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(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定總站，農(nóng)業(yè)機械化技術開發(fā)推廣總站，北京市，100122)

0 引言

農(nóng)業(yè)機械化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的基礎，是提升農(nóng)業(yè)綜合效益，提高我國農(nóng)產(chǎn)品國際競爭力的關鍵因素，是應對農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移，解決“誰來種地”問題的重要途徑?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)必須也必然以機械化為基礎，只有機械化才能實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，獲得規(guī)?；男б妫拍苁棺鳂I(yè)質(zhì)量均齊一致，高效優(yōu)質(zhì)地實現(xiàn)農(nóng)業(yè)技術要求[1]。由于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平不高，受農(nóng)產(chǎn)品價格“天花板”和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本“地板”抬升的擠壓，同時隨著勞動力成本上升較快，農(nóng)業(yè)機械化顯得更加迫切和重要。近十幾年來，我國農(nóng)機化事業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展，特別是動力機械、耕整機械、收獲機械飛躍發(fā)展，把廣大農(nóng)民從艱苦的農(nóng)事作業(yè)中解放出來。目前我國農(nóng)業(yè)機械化率已超過70%，但主要農(nóng)作物從種到收，機械化植保成為其中比較落后的環(huán)節(jié)與重要短板，加快補齊農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化短板現(xiàn)已成為全社會的共識，補齊我國農(nóng)業(yè)的短板，最終服務農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，同時促進農(nóng)民增收。

隨著國家大力推進農(nóng)作物病蟲害專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治，我國新型高效植保機械迎來了難得的發(fā)展機遇期。但由于現(xiàn)行的種植栽培模式，完全沒有考慮滿足植保機械作業(yè)問題，各種高效自走式噴桿噴霧機和風送噴霧機舉步維艱，植保無人飛機異軍突起。2016年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部啟動實施了“到2020年化肥、農(nóng)藥使用量零增長行動”。要求植保工作既要把病蟲危害控制在最低程度，實現(xiàn)控害穩(wěn)糧；又要減少病蟲防治次數(shù)和農(nóng)藥使用量，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平，實現(xiàn)提質(zhì)增效。本文研究了通過調(diào)整作物種植栽培模式，滿足自走式噴桿噴霧機和風送噴霧機下地作業(yè)，充分發(fā)揮其農(nóng)藥利用率高、施藥均勻性好、對靶性強、作業(yè)效率高等優(yōu)勢，促進農(nóng)藥減施增效，實現(xiàn)農(nóng)藥使用量零增長。

1 我國植保機械基本情況

改革開放以來，我國機械化植保與施藥技術的發(fā)展是緩慢的，極不適應現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，已成為我國農(nóng)機化發(fā)展進程的重要短板與制約整個植保行業(yè)發(fā)展的重要因素。我國植保機械與施藥技術落后的現(xiàn)狀與我國快速發(fā)展的農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)狀極不相稱，已嚴重妨礙了農(nóng)作物病蟲草害的防治工作，帶來了諸如農(nóng)藥利用率低、環(huán)境污染、作物藥害、操作者中毒等負面問題，擴大了不應有的損失并引發(fā)其他不良后果。進入21世紀之初，我國生產(chǎn)和使用的植保機械仍然以背負式手動噴霧器、背負式機動噴霧機、擔架式液力噴槍噴霧機仍占有重要份額，這些都屬于20世紀60年代定型的產(chǎn)品，也就是“工農(nóng)-16”“動18”和“工農(nóng)-36”老三樣，不論是結(jié)構(gòu)型式還是技術性能都很落后，技術含量低，結(jié)構(gòu)簡單，所有的手動噴霧器僅配備一種切向離心式噴頭，完全不適應不同作物，不同病蟲草害防治的需要。再加上制造工藝粗糙，產(chǎn)品質(zhì)量更是無法保證。國家植保機械監(jiān)測中心監(jiān)督檢查結(jié)果顯示產(chǎn)品合格率長期徘徊在60%左右，市場抽檢合格率更低，跑冒滴漏現(xiàn)象仍然比較嚴重。

直到2009年以后，隨著農(nóng)作物病蟲害專業(yè)化防治服務組織的涌現(xiàn)，國家大力推進農(nóng)作物病蟲害專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治工作，對新型高效植保機械的需求空前高漲，植保機械才迎來了快速發(fā)展期。各種高地隙自走式噴桿噴霧機應運而生，植保機械企業(yè)快速崛起；牽引式、車載式、自走式、遙控式風送噴霧機不斷涌現(xiàn)，較好地滿足了果園、環(huán)衛(wèi)和防蝗等對高效藥械的需求。到2012年無人機開始進入植保機械行業(yè)，近幾年都以翻倍的速度迅猛發(fā)展，有效地彌補了自走式機械不能達到或不能解決的丘陵山區(qū)農(nóng)作物植保領域，到2019年已發(fā)展到50 970架，作業(yè)面積達29 330 khm2，我國也一舉成為全球植保無人機保有量最大、作業(yè)面積最大的國家，涌現(xiàn)出了深圳大疆、廣州極飛等植保無人機龍頭企業(yè)。據(jù)全國農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心統(tǒng)計，到2019年，全國的專業(yè)化病蟲害防治服務組織已擁有各種大中型高效施藥機械63.4萬臺，日作業(yè)能力達到7 399 khm2。

2 存在問題與原因分析

我國植保機械長期處在農(nóng)機行業(yè)的邊緣位置，條塊分割嚴重，研制生產(chǎn)和使用技術脫節(jié)，對施藥技術重視不夠，沒有專門的研究和管理機構(gòu)。沒有建立完善科學的植保機械評價體系，難以引導正確的發(fā)展方向。現(xiàn)有的植保機械生產(chǎn)企業(yè)在長期惡性競爭下，積累少，研發(fā)投入不足，不了解植保機械的發(fā)展方向，只能進行一些簡單的仿制，在新產(chǎn)品的開放上常走彎路。由于小型噴霧器技術含量低、利潤低，容易仿造，有實力的企業(yè)大都不愿投資開發(fā)新產(chǎn)品。而大型噴霧機技術含量高，現(xiàn)有的植保機械廠根本沒有能力生產(chǎn)?，F(xiàn)有的種植模式從不考慮方便施藥機械作業(yè)，一味強調(diào)機械設計要符合農(nóng)藝要求，讓研究設計單位望而卻步。其原因如下所示。

1) 機械化植保的特殊性。植保機械是涉及農(nóng)機、植保、農(nóng)藥、環(huán)境、生態(tài)等多領域的一類特殊農(nóng)機具，相對于常規(guī)的農(nóng)業(yè)機械又具有三個方面的顯著特點。一是涉及安全性問題多。機器本身的安全性問題只是其中一個方面，安全性還關系到施藥人員安全、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和農(nóng)作物產(chǎn)量安全。二是對使用者要求高。機手除了要懂得機器本身的性能和操作技術外，更重要的是還要懂得農(nóng)藥的性能、病蟲草害的發(fā)生特點、防治適期、施藥技術等。三是機械主要在作物生長期間作業(yè)。不像其他農(nóng)業(yè)機械主要是在種植前或收獲時使用，受種植模式影響不大、不用擔心碾壓作物，而自走式植保機械的作業(yè)受種植模式和作物生長期影響巨大，既要高效作業(yè)，又不能碾壓作物?？梢?，植保機械雖然在整個農(nóng)機行業(yè)屬于一個小的分支，地位較低，重視不夠，但植保機械對安全性要求更廣，對使用者要求更高，對作業(yè)條件要求更苛刻，因此研發(fā)生產(chǎn)的難度就更大。過去一些生產(chǎn)小型植保機械的企業(yè)，難以具備轉(zhuǎn)型升級生產(chǎn)新型高效植保機械的能力和條件?，F(xiàn)有的部分大型農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)由于對施藥技術、植保技術研究不夠，也不敢輕易涉足。這些都造成了我國植保機械發(fā)展緩慢，嚴重落后于發(fā)達國家的水平，與整個農(nóng)機行業(yè)的發(fā)展也很不同步、不協(xié)調(diào)。

2) 現(xiàn)行的種植栽培模式限制高效植保機械發(fā)展。雖然造成我國植保機械落后的原因很多，但在植保機械已取得長足進步，各種大中型高效植保機械不斷成熟的今天，農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合不夠緊密已成為最大的限制因素。

我國地大物博，農(nóng)作物種類豐富，復種指數(shù)高，有一熟區(qū)、二熟區(qū)和三熟區(qū)，但同時又人多地少，種植規(guī)模小。從南到北、從東到西，農(nóng)作物種植模式千差萬別，即便是同一地區(qū)的同一種作物，種植栽培模式也不盡相同。各地所采取的種植栽培模式，大多與長期形成的栽培習慣有關，與高產(chǎn)、高效的生產(chǎn)目標可能并不完全一致。當前的農(nóng)藝要求并不一定是唯一正確的、不可動搖的[1]。這些種植栽培模式大都沒有考慮高效植保機械作業(yè)的需要，以至于自走式噴桿噴霧機“寸步難行”。一個地區(qū)或生產(chǎn)單位作物種植的結(jié)構(gòu)、配制、熟制，即作物布局區(qū)域差異性很大，各地區(qū)種植方式包括輪作、連作、間作、套作、混作和單作等眾多方式。種植制度的地區(qū)差異，以及不同品種生物特性的差異，不利于農(nóng)業(yè)機械的普及推廣和農(nóng)業(yè)機械化的進一步發(fā)展[2]。

3) 現(xiàn)行的種植栽培模式限制了生產(chǎn)性服務的發(fā)展?，F(xiàn)在很多高產(chǎn)農(nóng)業(yè)創(chuàng)建模式，主要依靠密植和大群體，大型高效的噴桿噴霧機難以進田作業(yè)，大型果園風送噴霧機根本不可能在老式果園作業(yè)。農(nóng)作物專業(yè)化病蟲害防治服務組織只能選擇那些中小型施藥機械，不僅作業(yè)效率低下，防治效果不好，還得聘用大量機手，收取的作業(yè)費全部支付給機手都嫌不夠，難以養(yǎng)活機手，機手流失嚴重，防治隊伍不穩(wěn)定。同時，沒法使用新型高效的植保機械，就難以從根本上提高農(nóng)藥利用率，實現(xiàn)科學用藥，提升防控能力和水平。這些低工效的植保機械一方面養(yǎng)不活那么多機手，另一方面也不能給防治服務組織帶來盈利。面對無法改變的種植栽培模式，越來越多的專業(yè)化防治服務組織開始選擇植保無人飛機，由于無人機飛手是按照作業(yè)面積收費的。農(nóng)戶總是希望飛的慢些，藥液打得多些，而飛手則想的是飛得越快越好，藥打得越少越好，每天的作業(yè)面積越大越好，形成尖銳矛盾。容易形成施藥液量不足，導致施藥質(zhì)量得不到保證，甚至出現(xiàn)由于防治效果太差，造成減產(chǎn)而導致賠償?shù)氖录?/p>

3 建議

3.1 發(fā)揮自走式噴桿噴霧機效用

從近幾年的實踐看，各級農(nóng)業(yè)部門強化綠色引領，圍繞農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出的“一控兩減三基本”的目標，深入開展農(nóng)藥使用量零增長行動，取得了良好成效。大力推進專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治和綠色防控，但高效大中型藥械替代低效小型藥械工作還很不到位，尚有很大的發(fā)展空間。相對于生態(tài)控制、免疫誘抗、光波誘控、色板誘控、性信息素、食源誘控、物理阻隔、昆蟲天敵、生物農(nóng)藥等綠色防控技術推進來說，高效大中型施藥機械的推廣應用是最直接、最經(jīng)濟的農(nóng)藥減量使用技術，在不增加任何設備、措施的情況下，直接實現(xiàn)減量用藥，不像綠色防控技術是要增加新的設備和措施，是要增加成本的。自走式噴桿噴霧機具有農(nóng)藥利用率高、施藥均勻性好、對靶性強、作業(yè)效率高等優(yōu)勢，在農(nóng)藥減施增效方面的優(yōu)勢沒有被重視和利用。

目前，國家重點研發(fā)計劃有關化肥農(nóng)藥減施增效技術應用及評估研究課題，制定了“小麥、水稻農(nóng)機農(nóng)藝融合適應噴桿噴霧機全程作業(yè)實現(xiàn)農(nóng)藥減量使用試驗示范展示方案”，先后安排河南、江蘇、安徽、湖南、湖北等地開展試驗示范，通過對種植模式進行優(yōu)化調(diào)整，根據(jù)噴桿噴霧機的輪距，改變目前的等行距種植模式，實行寬窄行種植，在不減少播種(插秧)量和基本苗的情況下，確保噴桿噴霧機能夠全程開展農(nóng)作物病蟲害防治作業(yè)，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈全程機械化，提升生產(chǎn)效益。將機手目前普遍習慣采用的施藥液量由現(xiàn)行的450 L/hm2降到150 L/hm2，提高農(nóng)藥利用率和作業(yè)效率，提升專業(yè)化防治組織的防控能力。試驗數(shù)據(jù)表明，在施藥液量減少2/3時，農(nóng)藥利用率水平可到達60%以上，藥液沉積量變異系數(shù)可控制在10%～27%，最常見的12 m噴桿噴霧機，每天(按8 h計)作業(yè)能力近33.3 hm2，作業(yè)效率提高70%以上。在農(nóng)藥量減少30%的情況下，防治效果無顯著差異，應用自走式噴桿噴霧機實現(xiàn)減量用藥的前景廣闊。

3.2 發(fā)揮植保無人飛機作用

在探索現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展道路上，無人機等近年來被力推的農(nóng)業(yè)智能裝備，正在保障糧食安全中發(fā)揮著越來越關鍵的作用。近年來，無人機進入植保作業(yè)后就取得迅速發(fā)展。從2017年到2019年，數(shù)量分別為13 592 架、30 896架和50 970架，作業(yè)面積分別為7 267 khm2、17 333 khm2和29 333 khm2。這和植保無人飛機所具有的優(yōu)勢有關，主要表現(xiàn)在：采用人工遙控技術和自動導航技術，實現(xiàn)人機分離，保證了作業(yè)人員的安全性；自動化程度高，作業(yè)機組人員相對較少，勞動強度低；提供個性化服務，特別適合于小地塊作業(yè)；具有良好的作業(yè)性能和噴灑效果；不碾壓作物，可對高稈作物施藥。

不過，植保無人機的缺點也是顯而易見的，主要表現(xiàn)在：噴霧對靶性不好，農(nóng)藥利用率不高；噴頭覆蓋面小，噴霧受風力、風向影響大，噴霧均勻性差；可裝載藥液量偏小，實際工效不高；屬于很低容量噴霧，藥液濃度高，易產(chǎn)生藥害；霧滴直徑小，沉降時間長，易蒸發(fā)飄失；電池續(xù)航能力低，田間充電不便。植保無人飛機噴霧是一種低容量噴霧技術，與地面常規(guī)噴霧相比，霧滴更細，再加上無人機噴霧作業(yè)噴頭距離作物冠層高度大，農(nóng)藥霧滴飄移嚴重，藥害風險大[5]。植保無人飛機噴霧作業(yè)時，農(nóng)藥霧滴在作物冠層沉積的縱向變異系數(shù)高達80%，橫向變異系數(shù)高達70%，與地面噴桿噴霧技術有明顯差距，這就導致其對病蟲草害防治效果不穩(wěn)定[5]。

3.3 加強農(nóng)藥配套研究

要充分發(fā)揮植保機械的作用、提升噴藥效果，農(nóng)藥的選擇與效果顯得非常重要。植保學科和農(nóng)藥學科的研究及發(fā)展說明，農(nóng)藥的使用并不是一個簡單的選擇農(nóng)藥和藥量的藥物學問題，而是涉及農(nóng)藥制劑、農(nóng)藥行為、生物行為、施藥機械、作物生態(tài)、氣象因素等多方面和多學科的一門系統(tǒng)工程。通過對農(nóng)藥霧滴運動特性、沉積分布狀態(tài)以及害蟲行為同農(nóng)藥霧滴運動和沉積分布關系的深入了解，人們清醒地認識到通過提高施藥機械質(zhì)量，改進施藥技術，提高農(nóng)藥利用率是解決防治效果差、農(nóng)藥污染嚴重最經(jīng)濟的重要手段，成為減輕農(nóng)藥負面影響，節(jié)本增效，提高防控效果和防控能力，保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力的重要途徑，也是實現(xiàn)現(xiàn)代植保的重要手段，更是實現(xiàn)“農(nóng)藥使用量零增長”的根本出路。

3.4 加強植保機械與農(nóng)藝融合

由于受種植栽培模式所限，防治效果最好、農(nóng)藥利用率最高、作業(yè)效率最高的噴桿噴霧機卻無法下地作業(yè)，高效風送噴霧機無法進園。目前，我國農(nóng)機與農(nóng)藝的聯(lián)合研發(fā)機制尚未建立，一些作物品種培育、耕作制度、栽植方式不適應農(nóng)機作業(yè)的要求，農(nóng)民種植栽培習慣差異大,標準化程度偏低。不論是農(nóng)民種植習慣還是各級農(nóng)業(yè)技術部門推廣的高產(chǎn)栽培模式，都不會考慮方便植保機械下地作業(yè)的問題。當然，在過去相當長的時期，我國高效植保機械研發(fā)、生產(chǎn)尚不成熟，防病治蟲都是依靠人背負機器下地作業(yè)，種植栽培模式不需要考慮方便植保機械下地作業(yè)的問題。但是，在發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)如此重要的當下，如果再不轉(zhuǎn)變思路，再不著手研究適應高效植保機械作業(yè)的新種植栽培模式，我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展將嚴重受到拖累，與發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平將進一步拉大。因此，要多方呼吁各級農(nóng)業(yè)主管部門提高認識，牽頭組織栽培、植保與農(nóng)機方面的專家，共同研究適合高效施藥機械作業(yè)的高產(chǎn)栽培模式，實現(xiàn)農(nóng)機農(nóng)藝有機融合，同時搞好農(nóng)田道路、農(nóng)機下田“路引”，灌溉和溝渠等設施的統(tǒng)籌規(guī)劃和建設，創(chuàng)建能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)作物“高產(chǎn)創(chuàng)建新模式”。

目前國內(nèi)一些地區(qū)如河南、河北正積極探索農(nóng)機農(nóng)藝融合的小麥種植新模式，在秋季小麥播種時，就考慮調(diào)整種植行距，實行“寬窄行種植”“預留作業(yè)帶”“四密一疏”等種植模式，在不減少播種量和畝穗數(shù)的情況下，使高效自走式噴桿噴霧機在小麥全生育期都能下地作業(yè)。

安陽縣采用“兩行小麥并壟種植、中間留寬行、然后再并壟種植兩行小麥”的寬窄行種植模式，2013年，示范種植11 khm2。方便大、中型植保機械下地對小麥病蟲害開展全程式的統(tǒng)防統(tǒng)治，也便于套種玉米，對玉米也能開展全程式的統(tǒng)防統(tǒng)治?；h示范基地采用寬幅精量播種技術，三畦(7.2 m)一個作業(yè)帶，中間一畦采用寬窄行種植，留出3個自走式噴桿噴霧機行走的行道，可以在小麥全生育期進行病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治。

陜西淳化縣通過矮砧密植技術種植的新型蘋果園，可滿足大型自走式風送噴霧機下地作業(yè)。施藥液量由老式果園的3 000 L/hm2，降低為450 L/hm2，農(nóng)藥利用率由原來液力噴槍噴霧機的不足15%，提高到45%以上，僅此一項技術農(nóng)藥使用量就降低了80%。近年來，陜西、山東的新型蘋果種植模式快速發(fā)展，很好地實現(xiàn)了農(nóng)機農(nóng)藝融合。

3.5 借鑒歐洲發(fā)達國家經(jīng)驗

歐洲的糧食作物以小麥為主，以條播和撒播的方式種植，由于雨水充沛，不用分行起壟，不用灌溉溝渠，基本苗、單位穗數(shù)、產(chǎn)量水平都高于我國。歐盟平均小麥產(chǎn)量已達到5 850 kg/hm2，最高水平的是法國，產(chǎn)量水平已超過6 750 kg/hm2。在進行植保作業(yè)防治病蟲害時，多用大型噴桿噴霧機直接從小麥上壓過去。噴桿的長度有28 m、36 m、甚至48 m，壓損率不到1.5%。歐洲發(fā)達國家現(xiàn)在已普遍使用防飄噴霧技術，通過在大型噴桿噴霧機上加裝氣囊，使用氣流輔助噴霧可減少農(nóng)藥飄失量70%以上；安裝新型射流防飄噴頭，可減少農(nóng)藥飄失量90%。各類經(jīng)濟和園藝作物都是農(nóng)機農(nóng)藝高度融合，每種作物的栽培追求的不是產(chǎn)量水平，而是首先要滿足全程機械化作業(yè)，甚至包括機械化采摘。針對每種作物都開發(fā)了與之配套的專用高效施藥機械，如針對葡萄園開發(fā)的循環(huán)式噴霧機，農(nóng)藥利用率高達90%以上。

4 結(jié)語

隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化加快發(fā)展，農(nóng)村勞動力結(jié)構(gòu)和農(nóng)民勞動觀念發(fā)生了深刻變化，農(nóng)民對農(nóng)機作業(yè)的需求越來越迫切，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對農(nóng)機應用的依賴越來越明顯。新一代農(nóng)民更加向往有體面的勞動和有尊嚴的生活，而農(nóng)業(yè)植保成為農(nóng)業(yè)作業(yè)最為勞累的一個環(huán)節(jié)，因此植保環(huán)節(jié)的機械化程度的高低已直接影響農(nóng)民的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意愿。

國內(nèi)外實踐表明，農(nóng)機農(nóng)藝融合、相互適應、相互促進，是建設現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的內(nèi)在要求和必然選擇。當前，我國農(nóng)機化發(fā)展已經(jīng)到了加快發(fā)展的關鍵時期，農(nóng)機農(nóng)藝有機融合,不僅關系到關鍵環(huán)節(jié)機械化的突破，關系到先進適用農(nóng)業(yè)技術的推廣普及應用，也影響農(nóng)機化的發(fā)展速度和質(zhì)量。實現(xiàn)農(nóng)機農(nóng)藝的融合，對促進農(nóng)業(yè)穩(wěn)定增產(chǎn)和農(nóng)民持續(xù)增收,加快推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化有著十分重要的意義。

農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展對農(nóng)藥安全使用提出了更高的要求，農(nóng)藥減量使用的擔子越來越重。在農(nóng)藥減施增效方面具有眾多優(yōu)勢的自走式噴桿噴霧機，不能被一成不變的種植栽培模式所限制，實施農(nóng)機農(nóng)藝融合是補齊植保機械短板的必由之路。