田间农作物机械化研究进展.pdf

田 间 农 作 物 机 械 化 研 究 进 展 邓 泽 军 1 秦 艺 晗 1 马 风 力 1 孙 志 栋 2 孙 志 锋 1 陈 权 辉 3 1 浙 江 大 学 电 气 工 程 学 院 杭 州 310027 2 宁 波 市 农 业 科 学 研 究 院 浙 江 宁 波 315040 3 浙 江 宁 波 铜 钱 桥 食 品 菜 业 有 限 公 司 浙 江 宁 波 315400 摘 要 通 过 分 析 国 内 外 田 间 农 作 物 机 械 研 究 现 状 总 结 了 目 前 田 间 机 械 的 现 状 和 遇 到 的 问 题 并 提 出 了 发 展 方 向 田 间 农 作 物 机 械 是 现 代 农 业 的 基 础 装 备 对 提 高 农 业 劳 动 生 产 率 实 现 资 源 有 效 利 用 增 加 农 产 品 供 给 保 证 农 业 稳 步 发 展 起 到 了 至 关 重 要 的 作 用 国 内 外 研 究 学 者 在 农 业 种 植 机 械 化 植 保 机 械 化 收 获 机 械 化 包 装 机 械 化 等 方 面 做 出 了 很 多 的 研 究 基 于 此 论 述 了 国 内 外 田 间 农 作 物 机 械 化 的 现 状 取 得 的 成 就 和 存 在 的 不 足 介 绍 了 我 国 田 间 农 作 物 机 械 化 在 农 业 的 种 植 植 保 收 获 包 装 方 面 的 研 发 与 应 用 现 状 阐 述 了 田 间 农 作 物 机 械 化 的 自 动 化 及 智 能 化 水 平 分 析 了 田 间 机 械 化 发 展 的 策 略 当 前 推 广 田 间 机 械 自 动 化 过 程 中 存 在 的 关 键 性 问 题 探 讨 了 我 国 田 间 机 械 研 发 思 路 和 今 后 中 国 现 代 农 业 装 备 的 发 展 趋 势 并 对 推 广 田 间 农 作 物 机 械 化 提 出 了 建 议 以 期 为 我 国 田 间 农 作 物 机 械 行 业 的 发 展 提 供 一 定 的 参 考 关 键 词 田 间 农 作 物 机 械 化 自 动 化 智 能 化 中 图 分 类 号 S 2 3 3 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1 0 0 3 1 8 8 X 2 0 2 2 0 1 0 0 0 1 0 7 0 引 言 农 业 是 国 民 经 济 重 要 的 一 部 分 是 大 多 数 人 口 的 谋 生 手 段 作 为 农 业 大 国 我 国 农 业 的 发 展 对 经 济 发 展 起 着 至 关 重 要 的 作 用 1 田 间 作 物 机 械 化 是 农 业 发 展 的 一 次 重 大 创 举 对 提 升 农 业 劳 动 生 产 率 实 现 资 源 有 效 利 用 增 大 农 产 品 的 供 给 确 保 农 业 健 康 发 展 起 到 了 举 足 轻 重 的 作 用 世 界 上 大 多 数 发 达 国 家 已 经 拥 有 较 为 完 善 的 田 间 作 物 机 械 化 体 系 对 高 效 利 用 农 业 资 源 实 现 农 业 平 稳 发 展 起 到 了 重 要 作 用 2 在 信 息 化 智 能 化 的 今 天 万 物 互 联 的 时 代 已 经 到 来 我 国 田 间 机 械 化 虽 然 取 得 了 显 著 的 发 展 但 由 于 受 起 步 晚 发 展 缓 慢 工 作 内 容 复 杂 等 因 素 的 影 响 农 业 机 械 化 发 展 水 平 并 不 乐 观 随 着 农 业 智 能 化 信 息 化 的 推 进 农 业 面 临 新 的 发 展 机 遇 和 挑 战 存 在 田 间 机 械 化 发 展 不 均 衡 等 问 题 为 此 笔 者 对 当 前 田 间 机 械 化 的 现 状 和 发 展 方 向 进 行 了 综 述 旨 为 田 间 作 物 的 现 代 化 机 械 研 究 和 发 展 提 供 技 术 思 路 1 田 间 农 作 物 机 械 的 概 念 与 分 类 收 稿 日 期 2020 04 17 基 金 项 目 宁 波 市 公 益 类 重 大 专 项 2015C110009 国 家 重 点 研 发 计 划 项 目 2016YFD0400405 作 者 简 介 邓 泽 军 1992 男 湖 北 枣 阳 人 硕 士 研 究 生 E mail xustdengzejun 163 com 通 讯 作 者 孙 志 栋 1962 男 浙 江 慈 溪 人 教 授 级 高 工 E mail zd sun cn 163 com 1 1 田 间 农 作 物 机 械 的 概 念 田 间 农 作 物 机 械 是 指 应 用 于 大 田 农 作 物 耕 作 种 植 管 理 收 获 及 采 后 作 物 处 理 的 可 部 分 或 全 部 替 代 人 工 操 作 的 作 业 机 械 1 2 田 间 农 作 物 机 械 的 分 类 广 义 上 来 分 田 间 农 作 物 机 械 包 括 农 作 物 种 植 前 处 理 机 械 农 作 物 种 植 生 长 全 过 程 处 理 机 械 农 作 物 采 收 及 采 后 处 理 机 械 狭 义 上 来 分 田 间 农 作 物 机 械 包 括 耕 作 机 械 种 植 和 施 肥 机 械 植 物 保 护 机 械 农 田 排 灌 机 械 作 物 收 获 机 械 及 采 后 处 理 机 械 3 农 作 物 种 植 前 处 理 机 械 包 括 耕 作 机 械 施 肥 机 械 施 肥 开 沟 机 种 肥 施 用 机 械 以 及 种 子 种 苗 处 理 机 械 拌 种 机 种 子 包 衣 机 育 苗 播 种 机 等 农 作 物 种 植 生 长 全 过 程 处 理 机 械 包 括 种 植 机 械 植 保 机 械 施 肥 喷 药 机 械 如 无 人 植 保 机 及 灌 溉 机 械 等 农 作 物 采 收 及 采 后 处 理 机 械 包 括 收 获 机 械 包 装 机 械 运 输 机 械 作 物 烘 干 机 械 粮 食 保 鲜 处 理 机 械 果 蔬 及 包 装 机 械 下 面 重 点 就 种 植 机 械 植 保 机 械 收 获 机 械 及 包 装 机 械 进 行 综 述 2 国 内 外 研 发 与 应 用 现 状 2 1 国 外 研 发 与 应 用 现 状 尼 泊 尔 4 5 是 一 个 内 陆 山 区 小 国 生 态 文 化 和 农 1 2022 年 1 月 农 机 化 研 究 第 1 期 业 多 种 多 样 农 业 是 尼 泊 尔 经 济 增 长 减 贫 和 环 境 可 持 续 性 的 重 要 来 源 是 国 民 经 济 的 中 流 砥 柱 为 GDP 贡 献 了 三 分 之 一 并 为 三 分 之 二 以 上 的 人 口 提 供 了 生 计 财 政 部 2013 年 过 去 20 年 来 其 贫 困 率 一 直 在 下 降 但 仍 然 很 高 其 四 分 之 一 的 人 25 1 生 活 在 贫 困 线 以 下 CBS 2012 粮 食 作 物 是 主 要 成 分 约 占 国 内 生 产 总 值 的 40 畜 牧 和 渔 业 占 30 园 艺 和 经 济 作 物 约 占 20 林 业 约 占 10 财 政 部 2013 年 Sunsari 地 区 的 农 业 机 械 化 处 于 初 级 阶 段 没 有 典 型 的 农 机 装 备 如 电 耕 机 播 种 机 移 栽 机 除 草 机 和 农 作 物 收 割 机 该 地 区 的 主 要 动 力 是 人 工 牲 畜 和 拖 拉 机 后 者 仅 用 于 整 地 和 运 输 拖 拉 机 似 乎 减 少 了 劳 动 力 的 利 用 特 别 是 减 少 了 土 地 整 理 的 劳 动 力 但 对 作 物 的 产 量 和 耕 种 强 度 没 有 太 大 的 影 响 拖 拉 机 拥 有 的 农 场 的 家 庭 收 入 比 布 洛 克 农 场 高 得 多 这 归 因 于 非 农 活 动 带 来 的 收 入 增 加 西 非 6 的 农 业 力 量 在 很 大 程 度 上 依 赖 于 人 类 的 肌 肉 基 础 是 依 靠 锄 头 和 其 他 手 工 工 具 降 低 了 农 场 经 营 的 及 时 性 并 限 制 了 耕 作 和 除 草 等 基 本 活 动 的 功 效 从 而 降 低 作 物 产 量 最 常 用 的 农 业 机 械 有 拖 拉 机 联 合 收 割 机 脱 粒 机 撒 肥 机 施 肥 机 犁 耕 机 播 种 机 和 播 种 机 尼 日 利 亚 在 总 量 上 领 先 其 次 是 科 特 迪 瓦 和 几 内 亚 2000 年 科 特 迪 瓦 在 这 一 领 域 居 于 领 先 地 位 每 1000km 2 土 地 上 约 有 3 台 拖 拉 机 其 次 是 几 内 亚 所 有 其 他 国 家 每 1000km 2 的 拖 拉 机 都 不 到 1 台 值 得 注 意 的 是 虽 然 大 多 数 国 家 随 着 时 间 的 推 移 提 高 了 机 械 化 水 平 但 加 纳 恰 恰 相 反 在 布 基 纳 法 索 大 约 40 的 农 民 在 2006 年 实 现 了 机 械 化 全 国 拖 拉 机 约 8621 台 使 用 率 为 0 4 农 业 为 大 多 数 非 洲 7 8 人 民 提 供 就 业 机 会 并 在 国 内 生 产 总 值 中 占 有 相 当 大 的 份 额 尽 管 农 业 发 挥 着 重 要 作 用 但 在 大 多 数 非 洲 国 家 农 业 基 本 上 是 不 发 达 的 投 入 使 用 和 机 械 化 水 平 低 一 直 是 农 业 发 展 的 主 要 制 约 因 素 非 洲 是 世 界 上 唯 一 一 个 农 业 生 产 力 自 20 世 纪 60 年 代 以 来 基 本 停 滞 不 前 的 地 区 2014 年 非 洲 谷 物 平 均 产 量 为 1 5t km 2 而 世 界 平 均 产 量 为 3 6t km 2 因 此 加 强 对 农 业 机 械 的 投 资 有 利 于 加 强 农 民 生 产 提 高 农 民 收 入 和 生 活 质 量 Yuan Zhou 认 为 如 果 农 民 能 够 通 过 更 大 的 机 械 化 来 加 强 他 们 的 生 产 劳 动 将 促 使 粮 食 产 量 提 升 保 障 粮 食 安 全 减 少 对 进 口 的 依 赖 2016 年 泰 国 9 的 农 业 用 地 有 46 6 平 均 每 个 家 庭 的 农 场 面 积 是 4 04km 2 其 水 稻 占 大 田 作 物 的 21 5 水 果 和 园 艺 占 21 2 泰 国 中 央 平 原 地 区 的 机 械 化 程 度 是 最 高 的 几 乎 全 部 机 械 化 泰 国 平 均 每 1000 km 2 有 50 台 以 上 的 拖 拉 机 耕 地 为 解 决 劳 动 力 短 缺 问 题 及 降 低 农 业 生 产 成 本 机 械 化 是 必 然 的 趋 势 预 计 未 来 10 年 农 业 机 械 的 需 求 会 继 续 增 加 但 是 不 同 的 地 区 需 要 不 同 的 机 械 化 解 决 方 案 似 乎 越 来 越 多 的 四 轮 拖 拉 机 将 被 旋 耕 机 替 代 2015 年 俞 石 哲 10 12 等 通 过 对 韩 国 的 农 业 机 械 运 转 率 进 行 分 析 和 调 查 以 期 在 未 来 制 定 利 用 机 械 化 的 农 业 政 策 其 对 300 个 村 庄 的 1500 名 农 民 进 行 了 全 国 性 调 查 被 调 查 的 农 作 物 包 括 水 稻 在 内 共 有 11 种 最 新 调 查 结 果 显 示 水 稻 种 植 的 机 械 化 率 较 高 为 97 8 高 地 耕 作 的 机 械 化 率 较 低 为 56 3 特 别 是 播 种 移 栽 和 收 割 操 作 的 机 械 速 率 非 常 缺 乏 总 之 需 要 促 进 用 于 旱 地 农 业 的 农 业 机 械 的 开 发 和 分 配 此 外 还 需 要 政 策 支 持 如 田 间 机 械 化 的 基 础 设 施 维 护 及 建 立 农 业 机 械 联 合 使 用 系 统 等 2016 年 巴 基 斯 坦 13 16 农 业 部 门 的 经 济 增 长 落 后 于 工 业 和 服 务 业 的 增 长 造 成 了 城 乡 收 入 差 距 的 不 断 扩 大 农 业 机 械 化 在 改 善 发 展 中 国 家 的 农 业 生 产 和 生 产 力 方 面 具 有 战 略 性 作 用 巴 基 斯 坦 的 平 均 农 场 面 积 很 小 2 5 英 亩 小 而 边 缘 的 土 地 不 到 2 0 km 2 占 土 地 总 面 积 的 85 机 械 化 小 型 且 不 连 续 的 小 型 农 场 群 与 个 人 拥 有 农 场 机 械 的 规 模 经 济 是 对 立 的 据 观 察 在 过 去 的 60 年 中 农 业 用 电 与 生 产 力 之 间 存 在 直 接 的 关 系 作 为 一 个 农 业 大 国 机 械 化 可 以 被 称 为 巴 基 斯 坦 经 济 的 骨 干 因 为 它 可 以 优 化 对 生 物 化 学 和 水 文 投 入 的 利 用 至 今 巴 基 斯 坦 只 经 历 了 选 择 性 的 农 场 机 械 化 因 为 这 一 概 念 仍 然 仅 限 于 使 用 拖 拉 机 而 且 在 国 家 一 级 从 1975 1984 年 拖 拉 机 人 口 增 加 了 341 而 从 1984 2002 年 则 增 加 了 61 目 前 巴 基 斯 坦 大 约 有 94 万 辆 拖 拉 机 由 于 农 业 社 区 倾 向 于 机 械 化 播 种 和 喷 洒 因 此 种 植 和 喷 洒 机 械 的 市 场 分 别 从 2004 年 的 70 21 000 台 增 长 到 2014 年 的 295 1 438 000 台 且 谷 物 作 物 近 100 机 械 化 脱 粒 操 作 2 2 国 内 研 究 研 发 与 应 用 现 状 近 年 来 我 国 田 间 机 械 化 水 平 显 著 提 高 从 建 国 初 期 的 机 械 总 动 力 只 有 8 01 万 kW 到 现 在 机 械 增 量 达 万 倍 之 多 且 实 现 机 械 化 作 业 的 领 域 不 再 局 限 于 粮 食 的 生 产 进 一 步 面 向 各 类 经 济 作 物 耕 作 方 式 也 从 简 单 的 大 田 农 业 转 为 操 作 高 效 管 理 边 界 的 设 施 农 业 不 仅 着 眼 种 植 本 身 更 注 重 从 种 植 前 到 收 割 后 一 系 列 的 过 程 由 于 农 机 产 品 实 现 多 样 化 发 展 我 国 农 业 结 构 发 生 了 深 刻 的 调 整 传 统 作 物 开 始 减 少 增 加 2 2022 年 1 月 农 机 化 研 究 第 1 期 了 很 多 经 济 作 物 和 蔬 菜 果 类 产 品 的 种 植 17 19 传 统 作 业 的 机 械 保 有 量 增 速 减 缓 新 兴 农 业 多 对 应 的 经 济 作 物 机 械 必 然 增 加 田 间 机 械 产 品 本 身 的 技 术 性 也 在 不 断 地 提 升 田 间 机 械 化 正 在 面 向 精 细 化 信 息 化 智 能 化 发 展 产 品 拥 有 越 来 越 大 的 增 加 附 加 值 空 间 机 械 作 业 由 相 对 封 闭 模 式 及 单 机 作 业 到 联 合 收 割 机 的 出 现 田 间 作 业 朝 着 更 加 集 中 化 的 方 向 发 展 可 使 用 更 少 的 人 力 物 力 实 现 最 大 化 的 收 益 随 着 中 国 农 村 劳 动 力 非 农 化 进 程 的 加 速 农 业 生 产 条 件 发 生 深 刻 变 化 快 速 城 镇 化 导 致 农 村 劳 动 力 严 重 流 失 且 呈 现 农 村 劳 动 力 老 龄 化 女 性 化 趋 势 同 时 用 工 成 本 上 升 为 田 间 机 械 化 代 替 劳 动 力 创 造 了 条 件 20 劳 动 力 在 农 业 生 产 中 扮 演 的 角 色 逐 渐 减 弱 而 机 械 化 投 入 愈 加 重 要 田 间 机 械 化 向 着 大 型 化 的 阶 段 发 展 除 2011 年 外 2004 2019 年 间 有 15 年 的 中 央 一 号 文 件 持 续 关 注 农 机 化 发 展 农 机 补 贴 政 策 开 始 向 大 型 农 机 和 农 机 社 会 化 服 务 倾 斜 相 比 之 下 小 型 农 机 市 场 已 经 接 近 饱 和 从 2013 年 开 始 出 现 连 续 5 年 的 下 降 中 国 田 间 机 械 化 发 展 存 在 区 域 化 差 异 中 国 幅 员 辽 阔 各 地 区 自 然 地 理 条 件 和 农 业 资 源 存 在 很 大 的 差 异 机 械 化 在 各 个 时 期 都 存 在 区 域 间 的 不 平 衡 演 变 趋 势 也 不 同 到 2016 年 全 国 机 械 化 率 已 经 达 到 65 2 东 北 三 省 超 过 80 基 本 实 现 粮 食 生 产 全 程 机 械 化 其 他 地 区 的 机 械 化 水 平 都 有 大 幅 度 提 升 综 合 水 平 低 于 30 的 只 有 云 南 福 建 和 贵 州 三 地 同 时 区 域 间 的 不 平 衡 也 逐 渐 减 小 可 能 的 原 因 是 大 规 模 的 农 机 跨 区 服 务 成 为 中 国 多 地 实 现 机 械 化 水 平 提 升 的 重 要 推 动 力 21 2 2 1 种 植 机 械 田 间 作 物 种 植 技 术 的 机 械 化 发 展 依 托 于 自 动 化 与 智 能 化 的 发 展 现 阶 段 种 植 技 术 机 械 化 的 发 展 中 自 动 化 与 智 能 化 的 发 展 主 要 体 现 在 导 航 系 统 中 22 目 前 我 国 正 在 积 极 推 广 基 于 GPS global po sitioning system 的 智 能 化 机 械 差 分 卫 星 定 位 系 统 DGPS 但 其 价 格 高 体 积 大 功 耗 高 传 感 器 技 术 可 实 现 更 好 的 机 械 化 种 植 过 程 通 过 传 感 器 技 术 获 取 土 壤 的 含 水 率 pH 值 有 机 质 含 量 电 导 率 土 壤 养 分 及 土 壤 耕 作 助 力 等 信 息 对 田 间 信 息 进 行 准 确 测 量 和 控 制 有 利 于 农 田 的 经 营 管 理 和 决 策 对 农 作 物 产 量 的 预 测 也 起 到 了 重 要 的 作 用 水 稻 是 我 国 南 部 地 区 的 重 要 作 物 水 稻 生 产 主 要 有 六 大 环 节 23 第 一 个 是 大 田 耕 整 技 术 大 多 采 用 58 8kW 以 上 的 拖 拉 机 配 套 旋 耕 机 干 旋 耕 然 后 是 机 械 化 育 种 技 术 机 械 化 插 秧 技 术 田 间 机 械 化 管 理 技 术 成 熟 后 的 机 械 化 干 燥 技 术 和 秸 秆 机 械 化 还 田 技 术 水 稻 种 植 包 括 直 播 及 育 秧 移 栽 两 种 方 式 24 机 械 化 水 稻 直 播 技 术 与 传 统 的 育 苗 移 栽 插 秧 方 式 相 比 减 少 了 育 秧 拔 秧 插 秧 等 环 节 2020 年 广 东 省 共 有 213 3 万 km 2 春 耕 农 田 推 广 了 无 人 机 水 稻 直 播 技 术 25 为 农 业 发 展 提 质 增 效 提 供 了 支 撑 近 年 来 我 国 大 力 推 广 水 稻 育 插 秧 机 械 化 技 术 出 台 相 关 补 贴 政 策 26 很 多 地 区 补 贴 总 额 达 到 50 在 政 策 支 持 下 水 稻 种 植 机 械 化 水 平 大 幅 提 升 2000 2014 年 全 国 水 稻 种 植 机 械 化 程 度 由 5 提 高 到 38 2 2 2 植 保 机 械 田 间 农 业 机 械 化 向 着 基 于 信 息 和 知 识 支 持 的 现 代 化 农 业 发 展 核 心 是 动 态 实 时 地 获 取 田 间 土 壤 和 作 物 的 信 息 诊 断 作 物 的 长 势 和 产 量 时 空 差 异 的 原 因 并 对 田 间 作 物 进 行 准 确 的 灌 溉 施 肥 喷 药 最 大 限 度 地 提 高 水 肥 和 杀 虫 剂 的 利 用 效 率 减 少 环 境 污 染 获 得 最 佳 的 经 济 效 益 和 生 态 效 益 27 通 过 遥 感 技 术 可 获 得 田 间 作 物 的 生 成 信 息 近 年 来 很 多 学 者 开 始 对 高 光 谱 遥 感 在 作 物 生 成 信 息 提 取 进 行 研 究 利 用 计 算 机 视 觉 中 植 物 与 背 景 的 颜 色 信 息 形 状 信 息 和 纹 理 信 息 提 取 出 植 物 生 长 状 态 作 物 是 否 生 病 等 一 系 列 信 息 可 以 对 多 种 作 物 如 水 稻 小 麦 玉 米 甘 蔗 等 进 行 作 业 同 时 可 以 利 用 无 人 机 进 行 病 虫 害 的 治 理 结 合 基 于 GPS 的 自 动 导 航 技 术 数 字 信 息 化 技 术 使 用 无 人 机 自 动 施 药 大 幅 提 高 了 施 药 效 率 实 现 了 远 距 离 操 作 降 低 了 农 药 对 施 药 人 员 的 危 害 28 通 过 多 传 感 技 术 融 合 可 以 远 距 离 采 集 信 息 实 现 作 物 的 监 测 控 制 但 还 需 要 解 决 通 讯 协 议 不 完 善 无 线 模 块 成 本 高 安 全 性 和 能 源 等 问 题 水 稻 高 效 植 保 机 械 化 技 术 采 用 担 架 式 自 走 式 喷 杆 喷 雾 器 飞 行 器 等 高 效 植 保 机 械 化 完 成 水 稻 病 虫 害 的 防 治 叶 面 肥 有 机 肥 的 喷 施 高 效 植 保 机 械 作 业 效 率 高 药 物 沉 积 分 布 均 匀 度 好 通 过 提 高 雾 化 效 果 控 制 雾 滴 大 小 穿 透 性 能 和 分 布 均 匀 度 大 幅 度 提 高 药 物 利 用 率 在 果 园 生 产 应 用 的 植 保 机 相 对 机 型 单 一 由 于 田 园 的 不 确 定 因 素 多 农 药 喷 雾 效 果 性 能 不 稳 定 喷 药 高 度 难 以 控 制 智 能 果 园 植 保 机 集 电 控 液 压 机 械 和 无 线 遥 控 于 一 体 采 用 履 带 式 代 替 轮 式 液 压 驱 动 代 替 传 统 齿 轮 箱 药 箱 设 计 增 加 液 位 计 等 更 加 方 便 了 果 园 植 保 机 作 业 29 采 用 重 力 补 偿 PD 控 制 器 与 BP 神 经 网 络 结 合 可 改 进 四 旋 翼 植 保 机 高 度 的 控 制 精 度 提 高 药 液 的 喷 施 精 度 30 3 2022 年 1 月 农 机 化 研 究 第 1 期 2 2 3 收 获 机 械 田 间 作 物 收 获 机 械 化 是 农 业 机 械 化 的 关 键 组 成 部 分 收 获 机 械 往 往 结 构 较 为 复 杂 各 个 模 块 的 工 作 状 态 需 要 实 时 监 测 现 代 传 感 器 技 术 电 子 信 息 技 术 的 发 展 促 进 了 收 获 机 械 的 发 展 31 32 以 传 感 器 技 术 电 子 信 息 技 术 为 基 础 建 立 实 时 电 子 监 控 设 备 通 过 监 控 设 备 获 取 机 械 作 业 状 态 相 比 于 人 工 监 测 效 率 更 高 且 错 误 率 更 低 我 国 是 世 界 第 二 大 玉 米 生 产 国 玉 米 产 量 约 占 世 界 总 产 量 的 20 33 近 年 来 我 国 玉 米 收 获 机 械 化 取 得 了 较 大 进 展 2014 年 我 国 玉 米 收 获 机 械 化 程 度 达 到 56 与 2000 年 相 比 提 高 了 54 3 个 百 分 点 收 获 机 械 作 业 领 域 不 仅 包 括 粮 食 生 产 也 包 括 各 类 经 济 作 物 毛 豆 收 获 机 械 的 研 制 实 现 了 菜 用 鲜 毛 豆 的 机 械 化 采 收 34 35 榨 菜 收 获 机 械 的 研 制 经 历 了 漫 长 过 程 研 发 机 型 从 榨 菜 的 连 根 拔 出 分 离 青 头 根 和 叶 及 清 理 泥 土 36 到 一 次 性 完 成 榨 菜 的 断 叶 松 土 拔 出 切 根 37 再 改 进 榨 菜 叶 的 切 除 榨 菜 根 的 切 断 及 榨 菜 茎 输 送 时 的 高 效 清 理 38 以 及 改 进 提 高 收 割 机 的 机 头 收 割 效 率 39 增 加 机 身 随 意 转 向 40 与 平 衡 装 置 41 再 发 展 到 全 自 动 采 摘 即 从 单 一 模 式 发 展 到 产 品 保 护 监 控 信 息 化 等 42 2015 年 宁 波 市 农 机 科 技 推 广 项 目 实 现 了 榨 菜 叶 片 分 离 茎 叶 去 除 等 自 动 化 作 业 流 程 对 解 决 劳 动 力 紧 缺 提 高 榨 菜 采 摘 效 率 具 有 重 要 意 义 西 南 大 学 也 开 展 了 榨 菜 收 获 机 械 研 制 43 开 发 了 与 收 获 机 械 相 匹 配 适 于 丘 陵 山 区 作 业 的 青 菜 头 拔 取 提 升 机 构 44 和 切 割 装 置 45 2019 年 南 京 农 机 研 究 所 成 功 研 发 了 手 扶 式 榨 菜 收 获 机 简 化 了 榨 菜 收 获 装 置 提 高 了 机 械 灵 活 收 获 效 率 近 年 来 我 国 田 间 作 物 收 获 过 程 的 机 械 化 程 度 逐 步 提 升 但 仍 存 在 发 展 不 平 衡 等 问 题 据 统 计 我 国 平 地 果 园 果 品 收 获 机 械 化 水 平 仅 为 4 46 在 收 获 机 械 化 的 研 发 投 入 方 面 对 经 济 作 物 机 械 化 的 投 入 远 小 于 对 粮 食 作 物 机 械 化 的 研 发 投 入 经 济 作 物 机 械 化 普 及 程 度 也 远 小 于 粮 食 作 物 2 2 4 包 装 机 械 自 改 革 开 放 以 来 随 着 经 济 水 平 不 断 提 升 我 国 的 包 装 机 械 产 业 也 逐 步 发 展 起 来 20 世 纪 90 年 代 包 装 机 械 产 业 平 均 增 速 达 到 了 20 以 上 47 高 于 我 国 机 械 工 业 的 整 体 增 长 速 度 也 高 于 包 装 工 业 的 平 均 增 长 速 度 十 一 五 规 划 中 国 家 发 改 委 将 包 装 机 械 列 为 食 品 工 业 的 重 点 优 先 发 展 领 域 据 中 国 食 品 和 包 装 机 械 工 业 协 会 统 计 在 2006 2010 年 期 间 我 国 食 品 和 包 装 机 械 的 平 均 增 长 速 率 达 到 21 以 上 包 装 机 械 是 包 装 产 业 的 六 大 子 行 业 之 一 48 也 是 其 他 五 大 子 行 业 发 展 的 基 础 因 此 包 装 机 械 对 包 装 产 业 的 发 展 起 着 至 关 重 要 的 作 用 我 国 包 装 产 业 在 近 年 来 发 展 快 速 其 产 业 总 值 已 达 到 世 界 第 二 但 由 于 关 键 技 术 和 关 键 人 才 的 欠 缺 研 发 资 金 投 入 不 足 开 发 能 力 较 低 等 原 因 包 装 机 械 仍 然 是 制 约 包 装 工 业 发 展 的 一 项 重 要 因 素 随 着 我 国 商 品 经 济 的 繁 荣 消 费 者 对 于 粮 食 水 果 蔬 菜 烟 叶 茶 叶 等 农 副 产 品 的 包 装 需 求 也 在 进 一 步 提 升 截 至 2012 年 中 国 包 装 机 械 生 产 商 数 量 达 到 了 3600 家 且 20 家 产 值 过 亿 机 械 化 包 装 不 仅 应 用 于 粮 食 作 物 49 也 应 用 于 其 它 各 种 经 济 作 物 50 52 所 研 制 的 各 种 包 装 机 械 及 其 控 制 系 统 包 括 基 于 ADMS 的 水 果 套 网 包 装 机 械 53 基 于 PLC 气 动 式 水 果 套 网 包 装 的 控 制 系 统 54 基 于 嵌 入 式 ARM 的 果 蔬 包 装 机 智 能 控 制 系 统 55 基 于 DSP 的 果 蔬 包 装 机 控 制 系 统 56 及 基 于 机 器 视 觉 和 智 能 算 法 的 榨 菜 全 自 动 包 装 系 统 57 等 3 田 间 作 物 机 械 应 用 存 在 的 问 题 1 区 域 发 展 不 平 衡 问 题 我 国 幅 员 辽 阔 自 然 地 理 环 境 差 异 巨 大 种 植 的 作 物 也 不 尽 相 同 田 间 机 械 化 需 求 程 度 不 同 必 须 针 对 具 体 的 情 况 进 行 合 理 的 机 械 化 操 作 否 则 收 益 甚 微 甚 至 浪 费 大 量 的 人 力 物 力 及 自 然 资 源 58 2 种 植 耕 地 规 模 小 中 国 现 阶 段 家 庭 承 包 责 任 制 使 得 耕 地 相 对 分 散 是 田 间 机 械 化 的 主 要 问 题 不 同 于 美 国 俄 罗 斯 等 国 家 大 规 模 农 场 模 式 多 数 地 区 属 于 小 农 种 植 普 通 的 种 植 技 术 能 够 实 现 农 业 技 术 的 需 求 除 了 北 方 和 新 疆 地 区 具 有 大 规 模 耕 地 南 方 很 多 地 区 不 适 合 大 型 机 械 化 连 片 作 业 全 程 机 械 化 发 展 缓 慢 59 3 城 镇 化 加 剧 随 着 城 镇 化 加 剧 农 村 年 轻 人 受 经 济 利 益 政 策 的 驱 动 外 出 打 工 的 越 来 越 多 新 生 代 人 口 教 育 水 平 提 高 愿 意 从 事 农 业 耕 作 的 人 群 趋 向 老 龄 化 农 业 生 产 机 械 化 新 技 术 新 工 具 推 广 难 度 大 造 成 机 械 化 发 展 减 缓 4 农 机 购 置 补 助 力 度 不 够 大 农 民 收 入 有 限 不 愿 意 提 高 生 产 投 入 成 本 他 们 可 以 承 担 的 风 险 较 小 由 于 购 置 机 械 化 成 本 过 高 收 回 成 本 周 期 过 长 所 以 必 须 提 高 对 农 机 购 置 的 补 贴 力 度 5 机 械 化 推 广 力 度 不 足 农 民 获 取 信 息 的 途 径 有 限 且 对 机 械 化 认 识 水 平 程 度 不 高 农 业 部 门 对 农 作 物 全 程 机 械 化 生 产 技 术 的 引 导 宣 传 推 广 力 度 不 够 4 2022 年 1 月 农 机 化 研 究 第 1 期 没 有 形 成 主 要 作 物 全 程 机 械 化 的 氛 围 农 民 对 主 要 作 物 全 程 机 械 化 机 械 购 买 积 极 性 不 高 60 6 农 业 机 械 化 扶 持 的 配 套 政 策 不 够 完 善 除 农 机 购 置 补 贴 以 外 相 关 部 门 应 当 进 一 步 完 善 农 业 机 械 化 扶 持 政 策 进 一 步 构 建 完 整 的 扶 持 政 策 体 系 如 增 大 农 业 机 械 废 弃 后 更 新 补 贴 力 度 完 善 农 业 机 械 燃 料 补 贴 制 度 及 加 强 农 机 操 作 技 术 培 训 等 61 4 田 间 作 物 机 械 研 发 思 路 与 展 望 4 1 田 间 机 械 研 发 思 路 1 以 技 术 创 新 实 现 生 产 过 程 智 能 化 随 着 机 械 化 水 平 的 提 高 人 们 对 机 械 化 的 要 求 也 在 不 断 提 高 为 了 能 够 解 决 当 前 社 会 劳 动 力 不 足 机 械 化 的 水 平 不 高 等 问 题 必 须 提 高 机 械 化 水 平 62 结 合 当 前 的 自 动 化 技 术 水 平 的 提 高 及 对 产 品 质 量 的 需 求 不 断 提 高 生 产 机 械 全 程 自 动 化 及 智 能 化 成 为 一 种 趋 势 为 此 可 通 过 智 能 传 感 器 和 一 系 列 优 化 算 法 使 得 生 产 过 程 智 能 化 成 为 一 种 可 能 63 2 建 立 信 息 化 管 理 系 统 实 现 生 产 过 程 自 动 化 随 着 物 联 网 水 平 的 不 断 提 高 及 5G 技 术 的 发 展 万 物 互 联 的 时 代 已 经 到 来 当 前 机 械 化 发 展 可 以 借 助 物 联 网 技 术 的 优 点 实 现 从 作 物 种 植 前 到 种 植 后 处 理 实 现 全 程 智 能 化 管 理 以 极 大 地 降 低 劳 动 成 本 提 高 生 产 效 益 和 品 质 64 65 4 2 推 广 建 议 1 提 高 惠 农 政 策 针 对 目 前 农 业 发 展 现 状 可 以 适 当 调 整 农 业 政 策 更 好 地 完 善 三 农 政 策 为 农 业 机 械 化 发 展 提 供 相 应 的 补 助 政 府 在 采 取 一 系 列 措 施 的 同 时 要 做 好 宣 传 工 作 让 农 民 切 身 感 受 到 惠 农 政 策 的 实 际 意 义 逐 渐 改 变 对 机 械 化 的 认 识 2 因 地 制 宜 针 对 中 国 幅 员 辽 阔 自 然 环 境 差 异 巨 大 作 物 不 尽 相 同 各 地 作 物 生 长 特 点 和 种 植 规 范 不 同 的 特 点 根 据 作 物 地 理 位 置 等 发 展 和 推 广 符 合 当 地 的 机 械 化 工 具 并 培 养 专 业 的 人 才 结 合 国 内 外 相 关 的 农 业 技 术 发 展 当 地 特 色 农 业 经 济 3 完 善 技 能 培 训 随 着 科 技 技 术 的 提 高 和 创 新 传 统 的 技 术 员 工 对 新 的 机 械 化 技 术 接 受 程 度 不 同 对 新 的 技 术 掌 握 程 度 不 高 可 以 通 过 建 立 定 点 示 范 园 区 加 强 农 民 对 田 间 机 械 化 种 植 技 术 的 认 识 改 变 原 有 观 念 参 考 文 献 1 赵 忠 梅 浅 析 农 业 机 械 自 动 化 的 发 展 现 状 和 发 展 策 略 J 农 业 开 发 与 装 备 2020 3 67 69 2 罗 锡 文 廖 娟 胡 炼 等 提 高 农 业 机 械 化 水 平 促 进 农 业 可 持 续 发 展 J 农 业 工 程 学 报 2016 32 1 1 11 3 潘 彪 田 志 宏 农 业 机 械 对 外 贸 易 的 产 品 口 径 和 分 类 问 题 研 究 J 中 国 农 业 大 学 学 报 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