中國農機院農機變量作業(yè)技術與裝置研究，讓農業(yè)更智慧

編者按：

加快科技創(chuàng)新是黨中央的重大戰(zhàn)略部署，黨的十九屆五中全會強調，要堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。作為我國農機行業(yè)的戰(zhàn)略策源中心、技術創(chuàng)新中心、產品輻射中心和國際交流中心，“十三五”期間，中國農機院勇于擔當，主動作為，大力推進企業(yè)科技創(chuàng)新及產業(yè)關鍵核心技術攻關，不斷完善農牧業(yè)裝備、農產品與食品加工、信息與智能技術、材料與制造技術、能源與環(huán)境技術領域的科研體系，承擔了國家重點研發(fā)計劃等一批科技計劃項目，取得了一批重大科技成果，獲得了多項國家和省部級科技獎項?！笆奈濉毙聲r期，中國農機院將繼續(xù)大力推進企業(yè)科技創(chuàng)新及關鍵核心技術攻關，為“鍛造國機所長，服務國家所需”貢獻新的更大的創(chuàng)新力量。

農機變量作業(yè)技術與裝置研究

農機變量作業(yè)技術與裝置是我國農業(yè)調結構、轉方式、增效益、向現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的基礎。我國糧食連年增產，種肥水藥功不可沒，化肥、農藥年施用量分別為6000萬噸和180 萬噸以上，但肥藥利用率僅為30%、灌溉利用系數(shù)0.53，遠低于發(fā)達國家60%和0.75 的水平。這不僅造成生產成本過高，而且也會對糧食、農產品品質和農業(yè)生態(tài)環(huán)境產生不利影響。中國農機院牽頭承擔的“十三五”國家重點研發(fā)計劃項目——“農機變量作業(yè)技術與裝置研究”可實現(xiàn)種肥水藥的科學施用，對我國農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展具有重大作用和長遠現(xiàn)實意義。

成果內容：

土壤作物多源信息實時分析技術與決策系統(tǒng)。研制了基于波譜技術的車載土壤肥力快速檢測裝置和便攜式土壤有效態(tài)養(yǎng)分檢測分析系統(tǒng)，研發(fā)了開發(fā)大數(shù)據融合的作物-土壤信息一體化實時決策系統(tǒng)。

種肥水藥變量施用控制技術。突破了基于機具工況及土壤信息反饋的定位排種、播深自適應控制，基于土壤肥力、光機電液多源信息融合的施肥量、施肥位置優(yōu)化控制，噴滴灌處方變量作業(yè)調控與基于田間實測信息的施藥控制等關鍵技術。

種肥水藥科學施用機構、裝置與系統(tǒng)。研制了基于農田實測信息指導決策的精準定播種、智能變量施肥、自適應變量灌溉、實時變量噴藥變量作業(yè)標準化執(zhí)行機構、裝置與系統(tǒng)。

已取得的成果。研制變量系統(tǒng)裝置13套；發(fā)表SCI/EI收錄22篇；申請發(fā)明專利43項；出版專著1項；登記軟件著作權9項；制定標準1項。

創(chuàng)新點：

技術創(chuàng)新。針對土壤中農作物可直接吸收的離子態(tài)養(yǎng)分難以快速準確檢測的問題，突破了耦合毛細管的非接觸式電導檢測技術，研發(fā)了非接觸式電導檢測器，研制了基于毛細管電泳-非接觸式電導檢測的土壤有效態(tài)養(yǎng)分檢測分析系統(tǒng)樣機，實現(xiàn)了ppb 量級土壤有效成分的快速定量檢測。

裝置創(chuàng)新。針對播種深度、播種量波動較大，不易調控，影響播種質量的問題，設計了基于負載動態(tài)變化的氣動式播種深度調節(jié)與智能化同位仿形控制機構，研發(fā)了基于仿形輪下壓力的播深自適應控制系統(tǒng)；優(yōu)化了播量、作業(yè)速度雙因素影響下播種均勻性控制算法，研制了電驅動均勻播種單體，播種合格率、變異系數(shù)大大優(yōu)于常規(guī)機型。

管理創(chuàng)新。一是季報管理，把握項目進度。通過季度工作簡報、定期或不定期檢查，有效地監(jiān)督和控制項目進度、保證研究目標的實現(xiàn)；二是成果共享，避免重復研究。細分任務，各司其責，同時對項目的知識產權歸屬進行了相應約定，保證了知識產權歸屬清晰；三是集成示范，加大推廣力度。結合項目特點，在河南省建立了項目總體應用示范基地，各課題成果均在試驗基地進行播種、施肥、灌溉與噴藥等樣機的單機性能試驗與總體評估試驗，以此評估項目總體成果的科學性、經濟性與實用性。

綜合來看，精準定位播種，可降低漏播、重播率，提高單棵作物的農田熵獲取，降低生態(tài)破壞；按需施肥、施藥，有效地節(jié)約肥料資源，達到減少土壤污染，改善生態(tài)環(huán)境的目的；按需變量灌溉，可大幅度提高灌溉單位水量生產率，節(jié)約大量水資源。通過項目實施，預計可實現(xiàn)化肥減施20%，農藥減施30%，為農業(yè)的健康、快速、穩(wěn)定發(fā)展提供保障。

中國農機院研發(fā)的農機智能測控系統(tǒng)作為智能農機裝備不可或缺的核心技術，也是目前市場上急需的高端農機測控產品，具有極大的市場應用前景，可改變國內智能變量作業(yè)機械缺乏的現(xiàn)狀，縮小與發(fā)達國家農機產品技術方面的差距，并形成自主核心技術，促進行業(yè)技術進步，為現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展提供技術及裝備支撐。