我国农业装备产业科技创新现状及全球科技创新趋势
发布 : 档案图书室 | 时间 : 2020-07-07 | 已有人阅读分享 :
作者 吴海华，方宪法
我国是农业生产大国，也是农业装备应用的大市场。经过近20年的创新发展，我国农业装备产业科技进入新的发展阶段，正面临科技与产业革命的新机遇，产业重塑和转型跨越发展陷阱的新风险，从“0到1”自主创新的新挑战。
新一轮科技革命和产业变革正在蓬勃兴起，农业装备将融合生物、农艺和工程技术，集成先进制造与智能控制、新一代信息通信、新材料和人工智能等技术，向高效化、智能化、网联化和绿色化方向加速发展，成为现代农业发展新需求、国际产业技术竞争新焦点。
从创新及政策角度总结近20年我国农业装备产业科技发展情况，分析全球农业装备科技创新的新机遇、新趋势，为我国农业装备产业科技创新发展提供参考和借鉴。
我国农业装备产业科技发展分析
1. 现代农业发展的战略重点
农业装备是现代农业发展的重要支撑，从2004年提出要提高农业机械化水平，到2020年提出要加快大中型、智能化和复合型农业机械研发和应用。
历年中央1号文件从研发制造、购置补贴、应用推广和基础设施等方面都提出了需求与目标，国务院也相继出台有关推进农机化和农机装备产业和科技发展政策，农业装备成为我国发展现代农业的战略重点，也是制造强国、科技强国的重点发展领域。
“十五”以来，在国家一系列强农惠农政策的支持和拉动下，我国农业装备产业快速发展，成为世界农业装备制造和使用大国，规模以上企业数量从1600多家增加到近2500家，产业规模从2001年的480多亿元增长到2016年的最高4500多亿元，利润从2001年6亿元增长到2016年最高250多亿元，产品种类从近3000种增加到4000多种。
农业装备对农业机械化发展的贡献度超过75%，有力地支撑了我国农作物生产机械化率从32%提高到70%，农业生产进入以机械化为主导的新阶段。农业装备提高了我国现代农业生产能力和水平，为保障粮食安全和农业产业安全发挥了重要作用。
2. 形成需求与目标导向结合的政策框架
为实现农业和农业装备产业增长的目标，“十五”以来，从内生性、外生性等影响因素角度，以及需求拉动、创新驱动和产业促动等维度，实施了农机购置补贴、农机工业政策及产业科技创新政策，构建了需求与目标导向结合的政策框架。
2004年颁布实施的《农业机械化促进法》明确了中央和省级财政补贴扶持责任，也明确了农业装备科研具有的基础性、关键性和公益性特点。
农机具购置补贴政策是我国农业机械化发展过程中最为重要的一项财政支持政策，从1998年开始中央财政每年投入2000万元用于大中型拖拉机及配套农具更新补贴，到2004年开始将农机购置补贴纳入国家支农强农惠农政策体系，中央财政资金投入增加到7000万元，以后逐年增加，2014年最高达236.5亿元。
2004—2019年，中央财政共投入2200多亿元，扶持3560多万户购置4500多万台（套）农业装备。
为提高创新能力，增强核心竞争力，2006年出台的国家中长期科技规划纲要将“多功能农业装备与设施”作为农业领域优先主题，科技部门制定的系列科技发展规划都将农业装备作为重点领域，通过一系列国家科技计划项目及国家技术创新工程的实施，推动农业装备领域应用基础、关键核心技术和重大装备突破，并初步形成自主可控技术体系和产学研深度融合的技术创新体系。
围绕构建竞争有序、发展协调和增长持续的现代产业，建立市场配置资源和政府宏观调控相结合的产业发展机制，国务院分别于2010年、2015年和2018年出台了《关于促进农业机械化和农机工业又好又快发展的意见》《中国制造2025》和《关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见》。
产业部门也制定了《农机工业发展政策》等政策，并通过支持企业技术改造等举措，推动形成布局合理、适合国情、专业化协作和产业集中度较高的产业新格局，以及形成以大型企业为龙头、中小企业相配套的产业体系和产业集群。
3. 走出多元融合的技术路径
近年来，我国农业装备技术快速发展，逐步奠定了机械化、自动化、信息化和智能化的技术基础，形成了耕种管收及加工的技术和产品体系，走出了一条大中小结合、农机农艺融合、装备与信息融合和制造与服务融合的具有特色的技术发展路径。
“十五”期间，以完善机械化生产体系为目标，以“现代化”导向，重点推进粮食作物和大宗经济作物生产关键环节作业装备研发。
“十一五”期间，以突破共性技术、创制重大产品和构建创新平台为目标，以“多功能”导向，从农业机械化和农业装备两个方向全面部署耕整、种植、植保、田间管理、收获、秸秆处理和加工等全程机械化作业装备研发，着力于改变创新能力弱、关键环节缺门少类的局面。
“十二五”期间，以完善功能、增加品种、拓展领域和提升水平为目标，以“智能化”导向，体系化部署粮经饲、种养加和产前产中产后全链条生产作业，以及从设计到制造的关键技术和装备研发，推进机械化、自动化和智能化融合发展。
“十三五”期间，以关键核心技术自主化、主导装备智能化和薄弱环节机械化为目标，以“系统智能”导向，全链条设计、一体化部署智能制造、智能装备和智能作业关键技术及装备研发，提升智能化的能力和水平，实现以智能控制技术为核心的普遍智能化。
4. 构建产业链创新体系及生态
围绕产业链部署创新链，实现创新要素间、创新主体间及科技与产业融通发展，促进跨领域、跨学科协同创新，是实现产业迈向价值链中高端的关键，也是应对创新体系和创新战略竞争的基础。
“十五”以来，围绕形成从基础研究、应用研究、技术开发到产业化应用的创新链，建设了土壤植物机器系统技术、拖拉机动力系统国家重点实验室，强化农业装备基础研究能力；形成了由农业机械、草原畜牧业装备、农业智能装备、农产品智能分选装备、种子加工装备和饲料加工装备等国家工程技术研究中心组成的农业装备工程化技术体系。
组建了农业装备产业技术创新战略联盟等，构建市场导向、企业为主体和产学研深度融合的产业技术创新体系与产业链一体化创新组织模式，形成面向行业设计研发、专利标准、鉴定检验和应用推广等公共服务平台体系，构筑以价值共同创造为导向协同、融通和可持续发展的农业装备产业创新生态。
5. 塑造产业科技创新的发展格局
我国农业装备科技创新从改造仿制、引进消化吸收再创新，到以自主创新为核心能力的协同创新，实现从机械替代人畜力的机械化，以电控技术为基础实现自动化，以信息技术为核心的智能化，形成机械化、自动化和智能化并联发展的格局，为构建智能技术、智能装备为主导的现代产业体系奠定发展基础。
“十五”以来，农业装备信息化、智能化等应用基础研究紧跟发展趋势，土壤、动植物与环境信息获取、水肥种药精量控制施用、工况与质量检测、远程操控与运维等技术奠定农业全程信息化和机械化技术体系基础，推进了农机作业与先进农艺技术协调融合发展。
大型动力、复式整地、变量施肥、精量播种和高效收获等关键技术突破，形成适应不同生产规模的全程作业装备技术及产品体系，推进农业装备向高效化、智能化发展。
低碳环控设施、能源高效利用、精细生产与调控和数字化管理等关键技术突破，促进设施园艺集约化、绿色化发展。绿色灭菌、节能干燥、分选分级、安全包装和全程品控与溯源等关键技术突破，促进农产品加工精细化、自动化发展。
全球科技创新趋势
1. 未来农业变革引发新机遇、新挑战
全球农业发展进入由传统农业、现代农业向未来农业转变的新阶段。现代生命科学、物质科学、生物技术和信息技术等技术发展，以及农业生产、组织方式变革促进了现代农业科技从微观到宏观全方面变革，基因组学应用可定向培育新品种、改良性状和表型，合成生物技术应用使细胞工厂变为可能，合成牛奶、生物合成肉等将改变农业生产方式和投入品结构，物联网、大数据和人工智能等催生无人农业新业态。
未来30年，全球人口将增加20%，达到97亿人，对食物需求也将增加40%，面对水土资源短缺、生态环境恶化、病虫害及疫病频发、自然灾害与气候变化影响加重，农业生产要更加高效。农业装备科技创新要更好地应对未来农业变革，以及全球粮食安全和气候变化等重大机遇和挑战。
2. 全球产业发展和竞争进入新阶段
总体上，近年来全球农机产业发展相对平稳，产业规模保持在1000亿欧元左右，2019年达到1070亿欧元。产业区域格局基本稳定，欧洲、美洲和亚洲是主要农机市场，约占全球农机产业的95%左右。全球贸易中，欧洲、美洲和亚洲分别约占全球的59%、23%和14%。市场相对集中，欧盟、北美、南美、中国、印度和俄罗斯等国家和地区市场占全球70%以上。
跨国企业主导产业技术及竞争的格局日益增强，美国、日本和德国等国家的跨国农机企业主导全球产业竞争格局稳固，通过领先的技术和强大的资本优势占据产业价值链的高端，推动全产业链发展。
产业竞争态势面临深刻变化，全球产业集中度不断提高，产业竞争由技术主导向技术与资本主导转变，关键核心技术制高点竞争凸显，创新战略、创新体系和创新产业链的竞争日益重要，基础研究竞争成为新领域，企业竞争成为产业竞争的主要表现。
3. 技术创新呈现以智能化为核心的新趋势
学科交叉融合正在引发以绿色、智能和泛在为特征的群体性技术突破，推动农业装备向以人工智能技术、生物技术为核心的自主智能方向发展，加速现代农业向高效智能精细生产方式转变。
生长过程及环境调控基础技术研究不断深入，推进农业生产作业及管理由群体向个体、广域向局域、定量向变量和结构化环境向开放环境的全生命周期精细生产调控，水、肥、药、光和热等农业生产要素实现精准精量施用，农业灌溉水利用系数达到0.7～0.9、农药利用率达到60%以上，化肥有效利用率达到50%以上。
信息感知、混合现实、边缘计算和机器学习等技术发展与应用推进农业装备智能控制从单向、单一目标监控功能，向多目标多参数融合、智能决策控制的自主智能方向发展，自动驾驶、远程操控和协同作业等成为更加高效智能发展趋势。
4. 全产业链融合发展催生新业态、新产业
现代农业从种子、田间生产、产后加工与储运到剩余物综合利用的全生命周期管理的生产新模式，要求农业装备研发、制造和应用要推进生物、农艺和工程技术融合，以及制造、信息、生物、新材料和新能源等技术集成，实现从耕整、种植、田间管理、收获和产地处理等全链条高度集成与配套，从而更加高效、精细和绿色。
互联网、物联网、大数据和新一代移动通信等技术与现代农业、农业装备深度融合，加速农业传感器、农用无人机、农业机器人和智能农业系统等智能农业装备新产业发展。
如美国爱科的精准农业技术（Fuse Technologies）可确保农业生产始终在最优状态下进行提升产量，美国约翰迪尔公司“绿色之星（Green Star）”精准农业系统可实现田间耕作、播种、施肥、喷撒农药和收获等作业的准确定位及智能化控制，Kubota智能农业系统（KSAS）基于云的农业管理支持服务系统通过基于模拟的优化种植计划实现利润最大化。
智能农业装备产业发展也催生并加速以植物工厂、垂直农场、无人农场和精准农业等主要业态的智慧农业应用产业，预计未来全球智慧农业将快速发展，其市值将以每年超过10%的复合增长率增长，到2025年将达到300多亿美元。（2020年6月30日中国农机工业网）
