農機工程在農業節能與生產中的作用

劉曉亮

(哈爾濱市阿城區亞溝街道辦事處，哈爾濱 150321)

0 引言

農業作為我國各行業發展的重要基石，近年來也逐步朝著資源節約與高效生產的方向發展，傳統農業生產中存在資源利用率低、生態環境污染嚴重等問題，限制了農業綠色、可持續發展。因此，如何通過農業工程建設，提高農業生產過程的效率，降低對生態環境的污染是當前農業相關工作者研究的熱點。

1 農機工程基本概述

伴隨著我國各行業的快速發展，農業也到了前所未有的改革期，低碳排放、快速高效的農業作業模式才能滿足我國現有的各行業經濟發展，政府在農業改革升級方面也作出了眾多的促進措施，如加大農機補助力度、加快新型農機的研究等，不斷提升我國農業機械化和自動化水平，這對于我國農業經濟的發展和農業作業模式的創新具有巨大的推動作用。

農機工程即為現階段各類機械化農業生產活動的統稱[1]，包括農業機械的設計、投產、推廣、應用和售后維護，并將機械化設備運用于農業作業的種植、保植、收割等關鍵環節。農機工程的不斷發展和落地應用，減少農業生產活動不僅對于自然環境的影響方面起著積極作用，同時也能通過機械化作業方式，降低農戶的勞動強度，使得農戶擁有更多的精力和時間管理更大面積的作物，對于我國農業模式從小型農業向大規模種植管理方向轉變也具有推動作用。

2 節能型農業生產的意義

受國際形勢影響，我國農業經歷了以經濟收入為主要目標的發展階段，大量的化肥、農藥、高耗能機械被投入到農業生產中去，以至于我國農業可用耕種面積逐步減少，且土地的化學性質和物理屬性發生了不可逆的變化，如土壤板結、微量元素失衡、植物抗藥性、地下水資源污染等。從資源的產生和消耗場所可以從機械能源消耗和化石資源消耗兩方面探討農機工程加持下的節能型農業生產方式對于環境保護和提升農業生產效率的影響。

2.1 降低農業機械在使用過程中不增值資源消耗

近年來，越來越多的農業機械被運用在農業生產過程中，但受限于農業機械的設計和農戶的知識水平，農業的機械能力在真正作業過程中存在極大的浪費和不必要的損失，因此降低農業機械在使用過程中的不增值資源消耗，保證農業機械在設計能力內的最大功能實現是新型農業模式必須要面對和解決的問題。例如，利用四輪拖拉機在進行播種種植、農田澆灌和農業作物收割時，必須根據載重量和田地內道路情況適時調整給油量。由于農機操作者的技能問題，為減少農機熄火，給出了超過農機需求的油量，造成了大量的未充分燃燒的油霧流失，過程中的超過能耗需求和過大的動力均為農業機械使用過程中的不增值資源消耗。另外，由于傳統農戶并沒有機械定期報廢的概念，通常而言，都是在設備擁有無法修復的故障時才會考慮將設備進行報廢，而常規的油管破裂、油封損耗等小問題時，選擇忽略，導致機器在使用過程中，投入了大量的能耗資源，但設備并未能按設計達到標準的動作，這也是農業機械在使用過程中不增值資源消耗的重要原因之一。

農機工程的不斷豐富和發展也在逐步改善和解決上述問題，根據當地的農業模式，設置合適數量的農資站，建立農機的健康檔案，定期定時對農戶進行知識宣傳和再教育，教授農戶常規的農機故障診斷技巧和維護方法，通過改善農戶的農機操作水平，不斷延長農機的使用壽命，提升農機的使用效率，降低農機使用過程中的不增值資源消耗。

2.2 降低農業生產過程中化石燃料對于環境的污染和危害

農機工程對于降低農業生產過程中化石燃料對于環境的污染和危害，可以從減少化石燃料的使用量、排放量兩個方面來進行闡述。

2.2.1 使用量

眾所周知，化石燃料是極為寶貴的資源，一旦消耗過量，在短期內，自然系統無法快速補充，且大量化石燃料的使用對于氣候、水文、土地、植被等資源均會產生不可挽回的干擾和傷害，因此加強農機使用過程中化石燃料的使用效率，減少不必要的損耗具有重要意義。對于減少化石燃料的使用量必須從農機設計出發，在設計時，工程師要充分考量農機在化石燃料使用的因素，將化石燃料使用放在設計思路選擇的末端，先充分考慮以光照、電力、混合動力等作為農機的動力源，對于無法避免或者沒有替代能源的農機設備應選用化石燃料等。同時在化石燃料選擇時，也要對各類化石燃料的燃燒、動力轉換效率、耗損量和排放量進行排序。此外，工程師在設計時也應將動力轉換率作為方案評估的重要位置，在選擇合適動力源的基礎上，提升動力的轉換能力，減少過程中的動力損失，進而降低農業機械使用過程中對于化石燃料的需求量。

2.2.2 排放量

碳排放量是近年來學術研究的重點，農業生產作為各行業發展的基石，研究農機使用過程中的碳排放也是現階段生態恢復和建設過程中必不可少的環節。綜合現有研究，在農機使用過程中，對于碳排放量有直接影響的因素有載重量和機器健康狀況等方面[2]。農業機械有別于其他機械產品，其工作環境和工作強度是相對集中、相對惡劣的。因此，減少農業機械使用過程中的碳排放量要從提升農機環境適應性和擴張農機工作強度耐受性兩個方面進行改善。受我國地理條件影響，南北方、東西方在農業生產過程中對于農機的作業能力也有不同的需求。在平原等適合大規模種植的區域應重點研發和推廣能力較大、適合長時間均衡勞動的農業機械設備；而對于山地、丘陵等地區，大多為小農業經濟，無法進行大規模農業生產活動開展，則應重點研發和推廣勞動強度耐受性高，適合短期爆發力強的農業機械設備。

3 農機工程在農業節能與生產中的應用現狀

在上述內容中已經闡述過農機工程的基本概念和涵蓋范圍，指出了農機工程的發展對于我國農業發展的影響，現對我國農機工程在生態農業建設和農業生產效率中的應用現狀進行總結和分享，可從農機的類型、我國地域差異導致的農機工程發展情況和農機的使用模式三個方面進行分析。

3.1 重效率輕環保

重效率而輕環保是我國農機類型的重要特點，這是由于農業生產對于經濟收入過分追求所導致的。現階段，各類行業均快速發展，物價也越來越高，農業生產活動所需要的各類資源如種子、肥料等價格也越來越高，農戶必須抓生產效率，提升單位面積內的產出值，來應對快速飛升的市場物價。因此，農戶在選擇農機設備機型時重點考慮的是農機的工作效率，減少農戶在農業生產過程中的時間投入，從而擁有更多的時間和精力去從事其他能提升個人收入的活動，同時受限于農戶的環保意識和知識水平，認為個人行為很難影響到整個大的自然生態環境，最終選擇了效率高、能耗高的農業機械設備。

3.2 地域差異大，南北發展不均衡

地域地形條件差異大是影響我國農機工程發展呈現南北差異的主要因素。現階段，我國北方大多地區種植玉米、小麥、大豆等作物，且土地平整、適合于大規模種植、收割等活動，因此北方大多地區選擇體積、能力較大的農機設備。而南方，尤其是西南地區，大多為丘陵、山脈等地形，多種植水稻等作物，且適合耕種的面積較小，因此大多選擇為小型農業機械。地形因素導致了南北方農業水平的不同發展，從而也導致了我國農機工程建設呈現出地域差異大、南北方發展不均衡的特點。

3.3 功能單一，家家必備

農機設備功能單一，農戶想要實現某些作業功能，則必須購置相應的農機設備是現階段我國農機發展的另一特點。我國農機自主研發較晚，且大多是在國外先進機型的基礎上進行改造升級得到的，工程師在設計時并未充分考慮我國農業經濟發展受地形影響的特點。相對于美國、加拿大、澳大利亞等農牧業發達國家而言，我國地形環境復雜，無法實現大規模種植，因此，在農機功能設計時也需將相近或遞進功能的農業生產環節進行協同，減少農戶在各類功能農機的購置成本，從而提升單個農機的使用效率。

4 基于農機工程的高效節能型農業建設路徑探討

農機工程的建設和完善不是一蹴而就的，必須通過長期不斷的更新迭代和豐富我國農業機械管理模式來進行完善和補充。從加強農機研發推廣、完善農機維護保養機制和創新農機使用及管理模式三個方面對促進農機工程建設，推動我國農機朝向高效節能方向發展進行探討。

4.1 基于事實，加強學術與應用的深入融合

基于事實，加強學術與應用的深入融合是我國農機化發展過程的地基，適合我國本土農業發展的農業機械設備才是好設備。我國地形復雜，必須通過對通用型設備進行不斷改造升級才能滿足農業生產的需求。現階段，我國農機的設計還只是在設備廠商進行設計，受限于工程師的專業限制，設備的功能必然偏向于某一方面，因此要加強學術界與應用界的聯系和交流，將相關領域內的知識進行融合，提升設備性能的同時，也能更好地滿足市場需求。此外，加強農業機械設計過程中學術與應用的融合也能提高農業專業學生的基本素養，為我國農業發展提供充足的后備資源，從而保證農業經濟穩定發展。

4.2 從點到面，建設全面的農機推廣與保養機制

限制農機工程發展的另一個因素即為農機的推廣和維護保養，隨著計算機、電子控制等技術的不斷成熟和應用，我國農業機械的集成化、智能化水平也越來越高，但先進農機使用范圍卻不廣泛，其中最重要的原因就是缺少高效的推廣和健全的售后維護機制。因而，要建設高素質的農機推廣隊伍，通過建設示范性農業基地，直觀地向用戶展示新型農機帶來的高效益收入。同時，要健全我國農業機械的維護保養機制，改變傳統的紙質版、口頭化等教授方式，通過多媒體、數字化教學等先進技術更加直觀明了地向用戶展示設備的工作原理、日常維護方式。最后借助現有的農資站資源，建設農機設備的健康檔案，選擇農閑時節集中對設備進行關鍵部件保養工作，降低農機在使用過程中故障發生的概率，贏得農戶的忠誠度和信任感，從而由點到面，實現從推廣、銷售、應用和售后維護全周期內的農機設備管理。

4.3 分享共贏，搭建農戶互助與共享平臺

分享共贏，搭建農戶互助與共享平臺是解決當前設備功能單一的有效途徑[3]，類似于共享單車、共享汽車、共享充電寶等，根據我國現階段人口和農業分布情況，可以以鄉鎮為單位，建設農機的共享站，用以對設備的集中管理，通過批量作業的方式，減少農業在購置、使用和維護保養過程中的人力、財力、物料等資源的消耗，建設合作共享機制，將設備的利用率提升至最大。將設備進行共享，直接減少農戶在購置新機方面的資金投入，間接提升農戶的經濟收入。同時，通過建設農機共享機制，也方便對設備進行集中管理，在設備使用壽命達到時，能精準定位，快速報廢，進而減少報廢農機繼續使用對農業生態環境建設帶來的污染和傷害。

5 結語

綜上所述，農機工程對于我國生態農業建設，提升農業生產效率，降低農業生產對自然生態系統的影響具有重要意義。本文首先闡述了農機工程的基本概念和范圍，其次分析了不斷提升農機化水平對于我國農業發展帶來的影響，然后總結了現階段我國農機工程的發展現狀，最后探討了基于農機工程建設高效節能型農業的基本實現途徑，希望能為農業相關從業者提供參考和思路，共同為我國農業發展助力。