我国主要经济作物机械化主攻方向与主推技术

2022-01-19吴传云温浩军吴崇友胡志超区颖刚陈永生曹光乔阮建云连政国杨瑶李丹阳

中国农机化学报 2021年12期

吴传云，温浩军，吴崇友，胡志超，区颖刚，陈永生，曹光乔，阮建云，连政国，杨瑶，李丹阳

(1.农业农村部农业机械化总站，北京市，100122；2.石河子大学，新疆石河子，832003；3.农业农村部南京农业机械化研究所，南京市，210014；4.华南农业大学，广州市，510642；5.中国农业科学院茶叶研究所，北京市，100081；6.青岛农业大学，山东青岛，266109)

0 引言

2021年，农业农村部提出以2035年基本实现农业现代化为导向，围绕2035年基本实现农业机械化的目标，分区域、分产业、分品种、分环节研究农业机械化发展目标任务，分析存在的短板不足，提出解决办法和措施。农业农村部农业机械化总站组织农作物生产全程机械化专家指导组和特色经济作物全程机械化专家指导组中的棉花、油菜、花生、甘蔗、蔬菜、林果、茶叶、中药材8个专业组，按照“四分”要求，提出当前和今后一段时期我国主要经济作物生产机械化主攻方向和主推技术。

1 棉花

我国棉花种植区域有西北内陆(主要是新疆)、黄河流域和长江流域，2020年全国棉花种植面积3 169 khm2，产量5 910 kt。新疆棉花种植面积占全国的79%，产量占全国的87%。全国棉花种植面积一直缩减，种植区域进一步向新疆集中。

我国棉花生产机械化呈较快发展趋势。2020年棉花耕种收机械化水平分别为98.76%、88.16%、60.08%，综合机械化率83.98%。预计2021年分别为99%、90%、67%，综合机械化率超过86%，比2020年提高约2.7个百分点。

表1 全国棉花生产机械化情况Tab.1 Mechanization of cotton production in China %

棉花机收是短板，也是最大增长点。我国机采棉主要在新疆棉区，黄河流域、长江流域棉区仍处于空白或起步阶段。2020年，新疆棉花机收率，地方达到70%、兵团达到90%，全区达到77%。2021年预计新疆全区机收率将达到84%以上，提高7个百分点。

表2 2020年新疆机采棉情况Tab.2 Mechanization of cotton production in Xinjiang in 2020

1.1 增长点

新疆全区采棉机保有量持续增加，2021年预计达到6 000台。棉花机收方式在转变，由“机采棉+厢式集运+打包”向“采棉打包一体”方向发展。国产采棉机数量快速增加，目前国内有9家企业在研发、7家企业在量产，采棉机保有量比例国产∶国外为1∶3，采棉机销量比例国产∶国外为3∶1。

1.2 关注点

一是南疆466.67 khm2、黄河流域及长江流域630 khm2传统植棉区，全国共计1 066.67多khm2的棉田还未实现机械采收。二是棉花种植带来的农田残膜问题。新疆覆膜20年以上农田含量可达375～420 kg/hm2，残膜回收率不到60%。三是国产采棉机普遍存在稳定性、可靠性差，作业效率只有美国迪尔CP690的50%～70%。

1.3 分区域主攻方向与主推技术

棉花机械化分区域主攻方向与主推技术如表3所示。

表3 棉花机械化分区域主攻方向与主推技术Tab.3 Subregion mechanized main direction and main push technology of cotton

2 油菜

我国油菜分为南方冬油菜和北方春油菜。2020年我国油菜籽播种面积为6 764.4 khm2，产量14 049 kt。冬油菜种植面积和产量均占全国90%左右。近年来，我国油菜面积持续缩减，2020年开始有了恢复性增长。

我国油菜生产机械化呈较快发展趋势，2020年油菜耕种收机械化水平分别为86.64%、35.65%、48.55%，综合机械化率59.91%。预计2021年分别为90%、39%、52%，综合机械化率63.3%，比2020年提高约3.4个百分点。

表4 全国油菜生产机械化情况Tab.4 Mechanization of rape production in China %

我国油菜生产机械化种植和收获是短板，这与冬油菜种植区域85%是稻油轮作区、不少区域还是丘陵山区有关，贵州、重庆、云南等省份的油菜机械化种植和收获水平几乎为0。

表5 全国冬油菜主产省份机械化情况Tab.5 Mechanization of major winter rape producing provinces in China %

2.1 增长点

在种植方面，人工撒播+机械开沟覆土主要在丘陵山区，高密度浅耕精量直播应用最广，毯状苗高速移栽成为新的增长点。在收获方向，油菜机收以联合收获为主，割晒+捡拾分段收获为辅。在技术和装备方面，油菜生产机械化技术与装备向集成化、智能化方向发展，整地播种联合作业机、旋耕起垄联合移栽机、成熟度监测技术、收获作业质量监测技术等得到推广应用。

2.2 关注点

一是南方稻油轮作区有4 266.67 khm2冬闲田需扩大油菜种植面积，但水稻收获期不断延迟，稻油轮作茬口矛盾问题日渐突出，直播油菜生育期不足，生长缓慢，影响产量和效益，人工育苗移栽用工量大、费用高，农民种植意愿较低。二是南方土壤黏重、秸秆全量还田条件下机械种植难度大，现有旱地移栽机难以满足油菜高速高密度移栽要求，丘陵山区小田块机械作业效率低。三是油菜倒伏现象普遍，抗倒伏、抗裂角、株型紧凑宜机化油菜品种缺乏，机械收获适收期短，导致联合收获损失率高、含杂率高，分段收获效率低。

2.3 分区域主攻方向与主推技术

油菜机械化分区域主攻方向与主推技术如表6所示。

表6 油菜机械化分区域主攻方向与主推技术Tab.6 Subregion mechanized main direction and main push technology of rapeseed

3 花生

我国花生种植区域广泛，主要分为黄淮海、东北辽吉、长江流域、华南沿海四大产区。2020年全国花生播种面积4 730.82 khm2，产量17 993 kt，花生种植面积和产量持续提高。

我国花生生产机械化进入较快发展期，2020年花生耕种收机械化水平分别为80.4%、56.4%、49.61%，综合机械化率达到63.96%。预计2021年分别为82%、60%、56%，综合机械化率67.6%，比2020年提升约3.6个百分点。花生收获机保有量超过20万台。

表7 全国花生生产机械化情况Tab.7 Mechanization of peanut production in China %

花生机播、机收是短板，区域发展不平衡。北方机械化水平较高，南方机械化水平较低，南方花生机播、机收基本为空白。这与南方花生种植多在丘陵山区且土壤黏重，田间条件不宜机有关。

图1 全国花生主产省份机械化情况Fig.1 Mechanization of main peanut producing provinces in China

3.1 增长点

我国春花生机械化铺膜播种技术成熟，夏花生免膜机播绿色生产技术开始推广应用，油用花生机械挖掘+全喂入捡拾收获技术得到大面积应用，鲜食花生半喂入联合收获技术逐步得到接受。

3.2 关注点

一是全国还有1 866.67 khm2花生未实现机播和机收。二是南方丘陵山区黏重土质，机播合格率低、出苗率低，机收果土分离难。三是春花生覆膜播种模式占比大，残膜污染严重，且影响秧蔓饲料化利用。四是联合收获受花生荚果烘干专用设备缺乏制约，分段收获需要机械挖掘、人工翻晒、机械捡拾收获，机具多进一次地、多费一道人工，同时带来秧蔓废弃、含杂率高、损失率高、扬尘污染严重的问题。

3.3 分区域主攻方向与主推技术

花生机械化分区域主攻方向与主推技术如表8所示。

表8 花生机械化分区域主攻方向与主推技术Tab.8 Subregion mechanized main direction and main push technology of peanut

4 甘蔗

我国甘蔗种植区域主要集中在广西、云南、广东和海南4省(区)。2019/2020榨季，甘蔗主产区种植面积1 179.07 khm2，糖产量9 021 kt，广西甘蔗种植面积和产量分别占到了全国的64%和66%。我国甘蔗种植面积和糖产量呈下降趋势。

2019/2020年榨季我国甘蔗主产区耕种收机械化水平分别为95%、41%、3.28%，综合机械化率51%。预计2020/2021年榨季分别为95%、45%、4.87%，综合机械化率52.9%，比2019/2020年榨季提高1.9个百分点。

2020/2021年榨季，主产区可投入的甘蔗收获机2 665 台，机收率约4.87%，单机榨季作业量不到20 hm2，机具利用率太低。我国甘蔗生产机械化遇到了严重的发展瓶颈。

图2 全国甘蔗机械化情况Fig.2 Mechanization of sugarcane in China

表9 全国甘蔗机收情况Tab.9 Current situation of sugarcane mechanized harvesting in China

4.1 关注点

一是主产区立地条件差，广西甘蔗种植规模化宜机面积不足20%。二是切段式机收蔗含杂率在8%以上，制糖企业接收程度不高。三是切段式机收带来的28%扣杂率、高破蔸率、低宿根发株率，相比人工砍蔗，综合节本效益不明显，蔗农接受度不高。四是机具利用率低、机手作业收益不高，现有机具一半闲置，单台作业效率只有国外的9%。

4.2 分区域主攻方向与主推技术

甘蔗机械化分区域主攻方向与主推技术如表10所示。

表10 甘蔗机械化分区域主攻方向与主推技术Tab.10 Subregion mechanized main directions and technologies of sugarcane

5 蔬菜

我国有华南与西南热区冬春蔬菜、长江流域冬春蔬菜、黄土高原夏秋蔬菜、云贵高原夏秋蔬菜、北部高纬度夏秋蔬菜、黄淮海与环渤海设施蔬菜6大蔬菜优势区域。2020年全国蔬菜种植面积21 333.33 khm2，产量750 000 kt。其中，设施蔬菜4 200 khm2，产量240 000 kt，面积占比19%，产量占比30%。我国蔬菜种植面积和产量逐年增加。

我国蔬菜生产机械化呈快速发展趋势。2020年设施农业机械化水平40.53%，露地蔬菜机械化水平36.9%，全国蔬菜生产综合机械化水平37.59%。预计2021年露地蔬菜耕整、种植、田间管理、收获机械化水平分别为80%、30%、65%、12%，设施蔬菜机械化率43%，蔬菜综合机械化率达到41.8%，比2020年提高4个百分点。

表11 全国蔬菜生产机械化情况Tab.11 Mechanization of vegetable production in China %

我国蔬菜机械化种植、收获是短板。按品种机械化水平来说，根茎类好于叶菜类，叶菜类好于茄果类。

图3 露地种植不同蔬菜品种机械化水平Fig.3 Open field planting different vegetable varieties mechanization level

5.1 增长点

蔬菜生产专用机械引进、研发、推广不断加快。蔬菜精密播种机、蔬菜移栽机在规模种植基地推广应用。秧苗移栽机达到1.3万台。小叶类蔬菜收获机、结球甘蓝类蔬菜收获机、根茎类蔬菜收获机在主产省份加快引进、改制和推广应用。蔬菜收获机达到2.5万台。农业农村部农业机械化总站组织蔬菜全程机械化专家指导组发布了露地甘蓝、小叶菜、葱姜蒜辣、萝卜、设施茄果等14个典型品种全程机械化生产模式和典型案例，在各地发挥了指导作用，推进了蔬菜生产宜机化改造。

5.2 关注点

一是蔬菜种类多、地区差异大，无机可用。我国常年生产的有14大类150多种，且茬口多，北方地区年生产蔬菜2～3茬，南方地区年生产蔬菜3～4茬，许多蔬菜品种机械化生产没有可借鉴的国外经验。二是蔬菜生产规模小，种植模式不统一，有机不好用。我国蔬菜生产抗自然风险和市场风险能力差，产业规模化程度低，75%的菜农生产规模小于0.033 hm2，66.67 hm2以上连片种植的基地较少，缺少统一生产模式和技术规范，国外引进机具使用率低、适用性差，价格昂贵。三是蔬菜生产装备技术储备少，国产机具缺乏的问题，国内在蔬菜生产的专用动力平台、高速移栽、高效收获等关键技术还未取得突破。

5.3 分区域主攻方向与主推技术

蔬菜机械化分区域主攻方向与主推技术如表12所示。

表12 蔬菜机械化分区域主攻方向与主推技术Tab.12 Subregion mechanized main direction and main push technology of vegetable

6 林果

苹果、柑橘、梨、葡萄、桃在我国果业中占据优势地位，初步形成优势产区。2020年，我国果园面积12 266.67 khm2，水果产量287 000 kt，各品种种植面积和产量呈逐年增长趋势。

我国果园生产机械化发展缓慢。2020年，我国果园生产中耕、施肥、植保、修剪、采收、田间转运各环节机械化水平分别为33.52%、20.38%、49%、9.83%、2.34%、52.67%，综合机械化率25.59%。预计2021年分别为35%、22%、50%、10%、2.5%、54%，综合机械化率26.45%，提高不到1个百分点。

表13 全国果园生产机械化情况Tab.13 Mechanization of orchard production in China %

果园生产各环机械化水平都不高，修剪、采收环节几乎为空白，是短板和瓶颈。从各省情况来看，兵团果园生产综合机械化水平超过50%，中耕、施肥、植保等环节基本实现机械化，但修剪、采收机械化水平非常的低。

表14 兵团果园生产机械化情况Tab.14 Orchard production mechanization in Xinjiang Production and Construction Corps %

6.1 增长点

果园弥雾机、多功能作业平台、轨道运输机、水肥一体化设备得到广泛应用，全国果树修剪机32万台，田园管理机72万台。全国新建标准果园中，70%以上采用矮砧集约栽培模式，综合机械化率超过85%，是果园机械化发展的方向。

6.2 关注点

一是传统老龄果园生产条件不宜机的问题。老果园占比超过80%，且多位于丘陵山地。二是传统种植管理模式不宜机的问题。果树多为乔砧大冠，树形高大，果林郁闭，缺乏机械作业空间。三是果园专用机具制造企业少，进口机具价格昂贵，机具使用率不高，机械化生产成本较高。

6.3 分区域主攻方向与主推技术

果园机械化分区域主攻方向与主推技术如表15所示。

表15 果园机械化分区域主攻方向与主推技术Tab.15 Subregion mechanized main direction and main push technology of orchard

7 茶叶

全国共有18个茶叶主产省份，江北产茶区、江南产茶区、西南产茶区、华南产茶区4大产茶区。2020年全国茶园总面积3 165.13 khm2，可采摘面积2 768.12 khm2，干毛茶产量2 932 kt。我国茶园面积、茶产量逐年增加。

茶叶生产包括茶园生产和茶叶加工两个部分。我国茶叶加工机械化水平比较高，大宗茶生产基本实现了机械化加工。我国茶园生产机械化呈稳定发展趋势。2020年全国茶园生产中耕、施肥、植保、修剪、采收、田间转运机械化率分别为20.95%、9.41%、34.20%、40.25%、32.31%、34.59%，综合机械化率为29.36%。预计2021年分别为22%、11%、35%、43%、35%、36%，综合机械化率约为31.15%，提高1.8个百分点。茶园生产各环节机械化水平都不高，中耕除草、开沟施肥是短板和弱项。

表16 全国茶园生产机械化情况Tab.16 Mechanization of tea plantation production in China %

7.1 增长点

我国茶园生产的各环节均有机可用，基本建成了适合平地、缓坡茶园生产全程机械化作业技术与装备体系，目前正在向全国推广。全国茶树修剪机59万台，采茶机23万台，茶叶加工机械167万台套。

7.2 关注点

一是我国茶产业大而不强，茶园生产人工成本超过60%，茶价偏高，茶园土壤板结、肥力流失、农残超标等问题严重，国际市场竞争力不足。二是茶园资源利用率不高，每年约有40%的产量未能采收，单产930 kg/hm2，不足印度的60%。三是茶园生产条件不宜机，超过60%的茶园位于陡坡地带，超过70%的茶园为老茶园，许多茶园得不到管理而老化、退化、荒废。四是国产茶园机械制造企业少，规模小，产品种类不全，采茶机和专用茶树修剪机还依赖进口。五是受茶叶本身的文化特色、地域属性和市场需求的多样性影响，茶叶加工机械难以形成量产。

7.3 分区域主攻方向与主推技术

茶园机械化分区域主攻方向与主推技术如表17所示。

表17 茶园机械化分区域主攻方向与主推技术Tab.17 Subregion mechanized main direction and main push technology of tea garden

8 中药材

我国中药材常用600多种，实现规模种植的有300个品种左右。全国有关药、北药、怀药、浙药、江南药、广药、云贵药、川药、西药、藏药10个道地药材产区。我国中药材种植面积6 103.33 khm2，产量5 000多kt，种植面积和产量在逐年增加。

据国家中药材产业技术体系调查测算，截止2019年我国中药材耕、种、管、收、加工分别为48.3%、18.48%、22.24%、14.52%，13.78%，综合机械化率为23.46%。预计2021年分别为51%、20%、24%、16%，17%，综合机械化率为26%，提高2.5个百分点，呈较快发展趋势。

表18 全国中药材生产机械化情况Tab.18 Mechanization of production of Chinese herbal medicine %

8.1 增长点

中药材耕整地环节主要借助传统耕整地机械。播种、移栽、植保作业环节部分品种有了专用机械。埋深小于30 cm的根茎类药材基本能实现机械采收。花类、果实类药材机械化收获还以试验样机为主。2021年，农业农村部农业机械化总站组织中药材全程机械化专家指导组发布了山东丹参、宁夏甘肃陇西黄芪、甘肃渭源党参、甘肃当归、河北柴胡玉米轮作、广西贵港市艾草、贵州安龙白及、山西黄芩、山西远志、东北人参、辽宁龙胆草等11个中药材机械化生产模式与典型案例。

8.2 关注点

一是已有机具作业稳定性、可靠性较差，生产效率低，难以满足要求。产地加工以小作坊为主，规模小、设备单一、条件简陋、卫生堪忧，造成药材品质下降。二是除少数平原区种植的中药材品种可借助通用机械外，绝大多数主要依靠人工，尤其山地、林下基本处于空白。三是中药材属于小众产业，品种多、规模小，种植模式复杂多样，生长环境、田地条件千差万别，栽植采收要求各不相同，机械装备通用性差、需求量小，以一品一机及小批量为主，利用率不高。