)等監(jiān)測、測試方法及技術(shù)，研制了專用傳感裝置及系統(tǒng)，并實現(xiàn)了應(yīng)用。

農(nóng)機裝備智能化設(shè)計與驗證關(guān)鍵技術(shù)。圍繞拖拉機和聯(lián)合收割機等典型農(nóng)機裝備，開展了農(nóng)機裝備智能化設(shè)計技術(shù)、質(zhì)量檢測技術(shù)、試驗檢測方法與技術(shù)等研究，在拖拉機和聯(lián)合收割機等關(guān)鍵部件及整機數(shù)字化建模、虛擬設(shè)計、動態(tài)仿真驗證及關(guān)鍵零部件標準化、系列化、通用化技術(shù)，制造過程檢測、整機檢測、電磁兼容試驗檢測等技術(shù)，關(guān)鍵核心零部件及整機的田間載荷、工況環(huán)境、失效特征、作業(yè)質(zhì)量等檢測、數(shù)據(jù)分析技術(shù)及系統(tǒng)等方面取得了階段進展，形成了一批零部件設(shè)計數(shù)據(jù)庫及模型，初步構(gòu)建農(nóng)機裝備智能化設(shè)計平臺、拖拉機與聯(lián)合收割機質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)、農(nóng)機田間試驗采集平臺等，為構(gòu)建覆蓋采集制造過程、試驗驗證、田間工況及產(chǎn)品數(shù)據(jù)的農(nóng)機公共數(shù)據(jù)平臺奠定了基礎(chǔ)。

農(nóng)機智能作業(yè)管理關(guān)鍵技術(shù)。開展農(nóng)機定位與導(dǎo)航技術(shù)研究，研發(fā)復(fù)雜工況下基于北斗系統(tǒng)、自組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機器視覺技術(shù)等的定位及導(dǎo)航系統(tǒng)與裝置。開展農(nóng)機變量作業(yè)技術(shù)研究，突破光機電液多源信息采集、融合控制等技術(shù)，面向播種、施肥、灌溉、施藥等作業(yè)環(huán)節(jié)，開發(fā)智能變量施用執(zhí)行機構(gòu)與系統(tǒng)裝置。開展農(nóng)機智能管理技術(shù)研究，研發(fā)智能調(diào)控策略、作業(yè)流程檢測、故障自動診斷、機群調(diào)度與遠程運維技術(shù)與系統(tǒng)。開展農(nóng)機作業(yè)決策與管理技術(shù)研究，面向智慧農(nóng)場，基于作物生長信息檢測與控制技術(shù)，開發(fā)作業(yè)決策、作業(yè)質(zhì)量管理技術(shù)及系統(tǒng)。

智能農(nóng)業(yè)動力機械。開展了新型節(jié)能環(huán)保農(nóng)用發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)研究，圍繞節(jié)能、減排、降噪，瞄準國Ⅳ排放要求，研究了發(fā)動機電控高壓噴射、廢氣再循環(huán)、尾氣后處理等關(guān)鍵技術(shù)，研究了動力輸出智能化控制、整機工作狀態(tài)監(jiān)控及故障診斷、智能管理系統(tǒng)等，為下一步發(fā)動機關(guān)鍵零部件及整機開發(fā)奠定基礎(chǔ)。開展了重型拖拉機關(guān)鍵技術(shù)研究，在動力換檔和無級變速箱、電液提升器與懸浮式轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋、智能操控和安全舒適駕駛室等核心技術(shù)取得了進展，研究了變速箱智能制造技術(shù)，完成了全動力換檔拖拉機（功率為147～191.2kW）、無級變速傳動拖拉機（功率為147～191.2kW）、動力高低檔拖拉機（發(fā)動機功率88～117.6kW）3種重型拖拉機整機總體設(shè)計。開展了電動拖拉機研究，重點研究了電動拖拉機動力優(yōu)化分配控制、能量管理策略、智能車載終端等關(guān)鍵技術(shù)，以及傳動、轉(zhuǎn)向、懸掛等關(guān)鍵部件與系統(tǒng)，完成了25馬力、35馬力雙電機耦合驅(qū)動式電動拖拉機設(shè)計。開展了丘陵山地拖拉機、水田拖拉機、園藝拖拉機等研究，在高通過性及高適應(yīng)性底盤技術(shù)、輕量化技術(shù)、與作業(yè)機具匹配技術(shù)、智能化控制技術(shù)及關(guān)鍵零部件等方面取得了進展。

高效精準環(huán)保多功能農(nóng)田作業(yè)裝備。圍繞高效、精準、環(huán)保作業(yè)需求，突出播種、栽植、施藥等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，重點開展了精量播種裝備、高速移栽裝備、多功能田間管理作業(yè)裝備、農(nóng)用航空植保作業(yè)技術(shù)裝備、農(nóng)田提質(zhì)工程裝備、種子繁育技術(shù)裝備研發(fā)，在規(guī)?；品N、土壤改良、耕層保護、精細耕整地、精量播種、高速移栽、多功能田間管理、農(nóng)用航空植保作業(yè)等智能農(nóng)用裝備關(guān)鍵核心技術(shù)取得了階段成果。研發(fā)了水稻精量直播、大豆與玉米單粒精播、小麥精量條播、馬鈴薯氣吸精播等高速精量播種作業(yè)裝備，突破高速精量排種、播深調(diào)控、種肥同步輸送、高效育秧播種等關(guān)鍵技術(shù)。研制了超級稻高速插秧、甘蔗種苗及栽種、油菜與蔬菜移栽等作業(yè)裝備，突破健壯苗識別、精準插秧、覆膜栽植、智能監(jiān)控等關(guān)鍵技術(shù)。研制了高地隙精量施藥、中耕培土、除草及精量配混施肥聯(lián)合作業(yè)和機動水田植保等多功能田間管理作業(yè)裝備，在作業(yè)流程監(jiān)控、苗帶識別等關(guān)鍵技術(shù)方面取得突破。突破機載信息探測、多源信息融合、能源載荷匹配、操控系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，以及自主飛行控制系統(tǒng)、施藥系統(tǒng)，研制農(nóng)用航空植保作業(yè)裝備。突破土壤快速檢測、耕層剝離、保護性耕作、土壤殘膜治理、土壤生態(tài)修復(fù)等農(nóng)田提質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)激光平地、殘膜清除、節(jié)能深松、暗管改堿、標準筑埂等裝備。突破小區(qū)精細種床整備、父母本精量播種、去雄授粉、高凈度收獲等關(guān)鍵技術(shù)，集成研發(fā)玉米、小麥、水稻、蔬菜種子繁育播種與收獲等裝備。

糧食作物高效智能收獲技術(shù)裝備。開展了智能化稻麥聯(lián)合收獲技術(shù)與裝備研發(fā)，在聯(lián)合收獲機智能化控制、高效減損收割、高通量脫粒分離與清選等關(guān)鍵技術(shù)方面取得進展，應(yīng)用形成了10kg/s喂入量、12kg/s喂入量智能高效稻麥聯(lián)合收割機樣機。開展了玉米聯(lián)合收獲技術(shù)與裝備研發(fā)，在玉米植株切割輸送、減損摘穗、高含水率籽粒低損脫粒、智能控制等關(guān)鍵技術(shù)方面取得階段性突破，研制了玉米籽粒收獲機、玉米穗莖聯(lián)合收獲機、鮮食玉米聯(lián)合收獲機等第一輪樣機，經(jīng)初步試驗，玉米含水率30%以下籽粒破損率為7%。開展薯類、雜糧、秸稈等高效收獲技術(shù)與裝備研發(fā)，融合機電、液壓、控制、材料等以及農(nóng)藝等技術(shù)，在低損挖掘、高效切割、智能控制等方面取得了階段進展，提升了青飼、小麥、棉花秸稈高效收獲水平，開發(fā)了一批馬鈴薯、甘薯、木薯、谷子、蕎麥、燕麥、青稞等收獲裝備，滿足高效、低損收獲需要。

經(jīng)濟作物高效能收獲與智能控制技術(shù)裝備。開展了自走式智能采棉機研發(fā)，突破了自動對行、在線測產(chǎn)、工況監(jiān)控等關(guān)鍵技術(shù)與智能控制系統(tǒng)，研制了六行棉箱式、打包式高效智能采棉機樣機并進行試驗。甘蔗收割機研究取得階段性進展，研究了甘蔗切割、輸送、莖葉分離、電液智能控制等關(guān)鍵技術(shù)，開展了切斷式甘蔗聯(lián)合收割機樣機并進行了試驗。研究了油菜智能化、低損收獲關(guān)鍵技術(shù)與裝置，研制了自走式油菜聯(lián)合收獲機和油菜割曬、撿拾收獲機樣機并進行了試驗。研制了自走式牧草切割調(diào)質(zhì)收獲機，飼用農(nóng)作物秸稈收獲技術(shù)與成套裝備，并進行第一輪試驗。研究了花生減阻挖掘、果土分離、高效脫果、無阻滯清選等關(guān)鍵技術(shù)，研制了高效自走式花生聯(lián)合收獲機和挖掘鋪放、撿拾脫果收獲機并進行了試驗。另外，在甜菜、苧麻、亞麻、大麻、油茶籽、油葵、茶葉、橡膠、大棗等區(qū)域優(yōu)勢經(jīng)濟作物高效收獲研究方面，針對不同作業(yè)收獲特點，研究了挖掘收獲、切割收獲、梳刷式收獲、振動式收獲工藝技術(shù)，并通過智能化技術(shù)應(yīng)用，研究取得了一批收獲新技術(shù)、新機構(gòu)、新裝置。

設(shè)施智能化精細生產(chǎn)技術(shù)及裝備。圍繞蔬菜、果園、食用菌、畜禽、水產(chǎn)精細生產(chǎn)需求，以環(huán)境監(jiān)測與調(diào)控、高效種養(yǎng)采收、智能化管理為主線，開展了蔬菜智能化精細生產(chǎn)技術(shù)及裝備研發(fā)，突破葉類、根莖類、茄果類等蔬菜標準化育苗、苗床精整、精量播種、高速定植等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)蔬菜精量播種、高速移栽、水肥管理設(shè)備和聯(lián)合收獲裝備；研發(fā)了果園嫁接、對靶變量植保、深位施肥、水肥一體化灌溉技術(shù)裝備，以及套袋、采收、剪枝等裝備，提升了現(xiàn)代果園智能化精細生產(chǎn)水平；突破高效節(jié)能設(shè)施、環(huán)境精細調(diào)控、作業(yè)對象目標特性識別、營養(yǎng)耦合供給等關(guān)鍵技術(shù)，研制基于蔬菜生長特性的日光溫室和食用菌培植智能化光溫濕調(diào)控、育苗和接種、苗床空間輸送和收獲等智能化設(shè)備，促進設(shè)施節(jié)能、高質(zhì)高效生產(chǎn)；突破養(yǎng)殖設(shè)施環(huán)境、工程防疫、生態(tài)養(yǎng)殖及智能管理機械化裝備關(guān)鍵技術(shù)，研制舍飼環(huán)境精確調(diào)控、個性化精準飼喂、健康識別和自動擠奶、防疫消毒機器人及飼草料加工、病死畜禽全隔離無害化處理等裝備，促進養(yǎng)殖業(yè)集約化、綠色化、智能化發(fā)展。突破水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施高效節(jié)能、水質(zhì)與環(huán)境在線檢控、高效智能管理等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施及智能化精確投飼、水產(chǎn)品機械化收集等裝備，提升設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化精細生產(chǎn)水平。

習近平總書記在2018年兩院院士大會上指出，“當前，我國科技領(lǐng)域仍然存在一些亟待解決的突出問題”“我國基礎(chǔ)科學(xué)研究短板依然突出”。面向創(chuàng)新驅(qū)動、鄉(xiāng)村振興、制造強國等國家戰(zhàn)略需求，以“關(guān)鍵核心技術(shù)自主化、主導(dǎo)裝備產(chǎn)品智能化、全程全面機械化”為目標，立足“智能、綠色、高效、安全”，統(tǒng)籌“補短板、攻核心、強智能”，重點開展農(nóng)機農(nóng)藝融合、智能傳感與控制、自主作業(yè)與群體協(xié)同、智慧管理及運維、關(guān)鍵零部件及整機智能設(shè)計等應(yīng)用基礎(chǔ)和關(guān)鍵核心技術(shù)研究，研發(fā)糧食及經(jīng)濟作物田間耕種管收智能作業(yè)裝備、設(shè)施種養(yǎng)智能生產(chǎn)作業(yè)裝備、土壤提質(zhì)與農(nóng)田改造智能裝備、種苗高效繁育智能裝備、草原畜牧業(yè)智能生產(chǎn)裝備、智能農(nóng)業(yè)動力、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地處理智能裝備及智能農(nóng)業(yè)作業(yè)機器人等，并開展集成驗證，形成新一代智能農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)體系，構(gòu)建以企業(yè)主體、市場導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研用深度融合的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系，支撐我國農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。