甘肃农业大学：政产学研推用协同创新，补齐甘肃省特色产业农机装备短板

　　摘要：针对甘肃省主要农作物耕种收综合机械化率低、无法支撑特色产业优质高效发展的问题，甘肃农业大学旱作农业装备研发团队在农业农村厅领导下分区域、分产业、分作物、分环节梳理农机装备短板，以需求侧为导向，依托甘肃省农业装备协同创新研发中心和甘肃省旱作农业装备协同创新中心等产学研研发平台，农机农艺深度融合，汇集省内外多学科协同创新要素，围绕甘肃省农业短板弱项开展政产学研推用协同创新，研发出短板机具20余种，且大部分由企业批量生产，为甘肃省特色作物优质高效生产提供了装备支撑，助力产业提质增效和乡村振兴。

　　一、实施背景

　　甘肃省地形地貌复杂、立地条件差，以丘陵沟壑和残塬沟壑为主的旱地占耕地的70%以上，地膜覆盖耕地近3000万亩，特色作物种植面积整体不大，先进适用农机比较少，对甘肃省粮食生产和特色产业发展带来很大制约。

　　2021年全国农机规模以上企业为1615家，甘肃省农机规模以上企业不足20家，甘肃省农机装备产业在全国排名靠后，无法有效支撑甘肃特色产业发展。2022年甘肃省主要农作物耕种收综合机械化率达65%，比全国平均水平低近10%，且不同区域机械化水平发展不平衡，丘陵山区特色作物全程机械化水平较低，一些环节存在无机可用、无好机可用的问题。除一些大宗作物农机装备可以靠市场提供外，大部分特色作物因甘肃省独特的地形地貌、气候条件和种植模式限制，市场无法提供适用的农机装备。

　　甘肃农业大学旱作农业装备教学科研团队由29人组成，其中博士生导师7人，教授13人，团队负责人赵武云教授为国家特色油料产业技术体系岗位科学家、甘肃省科技领军人才、甘肃省现代丝路寒旱农业机械化专家团队组长。近年来，团队以提升我国农机装备自主研发能力与助推乡村振兴为己任，立足生产实际需求，政产学研推用协同创新，突破关键技术装备瓶颈，补齐农业装备研发短板，破解甘肃省农作物“无机可用、无好机可用”的难题，有效支撑甘肃省乡村振兴和农业农村现代化发展。

　　二、主要举措和做法

　　（一）聚焦特优产业，明确主攻方向。在甘肃省农业农村厅统一领导下，围绕牛羊菜果薯药六大主导产业和特色产业，分区域、分产业、分作物、分环节梳理问题短板，找准主攻方向，制定中长期补短板计划，以需求侧引导农机补短板，分批次、分步骤开展协同创新。

　　（二）统筹多平台应用优势。依托学校获批的农业农村部北方马铃薯全程机械化科研基地、西北中药材全程机械化科研基地、甘肃省农业装备协同创新研发中心、甘肃省旱作农业装备协同创新中心、甘肃省旱作农业装备产业研究院、甘肃省旱作农业装备工程实验室等省部级科研平台，整合高校、企业、省农机推广总站等单位科研平台、仪器设备、人才队伍，发挥学校多学科融合优势，充分发挥省级农机专家组作用，汇集省内外政产学研用推各方创新要素，将省内非农院校、非农企业及省外高校、企业的人才吸引过来，共同服务甘肃省农业装备补短板，将学校建成国内一流的农业装备新产品试制和研发基地。

　　（三）政产学研推用协同创新。缩短样机研发、产品生产、试验推广周期，加快了短板机具产业化进程，有效提升农机装备补短板的效率和质量。

　　（四）加强协同研发力度。让更多的本科生和研究生参与农机装备补短板工作，给学生提供了良好的学习和研发平台，学生培养质量和学科水平不断提升，2018年农业工程一级学科博士点获批，2022年农业机械化及其自动化专业获批国家级一流本科专业。

　　三、取得成效

　　（一）“两州一县”特色作物短板机具研发。

　　临夏州、甘南州和天祝县，是国家重点支持的“三州三区”深度贫困的民族地区。这里高寒偏远，各种灾害风险叠加，农民收入微薄，是发展不平衡不充分最突出的地区。

　　甘肃省藜麦种植面积全国第一，主要分布在天祝县和临夏州。针对普通小麦联合收割机改装后收获藜麦损失率30%的现状，学院与潍柴雷沃重工股份有限公司、甘肃省农业机械化技术推广总站等单位开展协同攻关，历经三年样机研发和试验优化，藜麦联合收割机损失率降到3%以下，标志着国内首台大型藜麦联合收割机研制成功，2020年一次性在天祝销售10台，农民日报等主流媒体进行了相关报道。

　　为提高临夏州丘陵山区藜麦机械化作业水平，学院与江苏沃得联合研制出国内首台丘陵山地藜麦联合收割机，机具作业总损失率低于3%，2021年10月22日CCTV17台我爱发明栏目分别对该机研发进行了报道。

　　针对甘南州和天祝县青稞联合收获秸秆饲用品质不高和收获季雨季交织时秸秆快速离田困难等问题，学院和潍柴雷沃重工股份有限公司协同创新，历时3年研发出国内首款青稞碎芒揉芒联合收获打捆一体机，该机突破了青稞碎芒揉芒技术，提升了青稞秸秆饲用品质，突破了联合收获打捆一体化技术，解决了青稞收获季雨季交织时秸秆快速离田难题。

　　（二）甘肃省主导产业短板机具研发。

　　玉米全膜双垄沟播技术是农业部主推的一项旱作农业技术，甘肃省每年种植面积约1000万亩。然而播种、收获等关键环节无机可用，影响了农民种植的积极性和收益。

　　团队与甘肃洮河拖拉机制造有限公司科技人员围绕玉米全膜双垄沟播生产关键环节开展联合攻关，先后研发出了覆膜覆土联合作业机、电动精量穴播机、直插式玉米播种机、整地施肥喷药铺膜穴播联合作业机，所研发机具已由企业量产。

　　全膜双垄沟播玉米宽窄行种植不易对行收获、地面垄沟不平和穗茎兼收要求一度使联合收获无机可用。团队与山东金大丰机械有限公司协同创新，经过4带样机试制，研发出4YZPSJ-4A玉米全膜双垄沟播穗茎兼收联合收获机，实现了玉米全膜双垄沟播宽窄行和玉米等行距穗茎兼收，保证了秸秆清洁喂入和切碎长度一致性，提高了秸秆饲用品质。仅收获环节可实现亩节本增效200元以上，有效提升了玉米全膜双垄沟播全程机械化水平。

　　2021年甘肃省马铃薯种植面积达到1020万亩，居全国前列。团队依托农业农村部北方马铃薯全程机械化科研基地（西北地区），研发出1MLPF-2型马铃薯施肥喷药起垄铺膜机和2CM-2型马铃薯全膜双垄沟播种植机等机具，相关成果获2015年甘肃省科技进步二等奖、2016-2018全国农牧渔业丰收二等奖和2021甘肃省专利二等奖。

　　为实现丘陵山区马铃薯高效低损联合收获，研发了马铃薯刹秧残膜回收一体机，为丘陵山区马铃薯联合收获提供了良好的作业工况，在此基础上研发出了小型履带自走式马铃薯联合收获机，目前正在与兰石兰驼公司一起进行产品熟化。

　　2021年甘肃省中药材种植面积438万亩，种植面积在万亩以上的品种近20种。甘肃种植区主要集中在丘陵山区，其种植环节、收获环节存在无机可用的问题。

　　学院依托农业农村部西北中药材全程机械化科研基地，针对当归、党参、黄芪等道地大宗药材种收关键环节与定西三牛农机制造有限公司、甘肃省农业机械化技术推广总站等单位开展协同攻关，研发出黄芪移栽机、黄芪收获机、党参露头栽培联合作业机等机具，已由企业量产，目前正在校企合作开展党参移栽机、中药材自走式联合收获机等机具研发。

　　（三）甘肃省油料作物短板机具研发。

　　甘肃省作为全国胡麻主产区，种植位居全国七大胡麻产区之首。胡麻因蒴果交缠、收获物料小差异混杂等特殊农艺性状一直没有专用的收割机械，严重影响了胡麻产业的发展。

　　研发团队针对全国胡麻主产区不同种植模式、不同品种的农艺性状差异，开展胡麻机械化收获机理研究，突破了割台、脱粒滚筒防缠绕和低破碎脱粒等关键技术，校企合作研发出了国内首台大型胡麻联合收割机，经过两年多田间试验，进一步优化了收割机工作和结构参数，2020年由雷沃阿波斯公司实现了量产。该机实现了胡麻低损高效联合收获，亩节本增效160元以上。2021年6月CCTV10台创新进行时栏目以“收获神器”为名进行了专题报道。

　　团队还针对胡麻不同的种植区域和模式，先后研发出了胡麻全膜覆盖施肥精量穴播机、胡麻膜侧精量播种机、覆膜后电动穴播机、胡麻脱粒机、胡麻清选机、丘陵山地胡麻联合收割机等机具，助推了胡麻优质高效生产和产业提质增效。

　　2021年甘肃省油菜种植面积250万亩。传统油菜收获机作业时拨禾轮和侧立刀直接撞击油菜角果，油菜角果落粒损失大，致使油菜籽联合收获机总损失率偏大。团队研发的拨禾链齿喂入装置在油菜植株20cm左右高度用拨禾链齿将油菜植株喂入，避免直接撞击油菜角果，减少了油菜角果落粒损失；针对侧立刀直接撞击油菜角果造成角果落粒损失大的问题，种植时将收获单元间距增加到60cm，减小了收获单元之间油菜植株交缠，采用圆锥螺旋分禾器减少了分禾时角果落粒损失，作业时喂入装置和分禾装置降低了对油菜角果的振动冲击，实现了油菜籽高效低损收获。

　　通过宜机收品种筛选、宜机收种植模式和低损油菜籽联合收获协同攻关，使油菜籽机收损失率控制在3%以内，远低于国标6%的要求指标，良种良法良机融合，实现油菜低损联合收获。

　　（四）制种玉米联合收获机研发。

　　甘肃省制种玉米面积占全国的一半。国内现有的收获机无法满足制种玉米收割过程中低损伤、低损失、快速清种等需求，只能采用人工摘穗剥皮。但随着制种玉米人工收获亩均成本高，作业面积广，劳动力短缺等劣势愈发凸显，种业公司和农户对机械化收获的需求也随之高涨。

　　在“政产学研”跨界合作下，各方协同攻关，针对制种玉米形状特性，学院与山东巨明、山东金大丰企业联合攻关，创制了柔性板式摘穗割台与柔性立辊式摘穗割台，成功研发了4YZS-4A制种玉米收获机和4YZSJ-4A穗茎兼收制种玉米收获机，两款制种玉米收获机收获总损失率小于3%，籽粒破碎率小于0.6%，符合国家标准要求，破解了我国制种玉米机械化收获难题。

　　（五）残膜回收机研发。

　　甘肃覆膜种植面积近3000万亩，河西灌区玉米茬地秸秆残留量大、割茬高、玉米根系发达、地表不平，是我国残膜回收最复杂的工况之一。

　　团队针对陇中陇东旱作区玉米收获后工况，突破了小锥度水平联动快速卸膜、旋转辊集膜卷捆等关键技术，研发出1FMJ-Q120型卷轴式残膜回收机和11FMJ-140型卷捆自卸式残膜回收机；针对河西灌区覆膜玉米机械化收获后复杂工况，突破了膜面杂质清洁、卷捆快速卸膜等关键技术，研发出11FMJ-140A型秸秆还田及升运链卷捆自卸式残膜回收机和11FMJ-140型秸秆还田及偏心滚筒卷捆自卸式残膜回收机；针对甘肃多种马铃薯覆膜种植模式，突破了土薯膜秧多级高效分离等关键技术，研发出4UFMJS-110型马铃薯挖掘与残膜回收一体机。

　　甘肃省农业机械质量管理总站对团队研发的5种定型样机出据了检测报告，地膜拾净率均达到90%以上，高于行业标准75%的要求，5种样机已授权省内甘肃洮河拖拉机制造有限公司、定西三牛农机制造有限公司和武威兴东机械有限公司生产销售。累计生产残膜回收机1000多台，为甘肃省残膜回收提供了装备支撑。甘肃日报、学习强国进行了报道。研究成果获2021年甘肃省科技进步二等奖。

　　（六）科研、育人、学科齐头并进。

　　团队以立德树人为根本，以强农兴农为己任，坚持创新驱动，着力培养创新人才，推动学院学科建设和人才培养持续提升。近5年学院获批农业农村部北方马铃薯全程机械化科研基地和农业农村部西北中药材全程机械化科研基地，获批甘肃省旱作农业装备协同创新中心、甘肃省农业装备协同创新研发中心、甘肃省旱作农业装备产业研究院和甘肃省智能农机实验教学示范中心。2022年团队获批甘肃省工人先锋号。2018年获批农业工程一级学科博士学位授权点，2022年农业机械化及其自动化获批国家一流本科专业建设点，2022年机械设计制造及其自动化获批省级一流本科专业建设点。科研反哺教学，给学生提供了良好的学习和研发平台，学生培养质量和学科水平不断提升。

　　四、经验启示

　　（一）扎根实际之壤，结出丰硕之果。团队长期深入生产一线，开展调研和试验研究，以产业实际需求为导向，聚焦甘肃省特色产业农机装备研发，政产学研推用高效协同，研发出二十余款新机具并由企业产业化生产，破解甘肃省特色作物“无机可用、无好机可用”的难题，将论文写在大地上，有效支撑甘肃省乡村振兴和农业农村现代化发展。

　　（二）多学科交融，包容开放，多维度破解难题。农业机械化装备工程是一门多学科交叉的综合性学科，农机要与品种、栽培、水肥管理、植保等学科深度融合，也要集成北斗导航、人工智能、材料、液压、自动化控制等领域最新成果，要以包容开放的态度汇集更多的创新要素开展创新研发，要从区域、耕地、品种、栽培多个维度和用作物生产整个系统观念去破解某个环节机具研发。

　　（三）协同创新，不断提升人才培养、学科建设、科研、社会服务水平。通过协同研发，汇集了更多的高水平科研平台、人才、仪器设备共同服务甘肃省农业装备补短板，将学校建成国内一流的农业装备新产品试制和研发基地，让更多的本科生和研究生参与农机装备补短板工作，实现了学校人才培养、学科建设、科学研究和社会服务整体提升。