（一）專業(yè)組工作開展情況

組織參加國際、國內(nèi)全國性、區(qū)域性各類型農(nóng)業(yè)機(jī)械展覽會及系列主題活動，了解國內(nèi)田間管理機(jī)械的總體發(fā)展現(xiàn)狀和區(qū)域性需求；圍繞植保、灌溉、施肥中耕等田間管理關(guān)鍵機(jī)械，針對玉米、大豆、水稻、林果業(yè)等作物的機(jī)械化生產(chǎn)難題，通過廣泛的實地調(diào)研與深入的專題研討，了解田間管理機(jī)械存在問題和需求，明確了全國和部分區(qū)域研究重點和技術(shù)路線；多次組織圍繞田間植保、水田中耕、灌溉及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)為主題的國內(nèi)外學(xué)術(shù)研討、應(yīng)用推廣培訓(xùn)會，內(nèi)容涵蓋施藥技術(shù)、農(nóng)藥安全性、節(jié)水灌溉技術(shù)、水稻田間管理機(jī)械化、果園田間管理機(jī)械化等問題，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，推動田間管理機(jī)械適用技術(shù)的應(yīng)用推廣。具體內(nèi)容包括：

1.學(xué)術(shù)交流活動

參加國際國內(nèi)各類專題技術(shù)研討、各類展覽展會，了解田間管理機(jī)械的先進(jìn)技術(shù)與發(fā)展趨勢，進(jìn)一步凝練出我國田間管理機(jī)械化發(fā)展重點方向，通過學(xué)術(shù)交流，探討合作重點，優(yōu)勢互補(bǔ)，聯(lián)合攻關(guān)，達(dá)到協(xié)同創(chuàng)新的目標(biāo)。

——2015年度

（1）2015年1月，專家組成員參加了在南京召開的農(nóng)業(yè)部農(nóng)機(jī)化科技創(chuàng)新專業(yè)組工作會議，梳理了專家組成立以來開展的工作、專業(yè)方向科研進(jìn)展與取得的成效并圍繞現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及田間管理領(lǐng)域的重大技術(shù)需求，提出了“十三五”及至2030年田間管理機(jī)械方向研究重點。

（2）為進(jìn)一步明晰今后田間管理機(jī)械化發(fā)展的重點任務(wù)。組織田間管理組專家成員多次開展未來5-10年技術(shù)發(fā)展重點方向和“十三五”專題研討會，組織專家參加在武漢召開的“十三五”需要解決的農(nóng)機(jī)化重大技術(shù)問題座談會，組織參加2015年農(nóng)機(jī)工業(yè)技術(shù)改造工作會議暨農(nóng)機(jī)工業(yè)“十三五規(guī)劃”研討會，重點圍繞農(nóng)機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀與形勢、需求分析、發(fā)展目標(biāo)、戰(zhàn)略任務(wù)、實施方案、政策措施、組織實施等七個方面開展了深入討論。

（3）組織專家參加全國農(nóng)業(yè)機(jī)械及零部件展覽會、第三十一屆中國植保信息交流暨農(nóng)藥器械交易會、青島國際農(nóng)機(jī)展，通過展會了解田間管理機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀和需求。

（4）針對水稻田間管理機(jī)械化，4月24日-25日，在杭州組織召開“超級稻精密育插秧與芽谷精量直播技術(shù)研究學(xué)術(shù)會議”，來自全國南方8省市40余人參會，重點討論超級稻精密育秧、插秧和精量直播等研究現(xiàn)狀，應(yīng)用方式，以及今后的發(fā)展。

（5）針對果園植保施藥技術(shù)，6月21日，組織果園高效植保機(jī)具與施藥技術(shù)現(xiàn)場交流會議，與會專家在全國果園植保機(jī)械的需求與發(fā)展趨勢、我國果園藥械與施藥技術(shù)、西北果園機(jī)械化現(xiàn)狀及我國蘋果產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢與蘋果病害防治等方面進(jìn)行了充分溝通交流座談。

（6）針對新疆地區(qū)的田間管理機(jī)械化發(fā)展， 7月-8月，組織灌溉技術(shù)方向?qū)＜腋靶陆幼訁⒓訃易匀豢茖W(xué)基金委組織召開的第139期“雙清論壇”、到新疆昌吉參加“中國棉花學(xué)會2015年會”，同與會專家一起，針對新疆膜下滴灌棉花水肥一體化、土壤鹽堿化防控、耕層土壤干化及耕地質(zhì)量退化、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的膜下滴灌水肥精準(zhǔn)灌溉技術(shù)等進(jìn)行研討，了解棉花膜下滴灌生產(chǎn)全程機(jī)械化應(yīng)用情況、存在問題及未來主攻方向和發(fā)展趨勢，凝練提出了供基金委參考的未來3-5年建議資助的重點研究方向。11月，組織專家參與新疆地區(qū)農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新發(fā)展座談會，面向新疆棉花、西紅柿、秸稈飼草等優(yōu)勢作物，圍繞“十三五”期間新疆農(nóng)機(jī)裝備智能、高端、市場化的主攻方向，從科技創(chuàng)新的角度出發(fā)，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，推動實現(xiàn)大農(nóng)業(yè)與畜牧業(yè)相結(jié)合，促進(jìn)新疆農(nóng)機(jī)裝備的發(fā)展。

（7）瞄準(zhǔn)燕麥?zhǔn)w麥全程機(jī)械化，8月，組織國家燕麥?zhǔn)w麥技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系專家、大同試驗站、右玉試驗站站長等與農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，共同探討從鹽堿地改造、保護(hù)性耕作、精少量免耕播種、田間植保管理、高效節(jié)水灌溉、谷物和秸稈收獲以及收獲后處理等產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后全程機(jī)械化技術(shù)裝備，就擬建專業(yè)團(tuán)隊服務(wù)于燕麥?zhǔn)w麥技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系初步達(dá)成共識。

（8）積極開展國際學(xué)術(shù)交流，引進(jìn)來走出去相結(jié)合。6月，組織參加由全國政協(xié)副主席、國家科技部萬鋼部長率領(lǐng)的中國科技代表團(tuán)赴巴西利亞出席第二屆中國—巴西高級別科技創(chuàng)新對話會議，就中巴農(nóng)業(yè)裝備領(lǐng)域技術(shù)合作的環(huán)境條件，保護(hù)性耕作、植物保護(hù)裝備技術(shù)方面的合作方面進(jìn)行了深入溝通。9月，組織英國哈珀亞當(dāng)斯大學(xué)Simon Blackmore教授做了以“Robotic Agriculture research at Harper Adams University”為題的學(xué)術(shù)報告，介紹了微耕-精準(zhǔn)播種-作物監(jiān)測-精準(zhǔn)中耕-選擇性收獲的全作物種植鏈精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的理念，就農(nóng)用無人機(jī)研發(fā)、農(nóng)機(jī)自動導(dǎo)航邊界識別、農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展方向等方面進(jìn)行了深入探討；組織專家參加了在美國加州伯克利市召開的中國科技部-美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)科技合作聯(lián)合工作組第十三次會議，和美方節(jié)水技術(shù)負(fù)責(zé)人Steven Evett教授交流了變量噴灌機(jī)（VRI）技術(shù)及產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)無人機(jī)在變量噴灌機(jī)中水肥藥精準(zhǔn)噴灑GIS處方圖生成應(yīng)用等。10月，組織專家參加由中國科技部與比爾及梅琳達(dá)•蓋茨基金會聯(lián)合主辦的2015大挑戰(zhàn)年會，并負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)小農(nóng)機(jī)械化分會及小型農(nóng)機(jī)具展覽工作，召集了國內(nèi)5家行業(yè)知名企業(yè)參加了小型農(nóng)機(jī)具展覽，共展出適宜非洲等國家農(nóng)業(yè)需求的20余臺套小型農(nóng)業(yè)裝備，內(nèi)容涵蓋耕整、播種、收獲、種植、植保及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，展品選擇有針對性且內(nèi)容豐富，吸引了大批非洲參會官員、農(nóng)機(jī)專家等觀展，與展商溝通咨詢和洽談，推動我國的農(nóng)機(jī)技術(shù)和裝備走向非洲。11月，組織專家組成員參加了在加利福尼亞州長灘市舉行的2015年USDA-MOST中美合作旗艦項目節(jié)水技術(shù)研討會及美國灌溉展會，了解國際節(jié)水灌溉技術(shù)與裝備研究現(xiàn)狀；組織專家組成員訪問了美國普渡大學(xué)、美國維蒙特灌溉公司，就精確變量灌溉控制技術(shù)在噴灌機(jī)的應(yīng)用進(jìn)行了合作交流，并參觀了維蒙特灌溉公司噴灌機(jī)生產(chǎn)車間。

（9）積極參與國內(nèi)行業(yè)協(xié)會學(xué)會各類活動，了解行業(yè)技術(shù)發(fā)展與趨勢。8月，組織專家參加中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會2015年學(xué)術(shù)年會，來自全國1100多名代表參加會議，聽取了國家發(fā)改委胡恒祥巡視員、中國工程院院士汪懋華、蔣亦元、羅錫文、康紹忠、陳學(xué)庚，趙春江教授、包軍教授分別作的主題報告，了解技術(shù)發(fā)展方向。11月16日-19日，組織專家參加第六屆亞洲精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)會議，會議主題是“精耕細(xì)作，減少化肥農(nóng)藥的施用”，來自15個國家和地區(qū)的有關(guān)科研院所、高校、學(xué)會、協(xié)會、企業(yè)等單位的領(lǐng)導(dǎo)和專家300多人出席了會議，了解精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢。12月，組織專家參加了中國水利企業(yè)協(xié)會灌排設(shè)備企業(yè)分會2015年工作會議，重點討論和學(xué)習(xí)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與灌溉新技術(shù)。

（10）瞄準(zhǔn)航空植保技術(shù)發(fā)展需求。組織參加“中國農(nóng)業(yè)工程農(nóng)業(yè)航空分會成立大會暨農(nóng)業(yè)航空植保技術(shù)”、“小麥農(nóng)藥使用技術(shù)研討會”、“農(nóng)用遙控飛行植保機(jī)標(biāo)準(zhǔn)研討會”、“新型植保機(jī)械防治效果技術(shù)座談會”、“第七屆精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與航空施藥技術(shù)國際學(xué)術(shù)研討會”、“中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會農(nóng)業(yè)航空分會學(xué)術(shù)年會” 、“中國國際農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用技術(shù)高峰論壇”等，為農(nóng)藥減量施用和航空施藥技術(shù)與裝備的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。為推進(jìn)植保無人飛機(jī)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂進(jìn)程，相繼組織舉辦了“遙控飛行植保機(jī)安全技術(shù)討論會”、“農(nóng)用遙控飛行植保機(jī)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)討論會”、“農(nóng)用飛行植保機(jī)標(biāo)準(zhǔn)研討會”、“遙控飛行植保機(jī)標(biāo)準(zhǔn)討論會”等會議。

（11）積極做好行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作。組織召開了全國農(nóng)機(jī)標(biāo)委會排灌設(shè)備和系統(tǒng)分技術(shù)委員會二屆二次年會暨標(biāo)準(zhǔn)審查會、全國農(nóng)機(jī)標(biāo)委會第四屆植保與清洗機(jī)械分技術(shù)委員會年會暨標(biāo)準(zhǔn)審查會，按照國家標(biāo)準(zhǔn)改革相關(guān)政策和中國制造2025對標(biāo)準(zhǔn)化工作提出的要求，結(jié)合農(nóng)業(yè)部一控兩減方案目標(biāo)和國內(nèi)排灌、植保機(jī)械現(xiàn)狀，標(biāo)委會明晰了排灌機(jī)械、植保機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀、形勢和任務(wù)，以及“十三五”排灌機(jī)械、植保機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化工作重點，審查通過了《農(nóng)林機(jī)械安全 第6部分 噴霧機(jī)和液態(tài)肥料撒布機(jī)》、《農(nóng)林機(jī)械 背負(fù)式噴霧(噴粉)機(jī) 安全要求（送審稿）》、《井用潛水泵》（英文版）3項國家標(biāo)準(zhǔn)（送審稿）和《無泄漏磁力傳動塑料自吸泵》、《立式自吸泵》等9項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

——2016年度

（1）積極參與農(nóng)業(yè)全程全面機(jī)械化發(fā)展研究工作。1月19日，組織專家參加農(nóng)業(yè)部農(nóng)機(jī)化司主持的“我國農(nóng)業(yè)全程全面機(jī)械化面臨的新挑戰(zhàn)”座談會，會議主題是“十三五”期間我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展方向和重大項目，30余名農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝專家參加。8月21日-22日，組織專家參加中國工程院咨詢項目“我國農(nóng)業(yè)全程全面機(jī)械化發(fā)展面臨的新挑戰(zhàn)和應(yīng)對策略”階段性交流會，參加會議由30余人，針對實現(xiàn)全程全面機(jī)械化進(jìn)行討論交流。

（2）組織專家參加3月全國農(nóng)業(yè)機(jī)械及零部件展覽會，10月中國國際農(nóng)業(yè)機(jī)械展覽會，第三十二屆中國植保信息交流暨農(nóng)藥器械交易會，讓大家現(xiàn)場觀看與體驗國內(nèi)外先進(jìn)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的優(yōu)良性能，通過展會了解最新田間管理機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀和需求。

（3）節(jié)水灌溉方面，3月，組織專家參加在北京國家會展中心舉辦的節(jié)水灌溉展，并做《我國排灌機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀》報告。8月19日-21日，組織專家赴湖北武漢協(xié)助承辦了“中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會農(nóng)業(yè)水土工程專業(yè)委員會第九屆學(xué)術(shù)研討會”，圍繞精確灌溉裝備、變量噴灑技術(shù)、低能耗多功能噴灌機(jī)組研發(fā)、應(yīng)急性抗旱移動式灌溉系統(tǒng)、田間水肥藥一體化施用技術(shù)等進(jìn)行了專題討論。9月22日-24日，參加了在山東萊蕪召開的“第十次全國微灌大會”，重點圍繞節(jié)水裝備技術(shù)提升和水肥一體化推廣開展學(xué)術(shù)交流，深入總結(jié)我國微灌發(fā)展的經(jīng)驗，展示微灌技術(shù)的研究成果，梳理微灌行業(yè)發(fā)展中的問題，探討微灌行業(yè)發(fā)展的方向。10月20日-21日，組織專家參加在河南新鄉(xiāng)由中國水利學(xué)會農(nóng)村水利專業(yè)委員會與中國國家灌排委員會聯(lián)合召開的2016年學(xué)術(shù)年會，圍繞“理論指導(dǎo)與實踐探索相結(jié)合，推進(jìn)農(nóng)村水利現(xiàn)代化”主題展開了研討。12月，組織專家參加中國農(nóng)機(jī)工業(yè)協(xié)會排灌分會年會，著重討論排灌機(jī)械行業(yè)的發(fā)展及趨勢；組織第三屆全國節(jié)水灌溉裝備與技術(shù)戰(zhàn)略研討會。

（4）瞄準(zhǔn)田間管理機(jī)械精量化、信息化，10月，組織專家參加 2016“智能化精準(zhǔn)施藥、施肥”國際學(xué)術(shù)研討會，來自美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究中心首席專家Dr. Zhu，與全國有關(guān)高等院校、科研院所、農(nóng)機(jī)管理部門等50余名代表出席了會議。11月，組織召開第五屆國際精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空會議，旨在促進(jìn)農(nóng)業(yè)航空領(lǐng)域的國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流，提升我國農(nóng)業(yè)航空的研究與應(yīng)用水平。與會專家在會議期間就精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)基礎(chǔ)/應(yīng)用基礎(chǔ)研究、霧化噴嘴等關(guān)鍵部件研究及其應(yīng)用、遙感和農(nóng)情信息采集與分析、農(nóng)業(yè)航空施藥效果評估、農(nóng)業(yè)航空大數(shù)據(jù)等議題展開討論和交流。12月，組織召開2016年農(nóng)業(yè)全程機(jī)械化電子監(jiān)測研討會，重點推介了“農(nóng)機(jī)作業(yè)全程電子監(jiān)管云服務(wù)系統(tǒng)” 包括深松作業(yè)、秸稈覆蓋率、精量播種、玉米籽粒直收、馬鈴薯播種收獲等子系統(tǒng)，能實現(xiàn)作業(yè)質(zhì)量參數(shù)實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)顯示、圖像抓拍、北斗定位、遠(yuǎn)程傳輸、聲光報警、機(jī)具識別校正等功能，已在吉林等省推廣1000余臺，補(bǔ)貼作業(yè)面積近200萬畝。系統(tǒng)功能豐富、涵蓋面廣、技術(shù)領(lǐng)先、平臺穩(wěn)定，吉林省依據(jù)電子監(jiān)測發(fā)放深松補(bǔ)貼，保障了國家補(bǔ)貼資金的公開透明，促進(jìn)了深松作業(yè)的落實，秸稈覆蓋率、玉米籽粒直收等電子監(jiān)測系統(tǒng)更是首創(chuàng)，為吉林省保護(hù)性耕作等作業(yè)補(bǔ)貼監(jiān)管提供了技術(shù)手段。

（5）國際風(fēng)洞聯(lián)合試驗取得突破。2015-2016年期間，通過與美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)航空技術(shù)研究中心Ivan Wayne Kirk教授、美國農(nóng)業(yè)部Bradley Keith Fritz博士和澳大利亞昆士蘭大學(xué)Andrew John Hewitt教授合作，與田間管理機(jī)械化組的植保機(jī)械科研團(tuán)隊成員共同開展了“國際風(fēng)洞聯(lián)合試驗”。試驗圍繞Bradley Keith Fritz博士所提供噴嘴開展，旨在驗證試驗結(jié)果的重復(fù)性，也是對科研條件軟硬件的綜合考察。經(jīng)過兩年多的交流合作，植保機(jī)械科研團(tuán)隊在充分吸取兩位專家的建議，結(jié)合現(xiàn)有工作基礎(chǔ)，不斷優(yōu)化系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，改進(jìn)試驗方法。最終所得試驗數(shù)據(jù)與美國農(nóng)業(yè)部重點實驗室所得數(shù)據(jù)相符，到了專家的一致認(rèn)可。通過試驗進(jìn)一步探明了高速氣流作用下扁平霧流霧滴尺寸的動態(tài)變化規(guī)律，推進(jìn)了我國航空植保霧滴譜預(yù)測模型的建立。

2.調(diào)研培訓(xùn)

——調(diào)研活動

（1）2015年4月，組織專家赴黑龍江富錦市立興植保機(jī)械制造有限公司調(diào)研，了解水田自走式高地隙底盤、噴霧機(jī)現(xiàn)狀與發(fā)展。

（2）2015年6 月，組織專家赴斯里蘭卡考察當(dāng)?shù)靥柲芴崴椖?。針對?dāng)?shù)靥柲苜Y源充足，解決當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)主要集中無電偏遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉問題。

（3）2015年7月，組織專家赴武威、金昌調(diào)研，開展膜下滴灌水肥藥一體化高效灌溉施肥施藥試驗研究，論證八一農(nóng)場灌溉試驗示范推廣站建設(shè)的可行性及必要性，并對當(dāng)?shù)毓喔仁┓使芾泶胧┨岢龈倪M(jìn)建議。

（4）2015年7月，專家組成員隨同中國科協(xié)副主席陳章良教授帶領(lǐng)的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＜腋靶陆疄豸斈君R市、石河子市、克拉瑪依市及塔城市等地對節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行了調(diào)研，考察了新疆果業(yè)集團(tuán)、新疆泓科節(jié)水設(shè)備制造有限公司、額爾齊河管理局、新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院、克拉瑪依市特色農(nóng)業(yè)示范園區(qū)、西部牧業(yè)公司、新疆天業(yè)集團(tuán)、塔城庫魯斯大草原管理站等單位，并進(jìn)行了座談。通過對新疆節(jié)水灌溉技術(shù)與裝備發(fā)展應(yīng)用的實地調(diào)研，總結(jié)我國節(jié)水灌溉機(jī)械化發(fā)展存在主要問題，即節(jié)水灌溉產(chǎn)品設(shè)計和研制開發(fā)能力有限、產(chǎn)品核心技術(shù)落后、自動化水平低、缺乏產(chǎn)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備配套性和通用性低等。節(jié)水灌溉設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)數(shù)目雖然較多，但是單個企業(yè)的規(guī)模普遍較小，經(jīng)濟(jì)實力相對較弱，產(chǎn)品生產(chǎn)線主要引進(jìn)國外設(shè)備，上市的高效節(jié)水灌溉設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)很少。企業(yè)節(jié)水灌溉產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)和生產(chǎn)工藝多不過關(guān)，適用性和市場競爭力較差，產(chǎn)品使用壽命低，對后期維護(hù)不重視，以次充好，仿制嚴(yán)重，通過低價競爭提高中標(biāo)率，導(dǎo)致企業(yè)之間惡性競爭，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)的大中型規(guī)范化企業(yè)市場空間反而降低，阻礙市場健康發(fā)展，使該產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可持續(xù)。

（5）2015年6月、11月，專家組成員赴內(nèi)蒙古河套灌區(qū)、鄂爾多斯市、陜西榆林等地調(diào)研了噴灌機(jī)在農(nóng)場中的應(yīng)用情況，通過調(diào)查，初步了解了我國噴灌機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀。隨著土地流轉(zhuǎn)和規(guī)?；?jīng)營的推進(jìn)，以大中型噴灌機(jī)為代表的機(jī)械化田間灌溉技術(shù)和裝備的應(yīng)用將越來越被重視，具有廣闊的市場前景。機(jī)械化噴灌技術(shù)與覆膜滴灌技術(shù)比較，前者具有操作簡單、無白色污染等優(yōu)點，但在特別干旱的年份，容易產(chǎn)生灌水量不足導(dǎo)致作物受旱的情況發(fā)生。

（6）2015年8月，組織專家組成員參加由工信部裝備工業(yè)司機(jī)械處、中國農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)協(xié)會、中國農(nóng)機(jī)院科技部和卓勤咨詢公司等單位人員組成調(diào)研組，赴山東和安徽兩省多地，對福田雷沃、中聯(lián)重機(jī)等8家企業(yè)進(jìn)行考察調(diào)研，并與來自山東、安徽、河南、河北、江蘇、浙江、湖南等省，包括政府機(jī)構(gòu)、科研院所、社會團(tuán)體和農(nóng)機(jī)裝備制造企業(yè)在內(nèi)的30多家單位進(jìn)行調(diào)研座談，通過調(diào)研進(jìn)一步了解我國農(nóng)機(jī)裝備制造的發(fā)展情況，明確農(nóng)機(jī)裝備行業(yè)在研發(fā)、制造、應(yīng)用方面存在的主要問題及發(fā)展瓶頸，提出了《農(nóng)機(jī)裝備發(fā)展行動方案》以建設(shè)公共平臺、強(qiáng)化基礎(chǔ)共性、推進(jìn)先進(jìn)制造、發(fā)展高端產(chǎn)品、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新發(fā)展模式的重點行動等各項建設(shè)性的意見和建議。

（7）2015年10月，組織專家赴剛果金農(nóng)業(yè)部交流有關(guān)新農(nóng)村建設(shè)項目，其中包括新農(nóng)村周邊的灌溉方案的探討。

（8）2016年2月，組織專家赴江門、肇慶兩地政府主管部門、技術(shù)推廣部門、行業(yè)協(xié)會、龍頭企業(yè)、農(nóng)民合作社、種養(yǎng)大戶開展用戶調(diào)研，實地了解田間管理機(jī)械市場需求。

（9）2016年5月，組織專家赴牡丹江綜合試驗站考察學(xué)習(xí)，參觀綜合試驗站水田種植區(qū)及相關(guān)試驗設(shè)備等。

（10）2016年6月-7月，組織專家赴全國各地，對水稻、玉米、小麥、棉花、大豆等主要糧食和經(jīng)濟(jì)作物主產(chǎn)區(qū)的植保機(jī)械使用情況進(jìn)行了廣泛調(diào)研。從調(diào)研情況來看，盡管近幾年植保機(jī)械技術(shù)和產(chǎn)品有了長足進(jìn)步，旱地高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)、水田自走式噴桿噴霧機(jī)、植保無人機(jī)等較快發(fā)展，但是受到糧食收購價格下降、土地流轉(zhuǎn)規(guī)模較小等因素的制約，目前總體上我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營規(guī)模還較小，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的植保機(jī)械仍然存在著手動產(chǎn)品比重大、機(jī)動產(chǎn)品技術(shù)落后、新技術(shù)新裝備配置率低、適用性差、安全問題嚴(yán)重等問題，不符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。

（11） 2016年7月10日，在浙江惠多利農(nóng)資有限公司開展關(guān)于“農(nóng)藥安全運(yùn)輸裝備與系統(tǒng)研發(fā)”調(diào)研，并參與“農(nóng)藥安全運(yùn)輸裝備與系統(tǒng)研發(fā)”研討會，對項目關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研討。

（12）2016年8月，組織專家赴新疆、甘肅調(diào)研水澆地合理耕層結(jié)構(gòu)構(gòu)建、適宜耕作機(jī)械、田間灌溉技術(shù)需求等。

（13）2016年11月，組織專家赴福建三明綜合試驗站學(xué)習(xí)考察，重點參觀綜合試驗站育種、栽培等試驗基地，并座談了解育種過程中急需的水稻機(jī)械化。

（14）2016年12月，參加位于美國拉斯維加斯舉辦的灌溉展，展會上以GPS為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程定位控制展品居多，體現(xiàn)了未來灌溉信息化發(fā)展的必然趨勢。

（15）2016年12月24日，在新疆農(nóng)墾科學(xué)院進(jìn)行自走式高稈作物施藥技術(shù)與智能化裝備調(diào)研。

——培訓(xùn)活動

（1）2015年6月，組織專家組成員為農(nóng)業(yè)部管理干部學(xué)院舉辦的農(nóng)業(yè)部2015年萬名農(nóng)技推廣骨干人員(農(nóng)機(jī)第一期)培訓(xùn)班進(jìn)行了“延伸產(chǎn)業(yè)鏈，提升價值鏈—現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程解決方案”的專題講座。

（2）2015年10月，組織專家組對發(fā)展中國家20余名技術(shù)人員進(jìn)行了節(jié)水灌溉技術(shù)的培訓(xùn)，授課合計20學(xué)時。

（3）2015年9月，組織現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥高新技術(shù)高級研修班。邀請了院士、知名專家和一線科技研發(fā)人員，從農(nóng)業(yè)節(jié)水新技術(shù)、農(nóng)業(yè)節(jié)肥新技術(shù)、農(nóng)業(yè)節(jié)藥新技術(shù)三個專題幫助研修人員及時掌握國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的新知識和新技術(shù)，來自全國30個省市自治區(qū)直轄市的農(nóng)業(yè)委員會、農(nóng)業(yè)局、農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門、農(nóng)業(yè)科研院校、農(nóng)業(yè)企業(yè)、農(nóng)副業(yè)基地的代表160余人參加。

（4）2015年11月，組織專家組成員為哈薩克斯坦一行20余人講授了節(jié)水灌溉技術(shù)與裝備、無人機(jī)作物需水信息監(jiān)測等方面12學(xué)時課程。

（5）2015年組織參加了“泗洪小麥赤霉病、白粉病聯(lián)動防治活動”、江蘇溧水“農(nóng)用遙控?zé)o人植保機(jī)現(xiàn)場培訓(xùn)示范會”、陜西西安“一噴三防”及“新型植保機(jī)械現(xiàn)場演示示范會”、江蘇睢寧“現(xiàn)代施藥技術(shù)演示現(xiàn)場會”、陜西千陽“雙風(fēng)送靜電果園噴霧機(jī)示范現(xiàn)場會”、江蘇鹽城“農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心培訓(xùn)班”、江蘇南京“桂林市農(nóng)機(jī)管理人才培訓(xùn)班”、江蘇淮安“農(nóng)作物病蟲害專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治組織負(fù)責(zé)人培訓(xùn)班”等，累計技術(shù)指導(dǎo)培訓(xùn)超過2700人次。

（6）2016年4月，組織專家參與指導(dǎo)吉林大學(xué)畢業(yè)設(shè)計及卓越工程師培養(yǎng)項目。

（7）2016年5月到6月，依托中國農(nóng)機(jī)院，組織“發(fā)展中國家農(nóng)田水利自動與灌溉技術(shù)培訓(xùn)班”培訓(xùn)。本次培訓(xùn)是由國家商務(wù)部主辦，中國農(nóng)機(jī)院承辦，為期28天，共有來自斯里蘭卡、埃及、厄立特里亞、巴勒斯坦、約旦、贊比亞、加納、巴基斯坦、保加利亞、南蘇丹、及東帝汶11個發(fā)展中國家的29名農(nóng)業(yè)技術(shù)人員參加。培訓(xùn)以提高灌溉設(shè)備配套使用率、灌溉效率及灌溉水利用系數(shù)為目標(biāo)，重點開展農(nóng)田水利田間規(guī)劃培訓(xùn)，同時對大型機(jī)械化灌溉機(jī)具、微灌系統(tǒng)、泵站高效運(yùn)行、田間管道輸配水、渠道防滲技術(shù)、激光平地和田間管道小型施工設(shè)備關(guān)鍵選型技術(shù)進(jìn)行深入講解。另外，針對我國大田作物，結(jié)合現(xiàn)有農(nóng)業(yè)灌溉制度講解灌溉規(guī)劃的范例，以及未來農(nóng)田水利的發(fā)展趨勢。通過培訓(xùn)，使學(xué)員系統(tǒng)地了解、掌握田間灌溉機(jī)具與輔助設(shè)備主要參數(shù)，結(jié)合中國具有較強(qiáng)競爭力的灌溉產(chǎn)品，完成簡單的農(nóng)田水利規(guī)劃設(shè)計，為我國灌溉產(chǎn)品的走向世界奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

（8）2016年7月，組織專家組團(tuán)隊參加安徽省旱地高效植保機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)場演示會”。共有來自安徽省農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)推廣總站、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、各市（縣）農(nóng)機(jī)局、農(nóng)機(jī)推廣站以及各植保機(jī)械生產(chǎn)廠家90余人參加。通過本次演示會，專家組團(tuán)隊研發(fā)的3WZG-650型噴霧機(jī)受到了一致好評，起到了良好的推廣效果。

（9）2016年7月到9月，專家組團(tuán)隊研發(fā)的機(jī)具在山東濟(jì)寧兩河家庭農(nóng)場進(jìn)行了夏大豆施藥作業(yè)培訓(xùn)，培訓(xùn)農(nóng)戶10名，機(jī)手2名。

（10）組織多家農(nóng)用無人植保機(jī)生產(chǎn)企業(yè)、自走式噴桿噴霧機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在江蘇省宿遷市洪澤湖農(nóng)場進(jìn)行小麥赤霉病、白粉病等現(xiàn)場示范應(yīng)用與培訓(xùn)，組織培訓(xùn)人員400人。通過作業(yè)效率、防治效果等調(diào)查，一是檢驗企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，二是取長補(bǔ)短，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

（11）在江蘇、安徽等地進(jìn)行“高效節(jié)水灌溉與裝備使用技術(shù)培訓(xùn)”，現(xiàn)場安裝、使用、維護(hù)等，培訓(xùn) 300多人。

（12）在河南鄭州、湖南長沙、山東濱州、廣東廣州、上海等地組織開展“精準(zhǔn)生測噴霧技術(shù)”培訓(xùn)6次，進(jìn)行機(jī)具結(jié)構(gòu)原理、操作使用、故障維修等技術(shù)培訓(xùn)與指導(dǎo)，計220人。

（13）在河南新鄉(xiāng)龍泉村舉辦了“頻振殺蟲燈果園示范會”，對當(dāng)?shù)氐墓r(nóng)、農(nóng)機(jī)人員進(jìn)行了果園害蟲物理防治技術(shù)及裝備的培訓(xùn)，計100人。

3．取得成效

一是通過田間管理工作組專家的學(xué)術(shù)交流和市場調(diào)研，針對現(xiàn)有產(chǎn)品及技術(shù)中存在的問題，團(tuán)隊進(jìn)行了相關(guān)有針對性的研究，效果明顯。二是開展相關(guān)的技術(shù)培訓(xùn)和成果推廣應(yīng)用是田間管理機(jī)械化專業(yè)組工作的職責(zé)之一，為更新拓展農(nóng)業(yè)植保專業(yè)技術(shù)人才的知識，促進(jìn)我國田間管理機(jī)械化人才隊伍建設(shè)，通過現(xiàn)場指導(dǎo)、理論培訓(xùn)等形式，有效提升了廣大技術(shù)人員的水平。三是專家組瞄準(zhǔn)實際需求，凝練聚焦，針對目前田間管理機(jī)械存在的作業(yè)質(zhì)量低、參數(shù)調(diào)整和對行駕駛?cè)狈珳?zhǔn)監(jiān)控以及田間行走穩(wěn)定性差、傷苗率高等主要難題，組織行業(yè)優(yōu)勢單位強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同聯(lián)合成功申報了2017年智能農(nóng)機(jī)裝備專項重點研發(fā)計劃 “多功能田間管理作業(yè)技術(shù)裝備研發(fā)”項目，以主糧及棉花、甘蔗等經(jīng)濟(jì)作物規(guī)?；a(chǎn)對施藥、施肥、中耕、除草高效作業(yè)的需求為導(dǎo)向，以實現(xiàn)技術(shù)產(chǎn)品的市場化、實用化為目標(biāo)，按照“田間管理農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝調(diào)研—核心技術(shù)研究—關(guān)鍵系統(tǒng)裝置開發(fā)—裝備整機(jī)研制—田間試驗考核”的總體思路，通過項目實施，重點突破作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控、田間苗帶精確識別、多功能自走式底盤自適應(yīng)動力分配、精量施藥和精量配混施肥、深泥腳水田自走式底盤防滑減阻和穩(wěn)定行走等核心技術(shù)，開展多功能高地隙底盤、精量施藥機(jī)械、中耕培土/除草/精量配混施肥聯(lián)合作業(yè)機(jī)械、水田自走式植保機(jī)械等的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，開發(fā)研制中耕、施肥、除草、施藥等成套田間管理裝備，通過田間試驗考核，形成高效化、精細(xì)化、多功能田間管理作業(yè)技術(shù)及裝備體系。

（二）各專業(yè)科技發(fā)展情況

1.專業(yè)領(lǐng)域科技發(fā)展動態(tài)

國外田間管理機(jī)械化技術(shù)注重環(huán)保與資源節(jié)約，向智能化、精準(zhǔn)化、信息化 發(fā)展，實現(xiàn)了多作物全面全程機(jī)械化。我國田間管理機(jī)械技術(shù)總體落后，尤其是南方地區(qū)主要依靠人工或人機(jī)結(jié)合作業(yè)，存在勞動強(qiáng)度大、安全隱患多，作業(yè)效率低、質(zhì)量難保證；現(xiàn)有田間管理裝備的機(jī)械化、自動化和智能化水平相對落后，還不能滿足農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求，需要改進(jìn)、創(chuàng)新和提高。國外采用定量噴灑/防漂技術(shù)，農(nóng)藥有效利用率大于50%，國內(nèi)農(nóng)藥有效利用率30%以下，每年多消耗22多萬噸農(nóng)藥；國外采用測土配方施肥和定量、定位施肥技術(shù)化肥有效利用率50-60%，國內(nèi)化肥有效利用率30-40%，每年多消耗1000萬噸化肥；國外采用激光平地/管道輸水/噴、滴灌技術(shù)，灌溉用水利用率70-80%，國內(nèi)灌溉用水利用率42-45，每年多消耗980億方淡水。我國田間管理機(jī)械技術(shù)與裝備存在的薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵問題。一是灌溉機(jī)械方面，低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口，缺少適應(yīng)國情、低能耗精準(zhǔn)化的大中小型噴灌機(jī)組。二是施藥技術(shù)與機(jī)械方面，仍處于發(fā)達(dá)國家50-60年代的水平，手動噴霧器、中小型機(jī)動噴霧器、拖拉機(jī)配套噴霧機(jī)的市場占有量分別為93%、6%、1%，手動噴霧器完成78%的防治面積，只有30％左右的農(nóng)藥被有效利用，僅有0.1%左右可以作用于目標(biāo)病蟲。三是水田田間管理機(jī)械技術(shù)總體落后，主要依靠人工作業(yè)或人機(jī)結(jié)合作業(yè)，勞動強(qiáng)度大、安全隱患多、作業(yè)效率低、質(zhì)量難保證，尤其是智能化機(jī)械相對落后。四是林果業(yè)田間管理機(jī)械多以人工為主，適用機(jī)具缺乏。我國果園種植模式多樣，機(jī)械化程度低，主要依靠人工完成，作業(yè)效率低，成本高。

（1）施藥技術(shù)與裝備科技發(fā)展動態(tài)

① 施藥技術(shù)及噴頭部件研究進(jìn)展

——施藥技術(shù)方面，圍繞提高農(nóng)藥利用率、減少農(nóng)藥使用量、改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的根本目標(biāo)，仿形對靶噴霧、氣流和靜電輔助防飄噴霧、霧滴回收、基于衛(wèi)星定位和導(dǎo)航的精準(zhǔn)施藥等低污染、安全施藥技術(shù)將成為主流。美國農(nóng)業(yè)部應(yīng)用技術(shù)研究中心、加州大學(xué)戴維斯分校等研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)基于圖像分析技術(shù)，研發(fā)施藥霧滴沉積檢測快速采樣傳感系統(tǒng)和數(shù)字顯示系統(tǒng)，實現(xiàn)了沉積快速檢測和信息顯示功能；美國Trimble 公司開發(fā)了基于多源信息和可視化等技術(shù)的施藥機(jī)作業(yè)信息采集和監(jiān)控系統(tǒng)，用于測量田間植被覆蓋指數(shù)進(jìn)行變量施藥。美國CASE 公司將脈沖寬度調(diào)節(jié)技術(shù)（PWM）用于控制變量噴霧系統(tǒng)，實現(xiàn)精量施藥。國內(nèi)研究起步較晚，基本上以跟蹤研究為主。江蘇大學(xué)開展了施藥機(jī)械霧滴沉積量和分布均勻性測量方法及噴霧系統(tǒng)的在線探測技術(shù)的研究；中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研究了紅外熱像儀測溫技術(shù)獲取無人機(jī)噴霧沉積質(zhì)量的方法，北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心研發(fā)了基于利用電容傳感和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的霧滴沉積檢測系統(tǒng)，進(jìn)行霧滴沉積質(zhì)量的快速采集和分析。

——噴頭是植保機(jī)械的關(guān)鍵部件，國外特別重視對噴頭的研究，美國的Spraying System、Delavan、丹麥的Hardi、德國的Lechler、法國的Desmarquest & C.E.C.S.A等著名公司生產(chǎn)的噴頭規(guī)格齊全，種類繁多，并且根據(jù)不同的噴施對象研制許多特殊用途的噴頭，如離心式轉(zhuǎn)子噴頭、雙流噴頭、低飄移噴頭、不同霧錐角的實心、低量噴頭及空心系列噴頭和應(yīng)用非常廣泛的扁扇形系列噴頭等。這些先進(jìn)噴灑部件的開發(fā)應(yīng)用，大大減少了農(nóng)藥的用量，提高了農(nóng)藥的有效利用率，并減少了環(huán)境污染。國內(nèi)在此方面的研究還比較落后，盡管國內(nèi)開展了一定的研究，近年來，國內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)開始重視噴頭基礎(chǔ)理論研究，著力提高加工材料與工藝水平，使噴頭的質(zhì)量大幅提高。但與國外的研究相比，我國在噴頭類型開發(fā)與不同場景下的應(yīng)用研究還落后于歐美發(fā)達(dá)國家。主要表現(xiàn)在基礎(chǔ)研究薄弱，噴霧技術(shù)研究相對不足，噴頭、機(jī)具與農(nóng)藥的研究缺乏有機(jī)結(jié)合，研究偏重于在藥液的物理特性、噴霧技術(shù)以及噴頭布置方面。

②施藥測試技術(shù)研究進(jìn)展

——測試平臺是噴霧質(zhì)量評估與噴頭設(shè)計的重要手段。在噴霧均勻性測試方面，國外較早開展了噴頭噴霧的研究，研制了一系列的噴頭性能測試臺，技術(shù)不斷革新，并可以分段自動測定噴霧機(jī)噴霧量分布均勻性。國內(nèi)中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院、農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所、黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院等都研制了不同的噴頭性能試驗臺，盡管國內(nèi)在自動化程度、噴桿定位準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)的實時同步以及計算機(jī)的處理方面還有略微的不足，但是整體來看也基本滿足試驗測試需求。在飄移性評價方面，美國、德國、澳大利亞分別建有航空飄移風(fēng)洞，風(fēng)洞試驗研究方面，美國農(nóng)業(yè)部(USDA)Hoffmann、Fritz 和Lan 通過一系列噴嘴在低速風(fēng)洞中測得的尺寸和流量建立了WTDISP( Wind tunnel dispersion) 模型，然后用同樣的噴嘴做實際試驗，得到了很好的對比結(jié)果。國內(nèi)2014年7月農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研究設(shè)計了國內(nèi)首個植保專用低速風(fēng)洞。南京林業(yè)大學(xué)茹煜等對影響航空噴施霧滴飄移行為的相關(guān)因素進(jìn)行了分析，獲得了霧滴在側(cè)風(fēng)作用下的飄移預(yù)測模型，通過計算可以預(yù)測霧滴在側(cè)風(fēng)作用下的飄移距離，并在風(fēng)洞中進(jìn)行了實驗驗證。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)蘭玉彬團(tuán)隊對農(nóng)業(yè)航空噴施風(fēng)洞試驗技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。

——霧滴飄移檢測技術(shù)方面，美國農(nóng)業(yè)部(USDA)開發(fā)了一種霧滴沉積分布移動掃描系統(tǒng)，北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心研發(fā)了一種用于航空施藥的霧滴沉積傳感器。農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所提出一種較傳統(tǒng)檢測方法更為方便的CFD模擬方法，對N-3 型無人直升機(jī)施藥作業(yè)中藥液的飄移情況進(jìn)行分析，并通過試驗對該方法處理結(jié)果進(jìn)行驗證。

——航空施藥驗證技術(shù)方面。在模型技術(shù)方面，早在20世紀(jì)70年代末到80年代初，美國林業(yè)局就開始用最初的FSCBG ( Forestservice Cramer Barry Grim)模型計算機(jī)模型來分析和預(yù)測有人機(jī)航空施藥中霧滴飄移、沉積情況。美國農(nóng)業(yè)部(USDA)將FSCBG模型發(fā)展成為了著名的有人機(jī)航空施藥AGDISP模型，之后各國學(xué)者又對AGDISP模型進(jìn)行了改進(jìn)和完善。目前我國學(xué)者已經(jīng)開展適用于單旋翼植保無人飛機(jī)航空施藥的霧滴飄移、沉積預(yù)測模型研究，農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所的科研成果“基于模型的直升機(jī)航空施藥飄移預(yù)測方法”獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。航空施藥作業(yè)在線評價方面。農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研發(fā)的航路規(guī)劃與軌跡誤差分析方法，實現(xiàn)了農(nóng)用無人機(jī)飛行作業(yè)精度的在線測試；研發(fā)的作業(yè)覆蓋率與重噴漏噴率測試技術(shù)，實現(xiàn)了農(nóng)用無人機(jī)作業(yè)質(zhì)量的統(tǒng)計分析與評價；集成創(chuàng)制了基于GNSS與LBS的融合定位技術(shù)的作業(yè)效果機(jī)載監(jiān)測系統(tǒng)、安卓APP測試軟件及云管理平臺，建立了包含作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)效率、勞動生產(chǎn)率、作業(yè)面積的等關(guān)鍵性指標(biāo)的農(nóng)用無人機(jī)施藥效果綜合評價體系。

③地面植保機(jī)械施藥設(shè)備研究進(jìn)展

歐美是世界上生產(chǎn)植保機(jī)械的主要國家和地區(qū)，他們的設(shè)備和技術(shù)都代表著國際最高水平。美國John-Deere、CASE、法國Hardi、德國Amazone的產(chǎn)品廣泛采用機(jī)電液一體化技術(shù)，具有前進(jìn)速度、噴霧量、噴霧壓力及噴灑面積測控功能，在旱地用大型施藥機(jī)械方面處于國際領(lǐng)先地位；日本丸山（MARUYAMA）公司、井關(guān)（ISEKI）公司生產(chǎn)的水田自走式噴桿噴霧機(jī)則以高強(qiáng)度、輕型化材料應(yīng)用為代表，低表輕型自走式噴桿噴霧機(jī)發(fā)展方向。國外大中型植保機(jī)械廣泛采用了以下典型技術(shù)：1）精準(zhǔn)變量噴藥技術(shù)。也稱為在線變量噴藥控制系統(tǒng)，應(yīng)用了 GIS、GPS 和傳感技術(shù)，大大提高了農(nóng)藥的使用效率，減少了對環(huán)境的污染。2）靶標(biāo)識別技術(shù)。利用遙感技術(shù)和紅外技術(shù)對靶標(biāo)進(jìn)行識別，提高了噴藥的準(zhǔn)確性。3）風(fēng)幕技術(shù)。在傳統(tǒng)的噴桿式噴霧機(jī)的噴桿上增加一個風(fēng)筒，工作時，在施藥方向吹強(qiáng)風(fēng)形成風(fēng)幕，增強(qiáng)霧滴的穿透能力，減少霧滴的漂移，提高農(nóng)藥的附著率，提高農(nóng)藥的利用率，降低農(nóng)藥對環(huán)境的污染。4）液壓控制技術(shù)。在大中型植保機(jī)械的各個運(yùn)動環(huán)節(jié)采用液壓控制，利用液壓馬達(dá)驅(qū)動，優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)械的可靠性。

——在噴桿噴霧機(jī)研究方面，國外開展較早，國內(nèi)也做了大量的試驗研究工作，總的來看，相比國外，近年國內(nèi)在噴桿噴霧機(jī)的研究方面論文較多。國外美國田納西大學(xué)，俄亥俄州立大學(xué)對噴桿動態(tài)特性與噴施均勻性之間關(guān)系，噴桿的自動控制等進(jìn)行了研究，近幾年美國Continuum Dynamics， Inc公司，奧本大學(xué)，肯塔基大學(xué)等機(jī)構(gòu)，對噴桿噴霧機(jī)流場、霧滴沉積分布、藥液實時壓力和流量控制、基于處方圖的變量施藥等方面進(jìn)行了研究；意大利都靈大學(xué)使用實驗臺測試了噴桿高度和噴嘴類型對噴施效果的影響，波羅尼亞大學(xué)使用氣流輔助式噴桿噴霧機(jī)在科羅拉多進(jìn)行了馬鈴薯天牛防治試驗；其它國外大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)包括日本帶廣畜產(chǎn)大學(xué)、塞爾維亞諾維薩德大學(xué)、英國食品與環(huán)境研究局、比利時魯汶天主教大學(xué)等對噴霧沉積分布電腦仿真模擬，在噴桿高度、工作壓力與噴霧分布、均勻性之間的關(guān)系模型，噴霧飄移對周圍作業(yè)者和居民影響分析，霧滴飄移預(yù)測的二維擴(kuò)散模型等方面進(jìn)行了深入研究。國內(nèi)中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院對超高地隙風(fēng)幕式噴桿噴霧機(jī)的施藥性能和防飄移技術(shù)等進(jìn)行了研究，并在玉米和大豆作物上進(jìn)行了田間施藥試驗；山東農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)計研制了氣流輔助式噴桿彌霧機(jī)和高地隙噴桿噴霧機(jī)，并研究了噴桿噴霧機(jī)精確對靶施藥系統(tǒng)和噴霧工況參數(shù)對霧滴飄移的影響；江蘇大學(xué)設(shè)計研制了風(fēng)送式噴桿噴霧機(jī)，并對噴桿噴霧機(jī)機(jī)架的輕量化設(shè)計，機(jī)架動態(tài)特性分析與減振設(shè)計，噴桿有限元模態(tài)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，噴桿彈性變形分析與控制，噴桿高度及平衡在線調(diào)控系統(tǒng)等多方面進(jìn)行了研究和試驗；農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所在噴霧機(jī)噴桿結(jié)構(gòu)形狀及截面尺寸優(yōu)化，噴桿動力學(xué)仿真和試驗方面進(jìn)行了研究。

——在果園噴霧機(jī)的研究方面，國內(nèi)外對果園噴霧機(jī)均有較多研究，國外的研究論文相對更多一些。比利時天主教魯汶大學(xué)在果園噴霧機(jī)的CFD設(shè)計、建模、數(shù)值仿真和實驗室評價等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究，包括空氣輔助果園噴霧機(jī)的CFD原型設(shè)計、風(fēng)速風(fēng)向和不同噴霧機(jī)類型CFD模擬、果樹葉面對噴霧氣流的建模、基于CFD的果園噴霧機(jī)實驗室評估模型、不同果園類型條件下外界風(fēng)與噴霧機(jī)類型對沉積分布影響的數(shù)值分析；美國華盛頓州立大學(xué)進(jìn)行了空氣輔助果園噴霧機(jī)的沉積和覆蓋效果試驗，佛羅里達(dá)大學(xué)研究了根據(jù)樹葉密度調(diào)整氣流強(qiáng)度的方法；西班牙農(nóng)業(yè)研究院研究了空氣輔助噴霧器液滴運(yùn)動的歐拉-拉格朗日模型，萊里達(dá)大學(xué)進(jìn)行了果園變量噴霧器的原型設(shè)計、實施和驗證；斯洛文尼亞馬里博爾大學(xué)對蘋果園噴霧機(jī)噴霧飄移與噴霧傳播速度進(jìn)行了研究，盧布爾雅那大學(xué)研究了可變形空氣輔助果園噴霧機(jī)的實時定位算法；韓國首爾大學(xué)對果園噴霧作業(yè)過程中作業(yè)者暴露風(fēng)險的評價進(jìn)行了研究。國內(nèi)農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制了果園自走式風(fēng)送噴霧機(jī)，并研究了動力底盤設(shè)計，進(jìn)行了風(fēng)道氣流場仿真與試驗；南京農(nóng)業(yè)大學(xué)研制了自走式果園風(fēng)送定向噴霧機(jī)和氣流輔助靜電果園噴霧機(jī)，進(jìn)行了圓環(huán)雙流道風(fēng)機(jī)的設(shè)計，研究了自動對靶噴霧控制系統(tǒng)；山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等分別對在自走式果園定向和自動對靶風(fēng)送噴霧機(jī)、果園在線混藥型靜電噴霧機(jī)、變量噴霧的果園自動仿形噴霧機(jī)進(jìn)行了研究和試驗，西北農(nóng)林大學(xué)對果園空氣輔助噴霧器不同噴嘴的霧滴沉積特性進(jìn)行了試驗。

④航空施藥技術(shù)與裝備研究進(jìn)展

日本是使用無人機(jī)進(jìn)行農(nóng)業(yè)航空施藥的典型國家，在基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、作業(yè)規(guī)范、重要部件以及裝備等方面做了大量研究，能適合不同作業(yè)要求，目前用于農(nóng)業(yè)方面的無人直升機(jī)以雅馬哈公司的RMAX系列為主。近年來我國植保無人飛機(jī)呈高速發(fā)展態(tài)勢，市場已自發(fā)形成生產(chǎn)-銷售-服務(wù)的產(chǎn)業(yè)鏈。核心關(guān)鍵技術(shù)與日本、德國等還有較大差距，尤其在自主飛控技術(shù)、動力與載荷匹配、作業(yè)精準(zhǔn)和高效性等農(nóng)用適應(yīng)性關(guān)鍵技術(shù)方面亟待突破。為縮小與國外的差距，國內(nèi)相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了大量研究，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)蘭玉彬教授團(tuán)隊在無人直升機(jī)航空施藥參數(shù)優(yōu)化，航空噴施作業(yè)有效噴幅評定，航空噴施作業(yè)質(zhì)量評價及參數(shù)優(yōu)選方法等方面進(jìn)行了研究，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、江蘇大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所等也進(jìn)行了無人機(jī)航空噴施霧滴沉積與施藥參數(shù)優(yōu)化方面的研究。田間管理機(jī)械化專家組專家薛新宇、嚴(yán)荷榮研究團(tuán)隊于2008年開始了我國植保無人飛機(jī)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上的科研工作，研制了系列農(nóng)用植保無人機(jī)，在小麥、水稻上開展了系列的白粉病、赤霉病、稻飛虱、卷葉螟等病蟲害的植保無人飛機(jī)防治試驗，并將總結(jié)的技術(shù)模式在江蘇、黑龍江等地進(jìn)行了大面積的推廣，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。2014年至2015年期間，一大批新型農(nóng)業(yè)航空企業(yè)迅速誕生，植保無人飛機(jī)正式進(jìn)入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，植保無人飛機(jī)開始納入國家農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼試點，服務(wù)作業(yè)量劇增，大量銀行、保險、風(fēng)險投資開始涌入植保無人飛機(jī)市場，2016 年，我國載荷5 升以上的農(nóng)用無人機(jī)保有量已達(dá)4869 臺，超過日本位居世界第一；植保作業(yè)面積從2013 年的不足10 萬畝增長至2015 年的1016 萬畝；農(nóng)用無人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)從2010 年的不足10家增至2016 年的260 余家，無人機(jī)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用產(chǎn)值達(dá)5 億元。農(nóng)用無人機(jī)產(chǎn)品覆蓋單旋翼、多旋翼、油動、電動等品種，已形成具有中國特色的新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，具備了一定的國際影響力。

（2）灌溉技術(shù)與裝備方向研究進(jìn)展

世界淡水資源日益緊缺，而人類對糧食的需求也不斷上升，淡水資源已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展和世界糧食供應(yīng)的安全威脅。要破解耕地面積有限、淡水資源緊缺和世界糧食需求上漲之間的難題，發(fā)展節(jié)水灌溉成為關(guān)鍵。節(jié)水灌溉是以最低限度的用水量獲得最大的產(chǎn)量或收益，也就是最大限度地提高單位灌溉水量的農(nóng)作物產(chǎn)量和產(chǎn)值的灌溉措施。當(dāng)前世界各國節(jié)水灌溉的主要措施包括渠道防滲、低壓管灌、噴灌、微灌等。美國的有效灌溉面積為3.83億畝，不足我國的一半，但噴灌和微灌面積卻占54.4%。以色列的灌溉面積全部采用微灌和噴灌，其中微灌占了一半以上。瑞典、英國、奧地利、德國、法國、丹麥、匈牙利、捷克、羅馬尼亞等國家，噴灌和微灌面積占灌溉面積的比例都達(dá)到了80%以上。近20年來，全世界的微灌面積以平均每年33%的速度增長，總面積已達(dá)到5650萬畝。其中以色列、美國、法國、澳大利亞、南非、約旦、塞浦路斯等國微灌面積占灌溉面積的比例超過了5%；美國微灌面積達(dá)1575萬畝，占世界總面積的27.9%；近10年間，印度微灌面積增加了3.72倍。我國微灌面積僅占灌溉面積的0.5%左右，已落后于與我國在水資源、人口、土地面積和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等方面相類似的印度。低壓管道輸水在國外也很受重視，美國有近一半的大型灌區(qū)實現(xiàn)了輸水管道化；日本早在20世紀(jì)80年代，就有一半以上的新建農(nóng)田輸水網(wǎng)實現(xiàn)了管道化。在舊灌區(qū)改造中，加拿大的伯塔灌區(qū)、澳大利亞的倫馬克灌區(qū)都將原有的渠系改建為地下輸水管道。

①噴灌在國際范圍內(nèi)的應(yīng)用呈持續(xù)增長趨勢。

國際灌排委員會（ICID）31個成員國的噴灌面積已逾3億畝，占這些國家總灌溉面積的12%。我國的噴灌面積目前已超過4000萬畝，占有效灌溉面積的4.7%，也成為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的標(biāo)志和重要組成部分。“十五”期間，依托國家“863”等重大項目，在噴灌系統(tǒng)及新型管材管件與量配水關(guān)鍵設(shè)備及產(chǎn)品方面，開發(fā)出全射流系列噴頭、高效低能耗輕小型移動式噴灌機(jī)組、智能化大型自走式噴灌機(jī)組等一批適合中國國情、具有自主知識產(chǎn)權(quán)和國際競爭力的重大節(jié)水產(chǎn)品與設(shè)備，國產(chǎn)設(shè)備市場占有率由30%提高到50%，有力地推動了我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程。但是由于我國在這一領(lǐng)域起步較晚，與國外發(fā)達(dá)國家相比在理論研究和技術(shù)水平上仍存在一定差距。因此，無論從我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求還是與國際領(lǐng)先技術(shù)的差距來看，噴灌技術(shù)在我國還有很大的發(fā)展空間。

②微噴技術(shù)應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，水肥一體化需求迫切。

目前有關(guān)低能耗低壓滴灌技術(shù)與設(shè)備、以太陽能和風(fēng)能等為動力提水的微灌技術(shù)、深埋地下滴灌技術(shù)及微灌系統(tǒng)信息化、自動化與智能化技術(shù)與產(chǎn)品的研究已成為國內(nèi)外微灌技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注的熱點。隨著水資源供需矛盾的不斷加劇和農(nóng)業(yè)施肥所引起的面源污染日益嚴(yán)重，改進(jìn)傳統(tǒng)地面灌溉技術(shù)、提高地面灌溉方法的灌水、施肥質(zhì)量已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、節(jié)水節(jié)肥技術(shù)的重要組成部分，其中尤以地面灌溉條件下水肥一體化技術(shù)及配套施肥裝置研發(fā)需求最為迫切。

③噴滴灌系統(tǒng)尚不成熟。

現(xiàn)階段國內(nèi)外對噴滴灌系統(tǒng)的研究大多集中于大型灌區(qū)，對輕小型噴滴灌機(jī)組的研制尚屬初步階段。目前噴滴灌共用機(jī)組或系統(tǒng)一般以噴灌工況設(shè)計，滴灌減壓運(yùn)行，水泵、管路系統(tǒng)、噴頭、滴灌灌水器等匹配不盡合理，首部施肥設(shè)備采用傳統(tǒng)的壓差施肥罐，過濾設(shè)備選型與配置不科學(xué)，普遍存在能耗高、首部笨重及造價高等問題。隨著世界人口的增長和能源、水源危機(jī)的加劇，輕小型噴灌機(jī)組正朝著低壓噴灑、降低能耗；變量技術(shù)、精準(zhǔn)灌溉；綜合利用、多種用途、系列成套、性能可靠、自動化高的方向穩(wěn)步發(fā)展。注重提高裝置效率減少能耗，采用輕質(zhì)量材料減輕整機(jī)重量，提高機(jī)動性能，研制開發(fā)出既可用作噴灌又可用作管道輸水的大流量低揚(yáng)程輕小型噴灌機(jī)組。開發(fā)適應(yīng)低壓運(yùn)行、水量分布均勻的新型均勻噴灑噴頭。

④聚焦噴頭水力性能提升噴灌均勻度。

影響噴灌均勻度的因素有：噴頭結(jié)構(gòu)、工作壓力、布置方式、組合間距和風(fēng)速等。從工作壓力和結(jié)構(gòu)方面總結(jié)了影響噴灌均勻度的研究現(xiàn)狀。工作壓力是噴頭的基本參數(shù)，改變工作壓力會引起水量分布、射程、流量等方面的變化。1984年Ali、Barefoot等試驗發(fā)現(xiàn)，在低工作壓力時，單噴頭水量分布呈“環(huán)形狀”分布，隨著壓力的升高“環(huán)形狀”效應(yīng)逐漸減弱。1985年馬丁•弗里林豪斯登等以U64中強(qiáng)度噴頭為試驗對象，研究低工作壓力對水量分布、射程等因素的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)組合間距不變時，在低工作壓力下不能達(dá)到要求的均勻度。1988年倪秀才等探究多噴頭噴灌均勻度，發(fā)現(xiàn)當(dāng)風(fēng)速和布置間距不變的情況下，壓力越高，均勻系數(shù)越大。由上可見，工作壓力越高均勻系數(shù)越大，當(dāng)壓力越低均勻系數(shù)越小。通過改變噴頭結(jié)構(gòu)提高噴頭水力性能的措施主要有四種：增加副噴嘴、應(yīng)用異形噴嘴、采用多股流道和添加輔助裝置等，其中輔助裝置包括壓力流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和散水機(jī)構(gòu)。雖然目前已開發(fā)出基本符合生產(chǎn)需求的帶有副噴嘴的噴頭，但是未見相關(guān)文獻(xiàn)記載副噴嘴設(shè)計方法，也未建立副噴嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)與噴頭水力性能之間的關(guān)系。今后應(yīng)加強(qiáng)副噴嘴仰角、副噴嘴當(dāng)量出口直徑、副噴嘴噴管長度及主副噴嘴尺寸配比等方面的基礎(chǔ)研究，從而形成初步的設(shè)計方法。異形噴嘴的應(yīng)用能改善噴頭水量分布，提高噴灌均勻度。雖然異形噴嘴形狀千奇百態(tài)，但目前大多數(shù)為矩形或者以圓形為基礎(chǔ)的復(fù)合形狀，如美國Hunter公司的型號為PGJ、PGP的升降式旋轉(zhuǎn)噴頭噴嘴，美國Rainbird公司的“雨簾”噴嘴等。以后應(yīng)加強(qiáng)異形噴嘴形狀與噴頭水量分布之間關(guān)系的研究，逐步建立異形噴嘴設(shè)計方法。具有多股流道結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)噴頭將噴頭水量分布發(fā)揮到極致，是一種代替折射式噴頭的高均勻度高效節(jié)水低壓噴灌設(shè)備。目前這種多股流道技術(shù)已被多家公司應(yīng)用，如Nelson公司的中心支軸噴灌機(jī)旋轉(zhuǎn)噴頭A3000、B3000、S3000，Rain Bird公司的可用于升降式噴頭的RN系列旋轉(zhuǎn)噴嘴，Toro公司的PRN系列旋轉(zhuǎn)噴嘴，Hunter公司的MP系列旋轉(zhuǎn)升降噴頭等。由于多股流道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，生產(chǎn)成本高，國內(nèi)還未有公司應(yīng)用這種多股流道技術(shù)，有待進(jìn)一步開發(fā)。散水機(jī)構(gòu)可分為固定式和間斷式兩種，間斷式散水機(jī)構(gòu)相對固定式散水機(jī)構(gòu)，能夠在不減少射程的基礎(chǔ)上提高噴灌均勻度。但是目前還未建立這兩種散水機(jī)構(gòu)入水深度與水量分布、射程、均勻度等之間的關(guān)系。

⑤異形域節(jié)水節(jié)能噴灌方面。

國內(nèi)外開展異形域噴灌研究的起點及已存在的知識產(chǎn)權(quán)幾乎都在噴頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，已研制出多種樣機(jī)，但噴灑形狀不夠理想，成熟的產(chǎn)品還未投入市場。國內(nèi)對變量噴灑的理論研究具有一定的深度，采用變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)異形域噴灌研究的控制策略的適用性還處于試驗研究階段。變量施水精確灌溉的核心之一是根據(jù)地塊形狀或噴灑區(qū)域形狀變化的要求實現(xiàn)變量施水， 就是噴灌系統(tǒng)可以模仿灌溉地塊形狀或噴灑區(qū)域形狀的變化， 對其噴灑濕潤區(qū)域和灌溉水量進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)對整個灌溉地塊的均勻噴灌?？赏ㄟ^以下三種技術(shù)來實現(xiàn)：單噴頭變量施水技術(shù)、多噴頭組合變量施水技術(shù)以及噴灌系統(tǒng)變量施水技術(shù)。相對應(yīng)的變量噴灑噴頭的組合，以及智能型異形域節(jié)水節(jié)能噴灌系統(tǒng)。變量噴灑噴頭通過噴頭自身的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)非圓形噴灑域噴灑，簡單方便；智能型異形域節(jié)水節(jié)能噴灌系統(tǒng)采用變頻機(jī)組變量噴灑節(jié)能技術(shù)，通過控制普通圓形噴灑噴頭來實現(xiàn)，噴灑形狀準(zhǔn)確，節(jié)能效果明顯。管道式噴灌系統(tǒng)是噴灌的主要形式，分為固定式、半固定式和移動式噴灌系統(tǒng)。固定式系統(tǒng)操作方便，管理用工少，但單位面積設(shè)備投資高。半固定式、移動式系統(tǒng)設(shè)備利用率高，單位面積投資低，但勞動強(qiáng)度大，噴灌規(guī)模小。固定移動兩用軟管噴灌系統(tǒng)是一種地面軟管噴灌系統(tǒng)，能適合各種噴灌面積規(guī)模，可以根據(jù)需要固定或移動。設(shè)備利用率高，單位面積投資低，非常適應(yīng)我國農(nóng)村噴灌投資低、用工少的需要，具有廣闊的應(yīng)用前景。同時由于其用工省、使用靈活，在美國等發(fā)達(dá)國家也已得到廣泛應(yīng)用。在我國還未得到大面積應(yīng)用。

（3）中耕除草施肥作業(yè)技術(shù)與裝備

①水田中耕與除草、施肥技術(shù)

水田除草深施肥技術(shù)與裝備的發(fā)展將改變水稻除草嚴(yán)重依賴化學(xué)除草劑的現(xiàn)狀，減少過量施用除草劑對環(huán)境乃至食品安全產(chǎn)生的負(fù)面影響。水稻除草最佳時間與施肥最佳時間大致相同，所以除草與施肥的聯(lián)合作業(yè)就提高了作業(yè)效率，降低了作業(yè)能耗，進(jìn)而降低了水稻生產(chǎn)成本。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)村勞動力向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，勞動力成本將越來越高，采用機(jī)械化作業(yè)也可有效降低勞動力成本。綜上，在水稻機(jī)械化生產(chǎn)中，除草深施肥技術(shù)是一項適應(yīng)食品安全要求、符合中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展方向和滿足省工省時的市場化經(jīng)濟(jì)需要的技術(shù)，根據(jù)其技術(shù)所研制的水稻除草深施肥裝備也將有很好的應(yīng)用前景。

當(dāng)今世界水稻機(jī)械化生產(chǎn)采用兩大栽培體系：一是以歐美為代表的水稻直播機(jī)械化栽培體系，二是以日本為代表的水稻移栽機(jī)械化栽培體系。其中，水稻移栽以延長生長期、提高產(chǎn)量、確保糧食成熟等優(yōu)點在中國水稻生產(chǎn)中被廣泛采用。歐、美、澳等國水稻種子主要采用機(jī)械化直播，水稻品種多為常規(guī)稻，采用大型高速直播機(jī)或飛機(jī)撒播機(jī)播種， 撒播水稻種子分布無規(guī)律，植保機(jī)具無法下田。因此，歐美國家水稻田雜草防治以化學(xué)防治為主，即應(yīng)用飛機(jī)施用高效除草劑滅草，也有少數(shù)地區(qū)采用大功率、大幅寬中耕機(jī)具進(jìn)行機(jī)械除草（工作速度可達(dá)12km/h）。歐美等國家施肥機(jī)械技術(shù)處于領(lǐng)先水平，擁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機(jī)械，可同時完成施肥、耕耘和播種等作業(yè)。

亞洲國家水稻主要以移植種植為主，日本和韓國水稻機(jī)械化水平高，故為水稻機(jī)械化除草與施肥技術(shù)的發(fā)展提供了平臺。日本的生研機(jī)構(gòu)、井關(guān)、久保田和三菱農(nóng)機(jī)和韓國的Chukam機(jī)械等企業(yè)研發(fā)了一系列適合大田作業(yè)的乘坐式水稻除草機(jī)，和同產(chǎn)業(yè)和株式會社美善則研發(fā)了多款適合小田塊作業(yè)的手扶式水稻除草機(jī)。日本水稻除草機(jī)械有種類多、適用范圍廣等特點。自20世紀(jì)以來，久保田、洋馬農(nóng)機(jī)和八鹿鐵工株式會社等機(jī)構(gòu)研發(fā)了大批水稻施肥機(jī)械，能滿足不同用戶的需要。日本巴依克米株式會社研制的制肥、施肥成套產(chǎn)品，能將秸稈、雜草和樹枝制成肥料還田，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。

我國對水田中耕除草機(jī)的研究最早可以追溯到20世紀(jì)50年代。隨著除草劑在中國水稻生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，在相當(dāng)一段時間內(nèi)，水田機(jī)械除草方式在我國幾乎絕跡。近年來，隨著人們對環(huán)保和健康的重視，減量或無化學(xué)藥劑除草方式得到提倡，水田機(jī)械除草技術(shù)又被重新關(guān)注，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)機(jī)化研究所和江蘇云馬農(nóng)機(jī)制造有限公司等機(jī)構(gòu)研制了新型水田除草機(jī)，但目前仍未大面積應(yīng)用。我國水稻生產(chǎn)的最顯著的特點是精耕細(xì)作、復(fù)種指數(shù)高、機(jī)械化標(biāo)準(zhǔn)化程度低在農(nóng)業(yè)機(jī)械化起步遲、起點低的背景下，我國水稻施肥機(jī)械化技術(shù)的發(fā)展同樣遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他技術(shù)的應(yīng)用。從化肥的劑型、使用方式到施肥機(jī)械的研究開發(fā)以及施肥技術(shù)規(guī)程等各個層面都有相當(dāng)大的差距。經(jīng)過近年的努力，已擁有相當(dāng)數(shù)量種類的自走式和懸掛式施肥機(jī)械，但在機(jī)械制造工藝方面，仍然與國際先進(jìn)水平存在差距。

②旱田中耕與除草、施肥技術(shù)

中耕管理技術(shù)方面，國外從20世紀(jì)50年代就開展了機(jī)械中耕與除草、追肥技術(shù)的研究。機(jī)械除草和追肥技術(shù)的研究多集中在智能控制方面，即利用導(dǎo)航技術(shù)、作物識別與定位技術(shù)、精準(zhǔn)機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)實現(xiàn)變量、智能中耕作業(yè)。中耕施肥裝備方面，歐美國家從20世紀(jì)50年代就開展了機(jī)械除草、追肥技術(shù)的研究，經(jīng)過多年的研究改進(jìn)，目前已經(jīng)形成了一整套成熟的農(nóng)機(jī)具。這些機(jī)具經(jīng)過多年的生產(chǎn)運(yùn)用，能較好地滿足作業(yè)要求。目前國外的中耕機(jī)具機(jī)械、液壓、氣動技術(shù)聯(lián)合，機(jī)電一體化程度高，機(jī)具復(fù)合作業(yè)水平高，部分機(jī)具已經(jīng)實現(xiàn)自動化，代表性機(jī)型有John Deere 2210型松土除草機(jī)、John Deere 4730型自走式液體施肥噴藥機(jī)、Case New Holland 3230液體施肥噴藥機(jī)等。國內(nèi)中耕除草施肥機(jī)國內(nèi)已經(jīng)生產(chǎn)多年，技術(shù)較成熟，但是大多數(shù)產(chǎn)品機(jī)型小，作業(yè)效率低，在高效化、自動化和精量化等方面與國外產(chǎn)品還存在較大差距。我國研制的中耕機(jī)具多采用單一機(jī)械技術(shù)，自動化程度不高，與大功率拖拉配套的大型中耕除草復(fù)式作業(yè)機(jī)更少。主要是表土施肥、漫撒、效果差；缺少深施肥機(jī)、更缺少有機(jī)肥施肥機(jī)。代表性機(jī)型有3ZF-6中耕追肥機(jī)，其與40~73kW輪式拖拉機(jī)配套，可通過更換不同的工作部件完成中耕(鋤草破板結(jié)、深松)追肥、培土、起壟、開溝等項田間作業(yè)，基本作業(yè)行數(shù)為6行，行距可在45~75cm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，在中耕作業(yè)同時可追施顆?；剩柿考白鳂I(yè)施肥深度可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。在中耕作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測與評價方面，目前開展了利用仿形機(jī)構(gòu)和機(jī)具姿態(tài)反算測量方法，獲取多行整體耕深信息的研究。目前研究工作主要集中在采用光電傳感、排肥機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速以及電容傳感方式，對肥管堵塞、排肥穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測，中耕配混施肥作業(yè)中多通道排肥排肥狀態(tài)、排肥均勻性在線獲取和評價是后續(xù)研究的主要方向。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位進(jìn)行了基于作物行掃描的機(jī)械除草裝置及控制器研發(fā)，但國內(nèi)田間雜草、作物的識別研究沒有涉及作業(yè)機(jī)具運(yùn)動及多幅圖像之間的信息融合等問題，在田間作業(yè)條件下對作物及苗帶的精確識別還需作進(jìn)一步研究。

（4）多功能田間管理作業(yè)底盤技術(shù)

多功能、通用化的高地隙自走式底盤可搭載中耕、鋤草、施肥、培土、噴霧施藥、制種玉米去雄等多種田間管理通用作業(yè)裝備，美國Miller 公司、意大利BARGAM 公司等國際知名企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)、功能多樣，代表了田間管理多功能高地隙自走式底盤的發(fā)展方向。國內(nèi)中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院等單位研制的ZN1104 型多功能可變地隙動力機(jī)能夠配用噴霧、中耕等多種田間作業(yè)裝備，并具有功能拓展能力，填補(bǔ)了我國通用型多功能高地隙自走式底盤的空白。

（5）變量精準(zhǔn)作業(yè)方面

農(nóng)機(jī)變量作業(yè)是一種由信息技術(shù)支持的根據(jù)空間變異，定位、定時、定量地實施一整套農(nóng)事操作技術(shù)與管理的系統(tǒng)。在田間管理機(jī)械領(lǐng)域，根據(jù)作物的生長按需施用農(nóng)業(yè)投入物，能減少水、肥、種、藥的施用量，提高作業(yè)效率與質(zhì)量，降低對生態(tài)環(huán)境的危害，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向。國外研究起步較早。將農(nóng)田信息獲取與3S 技術(shù)結(jié)合，考慮作物生長需求實現(xiàn)變量控制，開發(fā)了信息檢測、分析決策系統(tǒng)技術(shù)與裝置產(chǎn)品，如德、美等國家的土壤墑情、作物養(yǎng)分在線檢測系統(tǒng)可指導(dǎo)水肥施用。變量作業(yè)控制重點研究了定位導(dǎo)航、工況檢測、智能調(diào)控、作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測等系統(tǒng)技術(shù)及產(chǎn)品。集成信息實時探測分析與決策、變量作業(yè)控制技術(shù)與系統(tǒng)，開發(fā)了定位導(dǎo)航、播量監(jiān)測、播深自適應(yīng)的精準(zhǔn)定位播種機(jī)具，如美國John Deer 公司、Case 公司為代表的產(chǎn)品；開發(fā)了智能變量施肥機(jī)具，已商品化與市場化，以Ag Leader 公司產(chǎn)品為代表；變量灌溉技術(shù)方面，如美國Valmont 和Lindsay 公司的噴灌速度控制和小區(qū)變量灌溉控制系統(tǒng)已推廣應(yīng)用，以色列Netafim公司產(chǎn)品融合了針對不同作物種類和土壤類型灌溉優(yōu)化策略的滴灌控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了水肥一體化的精準(zhǔn)和高效滴灌控制；美國John Deer 公司、丹麥Hardi 公司、德國Holder 公司等相繼推出施藥工況監(jiān)測、變量施藥控制系統(tǒng)等產(chǎn)品，已有50%以上的大型農(nóng)場應(yīng)用這些設(shè)備。國內(nèi)處于研究初期，中國農(nóng)機(jī)院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心等單位已在數(shù)字農(nóng)業(yè)測控、土壤作物信息采集與肥水精量實施、植物環(huán)境信息快速感知與物聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)控等關(guān)鍵技術(shù)研究與原理樣機(jī)開發(fā)等方面取得一定突破，但在處方實時決策與變量控制等方面仍存在技術(shù)瓶頸，亟待解決。目前，決策主要依靠非實時的單一信息源技術(shù)，如土壤墑情決策系統(tǒng)只能實現(xiàn)片區(qū)差異化灌溉，參數(shù)單一，控制相對滯后。精準(zhǔn)播種尚處于探索階段，種肥流量、播施深度、播種質(zhì)量等技術(shù)仍有不足。變量施肥集中在施肥機(jī)構(gòu)、管理決策以及處方圖生成等局部環(huán)節(jié)上，施肥精度、變異控制和變量范圍等存在不足。變量噴灌可實現(xiàn)分區(qū)灌溉，但只限于地標(biāo)識別的分區(qū)判斷，噴/滴灌系統(tǒng)只能依靠經(jīng)驗進(jìn)行均一灌溉。實時噴藥所需的處方圖實時性、準(zhǔn)確性與可靠性較差，變量噴施質(zhì)量有待提升。

2．主要科研成果

（1）植保機(jī)械技術(shù)方向

重點開展了植保機(jī)械系列噴頭研究與開發(fā)，研制出了系列扇形霧噴頭系列、圓錐霧噴頭系列和防飄噴頭，為我國噴霧機(jī)噴頭國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)；針對大田黃淮海地區(qū)兩熟制小麥大豆田間施藥需求，開展了3WZG-650型窄行距自走式大豆寬幅噴霧機(jī)的田間試驗和風(fēng)幕防漂移防治效果試驗；針對高稈作物中后期的病蟲草害防治及化控化調(diào)藥劑噴灑和水田施藥機(jī)械需求，研制了3WZC-1204型高地隙自走式、3WZS-600型水田自走式噴桿噴霧機(jī)并開展了田間試驗，有效提升了農(nóng)藥施用的適用性、精量化、自動化水平；在植保無人飛機(jī)航空施藥技術(shù)方面，組織行業(yè)優(yōu)勢力量，開展了低空精量施藥技術(shù)、施藥效果和安全性評價及施藥規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)方面的研究，支撐我國航空施藥技術(shù)與裝備的健康有序發(fā)展。

①植保機(jī)械系列噴頭部件

針對我國植保機(jī)械用噴頭缺乏的問題，以氣液兩相流理論為基礎(chǔ)，與CFD仿真技術(shù)與PIV、高速攝影等先進(jìn)的試驗手段相結(jié)合，研究了壓力霧化、沉積與飄移機(jī)理，根據(jù)最佳生物粒徑理論，設(shè)計了扇形霧噴頭系列、圓錐霧噴頭系列和防飄噴頭系列。以噴嘴耐磨性、性能一致性為目標(biāo)，提高噴頭混合材料屬性，優(yōu)化噴頭加工工藝，制造系列化的植保用噴頭。系列噴頭已通過國家植保機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的檢驗，噴霧量誤差率為1%（國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為10%）、噴霧角誤差率為1.8%（國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為10%）。已經(jīng)累計銷售超過150000只，廣泛應(yīng)用于江蘇、上海、山東、湖南、湖北、河南、河北、黑龍江、寧夏、新疆等地，安裝在噴桿噴霧機(jī)、背負(fù)式噴霧機(jī)、農(nóng)用無人機(jī)等植保機(jī)械上，在水稻、小麥、玉米、棉花、枸杞等農(nóng)作物上累計防治面積超過400000畝次，并得到用戶的廣泛好評和認(rèn)可，并以性價比優(yōu)勢正逐步打開歐美、非洲市場。

在穩(wěn)壓防滴閥方面，攻克了穩(wěn)壓防滴技術(shù)，重點研究穩(wěn)壓防滴系統(tǒng)中的穩(wěn)壓調(diào)壓閥裝置，有效降低噴霧器工作過程中的壓力幅動，噴霧器防滴閥裝置，有效減少啟閉噴頭噴霧時造成的霧滴滴漏，實現(xiàn)噴頭穩(wěn)壓調(diào)壓功能一體化，解決我國小型噴霧器作業(yè)壓力不穩(wěn)定、噴量不均勻以及停止作業(yè)后藥液下滴等技術(shù)性難題；中國農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)了基于LABVIEW的壓力供液系統(tǒng)檢測平臺，實現(xiàn)在線實時測試流量和壓力，有效提高噴霧參數(shù)測試自動化水平。穩(wěn)壓防滴閥通過與其他植保機(jī)械部件的技術(shù)集成，實現(xiàn)穩(wěn)定、精確和安全的噴霧作業(yè)，并在主要農(nóng)作物產(chǎn)區(qū)進(jìn)行試驗示范。

在噴頭模型方面，通過對常用農(nóng)用植保噴嘴的測試分析，提出了扇形霧噴嘴的三個特征參數(shù)（噴嘴終端形狀、噴霧角和流量）和錐形霧噴嘴的三個特征參數(shù)（霧型分布狀態(tài)、霧錐角和流量）可作為噴嘴型譜數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵字段，解決了扇形霧噴嘴、錐形霧噴嘴的型譜構(gòu)成問題，建立了不同系列噴嘴的型譜模型。

②3WZC-1204型高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)

針對高稈作物中后期施藥作業(yè)需求，開展了桁架伸縮式機(jī)架、靜液壓驅(qū)動技術(shù)、簡易防滑技術(shù)、駕駛室升降技術(shù)、氣液減振技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究，集成研制出自走作業(yè)方式、桁架伸縮式超高地隙機(jī)架、輪距可調(diào)、可升降式駕駛室、藥箱兩側(cè)分置、液壓四輪驅(qū)動、四輪轉(zhuǎn)向、中型動力配置的3WZC-1204型高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)。噴霧機(jī)的離地間隙高，通過性能好，行走穩(wěn)定，作業(yè)效率高，適用于玉米、甘蔗、棉花等高稈和中耕作物進(jìn)行殺蟲劑、殺菌劑、除草劑以及催熟脫葉劑、增產(chǎn)增糖劑、葉面肥料等的噴灑，防治農(nóng)作物病蟲害，促進(jìn)作物生長，特別是在高稈作物中后期的病蟲草害防治及化控化調(diào)藥劑噴灑方面，具有普通噴霧機(jī)不可比擬的優(yōu)勢。2015年4月，通過了由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定，技術(shù)水平處于國內(nèi)領(lǐng)先。

③3WZS-600型水田自走式噴桿噴霧機(jī)

針對水田施藥作業(yè)需求，開展了靜液壓傳動裝置與機(jī)械傳動相結(jié)合的噴霧機(jī)行走驅(qū)動系統(tǒng)和基于作業(yè)速度的自動變量噴霧系統(tǒng)研究，完成了四輪驅(qū)動、四輪轉(zhuǎn)向、高地隙、噴桿前置向后折疊、配有駕駛室的3WZS-600型水田自走式噴桿噴霧機(jī)樣機(jī)試制和田間適應(yīng)性試驗。試驗結(jié)果表明，3WZS-600型水田自走式噴桿噴霧機(jī)的輪距與水稻種植行距相適應(yīng)，分禾對行行走效果良好，對水稻植株的壓損少，可以滿足水稻生產(chǎn)中后期病蟲害防治要求。

④3WZG-650型高地隙噴霧機(jī)

針對兩熟制地區(qū)農(nóng)藝制度復(fù)雜、農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合困難、機(jī)械化配套性不高的現(xiàn)狀，開展兩熟制小麥/大豆機(jī)械化施藥技術(shù)研究，優(yōu)化改進(jìn)3WZG-650型高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)，在安徽阜陽試驗示范基地進(jìn)行夏大豆噴藥試驗。

加裝風(fēng)幕系統(tǒng)后，在山東省濟(jì)寧市大張莊村進(jìn)行了對比試驗，測試不同型號噴嘴、不同施藥壓力下，有無風(fēng)幕系統(tǒng)對霧滴在作物冠層中的穿透性和沉降效果。試驗結(jié)果表明，加裝風(fēng)幕系統(tǒng)后，能夠有效防止霧滴飄移，增加霧滴在大豆植株灌層中的穿透性，提高葉片背面霧滴附著率。

⑤兩熟制小麥/玉米噴桿噴霧機(jī)研制

開展兩熟制小麥/玉米機(jī)械化施藥技術(shù)研究，開發(fā)設(shè)計了具有地隙高低可變、輪距寬窄可調(diào)、田間通過性能好、作業(yè)效率高、作業(yè)幅寬和噴霧高度可調(diào)等功能，并且能夠隨作業(yè)速度在線調(diào)整噴霧量，進(jìn)行變量施藥，保證均勻噴施的自走式精準(zhǔn)變量噴霧機(jī)，2015年在冬小麥除草劑噴施效果方面進(jìn)行了性能檢測，并在河北趙縣、任縣、順平、深州和武邑縣的相關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)械服務(wù)專業(yè)合作社進(jìn)行了技術(shù)推廣和應(yīng)用示范，2016年在玉米播后除草劑噴施效果和玉米蚜蟲防治效果方面進(jìn)行了性能檢測，并在河北任縣農(nóng)機(jī)服務(wù)專業(yè)合作社進(jìn)行了技術(shù)推廣和應(yīng)用示范，具有重要的實用價值。

⑥植保無人飛機(jī)航空施藥技術(shù)

田間管理機(jī)械專家組團(tuán)隊在“十二五”期間，在公益性行業(yè)科研專項項目、農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定和修訂項目等的支持下，團(tuán)隊系統(tǒng)地開展了航空施藥飄移控制技術(shù)研究、自適應(yīng)變量施藥技術(shù)研究、植保無人機(jī)高精度自動導(dǎo)航技術(shù)研究、施藥一體化操控技術(shù)研究等，建立了低空低量精準(zhǔn)施藥技術(shù)體系，實現(xiàn)農(nóng)藥靶標(biāo)定向沉積，提高了農(nóng)藥有效利用率；在無人機(jī)高濃度低量施藥效果和安全性評價方面，團(tuán)隊進(jìn)行了高濃度劑型篩選研究、環(huán)境安全評估研究，并研發(fā)了手機(jī)端APP，實現(xiàn)快捷、直觀顯示施藥效果，科學(xué)指導(dǎo)航空施藥和量化評估作業(yè)質(zhì)量；根據(jù)作物種植模式、不同生育期病蟲害發(fā)生規(guī)律，確定不同防治時期、不同病蟲害植保無人飛機(jī)噴施方案與噴施要求，制定與不同作物、不同病蟲害、不同機(jī)型配套的噴施作業(yè)技術(shù)規(guī)范；團(tuán)隊根據(jù)我國現(xiàn)有植保無人飛機(jī)的類型以及目前行業(yè)發(fā)展的技術(shù)水平，在型號編制、技術(shù)要求、檢測方法等方面做了詳細(xì)要求，制訂我國首個植保無人飛機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《植保無人飛機(jī)質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》，規(guī)范行業(yè)發(fā)展，為政府監(jiān)管、第三方檢測提供了依據(jù)。

（2）灌溉技術(shù)方向

重點圍繞低壓均勻噴灑噴頭、智能型灌溉系統(tǒng)、噴滴灌兩用機(jī)組、大型噴灌技術(shù)集成和升級、區(qū)域性灌溉技術(shù)研究及系列設(shè)備的開發(fā)研制等幾方面開展了技術(shù)研究和裝備開發(fā)工作。

①首次研制出低壓均勻噴灑噴頭

針對噴灌系統(tǒng)能耗高、噴頭壓力范圍小、低壓下噴灑性能較差等難題，采用噴頭內(nèi)部流道CFD數(shù)值模擬與外流場水滴運(yùn)動力學(xué)計算的新方法，創(chuàng)新設(shè)計了特殊流道、異型噴嘴、散水齒等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。首次研發(fā)成功新型低壓均勻噴灑噴頭，突破了現(xiàn)有噴頭低壓噴灑均勻性較差的行業(yè)難題，降低了噴灌系統(tǒng)能耗。完成了噴頭的系列化設(shè)計及生產(chǎn)，進(jìn)行了田間應(yīng)用及示范，與國外Nelson噴頭相比，低壓下組合均勻性提高27％。完成了噴頭的系列化設(shè)計及生產(chǎn)，進(jìn)行了田間應(yīng)用及示范。

a.開發(fā)出系列低壓均勻噴灑噴頭產(chǎn)品。研究出新型噴頭驅(qū)動原理，設(shè)計了特殊流道、異型噴嘴、噴頭散水盤及散水齒新結(jié)構(gòu)，該噴頭結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，改善了低壓時的噴灑水力性能，提高了噴灑均勻性。b.開展了噴頭流道數(shù)值模擬及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化。對低壓旋轉(zhuǎn)式噴頭流道進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，采用CFD軟件，數(shù)值正交優(yōu)化設(shè)計方法，模擬研究噴頭流道旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力變化規(guī)律，首次設(shè)計出特殊流道結(jié)構(gòu)及相對應(yīng)的異形噴嘴，并對結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，得到噴頭轉(zhuǎn)動性能穩(wěn)定，既保證了噴灑射程，又解決了低壓下均勻性差的難題。采用正交試驗的優(yōu)化設(shè)計方法，研究低壓旋轉(zhuǎn)式噴頭散水盤結(jié)構(gòu)尺寸對水力性能的影響規(guī)律，優(yōu)化散水齒結(jié)構(gòu)。對散水齒齒數(shù)對水量分布的影響進(jìn)行試驗研究，采用動態(tài)水量分布的新概念及計算方法，總結(jié)散水齒齒數(shù)對水量分布的影響規(guī)律，研究結(jié)果降低了噴頭工作壓力，并實現(xiàn)了低壓均勻噴灑。C.進(jìn)行了產(chǎn)品水力性能研究。對系列低壓均勻噴灑噴頭進(jìn)行了水力性能試驗研究，掌握了不同工況下的性能參數(shù)，通過對水量分布的計算，得到噴頭的組合噴灑均勻性。與國外Nelson噴頭相比，低壓下組合均勻性提高，實現(xiàn)了低壓均勻噴灑，突破了現(xiàn)有噴頭低壓噴灑均勻性較差的行業(yè)難題，降低了噴灌系統(tǒng)能耗。

表1 系列化低壓均勻噴灑噴頭性能參數(shù)表

產(chǎn)品型號	LPS3.6	LPS4.0	LPS4.4	LPS4.8
噴嘴直徑（mm）	3.6	4.0	4.4	4.8
工作壓力（kPa）	200	225	250	275
流量（m³/h）	0.718	0.903	1.157	1.333
末端水滴直徑（mm）	4	4.5	4	3.5
轉(zhuǎn)速（min/r）	1.40	1.50	1.09	1.02

 

 

 

 

 

 

 

②智能型異形域噴灌系統(tǒng)研制

異形域噴灑噴頭可廣泛應(yīng)用于整齊規(guī)則的矩形農(nóng)田、草坪，也可用于不規(guī)則區(qū)域及不規(guī)則地勢的灌溉。傳統(tǒng)的異形域噴頭通過調(diào)節(jié)噴頭入口處壓力或改變噴頭噴射仰角的方法來實現(xiàn)變域噴灑，但會造成能量消耗大或噴頭灌溉均勻度下降，且當(dāng)前變域噴灑噴頭只能實現(xiàn)矩形和三角形等規(guī)則形狀的噴灑域，而較難實現(xiàn)不規(guī)則形狀的噴灑域。智能型異形域噴灌系統(tǒng)采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和變流變壓運(yùn)行理論，不僅能根據(jù)不同地形的幾何參數(shù)生成控制模型，對噴灌系統(tǒng)水泵機(jī)組的運(yùn)行實行節(jié)能控制，提高系統(tǒng)的能源利用率，而且由于提高了噴灌組合間距，減少了單位面積的噴頭數(shù)量，也降低了機(jī)組的配套功率。

a.發(fā)明了變域噴灑噴頭起落點精確控制機(jī)構(gòu)，能夠使噴頭在完成一次噴灑后，準(zhǔn)確降落在某一確定位置，再次噴灑時能夠從某一確定位置開始，從而解決了變域噴頭啟動位置不一致導(dǎo)致的系統(tǒng)無法同步調(diào)節(jié)的問題，為變域噴灑系統(tǒng)的自動控制奠定了基礎(chǔ)。b.分析了閉環(huán)和開環(huán)控制的優(yōu)缺點，并采用開環(huán)方式，研制了變域噴灑智能控制器，根據(jù)噴灑域形狀的邊界方程和噴頭試驗所得的射程和控制頻率的關(guān)系，自動生成控制曲線，實驗結(jié)果表明，但由于采用開環(huán)控制，噴頭壓力響應(yīng)稍滯后于控制信號，且噴頭實際壓力與理論控制壓力有一定的失真，但基本不影響噴灑域形狀，能較好地實現(xiàn)不同噴灑形狀的控制要求。C.構(gòu)建了24個噴頭的變域噴灑系統(tǒng)，采用CR10-4型號的水泵機(jī)組作為動力裝置，考慮變域噴灑時泵機(jī)組效率下降和變頻器效率，正方形噴灑時的機(jī)組效率比圓形噴灑時節(jié)省了44.6%，體現(xiàn)了變域噴灑系統(tǒng)節(jié)能的效果。

③噴滴灌兩用精確灌溉機(jī)組

a.噴滴灌兩用自吸噴灌泵

針對我國噴灌自吸泵效率低、自吸時間較長等主要缺點，通過理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究，在國內(nèi)外首次研究出噴滴灌兩用自吸泵，泵的效率達(dá)61.0%，自吸時間59s，綜合技術(shù)指標(biāo)居國際領(lǐng)先水平。

表2 噴滴灌兩用泵與國內(nèi)外同類產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對照表

b.噴滴灌兩用精確灌溉機(jī)組
首次推導(dǎo)出基于迭代法的水泵與管路工況一致性水力計算方法，提出輕小型噴滴灌兩用灌溉機(jī)組兩工況設(shè)計方法；建立了輕小型噴滴灌兩用灌溉機(jī)組優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，提出遺傳算法優(yōu)化設(shè)計方法。輕小型多功能灌溉機(jī)組可以在多個工況下高效率的運(yùn)行，適應(yīng)不同田塊的要求。采用噴滴灌兩用自吸泵、兩工況設(shè)計及遺傳算法優(yōu)化配置，與標(biāo)準(zhǔn)泵額定工況設(shè)計相比，機(jī)組單位能耗降低16.1%-16.9%。噴灌均勻度為80.0%-80.7%，滴灌均勻度91.6%-93.6%。

表3 國內(nèi)外同類技術(shù)綜合比較

采用本研究成果，只要是在高效區(qū)范圍內(nèi)，可以任意配置機(jī)組，都可以滿足機(jī)組噴滴灌共用工況及灌水要求。噴滴灌兩用機(jī)組可以采用許多噴頭與滴灌帶的組合方式，以滿足不同田塊的要求，并且能夠高效運(yùn)行，而傳統(tǒng)機(jī)組及傳統(tǒng)設(shè)計方法，只能在額定工況下工作，機(jī)組適應(yīng)能力較差，而且能耗較高。所開發(fā)的輕小型多功能灌溉機(jī)組成果總體上達(dá)到國際先進(jìn)水平。

④研制了移動與固定兩用軟管噴灌系統(tǒng)

為提高輕小型移動式噴灌機(jī)組管道及噴頭連接、移動的便捷性，實現(xiàn)移動固定多目標(biāo)噴灌，開發(fā)了一種快速連接管件和一種噴灌用噴頭及管道固定裝置。對噴灌機(jī)組分別配置15PY、20PY噴頭時的機(jī)組運(yùn)行工況進(jìn)行測量，當(dāng)機(jī)組采用10×15PY配置時，試驗中各噴頭工作壓力非常穩(wěn)定，噴灌均勻系數(shù)為Cu=80.1%。

⑤區(qū)域性灌溉技術(shù)研究與設(shè)備研發(fā)

a.開展了水澆地合理耕層構(gòu)建指標(biāo)試驗研究

針對北方地區(qū)水澆地耕層逐漸變淺，犁底層不斷加厚、土壤蓄水保水及緩沖能力差、土壤三相比不協(xié)調(diào)、農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合度低、作物水肥資源利用率降低和產(chǎn)量不穩(wěn)等問題，在對不同區(qū)域主要土壤作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的耕層指標(biāo)進(jìn)行研究分析的基礎(chǔ)上，開展了深松方式（深松深度、幅度、時機(jī)、周期）對水澆地主要土壤耕層理化性狀、水肥利用效率和作物產(chǎn)量的影響，初步明確了有利于構(gòu)建水澆地合理耕層的深松方式和技術(shù)指標(biāo)，提出了有利于保持水澆地合理耕層結(jié)構(gòu)、作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的適宜灌溉模式和技術(shù)指標(biāo)（灌水方式、灌水時間、灌水頻次、灌水定額），為水澆地土壤合理耕層構(gòu)建配套機(jī)具的改進(jìn)與研發(fā)提供了重要試驗依據(jù)。

b.鹽堿地植棉水鹽調(diào)控與高效用水技術(shù)試驗研究

在濱海鹽堿區(qū)的中重度鹽堿地，開展了鹽堿地植棉水鹽調(diào)控與高效用水技術(shù)的試驗研究，給出了播前淡水造墑壓鹽的適宜時間（播前5-7天），灌水定額為40-60m3/畝；提出了“深松（深30-35cm）蓄雨淋鹽、V（微）溝（深10-12cm，溝中播種）積雨避鹽、滴灌（干旱時補(bǔ)灌15 m3/畝）補(bǔ)墑驅(qū)鹽、覆膜保墑抑鹽”的水鹽調(diào)控技術(shù)模式，為鹽堿地植棉田間作業(yè)機(jī)械的研發(fā)和改進(jìn)提供了技術(shù)參考。

c.研制了工廠化大棚育苗的水肥藥一體化施用的灌溉系統(tǒng)

針對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，建設(shè)可滿足各種育苗要求的專用育苗大棚的需求，綜合考慮霧化效果、灌水均勻度、水肥藥施用一體化等因素，將首部過濾、施肥、施藥裝置集成于一體，研發(fā)了一種適用于工廠化大棚育苗的水肥藥一體化施用的灌溉系統(tǒng)，并在麥后移栽棉花育苗和蔬菜育苗中進(jìn)行了示范應(yīng)用。經(jīng)測試，該系統(tǒng)操作簡單方便，成本低，省工省力，且噴灑穩(wěn)定，霧化效果好，水量分布均勻，可有效解決工廠化育苗水肥藥施用的費時費力問題。對移栽機(jī)在免耕、翻耕等各種土壤條件下的移栽質(zhì)量和移栽效率進(jìn)行了檢驗，針對放苗孔鴨嘴結(jié)構(gòu)、覆土刮鏟形狀、移栽機(jī)各部分受力特性要求等向廠家提供了改進(jìn)意見。為了解決傳統(tǒng)地面灌地區(qū)移栽后及時澆灌活苗水的問題，集成車載可快速安裝與拆卸的移動式管帶微噴灌溉系統(tǒng)，極大地提高了灌溉效率和移栽苗的成活率。

d.應(yīng)急性抗旱設(shè)備

——研發(fā)出了應(yīng)急性抗旱灌溉設(shè)備，包括：移動提水車、小型灌溉機(jī)和配套的快速連接件等系列產(chǎn)品。其中，優(yōu)化改進(jìn)的提水泵車供水流量大，整體組合更為合理、更加趨于輕小型化，移動靈活、運(yùn)行可靠，且配套不同動力的柴油機(jī)和電機(jī)，選擇靈活、方便，可以有效解決農(nóng)田附近沒有電力能源和電網(wǎng)而無法驅(qū)動水泵抽水、旱情嚴(yán)重時供水流量小的問題，并達(dá)到有效緩解和快速處理因突發(fā)性農(nóng)田旱情，從而提高農(nóng)田的應(yīng)急抗旱能力。

——設(shè)計出了一種新型、環(huán)保、自帶移動動力的小型灌溉機(jī)，可充分利用農(nóng)業(yè)干旱發(fā)生時太陽光照強(qiáng)、氣溫高的自然條件優(yōu)勢，保證在采用有限的灌溉水量以重力小管出流的灌溉模式對作物進(jìn)行線型的移動式局部灌溉過程中，確保灌水車移動靈活、方便，從而有效地實現(xiàn)應(yīng)急抗旱的功效，并具有較高的灌水均勻度；同時研發(fā)出了過水旋轉(zhuǎn)接頭、輸水萬向連接件、快速連接管件和自閉式快速接頭4種配套產(chǎn)品，實現(xiàn)了輸水管路方便、快速的安裝、連接和拆卸。

——研發(fā)出了一種輕簡化移動式滴灌應(yīng)急抗旱裝置，該裝置主要功能是在灌溉過程中機(jī)車可以自動行走，將灌溉水輸送至田間滴灌管（帶）；灌溉完畢機(jī)車自動收卷管路，降低了滴灌管帶鋪收的勞動強(qiáng)度。

⑥大型噴灌機(jī)技術(shù)集成和升級成效顯著

“大型自走噴灌裝備技術(shù)集成升級研究與開發(fā)”項目，瞄準(zhǔn)水資源緊缺對農(nóng)業(yè)噴灌技術(shù)的精準(zhǔn)化、自動化、系列化與產(chǎn)業(yè)化的緊迫需求，通過項目實施提高農(nóng)業(yè)灌溉用水有效利用系數(shù)，對推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、建設(shè)綜合節(jié)水型社會、促進(jìn)水資源可持續(xù)利用、保障國家水資源安全和糧食安全具有重要作用和意義。一是研制了平移式噴灌機(jī)直線導(dǎo)向系統(tǒng)，基于GPS，確定機(jī)組的定位與行走路徑，主機(jī)控制器將機(jī)組行走實時位置信息與設(shè)定機(jī)組行走路徑比較，判定行走方向誤差，實現(xiàn)行走糾偏控制，解決直線導(dǎo)向系統(tǒng)和機(jī)組跨間行走協(xié)作等問題；二是研制圓形噴灌機(jī)方田四角噴灑系統(tǒng)，研制末端噴灑控制系統(tǒng)和末端增壓泵，解決圓形噴灌機(jī)方田四角灌溉問題，提高機(jī)組有效灌溉面積；三是研制出了低壓阻尼控制噴頭，通過流體CFD計算模擬和室內(nèi)外試驗，研究流道結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、壓力等因素對噴頭水力性能的影響機(jī)理，開展阻尼控制噴頭流道結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，研制低壓阻尼控制噴頭；研制出了基于作物需要水信息的大型噴灌機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制系統(tǒng)，研究基于無線網(wǎng)絡(luò)的大型噴灌機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測與智能控制、噴灌機(jī)群間的遠(yuǎn)程監(jiān)測與智能控制、田間土壤水分與風(fēng)速等環(huán)境信息監(jiān)測技術(shù)和系統(tǒng)，實現(xiàn)實時監(jiān)測及灌溉決策。

⑦開發(fā)了系列設(shè)備與系統(tǒng)，緩解西北地區(qū)百姓飲水和農(nóng)牧業(yè)用水問題。

“精確噴灌技術(shù)與產(chǎn)品”項目，瞄準(zhǔn)輕小型噴灌機(jī)組功能單一、不能實現(xiàn)變量噴灑，自動化控制水平較低等問題及低能耗精確噴灌系統(tǒng)需求，應(yīng)用光、電、控制以及流體機(jī)械等相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)理論和最新研究成果進(jìn)行多學(xué)科交叉研究和創(chuàng)新，研制出了1種高比轉(zhuǎn)速多工況自吸噴灌泵，比轉(zhuǎn)速高于150；開發(fā)了1種固定移動兩用軟管噴灌系統(tǒng)，變頻異形域噴灌系統(tǒng)，噴滴灌兩用灌溉機(jī)組，灌水均勻系數(shù)0.8以上，能耗降低5%-10%；開發(fā)多功能輕小型灌溉機(jī)組1-2種，裝置效率提高5%以上，系統(tǒng)成本降低10%以上，噴灌均勻度大于80%。制定《多功能輕小型灌溉機(jī)組操作規(guī)程》和《多功能輕小型灌溉機(jī)組技術(shù)規(guī)范》各1套；開發(fā)出了1 套高效智能的太陽能抽水灌溉系統(tǒng)；示范應(yīng)用面積2000畝。研制出了變量低能耗噴頭3-4 種，射程2-15m，工作壓力0.15-0.30MPa，流量0.5-3.5m3/h；研制出高均勻度變量施肥裝置1 套，肥料均勻度提高20%，獲得變量精準(zhǔn)灌溉施肥決策軟件 1 套，提出噴灌水肥高效利用模式2-3 套，示范應(yīng)用面積3000 畝，示范區(qū)的水分利用率提高10%以上，肥料利用效率提高5%-10%，作物水分生產(chǎn)效率提高0.2kg/m3；制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1 件；獲發(fā)明專利6-8 件，取得軟件著作權(quán)3 項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文50-60 篇，培養(yǎng)博士、碩士研究生15-20名。形成了產(chǎn)、學(xué)、研有機(jī)結(jié)合的節(jié)水灌溉裝備與系統(tǒng)的研發(fā)基地與生產(chǎn)基地，極大地促進(jìn)我國光伏產(chǎn)業(yè)及節(jié)水灌溉等相關(guān)行業(yè)技術(shù)水平的發(fā)展。

（3）施肥中耕技術(shù)方向

重點開展了變量施肥、步進(jìn)式輕型和乘坐式行間除草、稻田自動避苗中耕除草、插秧機(jī)測深施肥技術(shù)與裝備研究與開發(fā)，在廣東、浙江、吉林和寧夏及黑龍江等地進(jìn)行了田間試驗，推廣應(yīng)用效果良好。

①變量施肥技術(shù)研究

a.土壤變量施肥處方?jīng)Q策技術(shù)

提出了產(chǎn)量分布、土壤養(yǎng)分、作物冠層養(yǎng)分多參數(shù)融合的變量施肥處方圖定制方法，開發(fā)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)，為變量施肥機(jī)具提供作業(yè)處方圖，實現(xiàn)氮、磷、鉀的變量施用，避免了變量施肥受土壤化驗難的瓶頸束縛，為研究查清田塊內(nèi)部的土壤性狀與生產(chǎn)力空間變異、優(yōu)化使用化肥、農(nóng)藥、水、種子投入等提供了技術(shù)和裝備支撐。

b.氮磷鉀智能配方施肥技術(shù)與機(jī)具

突破了稱重法肥料流量反饋控制技術(shù)、三種肥料在線配比施肥技術(shù)，研究開發(fā)了變量配肥施肥機(jī)具。保證施肥機(jī)具在田間作業(yè)過程中能根據(jù)土壤的養(yǎng)分情況，實時準(zhǔn)確選擇施肥量與氮磷鉀配肥比，其技術(shù)特點是：

基于稱重法肥料流量反饋控制技術(shù)。施肥控制系統(tǒng)實時采集稱量傳感器測得的肥料重量值，以及出料口處懸掛式力傳感器測得的肥料流量值，并通過串口反饋給車載計算機(jī)，車載計算機(jī)根據(jù)計算理論肥料流量值與測得的實際流量值的差異，實時變步長修正肥箱上的伺服電機(jī)施肥量，實現(xiàn)反饋式控制，達(dá)到精準(zhǔn)施肥的目的。

三種肥料在線配比施肥技術(shù)。車載計算機(jī)根據(jù)要求分析出此處N、P、K三種不同肥料所需施肥比列和總施肥量，變量配肥施肥控制系統(tǒng)能夠獨立控制任一個肥箱上的伺服電機(jī)，改變排肥軸轉(zhuǎn)速，即實現(xiàn)三種肥料的變量配肥。

結(jié)合GPS技術(shù)，按需精準(zhǔn)施肥技術(shù)。根據(jù)車載GPS提供車輛位置信息，按照施肥處方圖定點按需進(jìn)行變量施肥，達(dá)到精準(zhǔn)施肥、合理施肥，減少環(huán)境污染的目的。

c.水稻氮素診斷與藥肥變量作業(yè)裝備

研究了多種光譜通道下的水稻冠層圖像的處理算法，成功分割水稻冠層與背景后，對水稻的顏色特征進(jìn)行提取，并與葉綠素計讀數(shù)進(jìn)行了相關(guān)性分析，建立了水稻氮含量檢測的分析模型，研制了水稻藥肥一體化變量施用裝備第一輪樣機(jī)，該樣機(jī)幅寬50m，行駛速度小于3km/h ，車輪可實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向和縱向行走，可選擇遙控或自動導(dǎo)航方式自動行走，可實現(xiàn)灌溉、施肥、噴藥一體化集成作業(yè)。

②研制了步進(jìn)式輕型和乘坐式行間除草機(jī)具，并進(jìn)行整機(jī)田間示范試驗。

研制了兩行水田中耕除草機(jī)4臺（套），研制了7行和19行寬幅乘坐式中耕除草機(jī)各1種機(jī)型，在廣東、浙江、吉林和寧夏等地進(jìn)行水稻中耕除草試驗，建立示范點2個，完成機(jī)械化中耕除草作業(yè)200余畝。

a.兩行步進(jìn)式水田中耕除草機(jī)研制

研制了QSC-2型步進(jìn)式水稻中耕除草機(jī)4臺，其中3臺在浙江、吉林和寧夏等地進(jìn)行水稻中耕除草試驗，效果良好。2015年4月25日在廣東省肇慶綜合試驗站進(jìn)行了QSC-2型步進(jìn)式水田中耕除草機(jī)田間試驗，完成機(jī)械化中耕除草作業(yè)10余畝。結(jié)果表明，QSC-2型步進(jìn)式水田中耕除草機(jī)除草作業(yè)效果良好，除草率與傷苗率均達(dá)到田間機(jī)械要求。

b.寬幅乘坐式中耕除草機(jī)研制

為了提高生產(chǎn)率，有效地利用現(xiàn)有高速插秧機(jī)底盤的功率，研制了7行和19行寬幅乘坐式中耕除草機(jī)。

7行乘坐式寬幅除草機(jī)田間試驗

2015年4月24日在廣東省肇慶綜合試驗站進(jìn)行了7行乘坐式除草機(jī)田間除草機(jī)作業(yè)初步測試和的田間試驗。結(jié)果表明，乘坐式水田除草機(jī)該機(jī)在泥腳較軟，雜草高度較小時作業(yè)效果理想，在較硬的田塊作業(yè)效果不佳。存在作業(yè)行數(shù)太少，在小地塊地頭轉(zhuǎn)彎次數(shù)頻繁，造成地頭壓苗，影響整機(jī)效率等問題。

19行乘坐式寬幅除草機(jī)田間試驗

試制了一種19行寬幅乘坐式行間除草機(jī)，該機(jī)由乘坐式插秧機(jī)底盤提供動力，采用4個雙作用液壓缸控制可調(diào)支架并保持平衡，通過螺旋刀齒除草輪旋轉(zhuǎn)與土壤及雜草作用進(jìn)行除草。2015年8月17日與8月20日分別在廣東省肇慶綜合試驗站（肇慶市鼎湖區(qū)坑口大旗山）、江門綜合試驗站（江門市新會區(qū)三江鎮(zhèn)新江6隊），進(jìn)行了19行乘坐式除草機(jī)田間除草作業(yè)試驗。

試驗結(jié)果表明:前進(jìn)速度相同情況下隨著除草輪入土深度的增大，除草率先上升后下降，同樣情況下，傷苗率有所上升。除草輪深度相同的情況下，隨著前進(jìn)速度增加，除草率先上升后下降，同樣情況下，傷苗率基本保持不變。綜合除草率和傷苗率的指標(biāo)考量，乘坐式寬幅行間除草機(jī)適合在草量多，雜草較低（20cm以下）的水田中除草，并且在前進(jìn)速度為0.6m/s，除草輪深度為10cm時除草作業(yè)質(zhì)量較好。根據(jù)綜合田間實驗結(jié)果得除草機(jī)除草率平均值為84.5%，傷苗率為4%，基本滿足水稻田機(jī)械除草的作業(yè)質(zhì)量要求。

③研發(fā)稻田自動避苗中耕除草技術(shù)與裝備，以及稻田施藥噴霧技術(shù)與裝備。

研制除草輪角度與位置均可實時調(diào)節(jié)的7行乘坐式除草機(jī)1臺、改制輕簡底盤追肥機(jī)與噴霧機(jī)1臺，在廣東省江門、肇慶綜合試驗站分別進(jìn)行了除草試驗，建立示范點2個。

7行乘坐式自動避苗除草機(jī)研制

插秧時，由于地形、機(jī)手操作等原因會造成苗帶彎曲，給后續(xù)的除草作業(yè)帶來一定困難（操作不當(dāng)造成傷苗，同時極大影響作業(yè)效率）。為解決上述問題設(shè)計了除草輪角度與位置均可實時調(diào)節(jié)的除草機(jī)架。2016年8月20日與26日，該機(jī)分別在廣東省肇慶綜合試驗站（肇慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所）與江門綜合試驗站（江門市新會區(qū)三江鎮(zhèn)新江6隊）進(jìn)行了初步測試與試驗。試驗結(jié)果表明，該機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，性能良好，機(jī)械與控制功能均達(dá)到預(yù)期，即擁有良好的除草與避苗功能。但該機(jī)控制部分響應(yīng)不夠靈敏，需進(jìn)一步研究優(yōu)化，示范應(yīng)用面積100余畝。

研制輕簡底盤與追肥機(jī)和噴霧機(jī)

2016年8月，根據(jù)田間管理輕簡型地盤的需要，改制出輕簡底盤與追肥機(jī)和噴霧機(jī)1臺。初步試驗表明，噴霧性能良好，但轉(zhuǎn)向、輪距調(diào)節(jié)、后輪、施肥等部件還需要優(yōu)化修改。6月17日，邀請華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)航空團(tuán)隊在肇慶水稻田進(jìn)行航拍試驗，為進(jìn)一步研發(fā)植保機(jī)械作準(zhǔn)備。

④插秧機(jī)施肥裝置研究與開發(fā)

針對黑龍江農(nóng)墾總局建三江管局對水稻側(cè)深施肥技術(shù)的需求農(nóng)藝要求，重點開展排肥機(jī)構(gòu)、排肥驅(qū)動機(jī)構(gòu)、送肥裝置、清肥機(jī)構(gòu)、泥漿開溝機(jī)構(gòu)以及施肥裝置與不同插秧機(jī)型底盤匹配等方面研究，開發(fā)插秧機(jī)配套的施肥裝置，分別在中國農(nóng)大上莊試驗站和黑龍江省阿城區(qū)黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院試驗地、黑龍江省農(nóng)墾紅興隆管理局友誼農(nóng)場11分場進(jìn)行了現(xiàn)場田間作業(yè)試驗考核，在技術(shù)成熟后對建三江管局現(xiàn)有插秧機(jī)進(jìn)行改造、加裝側(cè)深施肥裝置，實現(xiàn)插秧同步施肥作業(yè)，同時兼有肥料堵塞報警功能，滿足了水田機(jī)械化生產(chǎn)向環(huán)境友好型、資源節(jié)約型方向發(fā)展的要求。

（4）精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)方向

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)承載著節(jié)本、增產(chǎn)、增效、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重任，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向，田間管理機(jī)械專家組成員團(tuán)隊圍繞農(nóng)業(yè)信息精測、變量作業(yè)精施、系統(tǒng)精準(zhǔn)管理三大關(guān)鍵技術(shù)，開展了作物生長信息對肥料的需求、作物蟲害識別等基礎(chǔ)技術(shù)研究，并集成信息技術(shù)開展智能管理系統(tǒng)研究，支撐水肥藥科學(xué)施用，提高利用率，加快農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變。

①植物信息探測技術(shù)及裝備，探索能快速實時感知

瞄準(zhǔn)植物生態(tài)信息感知計算機(jī)視覺與圖像處理、遙感、光譜分析、傳感器技術(shù)，開展了研究和試驗工作。

a.雜草識別技術(shù)與裝備

采集大量田間典型雜草數(shù)據(jù)，擴(kuò)充了前期構(gòu)建的植物識別方法庫PDM-Lib，建立了節(jié)骨草、灰菜、灰質(zhì)、曲麥菜、蘭花菜、水?dāng)〔莺投共说鹊湫碗s草圖譜庫。分析研究了玉米及其伴生雜草的可見光波段植物的光譜特性，得到基于虛擬光譜的區(qū)分雜草和玉米植株的物草分割線（Line of Segmentation Crop and weed，簡稱SCW-Line）。研究提出了基于株心的玉米田間雜草識別方法，能快速的識別玉米田間雜草，識別準(zhǔn)確率超過80%。提出了基于多特征的玉米田間雜草識別方法、基于HU不變距的行內(nèi)雜草識別方法、基于多特征模板匹配的行內(nèi)雜草識別方法，能夠快速、有效地識別雜草信息，指導(dǎo)對靶噴藥，提高了變量噴藥機(jī)具田間實施的實時性。研制了智能雜草識別系統(tǒng)，經(jīng)試驗，在工作速度為5km/h時，系統(tǒng)識別的準(zhǔn)確率為95%，誤識率為13%。由于雜草與大豆重疊生長，在大豆田應(yīng)用的錯誤率仍較大，有待深化研究。

研制了智能雜草識別系統(tǒng)，主要由智能控制器（包括CPU、控制主板、攝像頭、LED光源和外殼）、安裝支架、噴頭總成（包括電磁閥、噴頭、輔助件）等組成。經(jīng)試驗，在工作速度為5km/h時，系統(tǒng)識別的準(zhǔn)確率為95%，誤識率為13%。錯誤率較大的主要原因是雜草與大豆重疊生長，導(dǎo)致難以識別。

b.病蟲害識別技術(shù)

——建立了棉田棉鈴蟲、棉蚜、紅蜘蛛等主要害蟲危害的葉片、花蕾、棉鈴、莖稈等部位所表現(xiàn)癥狀的顏色、形狀和紋理參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，篩選了具有旋轉(zhuǎn)、比例、平移不變性（RST不變性）的對比參數(shù)。建立了棉田單株棉苗標(biāo)準(zhǔn)樣本在苗期、蕾期、花鈴期的形態(tài)特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫，與從田間單株棉苗中提取的形態(tài)特征進(jìn)行比較分析，從而確定該棉苗的大小與健壯程度。根據(jù)棉苗的蟲害特征數(shù)據(jù)庫和棉苗帶大小的判定結(jié)果，建立了智能決策算法，建立了蟲害類型與噴藥量以及藥劑種類的模型。研究了蟲害分布信息的自動檢測方法，設(shè)計了害蟲危害棉苗的葉片所表現(xiàn)癥狀的特征提取方法，蟲害探測模型預(yù)測相關(guān)系數(shù) ≥80％，蟲害探測單幀檢測時間≤1s。

——研究了棉田蟲害等級識別方法，如果pa小于5%為無蟲害；pa在5%-10%為1級蟲害；pa在11%-15%為2級蟲害；pa在16%-25%為3級蟲害；pa在25%-35%為4級蟲害；pa在35%-50%為5級蟲害；pa在50%-70%為6級蟲害；pa大于70%為7級蟲害。研制了固定式棉田蟲情和苗情自動探測裝置，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動調(diào)節(jié)相機(jī)拍攝角度與范圍的功能。采用嵌入式CDMA無線視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，實現(xiàn)全天候24小時監(jiān)測，并可進(jìn)行異地監(jiān)測。

——研究了棉苗自動檢測方法，設(shè)計了基于形態(tài)特征的棉苗大小的自動判別方法。棉田大小的基本特征包括棉帶覆蓋度（苗帶寬度）、棉苗覆蓋度（單株棉苗寬度）、棉葉尺寸特征（單個棉葉面積和棉葉周長）、棉葉形態(tài)特征（單個棉葉矩形度、葉形比和圓形度等）。苗帶寬度檢測準(zhǔn)確率≥90％，苗帶寬度單幀檢測時間≤500ms。

c.作物養(yǎng)分探測技術(shù)與裝備

——利用MPA傅里葉變換型近紅外光譜儀測定番茄葉片的積分球漫反射光譜，研究了番茄苗水分、氮素以及葉綠素之間的近紅外光譜定量關(guān)系模型，采用偏最小二乘回歸算法建立了光譜數(shù)據(jù)與植物生化組分信息的定量分析模型；研究了基于AOTF高光譜成像和近紅外特征光譜的番茄苗氮含量快速測定方法，比較分析了競爭自適應(yīng)重加權(quán)采樣法（CARS）、蒙特卡羅無信息變量消除法（MCUVE）、向后間隔偏最小二乘法（BiPLS ）和組合間隔偏最小二乘法（SiPLS）4種特征波長挑選方法，篩選與番茄苗氮含量相關(guān)的特征光譜，定性分析作物營養(yǎng)狀況，為按需精準(zhǔn)施肥提供理論支持。

——研制了基于AOTF的可調(diào)光譜成像裝置，采用AOTF進(jìn)行電調(diào)諧濾光，進(jìn)行凝視式光譜成像，能同時獲得被觀測對象豐富的空間維和光譜維信息。以大豆為研究對象，使用基于ＡＯＴＦ多光譜成像系統(tǒng)獲取了不同生育期農(nóng)作物冠層或葉片的反射光譜數(shù)據(jù)，并結(jié)合化學(xué)分析的方法得到了作物的生理生化參數(shù)，研究了不同施肥條件下作物的光譜特征變化及其與植株氮素和鉀素營養(yǎng)狀況的相關(guān)關(guān)系，建立了多光譜診斷作物營養(yǎng)的模型。采用倒高斯光學(xué)模型（IG模型）來擬合紅邊光譜反射率，一階微分后得到紅邊振幅，建立紅邊參數(shù)Dλred估測氮素含量的S函數(shù)模型；利用660nm敏感波段處的吸收深度預(yù)測大豆鉀素含量。采用連續(xù)去除法提取光譜吸收深度這一特征參數(shù)，考察其和大豆鉀素含量的反演關(guān)系，建立非線性回歸方程，平均誤差為24.37%，滿足精度要求。

d.作物需水信息無人機(jī)多光譜監(jiān)測系統(tǒng)

針對傳統(tǒng)田間試驗的監(jiān)測技術(shù)，存在監(jiān)測范圍小、實時監(jiān)測難等問題；衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)存在容易受到天氣影響、監(jiān)測時空分辨率低等問題，研究開發(fā)了低空無人機(jī)航測感知系統(tǒng)。系統(tǒng)包括無人機(jī)、可見光與多光譜航拍系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)信息感知模型及應(yīng)用軟件。系統(tǒng)在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)、楊凌等地進(jìn)行了多次飛行測試，飛行平穩(wěn)可靠。建立水肥診斷模型，模型精度高，可直接指導(dǎo)精量灌溉施肥。該系統(tǒng)可為作物水肥空間遙感信息提供了一種低空智能化監(jiān)測平臺。

②農(nóng)機(jī)作業(yè)狀態(tài)參數(shù)測試技術(shù)及裝備，提升作業(yè)質(zhì)量

突破了田間復(fù)雜工況下農(nóng)機(jī)作業(yè)狀態(tài)參數(shù)測試方法與技術(shù)，優(yōu)化了運(yùn)動參數(shù)、測控機(jī)器狀態(tài)，面向耕、種、管、收等作業(yè)環(huán)節(jié)，開發(fā)了農(nóng)田土壤中致?lián)p性異物、作業(yè)區(qū)隱蔽性人畜、工作部件機(jī)械性破壞、收獲作業(yè)異性夾帶物和火災(zāi)隱患檢測等安全性和可靠性監(jiān)測傳感器及其檢測系統(tǒng)；開發(fā)了滑轉(zhuǎn)率、空間動態(tài)載荷、運(yùn)動參數(shù)、作業(yè)狀態(tài)和質(zhì)量參數(shù)等農(nóng)用動力機(jī)械作業(yè)監(jiān)測傳感器及其檢測系統(tǒng)；開發(fā)了系列化種肥流量、堵漏、播施作業(yè)深度等施肥播種機(jī)械監(jiān)測傳感器及其檢測系統(tǒng)，研究移栽機(jī)械手抓取與缽苗運(yùn)動特性檢測方法；開發(fā)了作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)速度、噴霧流量、噴霧壓力、噴桿作業(yè)狀態(tài)、噴頭堵塞、噴桿位置高低、藥液體積等植保機(jī)械監(jiān)測傳感器及其檢測系統(tǒng)檢測；開發(fā)了收獲損失率、籽粒破損率、籽粒含水率和秸稈拋撒均勻性等收獲機(jī)械等監(jiān)測傳感器及其檢測系統(tǒng)。開發(fā)了農(nóng)用動力、施肥播種、植保和收獲等系列化新型傳感器及檢測系統(tǒng)，累計銷售相關(guān)傳感器1230余套，提升了我國農(nóng)機(jī)智能測試技術(shù)推廣應(yīng)用、增加農(nóng)機(jī)產(chǎn)品使用安全性；顯著提升了農(nóng)機(jī)作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量，提高了種藥肥苗的利用效率，減少了農(nóng)資過量投入造成的污染。

③構(gòu)建了主要糧食作物全程信息化精準(zhǔn)作業(yè)裝備體系，助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變。

構(gòu)建了主要糧食作物全程信息化精準(zhǔn)作業(yè)裝備體系，實現(xiàn)了國產(chǎn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)裝備智能化技術(shù)從無到有的重大技術(shù)跨越。開展了全方位農(nóng)業(yè)裝備智能化技術(shù)系統(tǒng)研究，開發(fā)了自動導(dǎo)航定位系統(tǒng)、作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、土壤樣本快速分析系統(tǒng)、聯(lián)合收割機(jī)智能測控系統(tǒng)、智能雜草識別系統(tǒng)、小麥和玉米免耕變量施肥播種機(jī)、智能化自動變量配肥施肥和圓盤拋撒施肥機(jī)、大型平移式變量噴灌機(jī)、智能化自動對靶除草機(jī)、大型智能化變量噴藥機(jī)、自動導(dǎo)航智能化插秧機(jī)等，涵蓋耕整地、播種、施肥、灌溉、中耕、植保、收獲環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)智能變量作業(yè)裝備新產(chǎn)品13種。在新疆、東北、西北、華北等主要糧食產(chǎn)區(qū)，針對小麥、玉米開展了整個作業(yè)生產(chǎn)周期的智能裝備應(yīng)用示范，系列化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)智能化作業(yè)裝備，具有測量準(zhǔn)確、控制精確、適應(yīng)廣泛等突出特點，應(yīng)用效果顯示，節(jié)省人力60%，節(jié)水30%-50%、節(jié)肥25%-45%、省藥20%-35%，增收30%以上，進(jìn)一步提高了信息獲取、變量測控、系統(tǒng)管理與裝備一體化技術(shù)的實用化，帶動了我國農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)跨越升級和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)了信息化、機(jī)械化、先進(jìn)農(nóng)藝、智能管理的融合，支撐了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由傳統(tǒng)粗放經(jīng)驗型向精測、精施、精管、高效作業(yè)方式轉(zhuǎn)變。

④構(gòu)建了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)全程機(jī)械化云服務(wù)平臺，引領(lǐng)整體解決方案實施。

圍繞農(nóng)機(jī)作業(yè)育、耕、種、管、收、運(yùn)、儲等核心環(huán)節(jié)，以標(biāo)準(zhǔn)為引領(lǐng)，運(yùn)用現(xiàn)代傳感、物聯(lián)網(wǎng)、信息化技術(shù)為農(nóng)機(jī)裝上千里眼和順風(fēng)耳，構(gòu)建了集農(nóng)機(jī)定位跟蹤、作業(yè)監(jiān)管、遠(yuǎn)程調(diào)度、運(yùn)維管理、數(shù)據(jù)分析、補(bǔ)貼結(jié)算、信息發(fā)布、農(nóng)事管理等功能于一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)全程機(jī)械化云服務(wù)平臺。通過安裝在農(nóng)機(jī)上的移動智能監(jiān)控終端，獲取農(nóng)業(yè)機(jī)械工況與位置、作物即時產(chǎn)量、目標(biāo)圖像等信息；通過移動通信網(wǎng)絡(luò)向中心平臺實時報送農(nóng)機(jī)獲取的相關(guān)信息；中心服務(wù)平臺根據(jù)作物生長情況，編制不同階段農(nóng)機(jī)作業(yè)計劃，并對農(nóng)機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障預(yù)警；通過統(tǒng)計分析，進(jìn)行駕駛員、農(nóng)機(jī)作業(yè)等績效分析，根據(jù)作業(yè)面積與種植作物種類等進(jìn)行費用結(jié)算。該平臺是當(dāng)前我國“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機(jī)”智能化實際融合的先例，通過吉林省、山西省、遼寧省、山東省、河南省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、等農(nóng)業(yè)、農(nóng)機(jī)管理部門的應(yīng)用，通過以此平臺為核心技術(shù)演化的鹽堿地綜合治理與高效利用科研平臺、農(nóng)機(jī)與車輛遠(yuǎn)程調(diào)度系統(tǒng)平臺、水肥一體化精準(zhǔn)施用系統(tǒng)平臺、設(shè)施蔬菜與畜禽工廠養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)平臺等的不同區(qū)域、不同農(nóng)場與合作社和用戶推廣應(yīng)用，不斷完善和優(yōu)化了技術(shù)鏈集成、裝備鏈配套、物質(zhì)鏈循環(huán)、運(yùn)營鏈經(jīng)濟(jì)、決策鏈智慧的全程機(jī)械化作業(yè)整體解決方案，引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)朝向綠色可持續(xù)發(fā)展。

⑤“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)智能化變量作業(yè)裝備技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用”項目，獲2016年度中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎。

針對農(nóng)業(yè)機(jī)械化、規(guī)?；a(chǎn)過程土壤養(yǎng)分測不快、糧食產(chǎn)量測不準(zhǔn)、田間雜草認(rèn)不清、農(nóng)資施用控不精、施用裝備對不準(zhǔn)、作業(yè)效率跟不上、工況測控?zé)o系統(tǒng)、田間管理低效率、集群作業(yè)難滿足的精準(zhǔn)作業(yè)難題，突破農(nóng)業(yè)信息精測、變量作業(yè)精施、系統(tǒng)精準(zhǔn)管理三大關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建基于土壤養(yǎng)分-糧食產(chǎn)量的全程精準(zhǔn)作業(yè)裝備技術(shù)體系，實現(xiàn)水肥種藥科學(xué)施用，提高利用率，加快農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變。通過精準(zhǔn)變量技術(shù)裝備的推廣應(yīng)用，節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)種、節(jié)藥效果顯著，推動了農(nóng)業(yè)粗放作業(yè)向精準(zhǔn)作業(yè)轉(zhuǎn)變。

⑥科技支撐計劃 “精準(zhǔn)肥水藥作業(yè)裝備系統(tǒng)研制及應(yīng)用”課題，集成精準(zhǔn)變量控制技術(shù)與裝備，有效提升了水肥藥精量化施用水平。

突破了基于多遙感作業(yè)處方圖的肥料、水分、農(nóng)藥精準(zhǔn)變量控制關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了精準(zhǔn)作業(yè)裝備作業(yè)參數(shù)遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)測與實時傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)了與即時服務(wù)與會商系統(tǒng)的交互通訊與遠(yuǎn)程作業(yè)管理，研制成功了機(jī)組長度260米的大型中心支軸式精準(zhǔn)變量噴灌機(jī)、3WQ-3000型牽引式精準(zhǔn)變量噴桿噴霧機(jī)、3WGZ-500型自走式果園自動對靶噴霧機(jī)，2015年4月，精準(zhǔn)肥水藥作業(yè)裝備通過了中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定， 達(dá)到國際先進(jìn)水平。

（5）果園田間管理機(jī)械方向

針對果園農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合度不深、傳統(tǒng)栽培模式制約機(jī)械化作業(yè)裝備應(yīng)用和發(fā)展的現(xiàn)狀，圍繞傳統(tǒng)果園機(jī)械化緊迫需求，重點研制了風(fēng)送果園靜電噴霧機(jī)、果園多功能作業(yè)管理機(jī)；針對現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)化果園，通過調(diào)研確定了適合機(jī)械化標(biāo)準(zhǔn)果園作業(yè)要求的各機(jī)具參數(shù)和總體方案以及果園管控系統(tǒng)與果園信息管理平臺的總體框架。

①3WQ-400型雙風(fēng)送果園靜電噴霧機(jī)研制

針對果園施藥機(jī)械需求，集成雙氣流輔助風(fēng)送噴霧技術(shù)和仿形靜電噴霧技術(shù)，研制出的雙風(fēng)送果園靜電噴霧機(jī)，荷電霧流不僅穿透性強(qiáng)，而且霧流荷電量高、不易衰減，到達(dá)作物靶標(biāo)前的霧滴附著力強(qiáng)，大大提高了荷電霧滴在植物表面的附著率和穿透性，以及葉背面等隱蔽部位的藥液沉積量，并且霧滴飄移少，適用于冠層低矮、稠密、濕度大的設(shè)施果園等噴灑化學(xué)藥劑，防治病蟲草害，是現(xiàn)代果園高穿透低量施藥的理想機(jī)具。

②3GZ-60型果園多功能作業(yè)管理機(jī)

為全面提升果園機(jī)械化管理作業(yè)整體水平提供一種先進(jìn)的技術(shù)和裝備，提高果園作業(yè)機(jī)械化防治水平，減少勞動力消耗。管理機(jī)采用履帶式底盤，設(shè)計了多功能聯(lián)合作業(yè)平臺，結(jié)構(gòu)緊湊，具有良好的通過性；設(shè)計了動力分配系統(tǒng)，將發(fā)動機(jī)輸出的動力分別用于行走及作業(yè)，通過相應(yīng)的動力輸出接口，保證果園管理機(jī)配套工作部件的運(yùn)轉(zhuǎn)，如旋耕、植保、粉碎等。枝條粉碎機(jī)采用電機(jī)驅(qū)動，并通過對枝條特性的研究來優(yōu)化結(jié)構(gòu)，以滿足低功耗、高效率的粉碎，可根據(jù)不同作業(yè)要求，掛載不同的工作部件，保證機(jī)具作業(yè)形式多樣，實用性強(qiáng)、操作簡單。

③標(biāo)準(zhǔn)化果園機(jī)械化栽培體系與關(guān)鍵裝備的研制與示范

針對北京郊區(qū)果園農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合度不深、傳統(tǒng)栽培模式制約機(jī)械化作業(yè)裝備應(yīng)用和發(fā)展的現(xiàn)狀，以提升首都農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平與裝備供給能力為目標(biāo)，啟動實施了“果園機(jī)械化栽培體系與關(guān)鍵裝備的研制與示范”課題，通過廣泛調(diào)研，在平谷、通州優(yōu)選了總面積約1800畝的2個示范基地，確定了適合機(jī)械化標(biāo)準(zhǔn)果園作業(yè)要求的各機(jī)具參數(shù)和總體方案以及果園管控系統(tǒng)與果園信息管理平臺的總體框架，為下一步研發(fā)果園自走式通用型底盤動力和作業(yè)裝備，構(gòu)建集花果管理及品質(zhì)監(jiān)測、病蟲害監(jiān)控與防治于一體的標(biāo)準(zhǔn)果園機(jī)械化作業(yè)裝備體系和智能控制系統(tǒng)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的果園自走式通用型動力和作業(yè)裝備信息管理平臺的搭建奠定了基礎(chǔ)，支撐實現(xiàn)果園生產(chǎn)主要環(huán)節(jié)機(jī)械化和管理的標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化，全面提升首都果樹產(chǎn)業(yè)的農(nóng)機(jī)裝備水平。

——在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定了適合機(jī)械化標(biāo)準(zhǔn)果園作業(yè)要求的機(jī)具參數(shù)，完成了作業(yè)機(jī)具方案設(shè)計。

——果園管控系統(tǒng)與果園信息管理平臺開發(fā)

果園管控系統(tǒng)主要是包括果園根系管理、果園冠層管理、花果管理及品質(zhì)監(jiān)測、病蟲害監(jiān)控與防治，以實現(xiàn)果園農(nóng)機(jī)裝備的最優(yōu)化管理。構(gòu)建基礎(chǔ)為傳感器系統(tǒng)的設(shè)計布局、無線通訊與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。傳感器系統(tǒng)用來感知測取果園根系、果園冠層、花果以及病蟲害等信息，并利用移動通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對其進(jìn)行可靠傳送，采用基于互聯(lián)網(wǎng)的瀏覽器/服務(wù)器三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)底層控制網(wǎng)絡(luò)與Internet的集成，既可實現(xiàn)獲取現(xiàn)場的信息數(shù)據(jù)和發(fā)送控制指令，又能實現(xiàn)果園農(nóng)機(jī)裝備最優(yōu)化管理。果園根系管理采用植物根系原位監(jiān)測系統(tǒng)，果園冠層管理采用作物冠層分析儀，花果管理主要采用高光譜遙感技術(shù)，品質(zhì)監(jiān)測在這里主要是采用機(jī)器視覺技術(shù)，病蟲害監(jiān)測與防治系統(tǒng)主要分為視頻監(jiān)視和環(huán)境監(jiān)測兩部分。果園信息采集平臺，采集果園信息，通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，將信息發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，在管理平臺上進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲與處理，生成WEB頁面，實現(xiàn)水果生產(chǎn)信息化管理。

——開展了機(jī)具的田間性能試驗與考核。

開溝施肥機(jī)的試驗

進(jìn)行了開溝施肥機(jī)的開溝試驗。開溝圓盤刀的轉(zhuǎn)速為540rmp，經(jīng)測試開溝深度為40cm，開溝寬度為25cm。

風(fēng)機(jī)試驗

在土壤植物機(jī)器系統(tǒng)技術(shù)國家重點實驗室風(fēng)機(jī)試驗臺上分別進(jìn)行了轉(zhuǎn)速分為960，1450，2000，2200轉(zhuǎn)/分鐘的風(fēng)機(jī)試驗。根據(jù)試驗結(jié)果繪出風(fēng)機(jī)曲線從而確定風(fēng)機(jī)葉輪形式和轉(zhuǎn)速。最終選用8葉片軸流風(fēng)機(jī)作為高穿透性風(fēng)送系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)。

仿靶噴藥系統(tǒng)試驗

對果樹分上中下三段探測控制，通過對不同果樹形態(tài)進(jìn)行探測，得出準(zhǔn)確的判斷，提供給噴霧控制系統(tǒng)。噴霧控制系統(tǒng)接收到對靶系統(tǒng)的信號后，迅速作出判斷，決定上中下三段的噴頭同時噴射，還是下或下、中各自噴射，通過調(diào)整噴頭和探測器的工作參數(shù)和位姿，使之噴霧有效面積更大，非有效噴霧面積盡可能地小。探測器與噴頭安裝位置與覆蓋面如圖所示，試驗時，以人工靶標(biāo)和實物靶標(biāo)進(jìn)行不同的靶標(biāo)識別間距和識別距離的試驗，靶標(biāo)識別間距≤0.5m，探測距離2m有穩(wěn)定信號，控制系統(tǒng)反應(yīng)迅速。

農(nóng)藥利用率試驗測定

開展噴霧機(jī)在自動對靶系統(tǒng)打開和關(guān)閉狀態(tài)下，利用率的對比測定。試驗果園長度158米，地勢平坦；果樹品種為紅富士，行距4米，株距1.5米，樹齡5年，樹高3-3.5米，屬于細(xì)紡錘形樹冠，樹高比較均勻。噴霧液體為羅丹明（Rhodamine，一種紅色的熒光示蹤劑）的水溶液，濃度0.4%，噴霧壓力1.0MPa。試驗時測定了果園常用的動力噴霧機(jī)配用手持式可調(diào)噴槍的農(nóng)藥利用率，作為對照。試驗期間氣溫30℃-32℃，風(fēng)速1-1.5m/s。試驗前，先計數(shù)單棵果樹的葉片總數(shù)量，用葉面積儀測定了單棵果樹的葉面積總和，用植物冠層分析儀測定了果樹的葉面積指數(shù)（LAI）。試驗時，在果樹的上、中、下3層及左右兩側(cè)個兩個行內(nèi)布置霧滴采集卡，采樣果樹數(shù)量為6棵。噴霧后，用蒸餾水將采集卡采集到的熒光劑洗下，用熒光檢測儀測出該采集卡的熒光物質(zhì)量，根據(jù)果樹葉子總面積計算沉積在果樹葉面上的熒光物質(zhì)量及噴出的熒光物質(zhì)量總量，計算出農(nóng)藥有效利用率。

在樹上不同高度、地面上分別布置多組測試紙，多組測試紙，噴霧前后對霧滴分布做了拍照記錄。

④中美國際合作“釀酒葡萄生產(chǎn)機(jī)械化關(guān)鍵技術(shù)裝備合作研發(fā)”項目初步形成了適合于我國釀酒葡萄生產(chǎn)模式和要求的機(jī)械化作業(yè)裝備體系。

項目對釀酒葡萄專用自走式多功能底盤、整形部件、剪枝部件、風(fēng)送式施藥部件、采摘與集運(yùn)部件、埋藤與取土部件、自動避障系統(tǒng)等關(guān)鍵部件裝置進(jìn)行了研究，突破了底盤四輪同步液壓驅(qū)動控制、多柔性出風(fēng)管的風(fēng)送式精準(zhǔn)施藥控制、雙支撐中樞振動果實采摘、自動避障控制、多位姿往復(fù)式整形切割等核心技術(shù)，研制出具有多路液壓動力輸出和作業(yè)裝備搭載功能的多功能自走式底盤及與之配套的葡萄收獲機(jī)、噴霧機(jī)、整形機(jī)、剪枝機(jī)，以及與輪式拖拉機(jī)配套的葡萄埋藤機(jī)、葡萄藤出土機(jī)共7種釀酒葡萄生產(chǎn)機(jī)械化關(guān)鍵裝備，經(jīng)田間試驗取得了良好的效果，對于解決我國釀酒葡萄生產(chǎn)成本高、作業(yè)效率低的主要難題，促進(jìn)我國釀酒葡萄行業(yè)的健康發(fā)展起到了積極作用。

（6）制種玉米田間管理關(guān)鍵裝備研制與開發(fā)

針對我國玉米制種生產(chǎn)設(shè)備嚴(yán)重缺乏，制種過程主要依靠人工方法完成，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，用工貴，成本高的現(xiàn)狀，基于中美國際合作“玉米規(guī)?；品N關(guān)鍵技術(shù)裝備合作研發(fā)”項目和科研院所專項資金“制種玉米去雄關(guān)鍵技術(shù)與裝備”項目，研制出了制種玉米成套關(guān)鍵裝備。一是突破了玉米雄穗柔性夾持抽取、玉米雄穗高效切割、工作部件液壓同步驅(qū)動、單元智能仿形等關(guān)鍵核心技術(shù)，集成目標(biāo)識別、電液智能控制、自動仿形技術(shù)，研制出了智能仿形去雄裝置，滿足制種玉米不同作業(yè)期不同地塊、植株整體高度不一致機(jī)械化去雄的要求，保證了切頂和抽穗位置的準(zhǔn)確性，集成研制出3QXZ-6型制種玉米去雄機(jī)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，其主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。二是突破了玉米制種精密播種、苗中后期低污染安全施藥等核心技術(shù)，研制了玉米制種專用精密播種機(jī)、高地隙自走式多功能底盤及與之相配套的適合玉米生長中后期病蟲害防治的高效施藥機(jī)、父本切除機(jī)，填補(bǔ)了國內(nèi)玉米制種生產(chǎn)機(jī)械化的空白，已于2016年通過了科技成果鑒定。

3.專業(yè)領(lǐng)域科技發(fā)展趨勢

發(fā)達(dá)國家農(nóng)機(jī)裝備朝著以信息技術(shù)為核心的智能化與先進(jìn)制造方向發(fā)展，呈現(xiàn)高效率、自動化、精準(zhǔn)化、智能化發(fā)展趨勢?？v觀國內(nèi)外田間作業(yè)管理技術(shù)裝備，融合傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、“3S”技術(shù)、液壓技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、體現(xiàn)出“看得清”、“識得準(zhǔn)”、“施得精”、“變得快”、“高效化”特點和優(yōu)勢的作業(yè)質(zhì)量在線監(jiān)控、苗帶精確識別、多功能高地隙底盤自動對行輔助駕駛、精量施藥和精量配混施肥、在線精確混藥、中耕除草部件精確對行及高速響應(yīng)等先進(jìn)技術(shù)，將是今后發(fā)展的方向。

（1）植保機(jī)械技術(shù)方向

未來施藥技術(shù)與裝備發(fā)展趨勢為：1）向信息化方向發(fā)展。 歐美等許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將計算機(jī)應(yīng)用到植保機(jī)械上，利用 RS技術(shù)監(jiān)測病蟲草害，GPS 技術(shù)向植保機(jī)械提供定位和導(dǎo)航，GIS 技術(shù)建立地理信息庫，實時采集有害生物的動態(tài)資料，及時準(zhǔn)確的做出預(yù)警。2）向著自動化、智能化方向發(fā)展?，F(xiàn)代科技發(fā)展迅速，計算機(jī)和單片機(jī)被大量使用在植保機(jī)械自身及其設(shè)計和制造過程中，推動了自動化和智能化的發(fā)展。植保機(jī)械通過電子控制系統(tǒng)滿足了在線監(jiān)測和調(diào)整的需要，降低了勞動強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境，提高了作業(yè)效率。例如，利用操作面板，控制各電磁閥動作，調(diào)整單位時間內(nèi)施藥機(jī)械對單位面積農(nóng)作物的噴藥量。利用自動對靶技術(shù)，將采集到的圖像和計算機(jī)圖像庫中的信息比較，分辨是否為靶標(biāo)，然后決定是否噴藥。3）向著綠色安全方向發(fā)展?；瘜W(xué)防治是目前防治病蟲草害的主要方法，但是農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境有較大的污染，長期以來備受各國專家的指責(zé)，所以世界各國都在大力發(fā)展綠色安全的植保機(jī)械。隨著農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程的深入和農(nóng)村勞動力短缺問題的不斷加劇，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主體由傳統(tǒng)的個體經(jīng)營逐步向種田大戶、家庭農(nóng)場、合作社等規(guī)?；?jīng)營方式轉(zhuǎn)變，我國施藥裝備正在從低效、落后、勞動強(qiáng)度大、安全性差的手動植保機(jī)械向高效、先進(jìn)、安全的機(jī)動植保機(jī)械轉(zhuǎn)變、高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)、水田自走式噴桿噴霧機(jī)、自主飛控的植保無人機(jī)、多功能果園管理作業(yè)裝備和適用于丘陵山地的田間管理作業(yè)裝備將逐步得到大規(guī)模應(yīng)用。

（2）節(jié)水灌溉技術(shù)與裝備

噴灌技術(shù)的研究趨勢是噴灌系統(tǒng)多目標(biāo)利用和變量噴灑。在設(shè)備研發(fā)方面，降低能耗、實現(xiàn)灌溉施肥的精量控制是噴灌技術(shù)研發(fā)的重點，3S、計算機(jī)模擬、微電子、新材料等高新技術(shù)的大量應(yīng)用成為噴灌技術(shù)發(fā)展的一大亮點。通過對噴灌系統(tǒng)、輕小型噴灌機(jī)組、噴頭裝置和其它關(guān)鍵設(shè)備的創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計，開發(fā)新一代低能耗精確噴灌設(shè)備。

（3）施肥中耕技術(shù)方向

國外的中耕作業(yè)裝備已有160 多年的發(fā)展歷史，技術(shù)成熟。歐美國家的中耕作業(yè)裝備機(jī)型大、作業(yè)速度快、工效高，并采用電子攝像機(jī)監(jiān)視作業(yè)狀況、自動調(diào)行、自動避讓、自動調(diào)節(jié)耕深等先進(jìn)技術(shù)，目前正進(jìn)一步正朝著基于機(jī)器視覺的低傷苗率除草和精量配混施肥技術(shù)方向發(fā)展。

（4） 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)方向

國外農(nóng)機(jī)裝備正向操作自動化、控制智能化向提升作業(yè)精細(xì)水平發(fā)展。面對具有生命和生物活性的動植物作業(yè)對象，要滿足生長和生理特性需求，要創(chuàng)造良好的生產(chǎn)、生存和生態(tài)環(huán)境，不僅完成替代人畜力勞動的簡單功能，還具有感知、判斷、處理等仿生思維與決策能力，實現(xiàn)精細(xì)化作業(yè)。電子與光學(xué)、傳感與控制、信息與通訊等現(xiàn)代技術(shù)支撐，中央處理、總線等電子技術(shù)應(yīng)用，自動導(dǎo)航、機(jī)器視覺與數(shù)字信息感知、智能決策等系統(tǒng)集成，已完成了從單向監(jiān)控功能向多目標(biāo)、多參數(shù)智能控制的過渡，進(jìn)入基于動植物最佳生理、生長活動指征指導(dǎo)機(jī)器行為的新階段，基于網(wǎng)絡(luò)知識的管理系統(tǒng)，已實現(xiàn)了機(jī)群效能的有序、高效作業(yè)，突破“耳聽、眼觀、鼻聞、手感”的限制，作業(yè)效率提高50%-60%，農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)達(dá)到0.7-0.9，航空植保畝可節(jié)省農(nóng)藥20%以上，精準(zhǔn)施藥的農(nóng)藥利用率達(dá)到60%以上，氮肥有效利用率達(dá)到50%-55%。我國農(nóng)機(jī)裝備針對作業(yè)對象的機(jī)理、原理、互作規(guī)律等基礎(chǔ)研究不足，保障性能的信息感知、過程監(jiān)控等瓶頸亟待解決，核心部件和高端產(chǎn)品仍依賴進(jìn)口，農(nóng)機(jī)作業(yè)效率不高，農(nóng)業(yè)投入品施用粗放，經(jīng)飼果牧等生產(chǎn)機(jī)械嚴(yán)重缺乏，全程全面機(jī)械化技術(shù)體系尚未形成。土壤養(yǎng)分、作物養(yǎng)分在線檢測技術(shù)的突破、農(nóng)機(jī)智能化裝備的商品化開發(fā)以及多源信息融合決策與農(nóng)機(jī)變量裝備的系統(tǒng)化應(yīng)用是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求的必然趨勢，迫切需要研發(fā)適合我國農(nóng)藝農(nóng)機(jī)融合的智能信息獲取與分析決策系統(tǒng)，開發(fā)配套農(nóng)機(jī)變量作業(yè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵裝置與控制系統(tǒng)，面向種肥水藥作業(yè)環(huán)節(jié)形成實用化產(chǎn)品，滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全、高效、精準(zhǔn)和生態(tài)的需求。

（三）專業(yè)領(lǐng)域研究重點建議

“十三五”期間是確保我國糧食安全、實施“調(diào)結(jié)構(gòu)—轉(zhuǎn)方式”，提升可持續(xù)發(fā)展能力和推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時期。田間管理機(jī)械專業(yè)組將圍繞農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展五大行動實施，針對田間管理作業(yè)技術(shù)升級需求，結(jié)合國家重點研發(fā)計劃“化肥農(nóng)業(yè)減施增效綜合技術(shù)研發(fā)”、“糧食豐產(chǎn)增效科技創(chuàng)新”、“智能農(nóng)機(jī)裝備”等重點專項實施以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系工作開展，組織遴選集成北斗導(dǎo)航作業(yè)、精量變量水肥藥施用控制、中耕作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控及遠(yuǎn)程管理等一批創(chuàng)新研發(fā)的信息化、智能化先進(jìn)技術(shù)，應(yīng)用提升田間管理機(jī)械技術(shù)水平和作業(yè)性能，組織開展田間管理作業(yè)技術(shù)裝備選型優(yōu)化，并組織開展區(qū)域性適應(yīng)性試驗以及推廣示范，構(gòu)建完善的田間管理作業(yè)技術(shù)及裝備體系及模式。

1.專業(yè)領(lǐng)域研究重點內(nèi)容

(1)農(nóng)田綜合信息智能監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)研究，搭建基于物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的農(nóng)田綜合信息智能監(jiān)測系統(tǒng)。小麥、玉米、水稻、馬鈴薯、棉花等大田主要作物的土壤養(yǎng)肥、作物生長信息以及病蟲害信息實時監(jiān)測、預(yù)警、診斷檢測技術(shù)集成植物、化學(xué)、昆蟲及機(jī)械的智能檢測田間管理系統(tǒng)。

（2）高效節(jié)水智能噴灌機(jī)械化研究，突破土壤水分探測與作物最佳生長的關(guān)系模型分析技術(shù)、基于多傳感器融合的噴灌控制技術(shù)，研發(fā)實時土壤水分探測與分析、自動導(dǎo)航控制系列噴灌裝備。

（3）統(tǒng)防統(tǒng)治高效環(huán)保機(jī)械化施藥技術(shù)研究，搭建高效、及時、快速、立體防治體系。規(guī)模高效的無人飛行平臺；靈活輕便的水田多功能運(yùn)載平臺；機(jī)動快速旱田高效、環(huán)保型裝備，水田旱田和果園、煙草等。

（4）豐產(chǎn)節(jié)肥機(jī)械化施用技術(shù)研究，集成深施肥、固體、液體施用、變量施用系列施肥播種裝備。開展不同類型土壤、不同作物施肥量、肥料類型、施用方式分析，有機(jī)肥對改良土壤的作用機(jī)理和效果研究，分析溝施、撒施、測深施等施用方式對作物增產(chǎn)效能的影響和固態(tài)、液態(tài)、氣霧等不同肥料存在方式對環(huán)境的影響，基于北斗的影響作物產(chǎn)量信息獲取技術(shù)，優(yōu)化施肥量、土壤墑情、病蟲害、降水分布、基溫及產(chǎn)量分布關(guān)系的專家系統(tǒng)。

（5）智能機(jī)械化中耕除草技術(shù)研究，研制變量中耕施肥除草機(jī)。突破土壤養(yǎng)分快速檢測、植物營養(yǎng)檢測、雜草識別技術(shù)，開展專家智能決策系統(tǒng)研究；根據(jù)土地產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分含量及作物對營養(yǎng)成分的需求情況、雜草分布等，進(jìn)行變量施肥、中耕除草培土、株間雜草噴藥等，開展除草劑對靶施用系統(tǒng)研究；研制適宜高速作業(yè)、減少傷苗的行間除草、培土、變量施肥部件。

（6）作物豐產(chǎn)工程機(jī)械化作業(yè)裝備配套與應(yīng)用示范。針對我國規(guī)?；^(qū)域適用性農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合發(fā)展需求，重點開展區(qū)域性水、肥、種、藥等高效機(jī)械施用與作物生長協(xié)調(diào)作用融合技術(shù)研究，重點在渤海糧倉、丘陵山地、農(nóng)牧交錯區(qū)、黃淮海棉區(qū)、東北玉米帶、華北平原小麥、旱塬雜糧作物等區(qū)域開展不同農(nóng)藝技術(shù)要求的機(jī)械化高產(chǎn)栽培、精準(zhǔn)高效作業(yè)等配套技術(shù)與裝備試驗示范與優(yōu)化，形成標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械作業(yè)體系。提供現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)整體解決方案，實現(xiàn)技術(shù)流、資金流、信息流協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

2.專業(yè)組重點建議

（1）農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相結(jié)合，傳統(tǒng)機(jī)型優(yōu)化升級提效率，研制新產(chǎn)品適合需求推全面。一方面，智能精益高效化，提升水平。加強(qiáng)機(jī)電技術(shù)與現(xiàn)代液壓、儀器與控制、現(xiàn)代微電子和信息等高新技術(shù)融合，強(qiáng)化動植物生產(chǎn)性能、疫病形態(tài)表征信息的獲取和大數(shù)據(jù)解析、智能決策技術(shù)研究開發(fā)高附加值具有精細(xì)作業(yè)能力的農(nóng)業(yè)裝備；另一方面，面向需求，增加品種。持續(xù)完善糧食作物生產(chǎn)田間管理機(jī)械化裝備體系，加快經(jīng)濟(jì)作物（纖維植物、果品、蔬菜、油料、糖料、能源作物）裝備技術(shù)的研究開發(fā)，重點解決林果業(yè)、丘陵山地、水田田間管理機(jī)械化作業(yè)。

（2）加強(qiáng)我國農(nóng)田田間管理措施與方法。我國農(nóng)業(yè)田間管理機(jī)械化落后，農(nóng)業(yè)部也未建立衡量田間機(jī)械化水平指標(biāo)，建議從農(nóng)業(yè)田間管理角度，增加田間管理機(jī)械化水平指標(biāo)統(tǒng)計，以便快速發(fā)展田間管理機(jī)械化。

（3）增強(qiáng)技術(shù)交流合作。結(jié)合工作組自身特點不斷深入與國內(nèi)知名專家交流合作，同時加強(qiáng)與國內(nèi)外實力雄厚的農(nóng)機(jī)裝備企業(yè)的合作，推動農(nóng)業(yè)裝備現(xiàn)代化、智能化、綠色化發(fā)展，為農(nóng)業(yè)裝備走出國門，開拓海外市場奠定基礎(chǔ)。

（4）推進(jìn)融合型裝備和技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。推進(jìn)智能農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)、農(nóng)機(jī)化薄弱環(huán)節(jié)技術(shù)創(chuàng)新，填空白補(bǔ)短板。建立“研發(fā)-集成-應(yīng)用-再研發(fā)”的循環(huán)創(chuàng)新應(yīng)用機(jī)制，發(fā)揮現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專家作用，研究完善技術(shù)體系。