農(nóng)機(jī)工程在農(nóng)業(yè)節(jié)能與生產(chǎn)中的作用

劉曉亮

(哈爾濱市阿城區(qū)亞溝街道辦事處，哈爾濱 150321)

0 引言

農(nóng)業(yè)作為我國各行業(yè)發(fā)展的重要基石，近年來也逐步朝著資源節(jié)約與高效生產(chǎn)的方向發(fā)展，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在資源利用率低、生態(tài)環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，限制了農(nóng)業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展。因此，如何通過農(nóng)業(yè)工程建設(shè)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的效率，降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染是當(dāng)前農(nóng)業(yè)相關(guān)工作者研究的熱點(diǎn)。

1 農(nóng)機(jī)工程基本概述

伴隨著我國各行業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)也到了前所未有的改革期，低碳排放、快速高效的農(nóng)業(yè)作業(yè)模式才能滿足我國現(xiàn)有的各行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，政府在農(nóng)業(yè)改革升級(jí)方面也作出了眾多的促進(jìn)措施，如加大農(nóng)機(jī)補(bǔ)助力度、加快新型農(nóng)機(jī)的研究等，不斷提升我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化水平，這對(duì)于我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)作業(yè)模式的創(chuàng)新具有巨大的推動(dòng)作用。

農(nóng)機(jī)工程即為現(xiàn)階段各類機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的統(tǒng)稱[1]，包括農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)、投產(chǎn)、推廣、應(yīng)用和售后維護(hù)，并將機(jī)械化設(shè)備運(yùn)用于農(nóng)業(yè)作業(yè)的種植、保植、收割等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。農(nóng)機(jī)工程的不斷發(fā)展和落地應(yīng)用，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)不僅對(duì)于自然環(huán)境的影響方面起著積極作用，同時(shí)也能通過機(jī)械化作業(yè)方式，降低農(nóng)戶的勞動(dòng)強(qiáng)度，使得農(nóng)戶擁有更多的精力和時(shí)間管理更大面積的作物，對(duì)于我國農(nóng)業(yè)模式從小型農(nóng)業(yè)向大規(guī)模種植管理方向轉(zhuǎn)變也具有推動(dòng)作用。

2 節(jié)能型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的意義

受國際形勢(shì)影響，我國農(nóng)業(yè)經(jīng)歷了以經(jīng)濟(jì)收入為主要目標(biāo)的發(fā)展階段，大量的化肥、農(nóng)藥、高耗能機(jī)械被投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中去，以至于我國農(nóng)業(yè)可用耕種面積逐步減少，且土地的化學(xué)性質(zhì)和物理屬性發(fā)生了不可逆的變化，如土壤板結(jié)、微量元素失衡、植物抗藥性、地下水資源污染等。從資源的產(chǎn)生和消耗場(chǎng)所可以從機(jī)械能源消耗和化石資源消耗兩方面探討農(nóng)機(jī)工程加持下的節(jié)能型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式對(duì)于環(huán)境保護(hù)和提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的影響。

2.1 降低農(nóng)業(yè)機(jī)械在使用過程中不增值資源消耗

近年來，越來越多的農(nóng)業(yè)機(jī)械被運(yùn)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，但受限于農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)和農(nóng)戶的知識(shí)水平，農(nóng)業(yè)的機(jī)械能力在真正作業(yè)過程中存在極大的浪費(fèi)和不必要的損失，因此降低農(nóng)業(yè)機(jī)械在使用過程中的不增值資源消耗，保證農(nóng)業(yè)機(jī)械在設(shè)計(jì)能力內(nèi)的最大功能實(shí)現(xiàn)是新型農(nóng)業(yè)模式必須要面對(duì)和解決的問題。例如，利用四輪拖拉機(jī)在進(jìn)行播種種植、農(nóng)田澆灌和農(nóng)業(yè)作物收割時(shí)，必須根據(jù)載重量和田地內(nèi)道路情況適時(shí)調(diào)整給油量。由于農(nóng)機(jī)操作者的技能問題，為減少農(nóng)機(jī)熄火，給出了超過農(nóng)機(jī)需求的油量，造成了大量的未充分燃燒的油霧流失，過程中的超過能耗需求和過大的動(dòng)力均為農(nóng)業(yè)機(jī)械使用過程中的不增值資源消耗。另外，由于傳統(tǒng)農(nóng)戶并沒有機(jī)械定期報(bào)廢的概念，通常而言，都是在設(shè)備擁有無法修復(fù)的故障時(shí)才會(huì)考慮將設(shè)備進(jìn)行報(bào)廢，而常規(guī)的油管破裂、油封損耗等小問題時(shí)，選擇忽略，導(dǎo)致機(jī)器在使用過程中，投入了大量的能耗資源，但設(shè)備并未能按設(shè)計(jì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)作，這也是農(nóng)業(yè)機(jī)械在使用過程中不增值資源消耗的重要原因之一。

農(nóng)機(jī)工程的不斷豐富和發(fā)展也在逐步改善和解決上述問題，根據(jù)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)模式，設(shè)置合適數(shù)量的農(nóng)資站，建立農(nóng)機(jī)的健康檔案，定期定時(shí)對(duì)農(nóng)戶進(jìn)行知識(shí)宣傳和再教育，教授農(nóng)戶常規(guī)的農(nóng)機(jī)故障診斷技巧和維護(hù)方法，通過改善農(nóng)戶的農(nóng)機(jī)操作水平，不斷延長農(nóng)機(jī)的使用壽命，提升農(nóng)機(jī)的使用效率，降低農(nóng)機(jī)使用過程中的不增值資源消耗。

2.2 降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中化石燃料對(duì)于環(huán)境的污染和危害

農(nóng)機(jī)工程對(duì)于降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中化石燃料對(duì)于環(huán)境的污染和危害，可以從減少化石燃料的使用量、排放量兩個(gè)方面來進(jìn)行闡述。

2.2.1 使用量

眾所周知，化石燃料是極為寶貴的資源，一旦消耗過量，在短期內(nèi)，自然系統(tǒng)無法快速補(bǔ)充，且大量化石燃料的使用對(duì)于氣候、水文、土地、植被等資源均會(huì)產(chǎn)生不可挽回的干擾和傷害，因此加強(qiáng)農(nóng)機(jī)使用過程中化石燃料的使用效率，減少不必要的損耗具有重要意義。對(duì)于減少化石燃料的使用量必須從農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)出發(fā)，在設(shè)計(jì)時(shí)，工程師要充分考量農(nóng)機(jī)在化石燃料使用的因素，將化石燃料使用放在設(shè)計(jì)思路選擇的末端，先充分考慮以光照、電力、混合動(dòng)力等作為農(nóng)機(jī)的動(dòng)力源，對(duì)于無法避免或者沒有替代能源的農(nóng)機(jī)設(shè)備應(yīng)選用化石燃料等。同時(shí)在化石燃料選擇時(shí)，也要對(duì)各類化石燃料的燃燒、動(dòng)力轉(zhuǎn)換效率、耗損量和排放量進(jìn)行排序。此外，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)將動(dòng)力轉(zhuǎn)換率作為方案評(píng)估的重要位置，在選擇合適動(dòng)力源的基礎(chǔ)上，提升動(dòng)力的轉(zhuǎn)換能力，減少過程中的動(dòng)力損失，進(jìn)而降低農(nóng)業(yè)機(jī)械使用過程中對(duì)于化石燃料的需求量。

2.2.2 排放量

碳排放量是近年來學(xué)術(shù)研究的重點(diǎn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作為各行業(yè)發(fā)展的基石，研究農(nóng)機(jī)使用過程中的碳排放也是現(xiàn)階段生態(tài)恢復(fù)和建設(shè)過程中必不可少的環(huán)節(jié)。綜合現(xiàn)有研究，在農(nóng)機(jī)使用過程中，對(duì)于碳排放量有直接影響的因素有載重量和機(jī)器健康狀況等方面[2]。農(nóng)業(yè)機(jī)械有別于其他機(jī)械產(chǎn)品，其工作環(huán)境和工作強(qiáng)度是相對(duì)集中、相對(duì)惡劣的。因此，減少農(nóng)業(yè)機(jī)械使用過程中的碳排放量要從提升農(nóng)機(jī)環(huán)境適應(yīng)性和擴(kuò)張農(nóng)機(jī)工作強(qiáng)度耐受性兩個(gè)方面進(jìn)行改善。受我國地理?xiàng)l件影響，南北方、東西方在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)于農(nóng)機(jī)的作業(yè)能力也有不同的需求。在平原等適合大規(guī)模種植的區(qū)域應(yīng)重點(diǎn)研發(fā)和推廣能力較大、適合長時(shí)間均衡勞動(dòng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備；而對(duì)于山地、丘陵等地區(qū)，大多為小農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，無法進(jìn)行大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)開展，則應(yīng)重點(diǎn)研發(fā)和推廣勞動(dòng)強(qiáng)度耐受性高，適合短期爆發(fā)力強(qiáng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備。

3 農(nóng)機(jī)工程在農(nóng)業(yè)節(jié)能與生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在上述內(nèi)容中已經(jīng)闡述過農(nóng)機(jī)工程的基本概念和涵蓋范圍，指出了農(nóng)機(jī)工程的發(fā)展對(duì)于我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響，現(xiàn)對(duì)我國農(nóng)機(jī)工程在生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)和分享，可從農(nóng)機(jī)的類型、我國地域差異導(dǎo)致的農(nóng)機(jī)工程發(fā)展情況和農(nóng)機(jī)的使用模式三個(gè)方面進(jìn)行分析。

3.1 重效率輕環(huán)保

重效率而輕環(huán)保是我國農(nóng)機(jī)類型的重要特點(diǎn)，這是由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)于經(jīng)濟(jì)收入過分追求所導(dǎo)致的?，F(xiàn)階段，各類行業(yè)均快速發(fā)展，物價(jià)也越來越高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)所需要的各類資源如種子、肥料等價(jià)格也越來越高，農(nóng)戶必須抓生產(chǎn)效率，提升單位面積內(nèi)的產(chǎn)出值，來應(yīng)對(duì)快速飛升的市場(chǎng)物價(jià)。因此，農(nóng)戶在選擇農(nóng)機(jī)設(shè)備機(jī)型時(shí)重點(diǎn)考慮的是農(nóng)機(jī)的工作效率，減少農(nóng)戶在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的時(shí)間投入，從而擁有更多的時(shí)間和精力去從事其他能提升個(gè)人收入的活動(dòng)，同時(shí)受限于農(nóng)戶的環(huán)保意識(shí)和知識(shí)水平，認(rèn)為個(gè)人行為很難影響到整個(gè)大的自然生態(tài)環(huán)境，最終選擇了效率高、能耗高的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備。

3.2 地域差異大，南北發(fā)展不均衡

地域地形條件差異大是影響我國農(nóng)機(jī)工程發(fā)展呈現(xiàn)南北差異的主要因素?，F(xiàn)階段，我國北方大多地區(qū)種植玉米、小麥、大豆等作物，且土地平整、適合于大規(guī)模種植、收割等活動(dòng)，因此北方大多地區(qū)選擇體積、能力較大的農(nóng)機(jī)設(shè)備。而南方，尤其是西南地區(qū)，大多為丘陵、山脈等地形，多種植水稻等作物，且適合耕種的面積較小，因此大多選擇為小型農(nóng)業(yè)機(jī)械。地形因素導(dǎo)致了南北方農(nóng)業(yè)水平的不同發(fā)展，從而也導(dǎo)致了我國農(nóng)機(jī)工程建設(shè)呈現(xiàn)出地域差異大、南北方發(fā)展不均衡的特點(diǎn)。

3.3 功能單一，家家必備

農(nóng)機(jī)設(shè)備功能單一，農(nóng)戶想要實(shí)現(xiàn)某些作業(yè)功能，則必須購置相應(yīng)的農(nóng)機(jī)設(shè)備是現(xiàn)階段我國農(nóng)機(jī)發(fā)展的另一特點(diǎn)。我國農(nóng)機(jī)自主研發(fā)較晚，且大多是在國外先進(jìn)機(jī)型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造升級(jí)得到的，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)并未充分考慮我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受地形影響的特點(diǎn)。相對(duì)于美國、加拿大、澳大利亞等農(nóng)牧業(yè)發(fā)達(dá)國家而言，我國地形環(huán)境復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模種植，因此，在農(nóng)機(jī)功能設(shè)計(jì)時(shí)也需將相近或遞進(jìn)功能的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)同，減少農(nóng)戶在各類功能農(nóng)機(jī)的購置成本，從而提升單個(gè)農(nóng)機(jī)的使用效率。

4 基于農(nóng)機(jī)工程的高效節(jié)能型農(nóng)業(yè)建設(shè)路徑探討

農(nóng)機(jī)工程的建設(shè)和完善不是一蹴而就的，必須通過長期不斷的更新迭代和豐富我國農(nóng)業(yè)機(jī)械管理模式來進(jìn)行完善和補(bǔ)充。從加強(qiáng)農(nóng)機(jī)研發(fā)推廣、完善農(nóng)機(jī)維護(hù)保養(yǎng)機(jī)制和創(chuàng)新農(nóng)機(jī)使用及管理模式三個(gè)方面對(duì)促進(jìn)農(nóng)機(jī)工程建設(shè)，推動(dòng)我國農(nóng)機(jī)朝向高效節(jié)能方向發(fā)展進(jìn)行探討。

4.1 基于事實(shí)，加強(qiáng)學(xué)術(shù)與應(yīng)用的深入融合

基于事實(shí)，加強(qiáng)學(xué)術(shù)與應(yīng)用的深入融合是我國農(nóng)機(jī)化發(fā)展過程的地基，適合我國本土農(nóng)業(yè)發(fā)展的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備才是好設(shè)備。我國地形復(fù)雜，必須通過對(duì)通用型設(shè)備進(jìn)行不斷改造升級(jí)才能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求?，F(xiàn)階段，我國農(nóng)機(jī)的設(shè)計(jì)還只是在設(shè)備廠商進(jìn)行設(shè)計(jì)，受限于工程師的專業(yè)限制，設(shè)備的功能必然偏向于某一方面，因此要加強(qiáng)學(xué)術(shù)界與應(yīng)用界的聯(lián)系和交流，將相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)進(jìn)行融合，提升設(shè)備性能的同時(shí)，也能更好地滿足市場(chǎng)需求。此外，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中學(xué)術(shù)與應(yīng)用的融合也能提高農(nóng)業(yè)專業(yè)學(xué)生的基本素養(yǎng)，為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展提供充足的后備資源，從而保證農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展。

4.2 從點(diǎn)到面，建設(shè)全面的農(nóng)機(jī)推廣與保養(yǎng)機(jī)制

限制農(nóng)機(jī)工程發(fā)展的另一個(gè)因素即為農(nóng)機(jī)的推廣和維護(hù)保養(yǎng)，隨著計(jì)算機(jī)、電子控制等技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的集成化、智能化水平也越來越高，但先進(jìn)農(nóng)機(jī)使用范圍卻不廣泛，其中最重要的原因就是缺少高效的推廣和健全的售后維護(hù)機(jī)制。因而，要建設(shè)高素質(zhì)的農(nóng)機(jī)推廣隊(duì)伍，通過建設(shè)示范性農(nóng)業(yè)基地，直觀地向用戶展示新型農(nóng)機(jī)帶來的高效益收入。同時(shí)，要健全我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的維護(hù)保養(yǎng)機(jī)制，改變傳統(tǒng)的紙質(zhì)版、口頭化等教授方式，通過多媒體、數(shù)字化教學(xué)等先進(jìn)技術(shù)更加直觀明了地向用戶展示設(shè)備的工作原理、日常維護(hù)方式。最后借助現(xiàn)有的農(nóng)資站資源，建設(shè)農(nóng)機(jī)設(shè)備的健康檔案，選擇農(nóng)閑時(shí)節(jié)集中對(duì)設(shè)備進(jìn)行關(guān)鍵部件保養(yǎng)工作，降低農(nóng)機(jī)在使用過程中故障發(fā)生的概率，贏得農(nóng)戶的忠誠度和信任感，從而由點(diǎn)到面，實(shí)現(xiàn)從推廣、銷售、應(yīng)用和售后維護(hù)全周期內(nèi)的農(nóng)機(jī)設(shè)備管理。

4.3 分享共贏，搭建農(nóng)戶互助與共享平臺(tái)

分享共贏，搭建農(nóng)戶互助與共享平臺(tái)是解決當(dāng)前設(shè)備功能單一的有效途徑[3]，類似于共享單車、共享汽車、共享充電寶等，根據(jù)我國現(xiàn)階段人口和農(nóng)業(yè)分布情況，可以以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，建設(shè)農(nóng)機(jī)的共享站，用以對(duì)設(shè)備的集中管理，通過批量作業(yè)的方式，減少農(nóng)業(yè)在購置、使用和維護(hù)保養(yǎng)過程中的人力、財(cái)力、物料等資源的消耗，建設(shè)合作共享機(jī)制，將設(shè)備的利用率提升至最大。將設(shè)備進(jìn)行共享，直接減少農(nóng)戶在購置新機(jī)方面的資金投入，間接提升農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)收入。同時(shí)，通過建設(shè)農(nóng)機(jī)共享機(jī)制，也方便對(duì)設(shè)備進(jìn)行集中管理，在設(shè)備使用壽命達(dá)到時(shí)，能精準(zhǔn)定位，快速報(bào)廢，進(jìn)而減少報(bào)廢農(nóng)機(jī)繼續(xù)使用對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境建設(shè)帶來的污染和傷害。

5 結(jié)語

綜上所述，農(nóng)機(jī)工程對(duì)于我國生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的影響具有重要意義。本文首先闡述了農(nóng)機(jī)工程的基本概念和范圍，其次分析了不斷提升農(nóng)機(jī)化水平對(duì)于我國農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的影響，然后總結(jié)了現(xiàn)階段我國農(nóng)機(jī)工程的發(fā)展現(xiàn)狀，最后探討了基于農(nóng)機(jī)工程建設(shè)高效節(jié)能型農(nóng)業(yè)的基本實(shí)現(xiàn)途徑，希望能為農(nóng)業(yè)相關(guān)從業(yè)者提供參考和思路，共同為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展助力。