田間農(nóng)作物機械化研究進展.pdf

田 間 農(nóng) 作 物 機 械 化 研 究 進 展 鄧 澤 軍 1 秦 藝 晗 1 馬 風 力 1 孫 志 棟 2 孫 志 鋒 1 陳 權(quán) 輝 3 1 浙 江 大 學 電 氣 工 程 學 院 杭 州 310027 2 寧 波 市 農(nóng) 業(yè) 科 學 研 究 院 浙 江 寧 波 315040 3 浙 江 寧 波 銅 錢 橋 食 品 菜 業(yè) 有 限 公 司 浙 江 寧 波 315400 摘 要 通 過 分 析 國 內(nèi) 外 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 研 究 現(xiàn) 狀 總 結(jié) 了 目 前 田 間 機 械 的 現(xiàn) 狀 和 遇 到 的 問 題 并 提 出 了 發(fā) 展 方 向 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 是 現(xiàn) 代 農(nóng) 業(yè) 的 基 礎(chǔ) 裝 備 對 提 高 農(nóng) 業(yè) 勞 動 生 產(chǎn) 率 實 現(xiàn) 資 源 有 效 利 用 增 加 農(nóng) 產(chǎn) 品 供 給 保 證 農(nóng) 業(yè) 穩(wěn) 步 發(fā) 展 起 到 了 至 關(guān) 重 要 的 作 用 國 內(nèi) 外 研 究 學 者 在 農(nóng) 業(yè) 種 植 機 械 化 植 保 機 械 化 收 獲 機 械 化 包 裝 機 械 化 等 方 面 做 出 了 很 多 的 研 究 基 于 此 論 述 了 國 內(nèi) 外 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 化 的 現(xiàn) 狀 取 得 的 成 就 和 存 在 的 不 足 介 紹 了 我 國 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 化 在 農(nóng) 業(yè) 的 種 植 植 保 收 獲 包 裝 方 面 的 研 發(fā) 與 應 用 現(xiàn) 狀 闡 述 了 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 化 的 自 動 化 及 智 能 化 水 平 分 析 了 田 間 機 械 化 發(fā) 展 的 策 略 當 前 推 廣 田 間 機 械 自 動 化 過 程 中 存 在 的 關(guān) 鍵 性 問 題 探 討 了 我 國 田 間 機 械 研 發(fā) 思 路 和 今 后 中 國 現(xiàn) 代 農(nóng) 業(yè) 裝 備 的 發(fā) 展 趨 勢 并 對 推 廣 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 化 提 出 了 建 議 以 期 為 我 國 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 行 業(yè) 的 發(fā) 展 提 供 一 定 的 參 考 關(guān) 鍵 詞 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 化 自 動 化 智 能 化 中 圖 分 類 號 S 2 3 3 文 獻 標 識 碼 A 文 章 編 號 1 0 0 3 1 8 8 X 2 0 2 2 0 1 0 0 0 1 0 7 0 引 言 農(nóng) 業(yè) 是 國 民 經(jīng) 濟 重 要 的 一 部 分 是 大 多 數(shù) 人 口 的 謀 生 手 段 作 為 農(nóng) 業(yè) 大 國 我 國 農(nóng) 業(yè) 的 發(fā) 展 對 經(jīng) 濟 發(fā) 展 起 著 至 關(guān) 重 要 的 作 用 1 田 間 作 物 機 械 化 是 農(nóng) 業(yè) 發(fā) 展 的 一 次 重 大 創(chuàng) 舉 對 提 升 農(nóng) 業(yè) 勞 動 生 產(chǎn) 率 實 現(xiàn) 資 源 有 效 利 用 增 大 農(nóng) 產(chǎn) 品 的 供 給 確 保 農(nóng) 業(yè) 健 康 發(fā) 展 起 到 了 舉 足 輕 重 的 作 用 世 界 上 大 多 數(shù) 發(fā) 達 國 家 已 經(jīng) 擁 有 較 為 完 善 的 田 間 作 物 機 械 化 體 系 對 高 效 利 用 農(nóng) 業(yè) 資 源 實 現(xiàn) 農(nóng) 業(yè) 平 穩(wěn) 發(fā) 展 起 到 了 重 要 作 用 2 在 信 息 化 智 能 化 的 今 天 萬 物 互 聯(lián) 的 時 代 已 經(jīng) 到 來 我 國 田 間 機 械 化 雖 然 取 得 了 顯 著 的 發(fā) 展 但 由 于 受 起 步 晚 發(fā) 展 緩 慢 工 作 內(nèi) 容 復 雜 等 因 素 的 影 響 農(nóng) 業(yè) 機 械 化 發(fā) 展 水 平 并 不 樂 觀 隨 著 農(nóng) 業(yè) 智 能 化 信 息 化 的 推 進 農(nóng) 業(yè) 面 臨 新 的 發(fā) 展 機 遇 和 挑 戰(zhàn) 存 在 田 間 機 械 化 發(fā) 展 不 均 衡 等 問 題 為 此 筆 者 對 當 前 田 間 機 械 化 的 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 方 向 進 行 了 綜 述 旨 為 田 間 作 物 的 現(xiàn) 代 化 機 械 研 究 和 發(fā) 展 提 供 技 術(shù) 思 路 1 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 的 概 念 與 分 類 收 稿 日 期 2020 04 17 基 金 項 目 寧 波 市 公 益 類 重 大 專 項 2015C110009 國 家 重 點 研 發(fā) 計 劃 項 目 2016YFD0400405 作 者 簡 介 鄧 澤 軍 1992 男 湖 北 棗 陽 人 碩 士 研 究 生 E mail xustdengzejun 163 com 通 訊 作 者 孫 志 棟 1962 男 浙 江 慈 溪 人 教 授 級 高 工 E mail zd sun cn 163 com 1 1 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 的 概 念 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 是 指 應 用 于 大 田 農(nóng) 作 物 耕 作 種 植 管 理 收 獲 及 采 后 作 物 處 理 的 可 部 分 或 全 部 替 代 人 工 操 作 的 作 業(yè) 機 械 1 2 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 的 分 類 廣 義 上 來 分 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 包 括 農(nóng) 作 物 種 植 前 處 理 機 械 農(nóng) 作 物 種 植 生 長 全 過 程 處 理 機 械 農(nóng) 作 物 采 收 及 采 后 處 理 機 械 狹 義 上 來 分 田 間 農(nóng) 作 物 機 械 包 括 耕 作 機 械 種 植 和 施 肥 機 械 植 物 保 護 機 械 農(nóng) 田 排 灌 機 械 作 物 收 獲 機 械 及 采 后 處 理 機 械 3 農(nóng) 作 物 種 植 前 處 理 機 械 包 括 耕 作 機 械 施 肥 機 械 施 肥 開 溝 機 種 肥 施 用 機 械 以 及 種 子 種 苗 處 理 機 械 拌 種 機 種 子 包 衣 機 育 苗 播 種 機 等 農(nóng) 作 物 種 植 生 長 全 過 程 處 理 機 械 包 括 種 植 機 械 植 保 機 械 施 肥 噴 藥 機 械 如 無 人 植 保 機 及 灌 溉 機 械 等 農(nóng) 作 物 采 收 及 采 后 處 理 機 械 包 括 收 獲 機 械 包 裝 機 械 運 輸 機 械 作 物 烘 干 機 械 糧 食 保 鮮 處 理 機 械 果 蔬 及 包 裝 機 械 下 面 重 點 就 種 植 機 械 植 保 機 械 收 獲 機 械 及 包 裝 機 械 進 行 綜 述 2 國 內(nèi) 外 研 發(fā) 與 應 用 現(xiàn) 狀 2 1 國 外 研 發(fā) 與 應 用 現(xiàn) 狀 尼 泊 爾 4 5 是 一 個 內(nèi) 陸 山 區(qū) 小 國 生 態(tài) 文 化 和 農(nóng) 1 2022 年 1 月 農(nóng) 機 化 研 究 第 1 期 業(yè) 多 種 多 樣 農(nóng) 業(yè) 是 尼 泊 爾 經(jīng) 濟 增 長 減 貧 和 環(huán) 境 可 持 續(xù) 性 的 重 要 來 源 是 國 民 經(jīng) 濟 的 中 流 砥 柱 為 GDP 貢 獻 了 三 分 之 一 并 為 三 分 之 二 以 上 的 人 口 提 供 了 生 計 財 政 部 2013 年 過 去 20 年 來 其 貧 困 率 一 直 在 下 降 但 仍 然 很 高 其 四 分 之 一 的 人 25 1 生 活 在 貧 困 線 以 下 CBS 2012 糧 食 作 物 是 主 要 成 分 約 占 國 內(nèi) 生 產(chǎn) 總 值 的 40 畜 牧 和 漁 業(yè) 占 30 園 藝 和 經(jīng) 濟 作 物 約 占 20 林 業(yè) 約 占 10 財 政 部 2013 年 Sunsari 地 區(qū) 的 農(nóng) 業(yè) 機 械 化 處 于 初 級 階 段 沒 有 典 型 的 農(nóng) 機 裝 備 如 電 耕 機 播 種 機 移 栽 機 除 草 機 和 農(nóng) 作 物 收 割 機 該 地 區(qū) 的 主 要 動 力 是 人 工 牲 畜 和 拖 拉 機 后 者 僅 用 于 整 地 和 運 輸 拖 拉 機 似 乎 減 少 了 勞 動 力 的 利 用 特 別 是 減 少 了 土 地 整 理 的 勞 動 力 但 對 作 物 的 產(chǎn) 量 和 耕 種 強 度 沒 有 太 大 的 影 響 拖 拉 機 擁 有 的 農(nóng) 場 的 家 庭 收 入 比 布 洛 克 農(nóng) 場 高 得 多 這 歸 因 于 非 農(nóng) 活 動 帶 來 的 收 入 增 加 西 非 6 的 農(nóng) 業(yè) 力 量 在 很 大 程 度 上 依 賴 于 人 類 的 肌 肉 基 礎(chǔ) 是 依 靠 鋤 頭 和 其 他 手 工 工 具 降 低 了 農(nóng) 場 經(jīng) 營 的 及 時 性 并 限 制 了 耕 作 和 除 草 等 基 本 活 動 的 功 效 從 而 降 低 作 物 產(chǎn) 量 最 常 用 的 農(nóng) 業(yè) 機 械 有 拖 拉 機 聯(lián) 合 收 割 機 脫 粒 機 撒 肥 機 施 肥 機 犁 耕 機 播 種 機 和 播 種 機 尼 日 利 亞 在 總 量 上 領(lǐng) 先 其 次 是 科 特 迪 瓦 和 幾 內(nèi) 亞 2000 年 科 特 迪 瓦 在 這 一 領(lǐng) 域 居 于 領(lǐng) 先 地 位 每 1000km 2 土 地 上 約 有 3 臺 拖 拉 機 其 次 是 幾 內(nèi) 亞 所 有 其 他 國 家 每 1000km 2 的 拖 拉 機 都 不 到 1 臺 值 得 注 意 的 是 雖 然 大 多 數(shù) 國 家 隨 著 時 間 的 推 移 提 高 了 機 械 化 水 平 但 加 納 恰 恰 相 反 在 布 基 納 法 索 大 約 40 的 農(nóng) 民 在 2006 年 實 現(xiàn) 了 機 械 化 全 國 拖 拉 機 約 8621 臺 使 用 率 為 0 4 農(nóng) 業(yè) 為 大 多 數(shù) 非 洲 7 8 人 民 提 供 就 業(yè) 機 會 并 在 國 內(nèi) 生 產(chǎn) 總 值 中 占 有 相 當 大 的 份 額 盡 管 農(nóng) 業(yè) 發(fā) 揮 著 重 要 作 用 但 在 大 多 數(shù) 非 洲 國 家 農(nóng) 業(yè) 基 本 上 是 不 發(fā) 達 的 投 入 使 用 和 機 械 化 水 平 低 一 直 是 農(nóng) 業(yè) 發(fā) 展 的 主 要 制 約 因 素 非 洲 是 世 界 上 唯 一 一 個 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 力 自 20 世 紀 60 年 代 以 來 基 本 停 滯 不 前 的 地 區(qū) 2014 年 非 洲 谷 物 平 均 產(chǎn) 量 為 1 5t km 2 而 世 界 平 均 產(chǎn) 量 為 3 6t km 2 因 此 加 強 對 農(nóng) 業(yè) 機 械 的 投 資 有 利 于 加 強 農(nóng) 民 生 產(chǎn) 提 高 農(nóng) 民 收 入 和 生 活 質(zhì) 量 Yuan Zhou 認 為 如 果 農(nóng) 民 能 夠 通 過 更 大 的 機 械 化 來 加 強 他 們 的 生 產(chǎn) 勞 動 將 促 使 糧 食 產(chǎn) 量 提 升 保 障 糧 食 安 全 減 少 對 進 口 的 依 賴 2016 年 泰 國 9 的 農(nóng) 業(yè) 用 地 有 46 6 平 均 每 個 家 庭 的 農(nóng) 場 面 積 是 4 04km 2 其 水 稻 占 大 田 作 物 的 21 5 水 果 和 園 藝 占 21 2 泰 國 中 央 平 原 地 區(qū) 的 機 械 化 程 度 是 最 高 的 幾 乎 全 部 機 械 化 泰 國 平 均 每 1000 km 2 有 50 臺 以 上 的 拖 拉 機 耕 地 為 解 決 勞 動 力 短 缺 問 題 及 降 低 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 成 本 機 械 化 是 必 然 的 趨 勢 預 計 未 來 10 年 農(nóng) 業(yè) 機 械 的 需 求 會 繼 續(xù) 增 加 但 是 不 同 的 地 區(qū) 需 要 不 同 的 機 械 化 解 決 方 案 似 乎 越 來 越 多 的 四 輪 拖 拉 機 將 被 旋 耕 機 替 代 2015 年 俞 石 哲 10 12 等 通 過 對 韓 國 的 農(nóng) 業(yè) 機 械 運 轉(zhuǎn) 率 進 行 分 析 和 調(diào) 查 以 期 在 未 來 制 定 利 用 機 械 化 的 農(nóng) 業(yè) 政 策 其 對 300 個 村 莊 的 1500 名 農(nóng) 民 進 行 了 全 國 性 調(diào) 查 被 調(diào) 查 的 農(nóng) 作 物 包 括 水 稻 在 內(nèi) 共 有 11 種 最 新 調(diào) 查 結(jié) 果 顯 示 水 稻 種 植 的 機 械 化 率 較 高 為 97 8 高 地 耕 作 的 機 械 化 率 較 低 為 56 3 特 別 是 播 種 移 栽 和 收 割 操 作 的 機 械 速 率 非 常 缺 乏 總 之 需 要 促 進 用 于 旱 地 農(nóng) 業(yè) 的 農(nóng) 業(yè) 機 械 的 開 發(fā) 和 分 配 此 外 還 需 要 政 策 支 持 如 田 間 機 械 化 的 基 礎(chǔ) 設(shè) 施 維 護 及 建 立 農(nóng) 業(yè) 機 械 聯(lián) 合 使 用 系 統(tǒng) 等 2016 年 巴 基 斯 坦 13 16 農(nóng) 業(yè) 部 門 的 經(jīng) 濟 增 長 落 后 于 工 業(yè) 和 服 務 業(yè) 的 增 長 造 成 了 城 鄉(xiāng) 收 入 差 距 的 不 斷 擴 大 農(nóng) 業(yè) 機 械 化 在 改 善 發(fā) 展 中 國 家 的 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 和 生 產(chǎn) 力 方 面 具 有 戰(zhàn) 略 性 作 用 巴 基 斯 坦 的 平 均 農(nóng) 場 面 積 很 小 2 5 英 畝 小 而 邊 緣 的 土 地 不 到 2 0 km 2 占 土 地 總 面 積 的 85 機 械 化 小 型 且 不 連 續(xù) 的 小 型 農(nóng) 場 群 與 個 人 擁 有 農(nóng) 場 機 械 的 規(guī) 模 經(jīng) 濟 是 對 立 的 據(jù) 觀 察 在 過 去 的 60 年 中 農(nóng) 業(yè) 用 電 與 生 產(chǎn) 力 之 間 存 在 直 接 的 關(guān) 系 作 為 一 個 農(nóng) 業(yè) 大 國 機 械 化 可 以 被 稱 為 巴 基 斯 坦 經(jīng) 濟 的 骨 干 因 為 它 可 以 優(yōu) 化 對 生 物 化 學 和 水 文 投 入 的 利 用 至 今 巴 基 斯 坦 只 經(jīng) 歷 了 選 擇 性 的 農(nóng) 場 機 械 化 因 為 這 一 概 念 仍 然 僅 限 于 使 用 拖 拉 機 而 且 在 國 家 一 級 從 1975 1984 年 拖 拉 機 人 口 增 加 了 341 而 從 1984 2002 年 則 增 加 了 61 目 前 巴 基 斯 坦 大 約 有 94 萬 輛 拖 拉 機 由 于 農(nóng) 業(yè) 社 區(qū) 傾 向 于 機 械 化 播 種 和 噴 灑 因 此 種 植 和 噴 灑 機 械 的 市 場 分 別 從 2004 年 的 70 21 000 臺 增 長 到 2014 年 的 295 1 438 000 臺 且 谷 物 作 物 近 100 機 械 化 脫 粒 操 作 2 2 國 內(nèi) 研 究 研 發(fā) 與 應 用 現(xiàn) 狀 近 年 來 我 國 田 間 機 械 化 水 平 顯 著 提 高 從 建 國 初 期 的 機 械 總 動 力 只 有 8 01 萬 kW 到 現(xiàn) 在 機 械 增 量 達 萬 倍 之 多 且 實 現(xiàn) 機 械 化 作 業(yè) 的 領(lǐng) 域 不 再 局 限 于 糧 食 的 生 產(chǎn) 進 一 步 面 向 各 類 經(jīng) 濟 作 物 耕 作 方 式 也 從 簡 單 的 大 田 農(nóng) 業(yè) 轉(zhuǎn) 為 操 作 高 效 管 理 邊 界 的 設(shè) 施 農(nóng) 業(yè) 不 僅 著 眼 種 植 本 身 更 注 重 從 種 植 前 到 收 割 后 一 系 列 的 過 程 由 于 農(nóng) 機 產(chǎn) 品 實 現(xiàn) 多 樣 化 發(fā) 展 我 國 農(nóng) 業(yè) 結(jié) 構(gòu) 發(fā) 生 了 深 刻 的 調(diào) 整 傳 統(tǒng) 作 物 開 始 減 少 增 加 2 2022 年 1 月 農(nóng) 機 化 研 究 第 1 期 了 很 多 經(jīng) 濟 作 物 和 蔬 菜 果 類 產(chǎn) 品 的 種 植 17 19 傳 統(tǒng) 作 業(yè) 的 機 械 保 有 量 增 速 減 緩 新 興 農(nóng) 業(yè) 多 對 應 的 經(jīng) 濟 作 物 機 械 必 然 增 加 田 間 機 械 產(chǎn) 品 本 身 的 技 術(shù) 性 也 在 不 斷 地 提 升 田 間 機 械 化 正 在 面 向 精 細 化 信 息 化 智 能 化 發(fā) 展 產(chǎn) 品 擁 有 越 來 越 大 的 增 加 附 加 值 空 間 機 械 作 業(yè) 由 相 對 封 閉 模 式 及 單 機 作 業(yè) 到 聯(lián) 合 收 割 機 的 出 現(xiàn) 田 間 作 業(yè) 朝 著 更 加 集 中 化 的 方 向 發(fā) 展 可 使 用 更 少 的 人 力 物 力 實 現(xiàn) 最 大 化 的 收 益 隨 著 中 國 農(nóng) 村 勞 動 力 非 農(nóng) 化 進 程 的 加 速 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 條 件 發(fā) 生 深 刻 變 化 快 速 城 鎮(zhèn) 化 導 致 農(nóng) 村 勞 動 力 嚴 重 流 失 且 呈 現(xiàn) 農(nóng) 村 勞 動 力 老 齡 化 女 性 化 趨 勢 同 時 用 工 成 本 上 升 為 田 間 機 械 化 代 替 勞 動 力 創(chuàng) 造 了 條 件 20 勞 動 力 在 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 中 扮 演 的 角 色 逐 漸 減 弱 而 機 械 化 投 入 愈 加 重 要 田 間 機 械 化 向 著 大 型 化 的 階 段 發(fā) 展 除 2011 年 外 2004 2019 年 間 有 15 年 的 中 央 一 號 文 件 持 續(xù) 關(guān) 注 農(nóng) 機 化 發(fā) 展 農(nóng) 機 補 貼 政 策 開 始 向 大 型 農(nóng) 機 和 農(nóng) 機 社 會 化 服 務 傾 斜 相 比 之 下 小 型 農(nóng) 機 市 場 已 經(jīng) 接 近 飽 和 從 2013 年 開 始 出 現(xiàn) 連 續(xù) 5 年 的 下 降 中 國 田 間 機 械 化 發(fā) 展 存 在 區(qū) 域 化 差 異 中 國 幅 員 遼 闊 各 地 區(qū) 自 然 地 理 條 件 和 農(nóng) 業(yè) 資 源 存 在 很 大 的 差 異 機 械 化 在 各 個 時 期 都 存 在 區(qū) 域 間 的 不 平 衡 演 變 趨 勢 也 不 同 到 2016 年 全 國 機 械 化 率 已 經(jīng) 達 到 65 2 東 北 三 省 超 過 80 基 本 實 現(xiàn) 糧 食 生 產(chǎn) 全 程 機 械 化 其 他 地 區(qū) 的 機 械 化 水 平 都 有 大 幅 度 提 升 綜 合 水 平 低 于 30 的 只 有 云 南 福 建 和 貴 州 三 地 同 時 區(qū) 域 間 的 不 平 衡 也 逐 漸 減 小 可 能 的 原 因 是 大 規(guī) 模 的 農(nóng) 機 跨 區(qū) 服 務 成 為 中 國 多 地 實 現(xiàn) 機 械 化 水 平 提 升 的 重 要 推 動 力 21 2 2 1 種 植 機 械 田 間 作 物 種 植 技 術(shù) 的 機 械 化 發(fā) 展 依 托 于 自 動 化 與 智 能 化 的 發(fā) 展 現(xiàn) 階 段 種 植 技 術(shù) 機 械 化 的 發(fā) 展 中 自 動 化 與 智 能 化 的 發(fā) 展 主 要 體 現(xiàn) 在 導 航 系 統(tǒng) 中 22 目 前 我 國 正 在 積 極 推 廣 基 于 GPS global po sitioning system 的 智 能 化 機 械 差 分 衛(wèi) 星 定 位 系 統(tǒng) DGPS 但 其 價 格 高 體 積 大 功 耗 高 傳 感 器 技 術(shù) 可 實 現(xiàn) 更 好 的 機 械 化 種 植 過 程 通 過 傳 感 器 技 術(shù) 獲 取 土 壤 的 含 水 率 pH 值 有 機 質(zhì) 含 量 電 導 率 土 壤 養(yǎng) 分 及 土 壤 耕 作 助 力 等 信 息 對 田 間 信 息 進 行 準 確 測 量 和 控 制 有 利 于 農(nóng) 田 的 經(jīng) 營 管 理 和 決 策 對 農(nóng) 作 物 產(chǎn) 量 的 預 測 也 起 到 了 重 要 的 作 用 水 稻 是 我 國 南 部 地 區(qū) 的 重 要 作 物 水 稻 生 產(chǎn) 主 要 有 六 大 環(huán) 節(jié) 23 第 一 個 是 大 田 耕 整 技 術(shù) 大 多 采 用 58 8kW 以 上 的 拖 拉 機 配 套 旋 耕 機 干 旋 耕 然 后 是 機 械 化 育 種 技 術(shù) 機 械 化 插 秧 技 術(shù) 田 間 機 械 化 管 理 技 術(shù) 成 熟 后 的 機 械 化 干 燥 技 術(shù) 和 秸 稈 機 械 化 還 田 技 術(shù) 水 稻 種 植 包 括 直 播 及 育 秧 移 栽 兩 種 方 式 24 機 械 化 水 稻 直 播 技 術(shù) 與 傳 統(tǒng) 的 育 苗 移 栽 插 秧 方 式 相 比 減 少 了 育 秧 拔 秧 插 秧 等 環(huán) 節(jié) 2020 年 廣 東 省 共 有 213 3 萬 km 2 春 耕 農(nóng) 田 推 廣 了 無 人 機 水 稻 直 播 技 術(shù) 25 為 農(nóng) 業(yè) 發(fā) 展 提 質(zhì) 增 效 提 供 了 支 撐 近 年 來 我 國 大 力 推 廣 水 稻 育 插 秧 機 械 化 技 術(shù) 出 臺 相 關(guān) 補 貼 政 策 26 很 多 地 區(qū) 補 貼 總 額 達 到 50 在 政 策 支 持 下 水 稻 種 植 機 械 化 水 平 大 幅 提 升 2000 2014 年 全 國 水 稻 種 植 機 械 化 程 度 由 5 提 高 到 38 2 2 2 植 保 機 械 田 間 農(nóng) 業(yè) 機 械 化 向 著 基 于 信 息 和 知 識 支 持 的 現(xiàn) 代 化 農(nóng) 業(yè) 發(fā) 展 核 心 是 動 態(tài) 實 時 地 獲 取 田 間 土 壤 和 作 物 的 信 息 診 斷 作 物 的 長 勢 和 產(chǎn) 量 時 空 差 異 的 原 因 并 對 田 間 作 物 進 行 準 確 的 灌 溉 施 肥 噴 藥 最 大 限 度 地 提 高 水 肥 和 殺 蟲 劑 的 利 用 效 率 減 少 環(huán) 境 污 染 獲 得 最 佳 的 經(jīng) 濟 效 益 和 生 態(tài) 效 益 27 通 過 遙 感 技 術(shù) 可 獲 得 田 間 作 物 的 生 成 信 息 近 年 來 很 多 學 者 開 始 對 高 光 譜 遙 感 在 作 物 生 成 信 息 提 取 進 行 研 究 利 用 計 算 機 視 覺 中 植 物 與 背 景 的 顏 色 信 息 形 狀 信 息 和 紋 理 信 息 提 取 出 植 物 生 長 狀 態(tài) 作 物 是 否 生 病 等 一 系 列 信 息 可 以 對 多 種 作 物 如 水 稻 小 麥 玉 米 甘 蔗 等 進 行 作 業(yè) 同 時 可 以 利 用 無 人 機 進 行 病 蟲 害 的 治 理 結(jié) 合 基 于 GPS 的 自 動 導 航 技 術(shù) 數(shù) 字 信 息 化 技 術(shù) 使 用 無 人 機 自 動 施 藥 大 幅 提 高 了 施 藥 效 率 實 現(xiàn) 了 遠 距 離 操 作 降 低 了 農(nóng) 藥 對 施 藥 人 員 的 危 害 28 通 過 多 傳 感 技 術(shù) 融 合 可 以 遠 距 離 采 集 信 息 實 現(xiàn) 作 物 的 監(jiān) 測 控 制 但 還 需 要 解 決 通 訊 協(xié) 議 不 完 善 無 線 模 塊 成 本 高 安 全 性 和 能 源 等 問 題 水 稻 高 效 植 保 機 械 化 技 術(shù) 采 用 擔 架 式 自 走 式 噴 桿 噴 霧 器 飛 行 器 等 高 效 植 保 機 械 化 完 成 水 稻 病 蟲 害 的 防 治 葉 面 肥 有 機 肥 的 噴 施 高 效 植 保 機 械 作 業(yè) 效 率 高 藥 物 沉 積 分 布 均 勻 度 好 通 過 提 高 霧 化 效 果 控 制 霧 滴 大 小 穿 透 性 能 和 分 布 均 勻 度 大 幅 度 提 高 藥 物 利 用 率 在 果 園 生 產(chǎn) 應 用 的 植 保 機 相 對 機 型 單 一 由 于 田 園 的 不 確 定 因 素 多 農(nóng) 藥 噴 霧 效 果 性 能 不 穩(wěn) 定 噴 藥 高 度 難 以 控 制 智 能 果 園 植 保 機 集 電 控 液 壓 機 械 和 無 線 遙 控 于 一 體 采 用 履 帶 式 代 替 輪 式 液 壓 驅(qū) 動 代 替 傳 統(tǒng) 齒 輪 箱 藥 箱 設(shè) 計 增 加 液 位 計 等 更 加 方 便 了 果 園 植 保 機 作 業(yè) 29 采 用 重 力 補 償 PD 控 制 器 與 BP 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 結(jié) 合 可 改 進 四 旋 翼 植 保 機 高 度 的 控 制 精 度 提 高 藥 液 的 噴 施 精 度 30 3 2022 年 1 月 農(nóng) 機 化 研 究 第 1 期 2 2 3 收 獲 機 械 田 間 作 物 收 獲 機 械 化 是 農(nóng) 業(yè) 機 械 化 的 關(guān) 鍵 組 成 部 分 收 獲 機 械 往 往 結(jié) 構(gòu) 較 為 復 雜 各 個 模 塊 的 工 作 狀 態(tài) 需 要 實 時 監(jiān) 測 現(xiàn) 代 傳 感 器 技 術(shù) 電 子 信 息 技 術(shù) 的 發(fā) 展 促 進 了 收 獲 機 械 的 發(fā) 展 31 32 以 傳 感 器 技 術(shù) 電 子 信 息 技 術(shù) 為 基 礎(chǔ) 建 立 實 時 電 子 監(jiān) 控 設(shè) 備 通 過 監(jiān) 控 設(shè) 備 獲 取 機 械 作 業(yè) 狀 態(tài) 相 比 于 人 工 監(jiān) 測 效 率 更 高 且 錯 誤 率 更 低 我 國 是 世 界 第 二 大 玉 米 生 產(chǎn) 國 玉 米 產(chǎn) 量 約 占 世 界 總 產(chǎn) 量 的 20 33 近 年 來 我 國 玉 米 收 獲 機 械 化 取 得 了 較 大 進 展 2014 年 我 國 玉 米 收 獲 機 械 化 程 度 達 到 56 與 2000 年 相 比 提 高 了 54 3 個 百 分 點 收 獲 機 械 作 業(yè) 領(lǐng) 域 不 僅 包 括 糧 食 生 產(chǎn) 也 包 括 各 類 經(jīng) 濟 作 物 毛 豆 收 獲 機 械 的 研 制 實 現(xiàn) 了 菜 用 鮮 毛 豆 的 機 械 化 采 收 34 35 榨 菜 收 獲 機 械 的 研 制 經(jīng) 歷 了 漫 長 過 程 研 發(fā) 機 型 從 榨 菜 的 連 根 拔 出 分 離 青 頭 根 和 葉 及 清 理 泥 土 36 到 一 次 性 完 成 榨 菜 的 斷 葉 松 土 拔 出 切 根 37 再 改 進 榨 菜 葉 的 切 除 榨 菜 根 的 切 斷 及 榨 菜 莖 輸 送 時 的 高 效 清 理 38 以 及 改 進 提 高 收 割 機 的 機 頭 收 割 效 率 39 增 加 機 身 隨 意 轉(zhuǎn) 向 40 與 平 衡 裝 置 41 再 發(fā) 展 到 全 自 動 采 摘 即 從 單 一 模 式 發(fā) 展 到 產(chǎn) 品 保 護 監(jiān) 控 信 息 化 等 42 2015 年 寧 波 市 農(nóng) 機 科 技 推 廣 項 目 實 現(xiàn) 了 榨 菜 葉 片 分 離 莖 葉 去 除 等 自 動 化 作 業(yè) 流 程 對 解 決 勞 動 力 緊 缺 提 高 榨 菜 采 摘 效 率 具 有 重 要 意 義 西 南 大 學 也 開 展 了 榨 菜 收 獲 機 械 研 制 43 開 發(fā) 了 與 收 獲 機 械 相 匹 配 適 于 丘 陵 山 區(qū) 作 業(yè) 的 青 菜 頭 拔 取 提 升 機 構(gòu) 44 和 切 割 裝 置 45 2019 年 南 京 農(nóng) 機 研 究 所 成 功 研 發(fā) 了 手 扶 式 榨 菜 收 獲 機 簡 化 了 榨 菜 收 獲 裝 置 提 高 了 機 械 靈 活 收 獲 效 率 近 年 來 我 國 田 間 作 物 收 獲 過 程 的 機 械 化 程 度 逐 步 提 升 但 仍 存 在 發(fā) 展 不 平 衡 等 問 題 據(jù) 統(tǒng) 計 我 國 平 地 果 園 果 品 收 獲 機 械 化 水 平 僅 為 4 46 在 收 獲 機 械 化 的 研 發(fā) 投 入 方 面 對 經(jīng) 濟 作 物 機 械 化 的 投 入 遠 小 于 對 糧 食 作 物 機 械 化 的 研 發(fā) 投 入 經(jīng) 濟 作 物 機 械 化 普 及 程 度 也 遠 小 于 糧 食 作 物 2 2 4 包 裝 機 械 自 改 革 開 放 以 來 隨 著 經(jīng) 濟 水 平 不 斷 提 升 我 國 的 包 裝 機 械 產(chǎn) 業(yè) 也 逐 步 發(fā) 展 起 來 20 世 紀 90 年 代 包 裝 機 械 產(chǎn) 業(yè) 平 均 增 速 達 到 了 20 以 上 47 高 于 我 國 機 械 工 業(yè) 的 整 體 增 長 速 度 也 高 于 包 裝 工 業(yè) 的 平 均 增 長 速 度 十 一 五 規(guī) 劃 中 國 家 發(fā) 改 委 將 包 裝 機 械 列 為 食 品 工 業(yè) 的 重 點 優(yōu) 先 發(fā) 展 領(lǐng) 域 據(jù) 中 國 食 品 和 包 裝 機 械 工 業(yè) 協(xié) 會 統(tǒng) 計 在 2006 2010 年 期 間 我 國 食 品 和 包 裝 機 械 的 平 均 增 長 速 率 達 到 21 以 上 包 裝 機 械 是 包 裝 產(chǎn) 業(yè) 的 六 大 子 行 業(yè) 之 一 48 也 是 其 他 五 大 子 行 業(yè) 發(fā) 展 的 基 礎(chǔ) 因 此 包 裝 機 械 對 包 裝 產(chǎn) 業(yè) 的 發(fā) 展 起 著 至 關(guān) 重 要 的 作 用 我 國 包 裝 產(chǎn) 業(yè) 在 近 年 來 發(fā) 展 快 速 其 產(chǎn) 業(yè) 總 值 已 達 到 世 界 第 二 但 由 于 關(guān) 鍵 技 術(shù) 和 關(guān) 鍵 人 才 的 欠 缺 研 發(fā) 資 金 投 入 不 足 開 發(fā) 能 力 較 低 等 原 因 包 裝 機 械 仍 然 是 制 約 包 裝 工 業(yè) 發(fā) 展 的 一 項 重 要 因 素 隨 著 我 國 商 品 經(jīng) 濟 的 繁 榮 消 費 者 對 于 糧 食 水 果 蔬 菜 煙 葉 茶 葉 等 農(nóng) 副 產(chǎn) 品 的 包 裝 需 求 也 在 進 一 步 提 升 截 至 2012 年 中 國 包 裝 機 械 生 產(chǎn) 商 數(shù) 量 達 到 了 3600 家 且 20 家 產(chǎn) 值 過 億 機 械 化 包 裝 不 僅 應 用 于 糧 食 作 物 49 也 應 用 于 其 它 各 種 經(jīng) 濟 作 物 50 52 所 研 制 的 各 種 包 裝 機 械 及 其 控 制 系 統(tǒng) 包 括 基 于 ADMS 的 水 果 套 網(wǎng) 包 裝 機 械 53 基 于 PLC 氣 動 式 水 果 套 網(wǎng) 包 裝 的 控 制 系 統(tǒng) 54 基 于 嵌 入 式 ARM 的 果 蔬 包 裝 機 智 能 控 制 系 統(tǒng) 55 基 于 DSP 的 果 蔬 包 裝 機 控 制 系 統(tǒng) 56 及 基 于 機 器 視 覺 和 智 能 算 法 的 榨 菜 全 自 動 包 裝 系 統(tǒng) 57 等 3 田 間 作 物 機 械 應 用 存 在 的 問 題 1 區(qū) 域 發(fā) 展 不 平 衡 問 題 我 國 幅 員 遼 闊 自 然 地 理 環(huán) 境 差 異 巨 大 種 植 的 作 物 也 不 盡 相 同 田 間 機 械 化 需 求 程 度 不 同 必 須 針 對 具 體 的 情 況 進 行 合 理 的 機 械 化 操 作 否 則 收 益 甚 微 甚 至 浪 費 大 量 的 人 力 物 力 及 自 然 資 源 58 2 種 植 耕 地 規(guī) 模 小 中 國 現(xiàn) 階 段 家 庭 承 包 責 任 制 使 得 耕 地 相 對 分 散 是 田 間 機 械 化 的 主 要 問 題 不 同 于 美 國 俄 羅 斯 等 國 家 大 規(guī) 模 農(nóng) 場 模 式 多 數(shù) 地 區(qū) 屬 于 小 農(nóng) 種 植 普 通 的 種 植 技 術(shù) 能 夠 實 現(xiàn) 農(nóng) 業(yè) 技 術(shù) 的 需 求 除 了 北 方 和 新 疆 地 區(qū) 具 有 大 規(guī) 模 耕 地 南 方 很 多 地 區(qū) 不 適 合 大 型 機 械 化 連 片 作 業(yè) 全 程 機 械 化 發(fā) 展 緩 慢 59 3 城 鎮(zhèn) 化 加 劇 隨 著 城 鎮(zhèn) 化 加 劇 農(nóng) 村 年 輕 人 受 經(jīng) 濟 利 益 政 策 的 驅(qū) 動 外 出 打 工 的 越 來 越 多 新 生 代 人 口 教 育 水 平 提 高 愿 意 從 事 農(nóng) 業(yè) 耕 作 的 人 群 趨 向 老 齡 化 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 機 械 化 新 技 術(shù) 新 工 具 推 廣 難 度 大 造 成 機 械 化 發(fā) 展 減 緩 4 農(nóng) 機 購 置 補 助 力 度 不 夠 大 農(nóng) 民 收 入 有 限 不 愿 意 提 高 生 產(chǎn) 投 入 成 本 他 們 可 以 承 擔 的 風 險 較 小 由 于 購 置 機 械 化 成 本 過 高 收 回 成 本 周 期 過 長 所 以 必 須 提 高 對 農(nóng) 機 購 置 的 補 貼 力 度 5 機 械 化 推 廣 力 度 不 足 農(nóng) 民 獲 取 信 息 的 途 徑 有 限 且 對 機 械 化 認 識 水 平 程 度 不 高 農(nóng) 業(yè) 部 門 對 農(nóng) 作 物 全 程 機 械 化 生 產(chǎn) 技 術(shù) 的 引 導 宣 傳 推 廣 力 度 不 夠 4 2022 年 1 月 農(nóng) 機 化 研 究 第 1 期 沒 有 形 成 主 要 作 物 全 程 機 械 化 的 氛 圍 農(nóng) 民 對 主 要 作 物 全 程 機 械 化 機 械 購 買 積 極 性 不 高 60 6 農(nóng) 業(yè) 機 械 化 扶 持 的 配 套 政 策 不 夠 完 善 除 農(nóng) 機 購 置 補 貼 以 外 相 關(guān) 部 門 應 當 進 一 步 完 善 農(nóng) 業(yè) 機 械 化 扶 持 政 策 進 一 步 構(gòu) 建 完 整 的 扶 持 政 策 體 系 如 增 大 農(nóng) 業(yè) 機 械 廢 棄 后 更 新 補 貼 力 度 完 善 農(nóng) 業(yè) 機 械 燃 料 補 貼 制 度 及 加 強 農(nóng) 機 操 作 技 術(shù) 培 訓 等 61 4 田 間 作 物 機 械 研 發(fā) 思 路 與 展 望 4 1 田 間 機 械 研 發(fā) 思 路 1 以 技 術(shù) 創(chuàng) 新 實 現(xiàn) 生 產(chǎn) 過 程 智 能 化 隨 著 機 械 化 水 平 的 提 高 人 們 對 機 械 化 的 要 求 也 在 不 斷 提 高 為 了 能 夠 解 決 當 前 社 會 勞 動 力 不 足 機 械 化 的 水 平 不 高 等 問 題 必 須 提 高 機 械 化 水 平 62 結(jié) 合 當 前 的 自 動 化 技 術(shù) 水 平 的 提 高 及 對 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 的 需 求 不 斷 提 高 生 產(chǎn) 機 械 全 程 自 動 化 及 智 能 化 成 為 一 種 趨 勢 為 此 可 通 過 智 能 傳 感 器 和 一 系 列 優(yōu) 化 算 法 使 得 生 產(chǎn) 過 程 智 能 化 成 為 一 種 可 能 63 2 建 立 信 息 化 管 理 系 統(tǒng) 實 現(xiàn) 生 產(chǎn) 過 程 自 動 化 隨 著 物 聯(lián) 網(wǎng) 水 平 的 不 斷 提 高 及 5G 技 術(shù) 的 發(fā) 展 萬 物 互 聯(lián) 的 時 代 已 經(jīng) 到 來 當 前 機 械 化 發(fā) 展 可 以 借 助 物 聯(lián) 網(wǎng) 技 術(shù) 的 優(yōu) 點 實 現(xiàn) 從 作 物 種 植 前 到 種 植 后 處 理 實 現(xiàn) 全 程 智 能 化 管 理 以 極 大 地 降 低 勞 動 成 本 提 高 生 產(chǎn) 效 益 和 品 質(zhì) 64 65 4 2 推 廣 建 議 1 提 高 惠 農(nóng) 政 策 針 對 目 前 農(nóng) 業(yè) 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 可 以 適 當 調(diào) 整 農(nóng) 業(yè) 政 策 更 好 地 完 善 三 農(nóng) 政 策 為 農(nóng) 業(yè) 機 械 化 發(fā) 展 提 供 相 應 的 補 助 政 府 在 采 取 一 系 列 措 施 的 同 時 要 做 好 宣 傳 工 作 讓 農(nóng) 民 切 身 感 受 到 惠 農(nóng) 政 策 的 實 際 意 義 逐 漸 改 變 對 機 械 化 的 認 識 2 因 地 制 宜 針 對 中 國 幅 員 遼 闊 自 然 環(huán) 境 差 異 巨 大 作 物 不 盡 相 同 各 地 作 物 生 長 特 點 和 種 植 規(guī) 范 不 同 的 特 點 根 據(jù) 作 物 地 理 位 置 等 發(fā) 展 和 推 廣 符 合 當 地 的 機 械 化 工 具 并 培 養(yǎng) 專 業(yè) 的 人 才 結(jié) 合 國 內(nèi) 外 相 關(guān) 的 農(nóng) 業(yè) 技 術(shù) 發(fā) 展 當 地 特 色 農(nóng) 業(yè) 經(jīng) 濟 3 完 善 技 能 培 訓 隨 著 科 技 技 術(shù) 的 提 高 和 創(chuàng) 新 傳 統(tǒng) 的 技 術(shù) 員 工 對 新 的 機 械 化 技 術(shù) 接 受 程 度 不 同 對 新 的 技 術(shù) 掌 握 程 度 不 高 可 以 通 過 建 立 定 點 示 范 園 區(qū) 加 強 農(nóng) 民 對 田 間 機 械 化 種 植 技 術(shù) 的 認 識 改 變 原 有 觀 念 參 考 文 獻 1 趙 忠 梅 淺 析 農(nóng) 業(yè) 機 械 自 動 化 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 策 略 J 農(nóng) 業(yè) 開 發(fā) 與 裝 備 2020 3 67 69 2 羅 錫 文 廖 娟 胡 煉 等 提 高 農(nóng) 業(yè) 機 械 化 水 平 促 進 農(nóng) 業(yè) 可 持 續(xù) 發(fā) 展 J 農(nóng) 業(yè) 工 程 學 報 2016 32 1 1 11 3 潘 彪 田 志 宏 農(nóng) 業(yè) 機 械 對 外 貿(mào) 易 的 產(chǎn) 品 口 徑 和 分 類 問 題 研 究 J 中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學 學 報 2018 23 4 200 208 4 TAKESHIMA H Overview of the evolution of agricultural mechanization in Nepal A focus on tractors and combine harvesters R I