赴澳大利亚机械化旱作节水农业考察报告

赴澳大利亚机械化旱作节水农业考察报告 
 
    据中澳两国农业部的技术交流合作协议，由农业部农机化技术推广总站组织的旱作节水农业考察团一行5人于7月28日至8月10日在澳大利亚进行了旱作节水及保护性耕作农业专题考察。考察期间，在澳农林渔业部工作人员的精心安排和陪同下，先后深入到维多利亚州、新南威尔士州、昆士兰州的水资源管理机构、可持续农业灌溉研究院、农业大学、农机生产企业、农场等部门参观访问，与有关管理、科研人员和农场主、企业负责人等进行了广泛的座谈和交流，并受到了他们的热情接待，使考察活动取得了圆满成功。现将考察到的有关情况报告如下： 
    一、 澳大利亚机械化旱作节水和保护性耕作技术现状
    澳大利亚全国具备灌溉条件的耕地面积占总耕地面积的15%，其余为旱作农业区。为了充分利用土壤水份和提高土壤对降水的利用，促进农业生产效率的提高，澳大利亚的农业科技工作人员探索出了农机固定道作业、免耕等技术体系。
    （一）旱地农业固定道机械作业模式（Controlled Traffic）
    在澳大利亚由于土地实行规模化、集约化经营，农业生产基本上是全程机械化作业，为了提高机械作业效率，各农场普遍采用动力在100马力以上的大型农业机械。同时，由于大型机械反复在耕地上作业，损失了部分机械动力，会造成土壤压实、不利于降水入渗等，影响了农业生产效益。经过多年研究，昆士兰大学总结了一套固定道机械作业模式。该项技术主要是通过在农田中根据机械作业幅宽，所种植作物的行距等，建立一套定宽度的机组作业固定道，每次在田间作业的机组动力驱动轮和机具承载轮都在固定道上行走。
    该大学经过多年的研究表明，按照传统的拖拉机作业模式，一台大型农业机械在农田中作业的时候，首先会造成作功能量损失（Energy Effects），表现在：一是由于拖拉机在疏松的土壤上作业，机车及作业机具的轮胎会压实耕地面积20%，这样使机车的牵引作功（Tractive Efficiency）损失15%~20%。二是由于轮胎对土壤的压实影响，导致作业机械在进行作业时，必须对这部分被压实的土壤进行再疏松，这就会造成25%~40%的耕作作功（Traffic Efficiency）损失，这两项合计会造成拖拉机在完成所需作业的同时，必须额外付出40%~60%的功率消耗。就是说，拖拉机的全部动力能量只有一半左右是生产所需的有用功。第二方面是影响土壤团粒结构（Aggregete Site）：由于土壤被机械反复碾压，土壤的团粒结构会增大。据该机构研究，采用固定道作业模式，固定道以外的土壤水份在15%~35%时，小于12mm的团粒结构数量均大于45%，非常适宜做种床。而采用传统作业模式的土壤，团粒结构小于12mm的明显减少，只有土壤水份在20%~25%以上时才适宜播种。第三方面是影响降水入渗（Infiltration Effects）：采用固定道作业由于减少了大面积对土壤的碾压，因此可以明显地增加土壤蓄水能力，减少地表径流，一般压实土壤的地表径流是未压实土壤径流的3倍以上。第四方面是对产量的影响（Crop Yield）。综合以上因素，采用固定道作业模式可以提高单位面积产量10%~20%。
    固定道自从1992年开始研究以来，到目前在澳大利亚推广应用的种植面积大约有50万公顷，固定道宽度普遍为3m。实践证明，采用固定道作业可以提高机械作业效率，从而减少大型农业机械使用中的功率损失（相当于减少油料消耗），增加田间土壤的蓄水能力，减少地表径流，同时增加单位面积产量，可促进农业生产的可持续发展。目前昆士兰大学与中国农业大学、山西省寿阳县进行了这方面的技术合作，并在山西省寿阳县建立了示范区，取得了预期的效果。
    (二)土壤盐碱化的治理与水资源管理
    总体上说，澳大利亚是一个水资源比较缺乏的国家，大部分农业区常年降雨量在500毫米左右。历史上由于在重点农业种植区，采用各种灌溉措施，对水资源的利用不尽合理，导致在一些灌溉农业区出现了地下水位上升，土壤严重盐碱化的趋势。为了控制地下水位的上升，减少盐碱化对种植区生产的影响，目前在这些重点农业区采取了控制灌溉用水量，引灌水与地下水混合施灌及配套的排水措施。主要有：
    1.严格管理控制灌溉用水。目前澳大利亚东南部水资源的管理采取了政府指导下的企业化管理模式。我们访问了其中维多利亚州的GOULBURN---MURRAY WATER机构。该机构围绕政府对当地水资源保护和利用的有关政策要求，在当地主要用水大户农场主参与的水资源管理委员会的协调监督下，通过向管辖区内的用户（主要是农场主）收取一定费用来进行自负盈亏的企业化经营。该机构经过多年建设，在灌溉区建成了一套完整的输水和蓄水系统，实现水的统一调配供应和管理。每年该机构根据水资源总量为各用户测算一个合理的灌溉用水量，为每一个用户（农场）设立一个用水计量仪，限量供水。由于水资源属于国家，灌溉农场打井取水也受到严格限制，需要经过水资源管理机构初审并进行钻探和样品检验之后，方可决定能否打井取水，这一措施有效地控制了地下水的开采。该机构在控制用水总量的前提下，鼓励不同水用户之间相互转让用水额度，根据各自的生产需求调剂用水余缺。
    2.注重灌溉水的有效利用和技术发展。在澳大利亚部分实行漫灌方式的农场中，一般每一片灌溉地的低洼位置都建立一个蓄水坑，让灌溉水自然渗排，这样既减少了灌溉水的下渗量，又可以将灌溉渗排的水集中起来重复利用；在部分有条件的农场，大量采用大型移动式喷灌机械进行喷灌作业，主要是中心支轴式喷灌机械，作业效率高、效果好，也节约了大量的灌溉用水；另外一种灌溉方式是将灌溉水和地下盐碱水适度混合灌溉，即节约了引流灌溉水，又可以通过抽出地下水来降低地下水位；第四种灌溉方式是将城市污水经过部分专用耕地进行生物过滤处理，用于大田农业灌溉，该项技术目前正在我国天津市武清县进行合作试验。
    3.激光平地，节约灌溉用水。采用漫灌方式时，如果土地平整度不够，灌溉水流动不畅，水会大量渗漏到地下，也影响灌溉效果。在澳大利亚农场，大量运用激光平地技术平整土地，这种平整田块中一般的漫灌作业，就可以使作物出苗长势整齐一致。我们在新南威尔士州一个农场看到有10多公顷到20多公顷没有任何田埂的水稻田块，单位面积产量比没有经过激光平整的小田块高出5%左右。我们感到澳大利亚农场的农业生产已经从激光平整土地技术的应用中间接地获得了非常好的经济效益。从大田农作物的生产来说，这种经过激光技术平整过的土地，既利于自流灌溉和机械化作业效率的大幅度提高，也显着地降低了单位耕地面积农作物收种作业的成本投入。
    （三） 免耕、少耕及保护性作业的研究及应用
    为了减少对耕地表土层的反复碾压而带来的物理性状的破坏，最大限度地减少失墒，在澳大利亚农业生产中，大量采用免耕、少耕及秸秆覆盖、倒茬轮作等保护性耕作技术。目前澳大利亚大部分旱作农业区的田间耕作基本上用翼形铲取代了铧式犁，进行不翻动土壤的浅松作业，疏松地表层10~15cm的土壤（播种时同步进行施肥作业），这样既能切断上茬作物和杂草的根系消灭杂草，又疏松了土壤，利于下茬作物根系的发育，另外还降低了生产成本。
    秸杆还田覆盖的作用，已经受到澳大利亚农业生产者的广泛重视。有关部门的研究结果表明，秸秆覆盖主要是利于促进土壤含水能力的提高，尽量吸纳降水，防止径流和蒸发损失，从而使有限的天然降水能够用于作物生长。对作物的生长和土壤有机质的改善作业一般在5~10年后才可以得到充分发挥。因此秸秆还田覆盖已经成为澳大利亚农业可持续发展的重要措施之一。
    各种农作物的倒茬轮作，是澳大利亚农业生产中实现免、少耕技术有效应用的辅助性措施。澳大利亚许多农场通过在牧草、水稻或小麦、三叶草等作物之间进行倒茬轮作，既实现耕地养分的供求平衡，又可减少同种作物连作而带来病虫大量繁殖的机会。在经过3~5年时间的连年免、少耕轮作后，进行一次耕翻作业，可进一步降低杂草和病虫的危害。
    二、 收获及体会
    澳大利亚是一个国土资源丰富，有其独特地理环境条件的国家。从农业生产的角度来看，自然条件不是很好，缺乏淡水资源，年降水量在500毫米左右，全国具备灌溉条件的耕地面积占总耕地面积的15%，其余全部为旱作农业区，灌溉农业区也面临和存在着土地盐碱化问题。但是通过考察粗略体会到，澳大利亚农业研究、农牧产品生产技术，在国际上享有很高的声誉，我们以为主要基于几方面原因：
    （一） 农业科研和技术开发注重适用性
    澳大利亚农业科研、管理等部门都十分注重发展农业科学技术，特别是实用农业科技，做到了科研与应用紧密结合，提高了科技成果的转化率。澳大利亚的科研技术人员结合本国农牧业环境条件，针对农牧业生产中出现的问题，不断研究开发对土地利用和农业可持续发展有意义的适用技术，包括基础理论和先进适用的技术成果。
    1.水资源的合理开发与运用，建立可持续灌溉农业。由于澳大利亚水资源的缺乏，加之历史上不合理的灌溉引起地下水位上升，导致土壤盐碱化。澳大利亚水资源管理部门等机构经过多年研究和试验，总结出了引流灌溉与排水结合、灌溉水循环利用等综合措施，提高灌溉水的使用效率，控制和减少土壤盐碱化，同时总结了水资源在不同农作物之间生产效率的差别。其中每千吨水在园艺场的产出值为500~2000澳元；在奶牛场的产出值是200~300澳元；在农作物种植上的产出值是50~100澳元；在牧草种植上的产出值是20~40澳元。因此在水资源管理部门，在政策上鼓励农场之间可以相互转卖用水定额，尽可能促进水资源生产效率的提高。另外，澳大利亚科研机构研究开发了水文数据设计计算机模型，用于水资源合理开发、土地盐碱化的监测等。
    2.研究开发适应干旱条件的农业生产技术。澳大利亚旱作农业生产中普遍推广采用免、少耕作业、秸秆还田覆盖、多种作物倒茬轮作等，已形成较为成熟的耕种制度，既充分利用了有限的天然降雨，又能保持和改善旱作耕地土壤的物理性状。近几年，澳大利亚国际农业研究中心进行的旱作农业固定道保护性耕作的研究和应用结果表明，该项技术降低了能耗，减少径流，培肥了地力，也促进了粮食产量增加。    
    3.精密农业工程技术的研究与开发。根据目前澳大利亚农业机械化程度和生产条件，新南维尔士州初级工业产品研究中心（DPI）运用摄像系统、电子传感器、计算机等技术和设备，研制开发了用于精密农业生产的无人操作农业机械控制系统。现主要用于拖拉机田间喷洒农药的植保作业、开沟作业以及棉花的机械化收获作业。计算机控制拖拉机或联合收割机的田间作业，提高了农业机械田间作业质量，降低了生产成本投入，为大田农业生产的精细化奠定基础，同时他们也正积极开展GPS（地理信息系统）系统的实验研究。
    （二） 注重提高农业生产的综合效益
    在澳大利亚农业科研及技术推广应用的目的，并不是追求更高的单位面积产量，而更注重在保持农业能够可持续发展的生态环境条件下，通过整个农业生产过程各个环节技术措施的应用，尽可能以较低的成本获得尽可能高的产出。
    如在固定道作业模式的研究过程中，研究人员试验研究的出发点是为了在保持原有单产水平前提下，减少传统机械化作业中的动力能耗，避免耕地土壤物理性状的破坏，保持土壤的蓄水纳墒能力。总体看，该项技术在生产实践中已经表现出较好的综合效益。就免、少耕和秸秆还田覆盖技术的推广应用来说，专家认为，该项技术不会直接增加单位面积产量，而对土壤生态的保护则是直接的目的。因此，推动保护性耕作技术的生产应用，最重要的目的是为了农业的可持续发展，寻求生产过程中综合效益的提高。
    在新南维尔士州，当地的初级产品研究中心（DPI）与农场合作，围绕水资源的综合利用，对年度的降水量进行预测之后，再协助农场确定该年度的种植品种及数量，以求实现在雨水较好的年份农业产出量大，在较旱的年份生产损失降到最小，其目的也是为了生产过程中获得最大的综合效益。
    （三） 政府对农业的发展给予了积极的扶持
    澳大利亚是个以农牧业生产为主的国家，政府对于农业的发展，农牧业生产的技术进步十分重视。其国家农渔林业部（Agriculture、Fisheries and Forestry---Austrilia）的一项重要职责是：制定农业政策，提供项目资金。政府提供的项目资金包括投资和贷款。近几年，为了鼓励人们更好地利用和保护资源，政府制定了自然资源继承信托项目，这是一个贷款项目，总金额15亿澳元（相当于人民币75亿元），执行期为6年。用于信贷的子项目包括，蔬菜、园艺、土壤改良、灌溉等方面。考察团走访的维多利亚州可持续灌溉农业研究所，新南威尔士州初级工业产品研究中心，根据当地农牧业生产发展的需要进行基础理论研究和实用技术开发所需经费和人员开支全部由政府承担。为了推广新的先进农业技术成果，除科研机构外，每个州还有大量的技术推广人员，其中新南威尔士州现有技术推广人员300余名，推广所需费用和人员开支也全部由政府资助。
    在农用柴油方面，澳大利亚与其他许多国家一样，对农用柴油实行财政补贴政策。据了解，农场主用于农业生产的柴油，政府给予每升补贴0.32澳元，约占市场价格的30%，这种扶持农业的优惠政策极大的推动了农业机械的广泛应用，保障了农业生产的稳定，加速了农业的现代化。
    （四） 完善的机械化是保持农场稳定生产经营的主要手段
    澳大利亚的农场规模很大，一般土地面积均有几百公顷。考察团接触到的有从事奶牛养殖、畜产品采集加工、马铃薯、柑橘、葡萄、粮食及蔬菜等作物种植的生产农场。给我们总的印象是，农场规模很大，机械化程度高，社会化服务完善。
    ---一个拥有250公顷草场、300头奶牛的奶牛场，工作人员仅3人。奶牛场配置有一次能同时容纳60头奶牛的环形脉冲管道挤奶设施，在挤奶的同时喂给奶牛精饲料。每头奶牛腿部都置有电子识别号牌，当每一头奶牛进入挤奶设施后即被电子识别系统记录下产奶量，计算机根据产奶量指令送料装置供给相应的含有不同营养成份的精饲料添加，以补充奶牛的营养所需。这样300多头奶牛的挤奶和精饲料补充饲喂一个多小时即可完成。产出的牛奶全部密闭罐装储存，快捷卫生。
    ---一个生产马铃薯的农场种植规模800公顷，一年种两茬，生育期100天，每公顷产量75至90吨。马铃薯从播种到收获，以及清洗、分选、包装等商品化加工处理，为一条龙机械化作业。据农场主介绍，整个农场日常生产作业只有5个人，只在收获季节的20天左右才临时雇用10个临时工进行产后的加工处理作业。整个农场的大型拖拉机、喷灌机、薯种处理机、移栽机、薯类挖掘机、清洗分级包装机等设备共20多台套，投资约220万澳元（相当于人民币1100万元）。全农场马铃薯的种植、加工完全机械化作业，生产手段先进，生产效率高。
    ---在耕地面积667公顷具有灌溉条件的农场中，三年种植粮食作物，三年种草放牧，农牧轮作。农场的耕地全部经过激光平地机整修，主要种植小麦、油菜籽和水稻。该农场的机械设备投资不大，仅有幅宽8米的条播机1台，190马力拖拉机2台，农用运输车2辆，10吨浸种（稻种催芽）罐2台。主要生产环节的机械化作业主要靠农机服务公司提供作业服务。如种植水稻，由农用飞机公司提供稻种飞播作业服务，农机公司提供水稻收获作业服务，并由专门的谷物烘干服务公司进行稻谷的烘干和贮存，直至稻谷上市被收购。完善的社会化服务，为农场主提供了技术支持，减轻了生产压力和管理的负担。
    澳大利亚的农场能够得到稳定发展，与拥有的大型机械化装备和完善的社会化服务是分不开的。
    三、 建议
    （一）我国在旱作农业区应加大力度推广普及免少耕及秸秆还田覆盖耕作技术，具备条件的地区应积极采用固定道作业方法
    目前，我国旱作农业区基本上沿袭铧式犁翻耕土壤的耕种方式。铧式犁翻耕土壤后需要耙地，才能达到播种作业要求。虽翻耙整地效果好并利于消灭病虫草害，但这种耕种方式使土壤失墒严重，并易产生径流导致养分损失。结合我国以小型农机具作业为主的特点，大部分旱作农业区应采用翼形铲不翻动土壤的浅松作业，疏松地表层10~15cm的土壤，同步进行播种和施肥。免少耕、秸秆覆盖等生产技术，将有助于我国旱作农业生产的发展和技术水平的提高，有助于农业生产的可持续发展。
    在大型农业机械作业的旱作农业区，可以借鉴澳大利亚的研究成果，实行固定道作业，降低能耗，改善土壤结构，防止径流，提高农作物产量。据澳大利亚研究，农业机械动力一般在50~70马力比较适宜，在我国可以在土地规模化、集约化程度较高的地区，推广应用幅宽在2m左右的固定道作业方法，适当增加大型农机具的数量，提高农业生产效率。
    （二）逐步探索精准农业技术的生产应用
    近年来，以GPS（卫星定位系统）、GIS（地理信息系统）、DDS（生产管理决策支持系统）应用为主要内容的精准农业技术在一些发达国家得到稳步发展。目前，澳大利亚昆士兰州农业研究机构已在部分地区试验开发为田间作业机组配套的水肥施用动态控制系统及执行机构，在田间水肥施用、果实采摘收获等作业时，可适时监测土壤墒情养分及产量等状况，为进一步的精准农业的发展奠定基础。合理利用农业资源及农业生产资料，提高农业的综合效益是发展精准农业的首要目标。在我国农业生产相对发达的地区，也应积极开展田间机械化精准作业技术的试验探索工作，我们认为应借鉴目前澳大利亚的做法，积极进行精准农业的技术基础准备，针对我国主要农产品生产基地和国营农场等较大规模的种植业生产的实际情况和基础条件，搞好田间作业机器系统的控制执行技术的试验开发工作，以追踪国际精准农业的技术发展，多方位地带动我国农业生产的技术进步。
    （三）灌溉技术的研究，土壤的盐碱化问题治理
    合理利用灌溉水，提高灌溉水的利用效率，对于农业国具有重要的社会经济意义。据澳大利亚新南维尔士州初级产品研究中心测定，如果灌溉水在田间地表流动不畅不仅渗漏损失大，灌溉水利用效率低，而且也使田间部分低洼耕地地下水位上升，造成盐碱化。目前以至今后一个时期，我国农田灌溉仍将以漫灌为主，由于土地平整度不够，地表水流不畅导致灌溉不匀和积水渗漏，影响灌溉效果并使产量不稳。土地平整度不够是漫灌水利用率低、用水量大的主要原因。考察澳大利亚的农田灌溉（漫灌），有四点可供我们借鉴。一是运用激光平地技术平整土地，使地表在灌溉时不积水；二是及时灌溉，掌握好灌溉的用水量；三是灌溉水的回收再利用；四是灌溉输水系统防渗和减少输水距离等。
    （四）巩固和发展农机化社会化服务体系
    澳大利亚农场主，从事粮食生产，依赖服务组织提供生产技术服务的经营方式，在我们目前农村双层经营体制下，有很好的借鉴意义。现代农业是社会化的生产，生产过程的诸多环节离不开社会化服务组织的支持，只有合理进行资源配置，农业生产在宏观上才能取得最佳经济效益。随着我国农业结构的调整和农村经济的发展，以及市场经济体制的推进，社会化技术服务的需求显得日益突出。国家应进一步采取倾斜政策，结合运营机制创新，加大资金投入，扶持和发展农机社会化服务组织，建立和完善服务体系及符合市场经济规律的服务经营机制和运营方式，更好地为农业提供技术支持，解决好农民一家一户办不了和办不好的季节性生产问题。
    （五）对农用柴油进行价格补贴
    在澳大利亚农业生产中，对农用柴油实行约30%的价格补贴。目前我国农用柴油也多次涨价，给农民增加了很大负担。在我国加入WTO后，对农用柴油实行补贴，既符合世贸规则，又可以减轻负担，增加农民收入，促进农民对先进农机具、农机化技术的应用。    
    （六）有待进一步关注和探讨的问题
    1、澳大利亚牛奶的高蛋白含量的基因工程技术。澳大利亚运用基因工程技术，使得本国生产的牛奶蛋白质含量不低于10%，而我国牛奶蛋白含量平均为4%，达到5%即为高蛋白牛奶，因此该方面的技术合作前景广阔。
    2澳大利亚在果树栽培中采用了一种V形树冠种植、实行灌溉部分根系的方式，可以大大提高果树产出量。值得我们借鉴和进一步的试验研究。
    3、果园生产机械技术和机具。在澳大利亚柑橘的葡萄种植园，已经实现了果实收获的机械化，效率很高，该项技术可以逐步在我国的大面积果树和葡萄种植园区进行试点试验。
    4、畜牧业生产机械化技术。澳大利亚从牧草种植、收获到畜产品采集（牛奶、羊毛）等环节已实现全过程机械化。在我国西部开发的过程中，应借鉴澳大利亚的草原、草场畜牧业发展的经验，特别是牧草生产、草原和改良机械化技术和机具，在我国重点牧区进行引进试验。
    赴澳大利亚机械化旱作节水农业考察团
    团长：杨 林
    团员：赵嘉琨 王 衍 马耀辉 吴 兰