新疆兵团大功率拖拉机及配套农机具发展现状与对策建议
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作者:张鲁云 郑炫 何兴村 孟祥金
摘要大功率拖拉机携带相配套的农机具作业，速度快、效率高、油耗低、节能、减排，是实现农业现代化的必要装备。但长期以来新疆兵团在农业生产中都以中小型拖拉机为主，大功率拖拉机与其相配套机具的研制和生产还处于初级阶段，普遍存在着研发能力薄弱、生产工艺落后、人机匹配性不高、效率低、故障多等诸多问题。探讨了在农业快速发展的情况下，新疆兵团如何更高效的使用大功率拖拉机及相配套机具，并提出了相应的对策与建议。
关键词大功率拖拉机;新疆兵团;农业机械化;对策建议
中图分类号S224.4文献标识码A
文章编号0517-6611（2020）04-0244-04
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.04.071
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Development Status and Suggestions of Large Horsepower Tractor and Matching Agricultural Machinery in Xinjiang Corps
ZHANG Lu-yun，ZHENG Xuan，HE Xing-cun et al（Machinery and Equipment Institute of Xinjiang Academy of Agricultural Reclamation Sciences，Shihezi，Xinjiang 832000）
AbstractLarge horsepower tractor carrying matching agricultural machinery work fast，high efficiency，low fuel consumption，saving energy，reduction emission，it is the necessary equipment to realize agricultural modernization.But for a long time，Xinjiang Corps have mainly used small and medium-sized tractor in agricultural production.The development and production of large horsepower tractor and its matching equipment have been still in the initial stage，research and development ability has been weak generally，backward production technology，man-machine matching was not high，low efficiency，many faults and other problems.With the rapid development of agricultue，how to use large horsepower tractor and its matching equipment was discussed，and the corresponding countermeasures and suggestions were put forward.
Key wordsLarge horsepower tractor;Xinjiang Corps;Agricultural mechanization;Suggestion
農业实现机械化是提高农业综合生产能力[1]，减轻劳动强度，改善农民生活质量的重要因素。各种性能先进农业机械数量的不断增加，提高了农业工作效率[2]，降低了作业成本，加速了我国农业现代化进程，为农作物增产和农民增收节支作出了重要贡献。“十三五”期间，伴随着我国农业生产的快速发展和国家“三农”政策的不断落实，以及国家节能、减排、降耗等各项法律法规的不断完善，加上新疆地区耕作条田面积较大，易于实现机械化作业，因而对大功率拖拉机及其相配套农机具需求量急剧增加。
大功率拖拉机牵引各种作业机具可以用较高速度作业，工作效率高，作业质量好，是现代农业装备发展的必然趋势。由大功率拖拉机与相应配套机具组成的牵引式、半牵引式或悬挂式作业机组[3]，在农业、牧业、特色林果业生产中都得到了广泛使用。如何高效、合理地使用大功率拖拉机及相应配套机具，实现资源的优化合理配置，是新疆兵团农业未来发展需要解决的关键问题。笔者列举了新疆兵团大功率拖拉机和相配套农机具的相关数据，量化说明了大功率拖拉机农机具和新疆兵团经济发展关系，根据问题得出研究结果，并提出相应的对策建议。
1国内外大功率拖拉机及配套机具研究发展现状
1.1国外研究现状国外的几家主要大型农机企业，如美国的约翰·迪尔（Deer）、凯斯纽荷兰（CNH）、阿格科（AGCO），都生产大型拖拉机、联合收获机和多种配套的农机具。这些世界上先进的农机制造公司都非常重视新产品的研制与开发，有独立的研究机构[4]，每年在产品研发方面都投入大量的资金。例如约翰·迪尔公司专门设计的9996、9970、7660型采棉机在新疆就占有较大的市场份额。内布拉斯加拖拉机实验室和美国农业工程师协会通过数年的实地试验，通过对牵引阻力、油耗、功率消耗、相配套耕作农机具等各方面的研究[5]，对大功率拖拉机及其相匹配农机具问题都进行了详细的分析。澳大利亚新英格兰大学在20世纪90年代初期对大功率拖拉机及配套机组进行了研究，在地域辽阔、农业机械化水平较高的澳大利亚，农民们都切实感受到了大功率拖拉机作业所带来的经济效益。2002年印度技术研究所的农业和食品工程部门对大功率拖拉机播种机组进行了研究[6]，主要目的就是为了降低拖拉机作业机组的燃油消耗和提高工作效率。 1.2国内研究现状改革开放以来，我国的农业机械化得到了快速发展，但在相当长的时期内基本上都以中小型拖拉机为主，大功率拖拉机与配套农机具的研究和生产还基本上处于起步和分离状态，缺乏机组匹配的整体概念。与大功率拖拉机相配套机具普遍生产工艺简单粗糙，产品技术含量低，人机匹配性不高，机组作业质量不好、效率低、故障率高。由于大功率机组匹配涉及面较广[7]，农机研究和生产单位缺乏相关政策支持，投入资金不足以及认识上存在差异，使得大功率拖拉机与相匹配机具生产研究长期以来始终在较低水平上徘徊，严重阻碍了农业机械化工程的进一步发展。
洛阳拖拉机研究所[8]在分析了我国大功率拖拉机与配套农机具研究与发展现状的问题基础上，提出了机组优化匹配研究的方法。中国农业机械化研究院以及农业部南京农业机械化研究所等单位对大功率拖拉机与相配套机组问题做了理论方面的研究，包括目前犁耕配套机组中存在的诸多问题，主要有大功率拖拉机选项和配置，配套作业机具的设计以及机组匹配和使用等方面的内容。中国农业大学以拖拉机牵引作业机组为研究对象，研制了大功率拖拉机作业机组仿真试验台。从拖拉机作业机组综合操作控制的角度出发[9]，采用机械系统和控制系统组成，用于拖拉机及其配套机组的智能化控制研究，是很好地深入研究大功率拖拉机作业机组的仿真平台。
1.3新疆兵团大功率机组发展现状1995年以前，新疆兵团职工购买拖拉机时选择范围一般功率为22～51 kW，2004年国家实行购机补贴政策后，农机市场上的热销产品逐渐变为73.55 kW左右的中型拖拉机。近年来，随着国家“三农”政策的出台，政府购机补贴资金的落实到户，土地流转速度加快，团场组织的农机合作社，大功率拖拉机的需求量每年都以30%的幅度增长。
到2016年末[10]，新疆兵团拥有农业机械总动力489.57万kW，其中大中型拖拉机55 086台、小型拖拉机24 067台、联合收割机3 846台，大中型拖拉机配套农机具83 839台（架）小型拖拉机配套农机具18 608台（架），大中型拖拉机与配套农机具比为1∶1.52。1万hm2耕地配备大中型拖拉机402.08台，每台大中型拖拉机负担耕地面积24.87 hm2。如图1所示，2010—2016年兵团各师大中型拖拉机拥有量呈逐年上升的趋势。
近年来，随着新疆兵团经济蓬勃发展，国家各项惠农政策，农机购置补贴资金等各种影响因素的作用下，新疆兵团農机装备数量增加、结构优化，基本上形成了具有新疆农业特点的大农业生产体系。新疆兵团现在已经建成中国节水灌溉示范基地、农业机械化推广基地、机械化采棉基地和现代农业生产基地，农业机械装备水平和农业新技术应用都处于全国领先水平。至2017年末，新疆兵团种植业耕种收综合机械化率达94%，棉花机采率达80%，畜牧业机械化水平达68%。
2大功率机组作业与农业产业发展之间的相互关系
2.1实现大功率拖拉机工作的重要意义通过实地调研得知，农机手普遍感觉中小型拖拉机动力不足，行走速度慢，工作效率低，耽误了宝贵的农时。农业属于季节性工作，近年来，团场外出打工人员日益增多，农忙时节无法返乡抢种抢收，这就需要高效的大型农机具完成工作，及时提早结束农忙，而此时大功率拖拉机的作用就显得尤为重要了。大功率拖拉机动力充足[11]，可以安装配置多种类型的农机具，作业效率和质量明显高于中小型拖拉机。虽然一次性投入较多，但是长期受益，总体来看还是节约了生产成本。
大功率拖拉机属于农业装备技术密集型产品，是评判一个国家农业技术装备的重要标志。大功率拖拉机主要用于免耕保护性耕作的深松、深翻和复式耕耘作业[12]，以达到改善土壤物理结构，提高工作效率的目的。充分发挥大功率拖拉机的实用性能，可以使玉米、大豆、小麦等农作物增收10%以上，大功率拖拉机及配套机具对农业增产和农民增收具有重要意义。
2.2大功率机组作业对兵团经济的积极促进作用2016年，新疆兵团实现生产总值2 134.33亿元，其中，农业生产总值为1 059.26亿元，占兵团GDP总量的49.6%。因此，农业生产是所有工作的重中之重，减少投入增加产出获得最大利润是农业产业的最终目的。大功率拖拉机相对于中小型拖拉机在节能方面具有无可比拟的优势，使用大功率拖拉机作业可以节水、节肥、节药、节油、节种及节地[13]，减轻人力劳动，减少人工开支。同时，耕作土壤进行过深松深耕作业，破碎了坚实的犁底层，消除了板结，增强了通透性，增加了有机质含量，改善了作物生长自然环境，提高了农产品收益。
2007—2016年新疆兵团农业生产总值与农业机械总动力数据见表1。
将表1数据代入OriginPro 9.0数据统计软件进行分析、计算，所得处理分析结果：
R-Square（相关系数）为0.988，Intercept（截距）为-747.49，Slope（斜率）为3.562 9。根据计算机分析所得结果，建立新疆兵团农业生产总值与农业机械总动力线性回归模型如下：Y=-747.491+3.562 95X，其中Y代表兵团农业生产总值，X代表农业机械总动力。回归方程中的R2高达0.988，说明兵团农业生产总值与农业机械总动力之间存在着密切的线性相关关系，模型拟合度较高[14]。回归方程揭示了兵团农业生产总值与农业机械总动力的这种量化关系，即在现阶段农业机械总动力增加1万kW，兵团农业生产总值将增加3.562 95亿元。全兵团农业机械总动力逐年增加，使得兵团农业生产总值也相应得到快速提升。
从OriginPro 9.0数据统计软件所得拟合结果（图2）中可以看出，兵团农业生产总值围绕着直线上下起伏波动，说明随着农业机械总动力的稳步上升，全兵团农业生产总值也在大幅提高。
兵团发展农业机械化需要充分合理地利用新疆的地理优势和自然资源，以投入尽量少的人力和物力，消耗较小的能源和低碳排放，生产出较多质高价优的农副产品，大幅提高农业劳动生产率和商品自给率，以满足全疆各族人民群众生产生活日益增长的需要。 2.3大功率机组作业与农业产业发展新疆兵团近几年来，玉米、小麦秸秆还田，保护性免耕播种，机械化深翻、深松整地等各种农业新技术的大规模推广应用，也使得大功率拖拉机的需求变得更加迫切。团场职工普遍反映，58.84～73.55 kW的拖拉機，因功率太小而影响作业质量，已经无法满足现代化农业的快速发展。保护性耕作3～4年之后，就必须对土地进行深松耕作业，以达到疏松土壤、蓄水保墒、增产增收的效果。但是要使犁耕深度达到30 cm以上，功率小于73.55 kW的中小型拖拉机根本无法完成，只有大功率拖拉机才能达到农机作业质量标准。大功率拖拉机对农业增产提效[15]，促进农机装备结构优化升级，提升农业综合生产能力都可以发挥重要作用。而随着新疆经济的发展，团场职工收入连续多年持续增加，已经具备了购买大功率拖拉机的经济实力。经济发展促进农业进步，经济与农业发展相辅相成，形成良性循环经济结构。
2.4新疆兵团农业机械化与兵团经济发展2016年新疆兵团投入农机化资金99 161万元[10]，享受国家农机购置补贴3.5亿元，实际落实补贴资金2.48亿元，农机经营总收入381 030万元，农机利润总额77 675万元，农业机械原值517 200万元，净值415 200万元，新度系数0.8。从图3可以看出，随着农业机械总动力的快速增加，兵团农业总产值和GDP总值也随之相应增加。
3存在的主要问题
3.1研发能力弱，基础设施不完善，市场产品国产率较低大功率拖拉机虽然最近几年在国内迅速发展，生产厂家遍地开花，但由于我国在此领域起步较晚，投入资金较少，研发技术力量相对薄弱，研发周期较长，缺少自主知识产权和核心部件的制造技术，尚不具备自主开发的能力。在制造大功率拖拉机所需的大型铸造件、电子元件、高精度传动齿轮、液压件、标准件等基础设备方面研究投入不足，生产大功率拖拉机的产业链还没有完全形成。国内大多数企业都是仿制或者是直接引进配件进行大功率拖拉机的组装，所获利润较少，产品没有形成批量生产且缺少竞争力。因此，目前农机市场大功率机组从拖拉机到大部分农机具大都采用国外产品，操作复杂，价格昂贵，零配件短缺，团场拖拉机手大多没有受过相应培训，给使用、维修、保养工作带来很大困难。虽然也有部分国产产品，但机具质量较差，可靠性较低，拖拉机牵引力不足，机具和拖拉机匹配不协调，难以发挥大功率拖拉机的最佳效率。
安徽农业科学2020年3.2拖拉机和农机具不匹配国内大功率拖拉机和相配套农机具的研究和生产自成体系，还基本上处于相互分离状态，重视动力拖拉机，轻视相配套农机具。大功率拖拉机通常拖挂中小型拖拉机配套机具，“大马拉小车”的现象非常严重。目前[16]，国内大功率拖拉机与配套农机具比大约只有1/1.5～1.7，而发达国家农机具配套比则高达1/5～7，配套机具的不相匹配使大功率拖拉机部分功能受到限制，影响了生产和使用效率。
3.3配套农机具种类较少现有的中小马力拖拉机基本上不带前动力输出轴、前悬挂装置等功能，而目前大功率拖拉机为了提高工作效率，前后都带作业机具。缺少相配套的农机具，匹配机具品种少，功能单一，不仅使拖拉机功能受限，也影响了农业机械化的发展进程。研制生产前、中、后部配置的各类驱动型作业机具，一机多用、一具多能是大功率拖拉机组今后的发展趋势。
3.4拖拉机工作档位偏少随着农业产业结构的调整发展，农户对配套农机具种类和功能要求逐渐增加。再加上各地土质情况差异较大，农艺要求各不相同，都要求拖拉机具备较多的作业档位。国外先进的大功率拖拉机一般都有十几甚至二十几个工作档位，并有继续增加的趋势，而国产的大功率拖拉机至多才有十几个档位，已经很难满足现代农业生产的实际需要。
4建议措施
4.1国家继续加大大功率拖拉机及配套机具购置补贴力度自2004年我国实行农机购置补贴政策以来，国家农业部门加大了大功率拖拉机工作优势的宣传，并在农户购买大功率拖拉机及配套机具时提供了大量的优惠政策和相应补贴。这些措施的宣传与推广[17]，都极大地激发了广大农户购买大功率拖拉机的热情，有效提高了农户使用大功率拖拉机的效率。因此，在现阶段农业生产发展过程中，国家政策应继续加大力度支持大功率拖拉机及配套农机具的推广与应用。
4.2引进技术和自主研发相结合大功率拖拉机属于科技含量较高的产品，为了加快其研发制造与推广使用进程，我国大功率拖拉机生产厂家应引进、消化、吸收国外大型拖拉机和农机具企业成熟的产品和先进的制造技术，生产出符合我国现有工艺条件和农业环境的大型农机产品。研发大功率拖拉机的发动机、底盘、驱动器、离合器和液压设备等关键部件，从国外进口逐渐过渡到国内厂家生产。通过研发生产科技含量较高的产品，掌握核心制造技术，最后形成大型农业机械自主生产能力。
4.3农业产业结构的调整与升级亟需大功率拖拉机随着新疆团场城镇化建设的发展，农民外出打工，退耕、还林、还草，土地集中规模化耕作，深松深翻作业，特色林果业的发展，机械化饲草的收获，大规模农作物种植、收获、田间运输，无人农业的发展等农业产业结构的调整和升级，都需要大功率拖拉机及相应配套的各型农机具完成。
4.4完善加强拖拉机组之间的相互匹配协调拖拉机组之间的匹配研究是一个复杂的系统工程，需要拖拉机和农机具技术的相互结合，机具研发部门和推广部门之间的结合，配套机组和农艺技术之间的结合。加强拖拉机机组的整体匹配性观念，改变拖拉机与配套农机具研究和生产之间相互脱离的现状，加强相互协调与合作。
4.5完善加强种植农艺和拖拉机之间的相互结合先进、高效的大功率拖拉机配套机组进行的大田作业必须符合种植农艺的规范，而种植农艺也必须适应机械化作业的要求，二者相辅相成、相互依存。因此，农机和农艺的有效结合才能使大功率机组的工作达到最佳效果，取得最好的费效比。
5结论 拖拉机机组的智能化作业研究，起始于机电液一体化控制技术的研究和应用。1978年德国奔驰公司首先在其生产的农用大功率拖拉机上[18]，安装使用了由机电液操纵控制的三点式悬挂装置。此后[19]，随着信息技术、电子技术、微机控制技术、传感器技术的快速发展，大功率拖拉机组智能化作业研究也得到进一步发展。
随着电子技术和数控理论的发展，机电液的综合操控系统也开始逐渐应用于拖拉机及机组的控制当中。使拖拉机的输出功率达到最有效的工作状态，大功率机组在提高生产率的同时取得最佳的费效比。
近几年来，计算机信息化控制技术广泛的应用到大功率拖拉机组上，拖拉机工作机组向着信息化、自动化、人工智能化方向发展。20世纪90年代初[20]，有美国学者提出精准农业（Precision Agricultural）的概念，为农业产业现代化生产方式的进一步发展提供了新的研究方向。尽管目前它仍处于理论研究和试验模型设计阶段，但已经为大功率拖拉机组今后的发展指明了方向。随着精准农业的深入研究[21]，大功率拖拉机组作业将向着信息化、自动化、智能化、精量化方向发展。
农业实现现代化是新疆经济发展的重要组成部分，随着新疆农业的发展，传统的农业耕作模式已经不能促进农业产值的提高。因此，进一步加大大功率拖拉机及配套农机具的应用与推广，可以提高农业机械化工作水平和效率，有效改善土壤种植结构，促进农作物的持续增产。
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