机械化促进粮食增产减损潜力及关键技术

徐 峰，陶 琎，刘德普，彭俊明，任 强

(1.农业农村部农业机械化总站，北京 100122； 2.中国农业机械化科学研究院集团有限公司，北京 100083)

0 引言

我国粮食生产连年丰收，全国粮食产量稳定在6.5亿t以上，但是也要看到当前我国人口持续增加，粮食需求刚性增长，资源环境约束日益趋紧，粮食增面积、提产量的难度越来越大。全球新冠肺炎疫情持续蔓延，极端天气影响日益加剧，保障粮食供应链稳定难度加大。这要求我们国家比任何时候都要更加重视粮食生产，需要“加法”“减法”一起做，一方面千方百计促进粮食增产，另一方面千方百计节约和减损。本文从做“减法”的角度，探讨农业机械化促进粮食增产减损的潜力及关键技术。

1 机械化是粮食增产减损的有效措施

农业机械化是提高农业生产力的重要物质基础，是全面推进乡村振兴战略实施的重要支撑，在粮食作物增产和减损中发挥了重要作用。

1.1 机械化是夯实粮食生产基础的有效载体

(1)农业机械化是“藏粮于技”的重要载体。农业机械是农业设施装备的基本组成部分，是粮食生产全过程的主要工具，是粮食生产旱涝保收的重要基础保障。农业机械化集成水、土、肥、药、技、机为一体，实现了种肥同播、水肥一体化等技术措施的落地和大面积应用，提高作业质量，提高土地利用率，扩大种植面积，促进粮食增产[1]。

(2)农业机械化是“藏粮于地”的重要手段。农业机械实现了在秸秆覆盖下的免耕播种，一次进地完成多道作业工序，推动保护性耕作技术形成，促进土壤保护、蓄水保墒，提升地力、提高作物产量[2]。

1.2 机械化是适时播种收获的主要措施

(1)实现及时播种。在一年两熟、两年三熟地区，上下茬口衔接很紧，缩短茬口时间十分宝贵。“三夏”期间，人工完成收、耕、种需要15～20 d，农机作业3～5 d就可全部完成，大大缩短生产时间，为下茬作物适时播种争取了时间，延长了其生长期，提高作物产量[3]。

(2)实现及时收获。作物成熟度对机收损失率影响很大，如小麦成熟期的特点是短促集中，适收期仅3～5 d，一个人工1天仅收获0.067 hm2(1亩)，容易错失最佳收获期；而机械收获作业效率6.67 hm2/h(100亩/d)，是人工作业的100倍，大大加快收获进度，实现适时收获[4]。

1.3 机械化是农业抗灾救灾的有效手段

台风、洪涝灾害、干旱等灾害天气对农业生产影响很大。当前，灾害天气较为频繁，是粮食安全的重大隐患。农业机械受天气因素的影响小，在恶劣的天气下也能作业，大大提高了农业应急救灾的能力。

(1)降低风灾的影响。2020年秋粮收获前夕，东北地区遭受3场台风造成玉米较大范围倒伏，使用适合倒伏作业的玉米收获机，以及加装强制喂入装置的收获机，实现倒伏玉米及时收获，减少收获损失。

(2)降低雨灾的影响。2021年秋季，黄淮海部分地区遭受连续阴雨天气，田间出现积水，土壤水分过分饱和，对上茬玉米收获和下茬冬小麦播种带来不利影响。发挥履带式收获机械湿地作业优势，及时收获玉米并烘干，减少湿粮堆积霉变。采用深耕等机械化方式及时晾田散墒，发挥履带式或加半履带拖拉机湿地作业优势，及时整地、播种。

(3)降低旱灾的影响。遇极端干旱天气，使用大型喷灌机、水泵等节水灌溉设备及时灌溉，保障作物生长所需水分。

(4)降低虫灾的影响。在面临草地贪夜蛾、草地螟和蝗虫等重大病虫害防控时，以机械化促进统防统治，提高防治效率，全面及时防治，阻挡虫灾蔓延，防止造成重大危害。

1.4 机械化是粮食生产能力的重要保证

(1)促进农村劳动力转移。我国工业化和城镇化进程不断加快，第7次人口普查显示，10年间乡村人口减少1.64亿人，农业生产面临劳动力缺失的问题。机械化加快农业生产“机器换人”，有效解决了无人种地，以及农业生产人工成本不断攀升、农业“用工难”“用工贵”的问题。

(2)促进粮食生产稳定。农民对农机装备的依赖越来越明显，机械化程度的高低直接影响农民的生产意愿、粮食生产的稳定发展。2020年，我国主要农作物综合机械化率已达到71%，农业生产已从主要依靠人力畜力转向主要依靠机械动力，进入机械化为主导的新阶段。小麦、水稻、玉米的综合机械化率超过80%，基本实现机械化，大大促进了粮食稳产保供[5]。

(3)促进农业规模化生产。“全程机械化+综合农事服务中心”模式从提供机具向提供种、肥、药等农业生产全产业链条延伸，带动小农户融合大生产，实现农业生产规模化、标准化。

2 深入挖掘粮食机械化增产减损潜力

我国粮食生产实现“十七连丰”，3大主粮作物机收损失平均约3%，相比人工收获稻谷损失率10%低很多，但仍有较大提升空间。从种、管、收、烘干各环节深入分析粮食增产减损潜力，探索完善全程机械化生产模式促进粮食增产和减损。

2.1 种植环节

我国粮食种植过程中，传统玉米间苗种植造成种子浪费严重。普通播种机播种时行距、株距不均衡，播种质量不高，部分存在种子消耗偏大、成苗率有待提高等问题。据调查，山东省每年小麦、玉米种子用种约10.5亿kg，如实施精播可节约用种3亿kg左右；陕西省部分地区种子发芽率仅80%左右；南方双季稻主产省机插秧水平仅30%左右，晚稻机插秧水平不到5%，人工撒播较多，农民种植双季稻意愿不强，严重威胁粮食安全。可从以下几个方面挖掘潜力。

(1)精量播种技术。玉米精量播种机可根据农艺种植要求精准调整株距、行距、株数、深浅，实现精量种肥同播，提高出苗质量，解决玉米间苗问题，减少种子浪费50%以上。

(2)免耕播种技术。高性能玉米免耕播种机出苗率达95%以上，实现一播全苗、齐苗、壮苗，促进粮食增产5%左右。目前高性能免耕播种机保有量不足，按一台2行高性能免耕播种机一个作业季作业66.7 hm2(1 000亩)计算，东北黑土地保护性耕作目标面积933.3万hm2(1.4亿亩)，需要14万台机具，缺口较大。

(3)智能种植技术。近年来，北斗导航和无人驾驶技术广泛应用在农机作业中，有效解决了传统机种“播不直”等问题，增加了单位面积播种量，土地利用率提高2.5%以上。截止到2020年10月底，农业农村部农业机械化总站通过政策项目支持50多家农机企业加装北斗终端50多万台、辅助驾驶系统2.5万多套。

(4)适宜移栽技术。水稻大钵体毯状苗育插秧、钵苗摆栽、有序抛秧等水稻机械化移栽技术，增加秧苗带土量，实现大秧、壮秧机插，减少缓青期，解决了南方双季稻区茬口紧、生长期不足的问题，促进水稻种植机械化水平提升，提高水稻产量，同时解决无序抛撒带来的用种量偏大问题。

2.2 田间管理环节

传统植保机械施药精准性不高，存在重喷、漏喷问题。植保无人飞机作业效率高、灵活方便，但受风力等环境因素影响大，容易产生漂移。农作物生产严重依赖水资源，部分干旱地区水资源不充足，影响作物生长。可从以下几个方面挖掘潜力。

(1)精准防治技术。精量低污染喷药机械根据农作物虫害状况进行检测分析，自动改变作业速度、喷药量大小，实现变量精量喷洒。运用精准导航植保技术，科学精准用药，减少重喷、漏喷，提高防治效果。运用无人飞机巡航，收集作物产区高清图像，监控农作物健康情况，推动粮食年产量提升6%～15%。

(2)高效节水灌溉技术。机械智能化节水设备通过信息技术自动检测土壤和作物根系缺水状态，进行自动和精量喷洒，实现高效节水。新疆、甘肃等旱作区大面积推广滴灌技术，提高了水分利用率，促进水肥一体，土地贫瘠干旱地区玉米、小麦作物实现了高产。

2.3 收获环节

收获环节主要是降低机收损失，虽然目前机收损失率已经处于较低水平，但是收获机械性能和质量还不高，随着使用时间延长，机具整体性能有所下降，严重影响收获质量，而且智能化程度不高，严重依赖机手技能和经验。可从以下几个方面挖掘潜力。

(1)高效低损收获技术。对比部分国产收获机与国外某品牌收获机推广鉴定报告中的损失率(表1)可知，国产收割机性能有较大提升，损失率远小于大纲指标，但是与国外先进产品相比仍有差距，小麦收获机和全喂入水稻收获机差距较小，但是玉米果穗和籽粒收获机差距较大。需要进一步加大高效低损收获技术研发，重点突破高效能脱粒清选、承载能力18 t以上电控换挡轮式底盘等关键技术，提高作业可靠性，降低损失率，提高收获质量。

表1 国内外部分收获机损失率平均值对比Tab.1 Comparison of loss rate of some harvesters at home and abroad 单位：%

(2)智能化收获技术。在收割机的关键部位安装高精度损失检测传感器、智能控制装置和精准执行部件，自动识别作物水分、成熟度及田块泥泞、作物倒伏等作业条件，自动识别损失率、破碎率等收割质量，自动优化并调整各执行部件参数，实现“自识别、自适应、自调整”，达到实时检测收获损失、智能控制减损、整体提高收获产量的效果。国内企业潍柴雷沃重工股份有限公司、中联农业机械股份有限公司和江苏沃得农业机械股份有限公司等已研发出智能化收获机械，正在逐步投放市场。

2.4 烘干环节

粮食烘干机械化是全程机械化的主要短板，目前，部分地区粮食烘干能力建设滞后，布局和数量不能满足需求。由于缺少烘干设备，一些农户等作物含水率较低时才收获，增加了机收损失。2021年黄淮海地区玉米收获遭遇连续阴雨天气，果穗玉米收获后缺乏相应烘干设备。烘干能力不足也影响了玉米籽粒收获等机械化技术的推广应用，田间地头、晾晒场地、存储场库来回拉运，增加了粮食损失。可从以下几个方面挖掘潜力[6]。

(1)提升烘干技术工艺。根据3大主粮安全入库水分标准：小麦12.5%、籼稻谷13.5%、粳稻谷14.5%、玉米14.0%，对照适收期含水率、安全入库水分、不同作物烘干要求，配套适宜的烘干机具，完善烘干工艺，提高烘干质量。小麦烘干要求不迫切，收获后含水率普遍偏低，基本不用烘干，只需简单晾晒即可入库；稻谷宜选用循环式烘干机。玉米基本上处于“穗收靠风干、粒收要烘干”的状况，籽粒玉米多选用顺流、顺逆流、顺混流等连续式烘干机械；果穗玉米应离地储存、通风降水，籽粒含水率降至25%以下再脱粒烘干。

(2)绿色低损烘干技术。推广使用燃气、生物质、热泵等环保热源的烘干机，长江以南地区优先选用热泵烘干机，减少谷物污染，提高烘干品质。研发适应玉米果穗烘干的机具，先将玉米果穗烘干至含水率25%以下，脱粒后再用普通连续式烘干机，省去自然晾晒环节[7]。

(3)烘干能力建设。把烘干能力建设作为粮食产能提升的重要措施，优化粮食烘干服务中心布局，根据农业生产结构、作物产量、烘干批次、生产规模配置谷物烘干机，按照分布合理、半径适度、方便农户的原则，合理规划布局建设。重点依托农机专业合作社等社会化服务组织，在“全程机械化+综合农事”服务中增加粮食烘干、仓储等建设内容，提高烘干设施使用效率[8]。

2.5 机械化促进粮食增产减损成效

针对影响粮食增产和机收损耗的潜力因素，近年来，农机化系统加快相关技术供给、机具质量把关、技术培训指导，开展大宣传、大比武、大督导活动，分作物分环节推进粮食作物增产和减损，取得良好成效。夏粮和早稻机收减损达到预期效果，据各省实测报告，2021年“三夏”期间小麦机收减损12.5亿kg，机收损失率下降1个百分点。“双抢”期间早稻机收减损近2.5亿kg，早稻机收损失率平原区平均为2.7%，丘陵区平均为3.5%，大部分比常年降低1个百分点左右。

3 促进粮食增产减损机械化技术推广应用

围绕“十四五”粮食产能提升目标，瞄准农业机械化促进粮食生产的潜力因素，加快补短板、强弱项、促协调，提高机械化支撑保障能力，全面促进粮食增产减损。

3.1 完善农作物全程机械化技术模式

(1)加强宜机化品种选育。将是否适宜机械化生产作为品种选育的重要条件，完善主要粮食作物品种审定标准，引入品种审定机械化生产特性指标，如种子外形均匀性、植株紧凑性和成熟一致性等，突出高产高效、多抗广适和低损收获的品种特性，加快选育节种宜机品种，减少机械化生产损失。如选育推广适宜玉米籽粒机收、马铃薯切块机种和低损机收的品种宜机化，提高机械化收获质量。

(2)推进良种良机配套。加快种子包衣机械、药剂拌种机械的推广应用，推动药剂拌种等关键技术普及。推动提高商品种普及率，配套精量播种机，确保一播全苗、齐苗、壮苗，形成“高品质商品种+高性能精量播种机”联合推广机制，解决精量播种机配套自留种造成的缺苗断垄问题。

(3)促进栽培方式宜机化。从农机农艺栽培方式不规范、不配套等问题入手，不断规范宽窄行、密植、稀植等形式多样的种植方式，以及上下茬作物行距的衔接，提高机具适应性和通用性。如提高玉米种植行距与收获行距的一致性，实现对行减损收获。

(4)推进全程机械化增产减损。从品种、栽培、时节等农业生产全过程加快粮食增产减损技术与装备集成应用，探索完善适应的技术模式、技术路线、配套机具和运行机制，实现农作物生产全过程机械化增产减损。如推广玉米籽粒收获机械化技术，探索形成适合当地农艺要求的宜机化品种、栽培措施、收获机及烘干设备布局等综合技术模式。

3.2 提升农机装备性能和质量

(1)引导核心技术研发。编制推进节种减损机械研发导向目录，推动将精量播种、高效低损和智能农机化技术装备和需求纳入机械化生产技术装备薄弱环节目录；引导生产企业、科研单位加大研发投入，推动气吸排种、低损喂入、高效清选和作业监测等播种收获环节关键共性技术研发，提升机具性能指标和可靠性指标。

(2)强化农机试验鉴定。严格把好鉴定关，将不合格、不耐用和不适用的产品挡在政策支持之外，倒逼企业提升质量。不断完善技术标准体系，改进试验方法，拓展鉴定种类，提升鉴定能力，加快高效低损、智能化农机装备的鉴定和推广步伐[9]。

3.3 加大增产减损政策支持力度

发挥农机购置补贴政策导向作用，加大对智能绿色、低损增产农机的购置支持力度[10]。将粮食烘干成套设施装备纳入农机新产品补贴试点范围，提升烘干能力。完善作业补助政策，支持农民选用高性能免耕播种机、插秧机和收割机，引导企业技术进步。开展谷物烘干燃油补贴，降低烘干机使用成本，落实好设施用地政策，支持产地烘干建设。发挥报废更新补贴政策作用，优先支持联合收割机等粮食生产机械报废更新，推动淘汰老旧机械，促进农机升级换代。

3.4 提升农机社会化服务水平

大力发展以“全程机械化+综合农事”服务中心为代表的农机社会化服务，发挥其在现代农业生产性服务业中的引擎作用，提高粮食增产减损科技应用和服务能力。推进农机服务内容创新，农机服务链条由产中耕、种、收、植保，向产前农资供应、种子处理、育秧服务和产后粮食干燥延伸，实现全产业链粮食增产减损机械化作业服务。依托“互联网+农机”推进业态创新，提升信息化水平，改进跨区机收作业方式，提高供需对接效率，减少空跑等待时间，实现作物及时收割。利用高素质农民培育项目，组织开展专业农机手培训行动。统筹农机职业院校、骨干农机企业、农机合作社等社会化服务组织，以及农机使用一线“土专家”等专业化力量，形成培训合力，提高机手增产减损操作技能。

3.5 改善农机作业条件和应急能力

针对丘陵山区“小散偏”地块机械化进地难、种植难和收获难等问题，推动将农田建设“宜机化”放在更加突出位置，对零散、异形、坡度较大的田块进行“小并大、短变长、弯变直、陡变缓”改造，使得农田适宜农机通过和作业，努力解决地理因素形成的农机作业难，避免种不上、收不了、损失大的问题。建立完善规模化、标准化洪涝灾害、作物倒伏、病虫草害等农业灾害机械化抢灾救灾机制，制定农机化防灾救灾应急预案，完善防灾减灾机械化技术措施，加强对倒伏、湿地等受灾作物收获机械的研发，增加应急救灾适用机具储备，根据灾情迅速调度农机，及时抢种抢收。

4 结束语

我国粮食增产减损机械化技术和措施不断完善，为粮食安全提供了重要支撑，种植、田间管理、收获和烘干等环节的增产减损机械化技术日益更新，粮食增产减损潜力仍旧很大。分产业、分作物、分环节、分区域不断挖掘、完善机械化促进粮食增产减损关键技术措施，持续推动我国粮食增产减损机械化技术推广应用，为我国粮食安全提供坚实机械化技术支撑保障。