近期中共中央、国务院印发了《加快建设农业强国规划(2024-2035)》,其中提出了“推进农机装备全程全面升级”与“加快推进农业全面绿色转型”两大战略任务。在这一战略框架下推进农业机械化绿色转型升级既是实现农业机械化高质量发展的必然要求,也是推动农业生产方式绿色转型的核心抓手,成为连接两大任务的关键纽带。从全生命周期视角下当前我国农机装备仍存在排放标准较高、绿色理念薄弱、回收利用率不足、再制造体系不完善等短板,亟需构建涵盖生产制造、经营使用到报废回收的绿色产业链条,推动农机装备从单环节减排向全过程减排的质变,为推进农业机械化绿色转型升级和农业强国建设提供强有力的装备支撑和创新动能。
一、绿色设计与低碳制造:筑牢农机全生命周期绿色升级的源头根基
在农机装备研发环节,农机企业应积极思考如何系统性地嵌入生态设计理念,在综合考虑经济属性、能源属性、环境属性的情况下,实施贯彻全生命周期绿色理念的农业机械生态设计与绿色制造,即农机装备从设计、制造、包装、运输、使用到报废处置的整个生命周期中,在尽可能提升其功能的前提下使得环境负荷尽可能降低,资源利用效率尽可能提高。对此可以从以下三条路径出发:一是通过流体力学仿真优化机身结构并加强整机模块化设计,在符合最小质量比等指标的情况下采用轻量化底盘设计,以此减少钢材消耗与农机作业阻力,在这方面比较成功的案例有德国克拉斯Axion系列拖拉机、东风井关部分拖拉机等。二是在农机关键部件制造中推广高强度铝合金、碳纤维复合材料及生物基工程塑料等新材料的使用,如约翰迪尔在收割机切割器部件中使用钛合金涂层,使耐磨寿命延长2倍,同时减重15%。三是加快电动、混动及氢燃料电池技术在农机领域的应用,以电动植保无人机为例,搭载固态锂电池的机型相比传统燃油机型,作业时碳排放可降低90%以上。
二、清洁生产与智能应用:构建生产运营端的绿色作业体系
引导农业经营主体实施农机化清洁生产方式并加快智能农机装备的应用是加快我国农业机械作业端绿色升级的重要举措。一是为大型农业机械的应用和农业机械化清洁生产方式的推广创造农业生产需求环境条件。合理有序推进土地流转,进一步推进高标准农田建设和农机宜机化水平改造,推动逐步把具备条件的永久基本农田全部建成高标准农田。相关研究表明农田地块越大、坡度越小、机耕道通达性越高越适宜农机作业,农机在作业和田间转移过程中农用柴油技术效率越高,从而进一步降低农机作业所产生的污染物排放。二是鼓励农业经营主体购买低排放、低能耗的农机装备,如推广电动、混动农机及国四排放标准机型,同时深度应用生态友好型机械化技术,例如精量作业技术实现化肥农药减量,保护性耕作、残膜回收与资源化应用与资源循环技术提升土壤质量、减少污染等。三是通过智能化、信息化赋能农机农艺协同,优化作业流程以减少污染物排放。借助5G、物联网及大数据技术,构建“农机-农艺-环境”一体化智能系统,例如利用北斗导航与农田大数据实现农机精准定位与变量作业,使化肥农药施用量减少15%~20%,同步降低农机因重复作业导致的燃油消耗,从农艺流程与机械作业的协同中实现污染物源头削减。
三、循环利用与低碳处置:完善农机全链条资源再生体系
构建农机“再利用-再制造-再循环”全链条回收利用分类体系,是破解农机报废低碳处置难题的关键路径。当前我国仅大中型拖拉机保有量就有551.09万台、小型拖拉机1562.40万台、联合收割机超200万台,按10年使用年限计算,每年有几百万台农机报废,若处置不当将造成巨大资源浪费。对此,可从三方面构建分类回收体系:一是建立农机旧件分级再利用机制,制定《二手农机性能检测标准》,对使用年限内、核心功能完好的农机或关键零部件,经标准化检测维修后二次流通,同时对报废农机中齿轮、发动机、皮带等仍具使用价值且便于流通的零部件拆卸分类,实现梯次利用;二是突破核心部件再制造技术瓶颈,对于一些损坏程度导致无法进行再利用且在技术与经济上兼具可制造性的关键零部件,可采用激光熔覆、超音速火焰喷涂等工艺修复,并制定《农业机械再制造技术规范》,明确再制造件的质量标准、标识管理等要求;三是构建农机废件全材料再循环利用体系,对不可再利用和再制造的废旧农机,推动金属材料通过破碎-磁选-涡流分选等工艺高效回收,以及非金属材料如橡胶轮胎热解、塑料部件再生等资源化利用,实现农机报废处置的绿色闭环。
四、支持措施与政策保障:构建农机全生命周期绿色升级的制度支撑
构建覆盖农机装备“设计-制造-使用-回收”全生命周期的支持措施与政策保障体系,是破解当前农业机械化绿色升级瓶颈的核心抓手。农机装备的环境效益具有显著公共属性,单纯依靠市场机制难以实现资源最优配置,因此相关政策出台的本质上是通过“政策引导资源配置、制度降低转型成本”,将农机装备的绿色升级从“企业自发行为”转化为“全产业链协同的系统性工程”,将农机减排环境收益转化为企业和农户的实际利益。据此可以从解决不同环节的减排外部性出发提出相应的政策:一、围绕生产端以排放标准体系构建技术准入门槛并倒逼技术升级,例如国四排放标准实施后普遍要求柴油机加装颗粒捕集器,未来农机排放标准有望进一步提高,农机企业应对此进行技术储备以便在未来农机市场占据优势地位;二、围绕销售端可以尝试推出“绿机优补”,对符合较高排放标准的农业机械给予额外补贴,缩小与传统燃油机型的成本差距,提高企业和农户对于绿色农机的研发制造积极性与购机热情。三是围绕回收端,一方面将报废农机的评估价值与新购绿色机型补贴额度直接关联,提高农户参与农机报废更新的积极性,另一方面出台《农业机械零部件再制造规范管理办法》,从制度层面确立农机再制造的合法性,并对企业规范管理、旧件回收管理、再制造生产管理、再制造产品管理、再制造市场管理等方面进行规范。