索??引??号 12370800004527379Y/2019-43528 公开方式 主动公开
发布机构 济宁市农业机械现代化发展促进中心 组配分类 新闻媒体解读
成文日期 2019-11-15 ? ?
新中国农业装备科技创新的回顾与展望[新中国成立70周年特稿之三]


信息来源:济宁市农业机械现代化发展促进中心 浏览次数: 字体:[ ]

农业装备是现代农业的物质基础,是不断提高土地产出率、劳动生产率、资源利用率以及实现农业农村现代化、乡村振兴的重要支撑。建国70年来,农业装备技术发展从机械替代人畜力的机械化阶段,到以电控技术为基础实现自动化阶段,进入以信息技术为核心的智能化阶段,推进农业生产由传统粗放式向装备智能化、资源高效化、作业精细化、管理智慧化的全生命周期的精细化生产方式转变。总体上,随着新一代人工智能技术广泛渗透及深入应用,农业装备技术表现出很强的时代特点,融合生物、农艺、工程技术,集成先进制造、信息、生物、新材料、新能源等高新技术,拓展到微生物、养殖、加工等产业领域,向高效化、智能化、网联化、绿色化方向发展,向提供全链条农业装备与信息技术解决方案的方向延伸发展。

一、农业装备产业科技发展成就

建国以来,我国农业装备产业经历了起步、建立体系、对外开放、高速发展等和正在进行的调整转型阶段。产业科技创新经历了改造仿制、引进消化吸收再创新等阶段,正进入以自主创新为核心能力的新阶段;技术发展实现了从人畜力、机械化和自动化,到以信息技术为核心的高效化、智能化、绿色化发展,推动农业生产进入了以机械化为主导的新阶段,走出了一条中国特色的产业科技创新发展道路,为保障我国粮食、食品、生态安全和推进农业农村现代化、乡村振兴做出重要贡献。

一是产业规模及能力不断提升。到2018年,我国农机装备企业总数超过8000家,其中,规模以上超过2300家,主营业务收入达2600亿元。能够生产4000多种农业装备品类,市场规模占全球30%以上,国际贸易总量占全球20%;制造能力和水平不断提高,“引进来”和“走出去”国际化步伐加快,生产效率和产品质量获得质的飞跃,成为世界农机装备制造和使用大国。

二是研发和产业体系基本形成。我国农业装备产业初步形成了涵盖科研、制造、质量监督、流通销售、行业管理等方面较为完整的体系,有数千家大中小企业、30多家国家及省部级农机科研机构、40多所开设农机相关专业的高校,以及覆盖全国的部级、省级的质量监督、鉴定推广等机构,支撑形成了大中小企业融通发展、科技与经济融通发展、各类创新主体及要素融通发展的格局。

三是技术和产品不断优化升级。攻克了精细耕作、精量播种、高效施肥、精准施药、节水灌溉、低损收获、增值加工等关键核心技术,能够研发生产农、林、牧、渔、农用运输、农产品加工等7个门类所需的65大类、350个中类、1500个小类的4000多种农机产品,主要农机产品年产量500万台左右,保有量超过8000多万台(套),农机总动力达到10亿千瓦,形成了与我国农业发展水平基本相适应的大中小机型和高中低档兼具的农机产品体系,满足90%的国内农机市场需求,支撑农作物机械化水平达到68%。

四是科技创新能力和实力不断提升。布局建设了一批国家重点实验室、国家工程实验室、国家工程技术研究中心、国家级企业技术中心等国家级和省部级科技创新平台,以及农业装备产业技术创新战略联盟等创新保障与服务体系,培养了一支高水平科技创新队伍,初步形成市场导向、企业主体、产学研融合的产业技术创新体系,从产品开发、技术标准、检测测试、应用推广等方面服务全面覆盖骨干企业到中小微型企业,研发规模世界第一,论文发表量世界第一,专利申请量世界第二。

“十二五”以来,我国农业装备科技创新在关键核心技术及重大装备方面成效突出,构建了自主农业智能化装备技术体系,推动农业装备信息化、智能化发展。动植物生长监测、智能感知与控制技术等应用基础及关键共性技术研究紧跟前沿,助推农业精细生产;一批重大装备实现自主化,与国际先进水平平齐,加速了农业装备技术向信息化、智能化高端发展;一批先进适用农业机械化技术及高性能装备应用推广和辐射扩散提升产业整体水平,基本解决了主要农作物高质高效机械化生产技术瓶颈及装备制约难题,有力地促进农业机械化和农机装备转型升级高质量发展。

一是农业装备信息化、智能化应用基础及关键共性技术研究紧跟国际前沿。动植物生长信息感知技术、农业生产土壤及环境信息实时监测、农作物生产过程监测与水肥药精量控制施用、农机工况智能化监测等技术取得了重要进展,开发形成了植物叶绿素、蒸腾速率、温湿度、光照、CO2等气体等传感器,开发了土壤养分水分、播种量、作业深度、行走速度、喷药量、部件转速等传感控制系统,实现了试验应用,技术达到国际水平。

二是现代多功能作业装备智能化发展迅速。总线控制、GPS及北斗定位导航、机器视觉导航、激光高程控制技术、基于神经网络作业功率自适应控制等智能化技术应用,突破了复式整地、深松监测、精量播种、变量施肥、精准施药、高效喷灌、收获智能控制等关键技术及装备,水稻精量直播机、高速移栽机、智能变量施肥播种机、高地隙及水田智能植保机、植保无人机、大型智能采棉机等一批智能化农业装备实现了应用,形成了适应不同生产规模的配套粮食全程作业装备配套体系,技术延伸拓展应用于棉花、番茄、甘蔗、花生、马铃薯等优势经济作物环节装备,初步形成了智能化农业装备体系。

三是高端智能化农业装备参与国际产业竞争。200马力级、300马力级大型拖拉机传动、电控等关键技术自主化水平不断提升;400马力重型拖拉机实现了无级变速传动技术自主化研发。60行大型智能播种施肥机突破了种(肥)远距离气流输送种肥、种肥分开侧深施、种肥深度准确控制、播种质量实时检测等关键技术,达到国际水平。10公斤/秒大喂入量智能谷物联合收割机与世界主流技术平齐,实现导航作业、在线测产、智能调控、故障诊断等功能。以大型农业装备智能化为引领,带动信息技术、智能化技术在中小型农业装备推广应用,形成一批具有特点的信息化、智能化农业装备解决方案。

四是设施园艺装备技术持续提升。低碳环控型温室、节能与绿色能源利用、环境调控及精细耕整地、精量播种、育苗嫁接、肥水一体化等高效生产技术及配套装备实现应用,形成了具有高抗逆、低能耗、环境智能可控、配套装备完善的设施园艺工程技术体系,提升了设施结构的抗逆性能、能源与资源利用效率、智能化控制水平。新型养殖设施、环境调控、养殖数字化监控与远程管理、饲料营养加工及快速溯源与在线检定、个性化饲喂设备、养殖场废物环保处理等技术提升了猪、鸡、水产、奶牛养殖集约化、自动化、智能化水平,显著提升养殖综合生产效益。

五是农产品产地商品化水平不断提升。以提升增值减损能力、能源利用效率和关键装备国产化为切入点,突破了能源高效利用、干燥、保质贮藏、品质检测、精选分级和包装等关键技术,太阳能高效集热与高效利用、热风与真空干燥、自然冷源高效利用等技术及装备应用促进了量大面广的果蔬产地干燥和预冷节能降耗;粮食、果蔬、棉花、禽蛋等农产品智能化检测分级和畜禽自动屠宰、称重分级成套装备技术及装备,进一步提升了农产品加工智能化水平。

二、面临的机遇与挑战

在新的科技革命与产业变革形势下,实施乡村振兴战略、坚持农业农村优先发展以及实现农业农村现代化等重大战略任务,为农业装备科技创新指明了方向,我国农业装备科技创新进入高质量发展的重要战略机遇期,将由制造大国向制造强国、科技强国、质量强国转变,应用基础研究薄弱、关键共性技术及高端装备产品供给不足、创新领军人才缺乏等,仍将是制约自主创新能力和核心竞争力提升的关键因素,跨国企业主导产业国际竞争格局,仍将制约着我国农业装备科技创新由价值链低端向高端发展,需要加快创新驱动,推进产业转型升级。

一是要夯实信息化、智能化应用基础研究。要以装备为载体,以信息和知识为要素,通过互联网、物联网、云计算、大数据、智能装备等现代信息技术与农业深度跨界融合,实现农业生产全过程的信息感知、定量决策、智能控制、精准投入的全新农业生产方式,实现农业生产由“机器替代人力”“电脑替代人脑”的转变,大幅提高农业生产效率、效能、效益。

二是要强化高质高效农业装备技术创新。解决“谁来种地”“怎么种地”,保障农业产出高效、产品安全、环境友好,迫切需求发展智能农业装备,构建农业全程信息化和机械化技术体系,提高水、肥、种、药等利用率,降低生产和加工过程损失率,实现传统精耕细作与现代物质装备相辅相成,达到高产高效与生态资源永续利用。

三是要发展自主可控农业装备产业。实践证明,市场换不来技术反而丢掉了市场,依靠别国技术和产品解决不了我国地貌多样、农艺繁杂的农业生产问题。习近平总书记说:“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”,要把关键核心技术掌握在自己手中,实现技术及装备自主可控,掌握产业发展主导权,保障现代农业产业安全。

三、发展方向及重点

我国农业装备科技创新要面向世界科技前沿,立足全程全面机械化和转型升级需求,准确把握当前发展面临的精细生产、装备智能、高效绿色机械化等重大科技问题,找准突破口和主攻方向,集中优势资源,围绕粮经饲、农林牧渔、种养加等领域,统筹农村生产生态生活,深度融合新一代人工智能技术,形成产业链协同创新布局,发展新一代智能农业装备技术、产品、服务体系,为农业装备行业提供高质量科技供给。

一是加强农业装备应用基础研究,提升自主创新能力。以土壤、动植物及环境感知和调控为重点,开展不同种植制度、耕作方式、作业机具、气候与环境等对土壤质构形和作物生长生产的影响机理,以及土壤耕层、养分等检测方法等研究;开展动植物生理、生长、环境信息感知技术、材料、元器件,以及种、水、肥、药、光、热等精准精量调控及精细饲喂技术及系统研究;开展土壤工作、采收作业等部件减阻降耗、耐磨延寿、表面强化等技术及材料,以及土壤工作、栽种、采收等作业新部件研究。

二是强化智能技术与装备融合,发展高水平的智能农业装备。推进农艺、农机、制造深度融合,重点研究农业装备智能设计、验证、制造、检测、试验技术;研究农业生产过程中人、机、动植物、生产环境等信息智能获取、融合、决策等技术,研究智能作业技术;研发智能农林动力、育制种、耕整、栽植、播种、施肥、植保、喷灌、采育、收获等智能作业装备;智能放养、饲喂、消毒、畜禽产品采集等智能养殖设备;种子、粮食、果蔬、棉花、林材,以及禽蛋、畜禽、水产等切割清理、分等分级、安全包装、品质监测、溯源等农林产品智能加工装备。

三是加强高效绿色农业机械化技术及装备研发,推进全程全面发展。围绕薄弱环节、薄弱区域、特色农业需求,结合我国旱作、水田等农业生产区域性特点,围绕水稻、小麦、玉米、薯类、杂粮等粮食作物耕、种、收、干燥等全程机械化生产需求,开展适合一熟制、多熟制、间套作等不同种植制度、种植规模的机械化生产模式、技术及装备研发;结合高陡坡地、山地丘陵梯田、深泥脚水田等生产需求,研究适应作物生产特点、具有区域适应性的棉、油、糖、蔬、林、果、茶、桑、草等轻简化机械化生产模式、技术及装备;围绕植物工厂、设施园艺、设施畜禽及水产养殖等发展需求,开展结构设施、能源利用、环境控制、生长调控、作业装备、废弃物利用等设施工程化技术及装备研发。

四、结语

我国农业装备产业已进入新的历史阶段,主要矛盾由总量不足转变为结构性矛盾。习近平总书记指出“中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己的手上”, “要大力推进农业机械化、智能化,给农业现代化插上科技的翅膀”。当前及未来一段时期,按照农业装备产业供给侧结构性改革精神,要不断增强高水平科技供给能力,以农机与农艺融合、装备与信息融合、制造与服务融合、生产与生态融合为路径,推进“关键核心技术自主化、主导装备产品智能化、全程全面机械化”,形成新一代智能农业装备技术、产品、服务体系,构建以企业主体、市场导向、产学研用深度融合的农业装备技术创新体系,不断优化完善以创新为导向的产业政策体系,不断增强自主创新能力和产业核心竞争力,加快推动农业装备产业向中高端升级,实现由农业装备大国向强国转变,走出一条中国特色农业机械化、智能化发展道路。

(信息来源:《农机质量与监督》2019年第10期,中国农业机械化科学研究院  王博 方宪法 吴海华供稿)



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