国研专稿我国农业机械化的短板弱项与提升路径

内容摘要：我国农业机械化虽然取得了长足进步，但仍存在一些短板弱项。农田与农机不匹配，严重制约大中型农机在丘陵山区使用；农艺与农机不匹配，比如玉米的种植农艺存在较大差异，给机械收获造成很大困难；育种与农机不匹配，育种领域在品种审定时注重产量而较少考虑是否适宜机械化作业；农人与农机等不匹配。我国农机技术存在空白的领域主要集中在蔬菜、瓜果和林果领域，在拖拉机、收割机上广泛使用的离合器摩擦片、电液比例控制阀、液压泵、液压马达等农业技术上存在“卡脖子”问题。小农农业下农机使用效率低下。为提升农业机械化水平，需要加快推进机、地、艺、种、人融合，加强研发农业机械化空白领域和“卡脖子”关键技术，多途径促进农地规模经营，优化农机购置和应用补贴政策。关键词：农业机械化，短板弱项，匹配，技术，提升路径我国农业机械化发展中存在的短板弱项制约着农业机械化、乃至农业现代化水平的提高，对此应针对性采取措施，切实提升农业机械化水平。一、我国农业机械化的短板弱项(一)农田、农艺、育种、农人与农机不匹配现代农业投入要素包括现代化的农田、现代化的农机、优良的品种、先进的农艺，以及掌握先进生产经营技术的农民。随着科技的发展，信息化技术、人工智能技术、分子生物技术等也会逐步成为现代农业的投入要素。现代农业是这些现代化农业生产要素的耦合，农机、农田、品种、农艺、农人等要素需要相互匹配，而非其中个别要素单兵突进，才能最大化发挥农业生产效益。这些要素如同木桶的木板，最多能装多少水取决于最短的那块木板。然而，目前我国农业要素还存在诸多不匹配不耦合第一，农田与农机不匹配。当前丘陵山区农业机械化水平不足50%，远低于平原地区接近90%的机械化水平。在农业劳动力成本大幅度攀升背景下，平原地区可以用农业机械化替代劳动力进而保障农业生产，而丘陵山区因地貌特征却不能快速发展农业机械化来弥补劳动力下降导致的农业综合生产能力下降。农业机械化水平的滞后，导致丘陵山区大量弃耕和抛荒，进而生产萎缩、产业凋敝。这背后最根本的原因，就是农田与农机不匹配。细碎、陡峭不平、缺乏机耕道的地块，严重制约了大中型农机在丘陵山区使用。而小型农机由于使用单缸发动机震动大、田间转移时缺乏机耕道需要人工抬、作业时低效率、容易发生安全事故等特征，使得小农机存在“解放了牛，累死了人”的技术特征，这些农机不会被高机会成本的中青年农户使用。当老龄农户退出农业时，丘陵山区将面临大面积抛荒。从国际经验看，日本通过土地改造促进农地农机耦合。日本是典型的丘陵山区国家，丘陵山区占陆地总面积的70%，丘陵山区耕地占总耕地面积的41%，农户数占总农户数的44%。日本在1949年就出台了以地块小并大、坡改平、配套沟渠建设等内容为主的《土地改良法》，同时不断配套完善了包括坡地改造、水田改造、旱地改造、农道、排水、暗渠等建设标准和指南在内的相关技术标准体系。这些改造设计前，必须先制定机械化作业农艺，然后充分考虑所采用农业机械进出地块的通过性和地块中作业效率，再制定农田改造设计方案。至今为止，日本已进行了长达70多年的土地改造，农业农村整备事业费中约四成用于土地改造整理。土地改造整理为农业机械的使用提供了基础条件，使得作为丘陵山区国家的日本，在上个世纪80年代初就基本实现农业机械化。日本不仅稻米实现全程机械化，胡萝卜、大蒜、叶菜等蔬菜生产也已经基本实现机械化生产。意大利也是典型的丘陵山区国家，从上个世纪50年代开始进行了大规模的土地整治工作，目前意大利每个农业劳动力承担耕地面积超过8.5公顷，丘陵地带使用的农机大多超过200马力。第二，农艺与农机不匹配。当前存在的农机农艺不匹配问题也制约了现代农业的发展。以玉米为例，不同地区的播种行距存在较大差异，是采取垄作还是平作各地区也各不相同。据统计，全国玉米种植行距在30—80厘米(cm)，等行距种植的有30、50、70cm等，宽窄行种植的有(40＋70)、(40＋80)cm等。同时，有的地区以垄作为主，有的地区以平作为主，垄距也从40到80cm不等。甚至经常会出现相邻两块玉米地种植行距和垄距都不一致的情况，给机械收获造成很大困难。这也解释了为什么我国玉米播种面积是小麦的1.76倍，但跨区机收面积只有小麦的42.58%。一台玉米收割机别说跨区，就是同一区域也因为行距不一而无法作业。行距、垄距不一致，农机企业要研发适应多种行距、垄距的割台，其通用化程度低，也导致企业生产效率低、产品制造成本高。而且社会化服务主体为了满足不同作业情况，也需要配备多种割台，导致割台利用率低，收益受到影响。农机农艺融合是发达国家发展现代农业的重要经验。比如美国和加拿大的绝大多数玉米地采用30英寸的行距(76.2cm)，这一比例从2007年的80%上升到2012年的85%。全国玉米种植行距统一后，玉米播种机、收获机都按照这一标准进行设计和生产，使得玉米生产机械的通用性极高，大幅度降低了农机制造商的研发制造成本和农机社会化服务公司的农机保有成本。第三，育种与农机不匹配。长期以来，育种领域在品种审定时注重产量而较少考虑是否适宜机械化作业的问题，导致各个作物都不同程度出现了品种和农机不匹配问题。比如，有科研团队花较大人力物力培育出高达2米以上的“巨型稻”，调研中还发现有地方政府给农民高额补贴来推广“巨型稻”。然而，这种水稻产量虽然比常规稻增产15%一20%，但却因为难以机械收获只能人工收割，此外口感问题使得销售价格也不如常规稻，最后导致农民获得的实际收益反而低于常规稻。这些科研资源的投入，产生的成果没有经济上的推广价值，最后必然造成科研资源浪费。第四，农人与农机等其他现代要素不匹配。现代农业不仅需要良种、良法、良机、良田和信息化技术，还需要掌握这些先进生产要素的高素质农民。但当前我国传统小农户从数量上还占绝大多数，全国2.07亿农户户均经营规模不足10亩，规模农业经营户只占1.92%；同时农业生产经营人员中35岁及以下的占比不到20%，小学、初中教育程度占85.4%(第三次全国农业普查数据)。这样经营规模结构、年龄结构和受教育程度结构的农户群体，他们在新技术、新装备的学习掌握能力上受到一定限制，在市场规律把握和扩大再生产投资方面存在局限，是难以支撑起我国现代农业发展的。(二)空白技术与“卡脖子”技术我国大宗粮棉油作物和畜禽、水产养殖领域的全程生产机械化技术均不存在空白，目前技术存在空白的领域主要集中在蔬菜、瓜果和林果领域。如十字花科、茄科、葫芦科、青食豆科蔬菜收获机械化技术缺乏，瓜果、浆果收获技术缺乏，林果收获机械化技术缺乏。如花椒收获机、豇豆收获机在德温特专利数据库中检索不到结果，茄科蔬菜收割机、浆果收获机专利数量也非常少。除了空白领域机械以外，现有的农业机械还存在个别“卡脖子”问题。比如拖拉机、收割机上广泛使用的离合器摩擦片、电液比例控制阀、液压泵、液压马达等，国产产品因加工精度和材质等问题质量相对较差，主要依赖进口。在关键零部件知识产权方面，我国还存在较大差距，比如在德温特专利数据库中检索离合器摩擦片的关键词“Clutchfrictionplate”，可以检索到12396件专利，其中排前25家的知识产权专利人专利数量为5629件，占比45.41%，没有一家是中国企业或科研单位。检索液压泵关键词“Hydraulicpump”，可以检索到204960件专利，前25家知识产权专利人专利数量为17048件，占比8.32%，其中属于中国的知识产权专利人有中国国家电网公司(10名)、浙江大学(15名)、江苏大学(25名)。整机方面，蔬菜移栽机、根茎类蔬菜收获机目前以日本企业的产品为主，但推广比例非常小，主要以人工作业为主。(三)小农农业下农机使用效率低下2020年我国农业劳动力有1.77亿人，按耕地19.179亿亩计算，每个农业劳动力承担耕地面积仅10.83亩。而2019年美国每个劳动力承担的耕地面积高达1107亩，加拿大甚至高达2014亩／人。这就使得，即使是同样的农业机械，在美国平均每块耕地面积达4、5百亩的地块中作业和在中国平均每块耕地面积只有几亩的耕地中作业，效率差异巨大。小农农业下，我们需要不断在地块中转弯掉头，不断在地块之间进行田间转移，导致我国的农机使用效率低下。根据国内农机制造商潍柴雷沃的8公斤／秒喂入量轮式谷物收获机回传数据分析，60亩耕地如果分成15块，作业总用时平均需要5.94小时，如果60亩耕地是1块地则作业总用时平均只需要3.52小时，前者作业时间是后者的1.69倍。可以看出，地块的细碎对于农业生产效率有极大影响。这还是使用中型机械在小地块和相对大一些的地块之间的比较，要是使用更大型高效的农业机械在小地块和数百亩一块的超大地块之间进行比较，则差异更为明显。二、我国农业机械化发展的提升路径(一)加快推进机、地、艺、种、人融合，提升农业机械化水平第一，加快推进农田宜机化改造工作。国际经验及我国重庆、台湾等地的经验表明，推进农田宜机化改造才能从根本上解决丘陵山区农业机械化问题。低效率、高劳动强度的小型农业机械只是过渡产品，如果过分依赖小型农机，丘陵山区农业必然会失去高机会、成本的年轻人，造成农业退出和地区衰败。农田宜机化改造本质上是先进的农机要素必须要有先进的农田要素匹配，而不是让先进的农机要素与落后的农田要素匹配。在丘陵山区推进“农田宜机化改造”，通过机耕道修建、地块“小并大、短变长、坡改平、大弯就势小弯取直”等改造，让丘陵山区地块适宜大中型农业机械通行和作业，为农业机械更好地发挥其生产效率提供基础保障。第二，将宜机化作为品种审定重要指标。目前国家农作物品种审定委员会印发的《主要农作物品种审定标准(国家级)》中，虽然将品种的“宜机化”作为了三条主要原则之一，但是后面具体分类标准中却机械地将品种分为了高产稳产、绿色优质和特殊类型三类，只在绿色优质类品种审定中提出了“适宜机械化作业或轻简化栽培”的一条要求，高产稳产、特殊类型这两类品种审定中没有对宜机化做任何要求。该审定标准对品种的分类简单地对应三条原则而不是融合三条原则，对农机与育种融合造成了障碍。应将适宜机械作业作为所有类别品种的审定指标。第三，针对大宗农产品制定统一的机械化生产农艺标准。应针对水稻、玉米、小麦、马铃薯、油菜、花生、棉花、甘蔗等大宗农产品，组织科研力量制定区域统一甚至全国统一的全程机械化生产农艺标准，并进行引导推广，促进农机、农艺两要素耦合。第四，培养高素质职业农民。加强高素质职业农民培育，鼓励各类涉农大学、高职院校和非政府组织为新型农业经营主体提供涉及农业机械使用、农场经营管理、种养业生产技术、市场营销等全方位的或独具特色的线上线下培训，为现代农业发展提供与其他先进要素相匹配的职业农民。(二)聚焦农业机械化空白领域和“卡脖子”关键技术，加强研发力度首先，强化农机“卡脖子”关键技术识别研究。已有关于“卡脖子”技术识别的研究，侧重于关键技术识别，较少从“关键技术识别一技术差距评估一垄断程度判断”等多维度展开评估。对于农机这一国家重大战略产业的“卡脖子”技术多维度识别更是缺乏相关研究。建议基于产学研企业调研数据、专利数据、论文数据、全国农机购置补贴辅助系统数据等多元数据，按照“关键技术识别一技术差距评估一垄断程度判断”的分析框架，识别出存在较大“卡脖子”风险的主要农机关键技术，并对关键技术在产业链中的价值地位进行进一步评判。其次，强化农机“卡脖子”关键技术研究。在全面梳理农机空白或“卡脖子”关键技术、关键零部件、主要整机基础上，列出农机“卡脖子”零部件清单、技术攻关清单、整机集成清单，面向企业和科研单位，实施“揭榜挂帅”“赛马”等按成果分配科研资金制度和科研竞争制度，通过奖补结合的资金支持机制，以开放式创新的形式，最大程度地调动社会各界智力潜能，以最快的速度找到切实可行的解决方案。在整机研发过程中，应要求产学研结合、农机农艺结合，要求项目申报团队必须提出农机农艺融合的解决方案，将机械化农艺作为项目验收的要件之一。(三)多途径促进农地规模经营第一，农地整合降低耕地细碎化程度。大地块上的农机作业效率远远高于细碎的小地块，不仅可以节约劳动力投入，还可以大幅度降低机械投入和燃油投入。笔者在今年农业生产燃油消耗调查中发现，以大地块为主的黑龙江亩均水稻机收油耗为2.3升，而南方小地块为主的四川、江苏亩均水稻机收油耗分别为3.5升和3升。我国农地细碎化问题严重，应总结一些地区“一户一田”经验，促进农户地块承包权交换整合与集中，让一个农户的地块集中在一起，连成一块、一片，最大程度提高单块耕地规模，以提高农业机械化作业效率。第二，鼓励农机作业社会化服务推动服务规模化，鼓励土地托管和流转推动经营规模化。未来我国小农将长期存在，但按照欧美日韩等发达国家体现的发展规律，农业经营会出现“二八分化”，即80%的小农经营20%的耕地，20%的规模经营主体经营80%的耕地。规模经营主体的农产品商品化率高，其生产以赚取利润和商品交换为目的，他们是农机社会化服务的提供者、是商品粮的重要生产者。但规模经营主体的风险伴随着规模的增长而相对小农成倍放大，其稳定和可持续发展对于粮食安全和农产品保供具有重要意义。今后应在农机配备、农地流转、土地托管、农业保险、农业信贷等政策上，给予这些规模经营主体以扶持，促进其可持续发展规模经营。(四)优化农机购置和应用补贴政策自2004年实施农机购置补贴政策以来，截至2021年底，中央财政累计投入2580亿元，扶持4000多万名农民和农业生产经营组织购置各类农机具5000多万台(套)。持续18年的农机购置补贴政策对农业机械化发展起到了巨大作用，但近年来部分类别农机，特