现代化农业与农业机械化新技术

现代化农业与农业机械化新技术任丘市农业局张虎君

2014年1月一、现代化农业与农业机械化二、农机与农艺的有机融合三、农业机械化新技术四、主要农业机械装备使用技术五、农业机械化发展中其他研究热点主要内容一、现代化农业与农业机械化1、农业机械化的作用与地位1.1农业机械在农业生产中的作用

农业机械化，是指运用先进的农业机械装备农业，改善农业生产经营条件，不断提高农业的生产技术水平和经济效益、生态效益的过程。

（1）保证农业增产增收，减少灾害和损失；（2）提高了劳动生产率；（3）降低作业成本；（4）减轻劳动强度，改善劳动条件。

1.2农业机械化在现代化农业中的地位

中国是一个农业大国，“三农”工作事关大局。加强农业基础，改善农业生产条件，提高农业现代化水平，是加快推进社会主义现代化的必然要求。纵观发达国家的农业现代化过程，共同点是首先解决农业机械化问题。没有农业机械化，就不可能大幅度提高农业劳动生产率，也就难以把先进的农业科学技术转化为现实生产力。

2、农业现代化与农业机械化的关系

实现农业现代化，必须首先发展农业机械化，传统的农业发展模式，解决不了中国农业的根本问题。将传统农业转变为现代化农业，才是农业持续发展和农业现代化建设的必由之路。农业机械化作为先进农业生产力的代表，是实现农业现代化的主要指标和重要标志，只有实现了农业机械化才能实现农业现代化。3、现代化农业的发展3.1现代化农业的发展历程

世界农业的发展大体经历原始农业—传统农业—现代化农业（精细农业）3个阶段。

原始农业原始农业主要靠自然，即用火烧方法清理土地，然后种植作物的方式，也称刀耕火种农业。

传统农业

中国传统农业经营思想是：自给自足。传统农业也称固定农业，其农民有固定的居住地和固定的农耕范围，以人力、畜力为主要动力；以有机肥为主要肥料；充分利用各种资源进行农业生产，其核心是自给自足；以自然经济为主，以实现“丰衣足食”为目标，形成了相对稳定而又低效的农业生产体系，人与自然的关系表现为顺应自然。传统农业

如统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施，满足于获得农场或田块的平均产量。这种思想在很大程度上束缚了农业的发展。

现代化农业

实质是以现代科学技术及其应用、现代工业技术及其装备、现代管理技术、现代农产品加工技术、现代农产品流通技术及其营销为基础，产、供、销相结合，贸、工、农一体化，高效率与高效益的新型农业。

现代化农业以传统农业为基础，以GIS、GPS、RS等空间信息技术为手段，以计算机、现代网络和通讯技术为技术支持，精细准确地制定、调整各项土壤和作物管理措施，最大限度地优化使用各项农业投入，以获取最高产量和最大经济效益，同时保护农业生态环境和土地等农业自然资源。3.2现代农业的效益

现代农业包括3个方面的效益；生产效益、经济效益、生态效益。生物技术的迅速发展，保证了作物增产所需的优良种子，可降低农业生产的成本，促进生态农业的发展。但是，如果没有农业工程技术，尤其是农业机械化技术的创新，就无法发挥现代农业的生产效益。

3.3现代化农业的特征

（1）生产过程机械化

生产过程的机械化，是指运用先进设备代替人力的手工劳动，在产前、产中、产后各环节中大面积采用机械化作业，从而降低劳动的体力强度，提高劳动效率。没有机械化的支持，也就不可能有农业现代化。

（2）生产技术科学化

科技，是农业向现代化迈进的动力源泉。农业生产技术科学化，是指把先进的科学技术广泛应用于农业，从而收到提高产品产量、提升产品质量、降低生产成本、保证食用安全的效果。如果离开科技的注入，农业的现代化就会停滞不前。（3）增长方式集约化

由传统农业向现代农业的方向进化，一个基本的同步条件是农业增长方式要从粗放经营向集约经营转变，摒弃传统的粗耕简作，推广现代的精耕细作，在化肥、农药、灌溉等方面的投入边际效益递减，外延扩大生产余地变小的情况下，把增产的基点转到挖掘内部潜力，降低生产成本，提升产品档次，提高综合效益，提高劳动者素质的轨道上来。（4）经营循环市场化

现代农业的一个显著标志是，市场成为农业经济运行的载体。面向市场来组织生产，投入—产出—消费的经营循环都要在市场上得以实现。产品的商品率如果达不到一个较高的程度，农业的现代化就“化”不起来。（5）生产组织社会化

生产组织的社会化意味着农业生产与流通活动的各个部门、各个环节，必须和社会上的有关部门、市场主体有机地联系起来，并要随着现代化的不断推进提高这种依赖程度，以达到扬长避短，优势互补，提高劳动生产率的目的。（6）生产绩效高优化

如果生产经营的最终成果是产品产量低、质量次、经济效益低，那么，就应该问一问装备配置是否科学，生产工艺和技术是否落后，增长方式是否还停留在粗放的形态上，经营理念是否还停留在传统的农业经济上，生产的社会化程度是否理想。

（7）劳动者智能化

劳动者智能化是指从事农业生产或经营的人，一定要具备现代化水平的文化知识和技能水平。无论是增长方式的转变，还是生产绩效的提高，都是在人的主观能动下得以实现的。离开人，现代化是不复存在的，要实现的农业现代化，是以人为本的现代化。要不断提高劳动者的文化知识和技能水平。

3.4现代农业和传统农业的区别

现代农业与传统农业之间存在着本质的区别，其主要表现在以下几个方面：（1）传统农业与现代农业的经营目标不同

产量最大化为传统农业的生产目标，而增产的主要手段就是加大劳动的投入。而现代农业的经营目标是追求利润的最大化，即以一定的投入获取最大限度的利润。

（2）传统农业与现代农业的技术含量不同

传统农业其要素是从农业部门内部和大自然中获取的，技术含量低，且长期处于停滞状态，国家对农业的投入较少，农业生产所需的劳动力数量较多。现代农业是用现代科学技术武装起来的农业，其要素大都是由农业部门外部的现代化工业部门和服务部门提供的。（3）传统农业与现代农业的经营规模不同

现代农业的明显标志之一就是它的规模效益，现代农业是经营者追求利润最大化的农业，现代农业是高收入的农业，现代农业是农产品高商品率农业，现代农业是高技术农业。二、农机与农艺的有机融合

农机农艺有机融合是推进我国农业现代化的强大引擎。要使二者有机融合，在农艺方面必须加快培育适合机械化生产的作物品种，制订完善适应机械化作业的种植技术体系，用标准化引领规模化，用规模化带动产业化；在农机方面必须提升现有机械化技术水平，优化、升级农机装备结构，加快研发适合农艺要求的农机装备，在关键环节实现突破。1、农机与农艺的关系

农机是直观的物体，很容易理解。农艺则比较抽象，是“指农作物的栽培、选种等技艺”。二者分属于两个不同的范畴：一个属机械学，一个属农学。非要把两个分开，说谁适应谁，不如说把两者如何更好地结合起来更有意义，不然就是迂夫子的逻辑、本位主义思想作祟。

如果按照词面的解释，农机也算技艺，也是农艺的一个方面。农机不断更新，会促进农艺的发展。

在不同地方有不同的农艺，需应用不同的农机。这时候，较广泛的作物种植，就要考虑机械化应用是否方便；而在农机设计的时候，也要考虑结合更好的农艺条件，让农业耕作效率最大化。

在现代的背景下，科技不断发展，即使再好的农艺，如果没有农机来实施，最终可能效果都要大打折扣。毕竟，再精细、再先进的农艺如果没有农机来替代人力实施，劳动强度太大，人们就不会采用，提高作业效率、作物产量也就流于空谈。

农机与农艺的融合一直是专家们关注的热点问题。要发展我国的农业现代化事业，必须协调好农机与农艺的关系。先进、高效的配套机组的农田作业必须符合当地的农艺要求，同时，农艺也必须适应机械化作业的要求，二者相互依存。为此，农机和农艺的有效融合可使我们在主机与配套机具的匹配工作中找到结合点，使工作做得更有成效。2、农机技术与农艺技术融合的必要性

农机技术与农艺技术要紧密结合，才能更快地发挥农业机械的作用；才能使农艺技术得到实施、延伸和提高；才能把农民从繁重的田间劳动中解放出来；才能发挥农业的活力；才能使农业再上一个新台阶；才能保障农业的丰产丰收；才能把传统的低水平农业转变为现代的高水平农业；才能显示出农业机械化的威力。

农机技术和农艺技术虽然各自的侧重点不同，但都是以提高土地产出率和劳动生产率为目的，农机技术是实现农艺技术的手段，农艺技术只有在农机技术的作用下才能完善和提高。只有两者最优组合，才能充分发挥更大的效能，才能取得更佳的效益。只有使用先进的农业机械才能完成靠人工解决不了和解决不好的农艺新要求、新问题。3、农机与农艺结合的根本目的和方式

农机和农艺结合的根本目的都是通过对作物的外在干预，调控作物的生长发育，以不同方式达到获取作物最佳综合生产效益。

农机与农艺的结合主要有三种方式：一是农机服从农艺。主要是改进农机具的结构原理和技术性能，以适应农艺对作业机械的要求。二是农艺服从农机。如果农艺操作过于复杂，难以实现经济的机械化作业，必须改革农艺技术，以适应机械化作业的要求。

三是农机农艺共同协调。一般是新农艺应用时，配套的农机与农艺同步创新，形成一个更高层次的机械化农艺，推动现代农业生产技术的发展。对于近几年才开始大规模推广应用的保护性耕作技术来说，应该属于农机农艺协调发展类型，在新农艺实施的同时，根据各地不同情况和试验得到的数据，同步改造并生产更高效率、更符合当地应用的农业机械。4、农机与农艺的矛盾

随着农业科学技术和农机化事业的发展，农机与农艺的矛盾，不仅是单纯的技术问题，而且牵扯到整个农业系统和工业系统的体制及经济结构，这些问题能否解决好，对我国农业现代化和机械化的实现都将产生重大影响。

农机与农艺之间矛盾主要是：★农机与耕作制度之间的矛盾；★适宜机械化操作的农机与适宜手工操作的农艺之间的矛盾；★农机的单一性与农艺的多样性之间的矛盾；★农机的固定性与农艺的多变性之间的矛盾；★农机有限的可靠性与农艺较强的农时性之间的矛盾；★国外农机与中国的农艺之间的矛盾等。

实际上，农机与农艺是相互影响、相互联系的矛盾的2个方面，其互相结合和互相适应的过程又是互相促进的过程。5、国内外农机与农艺相结合的典范

（1）美国釆棉机

1850年美国开始研制釆棉机，但由于和农艺要求没能很好的结合起来，进展缓慢。百年之后，到1949年，美国的棉花收获机械化程度仅为6%，农业机械技术的利用率太低。分析原因，除了机械结构本身的问题之外，还存在着棉花品种、栽培制度、纤维质量、农艺要求，成本和利润等都有一定的问题。于是他们采取了农机和农艺密切配合的方针，改革栽培方式，培育适合机械化采棉的新品种，使用化学脱叶，解决落地棉捡拾、清花、籽棉田间运输等一系列问题。经过十几年的努力，基本上实现了机械化，在1970年，美国的棉花收获机械化程度已达到95%，居世界第一位。大型全自动棉花采摘机需培育与采摘机适应的棉花品种（2）日本水稻插秧机

日本研制水稻插秧机历时七十年，过去釆用大苗插秧，质量不稳定，而且拔秧机也未解决，到1970年，日本的水稻插秧机械化程度仅为3%。当年，日本农林厅果断采用了农业机械技术与农艺技术相结合的方式进行研制和反复试验，

实行工厂集中育秧方法，研制和推广带土小苗插秧机，只有几年时间，水稻机械化插秧技术得到普遍应用，在1977年，日本的水稻机械化插秧程度达到80.4%，现在已全部实现了机械化。各种插秧机乘坐式

（3）国内

小麦播种后镇压

河北、山西、陕西、甘肃等地，在小麦播种后要用镇压辊把播过种子的田间压实，可以起到保墒促种籽发芽扎根的作用。现在又研制了一种可以铺地膜的播种机。这种播种技术的应用，即可保墒，又可防寒，机械成本高。但先进性强，在当地很适用，很受农民欢迎。

可是这种被当地认为很先进的播种机，在安徽省淮河以北地区就不适用，这个地区由于土质好，气候适宜，水量充足，所用的播种机械很简单，机械的价格越便宜农民越容易接受。那些带有镇压辊和铺地膜的装置，被农民认为是多余的。小麦播种机（播种机后镇压）

（4）小麦精量播种机

上世纪90年代初，河南农业大学培育和推广了一种小麦品种，需要小麦精量播种机，每亩的播量只有3.5公斤左右，而当时的小麦精量播种机的每亩播量最少也要播6公斤以上。这就要求农机必须服从农艺。（5）麦套棉的种植

上世纪90年代，为了提高土地的利用率，河南省提倡麦套棉的种植模式，麦套棉之间的距离是80～90cm，为了适应农艺要求，一些农机生产厂家就研制生产了适合麦套棉作业的播种机，把播种机的行数由七行改为五行，使播宽变窄，而照顾了棉花苗棵的生长。又充分的利用了土地，使农业机械随着农艺的要求而研制、生产、运用。麦套棉种植模式

（6）玉米联合收获机异地收获

2006～2008年间，河南省多家玉米联合收获机厂在东三省推广应用时，曾经出现了行距不对（不对行）、割刀不能将秸秆割断、集穗箱位置与容量不能满足要求、动力不够、作物根茬扎破轮胎等问题，只能按要农艺求在当地重新改进设计后进行作业。

自走式玉米联合收获机

农机与农艺相结合有它的重要性，但也有一定的区域性和局限性。农业机械化的发展不是独立的、孤立的、也不是随意所想的，而是要与农艺相有机融合、与农艺的各个环节相配套，只有适应了当地的农艺要求，农机才能更好地服务于大农业，农业机械化才能更好更快的发展。三、农业机械化新技术

2010年中央1号文件明确指出：★

加快发展农业机械化，大力推广机械深松整地，支持秸秆还田、水稻育插秧等农机作业。★

进一步增加农机具购置补贴，扩大补贴种类，把牧业、林业和抗旱、节水机械设备纳入补贴范围。★

推广保护性耕作技术，实施旱作农业示范工程。1、传感器技术在农业中的应用

传感器最早用于工业生产自动化，随着科学技术的发展，传感器应用到各个领域，在各行各业中起到极好的作用。传感器是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成电量的装置或元件，它类似于人的五官能感知并检测各种非电量。当今在现代农业科学技术中,各种农作物的育苗、生产、收获、储藏与流通等环节，也开始广泛地使用各种传感器，进行各种参数的检测与控制，帮助人们去科学种田。

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用于粮食贮存温、湿度检测控制★

水果和蔬菜的保鲜与冷藏湿度传感器的应用2、遥感技术在农业中的应用

遥感是远距离获得信息的一种技术，它是使用人造卫星或航天飞机等先进工具，采用各种传感器来观测地球表面，取得有关环境和资源的有用信息的科学技术。遥感技术是通过非接触、非破坏的方法，在很短的时间内遥感极其宽广的地域，对农业生产能起指导作用。在遥感技术中，将传感器来的信号通过近紫外、红外、微波等信息载体，传给计算机，最后形成图像。

主要应用在农业、植物资源方面，遥感技术能测定农作物品种的分布区域、植物品种的分类，判断植物生长情况、受灾情况、土壤条件等。通过遥感所获得的信息，可以确定最合适的种植和最适度的施肥，估计收成，进而决定农业管理的工作方向。

遥感测得河北省土壤墒情3、农业机器人、计算机技术

农业机器人是用于农业生产的特种机器人，是一种新型多功能农业机械。农业机器人是复杂的高智能化农业技术设备，集机、电、液、光、计算机等多学科高新技术于一体，面临的是非结构、不确定、难以预估的复杂工作环境和作业对象。是现代农业机械发展的结果。农业机器人的出现和应用，改变了传统的农业劳动方式，促进了现代农业的发展。

农业机器人种类繁多，可用于：

（1）可完成各种繁重体力劳动的农田作业。如插秧、除草及施肥、施药机器人等；

（2）可实现蔬菜水果自动收获、分选、分级等工作。如采摘苹果、采蘑菇、蔬菜嫁接机器人等；（3）可替代人养牲畜、挤牛奶、剪羊毛等工作。如牧羊、喂奶及挤奶机器人等；（4）可代替人实现伐木、整枝、造林等工作。如林木球果采集、伐根清理机器人等。大型全自动西红柿采摘机（机器人）4、精细农业技术（3S、6S技术）

原始农业—传统农业—现代化农业—精细（精准、精确）农业。精细，指的是对农业实行精细化的照料和操作，以多投劳来代替多投物，以谋求单产的提高和产品的优质化。

学术界有两种较有影响的观点：一是“精久农业”论。所谓“精久农业”，是指以高产、增值、持久为特征，既精致地利用土地、资金、劳动、技术，又持久地提高土地生产力，增加农业后劲的中国式现代化农业。二是“精细化农业”论。所谓“精细化农业”是指科技密集、产品优良、有市场潜力又能维护生态环境的农林渔牧发展到高层次的事业。

★人工智能(AI)

是用计算机模拟人的大脑思维、解题、判断、学习、设计等思维活动的学科。

★3S系统遥感系统（RS），全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS），在精细农业中的称3S系统。

★6S系统除了上述3S系统外，还有3S。专家系统（ES）、决策支持系统（DSS）、智能决策支持系统（IDSS）。

专家系统（ES）专家系统技术是人工智能学科中的一个重要分支，它把通常的数据、信息、知识、公式、方法、经验等均看作为知识，应用推理机制控制整个系统的工作，利用专家知识象人类专家一样进行推理分析，解决一般人无法解决的复杂现实问题，得到问题的求解结果，ES主要由软件实现。

决策支持系统（DSS）决策支持系统是以信息技术为手段，应用决策科学及有关的理论和方法，利用数据和模型，针对某一类型的半结构化和非结构化的问题，通过提供背景资料、协助明确问题、修改完善模型、列举可能方案、进行分析比较等方式，为管理者做出正确决策提供帮助的人机交互式的信息系统。

智能决策支持系统（IDSS）

智能决策支持系统是DSS与AI技术相结合的物。农业IDSS的最大特点在于将人工智能技术中的农业ES技术融于传统的农业DSS中，弥补了传统农业DSS单纯依靠模型技术和数据处理技术，以用户高度卷入而可能出现意向性偏差的缺陷。DSS属于定量分析，ES属于定性分析。智能决策支持系统（IntelligenceDecisionSupportingSystem，简称IDSS）

IDSS的概念最早由美国学者波恩切克（Bonczek）等人于80年代提出，它的功能是，既能处理定量问题，又能处理定性问题。IDSS的核心思想是将AI与其它相关科学成果相结合，使DSS具有人工智能。

175马力变量喷（药）雾机（GPS）

—友谊农场175马力变量喷（药）雾机（GPS）约翰.迪尔GPS导航自动驾驶变量施肥播种机组与GPS全球定位系统连接，推测土壤有机质等的含量。土壤电导率测定仪美国凯斯公司精准农业装备联合收获机可更换割台—美国凯斯公司

割幅6米，收割小麦割台联合收获机收割大豆—美国凯斯公司联合收割机可更换割台-美国凯斯公司

收割玉米割台，收获8行玉米5、保护性耕作机械化技术

作用：保护性耕作（少耕、免耕、深松、保水耕作、化学除草、秸秆还田覆盖等）技术有利于旱区保水保土、增产增收、降低能耗和保护环境。

主要技术：是在能够保证种子发芽的前提下，通过少耕、免耕、化学除草技术等措施，尽可能保持作物残茬覆盖地表，减少土壤水蚀、风蚀，实现农业可持续发展的农业耕作技术。利用粉碎灭茬机对秸秆粉碎还田对直立秸秆粉碎还田深松起垄施肥机机收率小麦＞90%国外半悬挂翻转12铧犁机组在作业意大利旋耕机国外深松、整地机折叠运输状态

人力播种免耕播种机

弹齿耙

铁茬播种施肥机旋耕-锄草机旋耕机牵引式双列对置圆盘耙圆盘耙—牵引宽幅折叠式旋耕机—刀盘式侧边传动旋耕机—农哈哈旋耕起垄联合作业机起垄作业机施肥起垄铺膜联合作业机撒播机玉米免耕播种机旋耕施肥播种机——河北农哈哈耙地镇压播种联合作业机田间管理松土作业培土起垄作业机小型田园管理机械深松旋耕机械3.6节水灌溉机械化技术3.7秸秆综合利用机械化技术

3.8玉米收获机械化技术

小麦收获机相对饱和，跨区收获面积下降，收获机销售量急剧下滑。油价上涨，机收价格下降，跨区作业收益明显下滑。前一年机手收益水平决定下一年收获机需求量

小麦收获机保有量超过60万台，跨区作业市场进入成熟期，产品向大功率、高效率方向发展，发展割幅更宽，喂入量更大的高效率机型，绿色、环保、节能型产品是发展趋势。4、主要农业机械装备使用技术

农业机械使用前，详细阅读使用说明书，严格按操作规程正确使用、调整、保养，要进行岗前培训。机具与动力要配套，避免大马拉小车和小马拉大车的现象。

据统计，80%的农机事故源于没有严格按操作要求操作、麻痹大意、安全意识淡薄，或操作使用不当、没有进行技术培训等。农业机械在使用中应注意哪些关键技术问题？☻拖拉机、柴油机正确驾驶操作使用保养、启动、机具配套、悬挂、挂接档位、发动机油门等。☻电动机单向、三相电机，接线方法、直连启动还是V型带传动、启动转矩小、有短时间超负荷性能、安全用电等。☻耕地机械铧式犁配套、挂接、偏牵引、直线行驶性、经济性（调节方式、犁铧锋利程度）、使用双向犁等。☻整地机械圆盘耙耙地行走方式、配重、偏角调整等。☻旋耕与秸秆还田机械二者的主轴转速、转向、刀片的种类与锋利程度、切土深度等。☻深松机具耕深、铲柄截面形状、铲头材料与形状等。☻播种机械播量、播深、株行距调整方法、划印器长度调整、室内外播量试验验证、各行播量一致性、播种均匀性调整。☻中耕机具拖拉机轮距与行距和中耕锄草铲匹配问题、高地隙、驾驶员驾驶水平等。☻植保机械喷雾与弥雾机械的选择、药液与水的比例、安全施药问题等。☻灌溉机械灌溉方式的选择、水源、过滤、水泵（自吸离心泵、普通离心泵）扬程与流量的选择、高效率工作点的确定、关闭阀门启动等。☻小麦联合收获机成熟期收获、雨后收获时间、倒伏小麦的收获、割茬高度、损失率、破碎