农业装备产业技术创新战略联盟 - 联盟简报 - 方宪法：农机科研40年进展、趋势、展望

改革开放之初，我国的农机工业本着“农民需要什么就研发什么、生产什么”的指导思想发展。

以小四轮拖拉机、农用运输车为例，这两类适合当时农村、农民需求的产品，一推向市场就深受用户欢迎，使我国农村的面貌焕然一新；农业机械化的发展，催生了农村各业的蓬勃发展，如打造了农机服务第三产业。另外，农业机械的发展，使农业劳动力得到解放，为农村工业发展、农民外出就业创造了条件，为农村社会经济发展、国民经济发展做出了历史性贡献。

改革开放40年来，我国农机工业的创新体系得到长足发展，构建起以生产企业为主体，科研机构和大专院校参加的产学研联合研发体系。在应用基础研究、共性关键技术开发以及重大产品技术应用方面，都取得了突出成绩。

目前，我国的农机自主创新能力逐步提高，学科基础逐步夯实，形成了全国统筹、重点部署、产学研推协作、多学科联合攻关的科研创新局面。在种植业、畜牧、水产等领域开展了技术攻关工作。

1. 耕整机械

我国的耕整机械基本上完成了由畜力到机器作业、由单一功能到多功能联合作业的巨大转变。现在的耕作机械化水平非常高，基本实现了机械化作业；以深松整地联合作业机和翻转调幅犁为代表的耕作机械，已经得到了广泛的应用。同时，农业机械上应用的机具传感器、摄像头、北斗定位模块、耕深传感器、车载显示屏等系统，都已经完成搭载，投入农业生产应用。

2. 种植机械

种植机械领域的进步比较大，逐步向精准、高效和智能化发展。在工作部件自动避障技术、减阻技术，高寿命耐磨材料技术，精量分层施肥和种肥监控技术，以及作业工况信息采集与监控技术等方面取得了重大技术进步；尤其是在蔬菜、花卉、马铃薯、甘蔗以及水稻旱直播、棉花膜下滴灌等方面，做出了突出贡献。

3. 灌溉节水机械

我国的灌溉节水机械实现了多种系列、多种功能，形成了喷灌、微灌、水肥一体化等灌溉模式，促进了农业的节水增产。在大田作物灌溉方面，形成以圆形喷灌机、平移式喷灌机、滚移式喷灌机为代表的大型喷灌机，以绞盘式喷灌机、双臂式喷灌机、悬挂式远射程喷灌机为代表的中型喷灌机，以及轻小型喷灌机组。在设施农业灌溉方面，远程监控系统、灌溉系统管网及温室配套装备、肥水精量控制模型等技术相互融合，促进了设施农业的巨大发展。

4. 植保机械

我国的植保机械已由手动喷雾机发展到机动喷雾机，由机动喷雾机发展到高地隙自走式宽幅高效植保机械，防治模式由地面植保到地面、航空植保并行，实现了高效、对靶、立体化植保。之前的人工喷洒农药，作业效率低，药效利用率低，1/3散失到大气、1/3附着到作物、1/3渗入到土壤。现在则实现了从人工作业向机械化作业、气流辅助+速度喷量控制、航化作业，再到视觉识别技术的飞跃。目前开展的研究包括田间锄草机器人、对靶变量喷雾机的研制等。

5. 收获后机械

我国收获后机械已实现了单机向系列化成套、自动化测控的发展。谷物、蔬菜、牧草、种子工程成套设备实现了自主化生产，最大的种子单机生产线效率达到15t/h，与粮食烘干机的水平相当；谷物干燥机在特性选别、质量控制、在线检测等方面具有重大技术进步；果蔬机械化干燥进入应用阶段。

6. 农田改造装备

农田基本建设设备领域实现了联合作业-精确测控。在20世纪80年代开沟铺管机的基础上，于2010年研发出暗管改碱成套设备，通过多项技术的突破，实现了激光定位、激光高程测量、自动驾驶等，对我国0.33亿hm2（5亿亩）盐碱地改造提供了装备支撑。

7. 畜禽养殖技术与装备

畜禽养殖技术与装备过去一直是发展非常薄弱的领域，产业存在的主要问题是“生的少、长得慢、死得多”。近些年来，该领域技术发展也取得了历史性贡献，尤其是在畜禽疫病预防与应激管控方面有了重大突破。完成信息管理平台和环境管控平台的搭建，在禽类养殖方面，已经做到对鸡的个性化管理；在畜牧养殖方面，对动物的体尺参数进行多目标定位、测量、立体匹配，开发出自动化控制系统、装备，在大规模养殖场投入应用。“十三五”期间，畜牧养殖领域将研发出更多的机器人，覆盖饲喂、饮水、清粪、补饲等环节，届时，智能化养殖场将变成现实。

8. 初制加工技术与装备

（1）农产品分级处理技术装备。应用的关键技术包括血斑/污染/裂纹蛋光学特性快速检测与剔除技术，茶叶揉捻提香电子鼻在线监控技术，块茎无破损柔性输送及全程防损伤技术，以及易损伤水果内外品质同步在线检测分级技术。重大装置与产品有禽蛋产地商品化处理成套装备、茶叶连续分级处理自动化生产装备、根茎类农产品分级包装成套装备，以及水果品质同步在线检测分级成套装备。

（2）农产品光电智能分选技术。包括复杂背景下的高速运动目标识别技术、可见光和红外光复合系统技术、激光诱导识别等关键技术，建立农产品特征光谱数据库；小面、杂粮、茶叶等光电分选装备，选净率达到99%以上；复合分选技术对特殊物料识别率达到80%以上。

（3）果蔬联合切制加工。根茎菜、果菜、叶菜、水果等，可以根据类别、形状、规格等，选用不同的刀具；同时采用数控系统自动化切制。

9. 畜禽、水产品加工

在畜禽加工方面，肉鸡屠宰完成了机械化、自动化掏膛技术攻关。水产品加工方面，建成了450kg/h虾产品的剥皮生产线，“十三五”期间，还将开展挑虾线、去虾壳的技术研究。

10. 农机装备信息化、智能化

在农机装备信息化、智能化方面，突破了一批关键技术，如智能装备数字化设计、自动导航协调控制技术、农业装备现场总线技术；研发出重大技术产品，如大田果园、作业智能装备，设施农业生产智能装备，畜禽水产精准生产装备；构建了现代农机精准作业系统，包括肥、水、药、田间精准作业，畜禽水产自动饲喂，自动化加工生产线等。

过去我们以集约化经营为研发方向，1961—2000年，借助高产作物品种、灌溉、化肥、农药投入和现代管理技术，实现了粮食产量从8亿t到22亿t的增长。但是到了21世纪，高强度集约化耕作导致的肥沃土壤退化、地下水枯竭、水土污染、病虫害肆虐问题凸显，农业生产面对前所未有的资源约束、环境约束。

在新形势下，科研设计开发目标和理念是提高土地产出率、劳动生产率、资源利用率，确保食物、质量、生态安全。即开发集约化生产减少和节约能源与农业物质投入或促成精益、多功能农业作业装备并集成应用，系统物质消耗、作业性能、作业效率的改进变化率达到30%以上，空白领域或环节作业效率提高10倍以上。

基于此，未来我国农业装备规划了4个研究方向，这也是《中国制造2025》对农业装备科研工作的要求。

一是面向现实的迫切需求，增加品种。我国目前农机产品种类只有4000种左右，要想达到世界7000种的水平，还有很长的路要走。需要持续解决与完善主要农产品、重点环节、关键节点中突出的机械化装备技术问题，探索经济高效的机械化作业模式，提高集约化农业的综合机械化水平。

二是向全面机械化发力，扩展领域。比如种养业中的养殖业，包括畜禽、水产、微生物、食用菌等，这方面的研发工作还非常薄弱；经济作物种植过程的生产机械还非常缺乏。摒弃“以粮为主”的思路，向全行业、全领域和全过程发展。

三是推进作业集成化、完善功能。掌握功能拓展的设计、管控平台技术，基于最低资源消耗、最短作业流程、最小环境负荷进行农业生产过程多环节作业一体化的多功能装置集成。

四是追求智能精益高效化，提升水平。加强机电技术与现代液压、仪器与控制、现代微电子和信息等高新技术融合，强化动植物生产性能、疫病形态表征信息的获取和大数据解析、智能决策技术研究，开发高附加值具有精细作业能力的农业装备。

未来10年展望

（1）嵌入式信息技术全面进入农业生产系统。已开始配置的卫星导引、机器操控、数据获取、智能终端随农场多频接入能力提升得到普遍应用。

（2）农业装备将配置付费即用型机载智能系统，信息技术质优价廉。

（3）数据获取与分析功能强大、使用简便、采集器自动获取数据并充实农场信息系统，支持决策和报告生成。

（4）手机、拖拉机、喷药机、灌溉机组和办公室、轿车、仓库等农场所有设备和设施将实现同步互联，车辆自动收集途经地块的作物数据并无线传输至办公室以供分析。

（5）基于传感器组网获取的土壤持水量和更准确的天气预报，灌溉变得更加精确、均匀，更加高效智能；变量灌溉系统应用持续增长，水肥一体化的“全营养配置”灌溉系统应用更广。

（6）结合免耕、条耕或者永久苗带和固定轨迹行走系统的技术广泛推广，导航早已是成熟技术。

（7）喷药和除草机器人将在果园和葡萄园广泛使用，但大田作物生产还不会普遍。

20世纪，农业装备技术的发展奠定了机械化的基础，农业生产效率和物质手段取得了长足进展和进步，为食物安全作出了重大历史性贡献。

21世纪，农业装备技术的信息化、自动化、智能化突飞猛进，秉承资源节约、环境友好等可持续发展理念和技术思想，现代装备技术体系正在确立。

作为发展中的农业大国，中国农业装备技术领域工作者的使命是全面装备一个现代化的中国农业，轻简化装备技术体系使广大农民实现文明生活、体面劳动的基本愿望；精益化装备技术体系使中国农业插上信息化和智能化的双翼，引领中国农业的未来！