World Agriculture （总 398）
摘要： 发展低碳农业， 推进农业机械节能减排， 是促进农业经济持续健康发展的重
要举措。 本文介绍了近年来美国的农业和生物能源政策的基本情况， 从联邦政府、
州政府、 农业机械生产企业、 农业科研院所和行业协会等 5 个方面阐述了美国推进
农业机械节能减排的相关措施， 提出了中国发展低碳农业机械化的有关政策建议。
关键词： 美国； 低碳； 节能减排； 农业机械化
美国低碳农业机械化技术
发展及对中国的启示
笮 刘恒新 1 李斯华 1 何 进 2
低碳农业机械化是与低碳农
业、低碳经济一脉相承的发展模
式，是指以低能耗、低排放、低
污染为特征的农业机械化发展方
式。包括两个方面的内涵：一是
依靠先进适用的机具和技术，在
农业机械使用环节达到节能减排
的目的；二是通过科学合理的机
械化生产方式，推动农业行业节
能减排目标的实现。20世纪 40年
代美国基本实现了农业机械化，
目前拥有各种型号的拖拉机 500
万台左右、联合收割机 150 万台
左右；农业生产过程中的深松机
械、整地机械、播种机械、植保
机械、联合作业机械配套齐全，
畜产品生产过程中的饲料粉碎机、
挤奶机、牛奶保鲜加工成套设备
已广泛应用。现代化的激光、计
算机、声控等高新技术已在农业
机械化上大量采用。面对农业的
可持续发展，关注美国的低碳农
业机械化技术发展对于推动中国
农业机械化发展方式转变有重要
意义。
一、美国生物能源
政策的基本情况
美国是世界第一能源消费大
国和温室气体排放大国。据国际
能源署 （IEA） 发布的统计数据，
美国在 2009年消费 亿 t石油
总量（约合 亿 t标准煤），此
项能源消费统计包括原油、核能、
煤炭、天然气和水电等再生能源。
美国每天平均消耗大约 1 900万桶
石油，每年美国人均能源量消耗
是中国人均能源消耕量的 倍。
美国的二氧化碳排放量约占世界
的 1/4。
美国高度重视能源安全问题，
致力于发展生物能源和节能减排
技术。据美国农业部预测，从
2008—2035 年，世界能源需求将
增长 36%，世界能源消耗量的增
长速度将高于世界人口总量增长
速度。美国有关机构通过测量整
个生产生活过程中的排放数据表
明：与化石燃油相比，使用玉米
乙醇可减少 20%左右的温室气体
排放，而使用生物柴油、纤维素
生物燃料则减少 50%~60%的温室
气体排放。基于降低美国对外国
原油的依赖、缩减温室气体的排
放、促进新能源产业发展的考虑，
2007年 12月美国总统签署通过了
能源独立和安全法案（EISA），其
主要内容有：提高机动车燃料经
济性标准，计划到 2020年轿车和
轻型卡车平均经济性标准应为
40%；
发展可再生能源，计划在 2022年
将生物燃料产量提高到每年 1 360
亿 L，取代大约 900 亿 L化石燃
油，是当前水平的 4 倍。2009 年
5月初，美国总统签署了一项关于
发展先进生物燃料的总统令，美
国能源部、农业部和环境保护署
组成了一个跨部门的联合工作小
组，对实施和协调生物燃料发展
规划进行统一领导。
值得注意的是，美国政府对
每年从玉米、大豆中提炼生物质
燃油 （玉米乙醇和生物柴油） 总
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量设定了 567 亿 L的限额。这是
由于土地从植被覆盖区转为农田
时，土壤中将释放出大量的二氧
化碳和其他温室效应气体，因此
美国农业部一直在实施旨在保护
国家自然资源的“土地休耕计
划”，保持玉米、大豆的产量相对
稳定，防止生物燃料工业与地争
油、与民争粮。目前，美国玉米
产量的 25%用于加工乙醇，大豆
产量的 10%用于加工生物柴油，
已基本达到 EISA规定的上限值，
此后将主要发展其他的新型生物
燃料 （Other advanced biofuel） 为
主。近年来，在不对农、林业布
局作大变动的前提下，美国致力
于纤维素生物质燃料 （Cellulosic
biofuel） 的生产，并且瞄准以水藻
为原料的第二代新型生物能源的
开发利用，计划到 2025年生物燃
油可以替代美国原油消耗的 25%。
2011年 8月在密苏里州一家
加油站了解到，普通的 87标号汽
油售价 美元 /L，而按 1∶9混
合乙醇 89标号的燃油售价为
美元 /L。由于混合燃油价格便宜，
吸引了不少车主购买。许多加油
站还设有单独的生物燃油加注机
位，方便顾客使用。
二、美国推进农业机械
节能减排的具体做法
美国农业是用现代科学技术
装备起来的高效率的大农业，具
有生产手段机械化、智能化、信
息化的特点。农业机械是美国现
代农业的重要标志，农业生产燃
油消耗份额不容忽视。据美国农
业部测算，与食品有关的能源利
用占国家能源总消费份额从 2002
年 的 % 增 长 到 2007 年 的
%。发展低碳农业，推进农业
机械节能减排，是保持美国农业
经济持续健康发展的重要举措。
近年来，在美国政府的引导下，
各有关农业机械企业、院校、协
会等单位和部门采取了多项对策
措施，取得了一定的成效。
（一） 联邦政府积极发展生物
能源， 逐步实行更严格的排放标准
联邦政府从新能源供应和限
制排放两个环节来推进农业机械
节能减排。①联邦政府通过了
EISA，安排多个拨款项目，支持
开展可再生能源的研究开发，扶
持发展生物燃料提炼厂。2011 年
4 月 15 日，美国农业部 （USDA）
与能源部 （USDE） 发表联合声
明，将在 3~4 年内为先进生物能
源以及高价值生物基产品等研发
项目提供 3 000万美元资助。美国
政府通过税收优惠等措施，鼓励
生物燃油加工。目前，美国现有
加工生产生物燃油的企业 200家，
年产量达到 500 亿 L，比 2006 年
翻了一番多，实现了自给自足。
预计 EISA使得美国 2022 年在交
通方面减少 68万 t的二氧化碳气
体排放，相当于减少 2 400万辆汽
车的排放量。②针对农业机械、
工程机械以及舰船、航空器等机
械设备，美国环境保护署（EPA）
发布了新的非道路机动设备柴油
机的第四阶段 （Tier4） 的强制性
排放标准，设定了标准过渡期和
执行期，旨在大幅度减少二氧化
碳等废弃物的排放。以 75~129kW
的柴油机为例，要求 2012—2014
年为第四阶段过渡期，2015 年为
正式实施期，每千瓦时油耗最大
的氮氧化物排放量为 ，非甲
烷碳氢化合物排放量为 ，颗
粒物排放量为 ，与第二阶段
（2003年） 的标准相比，排放量降
低了 90%左右。
（二） 地方政府实施农场主节
能改造计划， 并对新购置农业机
械予以免税政策
密苏里州位于美国中部地区，
拥有超过 10 万个农场，盛产玉
米、大豆、油子、大米、棉花以
及牛、家禽、猪等畜产品，每年
所生产的农作物与牲畜价值超过
50亿美元，是美国重要的农产品
生产地区。密苏里州已将玉米和
大豆分别用于乙醇汽油和生物柴
油的生产制造。密苏里州正在执
行一项美国能源部资助，密苏里
农业厅、密苏里大学和 EnSave公
司具体实施名为 MAESTRO 项目
（Missouri Agricultural Energy Saving
Team- A Revolutionary Opportuni-
ty），该项目通过补贴和低息贷款
的办法，刺激农场主改造老旧的
电机、泵等高能耗设备，从而达
到提高能源效率 15%以上的目标。
具体内容包括：提供免费的技术
援助，在评估农场和家庭能源消
耗和编制更新改造规划时，农场
主将有可能获得高达 75%的项目
评估费用补贴 （评估总额不超过
5 000 美元），和 5 万美元以下的
3%低息贷款。据介绍，该项目开
始于 2010 年 7 月，共实施 3 年，
目前已经有 30个农场受益，每个
农场每月节省能源方面的费用为
500～600美元。
密苏里州政府在商品销售环
节一般都要征收 %左右的消费
税，但对农业机械销售环节实施
免税的优惠政策，此举大大鼓励
了农场主购买新型的农业机械。
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同时，州政府还允许农场主根据
当年农作物的收成情况，自主确
定农业机械的折旧率，以减少收
入所得税的支出。
（三） 农业机械生产企业不断
改进技术， 致力于提高燃油经济
性和机械使用效率
美国约翰迪尔公司 （John
Deere） 是目前世界最大的农业机
械制造商和世界第二大工程机械
制造商，位居世界 500 强前列。
约翰迪尔公司从生产犁耙起步，逐
步向大型农业机械领域拓展。产品
包括迪尔拖拉机、联合收割机、摘
棉机、喷药机、青贮机械、整地
机、播种机和农业服务等。约翰迪
尔公司非常重视中国市场，1978
年援建了黑龙江农垦友谊农场，目
前已在中国佳木斯、哈尔滨、天
津、宁波等地建立了 6家农业机械
产品研发、生产和投资公司。
约翰迪尔公司为适应美国新
的排放标准，十分重视产品的技
术创新，平均每天的研发投入超
过 200万美元。
在发动机创新方面的措施有：
①研发新型适应生物燃油的发动
机，通过生物燃油部分取代化石
燃油来减少温室气体排放。目前
约翰迪尔公司生产的发动机都能
够采用 5%的生物柴油 +95%的化
石燃油。②通过应用新型技术，
如装备专利的风扇驱动、冷却系
统，提高了燃油效率，降低了动
力消耗。约翰迪尔公司新一代的
PowerTech Plus发动机相对原来的
发动机，能减少 2%~7%的燃油消
耗。在达到美国联邦尾气排放标
准的同时增强了动力性能，并有
充足的额外功率储备。8R/8RT型
拖拉机是美国内布拉斯加州拖拉
机实验室测试过的节油性能最优
的农用拖拉机。
在新型技术应用方面的措施
有：①广泛采取复式作业模式，
农业机械一次进地可实现多个作
业项目，减少辅助作业时间，从
而提高机具效率，能降低燃油消
耗和废气排放。如 7760型自走式
摘棉机能一次完成田间采棉和机
载打包，可以实现连续不停顿的
田间采棉作业；4930 型喷药机改
进了药液加注装置，大幅度提高
药液装载速度（目前每 3min可达
4 543L），实现高效喷药作业，减
少了药液和燃油消耗；1590 型免
耕条播机可一次完成开沟、排种、
施肥、镇压等多道工序，大幅度
减少了燃油消耗。②广泛运用全
球定位系统 （GPS），实施数据采
集及田间耕作、播种、施肥、喷
农药和收获等作业的精确定位，
并自动控制农业机械的运动路径
和作业参数，以减少重复作业面
积和工序，从而达到提高效率和
降低燃油消耗的效果。约翰迪尔
公司的大功率拖拉机、联合收割
机都安装了 GPS和车载智能操作
系统，农户可免费获得相关的技
术培训和咨询服务。目前美国已有
50%以上的农场采用 GPS辅助农业
生产，有针对性地施肥、灌溉，大
大提高了整片土地的生产率。
（四） 农业科研院所重视发展
低碳农业， 大力推广保护性耕作
技术
美国是世界上最早研究和推
广保护性耕作技术的国家。美国
在 20世纪 20~30年代就利用大型
机械翻耕大面积农田，一场著名
的“黑风暴”从美国干旱地区刮
起，席卷 2/3的美国大陆，刮走地
表层 10~50cm厚度的肥沃土壤
亿 t，冬小麦减产 51 亿 kg。1935
年美国成立了土壤保护局，从此
开始研究改良传统翻耕耕作方法，
探索实行保护性耕作技术。保护
性耕作的核心内容是放弃传统深
翻或轮耕作业，采用免耕少耕、
秸秆覆盖等技术，可以明显减少
土壤风蚀，增加雨水积累，从而
大大缓解了传统耕作对生态环境
破坏的压力。同时，原来农作物
从耕种到收获一般需要农业机械 7
次进地作业，如今只需要 3 次
（播种、植保、收获） 就可以了，
从而减少了农用燃油的消耗，也
实现了农业机械节能减排目的。
有报告显示，采用传统耕作方法
种植玉米每公顷消耗燃油 ，
而 保 护 性 耕 作 方 法 仅 需
~。联合国粮农组织称这
种耕作法为新的耕作革命。
据美国保护性耕作组织近期
报道，美国至少有 50%的耕地实
行各种类型的保护性耕作，其中
作物残茬覆盖耕作占 53%、免耕
占 44%。截至 2010年年底，美国
保护性耕作实施面积达到近 3 000
万 hm2，保护性耕作作物种类包括
玉米、小麦、大豆等常规作物，
以及棉花、蔬菜、马铃薯、番茄
等经济作物，主要采用免耕、少
耕、垄作免耕等技术模式。
为缓解能源紧张以及适应气
候变化趋势，美国农业部 2011年
组织了密苏里州等 9个州 11个机
构的土壤、推广、气候、经济等
方面的专家，斥资 2 000万美元启
动美国玉米带作物种植体系研究
项目。项目的目标之一就是评估
整套作物的生长管理方法对碳、
氮和水分布的影响，研究建立实
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现减少温室气体排放、氮损失的
新型生产模式。这些生产模式包
括免耕、作物轮作、排水管理、
作物覆盖等。
（五） 有关行业协会发挥组织
协调的优势， 积极推动低碳农业
技术的推广应用
密苏里州农场局 （MFB） 是
一个州级民间性质的农业协会，
是美国农业协会（AFB） 的一个分
支机构。AFB的总部设在华盛顿，
负责收集全国各州农业协会提出
的意见和建议，在农业税收、环
境保护、政府投入等方面代表农
户与国会打交道，争取有利的扶
持政策。MFB成立于 1950年，现
有 万名会员，其中 50%是农
民会员，包括玉米、大豆、棉花
等种植户和牛羊养殖户。每名会
员需缴纳年费 32美元。MFB为会
员提供 4 方面的服务：一是代表
会员的利益，参与全国性和密苏
里州农业政策的评估与制定。二
是向会员提供最新的农业技术、
农产品价格等信息服务和农业保
险。三是通过实施项目，向会员
推广普及先进适用的农业技术。
四是向年轻农场主提供学习培训
机会，使其成长为职业农民。农
场局还鼓励农场主之间开展合作
互助，共同使用大型农业机械，
以提高机具利用效率。在 MFB的
引导下，密苏里州近 20年来保护
性耕作发展很快，免少耕面积占
全州耕地面积的比例已由过去的
20%上升到现在的 80%。
密苏里州玉米种植者协会
（MCGA） 成立于 1978年，是一个
致力于增加玉米生产利润的农
民基层组织。其主要职责包括：
①参与政府与玉米法案相关的
工作；②发展和扩大玉米市场；
③收集和发布玉米生产的相关信
息；④与相关组织和产业建立联
盟。近年来，协会致力于生物燃
料 （如玉米乙醇） 的研究与市场
需求调研，教育农民和消费者增
加对乙醇生产等农业产业的了解，
向农户推荐统一的种植品种和种
植模式，推广使用先进的玉米耕
种方法和秸秆处理办法，以保护
环境和提高利润。
密苏里州大豆协会 （MSA）
是一个全州范围内的组织，旨在
代表密苏里州大豆生产者的利益。
通过宣传立法、公共政策措施和
全州的教育培训工作来增加密苏
里州种植大豆农民的盈利能力，
可影响密苏里州大豆生产的公共
政策。在低碳农业技术方面，大
豆协会致力于解决由大豆生产生
物燃油的研究和市场需求调研，
通过对农民进行培训和对消费者
进行培训，促进基于大豆的生物
燃油的应用和发展。参与和促进
环境保护工作，帮助农户采用先
进的耕作方式 （如免耕、秸秆覆
盖等），改良农田土壤。
三、对中国发展低碳农业
机械化的启示和建议
联合国气候变化框架公约的
《京都议定书》自 1997年 12月签
署之后，控制二氧化碳等温室气体
排放就成为了一个世界性话题。特
别是 2009年联合国气候哥本哈根
大会的召开，世界对中国的节能减
排更加关注。节能减排，不仅是一
个关系到农户切身利益的经济问题，
还是一个世界关注的政治问题。
（一） 启示
通过对美国低碳农业机械化
技术发展的了解，有两点启示。
1.发展低碳农业机械化， 是实
现中国节能减排目标的重要举措
2009年 11月中国政府正式对外宣
布控制温室气体排放的行动目标，
决定到 2020年单位国内生产总值
二氧化碳排放比 2005年下降 40%~
45%，并将此减排目标将作为约束
性指标纳入国民经济和社会发展
的中长期规划中。在如此短时间
内这样大规模降低二氧化碳排放，
需要各行各业的共同努力。中国
2010年拥有各类农业机械总动力
亿 kW，农业生产燃油消耗量
3 万 t，其中柴油 3 484万 t。
农业现代化离不开农业机械化。
当前中国农业耕种收综合机械化
水平为 %，还有较大的发展空
间，农用燃油的消耗总量还将继
续增长，需要用最经济的燃油消耗
来达到最高效的农业机械作业。因
此，农业机械行业推进节能减排的
任务十分艰巨、十分迫切。
2.发展低碳农业机械化， 是一
项需要统筹推进的系统工程 农
业机械节能减排体现在农业机械
科研、制造、使用、维修、培训
和管理等各个环节，需要多个部
门的协调配合，加大政策支持力
度，综合应用技术、经济、法律
等手段，通过行政推动、行业引
导、市场拉动等措施，发挥各个
市场主体参与农业机械节能减排
的积极性和主动性。
（二） 建议
为推进中国低碳农业机械化
发展，建议采取以下措施。
1.密切跟踪国际新能源发展态
势， 鼓励农户使用清洁的、 可再
生能源 应借鉴美国、欧盟、巴
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西等国家和地区的生物能源政策，
积极推进中国生物能源的产业化
进程，尤其重点发展优质木本油
料作物和海藻类生物燃油。可通
过补贴和税收等政策，降低生物
燃油的生产成本和使用成本，鼓
励用户购买使用。发挥购机补贴
的政策导向作用，适当提高新能
源动力机械和装备的补贴力度，
在水电、风电、光能充裕地区，
大力发展电力农产品加工机械、
小型电能植保机械、耕整机械、
设施农业装备，建设一批布局合
理的电力排灌站。
2.鼓励农业机械生产企业技术
创新， 不断提高农业机械产品的
能源利用效率 积极引导科研院
所、大专院校和农业机械生产企
业等单位，通过科技支撑计划、
行业科技计划及地方科研专项等
项目，采用先进技术、先进工艺
和先进材料，加快研发拥有自主
知识产权的农业机械节能减排技
术和产品。应用 GPS等现代信息
手段，努力提高产品使用性能和
产品质量，挖掘节能减排潜力，
从源头上保证农业机械节能减排
效果。从 2010 年 10 月 1 日起，
包括拖拉机、联合收割机在内的
中国非道路车辆和机械排放标准
开始执行进入第二阶段限值，即
开始执行国Ⅱ排放标准。中国要
健全农业机械节能减排技术法规，
强化农业机械设备的能耗检测，
加强农业机械推广鉴定管理，切
实将国Ⅱ排放标准执行到位。严
格 《国家支持推广的农业机械产
品目录》准入条件，限制高能耗、
高污染产品进入目录。
3.大力推广农业机械化节能减
排技术， 提高资源综合利用水平
加强农机农艺结合，制定科学合
理、相互适应的农艺标准和机械
作业规范。在农作物的耕作、种
植、植保、收获以及农产品初加
工等环节，积极推广节油、节种、
节地、节水、节肥、节药等节约
型农业机械化技术和机具。发展
基于 GPS的精准农业，加快多功
能、智能化、经济型机具的推广
应用。要全面实施 《保护性耕作
工程建设规划》 和保护性耕作技
术推广项目，推广免耕、少耕的
现代农业耕作制度，减少机械进
地次数，降低能源消耗。争取实
施机械化秸秆还田作业补贴，大
力推广农作物秸秆综合利用技术，
实现秸秆的资源化、能源化、清
洁化利用，避免秸秆焚烧现象发
生。将农业机械化节能减排技术纳
入全国农业机械化教育培训大行动
和阳光工程农业机械培训的重要内
容，培养懂技术、会操作、善维护
的新型农业机械驾驶操作人员。
4.加强农业机械社会化服务和
组织管理， 提高农业机械的作业
效率 积极推进农业机械社会化
服务模式创新，引导农户统种统
管和连片种植，通过集团承包或
代耕代种代管代收等手段，逐渐
实现标准化和规模化作业；精心
组织好农业机械跨区作业，加强
农业机械化生产信息的采集和发
布，合理安排小麦、水稻和玉米
机收、水稻机插秧等跨区作业线
路；在重要农时作业前，开展农
业机械检修保养，支持农民开展
柴油发动机的喷油泵校准，保证
机具以良好的技术状态投入生产，
从而达到减少机具作业空耗时间，
提高农业机械使用效率，降低农
业机械单位作业面积能耗的目的。
5.鼓励开展农业机械报废更
新， 进一步优化农业机械装备结
构 及时淘汰超期服役、能耗高、
污染重、效率低的老旧农业机械，
是推进农业机械化可持续发展的
重要内容，也是农业生产节能减
排的必然要求。要在拖拉机、联
合收割机禁用与报废标准的基础
上，进一步完善农业机械更新报
废标准体系，建议中央财政设立
农业机械更新报废专项资金，鼓
励农民依法报废老旧农业机械。
同时，还要将农业机械报废更新
的扶持措施与农业机械购置补贴
政策紧密结合起来，开展农业机
械以旧换新，合理配套动力结构，
鼓励发展大中型、多功能机型，
推动中国农业机械由传统粗放型
向高效节能环保型发展。
参考文献
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法案中生物能源政策调整对我国粮食
安全的影响［J］ .农业经济问题 （增
刊） .
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http：//
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作者单位： 1农业部农业机械化管理司
2中国农业大学
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