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　　美國：500萬農(nóng)民供養(yǎng)20億人口，他們的全程機械化是怎樣的

美國是世界公認(rèn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最為發(fā)達(dá)的國家，從20世紀(jì)40年代就開始實施主要糧食作物的全程機械化，到70年代基本把最難搞定的棉糖等經(jīng)濟(jì)作物全程機械化也完成了。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，美國將高科技應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，在精準(zhǔn)和智能領(lǐng)域?qū)で笸黄啤?/p>

可以說，今天美國的農(nóng)業(yè)，之所以能夠?qū)崿F(xiàn)500萬左右的農(nóng)民，生產(chǎn)出可以養(yǎng)活20億人口的糧食，隨處可見的精準(zhǔn)智能功不可沒。

關(guān)于美國農(nóng)業(yè)機械化，筆者在網(wǎng)上查到不少資料，有些比較夸張，將美國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)神話了；有些比較散亂，前后矛盾之處不少。到底美國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)前到達(dá)一個什么程度，對于長期從事農(nóng)機行業(yè)工作的筆者來說，一直想探個究竟。

正好有一個契機，由農(nóng)業(yè)機械雜志社組織的美國考察團(tuán)，用十幾天的時間，從美國東部到中部再到西部，考察美國的制造商凱斯公司、約翰迪爾公司和大平原公司，還考察美國農(nóng)業(yè)進(jìn)步展會，同事還將去大名鼎鼎的金伯利農(nóng)場以及久保田的經(jīng)銷商。

據(jù)悉，農(nóng)業(yè)機械雜志社組織的參觀考察團(tuán)，以接地氣、專業(yè)性強、線路按隊員意見可定制等特點，組織去意大利博洛尼亞、德國漢諾威等國際化展會參觀考察，每次考察結(jié)果收獲都很多，筆者也因此加入到此次美國的考察團(tuán)之列。

接下來，筆者從主要糧食作物的全程機械化舉例，試圖揭開美國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中研究和應(yīng)用的前沿技術(shù)之冰山一角。

1土地準(zhǔn)備

從20世紀(jì)30年代以后，美國遭遇前所未有的“黑風(fēng)暴”襲擊，導(dǎo)致糧食生產(chǎn)等受到極大影響。美國科研機構(gòu)等一起痛定思痛，決定采取保護(hù)性耕作的方式，加強對土地的管理。所以，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的第一個環(huán)節(jié)即土地準(zhǔn)備階段，美國普遍采用的是保護(hù)性耕作，即深松、免耕播種等。

但在土地準(zhǔn)備的過程中，有兩點值得關(guān)注。一個是土壤有機質(zhì)含量的測定，一個是苗床的構(gòu)建。

在金伯利農(nóng)場，農(nóng)場主是和習(xí)主席會面的金伯利夫婦，老金伯利告訴筆者，他們和一些科技公司合作，這些科技公司會按照土地的規(guī)模，劃分單元格進(jìn)行土壤取樣，然后由專門的檢測公司負(fù)責(zé)檢測，根據(jù)檢測結(jié)果取肥、施肥。

金伯利介紹農(nóng)場和農(nóng)機應(yīng)用情況

實際上，這并不是最先進(jìn)的方法。在美國農(nóng)業(yè)進(jìn)步展上，筆者了解到有公司生產(chǎn)的播種機，可在線監(jiān)測到土壤的有機質(zhì)、濕度等信息，以調(diào)整播種作業(yè)的動作。下文關(guān)于播種環(huán)節(jié)，筆者再重點闡述，這里就不多說了。

苗床的構(gòu)建是一個看似簡單，實際上非常復(fù)雜和重要的環(huán)節(jié)。在凱斯和約翰迪爾拖拉機制造工廠，我們看到最高功率超過441 kW（600hp）的拖拉機，當(dāng)時很多人不解，為何美國需要那么大的拖拉機？難道僅僅因為美國田塊較大，美國人追求效率？

不是的。經(jīng)過了解才知道，追求效率是一方面，更重要的是對土地的保護(hù)。大功率拖拉機可以進(jìn)行有效的聯(lián)合作業(yè)，減少拖拉機進(jìn)地次數(shù)，能夠減少對土地的壓實，對保護(hù)土地和準(zhǔn)備苗床都有很重要的意義。

準(zhǔn)備苗床最為精細(xì)的，要數(shù)垂直耕作的發(fā)明者美國大平原公司。這家成立于40年前的新興農(nóng)機具企業(yè)，一直致力于苗床準(zhǔn)備和播種環(huán)節(jié)，取得的成績更是讓人驚嘆。

據(jù)大平原公司介紹，從表面上看，各種整地作業(yè)差距不大，但如果深入到土層來看，有些對犁底層的破壞不理想，有些造成土壤內(nèi)部碎塊的變形，導(dǎo)致播種環(huán)境不一致，這些都將對未來種子的生長帶來不利。

2播種環(huán)節(jié)

在播種環(huán)節(jié)，之前的土地準(zhǔn)備非常關(guān)鍵。根據(jù)大平原公司的數(shù)據(jù)來看，如果能夠充分的準(zhǔn)備好苗床，對最終產(chǎn)量增加可達(dá)815kg/hm2，而如果準(zhǔn)備不充分，可能會面臨417～1702kg/hm2的減產(chǎn)。

當(dāng)然，播種環(huán)節(jié)本身也至關(guān)重要，美國人稱播種為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“成功的開始”。在美國農(nóng)業(yè)進(jìn)步展上，播種機及相關(guān)輔助產(chǎn)品也都非常亮眼。

如為了提高播種效率，大部分播種機都能夠適應(yīng)9km/h以上的播種速度，最高速度有超過15km/h的，作業(yè)幅寬最高有超過70m的，作業(yè)效率相當(dāng)驚人。

而作業(yè)效率僅僅是播種最不起眼的一個衡量指標(biāo)，他們對播種的效果更加關(guān)注。同樣是大平原公司，為了減少對種子的傷害，他們研發(fā)制造了氣吹式的播種機。為了保證好的作業(yè)效果，單體仿形、側(cè)施肥、空穴監(jiān)控等，已經(jīng)成為基本配置。

大平原氣吹式播種單體

上文提到的在線檢測播種技術(shù)，是由一家叫精準(zhǔn)種植（Precision Planting）的公司提供技術(shù)，他們致力于各種先進(jìn)傳感器在播種機上的應(yīng)用，為大部分需要的廠家供應(yīng)播種單體，包括中國的吉林康達(dá)也有部分播種單體來自這家公司。

精準(zhǔn)種植公司傳感器應(yīng)用展示

這家公司創(chuàng)立于15年前，3年前被孟山都收購，現(xiàn)有員工250人左右，其中有60人是工程技術(shù)人員，專門從事研發(fā)。2016年約翰迪爾要收購這家公司，因為全世界高速精量播種技術(shù)兩家企業(yè)占市場超過90%的份額，違反反壟斷法，收購未能完成。

讓筆者感到驚嘆的，是這家公司一種叫Smart Firmer的技術(shù)，該技術(shù)的傳感器能夠感知土壤的有機質(zhì)含量，收集溫度和濕度信息，以用于隨時調(diào)整播種狀態(tài)。另一項8年前開始研發(fā)的壓力可調(diào)播種單體，能夠以200次/s的速度讀取數(shù)據(jù)，根據(jù)土壤條件，將反饋的信息提供給播種單體的壓實機構(gòu)，以調(diào)整播種壓實效果。

可以感知有機質(zhì)和濕度的傳感器

播種效果對糧食產(chǎn)出會產(chǎn)生較大的影響，如果土壤板結(jié)活著種子和土壤接觸不夠，都會影響作物的出苗率。這些在前期苗床準(zhǔn)備的時候已經(jīng)做到更好的處理，在播種環(huán)節(jié)再次加強，只為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能夠有一個“成功的開始”。

當(dāng)然，基于位置信息獲取播種環(huán)境狀態(tài)，由計算機控制實施變量播種和變量施肥，以使土地產(chǎn)出效率更好，在美國已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

3田間管理

由于筆者考察的是美國中西部最為發(fā)達(dá)，也是環(huán)境最好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，所以當(dāng)?shù)貙喔纫蕾嚥⒉淮?。?jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門介紹，美國占有世界上最好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的10%，這些土地肥沃且氣候條件好，常年不需要灌溉。

因此，在美國農(nóng)業(yè)進(jìn)步展上，并沒有出現(xiàn)灌溉設(shè)備。當(dāng)然，美國的灌溉技術(shù)應(yīng)用也非常多，如馬鈴薯和西紅柿種植區(qū)域，這不在本次考察的范圍。

筆者所說田間管理，主要指中耕除草、追肥等作業(yè)。

中耕精準(zhǔn)施肥

以中耕除草為例，美國有一些較為先進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)開始展開使用，這種技術(shù)有點類似于靶向施藥。如剛剛被約翰迪爾3.05億美元收購的藍(lán)河科技（Blue River），這家公司主要致力于利用計算機視覺技術(shù)，來識別作物是否需要噴灑農(nóng)藥或除草劑，之后由機器人進(jìn)行自動作業(yè)。

當(dāng)然，這是目前美國最高科技的應(yīng)用，主要被用于棉花、生菜以及其他特色的經(jīng)濟(jì)價值較高的作物上，更多的則是用高地隙底盤掛接噴灑裝置來實現(xiàn)。

如約翰迪爾在2016年收購的海吉公司（Hagie），對傳統(tǒng)的高地隙噴桿噴藥機經(jīng)驗豐富，不但可以噴灑霧化農(nóng)藥，還可以進(jìn)行作物的測深追肥，追肥的種類可以是固體顆粒，還可以是液體肥，這種不同肥料或者農(nóng)藥的施撒，只需要更換部分組件就可以。

擋泥板上方加裝的液體肥裝置

對于行走軌跡的壓痕，也有專門增加的額外噴肥補充，以補償后期返青及生長。

顆粒肥和液體肥在美國應(yīng)用十分廣泛，播種環(huán)節(jié)可以同時施底肥或者測深肥，中耕管理環(huán)節(jié)，同樣可以使用葉面肥或者測深肥，對農(nóng)作物的生長促進(jìn)十分完善。

也有部分企業(yè)從事改裝，直接將拖拉機擋泥板上方加裝液體肥箱，后懸掛噴藥裝置就可以，這種高效改裝在美國開始逐漸流行。

4收獲作業(yè)

據(jù)統(tǒng)計，美國大約不到2%的人口從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，人力成本較高。以筆者考察的金伯利農(nóng)場為例，該農(nóng)場有土地1667 hm2（2.5萬畝），平時只有2個人管理，農(nóng)忙時再雇傭2人，就能夠完成所有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)然，這是建立在高度的機械化基礎(chǔ)上。

有人說，如果沒有了農(nóng)業(yè)機械，美國人可能就不會種地，這點筆者深信不疑。盡管在農(nóng)場數(shù)量上，美國還是以中型和小型的農(nóng)場居多，但總的經(jīng)營土地占比上，還是大型農(nóng)場的優(yōu)勢更加明顯。

因此，在這種時間短、任務(wù)重的收獲作業(yè)上，美國大部分地區(qū)已經(jīng)全部實現(xiàn)機械化。大型聯(lián)合收割機配備運糧車，24小時不間斷作業(yè)，這已經(jīng)成為基本要求。部分農(nóng)場已經(jīng)開始使用基于位置信息獲取產(chǎn)量以及信息化的調(diào)度作業(yè)，金伯利農(nóng)場就是這樣。

運糧車保證糧食不落地

聽起來很簡單，但實際上這是一套系統(tǒng)工程。

首先，需要獲取每個田塊的作物長勢情況，然后結(jié)合天氣系統(tǒng)，綜合決策最佳收獲期；之后，由收獲機械進(jìn)行收獲的同時，記錄每個單位的產(chǎn)量信息，這個是為未來施肥、播種和田間管理等提供參數(shù)的基礎(chǔ)；最后，根據(jù)作物含水率決定是直接進(jìn)入倉庫儲存還是需要烘干作業(yè)。

當(dāng)然，在農(nóng)產(chǎn)品的加工和銷售環(huán)節(jié)，則一般需要農(nóng)場主自己掌握的信息進(jìn)行決策，何時出售。

秸稈的處理也是很關(guān)鍵的一環(huán)，無論是玉米還是大豆，因為秸稈還田和離田，需要根據(jù)土壤有機質(zhì)含量進(jìn)行判斷。在金伯利農(nóng)場，大部分秸稈直接還田，然后進(jìn)入土地準(zhǔn)備階段，如此周而復(fù)始，只是種植作物不同，需要輪茬。

有部分農(nóng)場，筆者并未親見，據(jù)說是采用秸稈回收策略，回收分為完全回收和部分回收。至于還田量是多少，又如何實現(xiàn)的，筆者未了解到細(xì)節(jié)，但這應(yīng)該能夠說明美國方面對秸稈的重視以及因地制宜的策略。

5結(jié)束語

收獲之后，田間又要重新準(zhǔn)備，這之前可能有部分進(jìn)行有機肥的施撒，也有進(jìn)行顆粒化肥施撒作業(yè)的。因為采用免耕方法，特別是部分垂直耕作模式的農(nóng)場，前期除草非常關(guān)鍵，在土地準(zhǔn)備階段，需要保證雜草、秸稈處于合理范圍。

可以說，現(xiàn)在美國的農(nóng)業(yè)可以稱之為大規(guī)模精細(xì)化作業(yè)，基本所有環(huán)節(jié)他們都在追求用數(shù)據(jù)來進(jìn)行輔助決策。甚至，部分農(nóng)場的管理者，開始追求更高的經(jīng)濟(jì)效益，將農(nóng)產(chǎn)品價格和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)合起來，保證投入產(chǎn)出的最佳收益區(qū)間。

當(dāng)然，即便美國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)如此發(fā)達(dá)，接班人問題依然很突出。筆者不由感慨，農(nóng)業(yè)實際上是一種文化、一種傳承，更是一種責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。從事農(nóng)業(yè)，是穩(wěn)固的事業(yè)，也是一份艱苦的情懷。