农业机械化工程与现代农业装备农业工程概论教学

农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering1第一章农业机械化工程与现代农业装备AgriculturalMechanizationEngineeringandModernAgriculturalEquipments

农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering2

农业机械化工程的基本概念

大田作业机械化与农业装备蔬菜种植机械化与装备

果树种植机械化与装备畜牧业机械与牧草收获加工机械化现代农艺与现代农业装备信息技术在农业机械化工程领域中的应用我国农业机械化发展展望内容提要农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering3本章重点：农业机械化工程的概念；大田作业机械化与农业装备；园艺（蔬菜与果树）机械化；畜牧机械化与草原机械化；现代农艺与现代农业装备；信息技术在农业机械化工程领域中的应用；我国农业机械化的展望。本章难点：机械化作业与农艺之间的关系；农业机械化工程学科分支及其内涵现代农业装备的发展趋势；信息技术对农业机械化工程的影响；农业机械化对社会发展的推动作用农业机械化的现状与发展趋势。

农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering4§1－1农业机械化工程的基本概念

一、农业机械化的定义与任务ConceptofAgriculturalMechanizationEngineering

农业机械化——用机器逐步代替人、畜力进行农业生产的技术改造和经济发展的过程。农业机械化是农业现代化的重要组成部分，其根本任务是用各种动力和配套农机具装备农业，从事农业生产，以提高农业劳动生产率、土地产出率、资源利用效率，保护生态环境，以减轻农民劳动强度、促进农村经济繁荣、技术进步和社会发展。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering5二、

农业机械化工程研究领域（AgriculturalMechanizationEngineering）1）耕作和牵引土壤动力学（TillageandTractiveSoilDynamics）2）农业机械性能设计(FunctionalDesignofFarmMachineries)

3）农业机械测试(ExperimentalMethodsofFarmMachineries)

1.农业机械学（AgriculturalMachineryScience）4）农业机械设计中的人机工程学(HumanFactorsFarmMachineryDesign)

农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering62.农业物料学

(AgriculturalMaterialsphysics)4.农业机械化生产学（MechanizedAgriculturalProductionScience）3.农业机械化管理学（ManagementofAgriculturalMechanization

）5.农业机械化技术经济(TechnicalEconomicsforAgriculturalMechanization)农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering7三、农业机械化在发展农业生产和推动社会进步中的作用1.对从事农业劳动力的解放与替代体力劳动强度分级.doc采用机械取代人力是社会发展的必然趋势。农业生产活动的影响因素较多单位土地面积(或单位畜禽量)农产品极限产量受生物因素制约人工作业的动作范围和力量程度有很大的局限性人工作业的精度不高，有些领域甚至人的能力不可及。

农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering82．农业机械化提高了农业劳动生产率，增加农业生产效益，也是保证我国粮食安全的必需途径。

实现农业机械化生产可以使劳动生产率比传统农业的劳动生产率几十倍、上百倍地大幅度提高（我国农业劳动生产率只有加拿大的1/108和美国的1/120），可以有效提高种粮农民的效益和收入水平。在当今世界粮食价格大幅涨价的形势下，农业机械化对国家粮食安全的重要性有显突出。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering93.农业机械化可以有效提高土地产出率1）我国华北地区小麦和玉米依靠农业机械化生产，由两年三熟变一年两熟，提高了复种指数；2）土壤深松技术使玉米、小麦、大豆、棉花的增产率分别达到19%、12%、9%和55%；3）机械化秸秆还田可增产5%～29%。农业机械化还可增强农业抗御自然灾害能力，减少产后损失。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering104）据估计，我国粮食收后因不能及时处理造成霉烂、变质而损失的量，约占总产的10%-15%，一年约达4000万—6000万t，大大高于联合国粮农组织规定的损失率5%的标准。如能把损失率降低5%，就等于每年增产2000万t粮食。措施主要是推广机械化晒场，低温及高温干燥技术和与之配套的机械化清选、装运、贮存技术。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering114．农业机械化是提高资源利用率，改善生态环境的重要措施。可以有效实现节水、节肥、节种、节药、节能和资源综合利用，降低生产成本。例如：1）采用喷灌可以比传统地面灌溉省水1/3～1/2；2）采用精量播种机可比一般播种机省种30%～50%以上。3）机械施肥可以使化肥的利用率由传统的人工撒施30%左右提高到60%～80%；4）现代喷雾机械可根据探测到的目标实施变量喷雾作业，可节约30%～40%的费用，并减少了对空气和环境的污染；农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering125）水稻机械化收获一台联合收割机能替代200多人的作业，可节约成本1050元/hm2，小麦机械化收获较人工收获可降低成本450～500元/hm2；6）运用农业机械实施秸秆覆盖，既可保水蓄墒，又能有效地避免秸秆焚烧给环境带来的污染。7）机械化保护性耕作技术与传统耕作技术相比，可以降低地表径流60%左右，减少土壤流失80%，减少大风扬沙60%，有效地抑制沙尘暴，保护生态环境。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering135.基本实现国家工业化和加快建设现代化，必须加快推进农业机械化。这是缩小工农差别、城乡差别的主要途径和转移农村劳动力的必备前提。

1）一个国家如果在工业化的同时，不实行农业机械化，由于工农业劳动生产率增长的特点和速度差异，必然要扩大工农和城乡差距，最终将牵制工业化进展和社会稳定。因此，随着工业化和国民经济水平提高，必须逐渐用机械动力和高效的农业机械代替繁重的体力劳动和低效的人畜力农具。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering142）工业化、城镇化、现代化同步协调发展，需要从农村吸收大批青壮年劳动力，农村劳动力已经成为促进国家工业化，城镇化、现代化的主力军；3）我国整体上正面临劳动力过剩向劳动力结构性短缺阶段转变，工农业生产的劳动成本正快速上涨；4）2006年农业劳动力占社会总就业比重为42.6%.农村仍有约1-1.5亿主要是中老年、农闲季节、边远地区的结构性剩余劳动力农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering15提高农业劳动生产率后，农产品的商品率将大幅度提高，农业的产前、产中、产后将形成社会化服务体系。农业将根据当地的自然条件实行规模化、区域化、专业化生产以提高农业机械化的经营效果，农村的产业结构和劳动力结构也将发生变化，人们对农业生产劳动的观念和价值观将发生变化，最终推动新农村建设。6．农业机械化不仅是农业的技术改造过程，也是建设社会主义新农村的过程。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering16

上世纪末，美国国家工程院组织美国工程科技界，评选20世纪对人类社会作出最伟大贡献的20项工程科技成就，“农业机械化”被评为其中的第7位。其范文中指出：“农业机械化在全世界范围内显著改变了食品的生产和分配；促进了资本、技术向农业的转移；使大量农村人口迁移到城市，对工作性质、消费者的经济状况、妇女的社会地位、家庭规模和性质、选择职业的自由等，都产生了深刻而持久的影响”。7.在推动社会进步中起到不可替代的作用农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering17四、我国农业机械化的特点

1.人多地少，粮食的供给紧张，提高农业单产至关重要，机械化要为提高劳动生产率和土地生产率两个目标服务。目前我国人均0.1hm2耕地，劳均0.26hm2左右（45年前为0.8hm2）。

2.农户经营面积少，作业地块小。户均耕地规模不足0.5hm2，因种植不同作物需要或分配需要，一户的土地又分成几块，从而形成更为狭小的作业地块。面积为0.12-0.4hm2的地块占60%以上,合适的地块面积至少要0.8-1.3hm2，一套大中型农机具合理负担面积为33-66hm2。

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3.幅员辽阔，自然和经济条件差异大，决定了我国农业机械化不能按一种模式，或相同速度发展。人少地多的地区，机械化快于人多地少地区；经济发达地区,机械化快于西部经济欠发达地区；平原地区机械化快于山区；旱地机械化快于水田地区。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering194.人均资源短缺，经济力量薄弱，必须实行节水、节能、节本、保护地力的机械化。

为缩短农时、提高复种指数、增加作物产量，已导致我国不少地区，机器超量配备，年使用率很低。

流水作业法是在我国许多地区机械化作业中采用的一种作业方法，它指在农户的土地上，不等第一项作业结束，第二项作业就开始进行，像流水一样一项接着一项开始。相对应的是国外普遍使用的分段作业法，它是指第一项作业完成后，才开始第二项作业的方法。以夏收小麦、浅耕整地、播玉米为例。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering20归结起来我国农业机械化具有下述四个特点：（1）目标上要为劳动生产率和土地生产率两提高服务；（2）经营管理形式上，以机农分离的双层经营，作业上统分结合的形式为主；（3）发展模式上，不搞全国统一，发展速度和方式因地制宜；（4）作业方法上，普遍采用机械化流水作业法。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering21五、实现农业机械化的条件

1．有较发达的工业基础、能够提供廉价优质的农业机械产品。2．国民经济达到一定水平，能够提供农业机械化需要的资金。3．具有农村劳动力大量向农业外转移的条件。4．有实现农业机械化的能源资源。5．适合于当地自然条件和作物的农业机械化技术已经解决。6．农村交通发达、教育普及，有较完善的电力及水利基础设施。7．适合于机械化的农业适度经营规模已经形成。8.高素质农民的比例大幅度提高。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering22六、农业机械化的现状与存在的问题

1．

农业机械化工程的现状1）

2004年国家正式颁布《农业机械化促进法》，各级政府加大对农业机械化的投入，加上国家逐渐取消农业税，调动了广大农民购买农机的热情。2）截至2006年底，我国农机总动力达到7.26亿千瓦，平均每亩耕地的农机总动力39.68千瓦，拖拉机总量1728.3万台。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering233）2006年我国机械耕整地、播种和收获总面积23.45亿亩，机耕、机播、机收水平分别为55.4%、32.0%、25.1%，耕种收综合机械化水平39.3%。在小麦、水稻和玉米三大粮食作物中，小麦机播和机收水平分别为79.57%和78.32%，基本实现了生产全程机械化；水稻机械化栽植和收获水平分别为9%和38.8%；玉米机播和机收水平分别为58.72%和4.73%。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering244）2006年规模以上农机工业企业总产值1316.7亿元，同比增长25%。我国农机出口贸易总额首次出现顺差1.65亿美元，农机工业成为近三年机械制造业中增长较快的行业之一。5）自2004年农业机械化促进法颁布实施以来，2004年至2007年，中央财政投入农机具购置补贴的资金从0.7亿、3亿、6亿到20亿，连续数年翻番增长。主要补贴集中用于大中型拖拉机、耕作机械、种植机械、植保机械、收获机械以及干燥机械6大类18个品种。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering252.

农业机械化工程存在的主要问题分析1）与国外相比，我国农业机械化对农业生产率的贡献份额仅为20％，而农业机械化对美国的贡献达到70％。2）2006年底全国耕种收综合机械化水平只有39.3%。而发达国家早在上世纪60年代就实现了高度机械化，日本与韩国的水稻机械化水平都在95％以上。3）中国农机还呈现“三多三少”的落后局面，即小型机械多、大型机械少；动力机械多，配套农机具少；普通农机多，高性能机械少。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering26七、我国农业生产机械化体系介绍（一）北方旱地一年一熟机械化生产体系在中部和西部的黑龙江、吉林、山西、内蒙古、新疆、青海、宁夏、陕西、西藏等地。主要有：（1）旱地春玉米机械化生产体系。（2）旱地冬小麦机械化生产体系。（3）旱地春小麦（春杂粮）机械化生产体系等。根据我国的气候、地理、人口、经济情况大致有以下几种农业生产机械化体系农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering27（二）华北灌溉地一年两熟间套作机械化生产体系在东部的河北、山东，中部的河南、安徽等，主要有：（1）小麦—玉米一年两熟间套作机械化生产体系。（2）小麦—棉花一年两熟间套作机械化生产体系。（3）小麦—花生一年两熟间套作机械化生产体系。（三）华北灌溉地一年两熟平作机械化生产体系在北京、天津、河北、山东、洞南与晋东南的部分地区，主要有：（1）冬小麦—夏玉米一年两熟乎作机械化生产体系。（2）冬小麦—夏大豆一年两熟平作机械化生产体系。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering28（四）华北灌溉地两年三熟机械化生产体系（1）冬小麦一夏水稻一春玉米两年三熟机械化生产体系。两年中收获一季冬小麦、一季夏水稻和一季春玉米。在夏水稻11月收完后，休闲4个月，至第2年4月中播玉米。（2）冬小麦一夏玉米一棉花两年三熟机械化生产体系。两年中收获一季冬小麦、一季夏玉米和一季棉花。夏玉米10月收完后，休闲5个月，第2年4月播棉花。（3）冬小麦一夏大豆一春玉米两年三熟机械化生产体系。热量资源可以一年两熟，水资源不足，为节省水资源而采用两年三熟。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering29（五）南方水稻—小麦一年两熟机械化生产体系在东部的江苏、浙江、上海，中部的湖北、江西等省、直辖市，主要是冬小麦—夏水稻一年两熟机械化。（六）南方水稻—水稻一年多熟机械化生产体系在东部的广东、广西，中部的湖南、湖北，西部的四川、云南、贵州等地区。主要有：（1）早稻一晚稻一年两熟机械化生产体系。（2）水稻一水稻一绿肥（油菜）一年三熟机械化生产体系。（3）一年三季水稻连作机械化生产体系。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering30（七）经济作物（棉花、花生为代表）机械化生产体系（八）蔬菜机械化生产加工体系（九）水果坚果采收加工机械化体系（十）青饲、牧草机械化生产体系农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering31§1－2大田作业机械化与装备

一、

农业机械的分类农业机械一般划分有动力机械与作业机械。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering32现代农业装备是指用于现代农业生产过程的先进农业机械、设备和设施。主要包括：

农业田间作业机械设施农业装备农产品加工装备农业生物质利用装备农田设施与装备农业信息化装备农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering33为种植业服务的农机有：土壤耕作机械，播种栽种机械、施肥机械、植保机械、收获及脱粒清选机械以及收获后的干燥机械等。按作物种类分，还可以分成水稻、小麦、玉米、油菜、大豆等大田作物机械；（一）农业田间作业机械农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering34

为棉花、甘蔗、甜菜、土豆、花生、烟草、水果、蔬菜等服务的经济作物机械；为橡胶、剑麻、咖啡、可可、棕榈、香蕉、菠萝、木薯服务的热带作物机械。按作物生长周期划分，可以分成产前、产中、产后机械。以养殖业而论，有饲喂机械、饲料机械、养殖机械、出粪机械、水产养殖机械、畜牧机械。农业机械还包括牧草收获机械、农业运输机械、农田建设机械、农产品加工机械等。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering35（二）农业动力机械1.农业动力机械类型

包括拖拉机、固定式内燃机、电动机、农用汽车、农用飞机、风力机及其他农用动力装置。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering36用于农村短途运输2．拖拉机的作用作为田间移动作业的动力必要时拖拉机也可以作为固定动力使用，通过皮带轮或动力输出轴驱动固定式工作机械。还可以通过动力输出轴(PTO-PowerTakeOff)将拖拉机发动机的动力传递给工作机械以驱动其工作机构。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering37大田种植的一般农艺过程：

土地耕作→播种→中耕（除草施肥）→收获除此之外还有灌溉与植保。（一）土壤耕作机械包括播种前(或栽植前)的土壤耕作机械和作物出苗后(中耕)的土壤耕作机械。二、大田作业机械化与装备

农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering381.播前土壤耕作的目的与要求

耕作的目的：疏松土壤、恢复土壤的团粒结构，积蓄水分和养分，覆盖杂草和肥料,防除病虫害，为作物的生长发育提供良好条件。耕地的农业技术要求：适时耕翻，耕深一致，地表平坦松碎，翻垡良好。

农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering392.播前土壤耕作机械1)铧式犁

特点：铧式犁的深耕、翻土、覆盖效果较好，但遇到粘湿土壤犁铧易粘土、碰到土壤中有树根或石块时易损坏犁铧，有时会被杂草或残株堵塞。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering402)圆盘犁

圆盘犁是利用球面圆盘完成切土、翻土及碎土动作。圆盘的回转平面与行驶方向保持一定的偏角并与铅垂面保持一定的倾角.

特点：圆盘犁的翻土、覆土效果不如铧式犁。但由于是滚动前进，阻力较小，不易为杂草或残株堵塞、不易粘土。在地里有石块时，刃口可能会损坏。

犁地后还要用圆盘耙或齿耙等平整土壤表面、切碎较大的土块。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering413）旋耕机

旋耕机是利用安装在回转轴上的刀齿切削土壤。切下来的土壤被抛向后方，撞到盖板上被进一步破碎。

特点：用旋耕机耕后表土细碎平坦，不须再进行耙地等整地作业。4）中耕作业机械中耕作业的目的是灭草、松土、培土或间苗等。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering42（二）大田种植机械化与装备1)机械化播种的作业过程开沟器开沟种子播入沟中覆土镇压1.机械化播种装备农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering432)一般播种要求（无论人力或机械作业）:

种子播入土中时要在它的周围创造宜于种子发芽及根系生长发育的环境，种子与土壤之间要密切接触以便种子从土壤中吸收水分和养分。土壤紧密度过大将不利于出苗。播种深度与种子的大小有关。为了保持种子周围的水分，覆土后对土壤表层要适当镇压。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering443)机械化播种作业的要求（1）播种时应避免漏播、重播，播种密度应适当，并保持一定的株距和行距，以利于作物的生长发育，便于后续的田间管理及收割作业。（2）不同作物的种子大小、形状、密度有很大差异，有些种子还带毛,因此必须考虑其特性。（3）播种量控制可采用各种不同的方法，以保证播种精度。（4）不可使种子在播种过程中受到损伤。（5）在播种过程完成施肥与施药作业。。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering454)其它几种播种模式

对大面积耕地及当土壤含水量过大不适宜拖拉机下地时或大面积种植直播水稻以及其他种子时可采用飞机撒播。（缺点是什么？）水稻种植中采用工厂化育苗，然后用插秧机将秧苗插入水稻田。对有些作物采用营养钵育苗，然后连同营养钵同移栽到大田（棉花、油菜及蔬菜类）农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering46机械化插秧既省时、又节约育秧成本，还可增加水稻产量。据测算：插秧机每小时可插秧3亩。而人工插秧，两个人一天最多只能插一亩。同时，传统的水稻人工栽插密度较稀，一般每亩1.3万窝左右，少的每亩仅1.2万窝。而机插秧密度每亩可达1.6万窝以上，其基本苗大大高于人工栽插的水稻。这样，每亩产量可提高10%，育秧成本也可节约10元左右。机械化插秧农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering472.施用要求：1)对农用化学品施用的剂量和分布有严格要求；2)细微的雾滴或粉末被风吹向远处造成环境污染，雨水或灌溉可能将农用化学品淋沥而输运到土壤中沉积，造成土壤和地下水污染3)对各种化学品施加的部位和施加方式有一定要求。4)农用化学品对人畜有害，施用中要有安全防范措施。且对金属有腐蚀性。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering483.施加农用化学品的机具类型:

高量(672－11231/hm2)、中量(224－672l/hm2)、低量(56－2241/hm2)及超低量(56l/hm2以下)喷液体化学品的喷雾器。手动喷雾器或小型汽油机驱动的背负式喷雾器或喷粉器喷施，也可以用飞机喷施。拖拉机牵引的幅宽很大的(可达到20m左右)喷雾机农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering49三、大田收获机械化与装备（一）农艺要求：1.对收割作业有严格的时间要求，早收或晚收都可能造成产量损失或质量降低。2.农业生产是按季节进行的，而消费往往是持续的。农产品收割后水分大，容易发生霉变或生芽，因此收割作业必须和收割后处理及运输，贮存做统一安排。谷物收割脱粒清选干燥贮藏。干草打捆贮存，青饲料铡碎后送入青饲塔贮存农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering503.不同品种的农产品有不同收获要求矮秆作物(如小麦、水稻等谷物及豆类作物等)高秆作物(如玉米、高粱、向日葵等)块茎作物（如甜菜、马钤薯，牧草等）纤维作物(麻棉等)、蔬菜、水果及茶叶等经济作物农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering514.根据农产品的用途，茎秆的利用及处理要求、土壤及气候条件，以及作物生长状况而采用不同的收割工艺。作为食品、饲料、种子或工业原料，是鲜货上市现售、供加工作为原料或贮存等成熟是否均匀、有无杂草、是否套作或间作等农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering52

手工收割

分段收获联合收割

分段收获形式有：手工割倒+场地脱粒；手工割倒+田间脱粒；机器割倒+机器场地脱粒（全喂入式，半喂入式）联合收割的形式有：

收割+全喂入式可移动脱粒

收割+半喂入式可移动脱粒

二次切割+稻穗脱粒

割前脱粒（梳穗，捋穗）5.常用收获农艺介绍农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering53初级阶段的分段方式：割倒＋扎捆＋运输+脱粒.不同阶段收获方式演变的特点

中级阶段的联合作业方式:几道工序同时由机器联合作业,收割脱粒、分离和运输几个过程在机器的不同部位同时进行，生产效率高。但是功率耗损大，谷物夹带损失多。较高级阶段的联合作业方式：如二次切割、割前脱粒、及半喂入式，减少了喂入量，减少了谷粒与秸杆混杂又要分离的工作量，减少秸杆的破损损失，以利于作为其它生产的原料。高级阶段的联合作业方式：采用数据测量系统和GPS定位系统，边收割，边给出作物单位面积的产量，同时制取出田间作物产量的空间分布图，为后期的生产制作处方图作准备。农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering546.联合收割机介绍农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering55联合收割机的类型全喂入切流联合收割机什么是全喂入式？什么是半喂入式？农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering56全喂入轴流联合收割机农业机械化工程GeneralityofAgriculturalEngineering57半喂入式联合收割机农业机械化工程Ge