糧食作物生產(chǎn)裝備應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

摘要：糧食安全是國家安全的基石，保障國家糧食安全離不開農(nóng)機裝備的支撐。對我國糧食作物生產(chǎn)裝備的應用現(xiàn)狀進行綜述，研究當前糧食生產(chǎn)中耕整地、種植、植保、收獲、秸稈處理、烘干等環(huán)節(jié)的機械化水平及應用范圍，分析糧食作物生產(chǎn)各環(huán)節(jié)裝備的發(fā)展現(xiàn)狀，并對裝備技術發(fā)展趨勢進行展望。針對當前裝備技術水平與質量可靠性不高、裝備發(fā)展區(qū)域不平衡現(xiàn)象突出、高端智能農(nóng)機供給不足等問題，提出加快創(chuàng)新能力建設、推動短板弱項攻關、加強應用示范推廣、提升應用主體水平等建議，旨在為促進我國糧食作物生產(chǎn)裝備技術進步和轉型升級提供借鑒和參考。

關鍵詞：糧食作物；生產(chǎn)裝備；應用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中圖分類號：S23； S513" " " 文獻標識碼：A" " " 文章編號：2095?5553 （2024） 10?0298?07

Application status and development trend of mechanized equipment for

grain crop production

Ouyang An1， Wang Minglei2， Cui Tao3， Wang Chao2

（1. Ministry of Industry and Information Technology Equipment Industry Development Center， Beijing， 100846， China;

2.China Agricultural Mechanization Center， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Beijing， 100023， China;

3. College of Engineering， China Agricultural University， Beijing， 100083， China）

Abstract： Food security is the cornerstone of national security， ensuring national food security relies on the support of agricultural machinery and equipment. This paper introduces the application status of grain crop production equipment， studies the current mechanization level and application range of grain production in the field preparation， planting， plant protection， harvesting， straw treatment， drying and other links， analyzes the development status of different grain crop production equipment in each link， and prospects the development trend of equipment. In view of the current equipment technology level and quality reliability is not high， the regional imbalance of equipment development is prominent， high?end intelligent agricultural machinery supply shortage and other problems. Suggestions have been put forward to accelerate the construction of innovation capabilities， promote the tackling of weaknesses and shortcomings， strengthen application demonstration and promotion， and improve the level of application entities， aiming to provide reference for promoting the technological progress and transformation and upgrading of China's food crop production equipment.

Keywords： food crops; production equipment; application status; development trends

0 引言

保障國家糧食安全，離不開農(nóng)機裝備的支撐。糧食作物主要以水稻、小麥、玉米為主，還包括馬鈴薯、大豆等作物。目前，我國三大主糧作物耕種收綜合機械化率均已超過85%，機械化已成為糧食生產(chǎn)的主要方式[1]。我國糧食作物生產(chǎn)裝備基本實現(xiàn)了有機可用[2]，但與發(fā)達國家相比，我國裝備技術水平相對落后，在產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新、區(qū)域適應性等方面還存在一定差距[3， 4]。本文對我國糧食作物生產(chǎn)裝備應用現(xiàn)狀進行綜述，展望裝備技術發(fā)展趨勢，分析當前糧食作物生產(chǎn)裝備所面臨的問題，并提出未來發(fā)展的建議。

1 糧食作物生產(chǎn)機械化現(xiàn)狀

糧食作物生產(chǎn)主要包括耕整地、種植、植保、收獲、秸稈處理與烘干六個環(huán)節(jié)[5]。國外發(fā)達國家已經(jīng)實現(xiàn)糧食作物生產(chǎn)全程機械化。我國糧食作物機械化生產(chǎn)起步較晚，但近年來，機械化生產(chǎn)技術加快應用、機具種類不斷增加、機械化水平持續(xù)提升，全程機械化成效初步顯現(xiàn)[6]。糧食作物精量播種面積進一步擴大，種植質量有一定提升，植保技術發(fā)展迅速[7]，收獲性能不斷提升[8]，秸稈還田效率進一步完善[9]，烘干裝置高效節(jié)能發(fā)展[10]，糧食作物生產(chǎn)由高速增長轉為高質量發(fā)展。

1.1 耕整地環(huán)節(jié)

相較其他環(huán)節(jié)，我國糧食作物耕整地機械化水平較高。2022年全國農(nóng)作物機耕率86.42%，三大主糧機耕率均已超過98%。目前，我國耕整地作業(yè)主要以旋耕方式為主[11]，全國機耕面積約1.29×108 hm2，其中，深松面積1.1×107 hm2、深翻面積1.8×107 hm2[11]，兩者合計占比22.48%。

1.2 種植環(huán)節(jié)

2022年全國農(nóng)作物機播率為61.91%，其中，小麥機播率94.17%，水稻機種率61.59%，玉米機播率90.28%，大豆機播率88.41%，馬鈴薯機種率30.62%。旱地方面：機械化播種面積8.7×107 hm2，其中，免耕播種面積為1.9×107 hm2，占比21.84%；精量播種面積為4.6×107 hm2，占比52.87%。水田方面，機械化種植面積1.814×107 hm2，其中，機直播2×106 hm2，占比11.03%；機插秧1.6×107 hm2，占比88.20%；機淺栽（機拋秧）1.873×105 hm2，占比1.03%。

1.3 植保環(huán)節(jié)

我國植保機械化水平快速提高。2022年我國機械植保面積8.6×107 hm2，占1.2×108 hm2耕地的71.67%。年均植保防治作業(yè)面積約4.67×108 hm2，農(nóng)藥利用率提高到40%左右[14， 15]，對我國農(nóng)作物安全生產(chǎn)提供了保障。

1.4 收獲環(huán)節(jié)

2022年全國農(nóng)作物機收率66.56%，其中，小麥機收率97.77%，水稻機收率95.55%，玉米機收率80.42%，大豆機收率83.37%，馬鈴薯機收率33.43%。其中，小麥收獲主要采用輪式稻麥聯(lián)合收割機，水稻收獲主要采用履帶式稻麥聯(lián)合收割機。大豆收獲一般兼用稻麥聯(lián)合收割機，通過更換脫粒、清選等關鍵部件并調(diào)整工作參數(shù)來實現(xiàn)大豆收獲。馬鈴薯鮮食比例較高，目前仍以分段收獲方式為主，形成了“機械挖掘鋪放+人工撿拾分級”的作業(yè)模式，但人工費用較高，人工撿拾費用約6 000元/hm2[12]。

1.5 秸稈處理環(huán)節(jié)

2021年，我國秸稈綜合利用率超過88.00%，玉米、水稻和小麥三大糧食作物的秸稈綜合利用率分別為87.00%、89.60%和92.10%，利用率較高。糧食作物秸稈處理主要有兩種方式：一是秸稈機械化粉碎還田，作業(yè)面積5.7×107 hm2，占比81.07%，為最主要的秸稈處理方式；二是秸稈機械化撿拾打捆離田，作業(yè)面積1.3×107 hm2，占比18.93%[13]。

1.6 烘干環(huán)節(jié)

糧食烘干機主要用于烘干水稻、玉米等主糧作物，不同的加熱溫度對糧食品質有不同的影響[14， 15]。小麥收獲時含水率一般在17%～20%，稍加晾曬含水率達到14%左右可儲存；而水稻、玉米收獲時含水率相對較高，普遍為25%～35%，對烘干需求較高[16]。目前，水稻機械化烘干比例較高；玉米以穗收為主，收后普遍通過自然風干達到安全水分后脫粒入庫，呈現(xiàn)出穗收靠風干，粒收要烘干”的狀態(tài)。

2 糧食作物生產(chǎn)機械化裝備現(xiàn)狀

2.1 耕整地裝備

我國耕整地以中小型機械為主，產(chǎn)品種類、作業(yè)質量基本能夠滿足當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。高端、高效、大型、復式耕整地機械主要在東北四省區(qū)和新疆地區(qū)等大規(guī)模主體應用，應用比例不高，且多為國外產(chǎn)品[17]。目前，全國微耕機擁有量8 902 100臺、旋耕機6 700 900臺、機引犁12 317 100臺、機引耙6 671 300臺、深松機317 700臺、聯(lián)合整地機291 100臺[11]。

我國糧食耕整地機械結構相對簡單，國內(nèi)產(chǎn)品在作業(yè)質量和效率方面與國外產(chǎn)品相差不大，但產(chǎn)品同質化比較嚴重；作業(yè)觸土部件基礎材料使用壽命較短；作業(yè)能源消耗比較大。

2.2 種植裝備

2.2.1 播種機械（小麥、玉米、大豆等）

播種機按播種方式可分為撒播機、條播機和精密播種機等；按排種器的型式可分為槽輪式、勺輪式、窩眼式、指夾式和氣力式等[18]。2022年全國免耕播種機擁有量1 117 800臺，精量播種機4 172 400臺，整地施肥播種機285 000臺。

目前，國內(nèi)播種機基本能夠滿足生產(chǎn)需求，但在作業(yè)質量、仿形能力、生產(chǎn)效率方面仍有較大提升空間。小麥播種以條播機為主，排種器型式以槽輪式為主；玉米、大豆通過更換排種盤和簡單調(diào)整作業(yè)參數(shù)可相互通用。北方地區(qū)仍以勺輪式為主，在黃淮海地區(qū)占比90%以上，東北地區(qū)逐步向指夾式和氣力式等高性能排種器升級。

2.2.2 水稻種植機械

水稻種植機械可分為水稻直播機、水稻插秧機和秧苗移栽機。2022年全國水稻直播機擁有量41 000臺。水稻插秧機是最主要的水稻種植機械，分為獨輪乘坐式插秧機、手扶步進式插秧機、乘坐式高速插秧機，2022年全國水稻插秧機擁有量987 900臺，其中乘坐式高速插秧機325 500臺。秧苗移栽機全國擁有量15 000臺，包括水稻缽苗插秧機、有序拋秧機等。我國水稻種植類型多、種植地形復雜，已逐步形成機插秧為主、多種方式并存的發(fā)展格局。

近幾年，我國插秧機產(chǎn)品質量有了很大的提升，相較日本等發(fā)達國家產(chǎn)品，產(chǎn)品可靠性還存在較大差距。2022年全國插秧機增長24 700臺，其中，乘坐式高速插秧機增長18 800臺，獨輪乘坐式插秧機、手扶步進式插秧機正在加速淘汰。

2.2.3 馬鈴薯種植機械

馬鈴薯種植機按排種裝置可分為針刺式、指夾式、舀勺式、轉盤式和氣力式等。其中，舀勺式是國內(nèi)外普遍采用的排種方式，作業(yè)效果好，可靠性高、生產(chǎn)效率高；氣吸式作業(yè)質量高，能夠實現(xiàn)精密播種，適合高速作業(yè)，不傷種、通用性好。近年來國內(nèi)馬鈴薯種植機械發(fā)展速度很快，在機械結構、作業(yè)性能方面，與國外差距已經(jīng)逐漸縮小，零部件材料、制造工藝也逐漸接近發(fā)達國家水平；在價格上比進口種植機械有優(yōu)勢，已經(jīng)形成適用于不同生產(chǎn)模式、不同地形的系列產(chǎn)品，基本能夠滿足各區(qū)域農(nóng)藝要求。目前國內(nèi)有青島洪珠等企業(yè)的馬鈴薯種植機械20余個機型。

2.3 植保裝備

植保機械主要包括人工背負式機動噴霧器、噴桿噴霧機、擔架式機動噴霧機等地面噴霧機和植保無人機等[19]。2022年，我國植保機械擁有量6 456 000臺，其中自走式植保機238 100臺，占比3.69%。我國農(nóng)業(yè)種植規(guī)模小、小農(nóng)戶較多，人工背負式機動噴霧器成本低，其作業(yè)面積占比為50%左右。

2022年全國植保無人機擁有量130 700臺，作業(yè)面積2.254×107 hm2，增長19.68%。植保無人機不受地形限制，作業(yè)效率高、機具重量輕、方便停放轉移，在水田、丘陵山區(qū)應用優(yōu)勢明顯。近幾年，植保無人機社會化服務發(fā)展迅速，在平原地區(qū)大范圍應用，但無人機負載有限、攜藥量少、受天氣影響大、噴劑易飄移污染，不適宜除草劑噴灑作業(yè)。

噴桿噴霧機噴灑效率高、噴霧效果好，在東北、華北、西北等地塊條件較好的糧食作物生產(chǎn)上應用較為普及。噴桿噴霧機等適用于除草劑噴灑和平原大面積作業(yè)，社會化服務覆蓋面明顯落后于植保無人機，機具數(shù)量和作業(yè)面積也增長緩慢。2022年，以噴桿噴霧機為主要代表的自走式植保機械增長率為3.20%，而同年植保無人機增長率為33.48%。

當前，我國中小型植保機械具有成本低、機動性好等方面優(yōu)勢，處于世界領先水平。但大型高端噴桿噴霧機等地面施藥裝備和關鍵施藥部件與世界先進水平有一定差距：一是高地隙底盤智能化技術差距明顯，國產(chǎn)機具故障率高，操作復雜；二是噴桿及自平衡裝置技術落后，缺失自平衡懸架裝置，噴桿擺動容易造成噴霧不均勻；三是施藥系統(tǒng)核心關鍵部件發(fā)展滯后，高端液泵、噴嘴與國外技術差距較大，主要依賴進口。

2.4 收獲裝備

2.4.1 稻麥聯(lián)合收割機

稻麥聯(lián)合收割機按照行走方式分為輪式、履帶式；按照滾筒型式分為切流式、橫軸流式、縱軸流式；按照配置結構分為牽引式、背負式和自走式。2022年，全國稻麥聯(lián)合收割機擁有量1 731 100臺。我國稻麥收割以中小型自走式收割機為主，喂入量一般為5～8 kg/s，整體結構簡單緊湊、小巧靈活、道路通過性好。國產(chǎn)稻麥聯(lián)合收割機制造水平較高，在市場保有量方面占有主導地位，作業(yè)質量方面與國外機型基本沒有差異，可靠性、智能化等方面仍有改進空間。

目前，稻麥聯(lián)合收割機喂入量在逐步增大。據(jù)統(tǒng)計，2022年輪式稻麥聯(lián)合收割機生產(chǎn)制造約2 800臺，其中9 kg/s橫軸流式占比45.61%、縱軸流式占比14.85%，合計占比60.46%，已成為市場主流產(chǎn)品。

2.4.2 玉米收獲機

玉米收獲機按照驅動方式分為自走式、牽引式和背負式。2022年全國玉米收獲機擁有量638 000臺，其中自走式玉米收獲機556 300臺，占比87.19%；玉米收獲機按行走方式可分為輪式和履帶式，通常以輪式為主，近幾年玉米收獲季節(jié)洪澇災害頻發(fā)，履帶式出現(xiàn)較快增長。

玉米收獲機按照收獲方式可分為摘穗式、籽粒直收式、穗莖兼收式和鮮食玉米收獲等[20， 21]；按照割臺型式可分為摘穗板式和摘穗輥式。當前，我國玉米收獲仍以摘穗式為主，玉米籽粒收獲機作業(yè)面積占比不到10%。2022年受理的4行以上玉米收獲機國推鑒定項目中，自走式玉米摘穗收獲機占96%，自走式玉米籽粒收獲機僅占4%。新研發(fā)的玉米收獲機正從4行為主向5行以上加速發(fā)展。2022年玉米收獲機生產(chǎn)制造約4.3萬臺，其中4行占比64.85%，5行占比18.82%。

與國外成熟機型相比，我國現(xiàn)有玉米收獲機智能化程度低，可靠性還不高。在割臺仿形、低損高效脫粒、自動測產(chǎn)等關鍵技術方面與國外先進產(chǎn)品相比仍存在較大差距，且缺少適宜丘陵山區(qū)作業(yè)的專用設備。

2.4.3 馬鈴薯收獲機

馬鈴薯收獲機可分為振動式、拋擲式、鼠籠式（轉筒式）、升運鏈式、圓盤式等[22]。其中，馬鈴薯分段收獲機械中最普遍為升運鏈式，該機型結構簡單、性能穩(wěn)定、工作可靠，作業(yè)質量好，漏挖率和損傷率較低，適用于土壤含水率為25%～30%的砂壤土、中粘土和粘重土壤上正常作業(yè)。

2022年，我國馬鈴薯收獲機擁有量107 200臺。目前，我國已形成以中小型收獲機為主、大型收獲機為輔的裝備結構，針對我國馬鈴薯鮮食為主、種植區(qū)域廣泛、生產(chǎn)條件復雜等特點，形成了馬鈴薯生產(chǎn)系列農(nóng)業(yè)機械裝備，既有適合規(guī)?；a(chǎn)的聯(lián)合收獲機，也有適合丘陵山區(qū)小地塊的單行挖掘鋪放機，部分指標（破皮率等）甚至優(yōu)于國際知名品牌；以青島某農(nóng)業(yè)機械有限公司為例，馬鈴薯收獲機械總計40余個機型。

2.5 秸稈處理裝備

2.5.1 秸稈還田機械

2022年，全國秸稈還田機械擁有量1 044 300臺。機手在前茬作物收獲時通常會將秸稈機械化粉碎還田，但為減少收獲作業(yè)負載、提高作業(yè)效率，部分機手會將秸稈粉碎還田裝置斷開[23]。某些地塊為提高秸稈粉碎程度、加速秸稈腐化，開展二次秸稈機械化粉碎還田作業(yè)，通常采用秸稈粉碎還田機。

2.5.2 秸稈離田機械

我國秸稈離田主要采用秸稈機械化撿拾打捆技術，即谷物聯(lián)合收獲、秸稈割倒或粉碎鋪放于地表后，利用摟草機、秸稈撿拾打捆機完成秸稈撿拾、打捆和放捆作業(yè)。秸稈經(jīng)撿拾打捆成形后體積小、密度大、形狀規(guī)則，便于運輸和貯存，廣泛用于水稻、小麥、玉米等作物的秸稈收集打捆。2022年，我國秸稈撿拾打捆機擁有量46 800臺。

2.6 烘干裝備

2022年全國谷物烘干機擁有量145 600臺，其中，30 t以上的28 200臺，占比19.37%。谷物烘干機可分為連續(xù)式烘干機和循環(huán)式（批式）烘干機兩種[24]，連續(xù)式烘干機以烘干玉米為主，具有烘干量大、烘干時間短、效率與熱能利用率高等特點。但烘干稻谷時不易控制，會出現(xiàn)碎米、爆腰、烘干不均等問題，單臺日處理量多在100～500 t，一次性干燥后排糧。循環(huán)式烘干機以烘干稻麥為主，目前市場占有率比較大，單臺批處理量多在10～30 t，循環(huán)干燥后排糧。熱源主要為煤、天然氣、電、生物質燃料等。

近幾年，烘干機發(fā)展迅速。2022年受理谷物烘干機國推鑒定機型126個，為2008年受理同類機型的5.7倍；其中，連續(xù)式烘干機52個，占比41.27%，呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢，最高日處理量達到1 000 t。市場上逐漸出現(xiàn)了適用于丘陵山區(qū)的小型可移動式烘干機，可滿足不同經(jīng)營規(guī)模需求。

3 糧食作物生產(chǎn)裝備發(fā)展趨勢

3.1 耕整地裝備

未來，耕整地機械向大型高效、復式作業(yè)方向發(fā)展。例如，激光平地機可大幅度提高農(nóng)田平整精度，有利于水肥精細化管理，已在水田和旱地部分地區(qū)推廣應用，未來應用比例將進一步提高；聯(lián)合整地機可一次性完成滅茬、深松、旋耕、起壟、鎮(zhèn)壓等多個步驟，具有進地次數(shù)少、作業(yè)效率高、質量效果好等特點，是未來耕整地機械的重點發(fā)展方向。

3.2 種植裝備

3.2.1 播種機械（小麥、玉米、大豆等）

播種機向大功率、高效率、通用型和智能化方向發(fā)展，新型播種技術如電驅變量單粒精量播種技術、變量施肥技術、變量播種技術等，將全面提升播種機械的作業(yè)效率和播種質量。

小麥復式精量播種機可一次性完成整地、播前鎮(zhèn)壓、精量勻播、播后鎮(zhèn)壓等環(huán)節(jié)，減少進地次數(shù)，實現(xiàn)小麥精量勻播，未來將進一步擴大應用。免耕精量施肥播種機適用于玉米秸稈覆蓋免耕播種，一次進地可完成側深施肥、種床整備、圓盤開溝、單粒播種、覆土鎮(zhèn)壓等作業(yè)，配有播種作業(yè)監(jiān)測終端，能實現(xiàn)堵塞、漏播等情況下自動報警功能。在東北黑土地保護性耕作行動計劃政策支持下，將在東北四省區(qū)快速推廣應用。

氣吸式精密播種機通用性強，是歐美國家主要的播種機型式。可播種玉米、大豆、甜菜、葵花等多種大粒作物，作業(yè)質量和效率高。在黑龍江農(nóng)墾地區(qū)應用廣泛，是未來的發(fā)展方向。目前，濰柴雷沃生產(chǎn)的18行電驅氣吸式精量播種機在性能上與國外品牌相當，漏播率在2%～3%。

3.2.2 水稻種植機械

未來水稻插秧機將向乘坐式、大功率、復式作業(yè)方向發(fā)展，在智能自適應能力、精確導航與定位的精細控制方面將進一步提升。其中，乘坐式高速插秧機具有作業(yè)質量好、勞動強度小、作業(yè)效率高、田間轉移方便等特點。以6行和8行為主，代表著當前及未來發(fā)展方向，下一步將提高插秧智能化程度和秧苗的適應性。

3.2.3 馬鈴薯種植機械

國內(nèi)馬鈴薯種植機械向大型化、集約化方向發(fā)展，農(nóng)機與農(nóng)藝將進一步融合統(tǒng)一，生產(chǎn)模式進一步集中，并在播種精度監(jiān)測和控制方面不斷改進提升。如某公司生產(chǎn)的1240型懸掛式4行馬鈴薯種植機，適用于大面積機械化作業(yè)，可一次完成噴藥、施肥、開溝、播種和起壟培土等作業(yè)。

3.3 植保裝備

植保機械向著機械化噴施和減量高效噴施方向發(fā)展，低濃度、低容量施藥將成為主流，植保機械與噴施技術、農(nóng)藥制劑配套將更緊密；在平原地區(qū)將重點發(fā)展自走式噴桿噴霧機等地面植保機械，在丘陵山區(qū)重點發(fā)展植保無人機；高地隙底盤、航空施藥、精準變量施藥和靜電噴霧等技術將進一步熟化應用；大型高端智能化植保機械將逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院研發(fā)制造的高地隙自走式噴桿噴霧機，幅寬24 m，具有輪距可調(diào)、變量施藥、風幕輔助防飄移等功能，并實現(xiàn)了北斗導航輔助駕駛和遠程操控，滿足高性能植保作業(yè)需要。

3.4 收獲裝備

3.4.1 稻麥聯(lián)合收割機

稻麥聯(lián)合收割機將向大喂入量、智能化方向發(fā)展，配備監(jiān)測控制系統(tǒng)、脫粒滾筒和清選風扇轉速、清選篩片開度等系統(tǒng)，可根據(jù)作物及田間作業(yè)情況實現(xiàn)自動調(diào)整，提高收獲質量與效率，降低收獲損失率。一些企業(yè)也先后突破15 kg/s喂入量及以上谷物收獲機的整機技術，作業(yè)機構自動調(diào)整、作業(yè)質量自動監(jiān)測等技術初步突破，打破了國外壟斷。

3.4.2 玉米收獲機

玉米收獲機將向大型化、智能化、一機多用方向發(fā)展。一是實現(xiàn)大功率、寬割幅、大喂入量、高速高效作業(yè)，主流機型喂入量將達到10 kg/s以上，割臺幅寬將超過9 m且可折疊，作業(yè)速度將超過8 km/h；二是配置北斗導航輔助駕駛系統(tǒng)，收獲時實時監(jiān)測產(chǎn)量和損失情況，可依據(jù)生產(chǎn)條件自動反饋調(diào)控；三是發(fā)展玉米籽粒聯(lián)合收獲機，可減少玉米收獲環(huán)節(jié)、提高玉米產(chǎn)量和收獲效率；四是通過配置不同的割臺，可實現(xiàn)大豆、玉米、小麥和水稻多作物收獲。

3.4.3 馬鈴薯收獲機

高效、低損、價廉的馬鈴薯聯(lián)合收獲裝備是未來的發(fā)展方向。自走式馬鈴薯聯(lián)合收獲機，一次作業(yè)可完成挖掘、分離、輸送、篩選、收集等多個作業(yè)環(huán)節(jié)，作業(yè)效率高，能有效解決分段收獲人工撿拾環(huán)節(jié)用工多、勞動強度大、生產(chǎn)成本高等問題。

3.5 秸稈處理裝備

3.5.1 秸稈還田機械

秸稈還田機械向著智能化、大型化、復式作業(yè)方向發(fā)展。采用多傳感器技術和智能控制算法，根據(jù)作物秸稈種類、覆蓋厚度、地形、土壤堅實度等條件，自動調(diào)控作業(yè)參數(shù)，提高作業(yè)適應性和還田質量；結合耕整地機械，可一次性完成秸稈還田、雜草滅茬和土壤旋耕、深松等多項作業(yè)，減少進地次數(shù)和對土壤壓實作用；同時，不斷增大作業(yè)幅寬，提高作業(yè)效率，降低能源消耗和作業(yè)成本。

3.5.2 秸稈離田機械

秸稈離田機械向著智能化、高效復式作業(yè)方向發(fā)展。結合多傳感器融合、人工智能等先進技術，可提高機具撿拾打捆質量，減少雜質含量；在谷物聯(lián)合收獲機上配套秸稈打捆機，在收獲谷物時同步進行秸稈打捆作業(yè)，可提高作業(yè)效率，減少機具進地次數(shù)，快速騰茬，方便播種，同時節(jié)約能耗，降低作業(yè)成本。

3.6 烘干機械裝備

未來，谷物烘干機向大型化、節(jié)能化、智能化方向發(fā)展，重點提升智能化調(diào)控技術，實現(xiàn)高效節(jié)能烘干作業(yè)，并向生物質等環(huán)保熱源發(fā)展。將加快突破移動式烘干機技術，提升設備機動性、烘干效率與質量，與固定式烘干塔配合，更好地保障糧食生產(chǎn)。

4 存在問題

總體來看，我國農(nóng)機裝備當前基本能夠滿足糧食生產(chǎn)需要，正加快向“大中小型兼?zhèn)?、綠色高效智能一體”邁進。但對標建設農(nóng)業(yè)強國、制造強國的戰(zhàn)略需要，對標全面保障國家糧食安全和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線的需求，對標國際先進農(nóng)機裝備技術水平，仍然存在不少短板弱項，主要體現(xiàn)在以下三方面。

4.1 部分糧食作物機播、機收環(huán)節(jié)機械化率偏低，裝備技術水平與質量可靠性有待提高

2022年，全國農(nóng)作物耕種收綜合機械化率已達73.11%，小麥、水稻、玉米三大主糧耕種收綜合機械化率分別為97.55%、86.86%和90.60%。但播種環(huán)節(jié)，水稻機械種植率僅61.59%，馬鈴薯機播率為30.62%。收獲環(huán)節(jié)，馬鈴薯機收率為33.43%。播種裝備方面，國外先進產(chǎn)品已普遍運用播種壓力傳感、漏播監(jiān)測、播深控制等智能化技術，可避免重播、漏播，而國內(nèi)大多沒有配備作業(yè)質量監(jiān)測和播深調(diào)節(jié)裝置。收獲裝備方面，國外先進產(chǎn)品普遍運用了作業(yè)質量監(jiān)測、自動調(diào)平、智能高效清選等技術，能夠實時采集喂入量、滾筒轉速、風機轉速、谷物濕度、收獲損失等參數(shù)，根據(jù)損失情況和田間狀況自動控制作業(yè)速度，調(diào)整姿態(tài)和割茬高度，且整機無故障時間達到200 h；國內(nèi)產(chǎn)品僅能采集滾筒轉速、風機轉速等個別參數(shù)，對收獲滾筒損失、清選損失、籽粒破碎等信息難以精準檢測，難以實現(xiàn)收獲過程的自動調(diào)節(jié)與控制，且整機無故障時間多在60～80 h。例如，國外主流玉米收獲機械機型為8行、12行、16行，喂入量一般為20～40 kg/s，可實現(xiàn)自動對行；國內(nèi)主流機型為4～6行，喂入量一般為8～12 kg/s，無法自動對行；在可靠性、故障率和作業(yè)速度方面存在一定差距，籽粒收獲機破碎率、損失率相差不大。

4.2 裝備發(fā)展區(qū)域不平衡現(xiàn)象明顯，丘陵山區(qū)糧食裝備“無機可用”“無好機用”問題突出

當前，我國平原地區(qū)機械化水平較高，丘陵山區(qū)機械化水平較低。丘陵山區(qū)農(nóng)作物播種面積占全國總播種面積的1/3，但其農(nóng)作物耕種收綜合機械化率僅52%，較全國平均水平低了21個百分點。特別是西南地區(qū)機械化水平嚴重偏低，貴州機械化率僅有31%，缺乏適用于小地塊、大坡度作業(yè)的丘陵山地拖拉機，15度以上坡地機型基本空白；適合丘陵山區(qū)黏重土壤、濕爛地塊的輕簡型播種、收獲機具缺乏。2022年水稻、玉米產(chǎn)量占全國比重分別為14%和10%，水稻機種率不足30%，玉米機播率不足15%。高適應性的水稻播種機、玉米播種機缺乏，丘陵山區(qū)拖拉機、水田拖拉機以及輕簡型玉米、馬鈴薯收獲機械與國外差距明顯。南方地區(qū)還有較大面積水稻種植采取人工撒播的方式，人工撒播用種量較機播多20%左右。大豆缺乏適宜黃淮海地區(qū)的專用大豆收獲割臺和適宜南方丘陵山區(qū)的輕簡型收獲機，目前黃淮海地區(qū)機收大豆只能使用與稻麥兼用的割臺，容易發(fā)生裂莢等情況造成割臺損失。

4.3 中低端產(chǎn)品與高端智能產(chǎn)品發(fā)展不平衡，高端智能整機產(chǎn)品供給不足

目前，我國農(nóng)機裝備總體仍處于全球價值鏈的中低端，仿制型、改進型產(chǎn)品多，原創(chuàng)性、突破性產(chǎn)品少。國內(nèi)糧食作物生產(chǎn)裝備仍以中低端產(chǎn)品為主，大型、大功率、高端產(chǎn)品供給不足。如150 kW以上拖拉機、高速插秧機、喂入量15 kg/s以上的谷物聯(lián)合收獲機等外資品牌市場占有率較高。小麥收獲機械國外以大功率、大喂入量為主，喂入量普遍在12 kg/s以上，能夠通過電子系統(tǒng)自動檢測收獲損失率、自動調(diào)整喂入量等機具參數(shù)；國內(nèi)喂入量以8～9 kg/s為主，主要依靠停機時人工檢查損失情況、調(diào)節(jié)機具參數(shù)。此外，裝備部分關鍵零部件受制于人，智能農(nóng)機控制器核心元器件、高端液壓泵閥、大功率前驅動橋、高精度傳感器、高性能彈簧、控制閥、密封件、液壓件以及關鍵耐磨減阻材料基本依賴進口。

5 發(fā)展建議

結合糧食作物生產(chǎn)裝備未來技術發(fā)展趨勢，針對目前糧食作物生產(chǎn)裝備發(fā)展存在的問題，提出幾方面的思考建議。

5.1 加快創(chuàng)新能力建設

完善以企業(yè)為主體，產(chǎn)學研推用深入融合的協(xié)同創(chuàng)新機制，聚焦保障糧食有效供給的農(nóng)機關鍵共性技術，以及高效低損機械化生產(chǎn)需求。開展收獲機械低損喂入、低破碎脫粒、高效清選、自動調(diào)平、作業(yè)質量監(jiān)測等技術研究，攻克入土部件性能強化、高速精量排種、柔性低損高效收獲、智能作業(yè)測控等關鍵核心技術及零部件，提升關鍵零部件性能質量水平。

5.2 推動短板弱項攻關

重點攻克播種機排種器、氣力式排種器、丘陵坡度用柴油機、噴桿噴霧機自平衡懸架裝置及高性能噴嘴等重要零部件。加快研制適宜丘陵山區(qū)小地塊、大坡度作業(yè)的輕簡型播種收獲機械，丘陵山區(qū)拖拉機、水田拖拉機以及大喂入量谷物聯(lián)合收獲機等。同時，加強大功率拖拉機、每秒15 kg大喂入量谷物收獲機等大型大功率機具的攻關力度，滿足規(guī)模化經(jīng)營主體對效率、效益、質量的追求。

5.3 加強應用示范推廣

推動糧食生產(chǎn)落后地區(qū)、薄弱環(huán)節(jié)上的裝備全覆蓋，加強農(nóng)機裝備與生產(chǎn)環(huán)境、農(nóng)藝條件的適配融合，實現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)技術裝備填平補齊、全程機械化技術鏈優(yōu)化提升、區(qū)域技術裝備方案集成定型，建立高質高效的糧食作物機械化生產(chǎn)體系。面向我國不同區(qū)域生產(chǎn)條件、生產(chǎn)現(xiàn)狀，通過農(nóng)機裝備研發(fā)制造推廣應用先導區(qū)與一體化試點等方式，建設一批農(nóng)機裝備熟化應用基地，為企業(yè)提供典型試驗場景，加快裝備推廣應用。

5.4 提升應用主體水平

農(nóng)機裝備作業(yè)環(huán)境復雜、作業(yè)時間集中、機械作業(yè)強度大，操作、維護保養(yǎng)水平與作業(yè)效果息息相關。培訓高水平機手隊伍，引導機手提升職業(yè)素養(yǎng)和規(guī)范化作業(yè)水平，有助于更好地發(fā)揮農(nóng)機裝備在保障糧食和重要農(nóng)產(chǎn)品穩(wěn)定安全供給中的積極作用。

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