隋 斌，董姍姍,，孟海波,，王佳銳,，沈玉君,，丁京濤,，周海賓,，馮 晶

·綜合研究·

農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展

隋 斌1，董姍姍1,2※，孟海波1,2，王佳銳1,2，沈玉君1,2，丁京濤1,2，周海賓1,2，馮 晶2

（1. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部資源循環(huán)利用技術(shù)與模式重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100125；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院農(nóng)村能源與環(huán)保研究所，北京 100125）

農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展是農(nóng)業(yè)發(fā)展觀的一場(chǎng)深刻革命。該文全面論述了農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新對(duì)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要作用，深入分析了中國(guó)在農(nóng)業(yè)資源利用、產(chǎn)地環(huán)境治理、生態(tài)系統(tǒng)保育和農(nóng)產(chǎn)品綠色供給等方面取得的成效和存在的問(wèn)題。提出了圍繞農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測(cè)、水土資源利用、農(nóng)業(yè)投入品使用、農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)業(yè)廢棄物資源利用等農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新的前沿進(jìn)展和主攻方向。從強(qiáng)化農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展理念、建立技術(shù)創(chuàng)新與推廣體系、完善標(biāo)準(zhǔn)體系和加強(qiáng)政策支持4個(gè)方面提出了政策建議。該文可為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展背景下農(nóng)業(yè)工程科技研發(fā)提供重要的指導(dǎo)和參考。

農(nóng)業(yè)；綠色發(fā)展；農(nóng)業(yè)工程；科技創(chuàng)新

0 引 言

19世紀(jì)中葉以來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械的推廣、農(nóng)藥化肥的問(wèn)世，以及動(dòng)植物育種和科學(xué)種植養(yǎng)殖技術(shù)的進(jìn)步，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量大幅提升，但化肥、農(nóng)藥、激素類等投入品的過(guò)量使用，帶來(lái)了資源浪費(fèi)、環(huán)境污染及食品安全等問(wèn)題[1]。近年來(lái)，中國(guó)積極探索農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展路徑和模式，逐步降低資源環(huán)境利用強(qiáng)度，增加優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品供給，努力實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與資源環(huán)境承載力相匹配，生產(chǎn)生活生態(tài)相協(xié)調(diào)的農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展目標(biāo)。

習(xí)近平總書(shū)記在中國(guó)共產(chǎn)黨第十九次全國(guó)代表大會(huì)報(bào)告中指出，要堅(jiān)持人與自然和諧共生，形成綠色發(fā)展方式和生活方式。大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展是農(nóng)業(yè)工程科技工作者的重要職責(zé)和使命，要在資源節(jié)約、環(huán)境友好、生態(tài)保育和優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品供給等方面，不斷加大農(nóng)業(yè)工程科技研發(fā)力度，提升成果創(chuàng)新推廣能力，研究新的工藝裝備和技術(shù)模式，建立綠色生產(chǎn)、清潔低碳、循環(huán)發(fā)展的技術(shù)體系，以較少的資源、能源消耗獲得較高的效益，不斷推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展向更高水平邁進(jìn)。

本文在系統(tǒng)分析農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展背景下農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，從農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測(cè)、水土資源高效利用、農(nóng)業(yè)投入品減量使用、農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展、農(nóng)業(yè)廢棄資源循環(huán)利用等方面，深度研判了中國(guó)農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新的前沿進(jìn)展和主攻方向，著重提出了需要突破的技術(shù)瓶頸，以期為進(jìn)一步提升中國(guó)農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新水平、推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展提供重要指導(dǎo)。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，中國(guó)在農(nóng)業(yè)資源利用、產(chǎn)地環(huán)境治理、生態(tài)系統(tǒng)保育、農(nóng)產(chǎn)品綠色供給等方面取得顯著成效，同時(shí)仍然面臨一些較大挑戰(zhàn)，不容樂(lè)觀的諸多問(wèn)題仍然存在。

1.1 資源利用高效節(jié)約與剛性約束并存

隨著理論創(chuàng)新、技術(shù)裝備研發(fā)和推廣力度不斷加大，中國(guó)農(nóng)業(yè)水土資源保護(hù)利用水平逐步提升，農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、農(nóng)膜等農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用率大幅提高。2018年全國(guó)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)達(dá)到0.554，比2015年提高0.018，耕地實(shí)際灌溉用水量5 475 m3/hm2，耕地灌溉面積達(dá)到67 815.6×107m2，節(jié)水灌溉面積達(dá)34 319.0×107m2[2]。中國(guó)耕地利用率是世界平均水平的3倍，谷物單產(chǎn)能力達(dá)到6.417×104kg/m2[3]。農(nóng)作物秸稈利用率超過(guò)82%，畜禽糞污綜合利用率達(dá)到70%以上，農(nóng)膜回收利用率達(dá)到80%以上[4]。秸稈利用方面，已形成了東北高寒區(qū)玉米秸稈深翻養(yǎng)地、西北干旱區(qū)棉稈深翻還田、黃淮海地區(qū)麥秸覆蓋玉米秸旋耕還田、黃土高原區(qū)免耕秸稈覆蓋還田、長(zhǎng)江流域稻麥秸稈粉碎旋耕還田和華南地區(qū)秸稈快腐還田6種還田模式，以及“秸-飼-肥、秸-菌-肥、秸-沼-肥、秸-炭-肥”4種循環(huán)利用模式[5]。畜禽糞污利用方面，已形成糞污全量收集還田利用、糞污專業(yè)化能源利用、固體糞便堆肥利用、糞便墊料回用、異位發(fā)酵床、污水肥料化利用和污水達(dá)標(biāo)排放7種典型技術(shù)模式[6]。地膜回收方面，甘肅、新疆等地區(qū)探索建立了由地膜生產(chǎn)企業(yè)統(tǒng)一供膜、統(tǒng)一鋪膜、統(tǒng)一回收的綜合治理模式[4]。

然而，在資源利用效率不斷提高的同時(shí)，水土資源剛性約束也日益加劇。中國(guó)人均水資源不足世界平均水平的1/4，是13個(gè)貧水國(guó)之一，農(nóng)業(yè)用水約占總用水量的75%，用水方式仍較為粗放，大水漫灌問(wèn)題突出，灌溉水利用系數(shù)低于發(fā)達(dá)國(guó)家平均水平近25個(gè)百分點(diǎn)[7]。人均耕地為世界平均水平的38%，因水土流失、貧瘠化、鹽堿化、酸化導(dǎo)致耕地退化面積占耕地總面積的40%以上，東北黑土層10 a間減少了8 cm，華北平原連續(xù)30多年淺層旋耕，南方土壤酸化嚴(yán)重[8-10]。秸稈露天焚燒現(xiàn)象仍然存在，糞污仍有 30%沒(méi)有高效利用，地膜在土壤中的殘留問(wèn)題仍然存在，面源污染依然嚴(yán)重。

1.2 產(chǎn)地環(huán)境日益改善與污染壓力并存

近年來(lái)，中國(guó)在農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地污染控制等方面取得較大成效[11-14]。通過(guò)推廣節(jié)肥節(jié)藥技術(shù)，2017年三大糧食作物化肥、農(nóng)藥利用率達(dá)到37.8%和38.8%，分別比2015年提高2.6和2.2個(gè)百分點(diǎn)[15]。2017年農(nóng)用氮、磷、鉀化學(xué)肥料（折純）產(chǎn)量6 065.2萬(wàn)t，比2015年下降20.5%[16]。2017年主要農(nóng)作物病蟲(chóng)害綠色防控覆蓋率達(dá)到27.2%，比2015年提高4.1個(gè)百分點(diǎn)[17]。實(shí)施耕地輪作休耕制度試點(diǎn)，2018年?yáng)|北地區(qū)、華北地下水漏斗區(qū)、南方重金屬污染區(qū)和西南西北生態(tài)嚴(yán)重退化區(qū)輪作休耕面積達(dá)到200萬(wàn)hm2 [18]。中國(guó)已在1.08億hm2耕地上開(kāi)展重金屬動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，探索土壤重金屬污染治理模式[19-20]。2017年以來(lái)，中國(guó)在100個(gè)縣啟動(dòng)實(shí)施了果菜茶有機(jī)肥替代化肥項(xiàng)目試點(diǎn)，測(cè)土配方施肥技術(shù)推廣應(yīng)用近1.07億hm2，三大糧食作物統(tǒng)防統(tǒng)治面積達(dá)0.93億hm2次，化肥和農(nóng)藥使用均實(shí)現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)[21]。

盡管產(chǎn)地環(huán)境不斷改善，但農(nóng)業(yè)面源污染壓力依然較大。目前，中國(guó)化肥使用量、農(nóng)藥生產(chǎn)和使用量居全球第一，過(guò)量施用對(duì)土壤安全造成嚴(yán)重威脅[22-23]。每年使用農(nóng)用塑料薄膜約250萬(wàn)t，當(dāng)季回收利用率不足80%[24]。畜禽養(yǎng)殖業(yè)的化學(xué)需氧量（chemical oxygen demand, COD）和氨氮排放量分別占農(nóng)業(yè)源COD和農(nóng)業(yè)源氨氮排放量的95.8%和78.1%[25]。此外，工業(yè)“三廢”和城市生活等外源污染仍不斷向農(nóng)業(yè)農(nóng)村擴(kuò)散，受污染耕地超過(guò)1 000萬(wàn)hm2，多數(shù)集中在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)[26]。

1.3 生態(tài)系統(tǒng)日益穩(wěn)定與失衡風(fēng)險(xiǎn)并存

近年來(lái)，中國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)建設(shè)力度不斷加大，先后啟動(dòng)實(shí)施水土保持、退耕還林還草等一批重大工程[27]。2018年底，全國(guó)草原綜合植被蓋度達(dá)到55.7%，全國(guó)天然草原鮮草總產(chǎn)量連續(xù)5 a超過(guò)10億t，草原生態(tài)總體向好，恢復(fù)退化濕地7.13萬(wàn)hm2，完成造林綠化0.07億hm2，全國(guó)森林覆蓋率達(dá)22.96%[28-29]。全國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)惡化趨勢(shì)初步得到遏制，部分地區(qū)出現(xiàn)好轉(zhuǎn)。

然而，高強(qiáng)度、粗放式生產(chǎn)方式所導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)失衡、功能退化等問(wèn)題仍不同程度存在。根據(jù)第五次全國(guó)荒漠化和沙化監(jiān)測(cè)結(jié)果，全國(guó)荒漠化土地面積261.16萬(wàn)km2，沙化土地面積172.12萬(wàn)km2，重點(diǎn)天然草原牲畜超載率仍達(dá)13.5%，農(nóng)牧交錯(cuò)帶已墾棄耕草原水土流失和風(fēng)沙侵蝕現(xiàn)象頻發(fā)。生物多樣性受到威脅，生態(tài)保育型農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)[30-31]。

1.4 綠色供給能力逐漸提升與質(zhì)量安全隱患并存

隨著農(nóng)藥殘留、生物毒素和重金屬等污染防控技術(shù)的推廣應(yīng)用，中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平逐步提高，2017年農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測(cè)合格率達(dá)97.8%，其中蔬菜、水果、茶葉的農(nóng)殘抽檢合格率分別達(dá)到97%、98%、98.9%，畜禽產(chǎn)品和水產(chǎn)品的獸藥殘留抽檢合格率分別達(dá)到99.5%和96.3%，達(dá)到中國(guó)開(kāi)展監(jiān)測(cè)以來(lái)歷史最好水平[32-33]。

然而，少數(shù)地區(qū)農(nóng)藥殘留、抗性基因殘留、重金屬污染等問(wèn)題仍不容樂(lè)觀。個(gè)別地方還存在重金屬超標(biāo)問(wèn)題，2018年天津市消費(fèi)者協(xié)會(huì)發(fā)布的蔬菜比較試驗(yàn)報(bào)告顯示，70%有機(jī)樣品被檢測(cè)出農(nóng)藥殘留[34]，成為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的隱患，影響了農(nóng)產(chǎn)品綠色供給。

2 前沿進(jìn)展及主攻方向

農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新對(duì)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展發(fā)揮著十分重要的作用，農(nóng)業(yè)工程科技工作者要密切跟蹤學(xué)科前沿進(jìn)展，把握發(fā)展趨勢(shì)，找準(zhǔn)主攻方向，明確研究重點(diǎn)，突破制約瓶頸，不斷取得更大成效。

2.1 農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測(cè)

2.1.1 前沿進(jìn)展

當(dāng)前，中國(guó)已建立了較完善的農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)耕地及農(nóng)作物、草原、漁業(yè)水域等農(nóng)業(yè)資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在信息獲取、參數(shù)反演、模型構(gòu)建和精度檢驗(yàn)等方面研發(fā)了一系列適用的遙感信息技術(shù)，可快速、準(zhǔn)確地獲取農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況、健康程度、農(nóng)田旱澇情況和作物產(chǎn)量等信息，開(kāi)展了農(nóng)業(yè)自然資源分布及數(shù)量的周期性調(diào)查。遙感信息技術(shù)應(yīng)用還為農(nóng)村承包地確權(quán)、“兩區(qū)”劃定、耕地輪作休耕、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了有效支撐?；谶b感技術(shù)，正在構(gòu)建國(guó)家、省、市、縣四級(jí)農(nóng)業(yè)農(nóng)村監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，將為農(nóng)業(yè)農(nóng)村管理信息化發(fā)揮重要作用[29,35]。

2.1.2 主攻方向

突破耕地質(zhì)量、生物資源、產(chǎn)地環(huán)境、面源污染、土地承載力等監(jiān)測(cè)評(píng)估和預(yù)警分析等關(guān)鍵核心技術(shù)，構(gòu)建集實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程診斷、分析預(yù)警、應(yīng)急防控和指揮調(diào)度于一體的監(jiān)測(cè)預(yù)警決策系統(tǒng)。加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)方法，建立健全耕地、草原、漁業(yè)水域、生物資源、產(chǎn)地環(huán)境以及農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)等重要農(nóng)業(yè)資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)臺(tái)賬制度，創(chuàng)新農(nóng)業(yè)農(nóng)村資源資產(chǎn)價(jià)值評(píng)估理論和方法，構(gòu)建充分體現(xiàn)資源稀缺和損耗程度的生產(chǎn)成本核算機(jī)制，形成農(nóng)業(yè)生態(tài)價(jià)值統(tǒng)計(jì)制度[36]。完善區(qū)域農(nóng)業(yè)資源承載力和環(huán)境容量評(píng)估方法，充分利用遙感技術(shù)，搭建國(guó)家農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)共享平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心，形成天空地一體化數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村管理平臺(tái)。

2.2 水土資源利用

2.2.1 前沿進(jìn)展

近幾年，中國(guó)節(jié)水農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，微噴灌、滴灌、涌泉根灌等精準(zhǔn)灌溉新技術(shù)，以及渠道防滲與管道輸水新技術(shù)取得重要進(jìn)展，研發(fā)了一系列農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉產(chǎn)品，建立了流域水資源管理決策支持系統(tǒng)，顯著提升了水資源利用率。康紹忠等[37]創(chuàng)制的“控制性作物根系分區(qū)交替灌溉”新方法，能夠減少棵間蒸發(fā)和作物蒸騰耗水，節(jié)水效果明顯。在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、土地復(fù)墾與生態(tài)恢復(fù)、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌與節(jié)約用地以及土地整理信息化等方面提出了一系列新理論、新方法和新技術(shù)，有效提高了土地使用效率。

2.2.2 主攻方向

以提高農(nóng)業(yè)水資源利用率為目標(biāo)，研發(fā)作物需水信息采集、高效用水調(diào)控灌溉、高效用水分根區(qū)交替灌溉等技術(shù)裝備，研發(fā)水平畦田灌溉、新型節(jié)能高效噴微灌等節(jié)水灌溉裝備，研發(fā)土壤保水劑和表土結(jié)構(gòu)改良劑，研發(fā)多功能作物蒸騰調(diào)控劑技術(shù)，建立“水-土-作物”協(xié)同調(diào)控技術(shù)體系，研究建立基于水資源承載能力、種植業(yè)布局及系列節(jié)水技術(shù)的高效節(jié)水模式；以提高土地資源利用效率為目標(biāo)，以構(gòu)建農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、耕地污染修復(fù)為重點(diǎn)，研發(fā)農(nóng)田生態(tài)緩沖帶構(gòu)建、耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)、土地休耕輪作、土壤污染修復(fù)等工程技術(shù)。

2.3 農(nóng)業(yè)投入品使用

2.3.1 前沿進(jìn)展

在化肥減量提效方面，推進(jìn)施肥方式轉(zhuǎn)變和新型肥料技術(shù)應(yīng)用，包括機(jī)械施肥、水肥一體化和適期施肥等技術(shù)模式，以及農(nóng)作物高產(chǎn)高效施肥技術(shù)，速效與緩效、大量與中微量元素、有機(jī)與無(wú)機(jī)、養(yǎng)分形態(tài)與功能融合的新產(chǎn)品及裝備，新產(chǎn)品推廣以及高效施肥技術(shù)模式[38]。此外，大力推廣秸稈粉碎還田、快速腐熟還田、過(guò)腹還田等秸稈養(yǎng)分還田技術(shù)，研發(fā)具有秸稈粉碎、腐熟劑施用、土壤翻耕、土地平整等功能的復(fù)式作業(yè)機(jī)具。在農(nóng)藥減量控害方面，研發(fā)應(yīng)用生物防治、物理防治等綠色防控技術(shù)，研究推廣了生物農(nóng)藥，創(chuàng)制了高效低毒低殘留農(nóng)藥，研制了大中型高效藥械，推行統(tǒng)防統(tǒng)治和精準(zhǔn)科學(xué)施藥[39]。

2.3.2 主攻方向

在化肥減施增效方面，重點(diǎn)研發(fā)智能化養(yǎng)分原位檢測(cè)技術(shù)、基于化肥施用限量標(biāo)準(zhǔn)的化肥減量增效技術(shù)、基于耕地地力水平的化肥減施增效技術(shù)、新型肥料高效施用技術(shù)、無(wú)人機(jī)高效施肥施藥技術(shù)，加快修訂有機(jī)肥料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，大力推廣使用有機(jī)肥，研發(fā)炭基肥、液體肥和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥等新型肥料產(chǎn)品，提升水肥一體化技術(shù)裝備水平，開(kāi)發(fā)不同區(qū)域不同作物化肥減量增效技術(shù)集成模式。在農(nóng)藥減量控害方面，加強(qiáng)綠色制劑創(chuàng)新研究，減少生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；加快免疫透抗和性誘劑及調(diào)節(jié)劑產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用技術(shù)研發(fā)，推動(dòng)生態(tài)調(diào)控；研發(fā)高功效農(nóng)藥和航空新型制劑，研發(fā)菌藥種肥新型產(chǎn)品。在農(nóng)膜回收利用方面，研發(fā)可降解、加厚等新型農(nóng)膜，研發(fā)農(nóng)膜回收機(jī)械技術(shù)裝備，提升機(jī)械化水平，開(kāi)發(fā)殘膜利用產(chǎn)品。

2.4 農(nóng)業(yè)機(jī)械化

2.4.1 前沿進(jìn)展

水稻生產(chǎn)已實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全程機(jī)械化，已研發(fā)出水稻直播穴播等一批輕減化高產(chǎn)高效水稻栽培技術(shù)，改無(wú)序撒播變?yōu)橛行蛑辈?，變?nèi)斯げ逖頌闄C(jī)械直播，大幅提升了水稻機(jī)播水平[40]。陳志[41]利用仿生原理，研發(fā)了不分行玉米割臺(tái)技術(shù)及秸稈打捆技術(shù)和一系列玉米種植機(jī)械與播種機(jī)具，構(gòu)建了玉米收獲全程機(jī)械化作業(yè)體系，提升了玉米機(jī)收水平，大豆、花生等經(jīng)濟(jì)作物以及丘陵山區(qū)、牧草生產(chǎn)等機(jī)械化作業(yè)取得了創(chuàng)新性技術(shù)成果，畜禽養(yǎng)殖機(jī)械化及廢棄物處理等綜合機(jī)械化水平增長(zhǎng)迅速。農(nóng)機(jī)自動(dòng)化水平不斷提升，無(wú)人駕駛拖拉機(jī)、可控農(nóng)機(jī)具等先后研發(fā)應(yīng)用，農(nóng)用飛機(jī)普遍采用了微農(nóng)業(yè)遙感及農(nóng)田作業(yè)精準(zhǔn)化技術(shù)。以農(nóng)機(jī)為載體，精量播種、化肥深施、高效植保、低損收獲和秸稈還田等增產(chǎn)增效型技術(shù)迅速推廣，保護(hù)性耕作和深松整地面積分別超過(guò)0.09億hm2和0.11億hm2，有效促進(jìn)了藏糧于地、藏糧于技，增強(qiáng)了農(nóng)業(yè)抗災(zāi)能力[42-43]。

2.4.2 主攻方向

以大田規(guī)?；N植、設(shè)施農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)作物和畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域?yàn)橹攸c(diǎn)，開(kāi)展資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)機(jī)械、秸稈還田、智能農(nóng)機(jī)裝備傳感器、農(nóng)機(jī)導(dǎo)航和精準(zhǔn)作業(yè)等方面研究。主要包括加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的能源結(jié)構(gòu)、新型能源和節(jié)能減排技術(shù)的研究；開(kāi)展秸稈覆蓋、深翻、碎混還田與耕地質(zhì)量提升技術(shù)裝備研究，研制新型秸稈還田翻轉(zhuǎn)犁、免耕播種機(jī)及大馬力拖拉機(jī)等農(nóng)機(jī)具；研制精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與無(wú)人駕駛機(jī)械，研發(fā)單人多機(jī)作業(yè)、遙控裝卸物料、遙控掛接機(jī)具等無(wú)人駕駛拖拉機(jī)，提高遙控飛機(jī)的操控方便性、穩(wěn)定性及承載能力。特別要重視加強(qiáng)與經(jīng)濟(jì)作物種植生產(chǎn)技術(shù)相匹配的農(nóng)業(yè)機(jī)械的研發(fā)與推廣，并針對(duì)畜牧水產(chǎn)養(yǎng)殖機(jī)械嚴(yán)重缺乏狀況，進(jìn)一步加大研發(fā)力度。

2.5 農(nóng)業(yè)廢棄物資源利用

2.5.1 前沿進(jìn)展

近年來(lái)，中國(guó)學(xué)界圍繞畜禽糞污、農(nóng)作物秸稈等廢棄物資源化利用，在理論體系創(chuàng)新、生物轉(zhuǎn)化技術(shù)、評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)政策等方面開(kāi)展了大量研究，取得了系列創(chuàng)新理論和技術(shù)成果，初步建立起以能值分析和全生命周期相結(jié)合的區(qū)域循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法，研發(fā)了干法厭氧發(fā)酵、反應(yīng)器式好氧發(fā)酵、熱解炭氣肥聯(lián)產(chǎn)、秸稈膨化生物發(fā)酵飼料等系列新技術(shù)新裝備，構(gòu)建了農(nóng)作物秸稈肥料化、能源化、基料化、飼料化和原料化技術(shù)模式，畜禽糞污肥料化、能源化技術(shù)模式[44]，建立了標(biāo)準(zhǔn)體系。通過(guò)構(gòu)建以農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用為紐帶的循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合、農(nóng)牧結(jié)合、農(nóng)漁結(jié)合，有效推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

2.5.2 主攻方向

開(kāi)展農(nóng)業(yè)廢棄資源循環(huán)理論體系研究，包括種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)系統(tǒng)中碳氮轉(zhuǎn)化規(guī)律及調(diào)控途徑研究；開(kāi)展畜禽糞污、農(nóng)作物秸稈、尾菜等農(nóng)業(yè)廢棄資源利用評(píng)價(jià)研究、土地承載力評(píng)價(jià)研究、技術(shù)先進(jìn)性及適用性評(píng)價(jià)研究；開(kāi)展生物轉(zhuǎn)化及污染物消除機(jī)制研究，包括微生物種群演替特征、病原菌等生物滅活機(jī)制、抗生素、重金屬、臭氣等污染物變化規(guī)律及調(diào)控途徑等研究；開(kāi)展農(nóng)作物秸稈還田腐熟、以及厭氧發(fā)酵、熱解炭化、肥料化清潔生產(chǎn)、畜禽糞肥安全施用等技術(shù)裝備研究，開(kāi)展育苗基質(zhì)與食用菌生產(chǎn)、飼料產(chǎn)品等研發(fā)，研究推廣基于養(yǎng)分循環(huán)的區(qū)域種養(yǎng)結(jié)合技術(shù)模式；開(kāi)展農(nóng)業(yè)廢棄資源收儲(chǔ)運(yùn)、資源化利用全鏈條關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及農(nóng)業(yè)資源循環(huán)利用政策研究。

3 結(jié)論與建議

推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。本文闡述了農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新對(duì)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的促進(jìn)作用，包括在農(nóng)業(yè)資源高效利用、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、產(chǎn)地環(huán)境良好和產(chǎn)品質(zhì)量安全等方面已經(jīng)和將要發(fā)揮的重要作用。從全面統(tǒng)籌推進(jìn)考慮，還亟需轉(zhuǎn)變發(fā)展理念、整合資源、完善標(biāo)準(zhǔn)體系和加強(qiáng)政策支持。

1）強(qiáng)化農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展理念。推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，對(duì)于降低資源環(huán)境利用強(qiáng)度、增加綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品供給具有重要意義。目前，農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新工作中，仍然存在重規(guī)模輕質(zhì)量、重產(chǎn)量輕生態(tài)等問(wèn)題。面對(duì)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，農(nóng)業(yè)工程科技工作者要自覺(jué)承擔(dān)起肩負(fù)的職責(zé)和使命，將生態(tài)優(yōu)先、資源節(jié)約的理念貫穿科研工作始終，研發(fā)出更多先進(jìn)實(shí)用的技術(shù)成果，不斷推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展提質(zhì)增效。

2）加強(qiáng)農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新資源整合，形成攻關(guān)合力。中國(guó)農(nóng)業(yè)工程還存在理論研究多、實(shí)用技術(shù)少，單項(xiàng)技術(shù)多、集成模式少，簡(jiǎn)單技術(shù)多、核心技術(shù)少，分散研究多、聯(lián)合攻關(guān)少等問(wèn)題。面對(duì)綠色發(fā)展新形勢(shì)、新任務(wù)、新要求，亟需整合農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新力量，優(yōu)化資源布局，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新與推廣體系建設(shè)，不斷提出適應(yīng)不同區(qū)域、不同產(chǎn)業(yè)的農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展一攬子整體解決方案，大大增強(qiáng)農(nóng)業(yè)工程綠色發(fā)展技術(shù)產(chǎn)出能力，為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展提供技術(shù)支撐。

3）完善以農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展為導(dǎo)向的標(biāo)準(zhǔn)體系。中國(guó)農(nóng)業(yè)工程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還存在與農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展需求不銜接、不配套等問(wèn)題，應(yīng)堅(jiān)持整體設(shè)計(jì)、重點(diǎn)突出、逐項(xiàng)突破，研究制定投入品減量化、生產(chǎn)清潔化、廢棄物資源化、種養(yǎng)循環(huán)化、農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化等農(nóng)業(yè)工程技術(shù)、產(chǎn)品、建設(shè)和管理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展提供標(biāo)準(zhǔn)保障。

4）加強(qiáng)政策支持。要加大圍繞綠色發(fā)展的農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新與推廣政策支持力度，對(duì)節(jié)水、節(jié)藥、節(jié)肥、節(jié)地、節(jié)能、減損、環(huán)保等新技術(shù)和新裝備的研發(fā)推廣要重點(diǎn)投入，要支持建設(shè)一批農(nóng)業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室、成果轉(zhuǎn)化基地，推動(dòng)綠色生產(chǎn)技術(shù)和模式的快速建立，為促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展提供良好政策環(huán)境。

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Innovation in agricultural engineering and technology to accelerate green development of agriculture

Sui Bin1, Dong Shanshan1,2※, Meng Haibo1,2, Wang Jiarui1,2, Shen Yujun1,2, Ding Jingtao1,2, Zhou Haibin1,2, Feng Jing2

(1.100125; 2.100125)

Green development of agriculture is a profound revolution in the concept of agricultural development and the inevitable course to achieve sustainable development of agriculture in China. This study reviewed the roles and challenges of agricultural engineering and technology on green development of agriculture and proposed the near future directions. The level of protection and utilization of agricultural water and soil resources in China has gradually increased, and the utilization rate of agricultural waste such as crop straws, animal manure, and agricultural membranes has increased greatly. However, problems such as water shortages and arable land degradation are serious. The utilization rate of chemical fertilizers and pesticides for food crops has been increasing year by year. However, the problems of excessive application of pesticides, and external pollution still need to be resolved. In the field of agricultural ecological protection and construction, a series of projects such as soil and water conservation, returning farmland to forests and grasses had been carried out and results were delightful. However, high-intensity and extensive production methods have caused problems such as the structural imbalance in agricultural ecosystems and functional degradation. The level of quality and safety of agricultural products in China has gradually improved. However, issues such as pesticide residues, resistance gene residues, and heavy metal pollution in a few regions are still not optimistic. To resolve these problems, this paper proposed possible technological innovation in agricultural engineering serving green agrarian development: 1) In the field of agricultural resource monitoring, the further research should focus on core technologies of monitoring, evaluation, and early warning analysis of cultivated land quality, biological resources, production environment, non-point source pollution, and land carrying capacity so as to build decision-making systems that could integrate real-time monitoring, remote diagnosis, early warning, emergency prevention and control, and command and dispatch. 2) In the field of utilization of water and soil resources, the future study should enhance the use efficiency of agricultural water resources by developing water-saving equipments, establish efficient water-saving modes, improve the efficiency of land resource utilization by focusing on construction of farmland ecosystems and rehabilitation of farmland pollution. 3) In regard to agricultural inputs, the focus should be on the transformation of fertilization application methods, the application of new fertilizer technologies, as well as high-yield and efficient fertilization technologies for crops. In regard to pesticide reduction and control, the key was to develop in-situ intelligent nutrient detection, enhance fertilizer reduction and efficiency based on fertilizer application limit standards, accelerate the revision of organic fertilizer industry standards, promote the use of new fertilizer products, and develop fertilizer reductions for different crops in different regions. 4) In terms of agricultural mechanization, the main direction of the future research was to focus on fields such as large-scale field planting, facility agriculture, cash crops and aquaculture of livestock and poultry, and resource-saving agricultural machinery, straw return to the field, intelligent agricultural equipment sensors, agricultural machinery navigation, and precision operations. 5) In terms of agrarian waste resource utilization, the next work should explore the theoretical system of agricultural waste resources recycling, biological transformation and pollutant removal mechanisms, and develop equipments related to returning crop straws to the field, maturation of anaerobic fermentation, pyrolysis carbonization, and collection and storage of agricultural waste resources and so on. This paper put forward to policy suggestions from 4 aspects: strengthening the concept of green agricultural development, establishing a technological innovation and extension system, improving the construction of a standard order and strengthening policy support. It is hoped to provide meaningful guidance for further improving China's agricultural engineering technology innovation level and promoting green agrarian development.

agriculture; green development; agricultural engineering; technological innovation

隋 斌，董姍姍，孟海波，王佳銳，沈玉君，丁京濤，周海賓，馮 晶. 農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2020，36(2)：1－6.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.001 http://www.tcsae.org

Sui Bin, Dong Shanshan, Meng Haibo, Wang Jiarui, Shen Yujun, Ding Jingtao, Zhou Haibin, Feng Jing. Innovation in agricultural engineering and technology to accelerate green development of agriculture[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(2): 1－6. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.001 http://www.tcsae.org

2018-09-10

2019-12-10

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2017YFD08000800）

隋 斌，研究員，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部資源循環(huán)利用技術(shù)與模式學(xué)科群暨綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，國(guó)家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目首席專家，主要從事農(nóng)業(yè)工程管理、農(nóng)業(yè)農(nóng)村建設(shè)及資源循環(huán)利用研究。Email：suibin@agri.gov.cn

董姍姍，博士，主要從事農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)模式及評(píng)價(jià)研究。Email：dongshanshan@aape.org.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.001

S2

A

1002-6819(2020)-02-0001-06