【科技】摸清农田作物“脾气”，让机器更懂“你”

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土壤植物机械系统技术国家要点实验室是2008年经国家科学技术部批准最早依靠公司建设的36个国家的要点实验室之一。 委托部门为中国农业机械化科学研究院，于去年8月通过了国家科技部组织的检查。

该实验室的宗旨是提高以公司为主体的自主创新能力，为领域提供基础性、共性的关键技术，以农业机械与土壤、植物、农业生产投入物与环境的相互作用效果和机制为研究对象，以生产生态协调为主线，田间案例模拟

城市里的人在超市拿大米袋时，可能很难知道锄头那天下午汗流浃背做土的劳动难度。 此外，农业经常忽视个人生活的重要性。 但是我们关心的蔬菜水果农残是否会变少，大米是否有重金属污染&hellip； &hellip； 这些问题都取决于现代农业的迅速发展质量。

土壤机械系统技术国家要点实验室的首要任务是明确土壤和植物的习惯，实现具有对比性的个性化施肥、除草虫等精确的田间管理，实现高效、低功耗、削减的目标，促进可持续迅速的发展。 制造先进适用的现代农业装备和设施，全面提高中国农业装备制造业的自主创新能力，支持农业现代化的迅速发展。

精准农业的持续发展:农地作物的个性化管理

总结了我们的实验室可以分为精密农业、智能化农业装备、农业机器人三个研究方向。 实验室学术委员张小超告诉科技日报记者。

精准农业是现代农业的重要快速发展方向，其目标是个性化管理农地和作物，减少农药化肥的采用，提高产量。 与该技术在中国的迅速发展同步，土壤植物机械系统技术国家要点实验室从成立之初就把精确的农业作为核心研究课题。

土壤养分的自动测定是其代表性成果之一。 张小超说，测量土壤养分可以了解营养状况和养分吸收状况，实现个性化施肥。 以前通过人工采样在实验室进行测量，以东北农垦地区为例，过去只能采集1公顷的样品，这样完成一个农场的采样测量需要两三个月。 张小超说，在十二五期间，实验室可以开发快速的检测设备，在田地地面上完成这项工作。

值得一提的是免耕播种技术。 免耕播种是国家要点宣传的保护性耕作技术之一，实施长时间免耕栽培技术对治理沙尘、改善农业生态环境、农业持续快速发展有实际意义。 比较东北垄作区玉米长时间免耕栽培的现状，实验室首先开发了两行玉米免耕精密播种机，根据客户的诉求，开发了4行、6行等系列播种机型。

目前，这一成果主要用于中国东北、西北等干旱半干旱地区免耕精密播种玉米，目前玉米免耕精密播种机系列产品已销售1800余台，销售收入1亿多，利税总额2450多万元。

实验室还研究了播种、施肥、中耕、植保、收获等环节作业装备的精确智能变量测量技术，取得了许多创新成果。 开发了小麦、玉米变量免耕播种机、水稻智能对插秧机、变量自动配肥施肥机、智能化自动对目标除草机、大型智能化变量喷雾机、联合收割机智能测量系统等智能化农业装备，研究成果实现了精确农业智能变量作业装备技术的重要突破

智能农场:北斗定位技术基础的构建

以导航技术为中心的自行装备、农机作业的远程监视和管理是农业装备智能化的代表技术。 联合收割机、插秧机等设备，人工操作走的路线肯定是没有导航机器而笔直走的。 特别是北斗系统建成后，我们的重要工作之一是利用北斗系统定位农机，实现远程管理和诊断，为将来的智能化农场奠定技术基础。 张小超说。

玉米、棉花、大豆、油菜、甘蔗等高秆和中耕作物在我国农业生产中占有极其重要的地位。 这些作物生长中后期的植株很高，拖拉机辅助给药机械离地面的间隙很低，进入目标地喷洒药物的作业很困难。 由于缺口高、田间通过性好的自行式施药机械不足，长期以来高秆和中耕作物生长中后期的病虫害是农业生产急需处理的瓶颈课题。

为了应对这些问题，中国农业机械化科学研究院从2005年6月开始致力于高地间隙自行式喷雾技术研究、产品开发和产业化宣传事业，土壤植物机械系统技术要点实验室承担着前期的研究开发事业。

田野状况实验室负责人刘立晶说，经过多年努力，该实验室对机械驱动型高地间隙自行式底盘、全液压驱动型高地间隙自行式底盘、以及高效用药技术和装备进行了开创性的研究。 基于电液防滑控制的全液压同步驱动技术、机械驱动型自行式底盘动力传播系统、高地间隙和超高地间隙自行式底盘的行驶稳定性控制技术、车轮间隙和地间隙液压控制技术、柔性桁架式喷杆自动平衡和控制 在基于作业速度实时检测的自动变量喷雾控制技术、喷雾机作业过程机电液中央控制技术等产业和关键技术上取得了重大突破和创新。 完成科技成果转化研究，实现产品批量生产。

另外，综合开发的多功能联合收割机应用于小麦、水稻、大豆、玉米的收获，液压四轮驱动、双纵轴流脱粒分离、双动筛分风选、供应量作业速度的自控调节、供应量达10公里/秒。 6行采棉包装机研制成功，3行通用型采棉机批量生产，实现自动导航、火灾警报预报、集中润滑、故障检测，新疆棉花主产区成功，处理采棉劳动力短缺问题，实现适时收获，提高棉花质量水平 秸秆捆扎机实现了玉米秸秆堆积、拾取、预压、填料、捆扎，使用相位耦合传动技术，密度检测可控，形成了系列设备。 暗管改碱集使用北斗卫星定位导航，进行激光高程监视，完成开沟、铺设管、埋沙、挖土作业，填补国内空白，通过工程技术手段深入开发利用盐碱地资源，提高耕地资源区域的保障能力

农业机器人:乘坐中国制造的2025快车

剑桥大学奶牛场，挤奶业者都是机器人独立完成的，没有任何手工作业，机器人设置在奶牛棚旁边，奶牛一旦需要挤奶，就自动排队等待机器人服务。 育苗行业大部分文案都带来盆栽作物，单调枯燥，浪费人力，效率高。 美国波士顿的育苗机器人很好地处理了这个问题。 这个育苗机器人由滚动轮胎、扶手和托盘组成。 员工只要在触摸屏上设定场所参数，机器人就能感知盆栽，自动移动到目的地。

没错，农业机器人的应用越来越广泛。 这个新兴行业也成为土壤植物机械系统技术国家要点实验室的研究方向。

张小超说，实验室现在主要开发采摘机器人和消毒机器人。 采摘苹果和西红柿、袋装等消毒机器人主要用于畜牧业。 比如鸡舍里的鸡发烧，机器人可以用传感器感知和解决。

但是，由于成本高和农家认知度不足等多种原因，现在农业机器人在我国的应用没有工业机器人那么广泛。 农业机器人和产业机器人最大的区别是面对开放的案例和非结构化的操作对象，例如，对于采摘机器人来说，苹果的大小、颜色、形状不同，比产业部件更难识别。 中国农业机械科学研究院副院长、总工程师方宪法说明。

但这确实是未来迅速的发展方向，通过农业机器人的研究，我们可以突破传感、机器视觉等关键技术。 方法宪法说。