农艺农机结合是推进山西旱作节水农业现代化进程的突破口

王娟玲

（山西省农业科学院旱地农业研究中心，山西太原030006）

山西缺水，旱地面积占总耕地面积的79.4%。因此，大力发展现代旱作节水农业是保障山西省水资源安全、生态安全、粮食安全，提高农民收入，促进国民经济可持续发展的战略抉择和根本出路。生产实践表明，在旱作农业生产水平较低时期，单项农艺节水技术、单个农业机械的应用都可以对旱作农业生产产生较大作用，但随着旱作节水农业生产水平的提升及其所处环境条件（社会经济、农民生产方式等）的变化，这种作用正在弱化，而农艺新技术与农业机具的结合程度（即机械化程度）对农业效益、农民收入的影响日益增大，且这一事实已为国内外许多成功的经验所证明。不同国家根据各自的生态特点和生产方式，通过农机与农艺相结合的大量研究和实践[1～9]，形成了众多的发展模式和研究成果。不同的国家和地区由于所处生态条件、生产方式各不相同，需要解决的主要问题也就不同，其相配套的机械装备也必然存在差异。因此，认清山西农业机械化现状，明确其存在的问题，探讨山西旱作节水农业机械化发展之路、加速农艺农机结合，对实现山西旱作节水农业现代化具有重要的意义。

1 国内外农业机械化现状

1.1 发达国家农业机械化现状

国外农业机械化发展，不同国家有着不同的发展模式，美国是大规模机械化模式，荷兰是中等规模集约机械化模式，而日本则是小规模精细机械化模式。不同国家的不同发展模式由于自然、经济、社会条件的变化，经历了不同的发展阶段。如日本大体经历了3个发展阶段：第一阶段是二战结束到20世纪60年代初，日本处于经济恢复和打基础时期，主要发展低价格小型机械代替大部分手工劳动。第二阶段是20世纪60年代初到80年代末，日本经济飞速发展，农村劳动力大量涌向城市，农村劳动力不足的矛盾日渐突出，于是宽幅联合收割机、高速插秧机、大中型拖拉机及其配套机具相继问世。第三阶段是20世纪80年代末到现在，这个时期的特点是农业劳动力老龄化和女性化，于是小型、轻便、容易操作、舒适性好、自动化程度高的农业机械成为这个阶段需求的主要特征，日本根据实际需要，引进、吸收外国的先进经验和技术，并因地制宜将农机与农艺有机结合，摆脱了传统生产工艺的束缚，创造出新工艺、新机具，取得了新的突破。总体上讲，农业机械化水平高的国家其劳动生产率就高。美、英、法、加、日、澳等国的农业劳动生产率都在6万美元/人以上。2006年，中国的农业劳动生产率为3 505美元/人，仅为美国92 270美元/人的3.8%。且美、英、加、法、日分别在1940，1948，1950，1953，1967 年就基本实现了农业机械化，而我国至今尚未达到他们当时的水平，可见差距之大。

1.2 我国农业机械化现状

近年来，我国的农业机械化水平也有了大幅度提高，到2008年全国农机总动力达到8.22亿kW，是1978年1.2亿kW的6.85倍，大中型拖拉机、半喂入式联合收割机、插秧机、玉米收获机和保护性耕作机具的保有量有了大幅度增长，农机装备结构进一步优化。农机作业领域也由粮食作物向经济作物，由大田农业向设施农业，由种植业向养殖业、农产品加工业发展，由产中向产前、产后延伸。保护性耕作、精量播种、化肥深施、高效植保、秸秆还田、深松整地等农机化新技术应用面积不断扩大，农机标准化作业程度明显提高，集收获、耕整、播种于一体的机械化复式作业应用范围扩大，农业抢收、抢种能力和综合生产能力进一步增强。尤其值得我们关注的是有许多省份走出了一条适合本省省情的农业机械化发展之路。例如山东省根据该省是粮食、花生、薯类生产大省的省情，重点发展粮食生产、加工，花生、薯类收获的机械化。广东省走特色农机化和节约型农机化之路，其人均水资源3 044.8 m3，耕地公顷均水资源72 106.5 m3，分别是山西的8倍和26.7倍。然而为节约水资源，2009年仍将设施节水灌溉的设施设备列入农机购置补贴范围。

1.3 山西农业机械化现状

进入新世纪，尤其2004年中央一号文件将农机购置补贴项目上升为全国“两减免三补贴”的惠农支农政策以来，山西省农机事业有了长足发展。至2008年，农用机械总动力2 509.9万kW，比1952年的0.04万kW增长了62 746倍，年平均递增21.8%；大中型拖拉机51 703台，比1952年的10台增长5 169倍；联合收割机由1952年的3台发展到2008年的6 182台。在机械数量增加的同时，农机化作业的面积与范围也不断扩展。2008年，全省机耕地面积、机械播种面积、机械收获面积分别为217.993，176.523，74.596万hm2，与1954年相比，分别增长了1 022倍、3 393倍和5 737倍。虽然山西农业机械化水平有了较大提高，但同全国平均水平相比仍然滞后，2006年机耕地面积比全国平均水平低3.1个百分点，机电灌溉面积的比例比全国平均水平低3.0个百分点，尤其与机械化水平较高的新疆、东北三省相比，差距更大。山西使用的小麦机械多来自新疆，而玉米机械多来自河北、山东，山西最大的粮食作物——玉米的机械收割率不足8%。虽然山西被誉为小杂粮“王国”，但小杂粮作物的播种机械才刚刚起步，从种到收基本上全是手工操作，这种状况严重影响着农业生产效率的提高，并已成为农业整体水平提升的瓶颈。若不能抓住中央有关农业机械补贴及各项惠农支农政策的机遇，立足山西实际，强化机械化发展，就会丧失发展机遇，在新一轮的竞争中处于更加被动的地位。

2 山西农业机械化存在的问题

山西农业机械化装备程度与先进国家相比明显滞后，与全国平均水平相比也明显偏低。分析其成因，除家庭联产承包责任制决定的个人拥有完全自主权的一家一户的土地制度，在一定程度上制约了农业机械化普及与发展这一全国性的共性问题外，山西农业机械化还存在明显的自身问题。

2.1 缺乏战略考量，自主研发与引进技术革新不力

受资源型经济思维的影响，山西省没有将农业机械化作为发展现代农业的重要内容，也没有从战略的高度进行统筹规划和设计。多年来，不仅缺乏针对我省农业生产特点及地形地貌、气候特征，开展与其相适应的、具有产业及区域特色的、因地制宜的机械化装备自主研发，至今没有形成有自身特色的研发体系，而且对引进机械装备的本土化改造也很不够，致使引进的技术装备效果不好，难以发挥应有作用，不能满足生产发展需求。

2.2 传统旱作节水机具散失严重，优势农艺技术难以发挥优势

在传统的旱作节水农业技术体系中，我们的祖先为我们积累了十分宝贵的旱作节水机具财富，如镇压土壤悬虚的石辊，保蓄土壤水分的耙、耱等，这些具有山西特色、保水保墒效果突出的传统抗旱节水机具都曾发挥很大作用，对此，我们理应借助现代物质装备和技术手段使其进一步完善和提升，更好地使其发挥作用，但我们并没有这么做，相反还使其散失殆尽，并大面积应用了与山西省情极不相适应的旋耕机，使土壤悬虚，造成了一系列突出的问题。春季由于旋耕整地作业，加速了表土失墒，直接影响到播种出苗。如小麦播后由于土壤悬虚、麦田失墒严重，直接影响麦苗的生长发育和安全越冬，人为加剧了旱情，加大了冻害。这一问题在大旱的2009年表现尤为明显。

山西旱作农艺节水技术在全国处于领先地位。20世纪中期以来，山西在这一领域取得了一系列重大成果，尤其是20世纪80年代以来，研究形成了适合山西省情的旱作节水农艺技术，如土壤扩蓄增容技术、保护性耕作技术、农田微生境集雨栽培技术、非耕地集雨径流农田补灌技术、抗旱品种利用技术、节水高效立体种植技术、水肥耦合技术、沟垄地膜覆盖栽培技术、化学抗旱制剂的研发、草田轮作技术、旱地玉米（小麦）高产配套栽培技术等。这些极具山西特色的旱作节水技术与产品曾经或正在服务于旱作节水农业生产，有些还作出过较大贡献。但遗憾的是，随着社会的进步，这一系列先进的农艺技术多数由于缺乏相应的机械装备支撑、缺少载体以及自身存在的操作繁杂、费工费力等诸多问题在推广和应用过程中表现得越来越突出，其结果要么束之高阁，要么只停留在有限的区域示范之中，长期推而不广，极大地限制了技术作用的发挥。

2.3 研发体制存在弊端，农艺农机难以结合

我们的农业科研无论是学科设置，还是评价体系，仍沿用计划经济体制下的设置模式。农艺农机科技人员多数只关心技术的研究，不关心市场和生产需求，缺乏农艺农机一体的创新意识。在技术研发的当初就忽略了农艺农机的有机结合，从而使农机的单一性、固定性及其对作业对象所要求的群体性、多样性、多变性、相对模糊性的矛盾难以解决，最终形成农艺农机长期处于基本割裂的状态。加之旱作节水农业的特殊性、复杂性，其机械化装备水平尤其薄弱。比如山西最需要的机修梯田、建拦洪坝、淤地坝、打旱井、垄覆膜沟种、山区小型农机、林果机械、抗旱播种、秸秆还田、化肥深施播种等均缺乏适合的、理想的机械设备，且旱区作物播后管理特别是小杂粮作物机械几近空白。

3 山西旱作节水农业对机械装备的特殊需求

3.1 山多坡多的地形地貌决定了山西须走中小型农业机械化之路

山西地形多样，山地、丘陵、残塬、台地、谷地、平原等交错分布，以山地、丘陵为主。据量算，全省的山地、丘陵、平原三大类地形各占40.0%，40.3%，19.7%，大体成4∶4∶2。其总的地势是“两山夹一川”，即东西两侧为山地和丘陵的隆起，中部为一列串珠式盆地沉陷，平原分布其间。旱地构成则更为复杂，坡地、梯田、平川、塬地、沟川地、河滩地、沟坝地分别占总旱地面积的55.85%，15.22%，10.98%，6.28%，5.88%，3.30%和2.49%，可谓地表破碎，沟壑纵横；在比例最大的坡地中，3°～7°和7°～15°的面积分别占总旱地面积的20.54%和18.65%。

山西地形地貌及旱地类型决定了山西农业机械化的特点是：中小型，灵活多样，中等规模集约化，小规模精细化，不可贪大求洋，片面追求国外（美国、加拿大、澳大利亚）及国内（新疆、东北）的大型农业机械，因为我们不具备大型农机在千里平原上驰骋的条件。

3.2 干旱少雨的气候特征决定了山西须走以抗旱保水为核心的农业机械化之路

“十年九旱”是山西的基本气候特征。进入20世纪80年代以来，旱情频发且程度趋重。1980—1989年10年间，全省受旱面积为1 618.1万hm2，成灾面积848.7万hm2，年平均受旱面积为161.8万hm2，比1949年以来的平均值高1.3倍。频发、严重的干旱对春播作物播种出苗和秋播作物第2年生长的影响日趋严重，进而影响全省粮食生产能力的稳定和提升。2009年因春季干旱，有50万hm2左右春播作物无法下种，13余万hm2小麦绝收。这种状况，单靠纯农艺节水技术显得十分局限，而依靠农艺和农机的有机整合就可能有效缓解。因此，山西省的农业机械研发与引进必须以抗旱保水为核心，以农田保水、节水中小型机具与成套设备为目标。例如，具有明显区域特征，适合于表土严重干旱的集补水、施肥、覆土（覆膜）、播种为一体的新型多功能行走式抗旱播种机具，适合于秸秆覆盖还田的豁秆、覆膜、播种的抗旱保水播种机具，适合于旱区小水源条件下应用的提水与灌溉一体化的微型灌溉系统，适用于不同种类小杂粮作物的蓄水保墒耕作、播种和收获机具等。

根据山西地形地貌特征和气候特点，山西农业机械化发展须走“因地制宜、灵活多样、中小规模、抗旱保水、艺机结合”的路子。通过传统与现代相结合、农艺与农机相结合的创新研究，用现代科技改造提升传统技术，并积极借鉴国内外成功经验，引进、吸收先进技术和设备，走出一条有山西特色的农业机械化跨越式发展之路。

4 农艺和农机相结合的有益探索

山西省农科院旱地农业研究中心承担着一批国家和山西省“十一五”旱作节水农业的重大研究项目，在项目立项及实施过程中，根据生产中存在的问题和农民需求，创新思路，一改过去单一、纯粹的农艺研究为农艺农机并重的复合集成研究，虽只有短短2年时间，却已取得了明显成效，先后申报专利8项，已获得专利3项，授理5项。在播种、田间管理等关键环节中，为实现农艺和农机成功结合做了有益探索。

4.1 以增密为核心的旱地玉米高产技术模式实现了机械化配套

在项目实施中，山西省农科院旱地农业研究中心研究集成了以增密为核心的“旱地玉米高产综合栽培技术体系”，大幅度提高了旱地玉米产量。但原有的覆膜播种机播种时，由于存在垄高不够、覆膜宽度过窄、行距难以调整，尤其播种密度偏小等问题，技术难以到位。根据这一现状，该中心在市场原有的机具基础上，研制出了玉米起垄、施肥、覆膜、播种的多功能一体机，膜幅由0.9 m增至1.4 m且可调控，并使玉米种植密度达到每公顷72 000～82 500株。该机具的研制使高产农艺技术与播种机具达到了较理想的结合。2008年（旱年）在山西东南部三县连片示范近6.67 hm2，玉米种植密度60 000～82 500株/hm2，平均公顷产量超15 000 kg，较对照增产40%～60%，经专家现场验收认定，创山西旱地玉米大面积高产记录。2009年特大干旱年型条件下，连片示范27 hm2，平均产量达10 744.5 kg/hm2，比对照增产1倍以上。该项技术已被山西省农业厅作为玉米丰产增粮计划主推技术，在全省大面积推广。

4.2 “抗旱补水播种机”的研制为抗旱播种保苗提供了机械化作业保障

山西“十年九春旱”，且全省每年在不同生态区都有近13.3万hm2的春播作物无法下种，针对这一状况，山西省农科院旱地农业研究中心在起垄、施肥、覆膜、播种一体机具基础上增加了补水功能，制成抗旱补水播种机。该机具采用拖拉机携带双水箱播种，每次装水0.6 m3，每公顷用水30～45 m3，可在地膜的两侧形成10～12 cm宽、深度与底墒相接的湿润播种带。2009年山西遭遇了几十年一遇的春季大旱，旱农中心阳曲河村基地示范田干土层厚度达12～15 cm，在这种不利条件下，我们应用该机具播种玉米示范20余hm2，出苗率达95.3%，实现了苗齐、苗壮。该播种机成本低、效果优，可有效解决长期困扰人们的播种难题。机具虽不大，但对山西旱作农业生产的意义不小。

4.3 旱地小麦田间微集雨增密高产高效技术模式实现了机械化配套

针对小麦生育期降水量少且无效降雨多的特点，通过起垄覆膜形成产流带，使种植带中形成降雨叠加，为小麦生长提供较好的微生境，有效增强小麦生长期抵御干旱逆境的能力。根据该项技术特点及要求，山西省农科院旱地农业研究中心研制出了“Ⅱ-8型小麦起垄覆膜播种机”。该机具集起垄、施肥、覆膜、播种、镇压于一体，一次起2垄，播种8行小麦，垄宽30 cm，垄高12～14 cm，窄膜覆盖，种植带宽45 cm，播4行。它既有良好的集雨产流功能，又可保证足够的密度，有效弥补了“坑东模式”、“襄汾模式”群体不足的缺陷，增产效果显著，较对照增产40.9%，增收1 725元/hm2，水分利用效率提高53.5%。

4.4 其他抗旱保墒机具的研发

以往农业机械装备的研发，多注重播前、播种及收获等环节，作物播后至收获的相关机械装备（或机具）研发较少。我们根据作物抗逆栽培技术原理，针对作物播后田间管理费工、费力及各种逆境问题，开展了多功能中耕保墒追肥机、农作物出苗破除板结表土破解器、新型土壤悬虚镇压器等系列机具的研发，并取得了良好的效果。

5 结语

旱作节水农业现代化进程不仅受农艺节水技术及农机化装备水平的影响，更取决于农艺和农机相结合的程度。透过山西农业机械化现状及问题，我们不难看出，山西农机化装备水平明显滞后于农艺节水技术水平。因此，强化农艺与农机的结合是加速山西旱作节水农业机械化，进而推进现代化进程的突破口。

山西省情决定了山西的农业机械化不能靠盲目引进大型成套机械一蹴而就，那样会既脱离实际又浪费钱财。山西必须根据自身的实际情况，确立农艺农机一体的创新意识，加强用现代技术手段完善提升传统旱作节水机具的机械化水平，加速现代先进农艺技术的机械化进程，立足山西省情，自己解决问题。山西农机化发展必须以抗旱节水为核心，坚持“因地制宜、灵活多样、中小规模”的原则。我们的实践也证明，遵循这一原则，不仅可行，而且事半功倍，成效显著。

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