我國丘陵山區(qū)應(yīng)對農(nóng)機(jī)化兩大困境的新對策—基于宜機(jī)化土地整治

陳 建

(西南大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，重慶 400716)

0 引言

目前，我國丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化面臨兩大困境：一是整體說來，在已實現(xiàn)機(jī)械化的環(huán)節(jié)，勞動生產(chǎn)率低、勞動強(qiáng)度大及資源利用率低的問題非常突出；二是在沒有實現(xiàn)機(jī)械化的地方和作業(yè)環(huán)節(jié)，機(jī)械化推進(jìn)艱難緩慢。多年的農(nóng)機(jī)化實踐表明：土地條件是制約丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)一步發(fā)展的第一因素。

但另一方面，近年來這一地區(qū)的一些土地整治項目及研究工作主要將注意力集中在耕地的數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境及景觀等方面，并沒有很好地回應(yīng)推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和提升農(nóng)業(yè)機(jī)械化效果的現(xiàn)實需求。面對困境，2015年以來，山地、丘陵分別占幅員面積76%和22%的重慶實施了一項新的對策：開展宜機(jī)化土地整治行動，跳出農(nóng)機(jī)抓農(nóng)機(jī)，通過整治土地，為大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械順利進(jìn)入田間高效作業(yè)及轉(zhuǎn)移創(chuàng)造了良好的條件，從而實現(xiàn)了用大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械取代微小型機(jī)械及人工進(jìn)行全程作業(yè)，提高了勞動生產(chǎn)率、土地產(chǎn)出率及資源利用率。

1 我國丘陵山區(qū)農(nóng)機(jī)化面臨的兩大困境

1.1 機(jī)械化效果不顯著

農(nóng)業(yè)機(jī)械化的主要作用在于降低勞動強(qiáng)度與提高勞動生產(chǎn)率、土地產(chǎn)出率及資源利用率，從而提高農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益及社會效益。但在目前我國丘陵山區(qū)大多數(shù)已實現(xiàn)機(jī)械化的環(huán)節(jié)，這些作用并不充分，僅僅實現(xiàn)了“機(jī)械化1.0”(即實現(xiàn)了機(jī)械化零的突破)，由機(jī)械代替了人畜作業(yè)，但存在著勞動強(qiáng)度大及勞動生產(chǎn)率低的問題。例如，在丘陵山區(qū)，機(jī)耕率較高，但主要是依靠微耕機(jī)來實現(xiàn)的，然而“微耕機(jī)解放了牛，累死了人”卻是操作者的普遍反映[1]。這是因為微耕機(jī)功率小、幅寬窄、速度低、勞動強(qiáng)度大、效率很低。另外，機(jī)器田間轉(zhuǎn)移時間長且非常困難，常常需要搭跳板，挖臨時通道，人拉、抬、推，不僅勞神費力，還不時伴隨著人、機(jī)傷害的危險。由于農(nóng)機(jī)作業(yè)勞動生產(chǎn)率較低，其對土地產(chǎn)出率提高的貢獻(xiàn)也極為有限；同時，微小型機(jī)械日趨飽和，利用率低。

1.2 機(jī)械化推進(jìn)艱難緩慢

為了推進(jìn)丘陵山區(qū)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化，相關(guān)各方付出了巨大努力，但收效不大。以重慶為例，2007年農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)在重慶市建設(shè)全國農(nóng)業(yè)機(jī)械化綜合示范基地[2]，要求重慶探索出一條適合丘陵山區(qū)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展道路。2011年，為認(rèn)真貫徹落實《國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)工業(yè)又好又快發(fā)展的意見》精神，重慶市政府出臺了《關(guān)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)工業(yè)發(fā)展的意見》，提出到2020年建成全國最大的小型農(nóng)機(jī)裝備制造基地[3]。2011年，重慶市科委啟動了包括“重慶市農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖”在內(nèi)的“重慶市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖”的研究工作[4]。與此同時，農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼力度持續(xù)增大，農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼快速跟進(jìn)，小型農(nóng)業(yè)機(jī)械不斷涌現(xiàn)。所有這些對促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化起到了一定的作用，使重慶市的耕種收綜合機(jī)械化率從2007年的13.23%提高到2012年的33.05%及2016年的45%；但是，農(nóng)業(yè)機(jī)械化推進(jìn)緩慢，困難重重。以機(jī)播為例，時至2012年，重慶的水稻、油菜及馬鈴薯的機(jī)播水平分別為17.10%、0.39% 及 0.03%，而小麥、玉米、大豆、花生及棉花的播種幾乎全由人工完成。所使用的水稻插秧機(jī)主要有兩行步行式、四行步行式及六行乘坐式插秧機(jī)3種機(jī)型。兩行機(jī)適宜于小田塊，但效率低、價格高，且由于獨輪結(jié)構(gòu)不便操作；四行機(jī)效率較高，容易操控，但由于較重難于轉(zhuǎn)移；六行機(jī)操作更方便，效率更高，但同時要求田塊較大且具備合適的道路條件，然而滿足要求的地方極為有限。為了推進(jìn)機(jī)插，重慶市提高插秧機(jī)補(bǔ)貼力度，最高時國家、市、縣(區(qū))三級補(bǔ)貼高達(dá)機(jī)器售價的85%以上，隨后又推行450元/hm2的機(jī)插作業(yè)補(bǔ)貼，但效果仍不顯著。

2 制約丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的第一因素

制約丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的因素涉及農(nóng)機(jī)作業(yè)條件(自然條件、基礎(chǔ)設(shè)施)、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械裝備、種植制度、人員素質(zhì)、科技能力、社會服務(wù)及政府支持等[1，5-10]。這些因素中，哪一個因素最重要呢？這是一個見仁見智的問題，同時也是一個隨時空條件變化而變化的問題。就目前情況來分析，第一因素是農(nóng)機(jī)作業(yè)條件。按耕種收綜合機(jī)械化率從高到低排序，將全國31個省(市、區(qū))及新疆兵團(tuán)分成3個方陣。根據(jù)《2012年全國農(nóng)業(yè)機(jī)械化統(tǒng)計年報》，第三方陣包括的11個省(市、區(qū))依次是湖北(45.81%)、云南(41.38%)、四川(40.96%)、廣東(40.09%)、甘肅(40.02%)、湖南(37.81%)、廣西(37.23%)、海南(33.66%)、福建(33.46%)、重慶(33.05%)及貴州(16.74%)。另一方面，全國有11個省(市、區(qū))的丘陵和山地面積與耕地面積之比大于60%，依次是貴州(95.6%)、云南(92.3%)、四川(91.4%)、重慶(85.3%)、福建(78.9%)、廣西(73.3%)、江西(70.3%)、浙江(70.0%)、廣東(63.8%)、湖北(62.5%)及湖南(62.4%)[5]。對照上述兩個排位，可以看出：綜合機(jī)械化率排在第三方陣的11省(市、區(qū))中，貴州、云南、四川、重慶、福建、廣西、廣東、湖北、湖南等9省(市、區(qū))均是丘陵山區(qū)占比較大的，僅有海南及甘肅例外；而在丘陵和山地面積與耕地面積之比大于60%的11個省(市、區(qū))中，只有浙江和江西兩省綜合機(jī)械化率進(jìn)入了第二方陣，丘陵山區(qū)高占比與綜合機(jī)械化率低排位的重合度高達(dá)82%。這說明，兩者之間具有極強(qiáng)的因果關(guān)系。

事實上，丘陵山區(qū)地塊狹小零碎分散且有高差，道路條件極差，因而只能依靠微小型農(nóng)業(yè)機(jī)械；但這類機(jī)械田間作業(yè)效率低，道路至田間及田塊之間的轉(zhuǎn)移、運輸困難，不改變這種農(nóng)機(jī)作業(yè)條件，就無法運用大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械，勞動生產(chǎn)率的提高就難以實現(xiàn)。

縱觀世界丘陵山區(qū)占比很大并已實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的國家及地區(qū)，沒有哪一個國家沒有經(jīng)過科學(xué)合理的田地整治。盡管按照著名農(nóng)業(yè)發(fā)展經(jīng)濟(jì)學(xué)家速水佑次郎及弗農(nóng).拉坦的資源稟賦誘導(dǎo)技術(shù)變革理論，一國農(nóng)業(yè)增長選擇怎樣的技術(shù)進(jìn)步道路，取決于該國的資源稟賦狀況。土地資源豐富而勞動力稀缺的國家，選擇機(jī)械技術(shù)進(jìn)步的道路是最有效率的，如美國；相反，土地資源稀缺而勞動力豐富的國家，則選擇生物化學(xué)進(jìn)步的道路是最優(yōu)的，如日本[11]。然而，以山地、丘陵地形為主的日本從1965年開始便組織實施了長達(dá)40年的4期土地改良計劃，以興建水田排灌設(shè)施、加強(qiáng)農(nóng)田道路建設(shè)、擴(kuò)大土地經(jīng)營規(guī)模和田塊標(biāo)準(zhǔn)化為目標(biāo)，為農(nóng)業(yè)機(jī)械化創(chuàng)造了條件。有相似地形地貌的韓國及我國臺灣也進(jìn)行了類似的工作[5，12]。山地丘陵占國土面積76.9%的意大利在從水稻出口國一度成為進(jìn)口國后，也對土地進(jìn)行了大規(guī)模的平整改造，從而大大提高了機(jī)械化生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，又重新成為世界最大的水稻出口國之一[13]。

很長時間以來，我國學(xué)者都呼吁借鑒發(fā)達(dá)國家與地區(qū)發(fā)展丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的經(jīng)驗，進(jìn)行土地整治及道路修建，為農(nóng)業(yè)機(jī)械順利高效作業(yè)創(chuàng)造條件[1，5，7-10，12,14-16]，但主要由于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平及體制機(jī)制等方面的原因，這些建議在實際工作中至今仍未得到足夠的重視，目前已經(jīng)成為我國丘陵山區(qū)推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化無法回避、刻不容緩的工作了，且我國已有經(jīng)濟(jì)能力來處理這一問題了。

3 我國丘陵山區(qū)土地整治與農(nóng)業(yè)機(jī)械化的關(guān)系

我國丘陵山區(qū)土地整治自20世紀(jì)90年代中期開始實行，其目標(biāo)是增加有效耕地面積，以彌補(bǔ)建設(shè)用地。隨著土地整治工作的展開，研究工作也積極跟進(jìn)。應(yīng)該說，由國土、農(nóng)綜、水利等部門主導(dǎo)的整治工作及相關(guān)學(xué)者的研究對于確保我國耕地的質(zhì)量及數(shù)量、解決“三農(nóng)”問題及優(yōu)化農(nóng)村生態(tài)與景觀從不同側(cè)面都起到了較好的作用。然而，不得不說，一些工程及研究并沒有將土地整治與推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和提升農(nóng)業(yè)機(jī)械化效果的需求緊密結(jié)合起來。這可以歸納分析如下[17-20]：

1) 在評價土地整治效果時，僅將農(nóng)業(yè)機(jī)械化作為社會效益予以考慮，沒有充分認(rèn)識到農(nóng)業(yè)機(jī)械化帶來的經(jīng)濟(jì)效益。

2) 在考慮農(nóng)業(yè)機(jī)械化時，采用的指標(biāo)是可機(jī)械化作業(yè)面積比率，沒有考慮機(jī)型的大小在勞動生產(chǎn)率方面表現(xiàn)出來的巨大差異。

3) 修建道路時，沒有考慮機(jī)器通過的可能性。從重慶市土地整理項目工程規(guī)格來看，0.6m規(guī)格的生產(chǎn)路比重遠(yuǎn)高于0.8m規(guī)格的比重，如果不是十分特殊和迫切的要求，1.0m的生產(chǎn)路幾乎不做考慮；3.0、3.5m規(guī)格的田間路比重一般顯著高于4.0m規(guī)格的田間路比重，有些項目甚至不涉及新建田間路[21]。因此，土地整治后道路系統(tǒng)僅方便了人的出行，三輪車、小型拖拉機(jī)都難以通過，更不用說大中型拖拉機(jī)了。

4) 用田塊形狀指數(shù)(圓度指數(shù))和分形維數(shù)(方度指數(shù))比較土地整治前后的情況，它們分別表示田塊形狀接近圓形、正方形的程度；但對于機(jī)械化作業(yè)田塊來說，這并不是好的評價指標(biāo)。為了提高作業(yè)效率，顯然正方形好于圓形，而長方形好于正方形。D.R.亨特指出，“長地塊可明顯提高行走法的時間效率……一個荒謬的極端情況是，最有效的地塊形狀是地塊寬度只有農(nóng)機(jī)具寬度那樣大，這樣就沒有回轉(zhuǎn)的時間損失了[22]”。日本政府推薦規(guī)格化水田，即長l00m、寬30m、水平度小于2.5cm[5]。我國農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)要求“田塊形狀選擇依次為長方形、正方形、梯形或其它形狀，長寬比一般應(yīng)控制在4:1～20:1[23]”。

5)只有機(jī)耕干道而沒有機(jī)耕支道，機(jī)器無法下田，只有在干道上望“田”興嘆。

6)為了排水，在田間修建水泥渠道，導(dǎo)致機(jī)器田間轉(zhuǎn)移困難。

4 針對困境的新對策-宜機(jī)化土地整治及其效果

4.1 宜機(jī)化土地整治的主要內(nèi)容

重慶市開展的宜機(jī)化土地整治旨在通過整治丘陵山區(qū)的土地，使其適宜于大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械高效作業(yè)，其主要內(nèi)容為：在土地承包人自愿的前提下，根據(jù)國家《高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)通則》的要求，政府按每667hm2補(bǔ)貼1 000、1 500、2 000元的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行資助，并充分利用以前各類土地建設(shè)的成果，通過消坎、填溝、建梯等工程措施，將一定區(qū)域內(nèi)的“巴掌田” “雞窩地”且有高差的地塊進(jìn)行合并，因地按需地整治成水平條田、坡式梯田、緩坡地塊及梯臺地塊等4類地塊，按照能大則大、能長則長、盡量提高機(jī)械作業(yè)效率的原則，對每一類地塊的長、寬、面積及縱、橫向坡度等指標(biāo)都提出了明確的技術(shù)要求；聯(lián)通外部路網(wǎng)，調(diào)順耕作道、生產(chǎn)便道及溝渠，實現(xiàn)道路、地塊互聯(lián)互通；協(xié)調(diào)防洪防漬及抗旱灌溉；同時，通過秸稈還田、綠肥種植、糞肥施用、深松及旋耕等措施，快速熟化生土，增加土壤有機(jī)質(zhì)，培肥土壤。

4.2 宜機(jī)化土地整治對農(nóng)業(yè)機(jī)械化的效果

1)大幅度地提高了勞動生產(chǎn)率。在重慶永川陶義農(nóng)機(jī)股份合作社，土地整治前耕地采用4.4kW的微耕機(jī)，2人輪流操作，每人每天作業(yè)0.167hm2；人工移栽油菜時，每人每天完成0.046hm2；油菜收獲采用久保田688聯(lián)合收割機(jī)，由于田間轉(zhuǎn)移每臺車需配3人，每天工作8h，但實際收割時間只有4h，每人每天作業(yè)0.18hm2。土地整治后，耕地采用55.2kW的拖拉機(jī)帶動耕幅為2.3m的旋耕機(jī)，每人每天作業(yè)2hm2；采用電動撒播機(jī)直播油菜時，每人每天作業(yè)2.8hm2；采用久保田688聯(lián)合收割機(jī)，1人即可完成作業(yè)，每人每天作業(yè)2.5hm2。耕種收勞動生產(chǎn)率分別是整治前的12、60.1及13.9倍。

2)提高了土地產(chǎn)出率。首先，土地整治消除了田埂、廂溝及耕作死角，耕地面積普遍增加3%～5%，有的甚至達(dá)到10%；其次，通過整治，大片撂荒地得到了利用，僅在潼南區(qū)，近兩年來就有超過1 333hm2的荒廢多年的田地重新種植作物；再次，整治后的土地平坦，土層增厚，加上培肥措施，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)；最后，作業(yè)效率的提高縮短了收獲和播種時間，從而使得提高復(fù)種指數(shù)成為可能。例如，在永川圓桂農(nóng)機(jī)股份合作社，土地整治前只種一季水稻，整治后改為稻油輪作；在永川陶義農(nóng)機(jī)股份合作社，高粱-再生高粱-油菜一年三熟取代了高粱-油菜兩熟模式。

3)提高了資源利用率。不進(jìn)行土地整治，丘陵山區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)只能依靠微小型農(nóng)業(yè)機(jī)械，這類機(jī)械資源利用率很低。例如，據(jù)初步統(tǒng)計，在重慶，絕大多數(shù)微耕機(jī)1年工作時間至多100h，使用壽命不超過3年；而大中型拖拉機(jī)一年平均工作1 500h，使用壽命6年。因此，在整個壽命期大中型拖拉機(jī)的工作時間是微耕機(jī)的30倍。此外，微小型機(jī)械大多功能單一，如微耕機(jī)除旋耕作業(yè)外，很難掛接其它機(jī)具進(jìn)行諸如犁、耙、深松、播種、運輸?shù)茸鳂I(yè)，這就使得我國丘陵山區(qū)農(nóng)用動力機(jī)械與作業(yè)機(jī)械的比值低至1:1.16，與1:1.6的全國平均值相比有很大差距，更遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家1:6的水平。這意味著動力機(jī)械大部分時間閑置無用，造成資源的浪費。隨著我國農(nóng)業(yè)全程全面機(jī)械化的推進(jìn)，勢必需要更多的作業(yè)機(jī)械及與之配套的動力機(jī)械，從而使得這一狀況不但不可能好轉(zhuǎn)，而且由于作業(yè)環(huán)節(jié)的增加及規(guī)模化程度較低有可能進(jìn)一步惡化。宜機(jī)化土地整治徹底改變了這一狀況，除極少數(shù)自走式農(nóng)業(yè)機(jī)械外，大中型拖拉機(jī)配帶不同機(jī)械進(jìn)行多種農(nóng)業(yè)作業(yè)，動力機(jī)械的需求量大為減少。以潼南區(qū)章宏生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司為例，上述比值現(xiàn)已達(dá)到1:4.1。另外，由于整治后地塊變大，并且相互連通，從而節(jié)省了原本機(jī)械在田間頻繁轉(zhuǎn)移及掉頭時消耗的能源。

5 發(fā)展建議

1) 科學(xué)合理地進(jìn)行土地整治，為大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械高效作業(yè)創(chuàng)造條件，是推進(jìn)我國丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的必由之路，目前刻不容緩，必須高度重視。近兩年來，重慶的宜機(jī)化土地整治實踐為我們提供了具有中國特色的促進(jìn)丘陵山區(qū)農(nóng)機(jī)化的案例，值得大力研究和廣泛借鑒。

2) 在相關(guān)研究中，應(yīng)從全局最優(yōu)出發(fā)，多學(xué)科融合，系統(tǒng)探討農(nóng)業(yè)機(jī)械化、農(nóng)業(yè)水土工程、包括能源、材料在內(nèi)的資源利用問題，為追求農(nóng)業(yè)最大的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益及生態(tài)效益提供理論支撐。

3) 實施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略，突破目前仍然存在的體制機(jī)制障礙，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，整合資源，協(xié)調(diào)利益，全面考慮山水田林路的綜合治理，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。