美国：500万农民供养20亿人口，他们的全程机械化是怎样的

美国是世界公认的农业生产最为发达的国家，从20世纪40年代就开始实施主要粮食作物的全程机械化，到70年代基本把最难搞定的棉糖等经济作物全程机械化也完成了。

进入21世纪以来，美国将高科技应用于农业生产，在精准和智能领域寻求突破。

可以说，今天美国的农业，之所以能够实现500万左右的农民，生产出可以养活20亿人口的粮食，随处可见的精准智能功不可没。

关于美国农业机械化，笔者在网上查到不少资料，有些比较夸张，将美国农业生产神话了；有些比较散乱，前后矛盾之处不少。到底美国的农业生产当前到达一个什么程度，对于长期从事农机行业工作的笔者来说，一直想探个究竟。

正好有一个契机，由农业机械杂志社组织的美国考察团，用十几天的时间，从美国东部到中部再到西部，考察美国的制造商凯斯公司、约翰迪尔公司和大平原公司，还考察美国农业进步展会，同事还将去大名鼎鼎的金伯利农场以及久保田的经销商。

据悉，农业机械杂志社组织的参观考察团，以接地气、专业性强、线路按队员意见可定制等特点，组织去意大利博洛尼亚、德国汉诺威等国际化展会参观考察，每次考察结果收获都很多，笔者也因此加入到此次美国的考察团之列。

接下来，笔者从主要粮食作物的全程机械化举例，试图揭开美国在农业生产中研究和应用的前沿技术之冰山一角。

1土地准备

从20世纪30年代以后，美国遭遇前所未有的“黑风暴”袭击，导致粮食生产等受到极大影响。美国科研机构等一起痛定思痛，决定采取保护性耕作的方式，加强对土地的管理。所以，在农业生产的第一个环节即土地准备阶段，美国普遍采用的是保护性耕作，即深松、免耕播种等。

但在土地准备的过程中，有两点值得关注。一个是土壤有机质含量的测定，一个是苗床的构建。

在金伯利农场，农场主是和习主席会面的金伯利夫妇，老金伯利告诉笔者，他们和一些科技公司合作，这些科技公司会按照土地的规模，划分单元格进行土壤取样，然后由专门的检测公司负责检测，根据检测结果取肥、施肥。

金伯利介绍农场和农机应用情况

实际上，这并不是最先进的方法。在美国农业进步展上，笔者了解到有公司生产的播种机，可在线监测到土壤的有机质、湿度等信息，以调整播种作业的动作。下文关于播种环节，笔者再重点阐述，这里就不多说了。

苗床的构建是一个看似简单，实际上非常复杂和重要的环节。在凯斯和约翰迪尔拖拉机制造工厂，我们看到最高功率超过441 kW（600hp）的拖拉机，当时很多人不解，为何美国需要那么大的拖拉机？难道仅仅因为美国田块较大，美国人追求效率？

不是的。经过了解才知道，追求效率是一方面，更重要的是对土地的保护。大功率拖拉机可以进行有效的联合作业，减少拖拉机进地次数，能够减少对土地的压实，对保护土地和准备苗床都有很重要的意义。

准备苗床最为精细的，要数垂直耕作的发明者美国大平原公司。这家成立于40年前的新兴农机具企业，一直致力于苗床准备和播种环节，取得的成绩更是让人惊叹。

据大平原公司介绍，从表面上看，各种整地作业差距不大，但如果深入到土层来看，有些对犁底层的破坏不理想，有些造成土壤内部碎块的变形，导致播种环境不一致，这些都将对未来种子的生长带来不利。

2播种环节

在播种环节，之前的土地准备非常关键。根据大平原公司的数据来看，如果能够充分的准备好苗床，对最终产量增加可达815kg/hm2，而如果准备不充分，可能会面临417～1702kg/hm2的减产。

当然，播种环节本身也至关重要，美国人称播种为农业生产“成功的开始”。在美国农业进步展上，播种机及相关辅助产品也都非常亮眼。

如为了提高播种效率，大部分播种机都能够适应9km/h以上的播种速度，最高速度有超过15km/h的，作业幅宽最高有超过70m的，作业效率相当惊人。

而作业效率仅仅是播种最不起眼的一个衡量指标，他们对播种的效果更加关注。同样是大平原公司，为了减少对种子的伤害，他们研发制造了气吹式的播种机。为了保证好的作业效果，单体仿形、侧施肥、空穴监控等，已经成为基本配置。

大平原气吹式播种单体

上文提到的在线检测播种技术，是由一家叫精准种植（Precision Planting）的公司提供技术，他们致力于各种先进传感器在播种机上的应用，为大部分需要的厂家供应播种单体，包括中国的吉林康达也有部分播种单体来自这家公司。

精准种植公司传感器应用展示

这家公司创立于15年前，3年前被孟山都收购，现有员工250人左右，其中有60人是工程技术人员，专门从事研发。2016年约翰迪尔要收购这家公司，因为全世界高速精量播种技术两家企业占市场超过90%的份额，违反反垄断法，收购未能完成。

让笔者感到惊叹的，是这家公司一种叫Smart Firmer的技术，该技术的传感器能够感知土壤的有机质含量，收集温度和湿度信息，以用于随时调整播种状态。另一项8年前开始研发的压力可调播种单体，能够以200次/s的速度读取数据，根据土壤条件，将反馈的信息提供给播种单体的压实机构，以调整播种压实效果。

可以感知有机质和湿度的传感器

播种效果对粮食产出会产生较大的影响，如果土壤板结活着种子和土壤接触不够，都会影响作物的出苗率。这些在前期苗床准备的时候已经做到更好的处理，在播种环节再次加强，只为农业生产能够有一个“成功的开始”。

当然，基于位置信息获取播种环境状态，由计算机控制实施变量播种和变量施肥，以使土地产出效率更好，在美国已经得到广泛应用。

3田间管理

由于笔者考察的是美国中西部最为发达，也是环境最好的农业生产基地，所以当地对灌溉依赖并不大。据当地农业部门介绍，美国占有世界上最好的农业生产用地的10%，这些土地肥沃且气候条件好，常年不需要灌溉。

因此，在美国农业进步展上，并没有出现灌溉设备。当然，美国的灌溉技术应用也非常多，如马铃薯和西红柿种植区域，这不在本次考察的范围。

笔者所说田间管理，主要指中耕除草、追肥等作业。

中耕精准施肥

以中耕除草为例，美国有一些较为先进的技术已经开始展开使用，这种技术有点类似于靶向施药。如刚刚被约翰迪尔3.05亿美元收购的蓝河科技（Blue River），这家公司主要致力于利用计算机视觉技术，来识别作物是否需要喷洒农药或除草剂，之后由机器人进行自动作业。

当然，这是目前美国最高科技的应用，主要被用于棉花、生菜以及其他特色的经济价值较高的作物上，更多的则是用高地隙底盘挂接喷洒装置来实现。

如约翰迪尔在2016年收购的海吉公司（Hagie），对传统的高地隙喷杆喷药机经验丰富，不但可以喷洒雾化农药，还可以进行作物的测深追肥，追肥的种类可以是固体颗粒，还可以是液体肥，这种不同肥料或者农药的施撒，只需要更换部分组件就可以。

挡泥板上方加装的液体肥装置

对于行走轨迹的压痕，也有专门增加的额外喷肥补充，以补偿后期返青及生长。

颗粒肥和液体肥在美国应用十分广泛，播种环节可以同时施底肥或者测深肥，中耕管理环节，同样可以使用叶面肥或者测深肥，对农作物的生长促进十分完善。

也有部分企业从事改装，直接将拖拉机挡泥板上方加装液体肥箱，后悬挂喷药装置就可以，这种高效改装在美国开始逐渐流行。

4收获作业

据统计，美国大约不到2%的人口从事农业生产，人力成本较高。以笔者考察的金伯利农场为例，该农场有土地1667 hm2（2.5万亩），平时只有2个人管理，农忙时再雇佣2人，就能够完成所有的农业生产。当然，这是建立在高度的机械化基础上。

有人说，如果没有了农业机械，美国人可能就不会种地，这点笔者深信不疑。尽管在农场数量上，美国还是以中型和小型的农场居多，但总的经营土地占比上，还是大型农场的优势更加明显。

因此，在这种时间短、任务重的收获作业上，美国大部分地区已经全部实现机械化。大型联合收割机配备运粮车，24小时不间断作业，这已经成为基本要求。部分农场已经开始使用基于位置信息获取产量以及信息化的调度作业，金伯利农场就是这样。

运粮车保证粮食不落地

听起来很简单，但实际上这是一套系统工程。

首先，需要获取每个田块的作物长势情况，然后结合天气系统，综合决策最佳收获期；之后，由收获机械进行收获的同时，记录每个单位的产量信息，这个是为未来施肥、播种和田间管理等提供参数的基础；最后，根据作物含水率决定是直接进入仓库储存还是需要烘干作业。

当然，在农产品的加工和销售环节，则一般需要农场主自己掌握的信息进行决策，何时出售。

秸秆的处理也是很关键的一环，无论是玉米还是大豆，因为秸秆还田和离田，需要根据土壤有机质含量进行判断。在金伯利农场，大部分秸秆直接还田，然后进入土地准备阶段，如此周而复始，只是种植作物不同，需要轮茬。

有部分农场，笔者并未亲见，据说是采用秸秆回收策略，回收分为完全回收和部分回收。至于还田量是多少，又如何实现的，笔者未了解到细节，但这应该能够说明美国方面对秸秆的重视以及因地制宜的策略。

5结束语

收获之后，田间又要重新准备，这之前可能有部分进行有机肥的施撒，也有进行颗粒化肥施撒作业的。因为采用免耕方法，特别是部分垂直耕作模式的农场，前期除草非常关键，在土地准备阶段，需要保证杂草、秸秆处于合理范围。

可以说，现在美国的农业可以称之为大规模精细化作业，基本所有环节他们都在追求用数据来进行辅助决策。甚至，部分农场的管理者，开始追求更高的经济效益，将农产品价格和农业生产结合起来，保证投入产出的最佳收益区间。

当然，即便美国农业生产如此发达，接班人问题依然很突出。笔者不由感慨，农业实际上是一种文化、一种传承，更是一种责任和担当。从事农业，是稳固的事业，也是一份艰苦的情怀。