我國農業(yè)裝備產業(yè)科技創(chuàng)新現狀及全球科技創(chuàng)新趨勢

我國是農業(yè)生產大國，也是農業(yè)裝備應用的大市場。經過近20年的創(chuàng)新發(fā)展，我國農業(yè)裝備產業(yè)科技進入新的發(fā)展階段，正面臨科技與產業(yè)革命的新機遇，產業(yè)重塑和轉型跨越發(fā)展陷阱的新風險，從“0到1”自主創(chuàng)新的新挑戰(zhàn)。

新一輪科技革命和產業(yè)變革正在蓬勃興起，農業(yè)裝備將融合生物、農藝和工程技術，集成先進制造與智能控制、新一代信息通信、新材料和人工智能等技術，向高效化、智能化、網聯(lián)化和綠色化方向加速發(fā)展，成為現代農業(yè)發(fā)展新需求、國際產業(yè)技術競爭新焦點。

從創(chuàng)新及政策角度總結近20年我國農業(yè)裝備產業(yè)科技發(fā)展情況，分析全球農業(yè)裝備科技創(chuàng)新的新機遇、新趨勢，為我國農業(yè)裝備產業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展提供參考和借鑒。

我國農業(yè)裝備產業(yè)科技發(fā)展分析

1. 現代農業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點

農業(yè)裝備是現代農業(yè)發(fā)展的重要支撐，從2004年提出要提高農業(yè)機械化水平，到2020年提出要加快大中型、智能化和復合型農業(yè)機械研發(fā)和應用。

歷年中央1號文件從研發(fā)制造、購置補貼、應用推廣和基礎設施等方面都提出了需求與目標，國務院也相繼出臺有關推進農機化和農機裝備產業(yè)和科技發(fā)展政策，農業(yè)裝備成為我國發(fā)展現代農業(yè)的戰(zhàn)略重點，也是制造強國、科技強國的重點發(fā)展領域。

“十五”以來，在國家一系列強農惠農政策的支持和拉動下，我國農業(yè)裝備產業(yè)快速發(fā)展，成為世界農業(yè)裝備制造和使用大國，規(guī)模以上企業(yè)數量從1600多家增加到近2500家，產業(yè)規(guī)模從2001年的480多億元增長到2016年的最高4500多億元，利潤從2001年6億元增長到2016年最高250多億元，產品種類從近3000種增加到4000多種。

農業(yè)裝備對農業(yè)機械化發(fā)展的貢獻度超過75%，有力地支撐了我國農作物生產機械化率從32%提高到70%，農業(yè)生產進入以機械化為主導的新階段。農業(yè)裝備提高了我國現代農業(yè)生產能力和水平，為保障糧食安全和農業(yè)產業(yè)安全發(fā)揮了重要作用。

2001年以來我國農業(yè)裝備產業(yè)發(fā)展趨勢（單位：億元）

2001年以來我國農作物機械化水平發(fā)展趨勢

2. 形成需求與目標導向結合的政策框架

為實現農業(yè)和農業(yè)裝備產業(yè)增長的目標，“十五”以來，從內生性、外生性等影響因素角度，以及需求拉動、創(chuàng)新驅動和產業(yè)促動等維度，實施了農機購置補貼、農機工業(yè)政策及產業(yè)科技創(chuàng)新政策，構建了需求與目標導向結合的政策框架。

2004年頒布實施的《農業(yè)機械化促進法》明確了中央和省級財政補貼扶持責任，也明確了農業(yè)裝備科研具有的基礎性、關鍵性和公益性特點。

農機具購置補貼政策是我國農業(yè)機械化發(fā)展過程中最為重要的一項財政支持政策，從1998年開始中央財政每年投入2000萬元用于大中型拖拉機及配套農具更新補貼，到2004年開始將農機購置補貼納入國家支農強農惠農政策體系，中央財政資金投入增加到7000萬元，以后逐年增加，2014年最高達236.5億元。

2004—2019年，中央財政共投入2200多億元，扶持3560多萬戶購置4500多萬臺（套）農業(yè)裝備。

2001年以來中央財政農機購置補貼投入情況（單位：億元）

為提高創(chuàng)新能力，增強核心競爭力，2006年出臺的國家中長期科技規(guī)劃綱要將“多功能農業(yè)裝備與設施”作為農業(yè)領域優(yōu)先主題，科技部門制定的系列科技發(fā)展規(guī)劃都將農業(yè)裝備作為重點領域，通過一系列國家科技計劃項目及國家技術創(chuàng)新工程的實施，推動農業(yè)裝備領域應用基礎、關鍵核心技術和重大裝備突破，并初步形成自主可控技術體系和產學研深度融合的技術創(chuàng)新體系。

圍繞構建競爭有序、發(fā)展協(xié)調和增長持續(xù)的現代產業(yè)，建立市場配置資源和政府宏觀調控相結合的產業(yè)發(fā)展機制，國務院分別于2010年、2015年和2018年出臺了《關于促進農業(yè)機械化和農機工業(yè)又好又快發(fā)展的意見》《中國制造2025》和《關于加快推進農業(yè)機械化和農機裝備產業(yè)轉型升級的指導意見》。

產業(yè)部門也制定了《農機工業(yè)發(fā)展政策》等政策，并通過支持企業(yè)技術改造等舉措，推動形成布局合理、適合國情、專業(yè)化協(xié)作和產業(yè)集中度較高的產業(yè)新格局，以及形成以大型企業(yè)為龍頭、中小企業(yè)相配套的產業(yè)體系和產業(yè)集群。

3. 走出多元融合的技術路徑

近年來，我國農業(yè)裝備技術快速發(fā)展，逐步奠定了機械化、自動化、信息化和智能化的技術基礎，形成了耕種管收及加工的技術和產品體系，走出了一條大中小結合、農機農藝融合、裝備與信息融合和制造與服務融合的具有特色的技術發(fā)展路徑。

“十五”期間，以完善機械化生產體系為目標，以“現代化”導向，重點推進糧食作物和大宗經濟作物生產關鍵環(huán)節(jié)作業(yè)裝備研發(fā)。

“十一五”期間，以突破共性技術、創(chuàng)制重大產品和構建創(chuàng)新平臺為目標，以“多功能”導向，從農業(yè)機械化和農業(yè)裝備兩個方向全面部署耕整、種植、植保、田間管理、收獲、秸稈處理和加工等全程機械化作業(yè)裝備研發(fā)，著力于改變創(chuàng)新能力弱、關鍵環(huán)節(jié)缺門少類的局面。

“十二五”期間，以完善功能、增加品種、拓展領域和提升水平為目標，以“智能化”導向，體系化部署糧經飼、種養(yǎng)加和產前產中產后全鏈條生產作業(yè)，以及從設計到制造的關鍵技術和裝備研發(fā)，推進機械化、自動化和智能化融合發(fā)展。

“十三五”期間，以關鍵核心技術自主化、主導裝備智能化和薄弱環(huán)節(jié)機械化為目標，以“系統(tǒng)智能”導向，全鏈條設計、一體化部署智能制造、智能裝備和智能作業(yè)關鍵技術及裝備研發(fā)，提升智能化的能力和水平，實現以智能控制技術為核心的普遍智能化。

4. 構建產業(yè)鏈創(chuàng)新體系及生態(tài)

圍繞產業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，實現創(chuàng)新要素間、創(chuàng)新主體間及科技與產業(yè)融通發(fā)展，促進跨領域、跨學科協(xié)同創(chuàng)新，是實現產業(yè)邁向價值鏈中高端的關鍵，也是應對創(chuàng)新體系和創(chuàng)新戰(zhàn)略競爭的基礎。

“十五”以來，圍繞形成從基礎研究、應用研究、技術開發(fā)到產業(yè)化應用的創(chuàng)新鏈，建設了土壤植物機器系統(tǒng)技術、拖拉機動力系統(tǒng)國家重點實驗室，強化農業(yè)裝備基礎研究能力；形成了由農業(yè)機械、草原畜牧業(yè)裝備、農業(yè)智能裝備、農產品智能分選裝備、種子加工裝備和飼料加工裝備等國家工程技術研究中心組成的農業(yè)裝備工程化技術體系。

組建了農業(yè)裝備產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟等，構建市場導向、企業(yè)為主體和產學研深度融合的產業(yè)技術創(chuàng)新體系與產業(yè)鏈一體化創(chuàng)新組織模式，形成面向行業(yè)設計研發(fā)、專利標準、鑒定檢驗和應用推廣等公共服務平臺體系，構筑以價值共同創(chuàng)造為導向協(xié)同、融通和可持續(xù)發(fā)展的農業(yè)裝備產業(yè)創(chuàng)新生態(tài)。

5. 塑造產業(yè)科技創(chuàng)新的發(fā)展格局

我國農業(yè)裝備科技創(chuàng)新從改造仿制、引進消化吸收再創(chuàng)新，到以自主創(chuàng)新為核心能力的協(xié)同創(chuàng)新，實現從機械替代人畜力的機械化，以電控技術為基礎實現自動化，以信息技術為核心的智能化，形成機械化、自動化和智能化并聯(lián)發(fā)展的格局，為構建智能技術、智能裝備為主導的現代產業(yè)體系奠定發(fā)展基礎。

“十五”以來，農業(yè)裝備信息化、智能化等應用基礎研究緊跟發(fā)展趨勢，土壤、動植物與環(huán)境信息獲取、水肥種藥精量控制施用、工況與質量檢測、遠程操控與運維等技術奠定農業(yè)全程信息化和機械化技術體系基礎，推進了農機作業(yè)與先進農藝技術協(xié)調融合發(fā)展。

大型動力、復式整地、變量施肥、精量播種和高效收獲等關鍵技術突破，形成適應不同生產規(guī)模的全程作業(yè)裝備技術及產品體系，推進農業(yè)裝備向高效化、智能化發(fā)展。

低碳環(huán)控設施、能源高效利用、精細生產與調控和數字化管理等關鍵技術突破，促進設施園藝集約化、綠色化發(fā)展。綠色滅菌、節(jié)能干燥、分選分級、安全包裝和全程品控與溯源等關鍵技術突破，促進農產品加工精細化、自動化發(fā)展。

全球科技創(chuàng)新趨勢

1. 未來農業(yè)變革引發(fā)新機遇、新挑戰(zhàn)

全球農業(yè)發(fā)展進入由傳統(tǒng)農業(yè)、現代農業(yè)向未來農業(yè)轉變的新階段?，F代生命科學、物質科學、生物技術和信息技術等技術發(fā)展，以及農業(yè)生產、組織方式變革促進了現代農業(yè)科技從微觀到宏觀全方面變革，基因組學應用可定向培育新品種、改良性狀和表型，合成生物技術應用使細胞工廠變?yōu)榭赡埽铣膳Ｄ?、生物合成肉等將改變農業(yè)生產方式和投入品結構，物聯(lián)網、大數據和人工智能等催生無人農業(yè)新業(yè)態(tài)。

未來30年，全球人口將增加20%，達到97億人，對食物需求也將增加40%，面對水土資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化、病蟲害及疫病頻發(fā)、自然災害與氣候變化影響加重，農業(yè)生產要更加高效。農業(yè)裝備科技創(chuàng)新要更好地應對未來農業(yè)變革，以及全球糧食安全和氣候變化等重大機遇和挑戰(zhàn)。

2. 全球產業(yè)發(fā)展和競爭進入新階段

總體上，近年來全球農機產業(yè)發(fā)展相對平穩(wěn)，產業(yè)規(guī)模保持在1000億歐元左右，2019年達到1070億歐元。產業(yè)區(qū)域格局基本穩(wěn)定，歐洲、美洲和亞洲是主要農機市場，約占全球農機產業(yè)的95%左右。全球貿易中，歐洲、美洲和亞洲分別約占全球的59%、23%和14%。市場相對集中，歐盟、北美、南美、中國、印度和俄羅斯等國家和地區(qū)市場占全球70%以上。

跨國企業(yè)主導產業(yè)技術及競爭的格局日益增強，美國、日本和德國等國家的跨國農機企業(yè)主導全球產業(yè)競爭格局穩(wěn)固，通過領先的技術和強大的資本優(yōu)勢占據產業(yè)價值鏈的高端，推動全產業(yè)鏈發(fā)展。

2001年以來美國約翰迪爾公司營業(yè)收入情況（單位：億美元）

產業(yè)競爭態(tài)勢面臨深刻變化，全球產業(yè)集中度不斷提高，產業(yè)競爭由技術主導向技術與資本主導轉變，關鍵核心技術制高點競爭凸顯，創(chuàng)新戰(zhàn)略、創(chuàng)新體系和創(chuàng)新產業(yè)鏈的競爭日益重要，基礎研究競爭成為新領域，企業(yè)競爭成為產業(yè)競爭的主要表現。

3. 技術創(chuàng)新呈現以智能化為核心的新趨勢

學科交叉融合正在引發(fā)以綠色、智能和泛在為特征的群體性技術突破，推動農業(yè)裝備向以人工智能技術、生物技術為核心的自主智能方向發(fā)展，加速現代農業(yè)向高效智能精細生產方式轉變。

生長過程及環(huán)境調控基礎技術研究不斷深入，推進農業(yè)生產作業(yè)及管理由群體向個體、廣域向局域、定量向變量和結構化環(huán)境向開放環(huán)境的全生命周期精細生產調控，水、肥、藥、光和熱等農業(yè)生產要素實現精準精量施用，農業(yè)灌溉水利用系數達到0.7～0.9、農藥利用率達到60%以上，化肥有效利用率達到50%以上。

信息感知、混合現實、邊緣計算和機器學習等技術發(fā)展與應用推進農業(yè)裝備智能控制從單向、單一目標監(jiān)控功能，向多目標多參數融合、智能決策控制的自主智能方向發(fā)展，自動駕駛、遠程操控和協(xié)同作業(yè)等成為更加高效智能發(fā)展趨勢。

4. 全產業(yè)鏈融合發(fā)展催生新業(yè)態(tài)、新產業(yè)

現代農業(yè)從種子、田間生產、產后加工與儲運到剩余物綜合利用的全生命周期管理的生產新模式，要求農業(yè)裝備研發(fā)、制造和應用要推進生物、農藝和工程技術融合，以及制造、信息、生物、新材料和新能源等技術集成，實現從耕整、種植、田間管理、收獲和產地處理等全鏈條高度集成與配套，從而更加高效、精細和綠色。

互聯(lián)網、物聯(lián)網、大數據和新一代移動通信等技術與現代農業(yè)、農業(yè)裝備深度融合，加速農業(yè)傳感器、農用無人機、農業(yè)機器人和智能農業(yè)系統(tǒng)等智能農業(yè)裝備新產業(yè)發(fā)展。

如美國愛科的精準農業(yè)技術（Fuse Technologies）可確保農業(yè)生產始終在最優(yōu)狀態(tài)下進行提升產量，美國約翰迪爾公司“綠色之星（Green Star）”精準農業(yè)系統(tǒng)可實現田間耕作、播種、施肥、噴撒農藥和收獲等作業(yè)的準確定位及智能化控制，Kubota智能農業(yè)系統(tǒng)（KSAS）基于云的農業(yè)管理支持服務系統(tǒng)通過基于模擬的優(yōu)化種植計劃實現利潤最大化。

智能農業(yè)裝備產業(yè)發(fā)展也催生并加速以植物工廠、垂直農場、無人農場和精準農業(yè)等主要業(yè)態(tài)的智慧農業(yè)應用產業(yè)，預計未來全球智慧農業(yè)將快速發(fā)展，其市值將以每年超過10%的復合增長率增長，到2025年將達到300多億美元。

文章來源：2020年5期《農業(yè)工程》

作者：吳海華，方憲法

原標題：新時期我國農業(yè)裝備產業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展研究