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本文导读目录：

1、中国农业机械化科技发展报告2015-2016年（三

2、中国农业机械化科技发展报告2015-2016年（二）

3、中国农业机械化科技发展报告2015-2016年（八）

4、中国农业机械化科技发展报告2015-2016年（十）

中国农业机械化科技发展报告2015-2016年（三 ♂

中国农业机械化科技发展报告2015-2016年（三

（一）专业组工作开展情况

组织参加国际、国内全国性、区域性各类型农业机械展览会及系列主题活动，了解国内田间管理机械的总体发展现状和区域性需求；围绕植保、灌溉、施肥中耕等田间管理关键机械，针对玉米、大豆、水稻、林果业等作物的机械化生产难题，通过广泛的实地调研与深入的专题研讨，了解田间管理机械存在问题和需求，明确了全国和部分区域研究重点和技术路线；多次组织围绕田间植保、水田中耕、灌溉及精准农业为主题的国内外学术研讨、应用推广培训会，内容涵盖施药技术、农药安全性、节水灌溉技术、水稻田间管理机械化、果园田间管理机械化等问题，产学研结合，推动田间管理机械适用技术的应用推广。具体内容包括：

1.学术交流活动

参加国际国内各类专题技术研讨、各类展览展会，了解田间管理机械的先进技术与发展趋势，进一步凝练出我国田间管理机械化发展重点方向，通过学术交流，探讨合作重点，优势互补，联合攻关，达到协同创新的目标。

——2015年度

（1）2015年1月，专家组成员参加了在南京召开的农业部农机化科技创新专业组工作会议，梳理了专家组成立以来开展的工作、专业方向科研进展与取得的成效并围绕现代农业产业发展及田间管理领域的重大技术需求，提出了“十三五”及至2030年田间管理机械方向研究重点。

（2）为进一步明晰今后田间管理机械化发展的重点任务。组织田间管理组专家成员多次开展未来5-10年技术发展重点方向和“十三五”专题研讨会，组织专家参加在武汉召开的“十三五”需要解决的农机化重大技术问题座谈会，组织参加2015年农机工业技术改造工作会议暨农机工业“十三五规划”研讨会，重点围绕农机行业现状与形势、需求分析、发展目标、战略任务、实施方案、政策措施、组织实施等七个方面开展了深入讨论。

（3）组织专家参加全国农业机械及零部件展览会、第三十一届中国植保信息交流暨农药器械交易会、青岛国际农机展，通过展会了解田间管理机械发展现状和需求。

（4）针对水稻田间管理机械化，4月24日-25日，在杭州组织召开“超级稻精密育插秧与芽谷精量直播技术研究学术会议”，来自全国南方8省市40余人参会，重点讨论超级稻精密育秧、插秧和精量直播等研究现状，应用方式，以及今后的发展。

（5）针对果园植保施药技术，6月21日，组织果园高效植保机具与施药技术现场交流会议，与会专家在全国果园植保机械的需求与发展趋势、我国果园药械与施药技术、西北果园机械化现状及我国苹果产业现状与发展趋势与苹果病害防治等方面进行了充分沟通交流座谈。

（6）针对新疆维吾尔自治区地区的田间管理机械化发展， 7月-8月，组织灌溉技术方向专家赴新疆维吾尔自治区石河子参加国家自然科学基金委组织召开的第139期“双清论坛”、到新疆维吾尔自治区昌吉参加“中国棉花学会2015年会”，同与会专家一起，针对新疆维吾尔自治区膜下滴灌棉花水肥一体化、土壤盐碱化防控、耕层土壤干化及耕地质量退化、基于物联网技术的膜下滴灌水肥精准灌溉技术等进行研讨，了解棉花膜下滴灌生产全程机械化应用情况、存在问题及未来主攻方向和发展趋势，凝练提出了供基金委参考的未来3-5年建议资助的重点研究方向。11月，组织专家参与新疆维吾尔自治区地区农机装备创新发展座谈会，面向新疆维吾尔自治区棉花、西红柿、秸秆饲草等优势作物，围绕“十三五”期间新疆维吾尔自治区农机装备智能、高端、市场化的主攻方向，从科技创新的角度出发，产学研结合，推动实现大农业与畜牧业相结合，促进新疆维吾尔自治区农机装备的发展。

（7）瞄准燕麦荞麦全程机械化，8月，组织国家燕麦荞麦技术产业体系专家、大同试验站、右玉试验站站长等与农业装备产业技术创新战略联盟，共同探讨从盐碱地改造、保护性耕作、精少量免耕播种、田间植保管理、高效节水灌溉、谷物和秸秆收获以及收获后处理等产前、产中、产后全程机械化技术装备，就拟建专业团队服务于燕麦荞麦技术产业体系初步达成共识。

（8）积极开展国际学术交流，引进来走出去相结合。6月，组织参加由全国政协副主席、国家科技部万钢部长率领的中国科技代表团赴巴西利亚出席第二届中国—巴西高级别科技创新对话会议，就中巴农业装备领域技术合作的环境条件，保护性耕作、植物保护装备技术方面的合作方面进行了深入沟通。9月，组织英国哈珀亚当斯大学Simon Blackmore教授做了以“Robotic Agriculture research at Harper Adams University”为题的学术报告，介绍了微耕-精准播种-作物监测-精准中耕-选择性收获的全作物种植链精准农业机器人的理念，就农用无人机研发、农机自动导航边界识别、农业机器人发展方向等方面进行了深入探讨；组织专家参加了在美国加州伯克利市召开的中国科技部-美国农业部农业科技合作联合工作组第十三次会议，和美方节水技术负责人Steven Evett教授交流了变量喷灌机（VRI）技术及产品、农业无人机在变量喷灌机中水肥药精准喷洒GIS处方图生成应用等。10月，组织专家参加由中国科技部与比尔及梅琳达?盖茨基金会联合主办的2015大挑战年会，并负责组织、协调小农机械化分会及小型农机具展览工作，召集了国内5家行业知名企业参加了小型农机具展览，共展出适宜非洲等国家农业需求的20余台套小型农业装备，内容涵盖耕整、播种、收获、种植、植保及精准农业，展品选择有针对性且内容丰富，吸引了大批非洲参会官员、农机专家等观展，与展商沟通咨询和洽谈，推动我国的农机技术和装备走向非洲。11月，组织专家组成员参加了在加利福尼亚州长滩市举行的2015年USDA-MOST中美合作旗舰项目节水技术研讨会及美国灌溉展会，了解国际节水灌溉技术与装备研究现状；组织专家组成员访问了美国普渡大学、美国维蒙特灌溉公司，就精确变量灌溉控制技术在喷灌机的应用进行了合作交流，并参观了维蒙特灌溉公司喷灌机生产车间。

（9）积极参与国内行业协会学会各类活动，了解行业技术发展与趋势。8月，组织专家参加中国农业工程学会2015年学术年会，来自全国1100多名代表参加会议，听取了国家发改委胡恒祥巡视员、中国工程院院士汪懋华、蒋亦元、罗锡文、康绍忠、陈学庚，赵春江教授、包军教授分别作的主题报告，了解技术发展方向。11月16日-19日，组织专家参加第六届亚洲精准农业会议，会议主题是“精耕细作，减少化肥农药的施用”，来自15个国家和地区的有关科研院所、高校、学会、协会、企业等单位的领导和专家300多人出席了会议，了解精准农业发展现状与趋势。12月，组织专家参加了中国水利企业协会灌排设备企业分会2015年工作会议，重点讨论和学习农业现代化与灌溉新技术。

（10）瞄准航空植保技术发展需求。组织参加“中国农业工程农业航空分会成立大会暨农业航空植保技术”、“小麦农药使用技术研讨会”、“农用遥控飞行植保机标准研讨会”、“新型植保机械防治效果技术座谈会”、“第七届精准农业与航空施药技术国际学术研讨会”、“中国农业工程学会农业航空分会学术年会” 、“中国国际农业遥感应用技术高峰论坛”等，为农药减量施用和航空施药技术与装备的进一步发展奠定基础。为推进植保无人飞机安全技术标准的制订进程，相继组织举办了“遥控飞行植保机安全技术讨论会”、“农用遥控飞行植保机安全技术标准讨论会”、“农用飞行植保机标准研讨会”、“遥控飞行植保机标准讨论会”等会议。

（11）积极做好行业标准化工作。组织召开了全国农机标委会排灌设备和系统分技术委员会二届二次年会暨标准审查会、全国农机标委会第四届植保与清洗机械分技术委员会年会暨标准审查会，按照国家标准改革相关政策和中国制造2025对标准化工作提出的要求，结合农业部一控两减方案目标和国内排灌、植保机械现状，标委会明晰了排灌机械、植保机械标准化现状、形势和任务，以及“十三五”排灌机械、植保机械标准化工作重点，审查通过了《农林机械安全 第6部分 喷雾机和液态肥料撒布机》、《农林机械 背负式喷雾(喷粉)机 安全要求（送审稿）》、《井用潜水泵》（英文版）3项国家标准（送审稿）和《无泄漏磁力传动塑料自吸泵》、《立式自吸泵》等9项行业标准。

——2016年度

（1）积极参与农业全程全面机械化发展研究工作。1月19日，组织专家参加农业部农机化司主持的“我国农业全程全面机械化面临的新挑战”座谈会，会议主题是“十三五”期间我国农业机械化的发展方向和重大项目，30余名农机、农艺专家参加。8月21日-22日，组织专家参加中国工程院咨询项目“我国农业全程全面机械化发展面临的新挑战和应对策略”阶段性交流会，参加会议由30余人，针对实现全程全面机械化进行讨论交流。

（2）组织专家参加3月全国农业机械及零部件展览会，10月中国国际农业机械展览会，第三十二届中国植保信息交流暨农药器械交易会，让大家现场观看与体验国内外先进农机产品的优良性能，通过展会了解最新田间管理机械发展现状和需求。

（3）节水灌溉方面，3月，组织专家参加在北京国家会展中心举办的节水灌溉展，并做《我国排灌机械发展现状》报告。8月19日-21日，组织专家赴湖北武汉协助承办了“中国农业工程学会农业水土工程专业委员会第九届学术研讨会”，围绕精确灌溉装备、变量喷洒技术、低能耗多功能喷灌机组研发、应急性抗旱移动式灌溉系统、田间水肥药一体化施用技术等进行了专题讨论。9月22日-24日，参加了在山东莱芜召开的“第十次全国微灌大会”，重点围绕节水装备技术提升和水肥一体化推广开展学术交流，深入总结我国微灌发展的经验，展示微灌技术的研究成果，梳理微灌行业发展中的问题，探讨微灌行业发展的方向。10月20日-21日，组织专家参加在河南新乡由中国水利学会农村水利专业委员会与中国国家灌排委员会联合召开的2016年学术年会，围绕“理论指导与实践探索相结合，推进农村水利现代化”主题展开了研讨。12月，组织专家参加中国农机工业协会排灌分会年会，着重讨论排灌机械行业的发展及趋势；组织第三届全国节水灌溉装备与技术战略研讨会。

（4）瞄准田间管理机械精量化、信息化，10月，组织专家参加 2016“智能化精准施药、施肥”国际学术研讨会，来自美国农业部农业研究中心首席专家Dr. Zhu，与全国有关高等院校、科研院所、农机管理部门等50余名代表出席了会议。11月，组织召开第五届国际精准农业航空会议，旨在促进农业航空领域的国内外学术交流，提升我国农业航空的研究与应用水平。与会专家在会议期间就精准农业航空施药技术基础/应用基础研究、雾化喷嘴等关键部件研究及其应用、遥感和农情信息采集与分析、农业航空施药效果评估、农业航空大数据等议题展开讨论和交流。12月，组织召开2016年农业全程机械化电子监测研讨会，重点推介了“农机作业全程电子监管云服务系统” 包括深松作业、秸秆覆盖率、精量播种、玉米籽粒直收、马铃薯播种收获等子系统，能实现作业质量参数实时监测、数据显示、图像抓拍、北斗定位、远程传输、声光报警、机具识别校正等功能，已在吉林等省推广1000余台，补贴作业面积近200万亩。系统功能丰富、涵盖面广、技术领先、平台稳定，吉林省依据电子监测发放深松补贴，保障了国家补贴资金的公开透明，促进了深松作业的落实，秸秆覆盖率、玉米籽粒直收等电子监测系统更是首创，为吉林省保护性耕作等作业补贴监管提供了技术手段。

（5）国际风洞联合试验取得突破。2015-2016年期间，通过与美国农业部农业航空技术研究中心Ivan Wayne Kirk教授、美国农业部Bradley Keith Fritz博士和澳大利亚昆士兰大学Andrew John Hewitt教授合作，与田间管理机械化组的植保机械科研团队成员共同开展了“国际风洞联合试验”。试验围绕Bradley Keith Fritz博士所提供喷嘴开展，旨在验证试验结果的重复性，也是对科研条件软硬件的综合考察。经过两年多的交流合作，植保机械科研团队在充分吸取两位专家的建议，结合现有工作基础，不断优化系统关键参数，改进试验方法。最终所得试验数据与美国农业部重点实验室所得数据相符，到了专家的一致认可。通过试验进一步探明了高速气流作用下扁平雾流雾滴尺寸的动态变化规律，推进了我国航空植保雾滴谱预测模型的建立。

2.调研培训

——调研活动

（1）2015年4月，组织专家赴黑龙江富锦市立兴植保机械制造有限公司调研，了解水田自走式高地隙底盘、喷雾机现状与发展。

（2）2015年6 月，组织专家赴斯里兰卡考察当地太阳能提水项目。针对当地太阳能资源充足，解决当地农业主要集中无电偏远地区的农业灌溉问题。

（3）2015年7月，组织专家赴武威、金昌调研，开展膜下滴灌水肥药一体化高效灌溉施肥施药试验研究，论证八一农场灌溉试验示范推广站建设的可行性及必要性，并对当地灌溉施肥管理措施提出改进建议。

（4）2015年7月，专家组成员随同中国科协副主席陈章良教授带领的农业领域专家赴新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市、石河子市、克拉玛依市及塔城市等地对节水农业的发展进行了调研，考察了新疆维吾尔自治区果业集团、新疆维吾尔自治区泓科节水设备制造有限公司、额尔齐河管理局、新疆维吾尔自治区农业科学院、克拉玛依市特色农业示范园区、西部牧业公司、新疆维吾尔自治区天业集团、塔城库鲁斯大草原管理站等单位，并进行了座谈。通过对新疆维吾尔自治区节水灌溉技术与装备发展应用的实地调研，总结我国节水灌溉机械化发展存在主要问题，即节水灌溉产品设计和研制开发能力有限、产品核心技术落后、自动化水平低、缺乏产业技术标准、设备配套性和通用性低等。节水灌溉设备生产企业数目虽然较多，但是单个企业的规模普遍较小，经济实力相对较弱，产品生产线主要引进国外设备，上市的高效节水灌溉设备生产企业很少。企业节水灌溉产品关键技术和生产工艺多不过关，适用性和市场竞争力较差，产品使用寿命低，对后期维护不重视，以次充好，仿制严重，通过低价竞争提高中标率，导致企业之间恶性竞争，产品质量达标的大中型规范化企业市场空间反而降低，阻碍市场健康发展，使该产业发展不可持续。

（5）2015年6月、11月，专家组成员赴内蒙古河套灌区、鄂尔多斯市、陕西榆林等地调研了喷灌机在农场中的应用情况，通过调查，初步了解了我国喷灌机的应用现状。随着土地流转和规模化经营的推进，以大中型喷灌机为代表的机械化田间灌溉技术和装备的应用将越来越被重视，具有广阔的市场前景。机械化喷灌技术与覆膜滴灌技术比较，前者具有操作简单、无白色污染等优点，但在特别干旱的年份，容易产生灌水量不足导致作物受旱的情况发生。

（6）2015年8月，组织专家组成员参加由工信部装备工业司机械处、中国农业机械工业协会、中国农机院科技部和卓勤咨询公司等单位人员组成调研组，赴山东和安徽两省多地，对福田雷沃、中联重机等8家企业进行考察调研，并与来自山东、安徽、河南、河北、江苏、浙江、湖南等省，包括政府机构、科研院所、社会团体和农机装备制造企业在内的30多家单位进行调研座谈，通过调研进一步了解我国农机装备制造的发展情况，明确农机装备行业在研发、制造、应用方面存在的主要问题及发展瓶颈，提出了《农机装备发展行动方案》以建设公共平台、强化基础共性、推进先进制造、发展高端产品、优化产业结构和创新发展模式的重点行动等各项建设性的意见和建议。

（7）2015年10月，组织专家赴刚果金农业部交流有关新农村建设项目，其中包括新农村周边的灌溉方案的探讨。

（8）2016年2月，组织专家赴江门、肇庆两地政府主管部门、技术推广部门、行业协会、龙头企业、农民合作社、种养大户开展用户调研，实地了解田间管理机械市场需求。

（9）2016年5月，组织专家赴牡丹江综合试验站考察学习，参观综合试验站水田种植区及相关试验设备等。

（10）2016年6月-7月，组织专家赴全国各地，对水稻、玉米、小麦、棉花、大豆等主要粮食和经济作物主产区的植保机械使用情况进行了广泛调研。从调研情况来看，尽管近几年植保机械技术和产品有了长足进步，旱地高地隙自走式喷杆喷雾机、水田自走式喷杆喷雾机、植保无人机等较快发展，但是受到粮食收购价格下降、土地流转规模较小等因素的制约，目前总体上我国农业经营规模还较小，农业生产中使用的植保机械仍然存在着手动产品比重大、机动产品技术落后、新技术新装备配置率低、适用性差、安全问题严重等问题，不符合现代农业发展的需要。

（11） 2016年7月10日，在浙江惠多利农资有限公司开展关于“农药安全运输装备与系统研发”调研，并参与“农药安全运输装备与系统研发”研讨会，对项目关键技术进行研讨。

（12）2016年8月，组织专家赴新疆维吾尔自治区、甘肃调研水浇地合理耕层结构构建、适宜耕作机械、田间灌溉技术需求等。

（13）2016年11月，组织专家赴福建三明综合试验站学习考察，重点参观综合试验站育种、栽培等试验基地，并座谈了解育种过程中急需的水稻机械化。

（14）2016年12月，参加位于美国拉斯维加斯举办的灌溉展，展会上以GPS为基础的远程定位控制展品居多，体现了未来灌溉信息化发展的必然趋势。

（15）2016年12月24日，在新疆维吾尔自治区农垦科学院进行自走式高秆作物施药技术与智能化装备调研。

——培训活动

（1）2015年6月，组织专家组成员为农业部管理干部学院举办的农业部2015年万名农技推广骨干人员(农机第一期)培训班进行了“延伸产业链，提升价值链—现代农业生产全程解决方案”的专题讲座。

（2）2015年10月，组织专家组对发展中国家20余名技术人员进行了节水灌溉技术的培训，授课合计20学时。

（3）2015年9月，组织现代农业节水、节肥、节药高新技术高级研修班。邀请了院士、知名专家和一线科技研发人员，从农业节水新技术、农业节肥新技术、农业节药新技术三个专题帮助研修人员及时掌握国内外相关领域的新知识和新技术，来自全国30个省市自治区直辖市的农业委员会、农业局、农业技术推广部门、农业科研院校、农业企业、农副业基地的代表160余人参加。

（4）2015年11月，组织专家组成员为哈萨克斯坦一行20余人讲授了节水灌溉技术与装备、无人机作物需水信息监测等方面12学时课程。

（5）2015年组织参加了“泗洪小麦赤霉病、白粉病联动防治活动”、江苏溧水“农用遥控无人植保机现场培训示范会”、陕西西安“一喷三防”及“新型植保机械现场演示示范会”、江苏睢宁“现代施药技术演示现场会”、陕西千阳“双风送静电果园喷雾机示范现场会”、江苏盐城“农业技术推广中心培训班”、江苏南京“桂林市农机管理人才培训班”、江苏淮安“农作物病虫害专业化统防统治组织负责人培训班”等，累计技术指导培训超过2700人次。

（6）2016年4月，组织专家参与指导吉林大学毕业设计及卓越工程师培养项目。

（7）2016年5月到6月，依托中国农机院，组织“发展中国家农田水利自动与灌溉技术培训班”培训。本次培训是由国家商务部主办，中国农机院承办，为期28天，共有来自斯里兰卡、埃及、厄立特里亚、巴勒斯坦、约旦、赞比亚、加纳、巴基斯坦、保加利亚、南苏丹、及东帝汶11个发展中国家的29名农业技术人员参加。培训以提高灌溉设备配套使用率、灌溉效率及灌溉水利用系数为目标，重点开展农田水利田间规划培训，同时对大型机械化灌溉机具、微灌系统、泵站高效运行、田间管道输配水、渠道防渗技术、激光平地和田间管道小型施工设备关键选型技术进行深入讲解。另外，针对我国大田作物，结合现有农业灌溉制度讲解灌溉规划的范例，以及未来农田水利的发展趋势。通过培训，使学员系统地了解、掌握田间灌溉机具与辅助设备主要参数，结合中国具有较强竞争力的灌溉产品，完成简单的农田水利规划设计，为我国灌溉产品的走向世界奠定技术基础。

（8）2016年7月，组织专家组团队参加安徽省旱地高效植保机械化技术现场演示会”。共有来自安徽省农业机械技术推广总站、安徽农业大学、各市（县）农机局、农机推广站以及各植保机械生产厂家90余人参加。通过本次演示会，专家组团队研发的3WZG-650型喷雾机受到了一致好评，起到了良好的推广效果。

（9）2016年7月到9月，专家组团队研发的机具在山东济宁两河家庭农场进行了夏大豆施药作业培训，培训农户10名，机手2名。

（10）组织多家农用无人植保机生产企业、自走式喷杆喷雾机生产企业在江苏省宿迁市洪泽湖农场进行小麦赤霉病、白粉病等现场示范应用与培训，组织培训人员400人。通过作业效率、防治效果等调查，一是检验企业产品质量，二是取长补短，提升产品质量。

（11）在江苏、安徽等地进行“高效节水灌溉与装备使用技术培训”，现场安装、使用、维护等，培训 300多人。

（12）在河南郑州、湖南长沙、山东滨州、广东广州、上海等地组织开展“精准生测喷雾技术”培训6次，进行机具结构原理、操作使用、故障维修等技术培训与指导，计220人。

（13）在河南新乡龙泉村举办了“频振杀虫灯果园示范会”，对当地的果农、农机人员进行了果园害虫物理防治技术及装备的培训，计100人。

3．取得成效

一是通过田间管理工作组专家的学术交流和市场调研，针对现有产品及技术中存在的问题，团队进行了相关有针对性的研究，效果明显。二是开展相关的技术培训和成果推广应用是田间管理机械化专业组工作的职责之一，为更新拓展农业植保专业技术人才的知识，促进我国田间管理机械化人才队伍建设，通过现场指导、理论培训等形式，有效提升了广大技术人员的水平。三是专家组瞄准实际需求，凝练聚焦，针对目前田间管理机械存在的作业质量低、参数调整和对行驾驶缺乏精准监控以及田间行走稳定性差、伤苗率高等主要难题，组织行业优势单位强强联合，产学研协同联合成功申报了2017年智能农机装备专项重点研发计划 “多功能田间管理作业技术装备研发”项目，以主粮及棉花、甘蔗等经济作物规模化生产对施药、施肥、中耕、除草高效作业的需求为导向，以实现技术产品的市场化、实用化为目标，按照“田间管理农机与农艺调研—核心技术研究—关键系统装置开发—装备整机研制—田间试验考核”的总体思路，通过项目实施，重点突破作业质量监控、田间苗带精确识别、多功能自走式底盘自适应动力分配、精量施药和精量配混施肥、深泥脚水田自走式底盘防滑减阻和稳定行走等核心技术，开展多功能高地隙底盘、精量施药机械、中耕培土/除草/精量配混施肥联合作业机械、水田自走式植保机械等的产学研联合攻关，开发研制中耕、施肥、除草、施药等成套田间管理装备，通过田间试验考核，形成高效化、精细化、多功能田间管理作业技术及装备体系。

（二）各专业科技发展情况

1.专业领域科技发展动态

国外田间管理机械化技术注重环保与资源节约，向智能化、精准化、信息化 发展，实现了多作物全面全程机械化。我国田间管理机械技术总体落后，尤其是南方地区主要依靠人工或人机结合作业，存在劳动强度大、安全隐患多，作业效率低、质量难保证；现有田间管理装备的机械化、自动化和智能化水平相对落后，还不能满足农业可持续发展的要求，需要改进、创新和提高。国外采用定量喷洒/防漂技术，农药有效利用率大于50%，国内农药有效利用率30%以下，每年多消耗22多万吨农药；国外采用测土配方施肥和定量、定位施肥技术化肥有效利用率50-60%，国内化肥有效利用率30-40%，每年多消耗1000万吨化肥；国外采用激光平地/管道输水/喷、滴灌技术，灌溉用水利用率70-80%，国内灌溉用水利用率42-45，每年多消耗980亿方淡水。我国田间管理机械技术与装备存在的薄弱环节和关键问题。一是灌溉机械方面，低端产品产能过剩，高端产品依赖进口，缺少适应国情、低能耗精准化的大中小型喷灌机组。二是施药技术与机械方面，仍处于发达国家50-60年代的水平，手动喷雾器、中小型机动喷雾器、拖拉机配套喷雾机的市场占有量分别为93%、6%、1%，手动喷雾器完成78%的防治面积，只有30％左右的农药被有效利用，仅有0.1%左右可以作用于目标病虫。三是水田田间管理机械技术总体落后，主要依靠人工作业或人机结合作业，劳动强度大、安全隐患多、作业效率低、质量难保证，尤其是智能化机械相对落后。四是林果业田间管理机械多以人工为主，适用机具缺乏。我国果园种植模式多样，机械化程度低，主要依靠人工完成，作业效率低，成本高。

（1）施药技术与装备科技发展动态

① 施药技术及喷头部件研究进展

——施药技术方面，围绕提高农药利用率、减少农药使用量、改善农业生态环境的根本目标，仿形对靶喷雾、气流和静电辅助防飘喷雾、雾滴回收、基于卫星定位和导航的精准施药等低污染、安全施药技术将成为主流。美国农业部应用技术研究中心、加州大学戴维斯分校等研究机构和大学基于图像分析技术，研发施药雾滴沉积检测快速采样传感系统和数字显示系统，实现了沉积快速检测和信息显示功能；美国Trimble 公司开发了基于多源信息和可视化等技术的施药机作业信息采集和监控系统，用于测量田间植被覆盖指数进行变量施药。美国CASE 公司将脉冲宽度调节技术（PWM）用于控制变量喷雾系统，实现精量施药。国内研究起步较晚，基本上以跟踪研究为主。江苏大学开展了施药机械雾滴沉积量和分布均匀性测量方法及喷雾系统的在线探测技术的研究；中国农业大学研究了红外热像仪测温技术获取无人机喷雾沉积质量的方法，北京农业智能装备技术研究中心研发了基于利用电容传感和无线网络技术的雾滴沉积检测系统，进行雾滴沉积质量的快速采集和分析。

——喷头是植保机械的关键部件，国外特别重视对喷头的研究，美国的Spraying System、Delavan、丹麦的Hardi、德国的Lechler、法国的Desmarquest & C.E.C.S.A等著名公司生产的喷头规格齐全，种类繁多，并且根据不同的喷施对象研制许多特殊用途的喷头，如离心式转子喷头、双流喷头、低飘移喷头、不同雾锥角的实心、低量喷头及空心系列喷头和应用非常广泛的扁扇形系列喷头等。这些先进喷洒部件的开发应用，大大减少了农药的用量，提高了农药的有效利用率，并减少了环境污染。国内在此方面的研究还比较落后，尽管国内开展了一定的研究，近年来，国内的科研机构开始重视喷头基础理论研究，着力提高加工材料与工艺水平，使喷头的质量大幅提高。但与国外的研究相比，我国在喷头类型开发与不同场景下的应用研究还落后于欧美发达国家。主要表现在基础研究薄弱，喷雾技术研究相对不足，喷头、机具与农药的研究缺乏有机结合，研究偏重于在药液的物理特性、喷雾技术以及喷头布置方面。

②施药测试技术研究进展

——测试平台是喷雾质量评估与喷头设计的重要手段。在喷雾均匀性测试方面，国外较早开展了喷头喷雾的研究，研制了一系列的喷头性能测试台，技术不断革新，并可以分段自动测定喷雾机喷雾量分布均匀性。国内中国农业机械化科学研究院、农业部南京农业机械化研究所、黑龙江省农业机械工程科学研究院等都研制了不同的喷头性能试验台，尽管国内在自动化程度、喷杆定位准确性、数据的实时同步以及计算机的处理方面还有略微的不足，但是整体来看也基本满足试验测试需求。在飘移性评价方面，美国、德国、澳大利亚分别建有航空飘移风洞，风洞试验研究方面，美国农业部(USDA)Hoffmann、Fritz 和Lan 通过一系列喷嘴在低速风洞中测得的尺寸和流量建立了WTDISP( Wind tunnel dispersion) 模型，然后用同样的喷嘴做实际试验，得到了很好的对比结果。国内2014年7月农业部南京农业机械化研究所研究设计了国内首个植保专用低速风洞。南京林业大学茹煜等对影响航空喷施雾滴飘移行为的相关因素进行了分析，获得了雾滴在侧风作用下的飘移预测模型，通过计算可以预测雾滴在侧风作用下的飘移距离，并在风洞中进行了实验验证。华南农业大学兰玉彬团队对农业航空喷施风洞试验技术进行了总结。

——雾滴飘移检测技术方面，美国农业部(USDA)开发了一种雾滴沉积分布移动扫描系统，北京农业智能装备技术研究中心研发了一种用于航空施药的雾滴沉积传感器。农业部南京农业机械化研究所提出一种较传统检测方法更为方便的CFD模拟方法，对N-3 型无人直升机施药作业中药液的飘移情况进行分析，并通过试验对该方法处理结果进行验证。

——航空施药验证技术方面。在模型技术方面，早在20世纪70年代末到80年代初，美国林业局就开始用最初的FSCBG ( Forestservice Cramer Barry Grim)模型计算机模型来分析和预测有人机航空施药中雾滴飘移、沉积情况。美国农业部(USDA)将FSCBG模型发展成为了著名的有人机航空施药AGDISP模型，之后各国学者又对AGDISP模型进行了改进和完善。目前我国学者已经开展适用于单旋翼植保无人飞机航空施药的雾滴飘移、沉积预测模型研究，农业部南京农业机械化研究所的科研成果“基于模型的直升机航空施药飘移预测方法”获得第十八届中国专利优秀奖。航空施药作业在线评价方面。农业部南京农业机械化研究所研发的航路规划与轨迹误差分析方法，实现了农用无人机飞行作业精度的在线测试；研发的作业覆盖率与重喷漏喷率测试技术，实现了农用无人机作业质量的统计分析与评价；集成创制了基于GNSS与LBS的融合定位技术的作业效果机载监测系统、安卓APP测试软件及云管理平台，建立了包含作业质量、作业效率、劳动生产率、作业面积的等关键性指标的农用无人机施药效果综合评价体系。

③地面植保机械施药设备研究进展

欧美是世界上生产植保机械的主要国家和地区，他们的设备和技术都代表着国际最高水平。美国John-Deere、CASE、法国Hardi、德国Amazone的产品广泛采用机电液一体化技术，具有前进速度、喷雾量、喷雾压力及喷洒面积测控功能，在旱地用大型施药机械方面处于国际领先地位；日本丸山（MARUYAMA）公司、井关（ISEKI）公司生产的水田自走式喷杆喷雾机则以高强度、轻型化材料应用为代表，低表轻型自走式喷杆喷雾机发展方向。国外大中型植保机械广泛采用了以下典型技术：1）精准变量喷药技术。也称为在线变量喷药控制系统，应用了 GIS、GPS 和传感技术，大大提高了农药的使用效率，减少了对环境的污染。2）靶标识别技术。利用遥感技术和红外技术对靶标进行识别，提高了喷药的准确性。3）风幕技术。在传统的喷杆式喷雾机的喷杆上增加一个风筒，工作时，在施药方向吹强风形成风幕，增强雾滴的穿透能力，减少雾滴的漂移，提高农药的附着率，提高农药的利用率，降低农药对环境的污染。4）液压控制技术。在大中型植保机械的各个运动环节采用液压控制，利用液压马达驱动，优化整体结构，提高了机械的可靠性。

——在喷杆喷雾机研究方面，国外开展较早，国内也做了大量的试验研究工作，总的来看，相比国外，近年国内在喷杆喷雾机的研究方面论文较多。国外美国田纳西大学，俄亥俄州立大学对喷杆动态特性与喷施均匀性之间关系，喷杆的自动控制等进行了研究，近几年美国Continuum Dynamics， Inc公司，奥本大学，肯塔基大学等机构，对喷杆喷雾机流场、雾滴沉积分布、药液实时压力和流量控制、基于处方图的变量施药等方面进行了研究；意大利都灵大学使用实验台测试了喷杆高度和喷嘴类型对喷施效果的影响，波罗尼亚大学使用气流辅助式喷杆喷雾机在科罗拉多进行了马铃薯天牛防治试验；其它国外大学和研究机构包括日本带广畜产大学、塞尔维亚诺维萨德大学、英国食品与环境研究局、比利时鲁汶天主教大学等对喷雾沉积分布电脑仿真模拟，在喷杆高度、工作压力与喷雾分布、均匀性之间的关系模型，喷雾飘移对周围作业者和居民影响分析，雾滴飘移预测的二维扩散模型等方面进行了深入研究。国内中国农业机械化科学研究院对超高地隙风幕式喷杆喷雾机的施药性能和防飘移技术等进行了研究，并在玉米和大豆作物上进行了田间施药试验；山东农业大学设计研制了气流辅助式喷杆弥雾机和高地隙喷杆喷雾机，并研究了喷杆喷雾机精确对靶施药系统和喷雾工况参数对雾滴飘移的影响；江苏大学设计研制了风送式喷杆喷雾机，并对喷杆喷雾机机架的轻量化设计，机架动态特性分析与减振设计，喷杆有限元模态分析与结构优化，喷杆弹性变形分析与控制，喷杆高度及平衡在线调控系统等多方面进行了研究和试验；农业部南京农业机械化研究所在喷雾机喷杆结构形状及截面尺寸优化，喷杆动力学仿真和试验方面进行了研究。

——在果园喷雾机的研究方面，国内外对果园喷雾机均有较多研究，国外的研究论文相对更多一些。比利时天主教鲁汶大学在果园喷雾机的CFD设计、建模、数值仿真和实验室评价等方面进行了系统研究，包括空气辅助果园喷雾机的CFD原型设计、风速风向和不同喷雾机类型CFD模拟、果树叶面对喷雾气流的建模、基于CFD的果园喷雾机实验室评估模型、不同果园类型条件下外界风与喷雾机类型对沉积分布影响的数值分析；美国华盛顿州立大学进行了空气辅助果园喷雾机的沉积和覆盖效果试验，佛罗里达大学研究了根据树叶密度调整气流强度的方法；西班牙农业研究院研究了空气辅助喷雾器液滴运动的欧拉-拉格朗日模型，莱里达大学进行了果园变量喷雾器的原型设计、实施和验证；斯洛文尼亚马里博尔大学对苹果园喷雾机喷雾飘移与喷雾传播速度进行了研究，卢布尔雅那大学研究了可变形空气辅助果园喷雾机的实时定位算法；韩国首尔大学对果园喷雾作业过程中作业者暴露风险的评价进行了研究。国内农业部南京农业机械化研究所研制了果园自走式风送喷雾机，并研究了动力底盘设计，进行了风道气流场仿真与试验；南京农业大学研制了自走式果园风送定向喷雾机和气流辅助静电果园喷雾机，进行了圆环双流道风机的设计，研究了自动对靶喷雾控制系统；山东农业大学、华南农业大学、中国农业大学等分别对在自走式果园定向和自动对靶风送喷雾机、果园在线混药型静电喷雾机、变量喷雾的果园自动仿形喷雾机进行了研究和试验，西北农林大学对果园空气辅助喷雾器不同喷嘴的雾滴沉积特性进行了试验。

④航空施药技术与装备研究进展

日本是使用无人机进行农业航空施药的典型国家，在基础理论、关键技术、作业规范、重要部件以及装备等方面做了大量研究，能适合不同作业要求，目前用于农业方面的无人直升机以雅马哈公司的RMAX系列为主。近年来我国植保无人飞机呈高速发展态势，市场已自发形成生产-销售-服务的产业链。核心关键技术与日本、德国等还有较大差距，尤其在自主飞控技术、动力与载荷匹配、作业精准和高效性等农用适应性关键技术方面亟待突破。为缩小与国外的差距，国内相关学者进行了大量研究，华南农业大学兰玉彬教授团队在无人直升机航空施药参数优化，航空喷施作业有效喷幅评定，航空喷施作业质量评价及参数优选方法等方面进行了研究，中国农业大学、江苏大学、中国农业科学院植物保护研究所等也进行了无人机航空喷施雾滴沉积与施药参数优化方面的研究。田间管理机械化专家组专家薛新宇、严荷荣研究团队于2008年开始了我国植保无人飞机在农业应用上的科研工作，研制了系列农用植保无人机，在小麦、水稻上开展了系列的白粉病、赤霉病、稻飞虱、卷叶螟等病虫害的植保无人飞机防治试验，并将总结的技术模式在江苏、黑龙江等地进行了大面积的推广，取得了良好的经济和社会效益。2014年至2015年期间，一大批新型农业航空企业迅速诞生，植保无人飞机正式进入农业生产，植保无人飞机开始纳入国家农机补贴试点，服务作业量剧增，大量银行、保险、风险投资开始涌入植保无人飞机市场，2016 年，我国载荷5 升以上的农用无人机保有量已达4869 台，超过日本位居世界第一；植保作业面积从2013 年的不足10 万亩增长至2015 年的1016 万亩；农用无人机生产企业从2010 年的不足10家增至2016 年的260 余家，无人机农业领域应用产值达5 亿元。农用无人机产品覆盖单旋翼、多旋翼、油动、电动等品种，已形成具有中国特色的新兴高新技术产业，具备了一定的国际影响力。

（2）灌溉技术与装备方向研究进展

世界淡水资源日益紧缺，而人类对粮食的需求也不断上升，淡水资源已经成为农业发展和世界粮食供应的安全威胁。要破解耕地面积有限、淡水资源紧缺和世界粮食需求上涨之间的难题，发展节水灌溉成为关键。节水灌溉是以最低限度的用水量获得最大的产量或收益，也就是最大限度地提高单位灌溉水量的农作物产量和产值的灌溉措施。当前世界各国节水灌溉的主要措施包括渠道防渗、低压管灌、喷灌、微灌等。美国的有效灌溉面积为3.83亿亩，不足我国的一半，但喷灌和微灌面积却占54.4%。以色列的灌溉面积全部采用微灌和喷灌，其中微灌占了一半以上。瑞典、英国、奥地利、德国、法国、丹麦、匈牙利、捷克、罗马尼亚等国家，喷灌和微灌面积占灌溉面积的比例都达到了80%以上。近20年来，全世界的微灌面积以平均每年33%的速度增长，总面积已达到5650万亩。其中以色列、美国、法国、澳大利亚、南非、约旦、塞浦路斯等国微灌面积占灌溉面积的比例超过了5%；美国微灌面积达1575万亩，占世界总面积的27.9%；近10年间，印度微灌面积增加了3.72倍。我国微灌面积仅占灌溉面积的0.5%左右，已落后于与我国在水资源、人口、土地面积和经济发展水平等方面相类似的印度。低压管道输水在国外也很受重视，美国有近一半的大型灌区实现了输水管道化；日本早在20世纪80年代，就有一半以上的新建农田输水网实现了管道化。在旧灌区改造中，加拿大的伯塔灌区、澳大利亚的伦马克灌区都将原有的渠系改建为地下输水管道。

①喷灌在国际范围内的应用呈持续增长趋势。

国际灌排委员会（ICID）31个成员国的喷灌面积已逾3亿亩，占这些国家总灌溉面积的12%。我国的喷灌面积目前已超过4000万亩，占有效灌溉面积的4.7%，也成为我国现代农业的标志和重要组成部分。“十五”期间，依托国家“863”等重大项目，在喷灌系统及新型管材管件与量配水关键设备及产品方面，开发出全射流系列喷头、高效低能耗轻小型移动式喷灌机组、智能化大型自走式喷灌机组等一批适合中国国情、具有自主知识产权和国际竞争力的重大节水产品与设备，国产设备市场占有率由30%提高到50%，有力地推动了我国农业现代化建设的进程。但是由于我国在这一领域起步较晚，与国外发达国家相比在理论研究和技术水平上仍存在一定差距。因此，无论从我国现代农业的发展需求还是与国际领先技术的差距来看，喷灌技术在我国还有很大的发展空间。

②微喷技术应用范围日益扩大，水肥一体化需求迫切。

目前有关低能耗低压滴灌技术与设备、以太阳能和风能等为动力提水的微灌技术、深埋地下滴灌技术及微灌系统信息化、自动化与智能化技术与产品的研究已成为国内外微灌技术领域关注的热点。随着水资源供需矛盾的不断加剧和农业施肥所引起的面源污染日益严重，改进传统地面灌溉技术、提高地面灌溉方法的灌水、施肥质量已成为现代农业、节水节肥技术的重要组成部分，其中尤以地面灌溉条件下水肥一体化技术及配套施肥装置研发需求最为迫切。

③喷滴灌系统尚不成熟。

现阶段国内外对喷滴灌系统的研究大多集中于大型灌区，对轻小型喷滴灌机组的研制尚属初步阶段。目前喷滴灌共用机组或系统一般以喷灌工况设计，滴灌减压运行，水泵、管路系统、喷头、滴灌灌水器等匹配不尽合理，首部施肥设备采用传统的压差施肥罐，过滤设备选型与配置不科学，普遍存在能耗高、首部笨重及造价高等问题。随着世界人口的增长和能源、水源危机的加剧，轻小型喷灌机组正朝着低压喷洒、降低能耗；变量技术、精准灌溉；综合利用、多种用途、系列成套、性能可靠、自动化高的方向稳步发展。注重提高装置效率减少能耗，采用轻质量材料减轻整机重量，提高机动性能，研制开发出既可用作喷灌又可用作管道输水的大流量低扬程轻小型喷灌机组。开发适应低压运行、水量分布均匀的新型均匀喷洒喷头。

④聚焦喷头水力性能提升喷灌均匀度。

影响喷灌均匀度的因素有：喷头结构、工作压力、布置方式、组合间距和风速等。从工作压力和结构方面总结了影响喷灌均匀度的研究现状。工作压力是喷头的基本参数，改变工作压力会引起水量分布、射程、流量等方面的变化。1984年Ali、Barefoot等试验发现，在低工作压力时，单喷头水量分布呈“环形状”分布，随着压力的升高“环形状”效应逐渐减弱。1985年马丁?弗里林豪斯登等以U64中强度喷头为试验对象，研究低工作压力对水量分布、射程等因素的影响，发现当组合间距不变时，在低工作压力下不能达到要求的均匀度。1988年倪秀才等探究多喷头喷灌均匀度，发现当风速和布置间距不变的情况下，压力越高，均匀系数越大。由上可见，工作压力越高均匀系数越大，当压力越低均匀系数越小。通过改变喷头结构提高喷头水力性能的措施主要有四种：增加副喷嘴、应用异形喷嘴、采用多股流道和添加辅助装置等，其中辅助装置包括压力流量调节机构和散水机构。虽然目前已开发出基本符合生产需求的带有副喷嘴的喷头，但是未见相关文献记载副喷嘴设计方法，也未建立副喷嘴的结构参数与喷头水力性能之间的关系。今后应加强副喷嘴仰角、副喷嘴当量出口直径、副喷嘴喷管长度及主副喷嘴尺寸配比等方面的基础研究，从而形成初步的设计方法。异形喷嘴的应用能改善喷头水量分布，提高喷灌均匀度。虽然异形喷嘴形状千奇百态，但目前大多数为矩形或者以圆形为基础的复合形状，如美国Hunter公司的型号为PGJ、PGP的升降式旋转喷头喷嘴，美国Rainbird公司的“雨帘”喷嘴等。以后应加强异形喷嘴形状与喷头水量分布之间关系的研究，逐步建立异形喷嘴设计方法。具有多股流道结构的旋转喷头将喷头水量分布发挥到极致，是一种代替折射式喷头的高均匀度高效节水低压喷灌设备。目前这种多股流道技术已被多家公司应用，如Nelson公司的中心支轴喷灌机旋转喷头A3000、B3000、S3000，Rain Bird公司的可用于升降式喷头的RN系列旋转喷嘴，Toro公司的PRN系列旋转喷嘴，Hunter公司的MP系列旋转升降喷头等。由于多股流道结构复杂，制造难度大，生产成本高，国内还未有公司应用这种多股流道技术，有待进一步开发。散水机构可分为固定式和间断式两种，间断式散水机构相对固定式散水机构，能够在不减少射程的基础上提高喷灌均匀度。但是目前还未建立这两种散水机构入水深度与水量分布、射程、均匀度等之间的关系。

⑤异形域节水节能喷灌方面。

国内外开展异形域喷灌研究的起点及已存在的知识产权几乎都在喷头的机械结构方面，已研制出多种样机，但喷洒形状不够理想，成熟的产品还未投入市场。国内对变量喷洒的理论研究具有一定的深度，采用变频调速技术实现异形域喷灌研究的控制策略的适用性还处于试验研究阶段。变量施水精确灌溉的核心之一是根据地块形状或喷洒区域形状变化的要求实现变量施水， 就是喷灌系统可以模仿灌溉地块形状或喷洒区域形状的变化， 对其喷洒湿润区域和灌溉水量进行自动调节，以实现对整个灌溉地块的均匀喷灌。可通过以下三种技术来实现：单喷头变量施水技术、多喷头组合变量施水技术以及喷灌系统变量施水技术。相对应的变量喷洒喷头的组合，以及智能型异形域节水节能喷灌系统。变量喷洒喷头通过喷头自身的结构实现非圆形喷洒域喷洒，简单方便；智能型异形域节水节能喷灌系统采用变频机组变量喷洒节能技术，通过控制普通圆形喷洒喷头来实现，喷洒形状准确，节能效果明显。管道式喷灌系统是喷灌的主要形式，分为固定式、半固定式和移动式喷灌系统。固定式系统操作方便，管理用工少，但单位面积设备投资高。半固定式、移动式系统设备利用率高，单位面积投资低，但劳动强度大，喷灌规模小。固定移动两用软管喷灌系统是一种地面软管喷灌系统，能适合各种喷灌面积规模，可以根据需要固定或移动。设备利用率高，单位面积投资低，非常适应我国农村喷灌投资低、用工少的需要，具有广阔的应用前景。同时由于其用工省、使用灵活，在美国等发达国家也已得到广泛应用。在我国还未得到大面积应用。

（3）中耕除草施肥作业技术与装备

①水田中耕与除草、施肥技术

水田除草深施肥技术与装备的发展将改变水稻除草严重依赖化学除草剂的现状，减少过量施用除草剂对环境乃至食品安全产生的负面影响。水稻除草最佳时间与施肥最佳时间大致相同，所以除草与施肥的联合作业就提高了作业效率，降低了作业能耗，进而降低了水稻生产成本。随着经济的发展和农村劳动力向城镇转移，劳动力成本将越来越高，采用机械化作业也可有效降低劳动力成本。综上，在水稻机械化生产中，除草深施肥技术是一项适应食品安全要求、符合中国农业机械化发展方向和满足省工省时的市场化经济需要的技术，根据其技术所研制的水稻除草深施肥装备也将有很好的应用前景。

当今世界水稻机械化生产采用两大栽培体系：一是以欧美为代表的水稻直播机械化栽培体系，二是以日本为代表的水稻移栽机械化栽培体系。其中，水稻移栽以延长生长期、提高产量、确保粮食成熟等优点在中国水稻生产中被广泛采用。欧、美、澳等国水稻种子主要采用机械化直播，水稻品种多为常规稻，采用大型高速直播机或飞机撒播机播种， 撒播水稻种子分布无规律，植保机具无法下田。因此，欧美国家水稻田杂草防治以化学防治为主，即应用飞机施用高效除草剂灭草，也有少数地区采用大功率、大幅宽中耕机具进行机械除草（工作速度可达12km/h）。欧美等国家施肥机械技术处于领先水平，拥有大批成型的大功率、大播幅、高效率和多功能的旱植水稻施肥机械，可同时完成施肥、耕耘和播种等作业。

亚洲国家水稻主要以移植种植为主，日本和韩国水稻机械化水平高，故为水稻机械化除草与施肥技术的发展提供了平台。日本的生研机构、井关、久保田和三菱农机和韩国的Chukam机械等企业研发了一系列适合大田作业的乘坐式水稻除草机，和同产业和株式会社美善则研发了多款适合小田块作业的手扶式水稻除草机。日本水稻除草机械有种类多、适用范围广等特点。自20世纪以来，久保田、洋马农机和八鹿铁工株式会社等机构研发了大批水稻施肥机械，能满足不同用户的需要。日本巴依克米株式会社研制的制肥、施肥成套产品，能将秸秆、杂草和树枝制成肥料还田，实现了农业可持续发展的要求。

我国对水田中耕除草机的研究最早可以追溯到20世纪50年代。随着除草剂在中国水稻生产中的广泛应用，在相当一段时间内，水田机械除草方式在我国几乎绝迹。近年来，随着人们对环保和健康的重视，减量或无化学药剂除草方式得到提倡，水田机械除草技术又被重新关注，华南农业大学、东北农业大学、南京农机化研究所和江苏云马农机制造有限公司等机构研制了新型水田除草机，但目前仍未大面积应用。我国水稻生产的最显著的特点是精耕细作、复种指数高、机械化标准化程度低在农业机械化起步迟、起点低的背景下，我国水稻施肥机械化技术的发展同样远远落后于其他技术的应用。从化肥的剂型、使用方式到施肥机械的研究开发以及施肥技术规程等各个层面都有相当大的差距。经过近年的努力，已拥有相当数量种类的自走式和悬挂式施肥机械，但在机械制造工艺方面，仍然与国际先进水平存在差距。

②旱田中耕与除草、施肥技术

中耕管理技术方面，国外从20世纪50年代就开展了机械中耕与除草、追肥技术的研究。机械除草和追肥技术的研究多集中在智能控制方面，即利用导航技术、作物识别与定位技术、精准机械执行机构实现变量、智能中耕作业。中耕施肥装备方面，欧美国家从20世纪50年代就开展了机械除草、追肥技术的研究，经过多年的研究改进，目前已经形成了一整套成熟的农机具。这些机具经过多年的生产运用，能较好地满足作业要求。目前国外的中耕机具机械、液压、气动技术联合，机电一体化程度高，机具复合作业水平高，部分机具已经实现自动化，代表性机型有John Deere 2210型松土除草机、John Deere 4730型自走式液体施肥喷药机、Case New Holland 3230液体施肥喷药机等。国内中耕除草施肥机国内已经生产多年，技术较成熟，但是大多数产品机型小，作业效率低，在高效化、自动化和精量化等方面与国外产品还存在较大差距。我国研制的中耕机具多采用单一机械技术，自动化程度不高，与大功率拖拉配套的大型中耕除草复式作业机更少。主要是表土施肥、漫撒、效果差；缺少深施肥机、更缺少有机肥施肥机。代表性机型有3ZF-6中耕追肥机，其与40~73kW轮式拖拉机配套，可通过更换不同的工作部件完成中耕(锄草破板结、深松)追肥、培土、起垄、开沟等项田间作业，基本作业行数为6行，行距可在45~75cm范围内调节，在中耕作业同时可追施颗粒化肥，肥量及作业施肥深度可在一定范围内调节。在中耕作业质量监测与评价方面，目前开展了利用仿形机构和机具姿态反算测量方法，获取多行整体耕深信息的研究。目前研究工作主要集中在采用光电传感、排肥机构转速以及电容传感方式，对肥管堵塞、排肥稳定性进行监测，中耕配混施肥作业中多通道排肥排肥状态、排肥均匀性在线获取和评价是后续研究的主要方向。中国农业大学、华南农业大学等单位进行了基于作物行扫描的机械除草装置及控制器研发，但国内田间杂草、作物的识别研究没有涉及作业机具运动及多幅图像之间的信息融合等问题，在田间作业条件下对作物及苗带的精确识别还需作进一步研究。

（4）多功能田间管理作业底盘技术

多功能、通用化的高地隙自走式底盘可搭载中耕、锄草、施肥、培土、喷雾施药、制种玉米去雄等多种田间管理通用作业装备，美国Miller 公司、意大利BARGAM 公司等国际知名企业的产品技术先进、功能多样，代表了田间管理多功能高地隙自走式底盘的发展方向。国内中国农业机械化科学研究院等单位研制的ZN1104 型多功能可变地隙动力机能够配用喷雾、中耕等多种田间作业装备，并具有功能拓展能力，填补了我国通用型多功能高地隙自走式底盘的空白。

（5）变量精准作业方面

农机变量作业是一种由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套农事操作技术与管理的系统。在田间管理机械领域，根据作物的生长按需施用农业投入物，能减少水、肥、种、药的施用量，提高作业效率与质量，降低对生态环境的危害，是现代农业发展的重要方向。国外研究起步较早。将农田信息获取与3S 技术结合，考虑作物生长需求实现变量控制，开发了信息检测、分析决策系统技术与装置产品，如德、美等国家的土壤墒情、作物养分在线检测系统可指导水肥施用。变量作业控制重点研究了定位导航、工况检测、智能调控、作业质量监测等系统技术及产品。集成信息实时探测分析与决策、变量作业控制技术与系统，开发了定位导航、播量监测、播深自适应的精准定位播种机具，如美国John Deer 公司、Case 公司为代表的产品；开发了智能变量施肥机具，已商品化与市场化，以Ag Leader 公司产品为代表；变量灌溉技术方面，如美国Valmont 和Lindsay 公司的喷灌速度控制和小区变量灌溉控制系统已推广应用，以色列Netafim公司产品融合了针对不同作物种类和土壤类型灌溉优化策略的滴灌控制系统，实现了水肥一体化的精准和高效滴灌控制；美国John Deer 公司、丹麦Hardi 公司、德国Holder 公司等相继推出施药工况监测、变量施药控制系统等产品，已有50%以上的大型农场应用这些设备。国内处于研究初期，中国农机院、中国农业大学、浙江大学、北京农业智能装备技术研究中心等单位已在数字农业测控、土壤作物信息采集与肥水精量实施、植物环境信息快速感知与物联网实时监控等关键技术研究与原理样机开发等方面取得一定突破，但在处方实时决策与变量控制等方面仍存在技术瓶颈，亟待解决。目前，决策主要依靠非实时的单一信息源技术，如土壤墒情决策系统只能实现片区差异化灌溉，参数单一，控制相对滞后。精准播种尚处于探索阶段，种肥流量、播施深度、播种质量等技术仍有不足。变量施肥集中在施肥机构、管理决策以及处方图生成等局部环节上，施肥精度、变异控制和变量范围等存在不足。变量喷灌可实现分区灌溉，但只限于地标识别的分区判断，喷/滴灌系统只能依靠经验进行均一灌溉。实时喷药所需的处方图实时性、准确性与可靠性较差，变量喷施质量有待提升。

2．主要科研成果

（1）植保机械技术方向

重点开展了植保机械系列喷头研究与开发，研制出了系列扇形雾喷头系列、圆锥雾喷头系列和防飘喷头，为我国喷雾机喷头国产化奠定了基础；针对大田黄淮海地区两熟制小麦大豆田间施药需求，开展了3WZG-650型窄行距自走式大豆宽幅喷雾机的田间试验和风幕防漂移防治效果试验；针对高秆作物中后期的病虫草害防治及化控化调药剂喷洒和水田施药机械需求，研制了3WZC-1204型高地隙自走式、3WZS-600型水田自走式喷杆喷雾机并开展了田间试验，有效提升了农药施用的适用性、精量化、自动化水平；在植保无人飞机航空施药技术方面，组织行业优势力量，开展了低空精量施药技术、施药效果和安全性评价及施药规范标准方面的研究，支撑我国航空施药技术与装备的健康有序发展。

①植保机械系列喷头部件

针对我国植保机械用喷头缺乏的问题，以气液两相流理论为基础，与CFD仿真技术与PIV、高速摄影等先进的试验手段相结合，研究了压力雾化、沉积与飘移机理，根据最佳生物粒径理论，设计了扇形雾喷头系列、圆锥雾喷头系列和防飘喷头系列。以喷嘴耐磨性、性能一致性为目标，提高喷头混合材料属性，优化喷头加工工艺，制造系列化的植保用喷头。系列喷头已通过国家植保机械质量监督检验中心的检验，喷雾量误差率为1%（国家标准规定为10%）、喷雾角误差率为1.8%（国家标准规定为10%）。已经累计销售超过150000只，广泛应用于江苏、上海、山东、湖南、湖北、河南、河北、黑龙江、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区等地，安装在喷杆喷雾机、背负式喷雾机、农用无人机等植保机械上，在水稻、小麦、玉米、棉花、枸杞等农作物上累计防治面积超过400000亩次，并得到用户的广泛好评和认可，并以性价比优势正逐步打开欧美、非洲市场。

在稳压防滴阀方面，攻克了稳压防滴技术，重点研究稳压防滴系统中的稳压调压阀装置，有效降低喷雾器工作过程中的压力幅动，喷雾器防滴阀装置，有效减少启闭喷头喷雾时造成的雾滴滴漏，实现喷头稳压调压功能一体化，解决我国小型喷雾器作业压力不稳定、喷量不均匀以及停止作业后药液下滴等技术性难题；中国农业大学开发了基于LABVIEW的压力供液系统检测平台，实现在线实时测试流量和压力，有效提高喷雾参数测试自动化水平。稳压防滴阀通过与其他植保机械部件的技术集成，实现稳定、精确和安全的喷雾作业，并在主要农作物产区进行试验示范。

在喷头模型方面，通过对常用农用植保喷嘴的测试分析，提出了扇形雾喷嘴的三个特征参数（喷嘴终端形状、喷雾角和流量）和锥形雾喷嘴的三个特征参数（雾型分布状态、雾锥角和流量）可作为喷嘴型谱数据库的关键字段，解决了扇形雾喷嘴、锥形雾喷嘴的型谱构成问题，建立了不同系列喷嘴的型谱模型。

②3WZC-1204型高地隙自走式喷杆喷雾机

针对高秆作物中后期施药作业需求，开展了桁架伸缩式机架、静液压驱动技术、简易防滑技术、驾驶室升降技术、气液减振技术等关键技术研究，集成研制出自走作业方式、桁架伸缩式超高地隙机架、轮距可调、可升降式驾驶室、药箱两侧分置、液压四轮驱动、四轮转向、中型动力配置的3WZC-1204型高地隙自走式喷杆喷雾机。喷雾机的离地间隙高，通过性能好，行走稳定，作业效率高，适用于玉米、甘蔗、棉花等高秆和中耕作物进行杀虫剂、杀菌剂、除草剂以及催熟脱叶剂、增产增糖剂、叶面肥料等的喷洒，防治农作物病虫害，促进作物生长，特别是在高秆作物中后期的病虫草害防治及化控化调药剂喷洒方面，具有普通喷雾机不可比拟的优势。2015年4月，通过了由中国机械工业联合会组织的科技成果鉴定，技术水平处于国内领先。

③3WZS-600型水田自走式喷杆喷雾机

针对水田施药作业需求，开展了静液压传动装置与机械传动相结合的喷雾机行走驱动系统和基于作业速度的自动变量喷雾系统研究，完成了四轮驱动、四轮转向、高地隙、喷杆前置向后折叠、配有驾驶室的3WZS-600型水田自走式喷杆喷雾机样机试制和田间适应性试验。试验结果表明，3WZS-600型水田自走式喷杆喷雾机的轮距与水稻种植行距相适应，分禾对行行走效果良好，对水稻植株的压损少，可以满足水稻生产中后期病虫害防治要求。

④3WZG-650型高地隙喷雾机

针对两熟制地区农艺制度复杂、农机农艺融合困难、机械化配套性不高的现状，开展两熟制小麦/大豆机械化施药技术研究，优化改进3WZG-650型高地隙自走式喷杆喷雾机，在安徽阜阳试验示范基地进行夏大豆喷药试验。

加装风幕系统后，在山东省济宁市大张庄村进行了对比试验，测试不同型号喷嘴、不同施药压力下，有无风幕系统对雾滴在作物冠层中的穿透性和沉降效果。试验结果表明，加装风幕系统后，能够有效防止雾滴飘移，增加雾滴在大豆植株灌层中的穿透性，提高叶片背面雾滴附着率。

⑤两熟制小麦/玉米喷杆喷雾机研制

开展两熟制小麦/玉米机械化施药技术研究，开发设计了具有地隙高低可变、轮距宽窄可调、田间通过性能好、作业效率高、作业幅宽和喷雾高度可调等功能，并且能够随作业速度在线调整喷雾量，进行变量施药，保证均匀喷施的自走式精准变量喷雾机，2015年在冬小麦除草剂喷施效果方面进行了性能检测，并在河北赵县、任县、顺平、深州和武邑县的相关农业机械服务专业合作社进行了技术推广和应用示范，2016年在玉米播后除草剂喷施效果和玉米蚜虫防治效果方面进行了性能检测，并在河北任县农机服务专业合作社进行了技术推广和应用示范，具有重要的实用价值。

⑥植保无人飞机航空施药技术

田间管理机械专家组团队在“十二五”期间，在公益性行业科研专项项目、农业部行业标准制定和修订项目等的支持下，团队系统地开展了航空施药飘移控制技术研究、自适应变量施药技术研究、植保无人机高精度自动导航技术研究、施药一体化操控技术研究等，建立了低空低量精准施药技术体系，实现农药靶标定向沉积，提高了农药有效利用率；在无人机高浓度低量施药效果和安全性评价方面，团队进行了高浓度剂型筛选研究、环境安全评估研究，并研发了手机端APP，实现快捷、直观显示施药效果，科学指导航空施药和量化评估作业质量；根据作物种植模式、不同生育期病虫害发生规律，确定不同防治时期、不同病虫害植保无人飞机喷施方案与喷施要求，制定与不同作物、不同病虫害、不同机型配套的喷施作业技术规范；团队根据我国现有植保无人飞机的类型以及目前行业发展的技术水平，在型号编制、技术要求、检测方法等方面做了详细要求，制订我国首个植保无人飞机行业标准《植保无人飞机质量评价技术规范》，规范行业发展，为政府监管、第三方检测提供了依据。

（2）灌溉技术方向

重点围绕低压均匀喷洒喷头、智能型灌溉系统、喷滴灌两用机组、大型喷灌技术集成和升级、区域性灌溉技术研究及系列设备的开发研制等几方面开展了技术研究和装备开发工作。

①首次研制出低压均匀喷洒喷头

针对喷灌系统能耗高、喷头压力范围小、低压下喷洒性能较差等难题，采用喷头内部流道CFD数值模拟与外流场水滴运动力学计算的新方法，创新设计了特殊流道、异型喷嘴、散水齿等关键结构。首次研发成功新型低压均匀喷洒喷头，突破了现有喷头低压喷洒均匀性较差的行业难题，降低了喷灌系统能耗。完成了喷头的系列化设计及生产，进行了田间应用及示范，与国外Nelson喷头相比，低压下组合均匀性提高27％。完成了喷头的系列化设计及生产，进行了田间应用及示范。

a.开发出系列低压均匀喷洒喷头产品。研究出新型喷头驱动原理，设计了特殊流道、异型喷嘴、喷头散水盘及散水齿新结构，该喷头结构简单，工作稳定，改善了低压时的喷洒水力性能，提高了喷洒均匀性。b.开展了喷头流道数值模拟及关键结构的设计与优化。对低压旋转式喷头流道进行结构优化设计，采用CFD软件，数值正交优化设计方法，模拟研究喷头流道旋转驱动力变化规律，首次设计出特殊流道结构及相对应的异形喷嘴，并对结构尺寸进行了优化，得到喷头转动性能稳定，既保证了喷洒射程，又解决了低压下均匀性差的难题。采用正交试验的优化设计方法，研究低压旋转式喷头散水盘结构尺寸对水力性能的影响规律，优化散水齿结构。对散水齿齿数对水量分布的影响进行试验研究，采用动态水量分布的新概念及计算方法，总结散水齿齿数对水量分布的影响规律，研究结果降低了喷头工作压力，并实现了低压均匀喷洒。C.进行了产品水力性能研究。对系列低压均匀喷洒喷头进行了水力性能试验研究，掌握了不同工况下的性能参数，通过对水量分布的计算，得到喷头的组合喷洒均匀性。与国外Nelson喷头相比，低压下组合均匀性提高，实现了低压均匀喷洒，突破了现有喷头低压喷洒均匀性较差的行业难题，降低了喷灌系统能耗。

表1 系列化低压均匀喷洒喷头性能参数表

产品型号

LPS3.6

LPS4.0

LPS4.4

LPS4.8

喷嘴直径（mm）

3.6

4.0

4.4

4.8

工作压力（kPa）

200

225

250

275

流量（m3/h）

0.718

0.903

1.157

1.333

末端水滴直径（mm）

4

4.5

4

3.5

转速（min/r）

1.40

1.50

1.09

1.02

?

?

?

?

?

?

?

②智能型异形域喷灌系统研制

异形域喷洒喷头可广泛应用于整齐规则的矩形农田、草坪，也可用于不规则区域及不规则地势的灌溉。传统的异形域喷头通过调节喷头入口处压力或改变喷头喷射仰角的方法来实现变域喷洒，但会造成能量消耗大或喷头灌溉均匀度下降，且当前变域喷洒喷头只能实现矩形和三角形等规则形状的喷洒域，而较难实现不规则形状的喷洒域。智能型异形域喷灌系统采用现代电力电子技术和变流变压运行理论，不仅能根据不同地形的几何参数生成控制模型，对喷灌系统水泵机组的运行实行节能控制，提高系统的能源利用率，而且由于提高了喷灌组合间距，减少了单位面积的喷头数量，也降低了机组的配套功率。

a.发明了变域喷洒喷头起落点精确控制机构，能够使喷头在完成一次喷洒后，准确降落在某一确定位置，再次喷洒时能够从某一确定位置开始，从而解决了变域喷头启动位置不一致导致的系统无法同步调节的问题，为变域喷洒系统的自动控制奠定了基础。b.分析了闭环和开环控制的优缺点，并采用开环方式，研制了变域喷洒智能控制器，根据喷洒域形状的边界方程和喷头试验所得的射程和控制频率的关系，自动生成控制曲线，实验结果表明，但由于采用开环控制，喷头压力响应稍滞后于控制信号，且喷头实际压力与理论控制压力有一定的失真，但基本不影响喷洒域形状，能较好地实现不同喷洒形状的控制要求。C.构建了24个喷头的变域喷洒系统，采用CR10-4型号的水泵机组作为动力装置，考虑变域喷洒时泵机组效率下降和变频器效率，正方形喷洒时的机组效率比圆形喷洒时节省了44.6%，体现了变域喷洒系统节能的效果。

③喷滴灌两用精确灌溉机组

a.喷滴灌两用自吸喷灌泵

针对我国喷灌自吸泵效率低、自吸时间较长等主要缺点，通过理论分析、数值模拟和试验研究，在国内外首次研究出喷滴灌两用自吸泵，泵的效率达61.0%，自吸时间59s，综合技术指标居国际领先水平。

表2 喷滴灌两用泵与国内外同类产品技术经济指标对照表

对比项目

标准

规定值

国内同类

产品

国外同类

产品

本项目

技术指标

对比结果

自吸方式

-

外混式

自吸

外混式

自吸

射流式自吸

国内外领先

效率

56%

50%-57%

53%-62%

61%

比国标提高5%

重量

-

22kg

-

18kg

降低18%

自吸时间/5m

100s

120s-150s

100s-140s

59s

缩短41s

b.喷滴灌两用精确灌溉机组
首次推导出基于迭代法的水泵与管路工况一致性水力计算方法，提出轻小型喷滴灌两用灌溉机组两工况设计方法；建立了轻小型喷滴灌两用灌溉机组优化数学模型，提出遗传算法优化设计方法。轻小型多功能灌溉机组可以在多个工况下高效率的运行，适应不同田块的要求。采用喷滴灌两用自吸泵、两工况设计及遗传算法优化配置，与标准泵额定工况设计相比，机组单位能耗降低16.1%-16.9%。喷灌均匀度为80.0%-80.7%，滴灌均匀度91.6%-93.6%。

表3 国内外同类技术综合比较

泵型号

系统

类型

数量

扬程

m

流量

(m³·h^-1)

效率

%

能耗kW·h/(m³·hm²)

能耗合计kW·h/(m³·hm²)

能耗降低

50ZB-30

喷灌

滴灌

5

21

30.0

10

56.0

0.191

0.405

?

0.215

50ZB-25

喷灌

34

27.7

13.01

56.0

0.176

0.337

16.9 %

滴灌

7

23.0

16.14

57.3

0.161

50ZB-25

喷灌

6

29.5

12.3

53.8

0.195

0.340

16.1 %

滴灌

44

20.1

18.04

55.6

0.145

采用本研究成果，只要是在高效区范围内，可以任意配置机组，都可以满足机组喷滴灌共用工况及灌水要求。喷滴灌两用机组可以采用许多喷头与滴灌带的组合方式，以满足不同田块的要求，并且能够高效运行，而传统机组及传统设计方法，只能在额定工况下工作，机组适应能力较差，而且能耗较高。所开发的轻小型多功能灌溉机组成果总体上达到国际先进水平。

④研制了移动与固定两用软管喷灌系统

为提高轻小型移动式喷灌机组管道及喷头连接、移动的便捷性，实现移动固定多目标喷灌，开发了一种快速连接管件和一种喷灌用喷头及管道固定装置。对喷灌机组分别配置15PY、20PY喷头时的机组运行工况进行测量，当机组采用10×15PY配置时，试验中各喷头工作压力非常稳定，喷灌均匀系数为Cu=80.1%。

⑤区域性灌溉技术研究与设备研发

a.开展了水浇地合理耕层构建指标试验研究

针对北方地区水浇地耕层逐渐变浅，犁底层不断加厚、土壤蓄水保水及缓冲能力差、土壤三相比不协调、农机农艺融合度低、作物水肥资源利用率降低和产量不稳等问题，在对不同区域主要土壤作物高产稳产的耕层指标进行研究分析的基础上，开展了深松方式（深松深度、幅度、时机、周期）对水浇地主要土壤耕层理化性状、水肥利用效率和作物产量的影响，初步明确了有利于构建水浇地合理耕层的深松方式和技术指标，提出了有利于保持水浇地合理耕层结构、作物高产稳产的适宜灌溉模式和技术指标（灌水方式、灌水时间、灌水频次、灌水定额），为水浇地土壤合理耕层构建配套机具的改进与研发提供了重要试验依据。

b.盐碱地植棉水盐调控与高效用水技术试验研究

在滨海盐碱区的中重度盐碱地，开展了盐碱地植棉水盐调控与高效用水技术的试验研究，给出了播前淡水造墒压盐的适宜时间（播前5-7天），灌水定额为40-60m3/亩；提出了“深松（深30-35cm）蓄雨淋盐、V（微）沟（深10-12cm，沟中播种）积雨避盐、滴灌（干旱时补灌15 m3/亩）补墒驱盐、覆膜保墒抑盐”的水盐调控技术模式，为盐碱地植棉田间作业机械的研发和改进提供了技术参考。

c.研制了工厂化大棚育苗的水肥药一体化施用的灌溉系统

针对现代农业快速发展，建设可满足各种育苗要求的专用育苗大棚的需求，综合考虑雾化效果、灌水均匀度、水肥药施用一体化等因素，将首部过滤、施肥、施药装置集成于一体，研发了一种适用于工厂化大棚育苗的水肥药一体化施用的灌溉系统，并在麦后移栽棉花育苗和蔬菜育苗中进行了示范应用。经测试，该系统操作简单方便，成本低，省工省力，且喷洒稳定，雾化效果好，水量分布均匀，可有效解决工厂化育苗水肥药施用的费时费力问题。对移栽机在免耕、翻耕等各种土壤条件下的移栽质量和移栽效率进行了检验，针对放苗孔鸭嘴结构、覆土刮铲形状、移栽机各部分受力特性要求等向厂家提供了改进意见。为了解决传统地面灌地区移栽后及时浇灌活苗水的问题，集成车载可快速安装与拆卸的移动式管带微喷灌溉系统，极大地提高了灌溉效率和移栽苗的成活率。

d.应急性抗旱设备

——研发出了应急性抗旱灌溉设备，包括：移动提水车、小型灌溉机和配套的快速连接件等系列产品。其中，优化改进的提水泵车供水流量大，整体组合更为合理、更加趋于轻小型化，移动灵活、运行可靠，且配套不同动力的柴油机和电机，选择灵活、方便，可以有效解决农田附近没有电力能源和电网而无法驱动水泵抽水、旱情严重时供水流量小的问题，并达到有效缓解和快速处理因突发性农田旱情，从而提高农田的应急抗旱能力。

——设计出了一种新型、环保、自带移动动力的小型灌溉机，可充分利用农业干旱发生时太阳光照强、气温高的自然条件优势，保证在采用有限的灌溉水量以重力小管出流的灌溉模式对作物进行线型的移动式局部灌溉过程中，确保灌水车移动灵活、方便，从而有效地实现应急抗旱的功效，并具有较高的灌水均匀度；同时研发出了过水旋转接头、输水万向连接件、快速连接管件和自闭式快速接头4种配套产品，实现了输水管路方便、快速的安装、连接和拆卸。

——研发出了一种轻简化移动式滴灌应急抗旱装置，该装置主要功能是在灌溉过程中机车可以自动行走，将灌溉水输送至田间滴灌管（带）；灌溉完毕机车自动收卷管路，降低了滴灌管带铺收的劳动强度。

⑥大型喷灌机技术集成和升级成效显著

“大型自走喷灌装备技术集成升级研究与开发”项目，瞄准水资源紧缺对农业喷灌技术的精准化、自动化、系列化与产业化的紧迫需求，通过项目实施提高农业灌溉用水有效利用系数，对推进农业现代化、建设综合节水型社会、促进水资源可持续利用、保障国家水资源安全和粮食安全具有重要作用和意义。一是研制了平移式喷灌机直线导向系统，基于GPS，确定机组的定位与行走路径，主机控制器将机组行走实时位置信息与设定机组行走路径比较，判定行走方向误差，实现行走纠偏控制，解决直线导向系统和机组跨间行走协作等问题；二是研制圆形喷灌机方田四角喷洒系统，研制末端喷洒控制系统和末端增压泵，解决圆形喷灌机方田四角灌溉问题，提高机组有效灌溉面积；三是研制出了低压阻尼控制喷头，通过流体CFD计算模拟和室内外试验，研究流道结构、转速、压力等因素对喷头水力性能的影响机理，开展阻尼控制喷头流道结构参数优化设计，研制低压阻尼控制喷头；研制出了基于作物需要水信息的大型喷灌机远程监测与控制系统，研究基于无线网络的大型喷灌机远程监测与智能控制、喷灌机群间的远程监测与智能控制、田间土壤水分与风速等环境信息监测技术和系统，实现实时监测及灌溉决策。

⑦开发了系列设备与系统，缓解西北地区百姓饮水和农牧业用水问题。

“精确喷灌技术与产品”项目，瞄准轻小型喷灌机组功能单一、不能实现变量喷洒，自动化控制水平较低等问题及低能耗精确喷灌系统需求，应用光、电、控制以及流体机械等相关学科的基础理论和最新研究成果进行多学科交叉研究和创新，研制出了1种高比转速多工况自吸喷灌泵，比转速高于150；开发了1种固定移动两用软管喷灌系统，变频异形域喷灌系统，喷滴灌两用灌溉机组，灌水均匀系数0.8以上，能耗降低5%-10%；开发多功能轻小型灌溉机组1-2种，装置效率提高5%以上，系统成本降低10%以上，喷灌均匀度大于80%。制定《多功能轻小型灌溉机组操作规程》和《多功能轻小型灌溉机组技术规范》各1套；开发出了1 套高效智能的太阳能抽水灌溉系统；示范应用面积2000亩。研制出了变量低能耗喷头3-4 种，射程2-15m，工作压力0.15-0.30MPa，流量0.5-3.5m3/h；研制出高均匀度变量施肥装置1 套，肥料均匀度提高20%，获得变量精准灌溉施肥决策软件 1 套，提出喷灌水肥高效利用模式2-3 套，示范应用面积3000 亩，示范区的水分利用率提高10%以上，肥料利用效率提高5%-10%，作物水分生产效率提高0.2kg/m3；制定技术标准1 件；获发明专利6-8 件，取得软件著作权3 项，发表学术论文50-60 篇，培养博士、硕士研究生15-20名。形成了产、学、研有机结合的节水灌溉装备与系统的研发基地与生产基地，极大地促进我国光伏产业及节水灌溉等相关行业技术水平的发展。

（3）施肥中耕技术方向

重点开展了变量施肥、步进式轻型和乘坐式行间除草、稻田自动避苗中耕除草、插秧机测深施肥技术与装备研究与开发，在广东、浙江、吉林和宁夏回族自治区及黑龙江等地进行了田间试验，推广应用效果良好。

①变量施肥技术研究

a.土壤变量施肥处方决策技术

提出了产量分布、土壤养分、作物冠层养分多参数融合的变量施肥处方图定制方法，开发了精准农业决策支持系统，为变量施肥机具提供作业处方图，实现氮、磷、钾的变量施用，避免了变量施肥受土壤化验难的瓶颈束缚，为研究查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异、优化使用化肥、农药、水、种子投入等提供了技术和装备支撑。

b.氮磷钾智能配方施肥技术与机具

突破了称重法肥料流量反馈控制技术、三种肥料在线配比施肥技术，研究开发了变量配肥施肥机具。保证施肥机具在田间作业过程中能根据土壤的养分情况，实时准确选择施肥量与氮磷钾配肥比，其技术特点是：

基于称重法肥料流量反馈控制技术。施肥控制系统实时采集称量传感器测得的肥料重量值，以及出料口处悬挂式力传感器测得的肥料流量值，并通过串口反馈给车载计算机，车载计算机根据计算理论肥料流量值与测得的实际流量值的差异，实时变步长修正肥箱上的伺服电机施肥量，实现反馈式控制，达到精准施肥的目的。

三种肥料在线配比施肥技术。车载计算机根据要求分析出此处N、P、K三种不同肥料所需施肥比列和总施肥量，变量配肥施肥控制系统能够独立控制任一个肥箱上的伺服电机，改变排肥轴转速，即实现三种肥料的变量配肥。

结合GPS技术，按需精准施肥技术。根据车载GPS提供车辆位置信息，按照施肥处方图定点按需进行变量施肥，达到精准施肥、合理施肥，减少环境污染的目的。

c.水稻氮素诊断与药肥变量作业装备

研究了多种光谱通道下的水稻冠层图像的处理算法，成功分割水稻冠层与背景后，对水稻的颜色特征进行提取，并与叶绿素计读数进行了相关性分析，建立了水稻氮含量检测的分析模型，研制了水稻药肥一体化变量施用装备第一轮样机，该样机幅宽50m，行驶速度小于3km/h ，车轮可实现原地转向和纵向行走，可选择遥控或自动导航方式自动行走，可实现灌溉、施肥、喷药一体化集成作业。

②研制了步进式轻型和乘坐式行间除草机具，并进行整机田间示范试验。

研制了两行水田中耕除草机4台（套），研制了7行和19行宽幅乘坐式中耕除草机各1种机型，在广东、浙江、吉林和宁夏回族自治区等地进行水稻中耕除草试验，建立示范点2个，完成机械化中耕除草作业200余亩。

a.两行步进式水田中耕除草机研制

研制了QSC-2型步进式水稻中耕除草机4台，其中3台在浙江、吉林和宁夏回族自治区等地进行水稻中耕除草试验，效果良好。2015年4月25日在广东省肇庆综合试验站进行了QSC-2型步进式水田中耕除草机田间试验，完成机械化中耕除草作业10余亩。结果表明，QSC-2型步进式水田中耕除草机除草作业效果良好，除草率与伤苗率均达到田间机械要求。

b.宽幅乘坐式中耕除草机研制

为了提高生产率，有效地利用现有高速插秧机底盘的功率，研制了7行和19行宽幅乘坐式中耕除草机。

7行乘坐式宽幅除草机田间试验

2015年4月24日在广东省肇庆综合试验站进行了7行乘坐式除草机田间除草机作业初步测试和的田间试验。结果表明，乘坐式水田除草机该机在泥脚较软，杂草高度较小时作业效果理想，在较硬的田块作业效果不佳。存在作业行数太少，在小地块地头转弯次数频繁，造成地头压苗，影响整机效率等问题。

19行乘坐式宽幅除草机田间试验

试制了一种19行宽幅乘坐式行间除草机，该机由乘坐式插秧机底盘提供动力，采用4个双作用液压缸控制可调支架并保持平衡，通过螺旋刀齿除草轮旋转与土壤及杂草作用进行除草。2015年8月17日与8月20日分别在广东省肇庆综合试验站（肇庆市鼎湖区坑口大旗山）、江门综合试验站（江门市新会区三江镇新江6队），进行了19行乘坐式除草机田间除草作业试验。

试验结果表明:前进速度相同情况下随着除草轮入土深度的增大，除草率先上升后下降，同样情况下，伤苗率有所上升。除草轮深度相同的情况下，随着前进速度增加，除草率先上升后下降，同样情况下，伤苗率基本保持不变。综合除草率和伤苗率的指标考量，乘坐式宽幅行间除草机适合在草量多，杂草较低（20cm以下）的水田中除草，并且在前进速度为0.6m/s，除草轮深度为10cm时除草作业质量较好。根据综合田间实验结果得除草机除草率平均值为84.5%，伤苗率为4%，基本满足水稻田机械除草的作业质量要求。

③研发稻田自动避苗中耕除草技术与装备，以及稻田施药喷雾技术与装备。

研制除草轮角度与位置均可实时调节的7行乘坐式除草机1台、改制轻简底盘追肥机与喷雾机1台，在广东省江门、肇庆综合试验站分别进行了除草试验，建立示范点2个。

7行乘坐式自动避苗除草机研制

插秧时，由于地形、机手操作等原因会造成苗带弯曲，给后续的除草作业带来一定困难（操作不当造成伤苗，同时极大影响作业效率）。为解决上述问题设计了除草轮角度与位置均可实时调节的除草机架。2016年8月20日与26日，该机分别在广东省肇庆综合试验站（肇庆市农业科学研究所）与江门综合试验站（江门市新会区三江镇新江6队）进行了初步测试与试验。试验结果表明，该机结构稳定，性能良好，机械与控制功能均达到预期，即拥有良好的除草与避苗功能。但该机控制部分响应不够灵敏，需进一步研究优化，示范应用面积100余亩。

研制轻简底盘与追肥机和喷雾机

2016年8月，根据田间管理轻简型地盘的需要，改制出轻简底盘与追肥机和喷雾机1台。初步试验表明，喷雾性能良好，但转向、轮距调节、后轮、施肥等部件还需要优化修改。6月17日，邀请华南农业大学农业航空团队在肇庆水稻田进行航拍试验，为进一步研发植保机械作准备。

④插秧机施肥装置研究与开发

针对黑龙江农垦总局建三江管局对水稻侧深施肥技术的需求农艺要求，重点开展排肥机构、排肥驱动机构、送肥装置、清肥机构、泥浆开沟机构以及施肥装置与不同插秧机型底盘匹配等方面研究，开发插秧机配套的施肥装置，分别在中国农大上庄试验站和黑龙江省阿城区黑龙江省农垦科学院试验地、黑龙江省农垦红兴隆管理局友谊农场11分场进行了现场田间作业试验考核，在技术成熟后对建三江管局现有插秧机进行改造、加装侧深施肥装置，实现插秧同步施肥作业，同时兼有肥料堵塞报警功能，满足了水田机械化生产向环境友好型、资源节约型方向发展的要求。

（4）精准农业技术方向

精准农业技术承载着节本、增产、增效、农业可持续发展的重任，是现代农业发展的方向，田间管理机械专家组成员团队围绕农业信息精测、变量作业精施、系统精准管理三大关键技术，开展了作物生长信息对肥料的需求、作物虫害识别等基础技术研究，并集成信息技术开展智能管理系统研究，支撑水肥药科学施用，提高利用率，加快农业生产发展方式转变。

①植物信息探测技术及装备，探索能快速实时感知

瞄准植物生态信息感知计算机视觉与图像处理、遥感、光谱分析、传感器技术，开展了研究和试验工作。

a.杂草识别技术与装备

采集大量田间典型杂草数据，扩充了前期构建的植物识别方法库PDM-Lib，建立了节骨草、灰菜、灰质、曲麦菜、兰花菜、水败草和豆菜等典型杂草图谱库。分析研究了玉米及其伴生杂草的可见光波段植物的光谱特性，得到基于虚拟光谱的区分杂草和玉米植株的物草分割线（Line of Segmentation Crop and weed，简称SCW-Line）。研究提出了基于株心的玉米田间杂草识别方法，能快速的识别玉米田间杂草，识别准确率超过80%。提出了基于多特征的玉米田间杂草识别方法、基于HU不变距的行内杂草识别方法、基于多特征模板匹配的行内杂草识别方法，能够快速、有效地识别杂草信息，指导对靶喷药，提高了变量喷药机具田间实施的实时性。研制了智能杂草识别系统，经试验，在工作速度为5km/h时，系统识别的准确率为95%，误识率为13%。由于杂草与大豆重叠生长，在大豆田应用的错误率仍较大，有待深化研究。

研制了智能杂草识别系统，主要由智能控制器（包括CPU、控制主板、摄像头、LED光源和外壳）、安装支架、喷头总成（包括电磁阀、喷头、辅助件）等组成。经试验，在工作速度为5km/h时，系统识别的准确率为95%，误识率为13%。错误率较大的主要原因是杂草与大豆重叠生长，导致难以识别。

b.病虫害识别技术

——建立了棉田棉铃虫、棉蚜、红蜘蛛等主要害虫危害的叶片、花蕾、棉铃、茎秆等部位所表现症状的颜色、形状和纹理参数的数据库，筛选了具有旋转、比例、平移不变性（RST不变性）的对比参数。建立了棉田单株棉苗标准样本在苗期、蕾期、花铃期的形态特征参数数据库，与从田间单株棉苗中提取的形态特征进行比较分析，从而确定该棉苗的大小与健壮程度。根据棉苗的虫害特征数据库和棉苗带大小的判定结果，建立了智能决策算法，建立了虫害类型与喷药量以及药剂种类的模型。研究了虫害分布信息的自动检测方法，设计了害虫危害棉苗的叶片所表现症状的特征提取方法，虫害探测模型预测相关系数 ≥80％，虫害探测单帧检测时间≤1s。

——研究了棉田虫害等级识别方法，如果pa小于5%为无虫害；pa在5%-10%为1级虫害；pa在11%-15%为2级虫害；pa在16%-25%为3级虫害；pa在25%-35%为4级虫害；pa在35%-50%为5级虫害；pa在50%-70%为6级虫害；pa大于70%为7级虫害。研制了固定式棉田虫情和苗情自动探测装置，可实现远程自动调节相机拍摄角度与范围的功能。采用嵌入式CDMA无线视频远程监控技术，实现全天候24小时监测，并可进行异地监测。

——研究了棉苗自动检测方法，设计了基于形态特征的棉苗大小的自动判别方法。棉田大小的基本特征包括棉带覆盖度（苗带宽度）、棉苗覆盖度（单株棉苗宽度）、棉叶尺寸特征（单个棉叶面积和棉叶周长）、棉叶形态特征（单个棉叶矩形度、叶形比和圆形度等）。苗带宽度检测准确率≥90％，苗带宽度单帧检测时间≤500ms。

c.作物养分探测技术与装备

——利用MPA傅里叶变换型近红外光谱仪测定番茄叶片的积分球漫反射光谱，研究了番茄苗水分、氮素以及叶绿素之间的近红外光谱定量关系模型，采用偏最小二乘回归算法建立了光谱数据与植物生化组分信息的定量分析模型；研究了基于AOTF高光谱成像和近红外特征光谱的番茄苗氮含量快速测定方法，比较分析了竞争自适应重加权采样法（CARS）、蒙特卡罗无信息变量消除法（MCUVE）、向后间隔偏最小二乘法（BiPLS ）和组合间隔偏最小二乘法（SiPLS）4种特征波长挑选方法，筛选与番茄苗氮含量相关的特征光谱，定性分析作物营养状况，为按需精准施肥提供理论支持。

——研制了基于AOTF的可调光谱成像装置，采用AOTF进行电调谐滤光，进行凝视式光谱成像，能同时获得被观测对象丰富的空间维和光谱维信息。以大豆为研究对象，使用基于ＡＯＴＦ多光谱成像系统获取了不同生育期农作物冠层或叶片的反射光谱数据，并结合化学分析的方法得到了作物的生理生化参数，研究了不同施肥条件下作物的光谱特征变化及其与植株氮素和钾素营养状况的相关关系，建立了多光谱诊断作物营养的模型。采用倒高斯光学模型（IG模型）来拟合红边光谱反射率，一阶微分后得到红边振幅，建立红边参数Dλred估测氮素含量的S函数模型；利用660nm敏感波段处的吸收深度预测大豆钾素含量。采用连续去除法提取光谱吸收深度这一特征参数，考察其和大豆钾素含量的反演关系，建立非线性回归方程，平均误差为24.37%，满足精度要求。

d.作物需水信息无人机多光谱监测系统

针对传统田间试验的监测技术，存在监测范围小、实时监测难等问题；卫星遥感监测技术存在容易受到天气影响、监测时空分辨率低等问题，研究开发了低空无人机航测感知系统。系统包括无人机、可见光与多光谱航拍系统、农业信息感知模型及应用软件。系统在内蒙古河套灌区、杨凌等地进行了多次飞行测试，飞行平稳可靠。建立水肥诊断模型，模型精度高，可直接指导精量灌溉施肥。该系统可为作物水肥空间遥感信息提供了一种低空智能化监测平台。

②农机作业状态参数测试技术及装备，提升作业质量

突破了田间复杂工况下农机作业状态参数测试方法与技术，优化了运动参数、测控机器状态，面向耕、种、管、收等作业环节，开发了农田土壤中致损性异物、作业区隐蔽性人畜、工作部件机械性破坏、收获作业异性夹带物和火灾隐患检测等安全性和可靠性监测传感器及其检测系统；开发了滑转率、空间动态载荷、运动参数、作业状态和质量参数等农用动力机械作业监测传感器及其检测系统；开发了系列化种肥流量、堵漏、播施作业深度等施肥播种机械监测传感器及其检测系统，研究移栽机械手抓取与钵苗运动特性检测方法；开发了作业状态、作业速度、喷雾流量、喷雾压力、喷杆作业状态、喷头堵塞、喷杆位置高低、药液体积等植保机械监测传感器及其检测系统检测；开发了收获损失率、籽粒破损率、籽粒含水率和秸秆抛撒均匀性等收获机械等监测传感器及其检测系统。开发了农用动力、施肥播种、植保和收获等系列化新型传感器及检测系统，累计销售相关传感器1230余套，提升了我国农机智能测试技术推广应用、增加农机产品使用安全性；显著提升了农机作业效率和作业质量，提高了种药肥苗的利用效率，减少了农资过量投入造成的污染。

③构建了主要粮食作物全程信息化精准作业装备体系，助力农业生产方式转变。

构建了主要粮食作物全程信息化精准作业装备体系，实现了国产精准农业装备智能化技术从无到有的重大技术跨越。开展了全方位农业装备智能化技术系统研究，开发了自动导航定位系统、作业监控系统、土壤样本快速分析系统、联合收割机智能测控系统、智能杂草识别系统、小麦和玉米免耕变量施肥播种机、智能化自动变量配肥施肥和圆盘抛撒施肥机、大型平移式变量喷灌机、智能化自动对靶除草机、大型智能化变量喷药机、自动导航智能化插秧机等，涵盖耕整地、播种、施肥、灌溉、中耕、植保、收获环节的精准农业智能变量作业装备新产品13种。在新疆维吾尔自治区、东北、西北、华北等主要粮食产区，针对小麦、玉米开展了整个作业生产周期的智能装备应用示范，系列化精准农业智能化作业装备，具有测量准确、控制精确、适应广泛等突出特点，应用效果显示，节省人力60%，节水30%-50%、节肥25%-45%、省药20%-35%，增收30%以上，进一步提高了信息获取、变量测控、系统管理与装备一体化技术的实用化，带动了我国农业装备技术跨越升级和产品结构调整，促进了信息化、机械化、先进农艺、智能管理的融合，支撑了农业生产由传统粗放经验型向精测、精施、精管、高效作业方式转变。

④构建了现代农业全程机械化云服务平台，引领整体解决方案实施。

围绕农机作业育、耕、种、管、收、运、储等核心环节，以标准为引领，运用现代传感、物联网、信息化技术为农机装上千里眼和顺风耳，构建了集农机定位跟踪、作业监管、远程调度、运维管理、数据分析、补贴结算、信息发布、农事管理等功能于一体的现代农业全程机械化云服务平台。通过安装在农机上的移动智能监控终端，获取农业机械工况与位置、作物即时产量、目标图像等信息；通过移动通信网络向中心平台实时报送农机获取的相关信息；中心服务平台根据作物生长情况，编制不同阶段农机作业计划，并对农机的工作状态进行远程监测与故障预警；通过统计分析，进行驾驶员、农机作业等绩效分析，根据作业面积与种植作物种类等进行费用结算。该平台是当前我国“互联网+农机”智能化实际融合的先例，通过吉林省、山西省、辽宁省、山东省、河南省、内蒙古自治区、等农业、农机管理部门的应用，通过以此平台为核心技术演化的盐碱地综合治理与高效利用科研平台、农机与车辆远程调度系统平台、水肥一体化精准施用系统平台、设施蔬菜与畜禽工厂养殖环境智能监控系统平台等的不同区域、不同农场与合作社和用户推广应用，不断完善和优化了技术链集成、装备链配套、物质链循环、运营链经济、决策链智慧的全程机械化作业整体解决方案，引领现代农业朝向绿色可持续发展。

⑤“精准农业智能化变量作业装备技术开发与应用”项目，获2016年度中国机械工业科学技术奖一等奖。

针对农业机械化、规模化生产过程土壤养分测不快、粮食产量测不准、田间杂草认不清、农资施用控不精、施用装备对不准、作业效率跟不上、工况测控无系统、田间管理低效率、集群作业难满足的精准作业难题，突破农业信息精测、变量作业精施、系统精准管理三大关键技术，构建基于土壤养分-粮食产量的全程精准作业装备技术体系，实现水肥种药科学施用，提高利用率，加快农业生产发展方式转变。通过精准变量技术装备的推广应用，节水、节肥、节种、节药效果显著，推动了农业粗放作业向精准作业转变。

⑥科技支撑计划 “精准肥水药作业装备系统研制及应用”课题，集成精准变量控制技术与装备，有效提升了水肥药精量化施用水平。

突破了基于多遥感作业处方图的肥料、水分、农药精准变量控制关键技术，构建了精准作业装备作业参数远程动态监测与实时传输系统，实现了与即时服务与会商系统的交互通讯与远程作业管理，研制成功了机组长度260米的大型中心支轴式精准变量喷灌机、3WQ-3000型牵引式精准变量喷杆喷雾机、3WGZ-500型自走式果园自动对靶喷雾机，2015年4月，精准肥水药作业装备通过了中国机械工业联合会组织的科技成果鉴定， 达到国际先进水平。

（5）果园田间管理机械方向

针对果园农机农艺融合度不深、传统栽培模式制约机械化作业装备应用和发展的现状，围绕传统果园机械化紧迫需求，重点研制了风送果园静电喷雾机、果园多功能作业管理机；针对现代标准化果园，通过调研确定了适合机械化标准果园作业要求的各机具参数和总体方案以及果园管控系统与果园信息管理平台的总体框架。

①3WQ-400型双风送果园静电喷雾机研制

针对果园施药机械需求，集成双气流辅助风送喷雾技术和仿形静电喷雾技术，研制出的双风送果园静电喷雾机，荷电雾流不仅穿透性强，而且雾流荷电量高、不易衰减，到达作物靶标前的雾滴附着力强，大大提高了荷电雾滴在植物表面的附着率和穿透性，以及叶背面等隐蔽部位的药液沉积量，并且雾滴飘移少，适用于冠层低矮、稠密、湿度大的设施果园等喷洒化学药剂，防治病虫草害，是现代果园高穿透低量施药的理想机具。

②3GZ-60型果园多功能作业管理机

为全面提升果园机械化管理作业整体水平提供一种先进的技术和装备，提高果园作业机械化防治水平，减少劳动力消耗。管理机采用履带式底盘，设计了多功能联合作业平台，结构紧凑，具有良好的通过性；设计了动力分配系统，将发动机输出的动力分别用于行走及作业，通过相应的动力输出接口，保证果园管理机配套工作部件的运转，如旋耕、植保、粉碎等。枝条粉碎机采用电机驱动，并通过对枝条特性的研究来优化结构，以满足低功耗、高效率的粉碎，可根据不同作业要求，挂载不同的工作部件，保证机具作业形式多样，实用性强、操作简单。

③标准化果园机械化栽培体系与关键装备的研制与示范

针对北京郊区果园农机农艺融合度不深、传统栽培模式制约机械化作业装备应用和发展的现状，以提升首都农机装备产业化技术水平与装备供给能力为目标，启动实施了“果园机械化栽培体系与关键装备的研制与示范”课题，通过广泛调研，在平谷、通州优选了总面积约1800亩的2个示范基地，确定了适合机械化标准果园作业要求的各机具参数和总体方案以及果园管控系统与果园信息管理平台的总体框架，为下一步研发果园自走式通用型底盘动力和作业装备，构建集花果管理及品质监测、病虫害监控与防治于一体的标准果园机械化作业装备体系和智能控制系统，基于物联网技术的果园自走式通用型动力和作业装备信息管理平台的搭建奠定了基础，支撑实现果园生产主要环节机械化和管理的标准化、精细化，全面提升首都果树产业的农机装备水平。

——在充分调研的基础上，确定了适合机械化标准果园作业要求的机具参数，完成了作业机具方案设计。

——果园管控系统与果园信息管理平台开发

果园管控系统主要是包括果园根系管理、果园冠层管理、花果管理及品质监测、病虫害监控与防治，以实现果园农机装备的最优化管理。构建基础为传感器系统的设计布局、无线通讯与互联网技术。传感器系统用来感知测取果园根系、果园冠层、花果以及病虫害等信息，并利用移动通信技术和互联网技术对其进行可靠传送，采用基于互联网的浏览器/服务器三层网络结构，实现底层控制网络与Internet的集成，既可实现获取现场的信息数据和发送控制指令，又能实现果园农机装备最优化管理。果园根系管理采用植物根系原位监测系统，果园冠层管理采用作物冠层分析仪，花果管理主要采用高光谱遥感技术，品质监测在这里主要是采用机器视觉技术，病虫害监测与防治系统主要分为视频监视和环境监测两部分。果园信息采集平台，采集果园信息，通过远程数据传输，将信息发送至远程监控中心，在管理平台上进行数据存储与处理，生成WEB页面，实现水果生产信息化管理。

——开展了机具的田间性能试验与考核。

开沟施肥机的试验

进行了开沟施肥机的开沟试验。开沟圆盘刀的转速为540rmp，经测试开沟深度为40cm，开沟宽度为25cm。

风机试验

在土壤植物机器系统技术国家重点实验室风机试验台上分别进行了转速分为960，1450，2000，2200转/分钟的风机试验。根据试验结果绘出风机曲线从而确定风机叶轮形式和转速。最终选用8叶片轴流风机作为高穿透性风送系统的风机。

仿靶喷药系统试验

对果树分上中下三段探测控制，通过对不同果树形态进行探测，得出准确的判断，提供给喷雾控制系统。喷雾控制系统接收到对靶系统的信号后，迅速作出判断，决定上中下三段的喷头同时喷射，还是下或下、中各自喷射，通过调整喷头和探测器的工作参数和位姿，使之喷雾有效面积更大，非有效喷雾面积尽可能地小。探测器与喷头安装位置与覆盖面如图所示，试验时，以人工靶标和实物靶标进行不同的靶标识别间距和识别距离的试验，靶标识别间距≤0.5m，探测距离2m有稳定信号，控制系统反应迅速。

农药利用率试验测定

开展喷雾机在自动对靶系统打开和关闭状态下，利用率的对比测定。试验果园长度158米，地势平坦；果树品种为红富士，行距4米，株距1.5米，树龄5年，树高3-3.5米，属于细纺锤形树冠，树高比较均匀。喷雾液体为罗丹明（Rhodamine，一种红色的荧光示踪剂）的水溶液，浓度0.4%，喷雾压力1.0MPa。试验时测定了果园常用的动力喷雾机配用手持式可调喷枪的农药利用率，作为对照。试验期间气温30℃-32℃，风速1-1.5m/s。试验前，先计数单棵果树的叶片总数量，用叶面积仪测定了单棵果树的叶面积总和，用植物冠层分析仪测定了果树的叶面积指数（LAI）。试验时，在果树的上、中、下3层及左右两侧个两个行内布置雾滴采集卡，采样果树数量为6棵。喷雾后，用蒸馏水将采集卡采集到的荧光剂洗下，用荧光检测仪测出该采集卡的荧光物质量，根据果树叶子总面积计算沉积在果树叶面上的荧光物质量及喷出的荧光物质量总量，计算出农药有效利用率。

在树上不同高度、地面上分别布置多组测试纸，多组测试纸，喷雾前后对雾滴分布做了拍照记录。

④中美国际合作“酿酒葡萄生产机械化关键技术装备合作研发”项目初步形成了适合于我国酿酒葡萄生产模式和要求的机械化作业装备体系。

项目对酿酒葡萄专用自走式多功能底盘、整形部件、剪枝部件、风送式施药部件、采摘与集运部件、埋藤与取土部件、自动避障系统等关键部件装置进行了研究，突破了底盘四轮同步液压驱动控制、多柔性出风管的风送式精准施药控制、双支撑中枢振动果实采摘、自动避障控制、多位姿往复式整形切割等核心技术，研制出具有多路液压动力输出和作业装备搭载功能的多功能自走式底盘及与之配套的葡萄收获机、喷雾机、整形机、剪枝机，以及与轮式拖拉机配套的葡萄埋藤机、葡萄藤出土机共7种酿酒葡萄生产机械化关键装备，经田间试验取得了良好的效果，对于解决我国酿酒葡萄生产成本高、作业效率低的主要难题，促进我国酿酒葡萄行业的健康发展起到了积极作用。

（6）制种玉米田间管理关键装备研制与开发

针对我国玉米制种生产设备严重缺乏，制种过程主要依靠人工方法完成，劳动强度大，生产效率低，用工贵，成本高的现状，基于中美国际合作“玉米规模化制种关键技术装备合作研发”项目和科研院所专项资金“制种玉米去雄关键技术与装备”项目，研制出了制种玉米成套关键装备。一是突破了玉米雄穗柔性夹持抽取、玉米雄穗高效切割、工作部件液压同步驱动、单元智能仿形等关键核心技术，集成目标识别、电液智能控制、自动仿形技术，研制出了智能仿形去雄装置，满足制种玉米不同作业期不同地块、植株整体高度不一致机械化去雄的要求，保证了切顶和抽穗位置的准确性，集成研制出3QXZ-6型制种玉米去雄机，填补了国内空白，其主要技术指标达到国际先进水平。二是突破了玉米制种精密播种、苗中后期低污染安全施药等核心技术，研制了玉米制种专用精密播种机、高地隙自走式多功能底盘及与之相配套的适合玉米生长中后期病虫害防治的高效施药机、父本切除机，填补了国内玉米制种生产机械化的空白，已于2016年通过了科技成果鉴定。

3.专业领域科技发展趋势

发达国家农机装备朝着以信息技术为核心的智能化与先进制造方向发展，呈现高效率、自动化、精准化、智能化发展趋势。纵观国内外田间作业管理技术装备，融合传感器技术、网络技术、“3S”技术、液压技术等现代科学技术、体现出“看得清”、“识得准”、“施得精”、“变得快”、“高效化”特点和优势的作业质量在线监控、苗带精确识别、多功能高地隙底盘自动对行辅助驾驶、精量施药和精量配混施肥、在线精确混药、中耕除草部件精确对行及高速响应等先进技术，将是今后发展的方向。

（1）植保机械技术方向

未来施药技术与装备发展趋势为：1）向信息化方向发展。 欧美等许多发达国家已经将计算机应用到植保机械上，利用 RS技术监测病虫草害，GPS 技术向植保机械提供定位和导航，GIS 技术建立地理信息库，实时采集有害生物的动态资料，及时准确的做出预警。2）向着自动化、智能化方向发展。现代科技发展迅速，计算机和单片机被大量使用在植保机械自身及其设计和制造过程中，推动了自动化和智能化的发展。植保机械通过电子控制系统满足了在线监测和调整的需要，降低了劳动强度，改善了工作环境，提高了作业效率。例如，利用操作面板，控制各电磁阀动作，调整单位时间内施药机械对单位面积农作物的喷药量。利用自动对靶技术，将采集到的图像和计算机图像库中的信息比较，分辨是否为靶标，然后决定是否喷药。3）向着绿色安全方向发展。化学防治是目前防治病虫草害的主要方法，但是农药对生态环境有较大的污染，长期以来备受各国专家的指责，所以世界各国都在大力发展绿色安全的植保机械。随着农村城镇化进程的深入和农村劳动力短缺问题的不断加剧，农业生产的主体由传统的个体经营逐步向种田大户、家庭农场、合作社等规模化经营方式转变，我国施药装备正在从低效、落后、劳动强度大、安全性差的手动植保机械向高效、先进、安全的机动植保机械转变、高地隙自走式喷杆喷雾机、水田自走式喷杆喷雾机、自主飞控的植保无人机、多功能果园管理作业装备和适用于丘陵山地的田间管理作业装备将逐步得到大规模应用。

（2）节水灌溉技术与装备

喷灌技术的研究趋势是喷灌系统多目标利用和变量喷洒。在设备研发方面，降低能耗、实现灌溉施肥的精量控制是喷灌技术研发的重点，3S、计算机模拟、微电子、新材料等高新技术的大量应用成为喷灌技术发展的一大亮点。通过对喷灌系统、轻小型喷灌机组、喷头装置和其它关键设备的创新优化设计，开发新一代低能耗精确喷灌设备。

（3）施肥中耕技术方向

国外的中耕作业装备已有160 多年的发展历史，技术成熟。欧美国家的中耕作业装备机型大、作业速度快、工效高，并采用电子摄像机监视作业状况、自动调行、自动避让、自动调节耕深等先进技术，目前正进一步正朝着基于机器视觉的低伤苗率除草和精量配混施肥技术方向发展。

（4） 精准农业技术方向

国外农机装备正向操作自动化、控制智能化向提升作业精细水平发展。面对具有生命和生物活性的动植物作业对象，要满足生长和生理特性需求，要创造良好的生产、生存和生态环境，不仅完成替代人畜力劳动的简单功能，还具有感知、判断、处理等仿生思维与决策能力，实现精细化作业。电子与光学、传感与控制、信息与通讯等现代技术支撑，中央处理、总线等电子技术应用，自动导航、机器视觉与数字信息感知、智能决策等系统集成，已完成了从单向监控功能向多目标、多参数智能控制的过渡，进入基于动植物最佳生理、生长活动指征指导机器行为的新阶段，基于网络知识的管理系统，已实现了机群效能的有序、高效作业，突破“耳听、眼观、鼻闻、手感”的限制，作业效率提高50%-60%，农业灌溉水利用系数达到0.7-0.9，航空植保亩可节省农药20%以上，精准施药的农药利用率达到60%以上，氮肥有效利用率达到50%-55%。我国农机装备针对作业对象的机理、原理、互作规律等基础研究不足，保障性能的信息感知、过程监控等瓶颈亟待解决，核心部件和高端产品仍依赖进口，农机作业效率不高，农业投入品施用粗放，经饲果牧等生产机械严重缺乏，全程全面机械化技术体系尚未形成。土壤养分、作物养分在线检测技术的突破、农机智能化装备的商品化开发以及多源信息融合决策与农机变量装备的系统化应用是现代农业发展需求的必然趋势，迫切需要研发适合我国农艺农机融合的智能信息获取与分析决策系统，开发配套农机变量作业的执行机构、关键装置与控制系统，面向种肥水药作业环节形成实用化产品，满足现代农业生产安全、高效、精准和生态的需求。

（三）专业领域研究重点建议

“十三五”期间是确保我国粮食安全、实施“调结构—转方式”，提升可持续发展能力和推进现代农业发展的关键时期。田间管理机械专业组将围绕农业部农业绿色发展五大行动实施，针对田间管理作业技术升级需求，结合国家重点研发计划“化肥农业减施增效综合技术研发”、“粮食丰产增效科技创新”、“智能农机装备”等重点专项实施以及现代农业产业技术体系工作开展，组织遴选集成北斗导航作业、精量变量水肥药施用控制、中耕作业质量监控及远程管理等一批创新研发的信息化、智能化先进技术，应用提升田间管理机械技术水平和作业性能，组织开展田间管理作业技术装备选型优化，并组织开展区域性适应性试验以及推广示范，构建完善的田间管理作业技术及装备体系及模式。

1.专业领域研究重点内容

(1)农田综合信息智能监测系统技术研究，搭建基于物联网信息技术的农田综合信息智能监测系统。小麦、玉米、水稻、马铃薯、棉花等大田主要作物的土壤养肥、作物生长信息以及病虫害信息实时监测、预警、诊断检测技术集成植物、化学、昆虫及机械的智能检测田间管理系统。

（2）高效节水智能喷灌机械化研究，突破土壤水分探测与作物最佳生长的关系模型分析技术、基于多传感器融合的喷灌控制技术，研发实时土壤水分探测与分析、自动导航控制系列喷灌装备。

（3）统防统治高效环保机械化施药技术研究，搭建高效、及时、快速、立体防治体系。规模高效的无人飞行平台；灵活轻便的水田多功能运载平台；机动快速旱田高效、环保型装备，水田旱田和果园、烟草等。

（4）丰产节肥机械化施用技术研究，集成深施肥、固体、液体施用、变量施用系列施肥播种装备。开展不同类型土壤、不同作物施肥量、肥料类型、施用方式分析，有机肥对改良土壤的作用机理和效果研究，分析沟施、撒施、测深施等施用方式对作物增产效能的影响和固态、液态、气雾等不同肥料存在方式对环境的影响，基于北斗的影响作物产量信息获取技术，优化施肥量、土壤墒情、病虫害、降水分布、基温及产量分布关系的专家系统。

（5）智能机械化中耕除草技术研究，研制变量中耕施肥除草机。突破土壤养分快速检测、植物营养检测、杂草识别技术，开展专家智能决策系统研究；根据土地产量、土壤养分含量及作物对营养成分的需求情况、杂草分布等，进行变量施肥、中耕除草培土、株间杂草喷药等，开展除草剂对靶施用系统研究；研制适宜高速作业、减少伤苗的行间除草、培土、变量施肥部件。

（6）作物丰产工程机械化作业装备配套与应用示范。针对我国规模化、区域适用性农机农艺融合发展需求，重点开展区域性水、肥、种、药等高效机械施用与作物生长协调作用融合技术研究，重点在渤海粮仓、丘陵山地、农牧交错区、黄淮海棉区、东北玉米带、华北平原小麦、旱塬杂粮作物等区域开展不同农艺技术要求的机械化高产栽培、精准高效作业等配套技术与装备试验示范与优化，形成标准化机械作业体系。提供现代农业产业整体解决方案，实现技术流、资金流、信息流协调统一。

2.专业组重点建议

（1）农机农艺相结合，传统机型优化升级提效率，研制新产品适合需求推全面。一方面，智能精益高效化，提升水平。加强机电技术与现代液压、仪器与控制、现代微电子和信息等高新技术融合，强化动植物生产性能、疫病形态表征信息的获取和大数据解析、智能决策技术研究开发高附加值具有精细作业能力的农业装备；另一方面，面向需求，增加品种。持续完善粮食作物生产田间管理机械化装备体系，加快经济作物（纤维植物、果品、蔬菜、油料、糖料、能源作物）装备技术的研究开发，重点解决林果业、丘陵山地、水田田间管理机械化作业。

（2）加强我国农田田间管理措施与方法。我国农业田间管理机械化落后，农业部也未建立衡量田间机械化水平指标，建议从农业田间管理角度，增加田间管理机械化水平指标统计，以便快速发展田间管理机械化。

（3）增强技术交流合作。结合工作组自身特点不断深入与国内知名专家交流合作，同时加强与国内外实力雄厚的农机装备企业的合作，推动农业装备现代化、智能化、绿色化发展，为农业装备走出国门，开拓海外市场奠定基础。

（4）推进融合型装备和技术研发应用。推进智能农机装备研发、农机化薄弱环节技术创新，填空白补短板。建立“研发-集成-应用-再研发”的循环创新应用机制，发挥现代农业产业技术体系专家作用，研究完善技术体系。

中国农业机械化科技发展报告2015-2016年（二） ♂

中国农业机械化科技发展报告2015-2016年（二）

二、种植机械化

（一）专业组工作开展情况

1.学术交流活动

（1）粮食作物

 ① 罗锡文院士，2015年1月15－18日，与贵州省农业委员会代表团洽谈水稻、薏苡生产全程机械化合作事宜。罗锡文院士团队从2013年与贵州省农委合作，已在贵州省安顺、平坝、铜仁、惠水等地建立了4个水稻生产全程机械化示范基地，引进罗锡文院士团队水田激光平地技术和水稻精量穴播技术进行推广示范。座谈会上，代表团汇报了2014年贵州省水稻机械化生产工作取得的初步成效及存在的问题，2015年准备再增加3个示范点，进一步扩大示范面积，推进贵州水稻生产全程机械化示范与应用；同时提出了贵州省薏苡生产情况及机械化生产的问题，准备从种植、收获两个环节与罗锡文院士团队合作，解决薏苡机械化生产的难题，推进贵州薏苡机械化生产的发展。罗锡文院士与贵州代表讨论了水稻精量穴播技术及配套农艺技术问题，拟定了2015年贵州省水稻生产全程机械化实施方案，明确了各实施单位的任务。

2015年6月5日，在河南省信阳市淮滨县召开水稻机械化精准种植模式与关键技术集成示范现场会，示范地点在固始乡亿丰农机合作社，华南农业大学、中国农业大学、南京农业大学、华中农业大学、东北农业大学、农业部农业机械化技术开发推广总站、中国农机化科学研究院、农业部南京农业机械化研究所、国宝杂交水稻技术工程中心、淮滨县农业局、信阳市水稻种植大户及合作社代表等80多人参加了现场会，现场会演示了18种水稻种植新技术及机具，包括水田整地机械、水稻直播机械和水稻育插秧机械等。

2015年8月25-28日，应邀参加了在贵州省贵阳市召开的“全国第十六届水稻优质高产理论与技术研讨会”，会议由中国作物学会作物栽培专业委员会和水稻产业分会共同主办，由贵州省农业科学院承办。来自全国农业院校和农业科研院所中从事水稻栽培研究的专家学者约400人参加了会议。参会代表围绕大会主题 “水稻丰产提质增效现代栽培理论与技术”进行了专题报告与讨论，交流与讨论的主要内容有：加快水稻栽培科学发展的问题；水稻丰产优质高效协同形成机理与调控；水稻精确栽培原理与技术；水稻超高产规律与技术；水稻节肥节药节水与清洁生产理论及技术；水稻机械化、轻型化和信息化栽培理论与技术；稻田生态系统与生态农业模式(工程)；稻田农作制与地力可持续增长技术；稻米需求、流通、加工新动态与稻作产业化趋势。罗锡文院士在大会上作了“水稻生产机械化新技术与新机具”大会报告。

2015年9月12-15日，在河南省信阳市淮滨县召开水稻机械化精准种植模式与关键技术集成示范召开专家现场评议会，邀请河南省农业科学院张新友院士、中国水稻研究所章秀福研究员、长江大学卢碧林教授、河南省信阳市农业局孙兆全总农艺师、河南省淮滨县农机局王波高工和河南省信阳市农业科学院段仁周研究员等6位专家对水稻机械化精准种植模式与关键技术集成示范进行现场评议，专家组实地考察了不同机械化种植方式水稻长势，建议进一步加强水稻机械化精准种植模式的集成展示力度，提升技术成熟度和加快推广应用。

2015年9月5日，应邀参加了四川省农技推广总站与四川省农科院作物研究所联合举办的“四川省水稻机械化直播技术交流会”，四川省农技总站、四川农机化发展处和四川农科院及绵竹等12个市县区的农技站站长及种粮大户代表共计80余人参加了会议。罗锡文院士作了“水稻生产机械化新技术与新机具”大会报告，并对四川水稻机械化直播技术的发展给予了肯定和鼓励。此外，在会议上四川农科院李旭毅博士作了“四川水稻机械化直播技术的研究和应用”的报告，彭山区、三台县及绵竹市的种植大户代表对水稻机械化直播技术的应用情况作了交流，并表示明年进一步扩大应用面积。

2015年9月15日，应邀参加了由汉中市科学技术协会组织的“汉中市首届学术年会”，中国工程院陈一坚院士、有关专家和汉中市科学技术协会会员共100多人参加了学术年会。罗锡文院士作了“转变农业发展方式，推进现代农业建设”的学术报告，罗院士结合水稻精量穴播技术的研究以及在汉中的应用情况，对汉中现代农业的发展提出了建议。下午，罗锡文院士到陕西金沙滩农业综合开发有限公司水稻精量穴播技术示范基地进行了现场测产，由华南农业大学、陕西省农机技术推广站、汉中市农机管理站、勉县农机推广中心和勉县农技推广中心等单位共同实施，采用华南农业大学研制的水稻精量穴播机播种，亩产量为810.8kg。

2015年11月16-19日，第六届亚洲精准农业会议在广州召开。来自中国、美国、英国、澳大利亚、日本、韩国、希腊、印度、马来西亚、印度尼西亚等15个国家和地区的有关科研院所、高校、学会、协会、企业等单位的领导和专家400多人出席了会议。罗锡文院士主持会议并在大会上作了报告，中国工程院汪懋华院士作了《新一代信息技术革命助推智慧农业创新发展》的大会报告，国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江，以及来自美国、韩国、日本等国的17位中外专家作了大会报告，18日参会代表到增城教学科研基地参观精准农业作业装备田间现场演示。现场演示了水田激光平地机、水稻精量穴直播机、水稻精量旱直播机、无人驾驶主从导航拖拉机、无人驾驶喷雾机、无人直升机等18种机具，演示机具代表了我国精准农业研发和应用的最新科技成果，获得了与会领导和专家的高度评价。

2016年3月14日，与宁夏回族自治区农林科学院代表团洽谈“十三五”科研项目合作事宜，宁夏回族自治区农林科学院代表团由党院长周东宁及院科技人员一行6人组成。双方对罗锡文院士团队的水稻精量穴直播技术在宁夏回族自治区的应用情况进行交流，罗锡文院士团队与宁夏回族自治区农科院合作的近8年取得了良好成绩，水稻精量穴直播技术可节约种子、提高植株抗病、抗倒伏性，节本、增产、增效效果明显等，较常规直播节约种子8公斤/亩，平均增产8%左右，对引领宁夏回族自治区水稻学科、人才培养、学科建设起到了重要作用。罗锡文院士表示将赴宁夏回族自治区进行新一轮实地考察研究，进一步拓展项目合作领域。

2016年3月23-24日，罗锡文院士应邀参加了在陕西延安召开的“水稻机械化精量穴播技术研讨会”。会议由华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室和江苏省现代农业装备与技术协同创新中心联合主办，陕西省农机局协办，延安市农业局承办。沈阳农业大学、华南农业大学、中国水稻研究所、黑龙江农科院、宁夏回族自治区农林科学院、广东省农业科学院、西部环保有限公司、河南豪丰机械制造有限公司、陕西省农机局、陕西省农机推广站、延安市农机局、延安市农机中心等单位的专家近50人参加了会议。中国工程院院士、沈阳农业大学陈温福教授参加了会议。与会专家和领导首先观看了水稻生产机械现场演示，实地考察了延安南泥湾地区的水稻生产基地。与会专家详细讨论了南泥湾水稻机械化精量穴播技术方案，包括品种选择、播量、播期、施肥量和技术操作规程等，为南泥湾2016年进行水稻精量穴播技术试验示范提供了依据。

2016年4月24日，罗锡文院士到宁夏回族自治区农林科学院开展专题座谈，与宁夏回族自治区农林科学院相关研究室就水稻精量旱直播技术及枸杞宁夏回族自治区枸杞及农业耕作机械化研发开展专题座谈。枸杞工程所所长曹有龙介绍了宁夏回族自治区枸杞耕作机械研发与利用现状，与会人员就农业机械研发与利用展开了讨论。罗锡文院士针对水稻、枸杞、玉米、马铃薯、互联网+等热点问题展开了点评和指导，提出下一步合作方向，包括合作开展保墒水稻精量旱直播机具研制、枸杞植保机研制与减少农药漂移新技术的应用研究；研制适宜宁夏回族自治区地貌特征的玉米收获和秸秆打捆专用机械等，加强农机农艺融合，利用物联网+、现代技术等从产前、产中、产后解决产业发展的技术瓶颈。

2016年11月29日—30日，罗锡文院士在广州组织举办了“2016水稻机械化直播技术国际研讨会”。中国工程院袁隆平院士、汪懋华院士、陈温福院士、张洪程院士、宋宝安院士、罗锡文院士，中国科学院谢华安院士等9们院士和来自美国、日本、韩国、希腊、埃及、马来西亚、泰国、塔吉克斯坦和中国共9个国家的450多位代表参加了研讨会。会上汪懋华院士作了题为“创新驱动水稻种植机械化发展展望”的大会报告，谢华安院士作了题为“科技创新与粮食安全”的大会报告，陈温福院士作了题为“中国的粳稻生产”的大会报告，罗锡文院士作了“水稻机械化直播技术与机具”的大会报告。美国德州农工大学农业与生命科学研究中心周兴根副教授作了题为“美国水稻直播及管理技术”的大会报告，日本东京农工大学副教授Tadashi Chosa作了题为“日本水稻直播研究——气力式条播发展”的大会报告。29日下午，在华南农业大学增城教学科研试验基地进行了机具现场演示，罗锡文院士团队共演示了水田平整机具、水稻直播机具、水稻育秧机具、水田植保机具、无人驾驶拖拉机等24台（套）机具以及16架农业无人飞机。

② 张东兴教授，2015年4月18日，应邀参加第二届玉米科技青年论坛，在会上作玉米全程机械化技术报告。来自全国玉米生产教学、科研及企业的45岁以下的60余名青年人员参加了交流会。

2015年4月20日应邀参加在山东省寿光市举办的海峡两岸技术交流活动并做技术报告。

2015年10月6日应邀参加河南省禹州市玉米机械粒收直收技术交流与观摩会。探讨了玉米全程机械化管理技术及服务模式，观摩了玉米籽粒直收现场。

2015年10月27日应邀参加由中国农机流通协会、中国农机化协会、中国农机协会、中国农业工程学会、中国农机学会举办的“2015——中国农机发展论坛”会议，并做了“我国耕地存在的问题及改良技术途径”的报告。

2015年11月13日，张东兴教授及其团队成员与霍恩海姆大学Agricultural Faculty学院进行了学术交流，院方安排了丰富的交流内容包括三场学术交流报告，一次试验室参观和一次德国农业博物馆参观。由于Agricultural Faculty学院农业科学学科设置等方面与课题组研究方向有很多共同点，双方交流比较深入。

2015年11月19日，参观访问了法国的利马格兰公司，利马格兰公司在全球有8600名员工，14个业务单元，利马格兰合作社主要业务有大田种子、蔬菜种子、谷物配料、园艺产品、烘焙产品等。其中大田种子业务位居全球第四，蔬菜种子业务位居世界第二，两者均在欧洲排名第一。为保证公司种子种植面积和原材料充足，利马格兰会与农场主签订协议，农场主自由选择是否将农作物卖给利马格兰，但一旦达成协议，农作物价格便由利马格兰决定。利马格兰研发投入在整个种子行业位居第一位，致力于研发的员工多达1800人，专业销售额的13.5%投入研发，2013-2014年度总研发经费达2亿欧元。巨大的科研投入造就了利马格兰每年推出400多个新品种的实力。  

2016年1月6日，应邀参加全国机械化发展高层论坛，到会企业人员200余人，会上作“我国玉米全程机械化技术与装备”主题报告。

2016年3月22日到广东省湛江市，应邀参加由农业部农机化司主持召开的我国机械化生产薄弱环节技术研究研讨会，重点商讨我国粮食作物薄弱环节机械化技术研究规划。

2016年8月2日与来自甘肃农大、浙江大学、甘肃奥凯种业、中国农业工程研究院、新疆维吾尔自治区生产建设兵团农机研究所等单位的技术人员一起，研究了我国种业十三五装备研究方向、难点、技术突破等。

2016年8月18日在第七届国际作物科学大会上作主题发言（英文）——我国玉米生产机械化：面临问题、挑战与发展机遇。发言后，来自各国的专家提问，探讨我国黄淮海地区未来发展之路。

2016年10月26日，参加了武汉全国农机展会，组织玉米体系部分岗位科学家在展会期间与来自科研院所、大专院校及农机生产企业的人员进行技术交流。会议期间，在玉米收获机械化论坛上作“我国玉米机械化籽粒收获现状与未来发展趋势”的报告。

2016年11月26日，赴青岛农大与机电工程学院的部分老师和研究生，交流探讨黄淮海地区高含水率条件下的玉米籽粒收获技术问题。

2016年12月8日，赴华南农业大学与推广站、科研院、大学等机构的科技人员共同探讨我国粮食生产全程全面机械化问题。全程，即除目前的耕、种、收三个环节外，将田间管理、收获后烘干和秸秆处理环节列入机械化统计内容。全面，即扩展作物类别，由主要粮、棉、油作物扩展到粮、经、饲等，力争到2035年实现全程全面机械化。

③ 杨炳南研究员，2015年12月15日，组织专家参加中国农机学会耕作机械分会2015年度学术年会。

2016年10月24～27日，组织专家参加2016中国农业机械学会国际学术年会，年会主题为“践行五大发展理念，促进农机科技创新”。大会围绕“中国制造2025”、农业装备智能制造等内容，以特邀国内外著名专家学者做大会特邀学术报告和14个专题分会场研讨等形式进行全方位的科技、学术交流；承办耕作机械分会场，会议主题为“耕种与植保高端装备科技创新”。在学术交流会上，与会专家探讨了我国秸秆全量还田免耕播种防堵技术和植保机械相关技术发展方向，通过一系列作业装备实地演示，分析了秸秆全量还田的技术难点、全还田旋耕刀防缠绕问题、条播的利弊、植保机械轻型底盘技术趋势等，与会专家学者纷纷就全量还田是否为最好的解决方案、水田如何实现秸秆全量还田、东北冷茬区全还田的弊端、秸秆再利用等问题进行互动交流。

2016年10月15-16日，杨炳南组织中国农业机械学会耕作机械分会2016“智能化精准施药、施肥”国际学术研讨会，来自美国农业部农业研究中心首席专家Dr. Zhu，与全国有关高等院校、科研院所、农机管理部门等50余名代表出席了会议。

2016年，在中国农机院举办了马铃薯播种与收获机械研讨会。邀请了育种、栽培、水肥管理、病虫害防控以及机械专家、机械制造企业等共同针对目前马铃薯机械化种植的新技术、新设备、存在的问题进行了交流。通过讨论，形成了加大中小型马铃薯种植机械、马铃薯育种机械研究的共识，尤其是针对丘陵山地小型播种、套间作标准化播种机械、覆膜滴灌播种一体化播种机械等，要引起行业科技、企业的足够重视。

参加了2015年度、2016年度的马铃薯世界大会，并交流学习了马铃薯播种机械化技术。

④ 蒋金琳教授，多次与山东省农机局、农机推广站、青岛市农机局、青岛市农机推广站、河南农机推广站等农机管理与推广部门进行深入的技术交流。与青岛弘盛农业装备、青岛洪珠农业机械、山东五征集团、河南豪丰机械制造有限公司、江苏宇成动力有限公司等进行技术合作与科研交流。

2.调研培训

（1）罗锡文院士，2015年8月28日带队调研组一行到贵州铜仁调研山地农业现代化与水稻生产机械化发展情况，并召开座谈会，调研组认真听取我市现代山地高效农业和农机化发展情况汇报，详细调研了土地流转、生态种植养殖等方面的具体做法和成效，根据汇报情况，专家组建议铜仁市要进一步转变农业发展方式、生产结构、经营主体和生产方式，促进分散式向规模化、集约化转变，原始劳作向机械化转变，粗放型向精细化转变，短期追求经济效益向可持续发展转变，走产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代农业发展道路。座谈会上罗锡文院士作“转变农业发展方式，推进现代农业建设学术报告”。下午调研组一行到铜仁市碧江区瓦屋村“贵州水稻全程机械化示范基地”调研水稻生产机械化示范情况，并与基地技术技术人员交流水稻机械直播及田间管理技术。

2015年7月6日下午，给广东省“创新驱动农业现代化建设”干部素质提升培训班做了《对我国建设现代农业的思考》的技术培训，来自广东省农业部门的130多名农业科局级干部参加了培训。罗院士从战略和全局的高度，从七个方面系统阐述了他对我国建设现代农业的深思熟虑的思考：一、培育新型经营主体；二、加快土地合理流转；三、加强农业基础建设；四、加速产业结构调整；五、加强农艺农机融合；六、加强农机科技创新；七、完善社会服务机制。参会人员对农业机械化领域大开眼界，对国家实现农业机械化现代化充满希望和期待，对农业机械化的“中国制造”表示钦佩和崇敬。

2015年5月15日，赴新疆维吾尔自治区和田地区指导水稻精量穴播技术，参加了新疆维吾尔自治区和田市农业局在墨玉县加罕巴格乡阿亚稀克拉村举办的“水稻轻简化机械精量穴播技术示范与应用现场会”，当地维吾尔族农户50多人参加了现场观摩。技术现场会演示了华南农业大学研制成功的水稻精量水穴播机，该机具已在墨玉县基地连续应用两年，应用效果显著，比人工撒播的水稻产量增加了175公斤，每亩可增加收入600元以上，罗锡文院士进行了技术指导，建议加大推广应用面积。

2016年4月22日，赴新疆维吾尔自治区生产建设兵团第一师一团指导水稻精量旱穴播技术生产，2016年一团水稻精量旱穴播技术超高产示范面积360亩，采用罗锡文院士团队研究成功的2BDH－10型水稻精量旱穴播机，播种量12kg/亩，该技术在新疆维吾尔自治区生产建设兵团第一师一团已连续应用3年，其中2年亩产量均超过1000公斤。罗锡文院士到播种现场与一团技术人员进行了交流，包括机械作业技术要求，以用出苗后的水肥管理和杂草防治，力争再取得更好的示范效果。

2016年5月15-16日，在江西指导现代农业和农业机械化工作，出席了在成新农场召开的江西水稻机械化精量穴播技术现场观摩与研讨会。江西省农业厅下属部门主要负责同志，华南农业大学、江西农业大学等单位同志和专家70余人参加了观摩研讨会议。罗锡文院士在研讨会上作了《水稻生产机械化新技术与新机具》的主旨报告，介绍了当前国际上水稻生产和机械化技术应用情况和该院士团队开展水稻生产自动化耕整、激光技术平整、机械化精量播种、无人飞机植保、农机农艺技术融合及水稻制种生产机械化等技术开发研究应用情况，展望了现代农业和农业机械化的发展前景。5月16日，罗锡文院士先后到湖口县观摩再生稻生产全程机械化技术推广应用、到都昌县参加九江市水稻机械化精量穴播技术观摩研讨会，继续指导江西现代农业和农业机械化工作。

2016年9月25日，应邀参加了“2016年贵州兴义万峰林水稻全程机械化示范基地测产验收会”。当天实地测产了兴义市万峰林水稻全程机械化示范基地水稻产量，经实地测产，水穴机直播示范平均亩产842.615公斤，针钵式机插秧示范平均亩产879.77公斤。测产会还进行了交流座谈，总结了水稻机械化种植的成功经验，罗锡文院士在座谈会上作了“水稻生产机械化新技术与新机具”的主题报告。

2016年12月22日，应邀参加了“黑龙江省水稻直播栽培技术研讨培训会”，会议由黑龙江省科技厅主办，黑龙江省农业科学院、北大荒股份协办，黑龙江省院士工作办公室、黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所、中科向日生物科技(黑龙江)股份有限公司承办。来自黑龙江省水稻直播栽培技术研究和推广骨干、部分水稻种植合作社负责人、水稻种植大户300多人参加了会议。培训会上，罗锡文院士作了题为“水稻生产机械化新技术与新机具”的学术报告；张洪程院士作了题为“生育压缩型直播稻稳产栽培途径与关键技术”的学术报告；其他十二位参会专家、学者、农技推广人员和水稻种植户分别结合自己的研究和生产实践作了精彩的报告。研讨培训会促进了黑龙江省水稻直播技术的推广及应用，对推动黑龙江省水资源可持续利用和水稻的可持续发展起到了重要作用。

（2）陈学庚院士，2015年分别赴新疆维吾尔自治区、山东、湖北等植棉地区进行调研培训和技术指导工作。主要调研了新疆维吾尔自治区生产建设兵团第六师、第八师、第三师和第七师等几个主要植棉师，以及自治区玛纳斯、乌市等主要植棉地区。黄河流域棉区重点调研了山东、河北等地，长江流域棉区调研了湖南、湖北等地。与当地农户进行深入交流，和农机主管部门探讨植棉生产机械化技术发展问题，对棉花收获机械化配套栽培和管理提供技术支持。了解了黄河流域、长江流域植棉区的主要土壤、气候特点和棉花生长、生产机械化现状，对实现棉花收获机械化技术提出有关建议。为适应棉花机械采收，研制能适合机械采收76cm等行距种植模式的精量铺膜播种机提供技术指导，探索适合不同地区、不同土壤和气候特点的棉花生长化学调控技术，对当地农户进行现场技术指导。

调研结果表明：新疆维吾尔自治区棉花生产产业调整，机械化收获技术在自治区发展迅速。黄河流域和长江流域棉区棉花种植面积继续下滑，棉花生产机械化技术亟待突破。新疆维吾尔自治区生产建设兵团进一步优化农业种植结构，通过实行减棉增粮，以实现稳粮优棉。兵团统计局发布的统计结果显示，截至2015年6月25日，兵团棉花种植面积为915.3万亩，较上年实际减少135万亩，下降12.9％；粮食面积461.3万亩，同比增长10.7％。截至2015年5月底，新疆维吾尔自治区自治区棉花种植由上年的2967万亩调减到2488万亩，棉花种植进一步向高产棉区集中；新疆维吾尔自治区自治区棉花收获机械化水平大幅度提升，2015年度机采率由10%左右提升到15%以上。

（3）张东兴教授及其团队成员，2015分赴内蒙古、陕西、河北、河南、山东、四川、云南等地进行玉米生产机械化生产及机械化发展需求调研，考察了各地玉米机械化精量播种技术，尤其是对黄淮海地区籽粒收获技术发展情况进行了专项调研。调研表明，机械化精量播种技术有所进步，但所用机具依然以小型机械式为主，与规模化经营主体高效精量技术需求依然有差距。肥药施用技术没有大的改观。籽粒收获技术在黄淮海地区快速推进，但品种不适宜、收获时籽粒含水率偏高的问题没有解决，专业化籽粒收获机依然缺乏，籽粒破损率高达10%以上，难以推广应用，急需研发适于高水分量的籽粒收获技术与装备。西南地区机械化精量播种技术发展较快，摘穗收获技术已经起步。

2015年对农业部所属西北、黄淮海、西南地区农机、农技人员及玉米种植大户、农民合作组织等规模经营主体的玉米生产机械化技术培训（新疆维吾尔自治区昌吉、陕西杨凌、河北保定等地），并对来自塔吉克斯坦、朝鲜、东亚、非洲等国家的农机管理和技术人员技术培训，合计200余人次。

2016年6月13日，参加由农机流通协会组织的在石家庄召开的黄淮海地区三夏农机工作培训会，作了黄淮海地区小麦收获后玉米精量播种技术报告，得到与会人员好评，会后对个企业管理人员主动交流经验。

2016年9月14日对来自东南亚地区的40余名技术人员，进行玉米生产技术培训。

2016年9月21日，赴甘肃兰州参加由农业部全国农技培训中心组织的全国三秋农业生产技术培训。会上作了玉米机械化生产技术培训报告。来自全国各地的农业及农机技术人员参加了培训。

2016年9月26日，赴河南鹤壁参加农业部农技中心举办的黄淮海地区秋收工作培训会议，就黄淮海地区机械化玉米收获技术及未来发展进行了培训。

2016年10月20日，参加农业部外专局农业生产与粮食安全培训会议，做玉米机械化生产与粮食安全关系的报告。来自10几个国家的人员参加了培训。

（4）杨炳南研究员，在阜阳召开了播种现场会，邀请了阜阳市科委、阜阳市农机所、当地农户、阜阳日报但单位共30余人，特邀阜阳市科委农艺、农机专家到现场进行评估。在新疆维吾尔自治区昌吉对当地用户进行了玉米制种玉米播种机使用培训。进行了播种机各个部件结构及功能的介绍，对播种机的特点，播种机的主要操作步骤、安全事项，使用后的维修保养等各方面进行了详细的讲解；同时对比了该类型播种机与市场上现有播种机的区别，以及该播种的优点和不足，让用户对自走式播种机型有充分的了解和认识，加以宣传。

参与了太行山区等马铃薯、杂粮种植情况的扶贫调研与技术培训。专门组织相关人员开展了山西、甘肃、内蒙古、四川、贵州、云南等马铃薯、杂粮主要产地的调研和推广、大户、机手的培训活动。

在中国农机院的组织下，组成专业组，对黑龙江水稻插秧侧深施肥进行了专题调研和技术开发。

（5）李革教授，2015年4月19日在杭州市萧山区浦阳镇的杭州金牛农机服务专业合作社进行了钵体毯状苗田间插秧试验和示范，插秧频率超过300株/分钟/行，插秧试验面积超过6亩，试验过程中机器工作稳定，送秧装置和分插机构工作可靠，送秧装置未出现明显的送秧失准，满足纵向定量精准送秧要求。

（6）蒋金琳教授，2015年赴山东、河北、河南、黑龙江等地区进行了马铃薯、甘薯等薯类作物种植现状与机械化生产技术水平的调研。对我国马铃薯、甘薯等薯类作物植农艺、机械化生产水平、机械装备市场需求等情况走访调研，重点查看了相关作物机械作业情况，与主产区农业局农技站、农机局、农机大户和农民进行了交流，了解了种植模式和效益等情况，走访了相关农业机械机械生产企业撰写了调研报告，为许多地方政府的“十三五”发展规划提供了重要的发展建议报告。

2015年赴山东、河南、安徽、江西、河北地区进行了花生、油菜的调研，了解油料作物的机械化生产技术水平。调查研究了种植农艺、机械化生产和市场需求等情况，重点查看了相关作物机械作业情况，与主产区农业局农技站、农机局、农机大户和农民进行了交流，了解了种植模式和效益等情况。了解和掌握适宜我国的花生、油菜机械化装备的应用形式与要求，撰写调研报告2份，为山东省农机装备“十三五”发展规划提供了依据。

（7）吴崇友研究员，2015年3月初赴江苏高淳、吴江、宝应、江都等地进行调研，了解长江中下游降雪和低温冻害对油菜苗生长情况的影响并接受推广部门及农户咨询。调研结果表明，低温冻害对油菜直播或撒播密植的油菜影响较大，对稀植特别是油菜毯状苗移栽的健壮老健苗影响较小，分析原因主要是由于油菜密植，引起高脚苗，低温导致高出的根茎结冰，致使死苗；9-11月份赴安徽、湖北和江苏等地进行油菜直播和移栽情况调研，了解当前我国油菜种植机械化现状和存在的问题，指导机具调试和生产作业。调研结果表明，我国长江中下游地区油菜种植机械化水平仍然很低，特别是稻油轮作模式，油菜种植时土壤含水率高，秸秆量大，机械直播播种质量难以保证且作业效率与你们的期望任有较大差距，长江下游晚稻区机械直播油菜产业低，为保证油菜产量需要开展油菜机械化移栽技术研究；2015年度分别赴河南洛阳、江苏丹阳、苏州、浙江湖州、山东潍坊等地的农业生产企业进行调研，了解农业机械制造现状及工艺技术，调研结果表明我国的农机工业的生产技术装备水平得到了极大的提高，但整体研发水平和科研投入依然薄弱，产品技术升级和换代较慢，机具的整体可靠性有待进一步提升。

（8）韩豹教授，2015年5月至11月共4次到黑龙江黑河市孙吴县进行大豆种植、大豆田间管理机械化调研以及大豆苗间松土除草试验。孙吴县位于黑龙江北部，地处半干旱地区，春季少雨，是我国北方春大豆生产区。因有良好的气候条件和肥沃的土地资源，生产出的大豆在产量和品质方面均表现出较强的优势。近3年年均种植大豆面积约5万hm2左右,主要采用垄上种植，垄距60-65cm，垄上双行精量播种，垄上行距8-10cm，株距6-8cm居多,也有少数农户播种株距10-15cm。正常年平均产量2t/hm2以上。整个大豆生产过程中100%实现机械化作业，但由于受各家各户小规模种植影响，机械动力大多小于40kw，作业效率低，作业成本高，对土壤压实严重。苗间除草仍依赖化学防除，作业粗放，影响大豆品质。

3.取得成效

（1） 水稻机械化技术与装备

① 创新提出了同步开沟起垄穴播、同步开沟起垄施肥穴播和同步开沟起垄喷药/膜穴播的“三同步”水稻机械化精量穴直播技术。同步开沟起垄水稻精量穴直播技术在田面同时开出播种沟和蓄水沟，播种沟位于两条蓄水沟之间的垄台上，采用穴播方式将水稻芽种播在播种沟中，实现了成行成穴有序生长，根系生长发达，并减少了倒伏，可节水30%以上，同步开沟起垄施肥水稻精量直播技术可节肥15%以上；同步开沟起垄喷施水稻精量穴直播技术可在播种时同步喷施除草剂。

② 发明了适合水稻精量穴直播技术的机械式和气力式两大类3种排种器及1种同步深施肥装置，包括适合中等播量且播量可调的组合型孔式排种器、适合杂交稻或超级杂交稻精少播量的垂直圆盘气力式精量排种器、适合高速大播量精量旱直播的气吹集排式排种器、适合水田作业的两级螺旋式排肥器等核心关键部件。发明了水稻精量水穴直播机和水稻精量旱穴直播机两大类共15种机型，实现了行距可选、穴距可调和播量可控。

③ 探明了精量穴直播水稻产量形成机理和生理特性，创建了“精播全苗”、“基蘖肥一次深施”和“播喷同步杂草防除”的水稻精量穴直播栽培技术，发明了浸种剂、包衣剂、生长调节剂和水稻生态专用肥等物化技术；制定了不同区域水稻精量穴直播技术规程。

水稻精量穴直播机已转让给国内农机企业大批量生产，已形成系列产品，部分机型已获农业机械推广鉴定证书，并列入国家农机购置补贴目录。该技术在国内26省（市、区）及泰国等6国推广应用，与人工撒播相比，亩增产8%以上、增收100元以上；与人工插秧和机械插秧相比，采用该技术的水稻产量相当，但省去了育秧环节，省工省力，亩节本100元以上，经济社会效益显著。为水稻机械化生产提供了一种先进的轻简化栽培技术，引领了全国水稻机械化直播技术的发展。

④ 针对现有水稻直播“一器一行”效率低易堵塞，自动化程度低等特点，创制出国内首台33行大型智能化气力集排式水稻直播机，采用气流辅助投种方式，保证种子的入泥深度，避免了常规直播机种子自由落体式投种播深不稳定、易遭受鸟害的弊端；采用折叠式机架，作业幅宽8m，作业速度可达10km/h，作业效率75-100亩/小时，采用系列化排种模块，通过快速更换排种模块，满足水旱轮作区的不同稻麦油品种播种要求。作业质量、效率和可靠性受到农场管理人员和机手的高度认可，该技术成果在科技日报、中国农机化导报等媒体报道，得到业内广泛关注。

⑤ 针对现有两插臂插秧机高速作业伤秧率高、效率提升有限的问题，研发以乘坐式水稻插秧机底盘为动力的2ZD-6型水稻多栽植臂水稻插秧机。2015-2017年在江苏盐城、江苏兴化、江苏姜堰、湖南益阳、江西南昌等地进行了大面积田间试验示范，试验表明非匀速三插臂分插机构在伤秧率和栽植质量方面优于对照样机，且具有高速作业潜力，实现了不降低作业效率条件下的低损高速水稻栽植。

⑥ 针对晚稻大苗移栽农艺要求，优化设计了分插机构栽插轨迹，在湖南益阳、江西南昌等地进行了株高40cm以上晚稻大苗机插秧的田间试验示范，试验表明，研发样机可满足40cm大苗机械化移栽要求，适应性得到农户认可，突破了大苗机械栽插难题，为解决我国双季晚稻大苗机械栽插提供了一种先进适用的机械装备。

（2）玉米机械化技术与装备

开展了播深精确控制技术、高速高效和轻简型精量播种机研发，取得如下成效。

① 播种深度精确控制机构：针对黄淮海地区玉米免耕播种时小麦秸秆量大，引进机型难以适应，而现有小播种机存在播深不一致的问题，研发了单侧同位仿形播深自动调控机构。对装有单侧同位仿形播深精确控制机构、双侧同位仿形播深控制机构及传统驱动后仿形机构的播种机进行麦茬地免耕播种对比试验，结果表明，同等条件下，单侧同位仿形播深控制单体粒距合格率高、播深稳定性好，出苗整齐度高，作业效果优于双侧同位仿形播深控制单体和后位仿形播深控制单体，并且其结构简单，工作可靠，具有良好麦茬地通过性，能够适用于一年两熟地区麦茬地玉米免耕贴茬播种的需要。

② 高速高效精量播种机：依据高效低耗原则，研发了高速电机直驱式精量播种机，电机取代传统地轮机械传动，实现高速高效作业，显著提高播深和株距一致性；并可根据地力条件实现播种作业过程中播量的实时检测与调控，达到节约种子、充分利用土壤肥力、最大限度挖掘产量潜力，实现节本、增效。经农业部农机试验鉴定总站的田间检测，在作业速度为10km/h条件下，播种合格率达 99.3%，重播率为0.1%，漏播率为0.6%；作业速度为13km/h条件下，播种合格率达97.2%，重播率为0.0%，漏播率为2.8%。

区粘重土壤类型，具有独立排种驱动机构的精量播种机，保障驱动的可靠性和播种的均匀性；盘式覆土机构，能有效切土和覆土。在南方13个试验点的试验结果表明，作业播深一致性、株距合格率等显著提高。

（3）马铃薯机械化技术与装备

适合丘陵山地马铃薯种植的小型机械、马铃薯微型薯气吸式播种机械、免间苗穴播谷子播种机械、蔬菜与油菜等移栽机械、水稻高速插秧侧深施肥机械、人参栽植机械等技术，得到行业大力发展的共识，相关内容列入国家十三五重点研发计划“智能农机装备”专项，分为播种和移栽两项研究任务。

（4）油菜机械化技术与装备

围绕现有油菜移栽技术工序复杂、现有装备效率低和对土壤适应性差的问题发明了油菜毯状苗规模化、标准化育苗技术，油菜毯状苗连续高速对缝切块栽插技术，主动波纹圆盘开窄沟、切挤压相结合的覆土镇压技术，解决了原有旱地移栽机对土壤整地要求高，移栽效率低的两大问题，实现了稻茬田和各类旱茬田耕整或免耕高效移栽，创制了2ZTY-4/6型油菜毯状苗高速移栽机，作业效率达到4-6亩/小时，是现有链夹式裸苗移栽机的8倍以上，移栽质量达到农艺要求。2014至2017年，在江苏、安徽、湖北、四川、湖南等油菜主产区推广应用，试验示范表明与同期直播油菜相比具有明显的增产效果，综合经济效益显著增加。

围绕油菜直播种植农机农艺融合，突破了油菜精量排种技术、冬油菜区前茬秸秆量大与黏重土壤条件下种床整理技术、春油菜区高效宽幅免耕直播技术、油菜直播多功能模块化集成技术、油菜直播智能化提升技术等；研发了2BFMQ-8/10型油麦兼用气送式联合直播机、2BFQ-9型春油菜精量联合直播机、2BFQ-19型春油菜精量联合直播机和2BFQ-18型油菜免耕气送式直播机等4种类型的油菜精量播种机，并进一步提升2BFQ系列油菜播种机的作业质量、作业效率、区域农艺适应性，该系列播种机技术与装备被农业部连续多年列为油菜机械化生产主推技术与装备。

（二）专业领域科技发展情况

1.专业领域科技发展动态

（1） “高速栽植技术装备研发”获得国家“十三五”重点研发计划的支持。我国杂交稻、油菜、甘蔗、蔬菜总种植面积超过4600万公顷，系统化的移栽技术系统的缺乏和不配套，长期制约着生产效率等的提高。项目以研发高速栽植设备提高效率为重点，完善技术与装备配套体系，提高生产效率，降低综合生产成本为综合目标，集中力量联合研究，突破高速作业条件下的健壮苗识别、自动定量输苗、精准栽植、覆膜栽植、整机振动平衡、智能监控等共性关键与核心技术，集成研制育苗精播、高速高效栽植装备，满足杂交稻少本稀植、甘蔗种芽与蔗苗种植、稻田粘重土壤油菜高密度移栽、蔬菜膜上移栽等机械化技术。

 （2） “精量播种技术装备研发”获得国家“十三五”重点研发计划的支持。针对主要作物机械化精细高速播种需求，突破高速作业下的精量排种、播深精确调控、种肥同步施用等技术制约瓶颈，形成主粮、油料、杂粮、牧草高速精量播种作业装备，为主要作物主产区高效播种、节本增产提供装备技术支撑。开展水稻、小麦、玉米、大豆、马铃薯、谷子、油菜、苜蓿种子特性与高速作业排种技术与排种器结构研究，突破高速作业的防损伤排种、种肥气流集中输送、播深一致性调控、漏播堵塞故障诊断、高速仿生减阻开沟等关键技术与系统，集成研制水稻精量直播、大豆与玉米单粒精播、小麦精量条播等高速精量播种作业装备，集成研制马铃薯气力精播及油菜、谷子、苜蓿小粒种子等精量播种设备。

 （3）“种子繁育技术装备研发”获得国家“十三五”重点研发计划的支持。针对当前规模化制种存在的种子质量偏低、制种成本高、生产效率低等问题，形成主要粮食与蔬菜等制种成套装备，构建规模化、专业化和标准化的种子产业化工程技术装备体系，支撑现代种业发展。开发小区精量播种、去雄授粉、自净收获与种子数控干燥、精细选别、智能包衣与丸化、活性和健康检测等核心技术，集成研制玉米、小麦、水稻、蔬菜等育种与制种生产成套装备，并在国家重点育种基地试验考核。

（4）油菜毯状苗机械移栽技术研发成功，展示了连续回转式取苗栽插机构及其栽插技术具有广阔发展前景：第一取送栽一体化，动作连续高速，作业效率高；第二取苗到栽植的运动过程中秧苗始终受控，栽植质量高；切块带土移栽秧苗成果率高。因此，连续回转式取苗栽插机构及其栽插技术将成为作物高效移栽的重要技术方向。

2.主要科研成果

（1）水稻机械化直播技术与装备

华南农业大学罗锡文院士团队在水稻精量穴播技术与机具研究领域取得重大进展。针对水稻生产轻简高效栽培需求和人工撒播存在的问题，创新提出了“三同步”水稻机械化精量穴直播技术。发明了适合水稻精量穴直播技术的机械式和气力式两大类3种排种器及1种同步深施肥装置。发明了水稻精量水穴直播机和水稻精量旱穴直播机两大类共15种机型（见图1-8），实现了行距可选、穴距可调和播量可控，适应不同地域、不同茬口(早稻、中稻、晚稻) 、不同品种(常规稻、杂交稻、超级稻) 、不同种植习惯的水稻精量穴播技术的播种要求。创建了水稻精量穴直播栽培技术，制定了不同区域水稻精量穴直播技术规程。水稻精量水穴播机和水稻精量旱穴播机已转让给上海世达尔公司和河南豪丰公司批量生产。已在全国23个省市和泰国、缅甸、老挝、越南、柬埔寨、苏丹推广应用。推广应用结果表明，水稻精量穴播技术节本增效显著，在新疆维吾尔自治区连续三年亩产超过了1000公斤，在浙江连续三年亩产超过了800公斤，在上海和宁夏回族自治区亩产超过了700公斤。

 ① 针对现有稻麦播种机基本为“一器一行”播种精度不高、效率低以及自动化程度低等现实。研发了基于电驱控制的气力集排式排种系统，采用“集中排种+气流均匀分配”技术方案，可实现“一器33行”作业，排种效率高；采用气流辅助投种方式，保证种子的入泥深度，避免了常规直播机种子自由落体式投种播深不稳定、易遭受鸟害的弊端；利用电驱控制系统替代地轮驱动，简化播种机结构，提高可靠性；研发了可适应不同品种种子的系列化排种模块，通过快速更换排种模块，满足水旱轮作区的不同稻麦油品种播种要求；同时，该装备采用集中式大容量种箱，可明显降低宽幅播种机种箱长度，配合机械化装种可有效降低田间种肥搬运、装卸时间，进而提高作业效率。该装备采用折叠式机架，作业幅宽8m，作业速度可达10km/h，作业效率75-100亩/小时。通过开发的智能化控制系统，播种作业仅由机手1人即可完成，可适应大型农场及其他规模化种植主体高效作业要求。

 针对黏重土壤特性，旋耕部件采用双轴式，有效提高了旋耕、平整、覆土效果。排肥器选用机械槽轮式，排种器采用“集中排种+气流均匀分配”技术方案，可实现“一器24行”作业，排种效率高，利用电驱控制系统替代地轮驱动，消除田间作业时的打滑，提高播种、施肥均匀性、稳定性。在射阳临海农场进行了5000亩的生产性考核试验，机具作业性能稳定、可靠，效率高。

 ② 针对现有两插臂插秧机高速作业伤秧率高、效率提升有限的问题，研发以乘坐式水稻插秧机底盘为动力的2ZD-6型水稻多栽植臂水稻插秧机。对非圆齿轮传动精度、可靠性等方面进行了研究改进，优化了非圆齿轮加工工艺、分插机构壳体成型工艺。

非匀速三插臂分插机构与对照常规二插臂分插机构在相同取秧面积、株距和作业速度条件下，三插臂分插机构的插秧机的伤秧率明显低于对照二插臂的常规高速插秧机。在江苏盐城、江苏兴化、江苏姜堰、湖南益阳、江西南昌等地进行了大面积田间试验示范，在不降低作业效率条件下降低了分插机构转速，机具具有明显的降低伤秧效果，机具适应性、可靠性得到农户认可。

③ 针对晚稻大苗移栽农艺要求和大苗移栽特点，优化设计了分插机构栽插轨迹，确定了非圆齿轮回转系传动比、节曲线、齿廓分布，设计了能满足40cm株高的水稻大苗栽植的分插机构；联合江西省农业工程研究所、湖南省水稻研究所，在湖南益阳、江西南昌等地进行了株高40cm以上晚稻大苗机插秧的田间试验示范，栽植质量得到农户认可。试验表明能满足40cm大苗机械化移栽要求。  

④ 精确变量播种施肥技术装备具有播量模型在线标定功能，可实现不同品种、不同类型种子、肥料的播量模型实时标定，增加了播种施肥装备的通用性；研发了基于电控的液压驱动系统，利用拖拉机通用液压输出端口，可满足大型机具的作业功能多样化对拖拉机多路动力输出需求，液压系统输出功率可满足大功率、快速响应的动力需求，有效解决现有电机驱动方式播量调整范围小，适应性差的难题；同时该装备具有漏播、堵塞实时监测、RTK-GPS动态定位、CAN总线控制、网络通讯协议等特点，机手在驾驶室可实时接收作业地块播种、施肥处方图，结合研制的自动辅助驾驶系统，可实现播种施肥作业的“一键化”操作。

⑤ 开展了旱田高速移栽技术与装置研究。研制了气力驱动的成排顶出夹取、精准送盘、PLC控制的自动取投苗装置；研制了落苗位置可调、同时为2行栽植器供苗的导苗装置，实现了取苗与栽苗装置的有序关联；研制了偏心圆盘平行四杆双侧传动、单侧支撑的栽植装置，实现了全自动高速取苗、投苗及高效栽植，取苗频率达到180株/分?单元，栽植频率达到90株/分?单元；研制了基于PLC和HMI的移栽机监控系统，实现了参数调控。集成了传感、精准定位、气电液控制等技术，实现了穴盘苗输送、取苗、投苗、落苗等自动作业，效率高、适应性好。经鉴定顶出夹取分苗取苗、带土钵苗精准输送、基于PLC和HMI的控制技术具有创新性，研制的旱田自动移栽机填补了国内空白，主要技术性能达到国际先进水平。

（3）玉米种植技术与装备

① 玉米高速精量排种器

针对我国玉米排种技术与排种器无法满足高速播种作业需求的问题，基于“机械-气流扰动促进充种”方法，创新设计了渐开线形机械拨指与正压气流组合式精量排种器。采用渐开线形机械拨指排种盘与正压气流交互作用，在充种阶段有效扰动种群，形成连续的种群翻腾状态，减少充种区种群的内摩擦力，提高充种性能。突破了单粒精量排种核心技术，创新研发了机械-气力组合式单粒精量排种关键部件，提高了排种单粒率，降低了对气流压力的需求。创新设计的气压组合孔式玉米精量排种器，台架播种作业速度为16km/h时，排种合格率高达98.12%。

② 电驱式玉米高速精量播种机

在气压组合孔式玉米精量排种器的基础上进行适于电驱的改进设计，取消了传统排种器采用地轮驱动和链条传动的方式，消除了地轮滑移和链条跳动对播种造成的不良影响；控制系统采用高精度光电编码器实时检测播种机前进速度，并根据前进速度实时控制排种器转速，以保证任意前进速度下的播种株距一致性；电机与排种盘间的传动创新性的采用齿轮外齿圈传动的形式，结构简单、传动平稳，提高了排种盘启停过程的平稳性，进一步提升了播种质量；采用触摸屏作为人机交互界面，实时显示株距、播种机前进速度等信息，并可通过触摸屏设置株距等工作参数，操作便捷、省时省力。

该项技术成果创新点如下：

a. 提出排种器周向驱动方式，优化气压组合孔式玉米精量排种器结构，使其与电驱系统完美融合，协调一致；创新设计了适于电驱的齿轮、外齿圈周向传动机构，达到排种盘启动、运行、止停平稳的效果。

b. 采用旋转编码器，结合光电隔离测速电路，准确检测播种机前进速度；使用单片机进行前进速度计算，并结合株距大小，实时控制步进电机转速，实现排种器排种转速与播种机前进速度的实时精确匹配。

c. 触摸屏式人机交互界面，实时显示株距、播种机前进速度等信息，并可通过触摸屏设置株距等工作参数，取代了传统机械式的按钮和显示灯形式，操作直观、便捷、自然；同时可塑性强，方便产品后期的维护和更新。

d. 研制了电驱式玉米精量播种机，适于高速高效播种，经农业部农业机械试验鉴定总站检测，10.3km/h的作业速度下，粒距合格指数达99.3%，高速13.0km/h作业条件下，粒距合格指数仍97%以上，各项作业性能指标远远优于国标要求。

（4）油菜种植技术

①油菜精密播种技术与装备

针对机械集中式排种器在播种机田间作业时倾斜、颠簸等导致各行排量一致性较差的问题，以及油菜直播对播种机轻简高效的要求，研发了中央集排气送式、中央集排机械离心式等新型排种技术与装置。其中中央集排气送式油菜精量排种技术采用精量可调供种器定量供种、正压气流集中输送分配排种，适应高效播种的生产实际需求。中央集排离心式油菜精量排种技术，采用枝状阀多阶分流技术，克服了各行排量一致性较差的问题，在湖北、新疆维吾尔自治区等多地开展了生产性考核，排种效果达到播种作业质量要求。

以正负气压组合式油菜精量排种技术为核心，集成种床带旋耕、深施肥、开种沟、覆土、镇压、仿形驱动的功能模块，可一次性完成油菜所有种植工序。其中模块化设计的开畦沟装置、旋耕灭茬装置，适应冬油菜区不同地表条件下的油菜精量联合直播；油菜播种量200-1000克/亩范围内可调，适用于油菜油用、饲用、肥用的精量联合直播。

② 油菜毯状苗机械化高效移栽技术与装备

围绕现有油菜移栽机具作业效率低和适应性差两大难题。以农机农艺融合为思路，在世界上首创了油菜毯状苗育苗技术，发明了松土切缝-切块插栽-切土镇压的油菜移栽方法，改变传统的裸根苗或钵体苗移栽为毯状苗切块带土移栽，摆脱了传统挖穴式移栽机对土壤流动性的依赖，提高了机具对土壤的适应性，提高了作业效率，降低了作业成本。主要创新点：1）发明了新的油菜移栽方法，解决了移栽机具作业效率低和适应性差两大难题。发明了松土切缝-切块插栽-切土镇压的油菜移栽方法，改变传统的裸根苗或钵体苗移栽为毯状苗切块带土移栽，摆脱了传统挖穴式移栽机对土壤流动性的依赖，提高了机具对土壤的适应性，提高了作业效率，降低了作业成本。2）发明了高密度规格化毯状苗育苗技术，解决了传统育苗技术不适应高效机栽的技术难题。传统育苗为苗床上低密度育苗，每平方米100株左右，育苗密度低，占用苗田多，秧苗形态不一致，裸根苗移栽，难以满足机器高效移栽的要求。本发明在世界上首次培育出规格化油菜毯状秧苗，密度达到每平米4000-5000株，苗龄25-40天，苗高8-12cm 矮壮苗，根系发达盘根成毯，为机械连续切块、高效栽插创造了条件。3）发明了“驱动型波纹圆盘开沟装置”、“无级可调切土式覆土镇压机构”等土壤工作部件，取-送-栽一体化回转式栽植机构，创制了油菜毯状苗移栽机，实现了松土切缝-切块插栽-切土镇压的油菜移栽方法，解决了油菜移栽效率低和土壤适应性差的问题。

该技术成果的突出优点有：作业效率高：研发的油菜毯状苗移栽机单行正常作业可达280-320次/分，是人工移栽的30-50倍，链夹式移栽机的5-8倍，世界先进的全自动旱地移栽机的2-3倍以上，创造了世界上旱地移栽的最高栽植频率和作业效率。适应性强：采用主动波纹圆盘开窄沟、切挤压相结合的覆土合缝机构，解决了原有旱地移栽机对土壤精耕细整的要求，实现了稻茬田耕整后移栽，甚至免耕移栽。高产稳产，油菜育苗移栽缩短了本田生育期，对于保证粮油合理轮作，实现稳产、高产具有重要作用。2014至2016年，在江苏、安徽、湖北、四川、上海等油菜主产区推广应用，与同期直播油菜相比平均增产30%以上，平均省工节本每亩70元以上。

（5）大豆种植技术

基于“两熟制小麦大豆机械化生产关键技术集成研究与示范”项目研制出2BQX-6F麦茬地大豆（玉米）精密播种机。适用于我国黄淮海冬小麦/夏大豆（夏玉米）一年两熟区在小麦秸秆残茬覆盖条件下实行保护性耕作的大豆（玉米）精密播种机。

（6）小区播种技术

小区种子播种机技术和设备研发，打破发达国家的长期垄断。我国种子繁育技术受机械化水平的制约，具有技术技能的田间劳动繁重，新品种的推出周期、种子品质等严重落后于欧美等发达国家。针对种子繁育过程中存在的种子质量低、制种成本高、生产效率低等问题，近年来青岛农业大学和中机美诺公司联合研究了规模化、专业化、机械化、标准化的种子繁育装备。包括小区小麦条播机、手扶式穗行条播机、小区玉米气吸式精量播种机等，在全国进行了推广应用。

（7）制种技术

研发了2BZP-3/6玉米制种专用精密播种机。突破了恒压气吸式排种器、玉米精密排种、基于红外传感器的鸭嘴点播器播种质量监控和自走式播种机型整机配置等技术，研制出了制种玉米播种机械装备，通过了国家农机具质量监督检验中心检测，填补了我国自走式制种玉米播种机的空白，具有创新性， 2016年4月经中国机械工业联合会鉴定，其主要技术指标达到国际先进水平。

（8）播种质量数据采集与检测技术

① 研制了“蔬菜精量播种机数据采集系统”。可实现播种机工作参数的数据采集，数据保存，压力监测，压力报警等功能，系统采用工业一体机和USB数据采集卡，性能稳定，可实现系统的触屏操作和数据的高效采集与分析处理，操作方便。该装置放置在便携式拉杆箱内，极大地提高了装置的灵活性与便利性。

② 针对国内目前玉米排种器作业质量检测仪无法检测作业速度超过每小时12km的现状，开发了可以实时检测与显示排种质量的高速精量排种器检测仪，最高可检测每小时16km的排种器作业速度，检测精度可与国外相关检测仪器相媲美。国内部分排种器生产厂家应用该仪器在线检测排种器超过200万个。

3.专业领域科技发展趋势

国内主要农作物种植技术与机具已基本可以满足农业生产需要，但在可靠性、作业效率和自动化智能化水平方面相比国外先进发达国家仍然有较大差距。其次，我国种植机械功能比较单一，多个环节需要不同机具完成导致工序复杂，机具整体利用率不高，导致作物生产成本较高。国外发达国家植机械发展趋势为：

（1）向大型、高速、复式作业方向发展，进一步提高机具的作业效率；

（2）自动化、智能化程度进一步提高，自动对行和导航等先进技术的应用可以进一步提高作业效率，降低操作使用要求。

（三）专业领域研究重点建议

1.专业领域研究重点内容

（1）播种是农业生产的最基本作业工艺环节，抓好播种技术及机械是增强产业竞争能力的关键。我国作物品类较多、作业模式多样，新的农艺措施不断涌现，随着生产方式变革，播种技术与机械也需要从提升效率、保障播种质量、提升作业可靠性方面着手，提高技术适应性和实用性。重点在高速精量排种器、高效播种机械作业系统、多样性播种机械上，加大开发力度，成熟产品系统，满足适合结构调整的装备需求。

（2）加大对种植业结构性调整所需要的播栽机械技术研究力度。在继续水稻、玉米、小麦、马铃薯等大宗粮食作物向规模化、高效率种植发展需要的高速、宽幅、精量播种机械的深入研究与功能完善以外，还需加强重要区域特色种植的经济作物、蔬菜作物等播栽机械的研究，如谷子播种机械、牧草播种机械、大田蔬菜播栽机械、中药材播栽机械、红薯秧苗移栽机械、马铃薯种薯切块机械等。

（3）加大对播种机械智能控制技术的集成研究力度。多年来在单项技术领域，全国相应单位开展了北斗导航、查分接行、播量调控、施肥调控、播深调控、漏播预警与补播等技术和装置研究，取得了相应的技术成果，开展联合性集成研究，分析技术成果的适应性、实用性，通过联合试验等形成机械化作业智能控制的技术规范、通用部件和系统、控制的标准要求等，形成相对统一的、较为成熟的、价格适中的控制单元和基于总线的控制系统，实现产业化。

2.专业组重点建议

（1）重大命题建议

①稻麦气力精量播种和高效复式作业技术研究与示范

研究内容包括： 稻麦复式作业技术与机具；精量高效播种技术。

②双季稻区杂交稻单少株及大苗机械化精准育苗栽植技术研究与示范

研究内容包括：适应钵体大苗的机械化高效栽植技术与机具；精量高杂交稻单少株精确定量栽植技术与机具；气力式杂交稻精量育苗播种关键技术。

③北方优质粳稻可持续高产种植关键技术装备研究与示范

研究内容包括：北方优质粳稻机械化钵体育苗与摆栽技术与机具；北方优质粳稻轻简型育秧精量播种技术与机具；北方优质粳稻无土或少土育秧基质配制工艺与装备。

④水稻精量直播关键技术与机具研究与示范

研究内容包括：适合不同水稻品种精量直播的排种技术与装置；水稻精量水直播技术与机具；水稻精量旱直播技术与机具。

⑤适宜规模化生产的玉米高效种植装备与关键技术研究与示范

研究内容包括：高效高密度玉米精量播种关键技术与装备；基于高效防堵的玉米免耕精量播种技术与装备；基于株距和播深精确控制的智能型玉米精量播种技术与装备。

⑥马铃薯、甘薯机械化种植装备与关键技术研究与示范

研究内容包括：马铃薯、甘薯机械化种植模式研究；马铃薯、甘薯机械化种植关键技术研究技术与装备；马铃薯、甘薯杀秧技术与装备。

⑦油菜毯状苗机械高速移栽技术研究与示范

研究内容包括：油菜毯状苗育苗技术优化与规范；适于油菜移栽的分插机构研究；独立单元式高速全自动免（少）耕油菜移栽。

（2）发挥专业组专家作用的建议

①建立专业组专家组定期交流机制和平台，发挥专业组专家的集体智慧，针对农业生产中的关键技术和瓶颈问题进行技术交流和探讨，提出科学行之有效的方案，解决生产实际中存在的问题。

②发挥专业组专家的技术咨询和技术发展趋势的分析判断能力，在国家项目立项、政策咨询等方面，提出建议，提高科研项目立项的科学性和政策的精准性，引领行业发展。

中国农业机械化科技发展报告2015-2016年（八） ♂

中国农业机械化科技发展报告2015-2016年（八）

资料图

八、设施园艺工程

（一）专业组工作开展情况

1.学术交流活动

2015年8月17-18日，由农业部农机化司主办，本专家组组长毛罕平教授负责承办的全国农机化科技创新研讨会在江苏镇江隆重举行。全国农机化科技创新战略咨询专家组组长、中国工程院院士罗锡文主持会议，江苏大学校长袁寿其研究员致欢迎辞。

农机部农机化司副司长胡乐鸣、调研员王国占，中国工程院院士陈学庚，农业部规划设计院院长朱明，以及其他来自全国有关高校、科研院所和行业骨干企业的领导和专家34人出席会议。

此次会议的主要任务是研讨“十三五”国家农机化发展规划和重点科研任务，为国家农机化发展指明方向。经过研讨，与会专家形成广泛共识：国家将农业机械装备列入“中国制造2025”十大领域之一，农机发展将迎来最好时机，要围绕农业部提出的“一控二减三基本”这一要求考虑未来五年农机化发展，切实解决增收和增效环节的机械化问题，加速推动全程机械化进程。

农业部农机化司副司长胡乐鸣发表重要讲话，他首先对战略咨询组专家长期对农业部工作的支持表示感谢，同时介绍了农机化司当前重点推进的工作，希望通过大家的共同努力，适应新型农业经营主体的新需求，为中国开启更高水平的全程机械化、提高农业增收增效做出新贡献。

设施园艺工程专业组于2015年7月7日在北京与2015年设施农业产业联合会联合召开“十三五”设施农业发展重点研讨会。研讨推进设施农业“十三五”发展的思路和重点，提出设施农业的创新方向和行业扶持政策措施。参与省域设施农业发展经验交流会，设施园艺工程专业组专家与各省主管部门和企业人员进行互动，给予技术支持和咨询。

2015年1月23～25日在镇江召开种养智能设施装备技术研讨会，分析了新形势下设施农业发展面临的主要、发展方向，提出未来5年我国设施农业领域的研究重点，设施园艺工程专业组组长毛罕平教授负责起草了江苏种养智能设施装备领域产业创新链“十三五”规划。

2015年1月，周长吉专家参加了上海温室制造业协会年会，做了题为“中国温室行业面临的机遇与挑战”的大会报告；2015年4月，参加在韩国举行的温室设施灾害预防国际会议，做了题为“中国温室设施灾害及预防措施”的大会报告；2015年4月，参加了第四届中国·寿光国际设施园艺高层学术论坛，做了题为“日光温室墙体轻型化理论与实践”的大会报告；同月还参加了河北省蔬菜设施结构与装备优化技术培训班，做了题为：“新型日光温室及其配套技术与装备”的学术报告。

2015年5月，张晓文专家与瑞典欧勃亚园艺实业股份有限公司签订了合作备忘录，双方就温室建设、配套装备、园艺支持等方面开展了合作；2015年6月，与因特能源签订了长期战略合作协议，双方在光伏农业领域方面达成长期合作；2015年9月，与达泽国际实业有限公司签订了长期战略合作框架协议，双方针对当前农业设施落后，农副产品安全无序等问题，将先进的农业设施与先进的农业降解技术有机结合起来，打造高起点，高技术含量、经济适用的农副产品产业链，进行市场推广。

2015年5月，由陈永生专家协助中国蔬菜协会机械化分会、农业部南京农业机械化研究所组织召开了“中国蔬菜产业大会-蔬菜生产机械化创新论坛”，邀请了6位行业专家分别就设施农业物联网技术、无土栽培技术、典型蔬菜机械化解决方案等方面作了大会报告。

2015年7月，毛罕平专家随同中国农业工程学术团队，赴以色列参加了第10届欧洲精准农业学会国际学术会议，围绕精准农业的空间变异与测图、设施农业环境精准调控、土壤和作物传感器、机器人技术等与参会专家开展了广泛研讨。

2015年7月，周长吉专家参加了设施农业联合会，做了题为“中国温室工程的标准化进程”的大会报告；2015年8月，参加了第一届设施农业与新农村发展学术论坛，做了题为“中国温室工程的标准化体系”的大会报告；2015年11月，参加了中国园艺学会设施园艺学术年会，做了题为“世界各国对中国日光温室的研究与实践”的大会报告。

2015年9月，设施园艺工程专业组组长毛罕平教授组织相关专家对“十三五”国家重点研发计划优先启动重点研发任务建议“种植业农业机械化薄弱环节技术装备研发与集成示范”进行了论证，提出了修改建议。

中国温室2015、2016年会分别于2015年11月、2016年11月在河南省郑州市和福建厦门成功召开，毛罕平、周长吉、杨其长等专家围绕南方温室和日光温室结构、环境控制、设施农业发展的问题做大会特邀主题报告。

2016年5月，周长吉专家参加了现代设施农业暨蔬菜标准园发展论坛，做了题为“现代农业园区规划建设的定位思考”的报告。

2016年5月，张晓文专家参加了第18届中国国际花卉园艺展会-“现代温室装备与技术创新论坛”，在论坛上做了题为“荷兰温室蔬菜高产栽培技术简析”的报告。

2016年5月，陈永生专家主持了“中国蔬菜产业大会-蔬菜生产管理与机械化报告会”，会上邀请5位专家分别就山东、江苏设施园艺机械化技术，日本先进蔬菜生产机械、土壤火焰消毒技术等作了大会报告。

2016年6月，张晓文专家与北京汇源农业股份有限公司在产品、技术研发与升级及市场渠道整合方面达成了战略合作；2016年6月，与荷兰园艺技术服务公司DELPHY B.V.签署了关于加强双方技术与服务合作的谅解备忘录。此备忘录的签署将促进依托单位与DELPHY B.V.在硬件、技术、产品、管理、服务以及互联网等多个领域达成合作，加速京津冀地区温室行业生态链系统的建设，推进中国温室项目在整个行业生态链系统的健康可持续发展，创造可盈利可复制的设施农业发展模式。

2016年7月，周长吉专家、张晓文专家参加了第二届设施农业协会年会，分别做了题为“日光温室高效生产技术模式”、“新型半封闭温室研究应用及新型覆盖材料的试验研究”的学术报告。

2016年7月，张晓文专家与荷兰GREENAGRO签订合作协议，合作温室面积不低于一公顷的中国国内及国外玻璃温室项目；2016年8月，与河北省承德市副市长在通州技术创新研发平台就发展现代农业，提高农业的品质、品味等进行了交流，希望加强京津冀地区企业的交流沟通，实现协同、跨越式发展。

2016年10月，陈永生专家主持了“中国国际农机展览会-中国蔬菜生产机械化论坛”，论坛邀请6位专家分别就蔬菜产业发展对机械化的需求、全国以及北京、江苏蔬菜机械化的发展概况、典型农机制造和流通企业推进蔬菜化的案例等作了报告。

2016年10月，张晓文专家参加了“2016北京国际农业农产品展览会”，展出了种养一体化新模式的循环农业思路，促进了产业升级发展。

2016年11月，周长吉专家参加了中国园艺学会设施园艺分会年会，做了题为：“日光温室屋脊通风技术与装备的创新发展”的报告；同月还参加了在广西百色举行的东盟博览会论坛，做了题为：“如何做好现代高科技农业示范园的落地规划”的大会报告。

2016年12月，张晓文专家与泰国工业部代表团在通州区温室示范基地进行了交流，加强了中泰两国在现代农业领域的交流合作。

2016年12月，张晓文专家组织召开了“北京市植物工厂工程技术研究中心第五次技术委员会议暨设施园艺高端技术论坛”，邀请了全国数十名知名专家进行了学术讲座及指导，围绕“植物工厂产业化、绿色智慧农业”等议题展开了深入的探讨，为植物工厂下一步的发展提供了良好的建议。周长吉专家做了题为：“国内外温室工程标准化现状与发展”的报告。

毛罕平专家发起并组织全国大学生智能农业装备创新大赛，由中国农业机械学会、中国农业工程学会、教育部农业工程类专业教学指导委员会、江苏省现代农业装备与技术协同创新中心共同主办。

毛罕平专家承办了2015和2016年二届大赛。内容包括智能农机、智能设施农业装备、果园自动对靶施药机器人等。大赛模式新：以协同体企业和行业需求为切入点，设置开放式题目、命题式题目和企业出题三大类创新作品，邀请行业骨干企业观摩竞赛，学生科技成果和企业需求的对接，企业现场发现人才、签约。将创新竞赛办成了一个集创新创业、成果转移与对接、选人和就业的育人综合平台。

毛罕平专家组织大赛59件获奖作品在2016年中国国际农业机械博览会展出（100m2展区，中国农机流通协会免费提供），接受全社会的检阅。通过大赛平台，紧密围绕农机行业智能农业装备创新，先后有40余所高校600余个项目，3000余人参与各种形式的团队协作和创新实践，近40家行业企业为大赛提供了技术需求、成果展示、实践锻炼机会等机会，助推行业技术创新。

2.调研培训

（1）调研情况

针对我国设施农业发展现状，农业部设施园艺工程科技创新专家组（以下简称专家组）到北京、上海、江苏、浙江、山东、辽宁、四川等地开展了调研工作，重点围绕设施蔬菜生产机械化、设施园艺数字化等方面对典型区域进行了深入的调研。通过实地调研、座谈等形式，专家组了解了设施园艺中机械化和智能化的应用现状，掌握了一线种植生产企业对设施园艺各环节的精准控制需求。

专家组重点考察了浙江、江苏两省的设施园艺数字农业发展现状。专家组现场考察了嘉兴市秀洲区、嘉兴市平湖市、湖州市、苏州市吴江区、南通市5个国家现代农业示范区的13个现代农业生产企业。

2015年11月，毛罕平专家赴江苏省溧阳市进行调研，参观了火龙果与紫薇设施种植基地、蝴蝶兰设施种植基地、欣龙生态农业基地、日日春和白露山生态农业公司等，并与农企负责人就特色水果设施种植的农艺要求、水肥和温湿度控制等进行了详细交流。

2016年7月，毛罕平专家赴溧阳市社渚镇、天目湖镇和溧城镇进行考察调研，针对企业生产与观赏为一体的温室规划和高档兰花智能设施生产中存在的问题，提出了异形温室设计与温室花卉环境调控等解决方案。

2015-2016年间，周长吉专家应农业部科教司的委派，参加了苹果产业体系在延安和洛川建设的苹果公园和苹果种植资源圃建设项目的调研，并形成了《中国延安苹果资源圃建设方案框架》，得到部领导的批示；应农业部计划司的委派，在崔军副院长的带领下实地考察了吉林东北生态发展有限公司开发的彩虹牌“GRS-高效节能日光温室”，并主笔起草了《对吉林东北生态农业发展有限公司“彩虹温室”的调查与评价》，上报农业部计划司，并提交到部长办公室；应UNDP的邀请，赴伊朗就中国日光温室技术在伊朗的传播进行了考察。

白义奎专家充分调研了日光温室的配套装备，包括环境调控设备、育苗设备、栽培管理设备及产品采后处理所需要的设备。其中环境调控设备包括通风降温设备、加温设备、补光设备、空气湿度调节设备和二氧化碳设备。育苗设备包括基质搅拌机、基质装盘机、播种机、基质覆土机、催芽室、苗床、喷水车、传输机和自动嫁接机等。

栽培管理设备包括微耕机、地膜覆盖机、移栽机、喷雾打药器。产品采后处理的设备包括园艺采摘设备、保鲜杀菌机、清洗机、打包机、温室运输车、蔬菜速冻机。

（2）培训情况

杨其长专家2016年度组织“发展中国家资源高效利用型植物工厂技术培训班”、“国内植物工厂技术培训班”、“设施栽培补光技术研讨会”等活动，累计培训来自巴基斯坦、伊朗、朝鲜、蒙古、尼日利亚、坦桑尼亚、泰国等7个国家的学员及国内技术人员450余人次。

2016年5月，周长吉专家组织了全国设施农业技术培训班，做了题为“塑料大棚技术标准解析”的报告；同月还参加了现代灌溉技术国际培训班，做了题为“中国温室设施的现状与发展”的学术讲座。

2016年6月和12月，周长吉专家参加全国农业机械化协会设施园艺分会分别在广州和北京两地组织的温室标准培训班以及在北京举行的全国设施农业技术培训班，并在培训班上进行了塑料大棚及其系列标准规范的宣讲和解读。

2016年11月，江苏大学组织了江苏省仪征市现代农业发展专题培训班，采用授课讲座和现场参观的相结合的方式，集中三天时间集中培训，仪征市规模经济茶果生产加工企业、合作社、家庭农场负责人、仪征市农委分管主任及相关科室站所负责人共47人参加本次培训，学员们在课堂上认真听讲，并与老师交流互动，深感受益匪浅。

2015-2016年间，张晓文专家采用线上线下相结合的方式共开展专业知识培训6场，其中与荷兰Green.Q公司和以色列AGAM公司开展了“荷兰设施园艺技术培训”和“以色列设施技术”合作，并分别派出人员至荷兰、以色列参加园艺技术培训会，并邀请以色列技术人员来华进行技术指导。

2015-2016年间，陈永生专家在石家庄、济南、成都、南京等地组织蔬菜生产机械化现场会5次，指导北京、杭州、广州、武汉等地蔬菜生产机械化示范推广活动8次，还赴山东、广东、浙江、四川等地，以菜生产农机农艺融合为主题，为各类培训班授课18场次，其中全国性培训班5场次，培训各类人员2000人次以上。

周长吉专家作为全国农业机械化协会设施园艺分会专家组组长，组织专家审查了8项协会申报的团体标准，提出5项立项建议，此外，对今后协会团体标准的体系建设、指南发布、标准编写等向分会秘书处提出了建议。

（3）取得成效

①召开了2次年度工作会议，确定了专业组工作重点和年度工作计划，征集了“十三五”重点项目建议，明确了今后几年的工作重点。

②开展了丰富多彩的学术交流活动，促进了行业的学术交流。组织举办学术交流会和研讨会10次，在各种学术会议上做学术报告20多次；通过参加国际国内学术会议及与同行的深入交流，充分了解了国际国内设施园艺的发展方向及先进科研技术手段，对于促进我国设施园艺发展具有重要的意义。

③组织现场会5次；培训8个国家的学员及国内人员3000人次以上。通过技术咨询与培训，促进了设施园艺工程技术的推广和普及，保障了专业人才业务能力的不断提升与完善，同时了解了企业生产中存在的实际困难，并提出了有效的解决方案。

④通过调研，更加清晰了我国不同地区设施园艺工程的结构、主要环节机械与装备、环控技术与装备等的现状和技术水平。

⑤设施园艺工程专业组专家通过研讨，提出“十三五”重点项目四大方面的建议：设施园艺全程轻简化生产技术与装备，温室集群网络化智慧管控技术与装备，典型区域设施结构、模式与装备研究，全封闭智能型植物工厂技术及装备等。

⑥设施园艺工程专业组组长毛罕平教授负责起草了江苏种养智能设施装备领域产业创新链“十三五”规划。围绕信息获取、结构与模式、环境调控、机械化自动化和清洁化生产四大环节，从国内的地位及主要优势与特色、科技支撑条件，前景预测、当前存在的问题、“十三五”期间发展思路和需要解决的科技问题等方面分析了产业发展现状和产业发展，提出了科技需求、平台需求、项目需求、“十三五”重点任务等的创新链规划。

⑦本专家组通过广泛调研，对江苏、上海、浙江、山东等重点省份的调研， 了解和掌握我国设施园艺轻简化装备水平基本情况，为我国设施园艺工程领域科技发展战略的顶层设计，行政管理部门制定政策法规、重大决策提供依据；针对水肥一体化、种收机械、物流系统等制约设施生产的关键装备，提出了若干亟待攻克的共性关键技术，明晰设施园艺轻简化作业的技术需求。对全面提升我国设施农业装备水平，大幅提高设施产业的经济效益和社会效益，推动设施农业快速高效和可持续发展具有指导意义。

（二）专业领域科技发展情况

1.专业领域科技发展动态

我国设施园艺经过30多年的发展，已形成了不同地域特色的设施类型。设施园艺生产按照优质、高产、高效、生态、安全的要求，发展迅速，现在已成为世界上设施面积最大的国家。

（1）设施园艺生产智能化与信息化技术进展显著

环境控制技术是现代设施园艺研究的重要内容，我国已开发了一系列的设施园艺环境控制系统，基于云技术、无线传感器的物联网技术研究也取得显著进展。

从专家组重点考察的浙江、江苏两省的设施园艺数字农业发展现状来看，总体来说，江浙两省在设施园艺数字农业应用方面走在全国的前列，在少部分高附加值园艺产品生产企业及政府扶持的蔬菜生产企业内，已经构建了包含环境参数检测、环境设备调控、水肥自动化控制、产品追溯等一整套完备的数字农业生产系统，并且在节约劳动力、提高水肥利用效率方面取得了显著效果。但是，从整体产业发展来看，受部分技术环节产品性能不稳定、初始投入大、基础设施不匹配等因素的影响，数字农业在设施园艺上的应用仍属于起步和探索阶段。

①设施环境调控

设施园艺是一种摆脱自然气候的制约，为作物提供最适宜生长环境的现代农业生产方式，温室内环境参数的波动对作物生长影响很大，调研发现绝大部分的园艺生产企业从便于指导生产的角度出发，在园区内的温室设施中选择性的布置了若干环境参数的采集装置，基本上涵盖了空气温湿度、光照强度、土壤水分、二氧化碳浓度等指标。并且近一半的企业已经做到将采集的环境参数通过无线或有线的方式传输到中央控制室或手机APP上显示。

在温室环境调控装备配置上来说，大部分连栋塑料大棚都装配了室外遮阳、风机湿帘、手动卷膜通风等基本的环控装备，小部分连栋塑料大棚和单栋塑料大棚配置了电动卷膜通风设备。从节约劳动力的角度出发，绝大部分种植企业都有将手动卷膜通风更换为自动卷膜通风设备的意愿。对作物增产效果具有明显作用的二氧化碳施肥、补光等设备，基本没有配置。

目前仅少部分企业实现了根据采集的环境参数自动决策启闭环境调控装备的功能，主要是根据室内的温湿度情况，通过上下限阈值的设定，来判断温室电动卷膜通风设备、风机湿帘的启闭，在采集-决策-控制-反馈方面，还处于较为低级的水平。

在视频监控方面，由于具有便于监督工人生产情况、防盗、更直观的向采购商推介产品的优点，几乎所有的种植企业都装配了温室内视频监控系统，少部分企业装配了360°云台高清摄像头，从而为下一步远程诊断等专家系统的应用奠定基础。

②集约化育苗

调研的蔬菜育苗温室大多不是以对外供应商品化种苗为目的，主要是企业生产自用为主，育苗规模不大，以果菜为例，约年生产30-60万株种苗。因此，育苗自动化生产设备运用较少，仅部分企业购买了半自动气吸式播种机，据反映使用效果很好。

但在基质破碎、搅拌、嫁接等环节仍然以人工操作为主，基本上没有看到催芽和愈合设施。种苗生产过程中以人工灌溉为主，少部分企业配置了自走式喷淋机，灌溉均匀性较好的潮汐式灌溉。

③采后商品化处理

生产企业收获的园艺产品大多是以给大型批发市场或中央大厨房采购商的形式进行销售，对产品的采后处理要求较为简单，绝大部分企业采用人工分拣、人工装箱的方式交由采购商拉走，缺乏自动化清洗、包装等设施设备。在调研过程中，仅发现一家以配送为主的生产企业，配置了冷库、农残检测实验室、GPS冷链运输车等产后商品化处理措施。

④产品质量安全监控

为了增加消费者对园艺产品的食品安全信息，部分生产企业配置了农产品的质量追溯系统，通过扫描二维码可以获得水肥药等投入品施用频次、农残检测结果等农产品生产过程信息，从而有利于质量安全的把控。

⑤日光温室信息化技术

辽宁研制开发的日光温室工厂化育苗技术、主要果菜抗逆境管理技术、温室综合环境控制技术、无害化植保技术、水肥一体化精确控制技术等生产技术体系，实现了在北方高寒地区不加温全季节生产果菜并获得大面积高产的成果，仅用荷兰温室1/15的能耗，实现了他们30%的产量。

存在的不足是：相关的研究开发工作薄弱，大专院校和科研机构有针对性的技术攻关较少，科技管理部门也没有这方面的科技立项支持。少数小型企业开展的研制工作不系统、技术水平不高。因此导致日光温室自动化程度低，控制精度低，劳动强度大。

对设施栽培主要作物对环境的综合需求了解不深入，栽培管理技术规程中对温度、光照、气体、水分、营养等条件的给定单一、模糊，缺乏科学严谨的综合环境控制目标和控制方案。全程质量追溯体系、物联网技术应用等方面需要持续、系统、深入地开展研究，以提高辽宁省设施农业整理管理水平。

（2）设施蔬菜生产机械化装备水平逐渐提高

进入“十三五”以来，来自蔬菜产业界对机械化生产的呼声越来越高。近二、三年来，上海、江苏、北京、山东、四川、浙江、湖北等地加大对蔬菜生产新机具引进、创新、试验、示范、推广的力度，创新工作机制，促进蔬菜生产农机和农艺融合，在推动区域性蔬菜生产机械化进程中取得了可喜成绩。

①北京市

为了进一步提高蔬菜生产机械化作业水平，在北京市农委、市农业局领导的关心和支持下，北京市农业机械试验鉴定推广站在充分调研的基础上，按照蔬菜生产全程机械化技术方案设计理念，强化农机与农艺、农机与信息化融合，重点解决蔬菜生产耕整地、移栽关键环节机械化作业技术，围绕塑料大棚蔬菜生产提出两端结构改造设计方案，引进开发、筛选配套农机装备，实现了旋耕、起垄、铺管、覆膜、移栽关键环节机械化作业，作业效率提高了75%；围绕日光温室蔬菜生产，联合企业开发了农机作业3D平台，实现了叶类蔬菜生产耕整地、起垄做畦、播种、灌溉施肥、植保环节半自动化、机械化作业以及收获省力化作业。

目前，在延庆开展露地甘蓝生产耕、种（定植）、收、管全程机械化试验示范；在平谷开展日光温室农机作业3D平台的技术性能试验；在全市示范推广塑料大棚蔬菜生产关键环节机械化技术。

北京都市型现代农业的发展，以“打造高精尖，引领京津冀”为目标，明确提出了“十三五”末蔬菜面积稳定在70万亩，实现农作物耕、种、收机械化作业水平90%，必须提高蔬菜生产机械化水平。在加强土地流转，强化园区建设的基础上，加大引进、筛选、开发适用的蔬菜生产新机具，广泛试验示范推广大棚、温室蔬菜生产耕整地、起垄作畦、种植（定植）、水肥一体化、植保、收割冷藏等技术装备，全面提升蔬菜生产农机化作业水平，为蔬菜产业提质增效提供有力技术支撑。

②上海市

为了加速绿叶蔬菜生产机械的研究开发进程，上海市支持把“蔬菜生产机械化关键技术与装备的研究”列为科技兴农重点攻关项目。

在上海市农委、市农机办领导的关心和支持下，上海市农机鉴定推广站、上海市农业机械研究所和上海市农业科学院等单位在对国外机具的选型考察和充分调研的基础上，结合上海绿叶蔬菜生产的实际，重点解决绿叶蔬菜机械化生产等关键作业机械，在2012年从意大利引进蔬菜作畦机、蔬菜播种机和自走式绿叶菜收割机等绿叶蔬菜生产机械，并进行适应性试验，筛选出适合上海地区绿叶菜生产的机械。

目前已在上海沧海桑田生态农业有限公司基地、上海市农科院庄行基地和上海农业机械鉴定推广站试验场等地结合绿叶菜生产，分别对消化吸收再创新的三种蔬菜机具进行技术性能和适应性试验。

“十三五”期间，上海市将建立若干个蔬菜机械化生产基地，推进适合管棚生产的中小型机械，提高蔬菜生产机械化水平达60%。加大新机具新技术推广力度，在规模化标准化示范园艺场推广机械化耕整地、起垄作畦、机械种植、水肥一体化、收割冷藏等技术装备。加快蔬菜机械化成果转化，研究和推广适合机械化的蔬菜新品种和新技术，加强产业技术体系支撑，示范应用各项科技成果。

③江苏省

2013年，江苏省政府制定《全省实施农业现代化工程十项行动计划》，其中的“绿色蔬菜基地建设行动计划”要求到2017年全省建设提升150万亩永久性蔬菜基地，蔬菜播种面积稳定在2200万亩以上。

有关部门在省科技支撑计划、农业科技自主创新资金、农业（农机）“三新”工程等项目中加大对设施蔬菜生产机械化技术创新、试验、示范、推广的力度，特别是2012年以来，省农机局以重大集成项目“设施蔬菜生产关键环节机械化技术集成应用”加快推进设施蔬菜生产机械化，目前已在全省18个县35个设施蔬菜基地集成应用机械化技术，蔬菜品种涵盖青菜、生菜、韭菜、包菜、秧草、甘蓝、番茄、辣椒、芋头等蔬菜，应用了撒肥、耕翻、整地、播种、移栽、植保、收获等环节生产机具，提高了基地机械化生产水平，并辐射周边园区。

目前，依托蔬菜生产基地，按照蔬菜生产各环节农艺要求，选择和优化机具配置，以徐州市沛县“日光温室茄果类机械化生产技术路线”、张家港“韭菜机械化生产技术路线”为代表，已初步探索形成了一批体现农机和农艺融合特点的蔬菜机械化生产模式。

除加强技术支撑外，江苏省还加大蔬菜生产机具购置资金扶持和机具作业社会化服务主体培育力度。全省各级农机部门积极争取财政资金，采取不同的形式对购置蔬菜生产的农业机械进行补贴。省级农机管理部门将蔬菜生产的农业机械纳入全省购机补贴政目录，按照一定金额予以补贴。

根据蔬菜生产不同的投资主体形成了不同的生产组织形式，农机部门积极培育农业专业化服务组织，引导农机社会化服务体系发展，探索专业农机服务组建设规范、机具配置、运行管理等，提高蔬菜生产机械利用率，提升农机服务组织化水平。目前已建成三种服务模式：以常熟碧溪镇为代表的自我服务；以常熟董浜镇和惠山区为代表的社会化服务；以张家港牛桥镇为代表的自我服务和提供社会化服务。

由于采购信息不对称等问题，仅少部分企业购置了自动移栽机、土壤旋耕、深松、起垄、覆膜等小型生产作业装备，但运行效果良好，大部分企业都表示下一步将考虑购置相关省力化生产作业装备。

④山东省

山东省是蔬菜大省，近年来，全省蔬菜面积一直保持稳定增长，2014年全省蔬菜（含西甜瓜）种植面积为3126万亩，约占全国的1/10，其中设施蔬菜播种面积达到1360万亩，占全国的1/4；总产1.1亿吨，约占全国的1/7；产值2061亿元，约占全省农业总产值的43%；出口353.8万吨，创汇32.69亿美元，约占全国的1/3，蔬菜已经成为山东省的支柱产业之一。

自2000年以来，山东省农机局一直把以蔬菜生产为主的设施农业列为全省农机化创新示范工程的重点项目，在蔬菜主产区示范推广温室生产机械与设备。2010年8月18日，山东省人民政府印发了《山东省人民政府关于实施蔬菜等五大产业振兴规划的指导意见》，指出蔬菜产业要大力发展设施蔬菜，提高栽培水平，加快保护地设施的更新改造和换代升级，推广新型设施和覆盖材料。

目前，全省拥有微耕机18万台套，卷帘机64万台套（卷帘面积117万亩），微灌设备17万台套（微灌面积110多万亩），育苗设备7000多套（育苗栽培面积5万多亩），移栽机械1000多台套（作业面积近15万亩），温控设备8000余套（控制面积近10万亩），二氧化碳发生器20万台套（施气肥面积25万亩），烟雾机4万台套。在部分大棚中还试验示范了声频发生器、臭氧发生器、补光灯、加温通风设备、微机控制系统和物联网系统。

（3）蔬菜生产农机和农艺融合得到加强

为推进蔬菜生产农机和农艺融合，在研发系列化精整地、精量直播、全自动移栽机械的同时，围绕规范化种植、标准化育苗等农艺技术也进行了积极探索，制定了一些适应蔬菜机械化生产的规范、规程，初步形成了江苏常熟碧溪露地青花菜、山东惠民鑫诚露地结球生菜、北京延庆露地甘蓝、四川彭州露地胡萝卜等6种典型蔬菜生产机械化解决方案，建立了一批蔬菜生产机械化试验示范基地，在行业内产生了良好的反响。

（4）设施生产水肥一体化逐渐形成

我国农业生产中过量灌溉施肥导致水肥资源浪费、土壤酸化和水体环境污染问题突出，对农业可持续发展和粮食安全生产带来严峻的挑战。目前，全国农业年用水总量约3600亿m3，仅灌区每年缺水就在300亿m3左右，而我国农业灌溉用水利用系数只有0.3-0.4，水分生产率不足1kg/m3，仅为美国、以色列等世界发达国家的1/2左右。

我国农业化肥年施用量已超过6000万吨，约占世界总消费量的1/3，单位面积施肥量是世界平均水平的3倍左右；为获得高产而盲目大量施肥，我国肥料的当季利用率平均只有30%左右，低于发达国家20个百分点以上。这种高耗低效的生产方式带来了资源浪费、生态退化和环境污染等系列问题，已经成为制约我国农业可持续发展的瓶颈。因此，农业生产中的节水节肥研究及配套装备的开发一直是一项重要而又紧迫的任务。

水肥一体化是当今世界公认的一项高效节水节肥农业新技术，主要根据土壤特性和作物生长规律，利用灌溉设备同时把水分和养分均匀、准确、定时定量地供应给作物。发达国家农业生产的经验表明，推广水肥一体化技术是实现农业可持续发展的关键。水肥一体化技术也被认为是发展高产、优质、高效、生态、安全现代农业的重大技术，是建设资源节约型、环境友好型现代农业的“一号技术”。多年实践证明，水肥一体化是“控水减肥”的重要途径。

然而，我国当前的水肥一体化技术推广仍面临着技术产品不配套、智能化程度低、稳定性差及政策支持不够全面等现实难题。自20世纪60年代，发达国家已大范围推广应用灌溉施肥技术，并借助于控制技术与传感器技术的发展，研发了具有报警功能的MICRO—WASTER系列灌溉控制器以及HYDRA灌溉管理专家系统等一系列产品。

目前已经拥有了相当成熟的灌溉施肥产品，例如：荷兰Priva公司生产的NutriFit等系列产品，以色列Eldar-Shany公司开发出的系列产品，通过装备的自动化运行实现了灌溉水和肥料的有效混合，准确调控营养液的pH和EC，从而实现精细化与智能化的灌溉施肥。

在灌溉施肥设备研发的基础上，发达国家自20世纪60年代已大范围推广应用水肥一体化技术，如今水肥一体化技术在美国玉米种植中所占比例为25%，马铃薯为60%，果树为32.8%；以色列90%以上农业采用了水肥一体化技术。

而我国水肥一体化技术推广应用相对滞后，农业种植中该技术所占比例仅为3%左右。我国现代化设施栽培中采用的先进灌溉设备几乎都引自设施农业发达的欧美国家，系统设备成本较高，控制策略相对单一，不能适应我国的栽培模式多样化、品种多样化、区域多样化、季节多样化的复杂生长特点，在我国推广应用时不能或难以达到预期的智能化程度。

为推进水肥一体化技术的发展，我国近年来相继出台了一系列政策：国务院印发了《国家农业节水纲要（2012-2020）》，提出加强水肥一体化的集成应用；农业部下发《关于推进农田节水工作的意见》，将水肥一体化列为主推技术，要求强化技术集成与示范推广；尤其是2013年和2016年农业部办公厅相继印发了《水肥一体化技术指导意见》和《推进水肥一体化实施方案（2016-2020年）》，对中国水肥一体化的发展做出了战略部署，着力推进水肥一体化技术的本土化、轻型化和产业化。在国家政策导向下，国内众多科研机构与企业也自主开发了一些自动化灌溉与施肥控制系统。

例如，国家节水灌溉北京工程技术研究中心开发的田间闸管灌溉系统，中国农业机械化研究院研制的2000型温室自动灌溉施肥系统，以及天津市水利科学研究所研制的FICS-1和FICS-2型滴灌施肥智能化控制系统，这对我国的水肥一体化设备的开发推广发挥了积极的作用。但目前国内应用的众多灌溉施肥装备还缺乏水肥的智能决策及配套系统技术，且基于时间控制策略与作物环境相关性不强，水肥决策的智能水平低，普及性并不乐观。现有的灌溉施肥设备大部分还只是在一些农业科技示范园进行示范应用，离实用化和大面积推广还有距离。

国家农业智能装备工程技术研究中心借助于在农业应用物联网技术研究开发方面优势，同时在国家重点研究计划、北京市科委、北京市农委、北京市农林科学院及大兴农委等项目支持下，累积投入1000万元以上，针对不同栽培作物、栽培模式开发多种型号的水肥一体化装备系统，基于物联网技术构建可适用于设施作物、大田粮食作物和作物的农田水肥综合管理系统，通过实时自动采集农田小气候环境和生物信息关键参数，智能分析和决策水肥施用时间与施用量，继而实现田间作物水肥一体的精准施入。

借助于物联网技术搭建的设施集群水肥综合管理系统，可通过中央控制系统实现对20栋以上温室水肥分布式控制与的智能化管理。

目前已在北京郊区主要设施园区推广应用百余套，与农民经验管理相比较，水肥一体化智能装备系统在节肥10%-20%、节水15%-25%的前提下，可增产8%-15%，减少用工近20-25个/亩，节约人工成本1600-2000元/亩（80元/人.天），实现灌溉水利用效率提高35%以上，化肥利用效率提高30%以上的效果，具有显著的生态、经济和社会效益。水肥一体化装备技术的开发及应用大力推动了我国设施农业的信息化与智能化发展进度。

（5）低碳节能技术和产品应用于设施园艺

①太阳能薄膜光伏发电系统

薄膜太阳能温室技术是指将半穿透式薄膜太阳能电池和农业温室大棚结合起来，利用薄膜太阳能电池的光电效应将太阳的光能转换成电能，以满足温室大棚中的植物对光、温度的需要。它是现代农业技术、现代发电技术、能源技术、环境工程等高新技术的综合集成产物，能实现太阳能的高效利用，代表未来设施农业的发展方向。

北京市农业机械研究所结合我国国情，通过试验改进和技术提升，重点完成了太阳能光伏发电系统的选型设计、光伏组件铺设与建筑一体化设计和微网系统设计等，推出节能环保、绿色安全、价格适中的薄膜太阳能温室并进行示范应用，提升我国设施农业的整体水平，推动我国设施农业的现代化进程。

②太阳能平板集热系统

平板集热系统工作原理，绝大部分太阳辐射透过盖板被吸热板吸收转化成热能并传向流体通道，流体介质流经流体通道时，介质本身温度迅速上升，热能储存在流体介质内，从流体通道的出口流出，太阳能以热能的形式储存在储热水箱中，转变成了有用能量收益。

北京市农业机械研究所在充分调研的基础上，结合我国国情，设计开发了太阳能平板集热系统，主要完成了太阳能平板集热系统的设计计算及太阳能平板集热系统关键部件优化设计及选型。

③低碳物联网温室

针对目前我国设施生产环境控制、生产效率、能源利用、产品产量等整体水平低，关键技术装备缺乏的现状，北京市农业机械研究所结合我国国情，建设了低碳示范物联网连栋温室。该温室将再生能源、现代农业装备及物联网技术有机融合，是一种低耗能、高效能、生态环保的智慧型温室。

2.主要科研成果

针对中国设施园艺装备落后、设施自动化和智能化程度低、能源短缺、设施专用品种缺乏等问题，开展多学科联合攻关，均取得了一定的成果，主要如下：

（1）园艺作物生产全程机械化关键技术

研发了蔬菜系列化精整地、精量播种、膜上移栽和全自动移栽设备7台套；完成《蔬菜生产机械化技术与模式》、《蔬菜生产机械化范例和机具选型》等2本专著书稿；在江苏、山东等地的6个基地开展蔬菜机械化生产试验示范，示范面积4300多亩。完成了农作物生产从基质处理、育苗播种、穴盘移栽、营养液灌溉、栽培管理、植保管理、收获、分级包装、农资运输等一系列作业环节的自动化装备的设计、样机研制以及示范推广。

①基质蒸汽消毒机

完成了基质蒸汽消毒机的样机研制，并进行了示范推广，该机主要由加热系统，搅拌系统，控制系统3大部分组成。用于无土栽培基质的消毒，采用高温蒸汽方法进行消毒，具有消毒率高、安全无污染等特点。

②精确育苗播种机成套装备

完成了育苗播种成套装备的样机研制，该设备由土壤基质搅拌机、基质填盘机、全自动步进系统输送装置、穴盘基质打孔机、气吸针式播种机、基质覆土机、淋水机、无动力滚动输送架等部分组成。育苗播种成套设备具有多种功能，从基质原料的破碎，不同基质的混合到基质自动填盘、精量播种、覆料淋水，使播种速度大大提高，劳动强度显著降低。

完成了育苗播种成套装备的样机优化设计及测试应用。并委托北京市农业机械试验鉴定推广站对育苗播种生产线的空穴率、重播率及生产率进行了测试，测试结果表明：该机的空穴率为3.2%，重播率为3.4%，生产率为26170 穴/h，该机大大降低了劳动强度，提高了劳动效率。

③移栽机

江苏大学发明了一种凸轮-连杆组合式取苗机构，具有“L”形最短取苗规划路径，可实现取苗爪垂直取苗、直立投苗；并列6个或8个针式取苗爪，实现低速高效取苗；采用机、电、液、气一体化，控制取苗机构、植苗机构、栽植器及穴盘输送机构的协调运动，实现取苗爪、秧箱和栽植器三者的精确定位和配合；基于地面仿形轮感应、高灵敏度弹簧反馈控制液压回路及平面连杆升降机构，创制了一种移栽机地面仿形系统。创制了一种自走式四行蔬菜穴盘苗全自动移栽机。取苗成功率达到92%以上。创制了自走式2行、4行蔬菜穴盘苗全自动移栽机，整机结构紧凑，自动化程度高。

密穴盘移栽到疏穴盘的移栽机：完成了穴盘苗自动移栽机的研发与改造，并在通州植物工厂内进行了示范应用，该穴盘苗自动移栽机主要由穴盘输送装置、移植驱动机构、夹持机构、控制机构等4 部分组成。可实现苗木幼苗由密穴盘移栽到疏穴盘或营养钵中的机械化操作，节省人工，提高劳动效率，填补国内空白。

同时进行了穴盘苗移栽机的样机优化设计及测试应用，委托北京市农业机械试验鉴定推广站对穴盘苗移栽机的夹持爪数、移栽频率等进行了测试，测试结果表明：该机的夹持爪数为4个，生产率为1528穴/h，该机可实现苗木幼苗由密穴盘移栽到疏穴盘或营养钵中的机械化操作，节省人工，提高劳动效率。

蔬菜小苗移栽机：进行了蔬菜小苗移栽机的方案设计及主要部件选型；完成了蔬菜小苗移栽机送苗装置、取苗装置、栽苗装置等核心部件的设计，使开发的蔬菜小苗移栽系统能够实现电力驱动定时、自动攫取穴盘秧苗。

进行了侧挂式蔬菜小苗移栽机的样机试制，该移栽机主要由送苗装置、取苗装置、栽苗装置、覆土装置、支撑轮、移箱机构、机架、悬挂装置、传动机构等部分组成，其核心部件是送苗装置、取苗装置、栽苗装置。

④营养液灌溉设备

开发出适应于不同栽培作物（设施作物、大田作物和果园果树等）、栽培模式（土壤栽培、岩棉栽培、椰糠有机栽培及水培等）的水肥一体化装备类型8-10种，

有机栽培水肥一体化装备系统：由有机液肥发酵子系统和有机灌溉液肥管理子系统两部分组成，与微灌灌溉系统结合，应用于有机农业生产的水肥智能管理。有机液肥发酵子系统主要包括发酵罐体、循环系统、供氧系统和多级过滤系统等，用于制备有机液肥；有机灌溉液肥管理子系统包括有机灌溉液浓度控制系统和灌溉管理系统，根据灌溉控制策略实现有机生产的水肥一体化、精细化和自动化管理。

基于物联网的大型园区水肥一体化管控平台：针对大型种植园区的水肥管理，基于物联网技术构建了可适用于设施作物、大田粮食作物和果树等10余种作物的农田水肥综合管理信息服务平台，通过实时自动采集农田小气候环境和生物信息关键参数，智能分析和决策水肥施用时间与施用量，继而实现大型园区规模化栽培作物的水肥一体分布式管控与精准施入。

封闭式基质高产栽培水肥智能管控系统：系统由密闭式岩棉栽培槽、水肥药一体化装备、营养液循环消毒装置、智能水肥控制决策系统构成。升级配套装备有多功能基质栽培槽、支架系统、吊蔓绕蔓系统、热泵环境调控装备、CO2补充装备、臭氧消毒装置、果菜补光装置。将环境调控、水肥管理、通风换气、清洁生产融为一体。

根据作物生长发育的需水需肥规律、生长环境条件变化以及基质水分和养分状况进行设计，引入植物生长模型理论，采用先进的计算机、自动控制及物联网技术，可实现营养液的全自动检测、配比、灌溉，通过可控制管道及滴灌系统，均匀、定时、定量地直接供应给植株。并结合营养液的回收、消毒技术，实现营养液的循环利用。实现作物的高产、优质、环保栽培。

提出了能依据温室主要环境和生长信息精确控制灌溉时机、灌溉量和营养配比的作物施肥灌溉技术，开发了6通道、4通道和3通道母液的自动灌溉施肥机，完成了与作物生长信息和环境检测装置、设施园艺物联网应用平台和环境优化控制系统之间的联调，实现了基于作物生长和环境综合信息的水肥精量优化决策和智能管控，系列样机已在江苏农科院基地、广州绿康公司生产基地等地进行了水肥精确调控供应装备的试验示范。

营养液循环再利用装备：营养液循环再利用装备主要包括营养液消毒装备和营养液监测调控系统两个方面。营养液消毒装备采用的是紫外线消毒技术。主要由不锈钢筒体、紫外灯、石英套管、滑动清洗部件、进水口、出水口等组成。采用多段式消毒处理，前段采用慢砂过滤法去除营养液中的组织老化残留物、浮游物，提高营养液的透明度。

营养液监测调控系统的操作控制系统由软件程序来控制水流和各阀的营养配比。整套系统是由软件、硬件、传输设备、传感器、环境控制、灌溉控制及营养控制组成。

混合施肥机：针对传统施肥机采用管道式施肥系统，施肥液体一般在管道内混合，配肥后EC值波动大，不稳定等问题，改进开发了混合型施肥机，该施肥机通过将肥液和清水在混合桶内混合后再向作物进行灌溉或施肥，由于配置了储液罐，且配合精准控制技术，测定的EC值较为稳定，更有利于灌溉使用。

鲜花潮汐灌溉自动生产装备：完成了鲜花栽培传输灌溉一体化系统的样机研制，并在京鹏智慧温室内进行了应用推广，该系统实现了设施内盆栽植物从幼苗到收获整个过程的栽培、灌溉、传输一体化，实现了作物生产全过程的机械化、标准化操作。解决了盆栽植物在工厂化生产时设施利用率低、人工劳动强度大、工作效率低、灌溉不均、作物品质不一致等方面的问题。

智能喷灌机：进行了具有自动转移装置的喷灌机系统的应用示范，该喷灌机悬挂在温室桁架上的双轨道管上，可以在温室各跨之间自动转移，一台喷灌机可以实现对多跨温室的灌溉，以降低投资。采用带有自动转移装置的智能喷灌机系统，单台喷灌机的控制面积可由人工手动转移的1000 ㎡左右提升至6000 ㎡以上，极大地提高了工作效率，降低了用户的劳动强度，实现了温室灌溉的真正意义上的自动化。

进行了自动转移装置跨间定位运行磁脉冲计数升级为射频识别系统的工作。为了解决喷灌机自动识别跨度问题，增加了一个读卡器和三个标签，即射频系统，每一跨度都粘贴了一个标签，标签内写入当前位置跨度，通过触摸屏界面设置参数每一跨喷灌次数，系统自动准确执行计划要求，无论设备起始位置在第几跨都能按要求执行，如果设备在第一跨，第二跨设置喷灌10次，那么设备自动运行到第二跨位置，让后执行10次喷灌后在回到第一跨位置。如果设备在第二跨，那么会直接执行10次喷灌后在回到第一跨位置，如果设备在第三跨，那么设备会忽略第二跨的设置，认为无效。即执行当前跨度和当前以后跨度的喷灌要求。经过数月的实际使用，程序稳定没有错误产生。

基于低温等离子体消毒技术的营养液循环再利用装置：进行了基于低温等离子体消毒技术的营养液循环再利用装置的研发，可实现光源可调式立体栽培装置营养液的循环、消毒及在线监测，提升基地植物工厂内立体栽培装置的智能化、自动化水平；

通过对低温等离子体灭菌原理和装置的调研，制定了低温等离子体消毒技术营养液循环技术方案，建立营养液在线检测系统总体技术方案，实现基地植物工厂多层立体栽培系统营养液消毒、在线检测、循环供给的智能化管理。

⑤无土栽培技术与装备

果菜岩棉栽培装备：完成了几字型栽培槽无土栽培系统的研发及推广应用，几字型栽培槽无土栽培系统由槽体、集液槽、吊钩组成，截面呈“几”字形。几字形栽培槽适合于番茄、黄瓜等茄果类蔬菜的岩棉培，其即可采取地面支撑的形式，又可悬挂使用，与岩棉栽培技术相配合，应用于京鹏智慧温室内，有效的提高了栽培空间的利用率。

叶菜无土栽培装备：闭锁型育苗车间是由采用聚苯乙烯泡沫夹芯彩钢板的绝热壁板围成的空间，此空间可将室内外的物质和热能的交换控制在最小范围内，形成一个高精度环境控制的全封闭的种苗周年生长系统。

该车间内部主要组成部分有：闭锁育苗床架、空调机组、空气搅拌风机、促进光合成的CO2施用装置、营养液循环再利用系统、紫外消毒系统等。

闭锁育苗车间使育苗环境免受外界因子的影响，实现了温度、湿度、CO2浓度、光照、营养液等因子综合调控，而且可以精确模拟出最佳的种苗生长发育环境，使苗的生根生长与枝叶生长得整齐一致，生长周期可以大大缩短，可以完成商品化的种苗生产。

循环式栽培床包括栽培床架、分段式栽培槽、开间支撑导轨、横向位移驱动装置、纵向位移驱动装置、气动驱动装置等，通过PLC控制器和传感器控制纵向位移驱动装置实现栽培床纵向自动输送，横向位移驱动装置实现栽培床横向自动输送，气动驱动装置实现栽培床横向和纵向输送的自动转换。

循环式栽培床内配置栽培槽，采用潮汐式营养液循环灌溉。栽培槽分为三段，分别为供水段、循环中间段、回水段。栽培槽回水段尾部设有两个下凹的池形结构作为营养液回流池，池形结构的底面还装有营养液回流阀，池形结构的上方覆盖有栅状过滤网壳。循环中间段用于连接供水段与回水段。供水段与供水管道相连接，用于供给营养液和水。目前，该循环式栽培床已在通州植物工厂内进行了应用推广。并在哈尔滨市农科院进行了潮汐苗床育苗系统的推广，该项目潮汐灌溉栽培床为分段拼接式栽培床。栽培床床面分为三段，分别为首段、中间段、尾段，并采用专用胶粘接的安装工艺。此栽培床为同一端给水和回水的灌溉方式，此端覆盖有栅状过滤网壳，以及快速给回液阀，快速给回液阀分别连接给回水主管路。

多层立体栽培系统由栽培架、植物生长灯组、分段式栽培槽等组成。多层立体栽培装置采用荧光灯、LED灯等用于植物的补光，同时在每层的最里端设有可手动升降栽培床高度的旋转手柄。

进行了省力化光源可调式立体栽培装置的研发，开发了新型多层可移动式立体栽培床，通过机械设备实现栽培床的运送，实现省力化生产；尽可能减少苗床间的过道，提高设施内面积的利用率和作业效率。

草莓立体栽培技术装备：开发了适合植物工厂化生产的A字型草莓立体栽培架和可调角度栽培架，充分利用立体栽培模式，实现空间的充分利

中国农业机械化科技发展报告2015-2016年（十） ♂

中国农业机械化科技发展报告2015-2016年（十）

资料图

十、精准农业

（一）专业组工作开展情况

2015-2016年间，根据农机化司科教处和战略专家组总体工作安排，“精准农业技术装备专业组”制定了本专业组工作计划和调研工作计划，召开了农机化信息技术应用、精准农业专题报告等形式多样的交流活动，组织本专业组相关专家积极开展农机装备作业信息化服务需求、农田作业装备智能导航技术产品需求以及耕种管收作业装备智能控制技术产品调研，参加国内外精准农业行业论坛，积极研究探讨国内精准农业领域技术装备应用现状、需求和发展趋势，引导行业相关研究力量，结合精准农业相关科研计划和任务开展关键技术装备和系统研发，积极开展技术应用示范，取得了较好的进展和成效。

1.学术交流活动

2015年6月7日至13日，“2015年京台青年科学家论坛”在台北举行，本专业组参与承办，专业组六人受邀参加会议。论坛大会上，分别做了“物联网技术在设施农业生产中的应用”、“大规模产供销一体化种植生产经营管理系统的研究与实践”和“北京设施农业智能装备新技术研究进展及实践案例”的学术报告，重点介绍了专业组在设施农业物联网方面的研究成果和典型案例并与中国台湾地区专家学者就两地技术互补进行了深入交流和探讨。

2015年9月15日至20日，经国家人力资源社会保障部批准，由北京市人力资源和社会保障局主办，北京市农林科学院和本专业组联合承办的“现代农业节水、节肥、节药高新技术高级研修班”在北京举办。来自全国30个省市自治区直辖市的农业委员会、农业局、农业技术推广部门、农业科研院校、农业企业、农副业基地的代表160余人参加了本届高级研修班。从农业节水新技术、农业节肥新技术、农业节药新技术三个专题帮助研修人员及时掌握国内外相关领域的新知识和新技术。

2015年9月27-30日，由本专业组组织召开的“智能农业国际学术会议”在京举办，共有来自中国、美国、加拿大、德国、英国、西班牙、日本、韩国等国家的专家学者350余人参加了会议，与会专家就农业大数据与云计算、农业动植物表型信息获取、精准农业与农业航空、农产品质量监控与溯源、农村信息化与信息服务进行了交流研讨。

智能农业国际学术会议ICIA2015为全球学者提供一个交流技术、思想、理念和友谊的平台，是全球智能农业领域专家、学者、相关组织团体的一次盛会，也是来自世界各国的专家和学者共同分享智能农业创新研究与应用发展实践经验的平台。

2015年12月2日，中国质量评价协会、北京企协企业评价中心在北京职工服务中心共同召开了“2015年度科技创新工程推进大会”，大会隆重表彰了获得2015年度科技创新奖的先进单位和个人。专业组的产品温室娃娃、ASE灌溉控制器以及墒情监测站分别获得2015年度中国质量评价协会科技创新奖-科技创新产品优秀奖。

2015年12月3-6日，中国农业机械学会在浙江衢州举办“第六届全国现代物理农业工程技术发展研讨会、2015农机装备产业科技发展青年论坛”，并对第二届全国现代物理农业工程技术优秀创新项目、优秀论文进行了颁奖。专业组申报的“土壤机械化消毒装备在消除连作障碍的应用”成果获得优秀创新项目。

2016年1月9-11日，专业组组织了“农机信息化技术应用研讨会”，全国8个省份40个地市县的农机局和服务商代表共170余位参加了本次会议。本次会议旨在深入交流研讨现代农机装备作业监管与服务技术、产品和系统及其应用模式，提升农机信息化科技创新能力，积极推进农机化与信息化融合，加快农机信息化新技术应用和科技成果转化。

2016年3月21日，专业组为进一步深化在新疆维吾尔自治区实施精准农业，特邀请陈学庚院士做报告，开展了主题为“新疆维吾尔自治区现代农业与智能农机装备的发展与应用”的学术报告。介绍了兵团主要农作物生产概况及其农业信息化现状，着重分析了棉花、玉米等作物对拖拉机自动导航的迫切需求。陈学庚院士针对新疆维吾尔自治区各农业生产环节对现代信息技术的需求及应用前景进行了介绍，为专业组农业智能装备发展提出了具体的指导意见。

2016年5月19日，由本专业组牵头，经中国农业机械化协会一届六次常务理事会审议通过，成立中国农业机械化协会筹备成立信息化分会，旨在促进现代信息技术在我国农机装备设计制造、装配生产、运维服务、农机作业、监管服务等环节的全面应用，同时进一步提升专业组在农机信息化领域的国内影响力。

2016年5月24日，专业组邀请北京航空航天大学段海滨教授到访，并作题为“基于仿生群体智能的多无人机自主协调控制”的学术报告。段教授系统阐述复杂环境背景下仿生群体智能的主要科学问题和关键技术，介绍仿生群体智能在无人机航路规划、多无人机自主协调控制、编队协同控制、无人机/无人车异构协调控制、任务分配等方面的应用成果，并对未来发展方向进行展望。专业组相关研究方向人员与段教授将就无人机在农业领域中的应用进行了讨论。

2.调研培训

2015-2016年间，结合专业组年度调研工作计划，精准农业技术装备专业组组织本组专家和本领域技术研发人员，先后赴我国东北、新疆维吾尔自治区生产建设兵团、黄淮海平原等全国粮食主产区的农机管理部门、大型农场、专业合作社以及主流农机装备企业进行精准农业技术装备及农业信息化服务切实需求调研，重点针对拖拉机自动导航、变量施肥、精密播种、精准农业信息化管理系统等相关技术系统应用情况进行了深入走访调研，对上述精准农业软硬件系统配置数量、比例、应用情况及存在主要问题进行了调研和数据收集工作。

同时，通过与农场/专业合作社管理人员、农机户、农机装备企业开发及销售人员等座谈，深入探讨了规模化种植区农机农艺融合、农机化与信息化结合、精准农业技术应用中存在的问题和技术需求等，取得了较好的效果，获取了大量一手资料和信息，为精准农业技术装备专业组当年和未来工作的开展奠定了较好基础。

2015年专业组开展基于农机远程运维需求调研，在对基于拖拉机、收割机、智能化装备技术、经销商、合作社开展需求调研，形成需求调研结论，指导建立物联网监测终端开发及物联网运维软件平台的开发；在农机集群田间作业工况信息采集的基础上，创建实时作业工况数据库和基础信息库,并构建故障诊断与预警、可用性评估、运维调度等算法和模型库，以及故障诊断知识库；在此基础上展开远程协同故障诊断等运维业务的应用，为农业机械集群作业服务和运维服务平台的构建提供有力的技术支撑。

2016年精准农业技术装备专业组组织本组专家和本领域技术研发人员，在农业部制定的到2020年化肥使用量零增长行动方案规划下，面向黄淮海、东北、长江中下游、华南、西北等区域规模经营条件下的小麦、玉米、水稻等大田作物，主要针对不同栽培模式下施肥方式、化学肥料利用率问题，生产中肥料对行分层深施、精量播种与精密施肥、中耕追肥技术农机农艺融合的实际需求进行调研，并调研了以上区域典型施肥机具的施肥效率、施肥均匀性、作业稳定性、投入成本、劳动强度和机具可操作性等重要指标，为智能化精准施肥装备的研发提供可靠的技术支撑，调研过程中与黑龙江农垦规模化农场、黄淮平原农场，以及农机专业合作社、农业种植专业合作社、家庭农场为代表的不同等级的经营主体进行规模化应用示范进行了协商。

2015-2016年间，专业组通过关键技术研究和设备研发，形成了基于北斗的适配国产中型拖拉机的自动导航系统和农机深松作业远程监管终端及系统2种实用化的技术产品，针对自主研发的2种产品分别在全国10余个省市开展了广泛的培训工作。

其中，适配国产中型拖拉机的自动导航系统在新疆维吾尔自治区、黑龙江、北京、安徽、吉林、辽宁、河南等地推广应用1000多套；农机深松作业远程监管终端分别在山东、安徽、天津、辽宁、黑龙江、新疆维吾尔自治区、河南、河北、山西、陕西、湖南、宁夏回族自治区等地推广应用20000多套，为我国农田精准作业和农机深松作业监管提供了很好的技术支撑。

3.取得成效

本专业组在农田作业装备智能导航技术产品方面，突破了农机自动导航关键技术，研发了国产化农机自动导航产品并开始应用转化。研制了基于电机和电液控制的自动转向驱动装置，开发了国产化农机自动导航产品，田间作业导航和直线跟踪精度控制在5cm以内，性能指标达到了国际先进水平。通过农机自动导航技术产品研发，打破了国外同类产品的垄断，相对国外同类产品，价格降低了1/3。

目前，自动导航技术产品在新疆维吾尔自治区、黑龙江、上海等地开展了实际应用，通过了山东省科技厅组织的产品成果鉴定，并与福田雷沃国际重工股份有限公司合作开始批量生产。

本专业组在农机智能测控方面集成开发了深松整地作业质量无线监测系统及装置，实现了深松耕整地作业的实时监测、数据查询、作业统计、作业质量分析等功能，检测精度高、集成度高、功能多样、灵活易用，可为农机管理部门、农机合作社、机手等不同层次的用户提供客观的作业质量监管手段。在山东、安徽、天津、辽宁、黑龙江、新疆维吾尔自治区、河南、河北、山西、陕西、湖南、宁夏回族自治区等地推广应用6000多套，总安装数量达到13000多套。

本专业组构建了农机装备精准作业与远程运维服务平台，服务平台分为应用层、服务层、业务逻辑层和数据层四个方面的建设内容。实现了农机作业导航服务、农机变量控制远程服务、农机田间工况智能监测服务、农机远程协同故障诊断、农机远程维护调度和农机远程监控管理等共六个功能模块。

本专业组研发的大幅宽全要素变量施肥机、大垄双行精准播种变量施肥机、高地隙自走式变量喷药机、悬挂式精量喷药机在黑龙江农垦红星农场、赵光农场和七星农场开展了集成示范应用。在赵光农场开展了玉米种植变量施肥对比试验，结果表明肥料的投入成本减少了159.97元/ha，产量增加了217.05kg/ha，收入增加503.7元/ha。

本专业组开发了种、肥、药精准施用模块化控制系统，构建了一体化精准作业集成控制装备。研发了大幅宽自走式高地隙精准喷药机、水田精量喷药机、面向垄作的变量施肥精密播种机、多营养元素同步变量施肥机等种、肥、药精准施用作业机械装备。相关技术装备在黑龙江垦区、江苏垦区和新疆维吾尔自治区生产建设兵团等地开展了应用示范，取得了良好的效果。

本专业组在大田作物精准施肥及化肥使用零增长技术示范方面，建立了东北、华北精准深施肥技术创新示范区。根据示范区土壤条件、作物产量潜力和养分综合管理要求，确定作物单位面积合理的施肥量，减少盲目施肥行为。

通过应用基于自适应变量施肥控制方法的精准深施肥装备，逐步取代人工和机械撒肥作业，提高作业效率和肥料利用率，保证作物营养供给，减少环境污染。针对基肥分层深施、种肥精准拟合、追肥精量深施进行了技术攻关与装备研发，完成不同种植模式下最佳施肥方法试验与评估，为机械化施肥提供技术依据。

本专业组针对规模化农场精准生产和管理的需要，解决了手持移动设备、无线传感网络定点监测设备实时采集的农田土壤、作物、环境等作物精准生产管理的多参数实时接入等关键技术问题，实现了面向规模化农场精准作业的数字化管理。

（二）专业领域科技发展情况

1.专业领域科技发展动态

精准农业是综合应用现代高科技，以获得农田高产、优质、高效的现代化农业生产模式和技术体系。是在美国等发达国家的大规模经营和机械化操作条件下发展起来的，已经在主要农作物的耕种管收各环节进行了应用。

国外精准农业技术装备充分利用全球卫星定位系统、地理信息系统、遥感技术、变率处理等技术手段准确地进行农业活动，从而最大限度地优化农业投入，在获得最佳经济效益和产量的同时，保护土地资源和生态环境。

国外先进农业机械装备技术已开始融合现代微电子技术、仪器与控制技术、信息技术，加速向智能化、机电一体化方向快速发展。

到目前，研制出了现代农业生产技术装备及配套生产管理技术，形成了系列的智能农业机械化作业装备和高效的生产监控管理体系，各种电子监视、控制装置已应用于复杂农业机械上，光机电液一体化的信息、控制技术在农业装备中的应用，有效提高了农业装备的作业性能和操作性能。

智能装备技术在农业播种、育苗、移栽、灌溉、施肥、除草、喷药、消毒、监控和生产管理实践中得到广泛应用，推进农业不断向“精耕细作智能管理”方向发展。智能播种机、变量施肥机、精准施药机、智能联合收割机等高度智能化农业机械已逐步进入国际市场。

农业智能传感器可以快速采集农作物和畜禽信息，在生产中应用广泛。农业智能机器人可大幅度提高农业生产能力，减轻繁重的体力劳动，提高作业质量和效率，也已走向应用。

2.主要科研成果

（1）本专业组2015-2016年承担重大项目

2015-2016年间，本专业组积极申报国家及地方各重大项目，总经费达1.2亿元，为专业组推进精准农业技术装备研究进展提供了有力的项目支撑。其中包括国家重点研发计划项目，国家自然基金面上项目，农业部948重点项目，百千万人才资助项目等10余项。

（2）2015-2016年标志性成果

开发了基于北斗的农机自动导航终端产品

在基于北斗的农机自动导航关键技术方面，研制适合不同作业条件下的基于北斗农机自动导航产品并进行典型应用示范与产品推广，使我国高精度农机组合导航系统与智能终端关键技术产品达到国际先进水平，打破国外农机自动导航技术对我国的垄断。

集成开发深松整地作业质量监测系统

在智能测控技术方面，为适应国务院深松推广作业补贴政策，向农机管理部门、农机合作社、机手等不同层次的用户提供客观的作业质量监管手段，研究深松整地作业质量无线监测系统及装置，实现深松耕整地作业的实时监测、数据查询、作业统计、作业质量分析等功能，检测精度高、集成度高、功能多样、灵活易用。

开发形成农机精准作业与远程运维服务平台

集成农机作业导航服务子系统、变量作业控制远程服务子系统、农机田间作业工况智能监测子系统、农机集群远程运维服务子系统，构建了农机装备精准作业与远程运维服务平台；经第三方测试，满足了7×24小时稳定运行和支持农机机载终端接入量不少于10000台的技术指标要求。平台已经在安徽省进行了业务化运行。

开发了种肥药精准施用关键技术装备

针对玉米精量播种需求，研究了基于作业速度实时检测的播种量同步控制技术，研制了玉米精量播种系统，基于嵌入式车载终端，开发了精量播种控制作业控制软件，并开发了玉米播种机多参数监控系统。

开发了风送式侧深精准施肥装置，采用电机驱动排肥、风送肥料、GPS测速的工作原理，侧位深施化肥的施肥方式，采用车辆行驶速度与排肥驱动电机转速实时匹配的精准施肥控制算法，当预置施肥量为300 kg/hm2时，车辆行驶速度为3.6 km/h时，施肥量偏差控制在6%以内。

设计了自走式水田变量喷杆喷雾机，该机具地隙高、功率大、水田通过性能好，可以根据作业速度实时调节喷雾量。

3.专业领域科技发展趋势

精准农业是21世纪现代农业科技发展的重要方向。精准农业技术装备包含范围很广，主要包括各种农业专用传感器、农业智能仪器装置、基于硬件的农业智能系统、农业智能作业装备、农业机器人技术系统和农业物联网技术系统等。

现代信息技术在农机管理、生产、农机化新技术、农机作业服务市场中的作用日益突出，“互联网+农机”的创新模式日益增加，越来越多的用户在农机生产管理和服务中，以及在农机田间作业过程监管中依赖于农机信息化技术装备。基于智能传感检测技术、物联网技术、卫星导航定位技术、移动通信技术、大数据以及云计算等关键技术在农机装备集群管理、跨区作业调度、精准作业和远程运维中的应用研究，都将是未来农机装备实现自动化、智能化和信息化的研究和发展趋势。

从世界上现代先进农业装备技术与产品的发展进程来看，实际上就是农业机械装备专业技术不断融合液压、仪器仪表、自动控制、微电子、信息与生物等高新技术，向智能化、光机电液一体化方向快速演进的过程。农业智能装备技术与现代育种、栽培和农产品加工等其它技术的创新融合，正在世界范围内引发农业生产方式的重大变革。

目前，在美国、加拿大、德国、澳大利亚等发达国家，精准农业技术的应用研究已涉及小麦、玉米、水稻、大豆、土豆、果树等作物生产过程。其在大型拖拉机上配置GPS进行耕作已较为普遍。

如美国AGLeader公司的GPS 6000和6500自动导航设置，输入频率分别可达10赫兹和20赫兹，几乎能适应全部作业需求，并提供更好的精度；AGCO公司的Fieldstar系统、JohnDeere公司的GreenStar系统等都能实现拖拉机自动导航作业功能。

作业过程参数监测也日渐普及，如Precision Plangting公司的播种监控、产量测定系统，均能实时获取我们想要的作业参数，CASE公司的AFS系统，能测定机器行走距离、作业面积、瞬时谷物含水量和瞬时作物流量等参数，并实时计算产量。AGLeader公司的测产系统提供了最为方便的数据读取和共享功能，产量图和报告可以在没有网络的情况下自由从显示终端或者移动电子设备上读取。

（三）专业领域研究重点建议

1.专业领域研究重点内容

“十五”以来，我国精准农业技术装备在研发和应用方面快速发展，初步形成了较为健全的精准农业智能装备研发制造体系，一批科技含量高、适应性强、性能稳定可靠的农业新技术装备在生产中得到应用，农业生产标准化作业程度明显提高，集播种、耕整、肥药、收获于一体的机械化复式作业应用范围不断扩大。

但在产品研发、加工制造工艺和产品性能稳定性，以及农业装备的智能化、自动化和机电一体化程度上，与国外存在较大差距，在实际农业生产中推广应用存在一定的问题。

结合新形势下国家农业现代化与绿色发展战略，为推动资源节约、环境友好的可持续发展农业，以推进农业科技创新和加快农业科技推广应用为目标，面向主要粮食作物和经济作物、设施农业等生产环节全程精准生产需要，根据不同地域农业生产特点和农艺要求，开展主要环节智能化农机装备关键技术研究，建设以精准农业技术装备和农业物联网为重点的农业全程信息化和农业机械智能化技术装备体系。

重点开展精准农业信息快速获取、农田精准作业导航与变量作业控制、农机物联网、肥水药精准实施装备、智能化农田作业机器人等一批共性关键技术研究，并结合区域性作物开展全程精准作业生产技术装备研究，研发实用化的技术产品，结合特定地域特点开展集成示范应用，构建适合地域农业生产特点的全程精准作业生产技术体系，加快我国现代农业发展，大幅度提高我国农业全程化精准生产的技术装备水平和管理智能化水平，实现技术创新，产业发展以及人才队伍相融合。

（1）农机装备电子、总线与智能测控技术

面向国内农机行业未来5至10技术和产业发展需求，开展大型农机装备通用电子控制与总线技术研究，研发农业作业控制和工况监测电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）技术；研究基于控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线的ECU单元通讯技术，研究兼容农林用拖拉机和机械--串行控制和通信数据网（ISO 11783）协议开发ECU底层驱动及相关共性作业智能控制算法，形成一批支持通用作业参数检测、智能控制的农机电子控制单元产品。

研发符合总线标准的嵌入式车载终端，重点开展兼容ISO 11783协议的拖拉机ECU、虚拟终端、任务控制、文件服务、诊断服务技术研究，研制一批具备总线协议接口、先进适用的通用智能农机终端。构建标准化的农机ECU开发环境和模块化作业控制和工况监测软件，建立适用于农机装备通用农机电子、总线技术与智能测控系统开发平台。

（2）基于北斗的农机定位导航与作业控制技术

面向农机精准作业技术需求，研究基于北斗的农机定位导航与作业控制技术。重点研究北斗定位技术、GNSS互操作、多姿态传感器融合、导航定位与姿态估计等关键技术，融合北斗、GPS、惯性测量单元、航姿参考系统等多种传感器信息，研制符合农机作业定位、导航和种肥药施用作业控制技术要求的北斗多模定位测姿技术设备；研发农机自动转向控制、智能导航控制和通用作业控制技术，集成高精度北斗多模定位测姿系统，形成基于北斗的农机装备自动驾驶系统与作业控制系统，研制基于北斗的农机自动导航与精准作业控制技术产品。

（3）典型作物全程机械化精准作业技术装备

以小麦、玉米、水稻、棉花等典型作物的全程机械化生产为重点，针对整地、播种、施肥、施药和收获等关键作业环节，研究开发先进适用的精准生产作业技术装备。

重点开展GNSS控制智能平地技术装备、精准播种技术装备、精准施肥技术装备、稻麦精准追肥技术、智能化精量喷药技术装备、智能收获技术装备、精准采棉机和智能化保护性耕作技术装备等方面的研究；结合区域性农业生产特点，突破GNSS控制平地技术、精密播种智能控制技术、精准追肥技术、水田精准施肥技术等关键技术，研发一批能够满足区域性作物全程精准生产需要的智能化作业装备。

（4）农机物联网技术

物联网技术在农业机械生产与管理中的应用是农业信息技术发展的新阶段。运用物联网技术开展现代农业装备作业参数信息获取与智能控制一体化技术研究，实现农机智能化管理与服务，探索农机协同作业控制技术；重点研究农机集群生产作业过程中作业位置、运行状态等信息的实时感知技术，作业农机的工况信息实时监测和故障预警技术，研究拖拉机、收获机、作业机具协同作业智能控制关键技术和主-从协同作业自动导航技术；研发面向垦区、家庭农场、农机合作社等规模化生产经营单位的农机物联网智能化监控装置与实用化车载终端产品，构建农机智能化监控与管理服务平台系统，通过农机化与信息化融合，提升我国现代农业机械装备的智能化水平。

（5）基于农田作业机器人的农情信息获取与作业控制技术

结合大田作物生产与设施农业生产需要，开展智能化农田作业机器人技术研究，开展基于机器视觉、生物信息模式识别、光谱分析和多传感器信息融合的生物环境信息识别理论方法和关键技术研究；适应生物材料处理的多自由度机械手机构及智能伺服机构控制理论、方法和农业智能机器人共性关键技术基础研究。在果蔬采摘、大田精准锄草机器人等领域开展应用研究，开发一批适合农田作业的实用化农业智能机器人产品。

开展农业无人航空关键技术研究，重点研制高可靠性、低成本的农用微小型无人机，研究超低空飞行姿态高稳定性自动导航控制、微小型无人机信息获取传输与控制、基于无人农业航空器的作物养分与病虫害信息快速解析、无人机植保装备等关键技术系统。

2.专业组重点建议

（1）积极推进精准农业技术装备在农业生产领域的推广应用工作

专业组在加大科研投入的同时应通过政府积极引导，充分发挥市场在资源配置上的作用，整合科研院所、企业和用户资本、人才、技术资源，继续发挥规模化农场的示范带头作用，积极探索规模化生产条件下智能化农机装备相关技术装备推广应用方式，在实际生产过程中推广智能化农机装备相关技术产品，构建适合相关作物高效机械化精准作业技术体系与模式，建立相关作物规模化生产全程机械化精准生产技术体系。

有步骤地在规模化农场开展农机智能化监控管理物联网关键技术相关示范工作，结合农场农机生产管理的需要，运用物联网技术构建农场农机智能化监控管理系统，进行系统集成和配套化示范应用，推进农机物联网技术在农机管理与服务过程中的应用。

（2）加强产学研联合开发机制，推进智能化农机装备产业化发展

在精准农业技术装备的研发应用中，要运用有效的运行机制，充分利用现有条件和资源，进行优化配置和整合。一是依托大型企业，联合行业科技力量，整合科技资源，对行业共性、关键性、前瞻性技术进行联合开发，并在重点企业实现产业化，形成重大平台技术的联合开发、成果共享和技术扩散的机制，成为面向行业、开放式、具有国内领先水平和国际先进水平的行业技术开发主体。

二是深入推进产学研联合，推进行业技术创新战略联盟建设，实施项目产学研联合开发工程，支持企业与高等院校、科研院所等通过联合研究、委托开发、成果转化、共建研究开发机构和科技型企业实体等，开展多种形式的产学研联合，逐步形成以企业为中心、高等院校和科研院所广泛参与、利益共享、风险共担的科学化、制度化、规范化的产学研联合机制，共同开发智能化农机装备的核心技术和重大关键平台技术。

建立以发挥高校的基础研究优势、科研院所的应用开发和工程转化优势以及生产企业的生产示范优势三者相结合的研究开发体系。

（3）加强精准农业技术产业人才队伍的建设

加快建立精准农业技术人才的培养机制、激励机制和竞争机制，培养具有国际水平的精准农业技术装备研究与推广应用人才。精准农业技术装备的开发和产业化经营，需要培养造就一大批既要掌握现代信息高新技术，又要善于经营管理现代信息产业的高级专业人才。

采取多种手段、多种形式、各种切实可行的措施，大力开展对精准农业技术人才的培训。通过各种手段在农村加强宣传精准农业相关技术的重要性，加深农民对先进技术装备的认识，加强农业人才培养，提高农民整体素质，为精准农业技术装备更好的在实际生产中应用提供人才保障。