浅析中国农机化技术现状及发展趋势

林安源，周丽华

（1.湖南人文科技学院能源与机电工程学院,湖南 娄底 417000；2.湖南人文科技学院研究生教育教学部，湖南 娄底 417000）

农业机械化是指使用先进适用的农业机械来装备农业，改善农业生产和运营条件，最大限度地提高劳动生产率、提高生产技术和经济生态效益，促进农业和农村经济的快速发展。目前，我国的农业正处在从传统农业向现代农业转型的关键时期。积极发展农业机械化技术对于推进现代农业建设和社会主义新农村建设具有巨大的战略意义[1-2]。

1 我国农业机械化发展现状

2004 年，国家颁布了《中华人民共和国农业机械化促进法》，颁布并实施了农业机械购买补贴政策，我国农业机械行业的发展迎来了历史上最好的“黄金十年”，农业机械化进入快速发展轨道。虽然我国各地农机化发展不平衡、不充分问题依然存在，但取得了显著成绩，农机化正稳步推进。

1.1 全国农机装备总量

农业机械的动力总量是反映农业机械化发展的重要指标[3]。图1 为我国农业机械总动力及数量图[4]，图中数据反映，近年来我国农业机械总动力呈现整体增长趋势，仅个别年份出现下降情况。2017 年农机总动力为9.88×108kW，较2004 年增长54.38%。大中型拖拉机数量持续增长，2017 年大中型拖拉机数量有670×104台，较2004 年增加498.96%。小型拖拉机数量从2012 年开始呈现缓慢下降态势，2017 年小型拖拉机数量为1 634.2×104台，较2011 年下降9.78%。这表明我国农业机械装备结构正在不断优化，更加注重质量提升而非一味追求数量。2018 年我国农机总动力达10.04×108kW，同比增长1.62%，一举成为世界上农业机械制造大国，实现了历史性的飞跃。与此同时，我国的农业机械行业“引进来，走出去”战略取得了初步成果，国际化程度得到了明显改善。

图1 全国农机总动力及数量Fig.1 Total power and quantity of agricultural machinery in China

1.2 全国主要农作物耕种收综合机械化程度

图2为我国主要农作物耕种收综合机械化率及机械化年增长率[4]。从图中可以看出，全国主要农作物耕种收综合机械化水平呈稳步增长趋势，从2004 年的34.47%增长到2017年的66%，提高了31.53 个百分点，年均增长率达5.12%。截至2017 年底，小麦、玉米和水稻等主要农作物综合机械化率分别达到95%、84%和80%，小麦已基本实现全程机械化，玉米和水稻等也已达到较高水平。在国家惠农政策的引导下，在强大农机补贴力度加持下，我国农业机械化发展势头良好，农业机械化水平稳步提升。

图2 全国主要农作物耕种收综合机械化率及年增长率Fig.2 Comprehensive mechanization rate and annual growth rate of main crops in China

1.3 全国各省农业机械化水平

表1 为全国31 个省份2016 年、2017 年农业机械化数据[5,8]。从表中可看出，农机总动力排名保持前三位的是山东、河南和河北，其中山东、河南两省总动力已突破10 000×104kW，河北总动力达到7 580.6×104kW；农机总动力排名后三位的分别是青海、北京、上海，上海2017年农机总动力仅为121.8×104kW，与同年第一名山东之间相差了80 多倍。2016 年国家农业综合机械化水平为65.2%，到2017 年增长到68.1%，16 个省份超过这一水平，但尚有15 个省份达不到全国平均水平，其中海南、云南、广东、重庆、福建、贵州这6个省份综合机械化水平尚不足50%。

表1 2016年与2017年全国31个省农业机械化基本情况Tab.1 Basic situation of agricultural mechanization in 31 provinces in China in 2016 and 2017

2 我国农业机械化发展存在的问题

2.1 农业机械结构不均衡

近年来，我国农业机械各项指标取得了持续和快速增长，一举使我国成为世界第一农机制造大国，但我国农机装备结构不均衡问题仍十分严重[6-7]。在机型方面表现为小型机械多，大中型机械少。以拖拉机为例，表2 为中国、美国拖拉机保有量对比情况[8]。由表可知，2017 年我国小型拖拉机（14.7 kW＞功率≥2.2 kW）保有量1 634.24×104台，占比70.92%，大中型拖拉机（功率≥14.7 kW）670.08×104台，仅占29.08%；而美国早在2007年大型拖拉机（功率≥29.4 kW）占比就达到了68.4%，中小型拖拉机（29.4 kW＞功率）只占31.6%。表明我国以小型为主，而美国以大型机械为主。

表2 中美拖拉机保有量对比Tab.2 Comparison of tractor ownership between China and America

目前我国大规模量产的农机产品主要集中在拖拉机、小麦玉米等联合收割机、农用运输车辆等大型机械产品领域，精细化农机产品仍较为短缺。由于农业机械在多样性和实用性上的缺点，农业机械产品结构过剩和有效供应的不足，限制了农业机械化的整体发展和农业机械效率与效益的提高。耕种环节机械多，收获、植物保护、秸秆加工等环节少；特色农业、林业、畜牧业机械设施少；低端低质量机械多，高端智能机械少。在农作物育种保护、农产品保鲜保藏和加工等方面，标准化生产系统较弱，机械化生产程度相对较低，甚至在多个方面仍然是空白。

2.2 农机技术水平整体落后

我国农业机械科研技术发展同发达国家先进水平相比较还存在较大差距，体现在机械智能化、制造水平等方面。目前，发达国家，如美国、德国、加拿大、澳大利亚等，智能农机技术已应用到小麦、水稻、玉米、大豆、马铃薯、果树等作物。我国在智能核心技术、关键装置以及农机推广应用等方面，尚未取得实质性突破，缺乏在线监测技术，特别是缺乏具有独立知识产权的可靠的在线监测传感器，严重限制了我国智能农业机械设备的发展。美国农机75%以上采用GPS 定位导航，50%以上的变量施肥作业采用GPS，45%以上的联合收割机采用产量监测系统，80%以上的农场不同程度采用精准农业技术和装备，美国、日本的农业航空植保作业面积达到50%以上[9]。

在农机产品的制造上，受高端设备和软件的限制，我国使用的高端农机设备大多还是从国外进口。以泵类产品为例，2017 年我国农机产品出口额297.51×108美元，其中主机产品出口额92.46×108美元。出口泵类产品20 钟，出口额43.14×108美元，占主机产品出口额的46.66%，比2016 年略有上升。2017 年泵类产品进口总额27.73×108美元，占主机进口总额的77.03%，与2016 年持平[8]。这说明我国泵类产品水平虽然有所提升，但仍然和国际水平存在差距，高附加值、高技术含量的泵类产品仍然以进口为主。

2.3 农机制度体系有待完善

我国农机化发展可以划分为3 个阶段：计划经济阶段（1949 年—1980 年）、市场化探索阶段（1980 年—2004 年）、法制化阶段（2004 年—至今）[10-11]。我国农机发展经历了低速发展、基本停滞、缓慢推进到快速发展等不同进程。自2004年以来，我国已从多层次和多角度制定农机制度，更加关注农业机械技术的发展和农业机械质量的提高，重点关注农业机械的全程化，并出台了土地集约制度。但不可否认，我国现存农机制度仍不够完善。

2.3.1 农机购置补贴机型差异过大

我国的农业机械购置补贴政策大多倾向于大中型机械，补贴相对较大，而小机械的补贴则非常有限。我国地缘辽阔，地形复杂，不同地区农机需求差异明显，尤其在西南、西北丘陵山区，小型和专业的农业机械需要更多补贴[12]。

2.3.2 农机补贴缺少督促机制

2004 年，国家颁布《中华人民共和国农业机械化促进法》，出台实施了农业机械购买补贴政策，并于当年投入7 000×104元，至2017 年累计发放补贴2 140×108元，力度空前。农机的购置补贴也带来了一些负面的影响，一些公司依靠农业机械购买补贴政策来推动增长，忽视自身自主创新能力建设，这极大地削弱了公司依靠技术创新打造的核心竞争力[13]。另一方面，各级财政支农资金很多采用直接补贴到人的形式对农业发展提供资金支持，例如农机购置、农机作业、农机基础设施建设等项目，补助资金都是直接打到经营主体或农户的银行账户上，这导致农业经营主体和农户对财政奖补资金产生依赖，不努力改善经营环境满足相关政策条件，不利于促进农机化的长期发展。

2.4 农业土地资源集约化程度低

20 世纪80 年代，我国开始实施家庭联产承包责任制，促进了我国农村经济的快速发展。然而，随着农业现代化和城市化的发展，家庭联产承包责任制面临越来越多的挑战。散落的土地资源和薄弱的经营材料严重限制了农业生产效率的提高[14]。在家庭联产承包责任制下，土地根据合同人口平等分发，各种品质的土地均匀匹配。土地规模细化引申出了一些列的问题：如难以形成规模经济；农业基础设施建设难度大、农业科技水平难以提高、增加了农业生产的成本等，无法充分满足市场经济发展需求。

自2013年中央一号文件提出“家庭农场”的概念开始，我国家庭农场开始在各地兴起。调查显示，截至2012年底全国共有家庭农场87.7×104个，经营耕地面积为1173.33×104hm2。其中面积较大的家庭农场达到13.35 hm2，6.67 hm2以下占比76.8%[15]。2007 年美国拥有3.73×108hm2农地，农场数量达22 050 个。其中家庭农场或个体农场占比为86.4%，平均面积为121.87 hm2，要远远大于我国家庭农场面积[16]。原因是我国土地资源较为分散，过小的规模不利于机械化作业。因此，提高我国农业土地资源集约化程度势在必行。

2.5 农机化发展不平衡

2.5.1 各作业环节不平衡

表3 为我国2017 年主要农作物机械化作业情况统计[8]。由表3 可以发现：我国主要农作物的耕种收各环节机械化程度不平衡，机械耕地面积普遍大于机械播种面积和机械收割面积。2017 年全国机耕面积为122 703.96 khm2，机播面积为90 045.7 khm2，占机耕面积73.38%；机收面积94 900.46 khm2，占机耕面积77.34%。其中小麦、玉米、大豆的耕种收各环节机械化程度相对均衡，基本保持同步发展。棉花机耕面积3 564.81 khm2，机收面积1 034.62 khm2仅为机耕面积的29.02%；油菜机耕面积5 822.02 khm2，机播面积2 013.0 khm2，机播面积占机耕面积的34.58%。

表3 2017年主要农作物机械化作业情况Tab.3 Mechanized operation of main crops in 2017

2.5.2 地域分配不平衡

耕种收综合机械化达不到全国平均水平的14 个省份中绝大多数在西北、西南地区，贵州省综合机械化率仅为黑龙江省的1/3（见表1）。东部地区机械化水平高，西部地区机械化水平低；大城市郊区和主要粮产地机械化水平高，西部和欠发达地区机械化水平低。我国南部山丘和山脉贫困地区集中了50%左右人口，主要种植蔬菜、甘蔗、柑橘、茶和中草药等特色市场作物。然而，农业机械化水平只约为40%，远远低于全国平均水平。主要限制因素为：田地分散、面积小、坡度大，种植品种和结构繁杂，大多数区域都是人工作业，播种和收获劳动强度过大。

2.6 农机作业劳动力素质偏低

根据我国1998年对农村劳动力文化状况的统计，我国文盲半文盲、小学、初中、高中及以上文化水平这4类农民中，转向非农就业人数占同水平文化劳力人数的比例分别为4.69%、16.72%、38.46%、40.80%。由此可以判断，不同文化程度的农民从事非农生产流动的总体趋势是：非农就业人数的比例随文化程度的升高而升高[6]。2017 年，我国乡村农业机械从业人员5128.14×104人。其中，高中（含高中）以上文化程度人数为1142.97×104人，占比仅为22.29%[8]。从业劳动力文化认识程度偏低，对于合理选购机械、正确使用和保养机械，以及对新机具、新技术的广泛应用都有一定的影响，尤其在某些结构比较复杂、操作技术要求较高的农业机械上表现更为突出。

3 我国农业机械化发展面临的新情况

2004 年以来，我国农业机械化进入高速发展轨道。然而,随着新时期中国经济正常化，农业机械化的发展增速开始降低，同时也面临着一些新的情况和问题。主要表现在4 个方面：一是在资金扶持上不可能保持与前几年相同的增长率，将农机补贴扩大到了更广范围，如全程全面机械化机具、进口机具、新产品补贴范围等；二是对农业机械从供给侧改革的角度提出了新要求。随着国家农业结构的调整和农业供给结构的改革，农业机械行业需要适应新的需求，为其提供设备支持；三是农民在新时代和新形势下的需求呈现出多样化的特点。随着土地流转过程的加速，大量新型经营主体开始涌现，诸如合作社、种植大户等，新型农民对农机的需求已忽略价格因素而开始趋于品牌化。与此同时，随着劳动力成本的增加，农业生产迫切需要解决缺乏机器的困境；四是从环境保护和生态文明建设的角度看，绿色，环保和可持续发展的农业机械产品才是应用和推广的重点。

4 我国农机化发展趋势

改革开放以来，中国的农业机械化已经取得了卓越的成果，但问题也非常突出。为了促进我国农业机械化的高质量、可持续健康发展，在正确解决现存问题的基础上，还必须坚定的抓住正确的发展方向。

4.1 绿色

产业绿色化是治愈“生态危机”、实现可持续发展的必然趋势。绿色农业机械是全面考虑农业机械工程的开发、制造、使用和维护的资源和环境因素，实现农业机械价值和环境属性统一和协调发展的目标。目前，我国绿色农机工程还处于起步阶段。截至2018 年，柴油机排放总达标率仅60%，农业机械柴油机总动力89 783.8×104kW，非道路移动源NOx 和PM 排放接近机动车[17]。必须加快农机绿色工程的建设：农机产品设计上，在充分考虑对资源环境的影响以及产品的开发周期、成本基础上，着重考虑产品的环境属性，包括可拆卸性、可回收性以及可重复利用性等[18]。农机产品运用推广上，在加强宣传的基础上，让农机购置补贴向绿色农机倾斜，促进我国农业机械的“绿色”转换。

通过推广和运用绿色技术，不仅能优化农机产品的研发、有效地促进现代农业的绿色发展，还能缓解当前生态问题，符合时代发展要求。

4.2 创新

科学技术是第一生产力，从农机大国到农机强国的转变，科技创新是必然道路。充分发挥高校、研究所和相关企业的科研能力，从农机的研发、生产到应用实现“强国”之路。2017 年3 月，由70 余家涉农高等院校、科研院所、企业、用户单位和鉴定推广部门共同发起“精准农业技术装备分会”的组建，表明了我国已经在农业、农机科技创新的道路上迈开了步伐。发展科技，实现创新，逐步缩小与发达国家间的差距，加速实现由“跟跑”到“并跑”再到“领跑”。

4.3 智能

随着城市化的发展，农业劳动力逐年减少，农业机械化、农机智能化能在大大提高农作效率的同时也能缓解农业劳动力不足的问题，更能满足人们日益增长的对农产品外观美、口感好、品种多的需求。农业机械智能技术以现代农业技术为基础，综合运用多方面的科研成果，以提高农业生产技术、增加农作物产量、提高农产品质量、提高农业生产效率、降低农业生产成本、全方位整合农业资源为目的，促进农业生产效益的最大化，促进农业产业可持续快速发展。

4.4 精准

精准农业要求实现3个方面的精确[19]：一是定位精确；二是定量精确；三是定时精确。而农机是实现精准农业的重要手段和必要工具，农业机械的精准运行可以最大限度地提高土地利用效率。在大数据时代的今天，我国农业、农机的精准作业正在快速发展。例如，无人机的应用、秸秆还田和深松作业的北斗监管等得到了蓬勃发展。围绕可持续农业发展，推进农机的精量播种、变量施肥、变量施药以及产量监测等技术发展，实现节本增效、节能环保，促进我国农业的现代化。

4.5 适用

农业机械的适用性主要是指在特定的农业生产条件下，农机适应农业特征和生态条件的能力，也就是农业机械与某一地区的农业生产是否融合的问题。农业特征涵盖了作物的耕作方式、品种、产业结构等，不同特征对作业农机提出了不同的适用要求；生态条件包括土壤类别、土地面积、地形地貌、气象情况和道路条件，这些因素对农业机械设备的作业时间和利用率有直接影响，避免因生态条件影响农机的使用和效益，只有与本地的实际条件紧密结合，才能发挥出农业机械的最大性能[20]。

在农业机械适应生产的同时，还需要加强农业劳动力对农机的适应。随着现代农业的发展和农业机械技术的持续升级，我国农业劳动力的文化知识水平普遍较低的情况急需得到改善。拓展农业劳动力综合素质、提升其综合能力，是促进农机化发展的必要条件。

5 结语

为促进我国农业机械行业的高质量、可持续健康地发展，不断实现新的跳跃并达到新的水平，必须坚定地把握住“中国制造2025”和“实施乡村振兴战略”的历史性机会，坚持创新的引导力，加快工业技术进步，不断提高自主创新和制造能力，坚持农业机械化的综合需求为导向，大力推动新产品的研发和生产，促进先进、适用、高效、高性能新产品的应用，加强农机设备的结构优化，为我国农业机械化健康发展作出更大贡献。