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中国教育报:升级农机不负春——“高校助力农业科技攻关”系列报道

发布时间:2022-05-03|浏览次数:

曾经,我国农机装备水平与国外相比,相差多少年?

以拖拉机这种代表农业机械设计和制造水平的典型产品来看,1970年美国开始采用拖拉机动力换挡技术,我国是2014年;1980年美国生产了250马力拖拉机,我国是2015年;美国、法国等早在上个世纪就已经实现了全面机械化。

而今,400马力无级变速拖拉机研发成功,终结了我国350马力以上拖拉机需靠进口的历史。我国的大型青饲料收获机、采棉机等大型高端农机也取得了突破。据农业农村部统计,2020年全国农作物耕种收机械化率已达71%,水稻、小麦等主要粮食作物的机械化率已超过90%。

藏粮于地,更要藏粮于技。“我们应同步推进全程全面机械化和农机1.0至农机4.0并行发展,分步实现国产农机产品的从无到有、从有到全、从全到好、从好到强。”吉林大学生物与农业工程学院院长于海业说,这需要政校企多方凝聚,形成合力。

农机装备“短板”在哪儿

——大农机差距明显,小装备质量不足

随着农业产业结构调整、农村劳动力转移和土地规模化经营,农业机械化势在必行。然而,大型高端农机产品供给不足,核心元器件高度依赖进口;中小农机装备产量和质量不足,无法满足多场景应用需求。

2022年中央一号文件中强调,要提升农机装备研发应用水平,全面梳理短板弱项,加强农机装备工程化协同攻关。

中国农业大学工学院院长宋正河分析,农机行业里有“一大一小”的说法,“大”指的是大型大马力高端智能农机装备,“小”指的是丘陵山区适用小型机械。

“在大农机方面,我们在材料、工艺、基础元器件、智能化等方面与国外品牌装备还存在明显差距;在小型机械方面,产品作业适用性和作业效率还有待提高,有些区域还存在无机可用的局面。”宋正河说。

扬州大学机械工程学院教授张瑞宏用“三多三少”来总结我国农机现状:传统常规、低端低效机械多,复式高效、现代高端机械少;动力机械多,配套机具少;种植业机械多,林牧渔加机械少。而在高效驱动、高速精准栽植、精密施肥播种以及智能养殖加工等领域,关键技术尚未完全突破。

“当前,农机领域从高校、科研院所到企业,都在认真、深入分析我国农机‘卡脖子’问题。我认为主要在4个方面。”于海业说,在高端智能农业装备与技术方面,主要是高效大马力动力换挡和无级变速拖拉机及关键技术;在核心零部件方面,还存在研发和可靠性提升问题;在农业智能传感器方面,还存在集成化程度不高、核心元器件严重依赖进口;在智能化软件设计方面,因农机产品种类、品种多,还需要通过一些基础性、技术性研究来获得和积累一些参数及模型。

在江苏大学农业工程学院副院长徐立章看来,农机领域相较于被国外“卡脖子”的难题,我国必威体育,必威体育 betway的是存在“短板”问题。“我国幅员辽阔,各地土壤气候差异大,农作物品种多,农机需求差异大,农机农艺融合不够是突出短板。”在大马力机械方面,我们已经能生产出400马力的拖拉机,但市场容量有限;而针对小田块、坡地、山地等作业场景及茶叶等经济作物的农机装备“无机可用、无好机用”现象仍非常突出。

分析原因,于海业认为,长期以来,我国农业领域研究基础薄弱,农机科研基础数据积累不够,土壤、生物和机器相互作用研究不足,现代农业生产缺乏系统理论指导;农机农艺结合不够紧密;多数企业创新能力不强;农机创新型人才不足等是重要制约因素。

农机1.0至4.0并行发展从哪儿发力

——因地制宜,打造政校企“创新联合体”

当前,我国农机装备有3000余种,覆盖了主要农作物和经济作物。其中,小麦、水稻等主要粮食作物已实现了90%的机械化率,玉米近50%的机械化率,而特色经济作物如杂粮、甘蔗、柑橘等机械化程度较低,部分高山蔬菜作物等还存在着“无机可用”的问题。

当前,我国农机领域现状是从1.0到4.0并行发展——农机1.0是从无到有阶段,特点是机器代替人力和畜力;农机2.0是从有到全阶段,特点是全程全面机械化;农机3.0是从全到好阶段,特点是用信息技术提升农机化水平;农机4.0是从好到强阶段,特点是自动化、智能化。近年来,高校在这些领域都有一定的探索和作为。

聚焦高端智能农机,于海业介绍,吉林大学以仿生工程为特色,在部分核心技术、关键零部件和农业智能传感器等方面取得了突破。

“针对农作物病害、收获期火灾等信息探测难题,发现了典型生物体表感知机理,发明了微振信号仿生超敏传感、精准识别、快速定位等感知关键技术,并研发出了感知器件。针对玉米等主粮作物研制了国际先进的东北玉米全价值仿生收获关键技术与装备。在关键零部件方面,开展仿生防粘、减阻、耐磨及防腐等前沿技术研究,开发了多元耦合减阻与耐磨新技术,助力农业装备延寿增效。”于海业说。

稻麦种植工序烦琐,大型机械多次进出,容易造成土壤板结。对此,扬州大学聚焦智能农机装备的研发和应用,针对黄淮海平原稻麦种植主产区的需求,研发出了稻麦种植九工序智能化精准耕播机,以北斗导航定位,施种肥、旋耕灭茬等九道工序一次完成,出苗率提高10%—20%,单位面积增产5%—10%,目前已在江苏、山东和新疆等地的多个大型农场示范应用。

“农机农艺融合是提高农机适应性和农业机械化水平的关键,也是我们学校最大的亮点。”张瑞宏说,近年来,学校在农机无人驾驶、精准耕播、装备集成等方面开展“卡脖子”核心技术攻关,以提升农机农艺契合度,切实提高农机装备的核心竞争力。

针对普通水稻联合收获机收割头季再生稻碾压率高达50%以上,严重影响再生季产量等难题,江苏大学收获装备研究院团队联合江苏沃得农业机械股份有限公司研制了低碾压再生稻联合收获机,精准识别收获穗头,保证留桩切割高度,碾压率减少50%,再生季产量提高20%以上,获得了农业农村部有关领导和种植大户的认可。

不同的地形地貌及环境对农机的需求差异较大,宋正河认为,“应从粮食安全大局出发,全面挖掘全国各区域农业生产潜力,系统布局农机装备研发、生产和推广应用,打出‘组合拳’”。

“我们设有中国农业机械化发展研究中心,长期从事农业机械化发展战略以及全国不同地区的农机化需求、布局和发展研究,为区域农业机械化发展和生产企业产品研发制造提供研究支撑。”宋正河说,在东北黑土地,以保护性耕作技术与机具推广和大型农机装备智能化作业为重点,围绕黄淮海小麦玉米主产区,重在打造现代化农业生产模式。围绕南方丘陵山区,打造丘陵山地专用农机装备及全程机械化生产体系。助力畜牧业发展,草业机械装备、养殖装备等也有一批科研人员作出了积极的努力和贡献。

“装备只有产业化才能发挥作用,尤其是农机装备科技创新与产品研发,一定要与生产实践相结合。”宋正河说,中国农业大学工学院致力于将农民从繁重的农业劳动中解放出来,70年来,在农机装备及相关领域,主要围绕关键基础共性技术研究、新产品设计研发和农业机械化发展研究3个层面开展;对标不同应用领域,农大除了承担部委科技研发任务外,还主动跟地方政府对接,与行业企业对接,与地方农业院校合作,打造“创新联合体”,以凝聚各方力量,发挥各自优势。

如何助力我国农机装备取得突破性进展

——引导科研人员围绕行业产业创新

当前,我国农业劳动力减少速度快、幅度大,农业抢种抢收、应对极端气候变化等,机械效率远远大于人工。考虑综合效益,农业机械化是必由之路。

“经历长期特别是近20年的聚力发展与不断努力,我国农业机械装备与发达国家相比,差距在不断缩小,但整体科技含量相对较低。”宋正河说,对标国家重大战略,从体制机制的角度,需系统改革科技评价机制和绩效评价考核,引导鼓励教师在实验室内开展研究的基础上,必威体育,必威体育 betway教师特别是青年教师带领学生走进企业、走进田间地头,推动研究与行业、产业、企业对接。

“高校的农业工程学科是面向行业的应用学科,必须关注行业发展,重点在于要从机具作业场景的需求特点出发,凝练共性关键技术,做好应用基础研究。”徐立章说,江苏大学是为农机而生的高校,长期重视跟行业企业紧密合作,促进成果转化,解决实际生产问题。此外,还要下功夫培养知农爱农人才,也是高校的首要任务,使学生真正投入到农机领域的创新中去,为行业发展提供人才保障。

在张瑞宏看来,农机学科是应用学科,农机学科的评价在于“成套农机要能种出有效益的田,设计的农机能不能为壮苗齐苗服务,能不能为省工省本服务,能不能为既减肥减药又不减粮食产量服务”。

“高校应在集成创新上做大投入,以集成创新带动关键技术创新。”张瑞宏说,高度的集成创新必然涉及多个学科,多学科协同攻关才能办成大事,要充分信任首席科学家,发挥他们的主观能动性。学校要和农机企业、农场联合开展技术攻关。学校的博士们要多往农村跑,学校的教师要多去企业,才能真正研发出支撑现代农业高质量发展的农机装备。

“我们面临的很多‘卡脖子’技术问题,归根结底是基础理论研究没有跟上。”于海业说,大学是一个国家基础研究的主力军,要按照习近平总书记的重要指示精神,结合破“五唯”、建立新的人才评价体系,以鼓励科研人员能坐住“冷板凳”,潜心基础理论研究,撬动全局创新。同时,要以国家需求为导向,建设一支体现国家意志、服务国家需求、代表国家水平的战略科技力量。要充分发挥高校各类科研平台、国家科技项目的支持作用,学科交叉、协同作战,尽快突破关键核心技术;从涉农人才培养来说,还要从国家层面上加大宣传力度,打破“面朝黄土背朝天”的刻板印象,认识现代农业的魅力;面向新工科、新农科专业建设,需持续升级改造农机专业及农机学科,培养知农、强农、兴农的创新型人才。

文章来源:中国教育报 2022年5月2日 1版

文章链接:http://paper.jyb.cn/zgjyb/html/2022-05/02/content_608813.htm?div=-1