田間農(nóng)作物機(jī)械化研究進(jìn)展

　　摘要:通過分析國內(nèi)外田間農(nóng)作物機(jī)械研究現(xiàn)狀，總結(jié)了目前田間機(jī)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(jī)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(xué)者在農(nóng)業(yè)種植機(jī)械化、植保機(jī)械化、收獲機(jī)械化、包裝機(jī)械化等方面做出了很多的研究?；诖?，論述了國內(nèi)外田間農(nóng)作物機(jī)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(jī)械化在農(nóng)業(yè)的種植、植保、收獲、包裝方面的研發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀，闡述了田間農(nóng)作物機(jī)械化的自動化及智能化水平，分析了田間機(jī)械化發(fā)展的策略、當(dāng)前推廣田間機(jī)械自動化過程中存在的關(guān)鍵性問題，探討了我國田間機(jī)械研發(fā)思路和今后現(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(jī)械化提出了建議，以期為我國田間農(nóng)作物機(jī)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(jī)械化;自動化;智能化

　　0引言

　　農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)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(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用［1］。田間作物機(jī)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(dá)，已經(jīng)擁有較為完善的田間作物機(jī)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(jī)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(fù)雜等因素的影響，農(nóng)業(yè)機(jī)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(jìn)，農(nóng)業(yè)面臨新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)，存在田間機(jī)械化發(fā)展不均衡等問題。為此，筆者對當(dāng)前田間機(jī)械化的現(xiàn)狀和發(fā)展方向進(jìn)行了綜述，旨為田間作物的現(xiàn)代化機(jī)械研究和發(fā)展提供技術(shù)思路。

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　　1田間農(nóng)作物機(jī)械的概念與分類

　　1．1田間農(nóng)作物機(jī)械的概念

　　田間農(nóng)作物機(jī)械是指應(yīng)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(jī)械。

　　1．2田間農(nóng)作物機(jī)械的分類

　　廣義上來分，田間農(nóng)作物機(jī)械包括農(nóng)作物種植前處理機(jī)械、農(nóng)作物種植生長全過程處理機(jī)械、農(nóng)作物采收及采后處理機(jī)械;狹義上來分，田間農(nóng)作物機(jī)械包括耕作機(jī)械、種植和施肥機(jī)械、植物保護(hù)機(jī)械、農(nóng)田排灌機(jī)械、作物收獲機(jī)械及采后處理機(jī)械［3］。

　　2國內(nèi)外研發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀

　　2．1國外研發(fā)與應(yīng)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)業(yè)多種多樣。農(nóng)業(yè)是尼泊爾經(jīng)濟(jì)增長、減貧和環(huán)境可持續(xù)性的重要來源，是國民經(jīng)濟(jì)的中流砥柱，為GDP貢獻(xiàn)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(jì)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(jī)械化處于初級階段，沒有典型的農(nóng)機(jī)裝備，如電耕機(jī)、播種機(jī)、移栽機(jī)、除草機(jī)和農(nóng)作物收割機(jī)。該地區(qū)的主要動力是人工、牲畜和拖拉機(jī)，后者僅用于整地和運(yùn)輸。拖拉機(jī)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(qiáng)度沒有太大的影響。拖拉機(jī)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。

　　2．2國內(nèi)研究研發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀

　　近年來，我國田間機(jī)械化水平顯著提高，從建國初期的機(jī)械總動力只有8．01萬kW，到現(xiàn)在機(jī)械增量達(dá)萬倍之多，且實現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)的領(lǐng)域不再局限于糧食的生產(chǎn)，進(jìn)一步面向各類經(jīng)濟(jì)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(jī)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，增加了很多經(jīng)濟(jì)作物和蔬菜、果類產(chǎn)品的種植［17－19］。傳統(tǒng)作業(yè)的機(jī)械保有量增速減緩，新興農(nóng)業(yè)多對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)作物機(jī)械必然增加，田間機(jī)械產(chǎn)品本身的技術(shù)性也在不斷地提升。田間機(jī)械化正在面向精細(xì)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(jī)械作業(yè)由相對封閉模式及單機(jī)作業(yè)到聯(lián)合收割機(jī)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。

　　3田間作物機(jī)械應(yīng)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(jī)械化需求程度不同，必須針對具體的情況進(jìn)行合理的機(jī)械化操作，否則收益甚微，甚至浪費(fèi)大量的人力、物力及自然資源［58］。

　　2)種植耕地規(guī)模小?，F(xiàn)階段家庭承包責(zé)任制使得耕地相對分散，是田間機(jī)械化的主要問題。不同于美國、俄羅斯等大規(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?qū)崿F(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(jī)械化連片作業(yè)，全程機(jī)械化發(fā)展緩慢［59］。

　　4田間作物機(jī)械研發(fā)思路與展望

　　4．1田間機(jī)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(jī)械化水平的提高，人們對機(jī)械化的要求也在不斷提高，為了能夠解決當(dāng)前社會勞動力不足、機(jī)械化的水平不高等問題，必須提高機(jī)械化水平［62］。結(jié)合當(dāng)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(jī)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(dāng)前機(jī)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(dāng)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(jī)械化發(fā)展提供相應(yīng)的補(bǔ)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(jī)械化的認(rèn)識。

　　2)因地制宜。針對幅員遼闊、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(dāng)?shù)氐臋C(jī)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(dāng)?shù)靥厣r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)。

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　　鄧澤軍1，秦藝晗1，馬風(fēng)力1，孫志棟2，孫志鋒1，陳權(quán)輝3

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