中国农机院农机变量作业技术与装置研究，让农业更智慧

编者按：

加快科技创新是党中央的重大战略部署，党的十九届五中全会强调，要坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。作为我国农机行业的战略策源中心、技术创新中心、产品辐射中心和国际交流中心，“十三五”期间，中国农机院勇于担当，主动作为，大力推进企业科技创新及产业关键核心技术攻关，不断完善农牧业装备、农产品与食品加工、信息与智能技术、材料与制造技术、能源与环境技术领域的科研体系，承担了国家重点研发计划等一批科技计划项目，取得了一批重大科技成果，获得了多项国家和省部级科技奖项。“十四五”新时期，中国农机院将继续大力推进企业科技创新及关键核心技术攻关，为“锻造国机所长，服务国家所需”贡献新的更大的创新力量。

农机变量作业技术与装置研究

农机变量作业技术与装置是我国农业调结构、转方式、增效益、向现代农业发展的基础。我国粮食连年增产，种肥水药功不可没，化肥、农药年施用量分别为6000万吨和180 万吨以上，但肥药利用率仅为30%、灌溉利用系数0.53，远低于发达国家60%和0.75 的水平。这不仅造成生产成本过高，而且也会对粮食、农产品品质和农业生态环境产生不利影响。中国农机院牵头承担的“十三五”国家重点研发计划项目——“农机变量作业技术与装置研究”可实现种肥水药的科学施用，对我国农业现代化发展具有重大作用和长远现实意义。

成果内容：

土壤作物多源信息实时分析技术与决策系统。研制了基于波谱技术的车载土壤肥力快速检测装置和便携式土壤有效态养分检测分析系统，研发了开发大数据融合的作物-土壤信息一体化实时决策系统。

种肥水药变量施用控制技术。突破了基于机具工况及土壤信息反馈的定位排种、播深自适应控制，基于土壤肥力、光机电液多源信息融合的施肥量、施肥位置优化控制，喷滴灌处方变量作业调控与基于田间实测信息的施药控制等关键技术。

种肥水药科学施用机构、装置与系统。研制了基于农田实测信息指导决策的精准定播种、智能变量施肥、自适应变量灌溉、实时变量喷药变量作业标准化执行机构、装置与系统。

已取得的成果。研制变量系统装置13套；发表SCI/EI收录22篇；申请发明专利43项；出版专著1项；登记软件著作权9项；制定标准1项。

创新点：

技术创新。针对土壤中农作物可直接吸收的离子态养分难以快速准确检测的问题，突破了耦合毛细管的非接触式电导检测技术，研发了非接触式电导检测器，研制了基于毛细管电泳-非接触式电导检测的土壤有效态养分检测分析系统样机，实现了ppb 量级土壤有效成分的快速定量检测。

装置创新。针对播种深度、播种量波动较大，不易调控，影响播种质量的问题，设计了基于负载动态变化的气动式播种深度调节与智能化同位仿形控制机构，研发了基于仿形轮下压力的播深自适应控制系统；优化了播量、作业速度双因素影响下播种均匀性控制算法，研制了电驱动均匀播种单体，播种合格率、变异系数大大优于常规机型。

管理创新。一是季报管理，把握项目进度。通过季度工作简报、定期或不定期检查，有效地监督和控制项目进度、保证研究目标的实现；二是成果共享，避免重复研究。细分任务，各司其责，同时对项目的知识产权归属进行了相应约定，保证了知识产权归属清晰；三是集成示范，加大推广力度。结合项目特点，在河南省建立了项目总体应用示范基地，各课题成果均在试验基地进行播种、施肥、灌溉与喷药等样机的单机性能试验与总体评估试验，以此评估项目总体成果的科学性、经济性与实用性。

综合来看，精准定位播种，可降低漏播、重播率，提高单棵作物的农田熵获取，降低生态破坏；按需施肥、施药，有效地节约肥料资源，达到减少土壤污染，改善生态环境的目的；按需变量灌溉，可大幅度提高灌溉单位水量生产率，节约大量水资源。通过项目实施，预计可实现化肥减施20%，农药减施30%，为农业的健康、快速、稳定发展提供保障。

中国农机院研发的农机智能测控系统作为智能农机装备不可或缺的核心技术，也是目前市场上急需的高端农机测控产品，具有极大的市场应用前景，可改变国内智能变量作业机械缺乏的现状，缩小与发达国家农机产品技术方面的差距，并形成自主核心技术，促进行业技术进步，为现代农业的发展提供技术及装备支撑。