南方丘陵山区农机农艺融合发展研究

李明 , 金龙新 , 王立峰 , 刘英 , 陈俊宇 , 刘贝 , 曾群华 , 刘晗 , 柏连阳

中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (5) : 212 -225.

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中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (5) : 212 -225. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2025.07.001
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南方丘陵山区农机农艺融合发展研究

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Integrated Development of Agricultural Machinery and Agronomy in the Hilly and Mountainous Regions of Southern China

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摘要

南方丘陵山区是我国重要的农业生产区域，受制于地形破碎、生态脆弱、劳动力外流等现实问题，传统农业模式面临效率低下与可持续发展挑战。本文深入探讨了南方丘陵山区农机农艺融合发展的内在需求与应用实践，重点阐述了相应的关键技术、推进路径、未来发展方向，以为区域农业现代化提供系统性解决方案。在技术层面，构建了以“地 ‒ 机 ‒ 艺”三维协同适配技术系统为核心支撑，区域差异化的装备配置与技术谱系为实施路径，保障服务需求与适度规模经营的智能耦合为发展目标，绿色化、信息化、适老化集成应用为创新引领的技术体系。在推进路径方面，建议强化顶层方案设计、提升科技创新能力、立足示范开展推广应用、提供支撑保障体系，协同推动南方丘陵山区农机农艺融合发展。面向未来，围绕系统化集成与低空经济融合、数智化的农机农艺融合发展新支撑、定制化的农机农艺租赁新模式、“绿智化”的农机农艺融合发展目标等主要发展方向开展深化研究和务实应用，扎实提升南方丘陵山区农机农艺融合发展水平。

Abstract

The hilly and mountainous regions of southern China are important agricultural production regions. However, the traditional agricultural model faces challenges such as low efficiency and sustainable development owing to terrain fragmentation, ecological vulnerability, and labor outflow. This study explores the intrinsic needs and application practices of integrating agricultural machinery and agronomic practices in these regions. It focuses on analyzing key technologies and promotion pathways for the integrated development of agricultural machinery and agronomy, and proposes future development directions to provide systematic solutions for regional agricultural modernization. At the technical level, the study constructs a technology system centered on the coordination and adaptation of "land‒machinery‒agronomy". This system is implemented through differentiated equipment configurations and technological lineages, with the goal of intelligently coupling service demand and enabling appropriately scaled operations. It is driven by the integrated application of green, information-based, and aging-friendly technologies. In terms of promoting pathways, this study proposes to strengthen top-level design, enhance scientific and technological innovation capabilities, expand demonstration and application efforts, and innovate support and guarantee mechanisms. These measures are intended to collectively advance the integration of agricultural machinery and agronomy in the hilly and mountainous regions of southern China. The study suggests that future development will evolve toward multiple dimensions, including the convergence of systematic integration with the low-altitude economy, digital and intelligent transformation, customized leasing models, and green and smart agricultural development.

关键词

南方丘陵山区 / 农机农艺融合 / “地 ‒ 机 ‒ 艺”协同 / 地形约束 / 智能耦合

Key words

hilly and mountainous regions of southern China / integration of agricultural machinery and agronomy / collaboration of "land‒machinery‒agronomy" / terrain constraints / intelligent coupling

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李明,金龙新,王立峰,刘英,陈俊宇,刘贝,曾群华,刘晗,柏连阳. 南方丘陵山区农机农艺融合发展研究[J]. 中国工程科学, 2025, 27(5): 212-225 DOI:10.15302/J-SSCAE-2025.07.001

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一、 前言

近年来，国家发布了农业机械化发展相关的系列政策。2025年“中央一号文件”要求，推动农机装备高质量发展，加快国产先进适用农机装备等的研发应用。《全国农业科技创新重点领域（2024—2028年）》提出，重点研发适用于丘陵山区的农机装备。《乡村全面振兴规划（2024—2027年）》《加快建设农业强国规划（2024—2035年）》强调，加快大型高端智能农机和丘陵山区适用小型机械等农机装备与关键核心零部件研发应用，以农机农艺深度融合推动农机装备研发制造、熟化定型、推广应用的衔接贯通。丘陵山区农机农艺融合成为因地制宜发展农业新质生产力、推进丘陵山区农业现代化的重要支撑。

南方丘陵山区包括贵州、云南、四川、重庆、福建、广西、江西、浙江、广东、湖北、湖南11个省份，域内地形和地貌类型复杂、种植结构多样，以占全国26.91%的耕地和56.22%的园地，产出了占全国60.11%的水稻、75.94%的油菜、97.58%的柑橘[1]，是我国粮食和重要农产品的主要供应基地。然而，南方丘陵山区农机化发展水平不高，农机农艺融合存在规模不大、深度不够、效果不佳等问题，严重制约了当地农业农村现代化进程。

我国农机农艺融合经历了农机服务农艺、农机农艺初步结合、相关基础理论研究、农机农艺配套、农机农艺深度融合的发展历程[2]。当前，相关理论研究主要围绕农机农艺融合的理论框架、实现路径等展开[3~7]，实践应用主要从水稻、玉米、小麦等粮食作物以及蔬菜、瓜果等经济作物的机械化种植角度探讨农机农艺问题[8~21]，根据不同区域的地域特点和推广模式探索了农机农艺融合的农机化发展、“宜机化”改造、特色装备研发等方面的发展路径[22~29]。整体上，针对南方整个丘陵山区的农机农艺融合研究依然较少。

本文综合考虑南方丘陵山区的自然地理特性、农业生产特色、域内农机农艺融合的实际需求，探讨农机农艺融合发展的关键技术、推进策略、未来方向，在确保国家粮食和重要农产品的稳定供应、加速推进农业农村现代化方面具有可参考价值。

二、 南方丘陵山区农机农艺融合发展的需求分析与实践情况

（一） 南方丘陵山区农机农艺融合发展的需求分析

1. 突破地形制约、筑牢粮食安全的关键支撑

我国面临着耕地资源、环境容量的双重约束。南方丘陵山区是我国粮食生产的重要区域，粮食生产弹性直接影响国家粮食安全的基础稳固性。近年来，国家高度重视农业机械化发展，持续加大对丘陵山区农业机械化的政策支撑和资金投入，但南方丘陵山区受基础条件的影响，机械化发展进度较慢。根据《第三次全国国土调查主要数据公报》（2021年），南方丘陵山区中贵州省、云南省、四川省的丘陵山地占比均超过90%，占比最低的湖南省也达到62.4%；贵州省、云南省、重庆市在15°~25°坡度区间的耕地占比分别为27.5%、27.2%、21.5%，坡度大于25°的耕地占比分别为18.6%、17.7%、16.8%。南方丘陵地区农业机械化发展的深层次矛盾在于耕地破碎、高低不平的地形地貌与大中型农机作业需求之间存在冲突[28,29]。地形制约的短板不仅造成产能损失，更影响农业机械化发展的均衡性与整体抗风险能力。而南方丘陵山区作为我国农业生产体系的重要组成部分，如果域内机械化发展水平长期滞后，将成为制约全国农机化率整体跃升的“瓶颈”环节。

实践表明，在应对极端天气时适宜的机械化相较于传统的人工作业，应急处置效率可提升27%以上，相关优势在梯田密布的南方丘陵山区尤为重要。通过农机农艺深度融合，发展适配当地条件的小型化、智能化农机装备，不仅可在日常生产中实现稳产增产、降本增效，更能在灾害发生时快速响应、有效减损，进而显著增强全国粮食生产的稳定性与韧性。此外，农机农艺融合的收益也体现在粮食减损的规模化效应上。以粮食收获环节为例，如果三大主粮作物机收损失率平均降低1个百分点，则每年全国可挽回6×109 kg左右的粮食损失[30]。若这一潜力在南方丘陵山区得到全面释放，累积的节粮贡献将尤为显著。因此，推进南方丘陵山区农机农艺融合发展，对于推动全国农业机械化整体水平、巩固提高区域粮食生产能力、保障国家粮食和重要农产品安全具有重要的现实意义。

2. 破解农机短板、推进农业农村现代化的重要依托

农机装备是现代农业的物质基础，农机农艺融合通过农机和农艺相互适应及匹配，形成协调高效的生产系统，支撑农业生产效益最大化。农业强国相关战略规划对南方丘陵山区的农业机械化发展、农机装备水平提出了新要求，这些方面是实现农业现代化的支撑和载体。南方丘陵山区以梯田式耕地为主，田块之间落差较大[31]；田间互通道路狭窄崎岖，甚至部分区域未设机耕道，导致机械通过性与稳定性较差。传统农机在此类地形中适应性不足[32,33]，部分机械甚至无法适应特定作物和特定区域的种植模式（如梯田水稻、等高线种植的果园、间作套种等精细化和多样化模式），进而导致机械化作业效率低下。例如，在平原区，依托连片土地，发展以小麦、玉米等主粮为主的大规模、单一化种植模式，基本实现生产全程机械化；相较之下，丘陵山区农作物“耕种收”综合机械化率仅为53.5%，较全国平均水平低20.5个百分点。

丘陵山区农业现代化，首先要实现丘陵山区农业机械化。《关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见》（2018年）、《“十四五”推进农业农村现代化规划》（2021年）、《全国农业科技创新重点领域（2024—2028年）》等政策文件，将丘陵山区农业机械化列为农业强国建设的重要内容。南方丘陵山区人均耕地面积小、种植结构复杂，在推进农业机械化过程中农机农艺融合成为必然趋势，将支持突破区域农业机械化瓶颈，促进小农户由“小微”向现代化转变，整体性推动区域经济发展和全国农业农村现代化进程。

3. 化解劳动力短缺、实现农民增收致富的有效途径

南方丘陵山区面临着严峻的老龄化问题，直接导致农业劳动力数量锐减与结构老化。统计数据显示，2023年南方丘陵山区65岁及以上人口占比为14.32%，整体步入深度老龄化阶段；四川、重庆、浙江、湖南、湖北等省份的老龄化问题尤为严峻，均超出全国平均水平。域内人口年龄结构的变化，直接引发农村适龄劳动力后备不足、现有劳动力年龄偏大的现实挑战。一方面，老年人难以承担丘陵山区繁重的人力耕作、收割、运输等农事活动，导致劳动效率下降，甚至出现耕地撂荒现象；另一方面，青壮年劳动力外流导致域内农业农忙时节“请工难、工价高”的现象尤为突出，进一步增加农业生产成本。

开展农机农艺融合，针对南方丘陵山区地块破碎、坡度大的特点，研发和推广小型、轻便、智能化的专用农机（如微耕机、山地轨道运输车、无人机），替代耕作、植保、运输等环节中最耗费人力的劳动。这是应对劳动力短缺和人口老龄化最直接、最有效的途径，也能显著降低雇佣人工的成本，提升作业效率和农时准确性。推广农机农艺融合，还能吸引部分掌握新技术的青年返乡创业，提供农机社会化服务参与农业，由农民转变为农机手、服务商，从提供生产性服务中获得稳定报酬，拓宽收入渠道。因此，农机农艺融合将农业生产从“体力活”转变为“技术活”，从根本上重塑南方丘陵山区的农业盈利模式，为农民在现代化进程中实现致富开辟新路径。

（二） 南方丘陵山区农机农艺融合发展的实践情况

南方丘陵山区各省份在推进农机农艺融合方面开展了多元化的应用实践（见表1），初步构建了系统化的推进路径，为域内农业现代化注入了新动力。① 在适应地形条件方面，积极探索了两种双向路径：通过土地整治实现“以地适机”，为大中型农机运用创造条件；研发适应小农生产、丘陵山区作业的小型农机，适应特色作物生产、特产养殖需要的高效专用农机，实现“以机适地”[34,35]。② 在技术研发供给层面，聚焦关键瓶颈开展攻关，形成了标准化技术路线，提升了农机作业效率，探索出综合种养等高效模式。③ 在推进机制方面，积极创新组织模式、合作机制、投融资机制、考核机制，促进多方协同。④ 在政策支持方面，采取多项措施加速技术落地，优化补贴政策，扩大适用机具范围，优化补贴标准，探索“农机贷”等金融创新手段。

三、 南方丘陵山区农机农艺融合发展的技术体系

南方丘陵山区地形复杂、作物种类繁多，农机农艺融合面临装备适配性差、技术集成度低、规模效益不显著等挑战，成为制约农业现代化的瓶颈环节。亟需突破以“地 ‒ 机 ‒ 艺”协同适配为核心的技术支撑体系，构建区域差异化与装备配置的协同优化路径，推进服务需求与适度规模经营的智能耦合；通过绿色化、信息化、适老化技术的集成应用，形成高效率、可持续、可推广的农机农艺融合发展模式，为南方丘陵山区农业现代化提供系统性解决方案。

（一） 构建“地 ‒ 机 ‒ 艺”三维协同适配支撑技术

“地”作为自然本底，以其具体的地理环境要素（如地形、田块、土壤）构成南方丘陵山区农机农艺融合发展的独特基础和刚性约束，为农机与农艺设定了可能的物理载体、可行的物理边界。农机系统作为农业装备的重要组成部分、农业机械化的技术杠杆与核心动力，涵盖作业机具、动力平台、控制信息系统等方面的技术要素；通过工程手段重塑“地”的形态，以精准智能作业重构“艺”的范式，成为推动系统升级的能动要素。农艺基于“地”的条件，涵盖作物品种、栽培模式、植保与水肥管理等生物和技术要素，决定农业生产的生物学过程，成为农业生产的基本目标，牵引农机的设计与革新方向。

“地 ‒ 机 ‒ 艺”共同构建以约束为起点、引导为路径、重塑为目标的动态闭环系统，系统耦合与作用机理体现在三方面。① “地”对“机”“艺”的约束机制。“地”作为系统运行的物理基础，构成刚性的边界约束。地形坡度、田块规模、土壤条件直接决定农机的通过性、作业效率、动力配置，引导小型化、轻简化、专用化的技术发展方向。根据光、热、水、土等生态因子划定作物品种与种植模式的适宜区，确立农艺选择的基础前提，相关机制是系统构建的出发点，农机技术与农艺创新应当首先在这一框架内寻求可行性。② “艺”对“地”“机”的引导机制。“艺”作为农业生产的追求目标，对“地”的核心要求体现在将自然农田逐步引导并改造成满足农艺需求的理想场景。具体而言，土壤需深厚且平整、肥力均匀且可控，以满足精准的水肥管理需求；田块规模应规整，基础设施须完善，以支撑智能化农机的高效作业。将“地”从被动的生产基础转变为能够精准规划与调控的适应性生产要素，为“机”的进化提供精准的需求牵引与设计导向。例如，品种选配（如矮化密植）、种植模式（如间作套种）、精细化农艺规范（如变量施肥），对农机装备提出功能与性能需求并推动向智能化、精准化、专用化方向演进。这一机制确保农机技术的发展始终紧扣农业生产的具体需求、“为农服务”的根本目的。③ “机”对“地”“艺”的赋能与重塑作用。“机”是打破系统瓶颈、驱动产业升级的能动要素，通过“宜机化”改造直接工程性地重塑“地”的形态，打破原始约束；通过精准智能作业，将农艺从“定性”经验提升至“定量”科学层次，提高技术经济性，催生智慧农业新范式。在灾害应急处置中，机械化作业效率可比纯人工作业提升27%以上，属于“机”赋能“艺”、克服“地”之限制的直接体现。

高度异质化的地理条件（“地”）、适宜性的农机具（“机”）与多样化的作物生长需求（“艺”）之间不相匹配，是当前南方丘陵山区农业系统中的突出矛盾。针对南方丘陵山区多样化的地形特征，构建“地适机、机适地、技适地”的三维协同适配技术体系，成为全面推进南方丘陵山区农机农艺融合发展的重要方向与技术支撑。需要借助先进的农业感知技术，全面获取各系统的状态数据并将之转化为可理解的信息，才能实现“地 ‒ 机 ‒ 艺”深度协同，为更高层次的系统耦合与智能决策提供坚实的数据基础。具体而言，通过无人机航测、卫星遥感、激光雷达等技术手段，实现“地”的数字化，构建高精度的数字高程模型和作业地图；利用北斗卫星定位、机载传感器、移动网络，实现“机”的网联化，实时获取农机作业状态[40,41]；建立作物生长模型和农艺知识图谱，实现“艺”的模型化，将农艺要求量化为可执行的标准。

（二） 形成区域差异化的装备配置与技术谱系

南方丘陵山区因地形地势、作物品种、种植制度存在多样性而致农机需求种类繁多，但单一型号农机的市场需求量有限，农机市场长期存在“散、乱、小”的突出问题。不宜采取“一刀切”的装备推广模式，而是通过系统化与差异化的分区、分类以及谱系化策略，形成适应区域差异的农机装备配置及技术谱系。通过技术供给与区域特征的精准匹配，推动南方丘陵山区农机农艺融合和农业现代化发展。

融合地理信息系统、多光谱遥感、地面传感器网络的多源环境数据，构建综合评价模型，涵盖地形起伏度、坡度坡向、土壤质地、有机质含量、气候积温、降水分布、作物布局等。通过空间聚类分析，将地貌复杂的广大南方丘陵山区划分为内部特征相对均质、发展制约与优势鲜明的“农业微环境单元”。强化区域优势特色农业的发展，结合农产品品牌建设，加速推进“一县一业”“一村一品”的农业发展模式，形成一定区域内产业的相对规模化，整合并扩大特定农机的市场规模，为丘陵地区农业机械化创造适配条件[42]。

针对各“农业微环境单元”的主导产业（如茶、粮油、设施蔬菜）和地形特征（如缓坡地、陡坡梯田、零碎地块），开展装备与技术的“分类适配”。例如，陡坡茶园的机械化方案需解决行走稳定性、作业空间受限的矛盾，应优先配置轻型轨道运输机与多功能采茶平台；缓坡旱地的地块相对规整，应重点发展中小型、多功能的动力平台及配套机具；对于分布零散、作物多样的地块，应强调装备的多功能与通过性，推广微型电动底盘及模块化农具，具有“一机多用、按需换装”功能。

对经过实地验证的方案，开展系统性的配置优化以及模块化、标准化处理，构建“动力平台 ‒ 专用作业机具 ‒ 配套农艺规范”差异化的区域技术谱系，为不同区域开发适配的装备与技术组合，供生产者按需选用，支持从零散、孤立的农机推广向整体解决方案的根本性转变。

（三） 保障服务需求与适度规模经营的智能耦合

南方丘陵山区存在的农业生产管理碎片化问题阻碍了农机农艺融合发展。这一复杂问题可通过多个自主运行智能体之间的交互协同来解决[43]，即农机农艺融合的服务需求与适度规模经营之间的智能耦合，相关过程涉及农户、农机手、合作社等智能体之间的协同。应用多智能体系统理论、资源优化配置理论，以农机为载体，将分散的农户需求与农机服务资源整合为高效、协同的智能耦合动态匹配技术系统，从而提升南方丘陵山区的农业规模化经营水平。

在技术实现路径上，针对丘陵山区地块破碎、经营分散的核心制约，应用需求精准感知技术，开发集成语音输入与图像识别功能的农户应用程序，降低老年用户的使用门槛；根据低功耗物联网传感器网络实时监测不同坡位和地块的土壤墒情与作物长势，结合山区小气候气象数据精准预测最佳作业时间窗口，为耦合分散需求与适度规模经营提供可靠的数据基础。应用智能调度与路径优化技术，采用改进的遗传算法求解以作业时效性、油耗成本、机手疲劳度、地块可达性为重点的多目标优化问题，建立融合地形约束的动态车辆路径问题模型，实时响应山区作业中的常见突发需求与路径变更；在虚拟层面将碎片化需求整合为连续且经济的作业工单，智能化地耦合服务需求与山区适度规模经营场景，为丘陵山区农机农艺融合提供智能化、规模化的服务支撑。

南方丘陵山区农机服务正在朝着组织化、规模化、多元化方向发展，未来需要培育各类农机服务的新主体、新模式、新业态，提升与适度规模经营的匹配度，支撑农业优质高效发展。加快推动南方丘陵山区的适度规模经营，推动生产方式和生产力的匹配与互促发展，确保规模适度性、形式多样性的协调与统一。基于丘陵山区的区域特征，综合考虑土地类型、作物特性、经济水平、农业政策、市场需求、农业组织化程度、人力资源水平，实行多种模式、多种类型的农业适度规模经营，增加规模化农业机械投入，提升农机化发展水平。

（四） 推动绿色化、信息化、适老化的融合创新

南方丘陵山区属于生态脆弱区，开展农机农艺融合需要走绿色化发展道路。重点研发适用于坡地作业的油电混合动力系统，具有怠速停机、制动能量回收功能，以降低山区作业能耗；优化农机使用结构，推进农业节能减排，促进可持续发展。推广绿色农机装备、农机装备节本增效技术，实施化肥、农药等农业投入品的减量增效[44]；融合应用生物技术、高端农机装备，恢复并提升耕地地力。在此基础上，构建丘陵农机碳足迹监测与评估系统，推动山区农业低碳化发展。

我国农业生产朝着智慧化方向发展，信息与农业的深度融合是农业生产方式从机械化向智慧化方向发展的关键支撑。以信息技术为基石，为农机装备配备先进的智能化系统，研发具备精准播种、施肥、施药、除草、收获功能的智能农机装备。研制适用于丘陵山区的农业大数据智能分析模型、专用处理工具，发展基于丘陵山区农业大数据的深度学习模型、高效能算法，构建适合丘陵山区的数据驱动型智能分析决策系统[45]。开发基于数字孪生技术的农机农艺协同仿真系统，支持复杂地形场景下作业方案的虚拟验证与优化。

随着人口老龄化进程加速、城镇化快速发展，我国农村老龄化问题日益突出，南方丘陵山区老龄化尤为严重，农村劳动力短缺情况加剧；农机手老龄化同样成为趋势，因而农机装备研发亟需充分匹配适老化的技术应用场景。应用人因工程学原理，优化农机驾驶室的人机界面，采用大字体、高对比度显示、语音交互控制等方式，减轻老年农机手的操作负担。构建远程监控与协作平台，便于异地技术人员对老年农机手进行实时作业指导，缓解农业劳动力老龄化伴生的操作技能不足问题。

四、 南方丘陵山区农机农艺融合发展的推进路径

（一） 强化顶层方案设计

1. 多部门协同管理和规划编制

在国家层面，建议加大跨部门、跨区域统筹协调力度，理顺农业管理部门与其他相关部门之间的关系，明确各部门在南方丘陵山区农机农艺融合发展中的职责分工；加强管理部门之间的联合协同，形成推动南方丘陵山区农机农艺融合发展的合力。可考虑联合运用各部门资金，设置南方丘陵山区农机农艺融合发展板块，实施归口管理，更好发挥财政资金的撬动效应。指导南方丘陵山区各省份发布精准支持农机农艺融合发展的政策措施。在区域层面，成立丘陵山区与高新特色农机战略联盟、区域性农机装备产业发展联盟，促进区域之间创新资源的有序流动、开放共享，形成区域协同创新共同体，提升区域整体创新效能。在省级层面，深化农业科技体制机制改革，推动农机、农艺、信息等方面的技术融合。完善技术人员配置，实施协同管理。此外，国家层面编制南方丘陵山区农机农艺融合发展规划，相关省份细化编制地方性的农机农艺融合发展规划；在各层级的“十五五”农业农村、科技发展等规划编制过程中，纳入农机农艺融合发展及技术创新内容。

2. 构建农机农艺融合标准体系

系统推进南方丘陵山区农机农艺融合，需要针对不同类型的农作物和农业生产环节，分类制定统一的农艺标准、农机作业规范，确保农机与农艺的紧密衔接和协同运作。相关省份可根据实际情况制定丘陵山区农机农艺融合技术规范，明确区域内农机适应性（如小型化、轻量化、智能化）和农艺配套要求（如种植模式、行距株距）。① 在适宜改造区（坡度6°~15°、海拔200~500 m区域），以农机作业高质、高效、便利化为目标，开展“以地适机”的“宜机化”改造，实现小丘变大丘，是解决农机化问题的根本出路。② 在欠适宜改造区（坡度15°~25°区域），鉴于改造工程量和难度较大、成本较高，可通过“以机适地”的方式研发并推广小微型、轻便型、“一机多用”的模块化农机具，适应南方丘陵山区的梯田转弯半径和陡坡作业需求。③ 在非适宜改造区（坡度>25°区域），考虑到改造过程存在一定的生态破坏效应、机械使用的安全系数偏低，可通过“以技适地”研发并推广轻简化、高附加值的绿色有机种植技术以及“减劳提速”型单人作业辅助设备，发展高品质、高产值农业。

涵盖南方丘陵山区农机具研发、生产、使用、维修以及农艺技术研发、推广、应用等环节，构建农机农艺融合综合评价指标体系，以全面、客观地反映南方丘陵山区农机农艺融合综合发展情况，确保农机与农艺的协调发展。在“全国农业机械化管理统计调查”中增加南方丘陵山区农机农艺融合相关指标的统计调查，作为农机农艺融合综合评价的数据基础。

（二） 提升科技创新能力

1. 构建科技创新联合体

建立以农机企业为主体、科研院所为支撑的科研创新体系，“科研选题 ‒ 技术研发 ‒ 部件及整机试制 ‒ 田间适应性试验 ‒ 产业化／商品化”的全过程创新链条[46]，由省级农机科研院所牵头，科研单位、制造企业、推广单位、农机专业合作社等参与的创新联合体。健全定期会商、领域专家“集中会诊”机制，技术互换、人员互通机制，拓宽企业界技术专家、工程师进入各级科技专家库通道，推进科技资源聚合共享。

创新联合体凝练实践中的科学问题，常态化征集和评估行业科技创新需求，建立“自上而下”“自下而上”相结合的科研项目遴选机制；探索“揭榜挂帅”“包干制”等科研项目组织模式，积极承担国家科技计划项目、地方科技计划项目。协同创新链、产业链，开展农机农艺融合关键技术集成、适用机具组装配套研究。制定南方丘陵山区主导产业、特色产业的机械化生产技术装备需求目录。畅通农机、应用主体的互馈机制，构建农机研发及应用的闭环发展模式[47]。

2. 实施院校协作攻关

建立“学科+产业”创新模式、高校与科研院所协同攻关机制，共享科研资源与基础数据，提升南方丘陵山区农机农艺融合科技成果的转化率。依托高校优势学科，从产业端出发梳理农机农艺融合领域的瓶颈环节、前沿问题，制定解决“真问题”的方向指南，有组织地开展引领性基础研究、前沿性交叉技术研究。

建设南方丘陵山区农机农艺融合重点实验室，依托国家科技计划项目，深化前沿关键核心技术攻关和基础研究，增强农机装备产业的原创能力。发挥农业农机科研机构掌握地方产业痛点、技术性研究定位的优势，牵头解决南方丘陵山区农机装备技术问题。对于区域性的共性技术问题，采取区域性科研团队牵头、与国家级科研团队联合的方式开展研究。

3. 集聚并分类引导企业

建设一批农机装备产业园区，注重提质升级成效，吸引一批国内外技术领先企业入驻，构建地方管理部门与行业协会的长效合作机制，形成南方丘陵山区农机装备研发和制造基地。

精准把握南方丘陵山区各省份农机装备产业发展态势，形成优势整机企业、零部件企业名单，建立重点企业联络机制、成本共担和利益共享的新型合作机制。健全企业参与“发榜”的制度体系，完善需求导向的科技攻关机制，采取联合攻关、投资并购、产业联盟等方式，推动覆盖整机与零部件企业、贯通行业上下游的高水平协作配套。

引导高端装备制造企业向农业装备制造领域有序转移，鼓励工程、汽车、信息等领域的优势企业参与农机研发制造，培育农业全产业链企业集团。通过首台（套）等政策，引导企业开展科技创新。

（三） 立足示范开展推广应用

1. 在推广端“以点带面”熟化示范

一是搭建熟化定型和试验的示范平台。建设农机装备研发制造与推广应用先导区，优先支持南方丘陵山区建设农机装备的熟化应用试验场、区域性农机试验鉴定中心、农机创新试验基地等；为新型农机装备提供中试验证场景、检测认证体系、智能装备场景测试，筑牢南方丘陵山区适用农机装备快速迭代与大面积推广的基础条件。

二是推动南方丘陵山区农机试验鉴定创新发展。改善实验条件、优化鉴定程序、提升质量与效率，建立农机鉴定机构企业和科研单位之间的动态协同机制；畅通新产品快速鉴定渠道，同步推进标准大纲编制与机具研发，合理缩短产品鉴定周期[48]。分区域、分产业、分作物、分环节开展农机试验验证和示范推广，重点推动一批适应性广、作业效率高、可靠性好、安全性强的丘陵山区适用型农机装备应用示范，加快样品机、首台（套）下地入田试验示范，形成农机典型作业场景应用示范。

三是推进南方丘陵山区农机农艺融合示范基地建设。开展适用机具现场展示、作业演示、农艺农机融合的相关标准、农机农艺融合关键技术集成等方面的示范推广活动，配备技术推广专业服务团队，形成“推广部门+一线专家”推广模式，拓展南方丘陵山区农机装备的应用空间。建议农业农村管理部门、南方丘陵山区各省份在“十五五”时期开展农机农艺融合示范区创建行动，建设一批具有较强引领带动作用的农机农艺融合发展示范县市、示范乡镇，推行“宜机化农艺改造+定制化农机研发”的农机农艺融合发展模式，形成可推广经验。

2. 在应用端优化机具与服务供给

一是推动农机大数据的标准化和共享机制建设。系统编制数据资源管理办法、数据生产规范、数据共享机制等基础性制度文件，明确数据所有权、使用权、管理权的边界，为农机大数据的数据归集、应用管理、开放共享等确立制度依据。构建农机智能管理服务大数据平台，确立合理的开放路径和利益分配机制，打破数据壁垒，促使不愿共享转变为主动共享，为农业经营主体提供涵盖农机作业、农技推广、农机共享、农机鉴定、农机维修的一站式服务[49]。形成制度规范保障共享机制、平台应用驱动制度优化的良性循环，支撑农业生产数字化转型与智能化升级。

二是增加优质机具供给。发挥农机购置与应用补贴政策的导向作用，推行“优机优补”“有进有出”。通过新农机试点、专项鉴定等方式，推动南方丘陵山区各省份将特色农业生产所需机具纳入补贴范围，提高产业发展急用机具的补贴额测算比例，让更多的经营主体购得起农机，形成更大的农机市场。推介南方丘陵山区先进适用机具，引导大小农户、农业生产经营组织合理购置与科学使用，稳健提高先进适用机具的保有量[49]。

三是增加专业服务组织供给。按照“一村一农机大户、一乡一农机合作社、一县一综合农事服务中心”方式进行梯度布局，吸引社会资本投入农事服务中心建设。鼓励农业经营组织建设和运营农事服务中心，保持农机装备自用与对外服务相结合。支持专业社会化服务组织配置先进适用农机装备。发展订单式、共享农机、“平台+N”等服务作业模式，培育高素质农机手队伍，提高社会化服务的组织化和标准化水平。

四是推进专家科技服务下沉。在南方丘陵山区各省份，以行政村为单元，采取“志愿服务+适当补助+动态管理”模式，构建精准化、网络化、可持续的新型科技服务推广体系。建立面向“土专家”、种植养殖大户、高素质农民、返乡创业青年等的多元化选拔机制，“行政村提需求、乡镇汇总、县市组织”的系统化培训机制，实施与绩效挂钩的激励和动态管理，深化“选育用管”，建立扎根农村的“本土专家”队伍。推动服务模式从单一技术指导向农机农艺融合的全程集成方案转型，利用“示范田+虚拟课堂”实施线上线下互动，在产业链上进一步延伸服务。

（四） 提供支撑保障体系

1. 加大科技创新支持力度

针对南方丘陵山区农机农艺融合的重点区域、重点产业、重点环节，将丘陵山地农机制造作为特殊产业，设立农机农艺融合发展创新专项，提高对丘陵山地农机研发的支持力度。设立农机农艺融合发展引导基金，引入市场机制和金融资本，为农机研发与成果转化提供资金支持。提供农机发展相关的创新金融产品，将符合条件的农机装备项目纳入国家专项债券、地方政府债券支持范围，推动农机装备产业园区、制造基地等与银行、资本市场的深度合作。引导信贷担保业务向中小型农机企业倾斜，释放中小型企业在单型、单品种、单模式专用型机械研发推广方面的优势。

2. 优化政府补贴方式

探索多元化的南方丘陵山区农机补贴支持方式，实施购置补贴、贷款贴息、融资租赁承租补贴相结合的综合补贴方式，开展由购置补贴向作业补贴的转型试点。探索实施差异化定额补贴，将反映产品性能的参数纳入到分档分级指标体系中，强化技术评价先进性、机具稳定性方面的要求；拉开先进技术与普通产品的补贴差距，引导企业开展高端智能装备技术创新，逐步淘汰落后产能。梳理全国农机农艺融合发展的短板机具目录、南方丘陵山区各省份农机装备需求清单，针对短板机具实行差异化的政策扶持，精准提升农机装备水平。对农机农艺融合发展的关键环节和重点领域给予普惠化补贴，激发农民采用新技术、新机具的积极性。

五、 南方丘陵山区农机农艺融合的未来发展方向

（一） 系统化集成与低空经济融合

南方丘陵山区农机农艺发展趋向“空天地”集成创新，将与正在兴起的低空经济深度融合，形成互为支撑的新格局。发展低空经济，引入无人机、遥感技术等科技手段以及创新的产业模式，发挥灵活性突出、不受地形限制的优势，在南方丘陵山区的精准施药、授粉、施肥、播种，高频次农田遥感监测等方面提升农业生产效率，为智慧农业、精准农业提供解决方案。也将催生包括无人机运营服务、农业低空数据洞察在内的一系列专业服务和新业态，贯通从低空智能装备制造、飞行服务到农业数据增值服务的全产业链条[50]。低空经济可促进南方丘陵山区农业发展，“空天地”集成系统将从技术框架演进为培育农业新质生产力、推动农业转型升级的重要支撑。

（二） 数智化的农机农艺融合发展新支撑

大数据、云计算、区块链、物联网、人工智能等信息技术构成农机农艺融合的技术基础，具有适用农业生产全过程的通用性、推动农业数智化转型的引领性[51]。可针对每个微小地块生成“全域最优农艺处方”，直接驱动由移动网络连接的智能农机集群（含无人机、无人拖拉机、特种机器人），在复杂的丘陵地带进行自主且协同的精准作业，确保最优农艺理念在田间得以精准执行。数智化的演进，将推动南方丘陵山区农机农艺融合发展为具备自感知、自决策、自执行、自优化功能的智慧农业有机体，将农艺专家的知识进行标准化、模型化处理，通过智能农机实现大规模、标准化、个性化的精准应用，成为提升作业效率和农产品品质的核心驱动力、南方丘陵山区农机农艺融合发展的新支撑。

（三） 定制化的农机农艺租赁新模式

相较于平原地区，南方丘陵山区的农业机械化发展受地形破碎、地块零散、作物品类多样、经营规模偏小等因素的制约，对农机的适应性、灵活性、多功能性提出更高需求[52]，而购齐购全所需机型来满足生产面临成本过高、闲置维护、资源浪费的挑战。定制化的农机农艺租赁模式有望激发南方丘陵山区未来市场需求。一方面，分离农机的所有权和使用权，将高额购置转变为按需租赁，可显著降低农户使用先进农机的经济和技术门槛。可根据不同季节和作物需求，灵活租用专用机具，实现“用什么租什么”，精准匹配复杂多变的作业场景。另一方面，未来的农机租赁将从单纯的设备租赁模式转向“数据驱动的全程化服务订阅”，租用的不仅是农机，而是内嵌精准农艺知识的“智能作业服务包”，动态提供从种植到收获的标准化、定制化作业服务，通过智能农机落实最佳农艺实践。

（四） “绿智化”的农机农艺融合发展目标

南方丘陵山区农机农艺融合未来发展目标是“绿智化”，即追求绿色发展与智能技术的深度融合，核心在于利用智能化技术，精准破解生态脆弱与发展需求之间的矛盾，构建科技赋能的智慧生态农业体系；确保南方丘陵山区在推行农业机械化的同时，能够守护绿水青山，兼顾高效绿色高值农业和永续发展目标[53]。采用电力、氢能等清洁能源驱动的智能农机，借助路径规划与精准作业的技术优势，深度结合保护性耕作等绿色农艺措施，降低碳排放并缓解土壤压实问题，有效防控水土流失。应用遥感监测与变量施用技术，开展农药、化肥的精准减量与高效利用，从源头控制农业面源污染。依托物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等信息技术，构建农产品“绿色足迹”可信认证体系，将生态优势转化为市场品牌价值，助力域内农业迈向可持续、高质量发展阶段。

六、 结语

南方丘陵山区农机农艺融合发展是突破当前农业现代化瓶颈、实现乡村振兴、推进农业新质生产力发展的关键路径。推动南方丘陵山区农机农艺融合，绝非单一技术或环节的改进，而是涉及多维度、多主体的复杂系统工程，需要构建“地 ‒ 机 ‒ 艺”三维协同适配支撑技术，形成区域差异化的装备配置与技术谱系，保持服务需求与适度规模经营的智能耦合，开展绿色化、信息化、适老化的融合创新，构建包括顶层设计、科技创新、示范推广、政策保障在内的完整生态系统。

未来，南方丘陵山区农机农艺融合将朝着系统化、数智化、定制化、“绿智化”的方向演进，相关研究与应用需在深度和广度上取得新突破。① 在研究层面，面向丘陵山区智能装备地形自适应技术瓶颈，研制多地貌兼容的模块化装备系统；超越“地 ‒ 机 ‒ 艺”的静态适配层次，探索动态智能耦合机制，如基于数字孪生技术构建“虚拟丘陵山区”仿真平台，设定平台产量预测准确率不低于95%、资源决策吻合度超过90% 的验证指标，为装备创新与农艺方案提供低成本的试错环境；探讨作物生理生态与微型智能农机作业的互作机理，为精准变量作业提供理论依据；构建涵盖经济、社会、生态效益的综合评估体系，量化融合发展的多重价值。② 在应用层面，探索可推广的农机租赁模式，设计高效的利益联结机制，激励小农户广泛参与基于社会化服务的规模化经营；配套“按作业效果付费”的金融保险产品，降低新技术应用的风险；构建开放共享的田间数据产权与使用规则，释放农业大数据的驱动潜能；强化政策评估与动态调整机制，确保技术推广与区域需求的精准匹配，推动农机农艺向人机智能协作、数智赋能的农业新质生产力范式跃迁。

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基金资助

中国工程院咨询项目“南方丘陵山区农机农艺融合发展战略研究”(2024-XZ-51)

岳麓山实验室项目(2024RC2096)

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