2017年8月山东惠民现场会，大田牵引式多功能施肥机正在作业
2017年5月轮式自走式多功能施肥机在江苏仪征示范推广
履带自走式撒肥机进行样机试验本文图片由江帆提供
日前，农财两部印发《农业生产发展资金项目实施方案》（以下简称《方案》），对持续推进农业绿色发展作出部署，绿色农机迎来发展新机遇。《方案》提出推进有机肥替代化肥，支持农民和新型经营主体使用畜禽粪污资源化利用产生的有机肥，集中推广堆肥还田、商品有机肥施用、沼渣沼液还田、自然生草覆盖等技术模式，配套设施设备，集中连片推进实施。
历时五年，农业农村部南京农业机械化研究所生物质转化利用装备研究创新团队瞄准产业需求，攻克了厩、粉肥兼施和撒、沟施兼备多功能作业，棘轮—摇杆/齿条调速定量输肥等关键技术。自主研发了大田牵引式多功能施肥机、轮式自走式多功能施肥机、履带自走式撒肥机等3种系列化装备，可适应大田、设施、果园等不同场合，以及厩肥、商品有机肥、颗粒肥等不同形态固体肥料的施用，为促进农业废弃物利用、有机肥替代化肥的实施提供了有力的装备技术支撑。
成本高、还田难，有机肥推广不易
有机肥是农业生产的重要肥源，在培肥地力、提高作物产量和改善品质方面具有重要作用。上世纪中叶以来，由于化学肥料的大量涌现和普遍应用，有机肥的施用面积逐渐减少，导致土壤肥力下降，施肥效益递减。
我国地域辽阔，有机肥资源十分丰富，据统计有100多种。由有机质组成的有机肥，含有大量有机质和多种营养元素，来源广、积制方便、肥效缓慢持久。
然而，由于有机肥中氮、磷、钾的含量相对较少，所以每次的撒施量相对较大，而我国在有机肥料的施用上长期停留在人工撒施阶段，其过程一般用大车运至田间堆成小堆，再用锹撒开，或者在大车上随走随撒。有机肥还田装备的缺乏，人工劳力的缺少，造成大量的有机肥还田难、成本高、撒施粗放、肥料浪费严重，严重阻碍了有机肥行业的发展。
自2013年开始，江苏太仓绿丰土肥服务专业合作社便与南机所展开合作，为整个江苏地区的吴江、常熟、昆山、太仓等地累计作业6万余亩。该合作社理事长陈伟说：“以前即使政府免费发放有机肥料给农民，在稻麦两季地区也不受欢迎，因为地块比较大，肥料的搬运都成问题，人工撒肥的方式根本难以为继。以我们太仓为例，十几万亩水稻种植面积，在小麦收割后种水稻的撒肥时间，只有三五天，来不及把有机肥全部抛撒到地里，只能靠机械化提高撒肥效率。”
此外，农民使用的土地属集体所有，虽实行了长期承包，但农民对培肥土地的积极性不高，而且施用化肥的机械化水平已有显著提高。如果仅从给作物提供养分的功能出发，那么有机肥的投入在经济效益上远不如化肥合算，这也是农民普遍重视化肥而轻视有机肥的根源所在。
当前我国农业农村发展已进入新的历史阶段，从高投入、高消耗的传统生产方式转向主攻农业供给质量，注重可持续发展。实施有机肥替代化肥是推进农产品绿色发展的重要途径，是促进农业节本增效、农业提质增效和农业环境改善的迫切需要。为改善工作条件，提高撒肥效率与质量，研究开发先进适用的有机肥施肥机械具有十分重要的现实意义。
施肥效率提升30倍，购机成本降低50%
南机所生物质转化利用装备研究创新团队首席专家陈永生告诉记者：“肥料性状不同撒施方式不同，用一款装备同时满足多种性状肥料有一定的难度。厩肥含杂率高、结块较大、流动性差，要进行破碎抛撒；商品有机肥流动性好、均质，适合离心撒施。”
据介绍，我国常用的有机肥以自然粉状为主，如果用普通圆盘撒肥机进行有机肥还田，会导致架拱现象，就是肥料结块后停留在作物上，无法渗入土壤。若将粉状有机肥压缩成颗粒状，尽管解决了流动性的问题，但因为有机肥附加值低，加工成颗粒的成本过高，商品化难度较大。
为解决国内现有施肥机功能单一、适应性差、效率低等问题，该团队基于我国典型地区的农田地形地貌特点、农艺要求、肥料特性分析，研发出了三套具备肥料广适性、环境普适性、作业多样性、输肥精准性特点的系列化固肥撒施装备。
在南机所自主研制的3种固体有机肥撒施设备中，大田牵引式多功能施肥机把横向拨料辊抛肥与圆盘撒肥合理结合，达到多性状固体有机肥一机撒施的效果，解决了国内施肥机功能单一的问题，节约了装备成本。这一设备适用于规模化种植大田的施肥作业，增加了肥料破碎度和均匀度，保证肥料的稳定定量输送，效率可达10—20亩/小时。
“前期我们在江苏、浙江等蔬菜基地调研时，发现经济作物对有机肥的需求量很大，一亩地可能需要2—3吨，但是非常缺能在大棚里作业的机具。”陈永生说道。
于是，一款轮式自走式多功能施肥机应运而生，它将圆盘撒肥与开沟施肥覆土相结合，可以进行撒肥和开沟条施多种作业方式，功能转换方便、移动速度快，非常适合设施大棚等旱地施肥作业，效率约8—16亩/小时。
除此之外，研制的第三种履带自走式撒肥机，可在凹凸不平的地面条件下行走，在泥泞地面可避免打滑、陷入等现象，提高了施肥机对不同地形的适应性和通过性；同时，驾驶员座位可360°旋转，可双向行驶进行肥料撒施，解决了在作业空间有限的情况下掉头难、转弯不易等问题。
据悉，该项目成果已在山东、江苏等地实现产业化，售出100多台（套），取得了极大的经济和社会效益。湖北宇祥楚宏生物科技公司经理魏文海告诉记者，这些设备在荆州已卖出8台，累计作业3万余亩，用户的评价很高，工艺先进，操作方便。他还给记者算了一笔经济账，“一台设备可以节约15个人工，作业效率提升近30倍，现在推广价大概6万每台，跟同类进口有机肥施肥机相比，购机成本节约了50%以上。”
环保有机肥未来可期
随着社会经济的发展，构建和谐可持续的生态农业是实现绿色发展的关键一步。“十二五”期间，我国农业部门明确了“一控两减三基本”基本目标，按照规划要求，2020年我国化肥农药的施用量将实现零增长。为了使土地能长期保持肥力、营养均衡，就必须提高有机肥的施用力度。
将农机与农艺结合起来，进一步加强施肥机械和施肥技术的结合，在开发新型农机具的同时，充分考虑到我国复杂的地貌特征和人文环境，加强针对不同农艺要求的施肥机械的研制。“新型有机肥撒肥机比较适合规模化、标准化的大型果园和农场，从我国国情来看，小农户的数量占很大比重，一些规模较小的果园和蔬菜大棚同样需要这些机器，但因为行距存在差异，机具的适用性有待改善。”陈伟说道。
当前，有机肥机械化撒施技术在我国仍处于市场初步推广阶段，南机所在江苏、山东、湖北等地组织了多次田间推广活动。今后仍要广泛开展施肥技术和施肥机具应用培训，加强对科研成果的推广。鼓励科研人员与广大农民沟通交流，深入了解生产实际需求，定期展开对农民的技术培训，增强农民技术和机械的应用水平，纠正错误的施肥方式和习惯，培养正确的施肥意识。
政府应该在加大对农民购买先进施肥机具或施肥仪器的补贴之外，还要在农民学习先进的施肥技术及先进施肥机具使用时给予必要的经费补贴。根据国家对环境友好型施肥机具的补贴政策，还可在予以相应补贴的基础上，强制性报废一批低效率、化肥高污染的施肥机具。落后施肥机械的淘汰有利于推广更先进、高效的机械，提高施肥机械的自动化程度，推进农业现代化的进程。
尽管有机肥撒施装备与技术的创新研发任重而道远，但陈永生依然满怀期待地说：“接下来，我们打算针对果园开发带有无人驾驶性能的撒肥机，即使在狭窄、低矮空间，也能实现远程遥控施肥，改善农民的作业环境。还要进一步与智能化结合，配合处方图，精确掌握土壤肥力状况，实现变量施肥，充分释放土壤活力。”