玉米免耕播種施肥機精準作業(yè)實現(xiàn)變量施肥和精密播種

中國目前玉米生產(chǎn)存在資源利用率低、投入產(chǎn)出率低的現(xiàn)象，精準播種、精準施肥是精準農(nóng)業(yè)主要的技術環(huán)節(jié)，是保證豐產(chǎn)豐收的基礎。本文根據(jù)免耕播種施肥機的特點，設計了播種粒距調(diào)節(jié)自動控制系統(tǒng)以及基于步進電機的排肥量反饋控制系統(tǒng)，取得了良好的實驗效果。

隨著農(nóng)村土地承包經(jīng)營權流轉的深入，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)越來越需要規(guī)模化經(jīng)營。中國目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)普遍存在資源利用率低、投入產(chǎn)出率低的現(xiàn)象，使得目前的生產(chǎn)模式亟待革新。精準農(nóng)業(yè)通過獲取農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量分布及影響作物產(chǎn)量的因素的空間及時間差異性信息，分析原因，并采取有效的調(diào)控措施，按需實施調(diào)控，實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。精準播種、精準施肥是精準農(nóng)業(yè)主要的技術環(huán)節(jié)，是保證豐產(chǎn)豐收的基礎。精準播種可以大量節(jié)省種子，播種玉米可節(jié)約40～45公斤每公頃，棉花可節(jié)約75公斤每公頃，大豆可節(jié)約22.5公斤每公頃，谷子可節(jié)約4.65公斤每公頃；此外，還可以節(jié)省間苗工時或完全省去間苗工序，使作物苗齊、苗壯，營養(yǎng)合理，植株個體發(fā)育健壯，群體長勢均衡，增產(chǎn)效果顯著。精準施肥通過測量土壤養(yǎng)分含量，按需施肥，在節(jié)約肥料的同時，起到環(huán)境保護的作用。

為了提高播種精度，設計了變量播種反饋控制系統(tǒng)，以及按處方圖精準施肥控制系繞。該系統(tǒng)在播種機上安裝全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機、排種管和排肥管檢測傳感器、種箱和肥箱質(zhì)量傳感器、傳感器采集模塊、排種軸和排肥軸轉速控制電機、電機控制模塊、霍爾測速傳感器等裝置。安裝在播種機上的車載計算機、變量播種反饋裝置和精準施肥控制裝置、車載GPS定位導航系統(tǒng)、變量播種反饋裝置及精準施肥控制裝置分別通過車載信號處理電路與車載計算機連接。在排種管和排肥管上安裝壓力傳感器和電容傳感器，檢測實施播種量和施肥量，上位機采集信息并與期望的播種量和施肥量對照，計算偏差，根據(jù)車輛行走速度，輸出排種軸排肥軸期望轉速，控制電機實現(xiàn)變量播種和變量施肥。

研究者經(jīng)過大量的實驗驗證，排種量、排肥量自動調(diào)整系統(tǒng)通過伺服電機控制種肥軸轉速來實現(xiàn)，性能穩(wěn)定，實用性強。對施肥量的控制，能在135～360公斤每公頃范圍內(nèi)實現(xiàn)根據(jù)處方圖的施肥量變量調(diào)節(jié)，肥料控制精度為3.31%，解決了目前變量施肥機施肥量開環(huán)控制精度不高的問題。對玉米點播,首次提出實時調(diào)整播種粒距的變量播種模式，可以實現(xiàn)播種粒距10～20厘米，在線無級調(diào)整，最大控制誤差不高于4.48%。

目前國外變量播種施肥的實施過程都是通過液壓馬達驅(qū)動排肥機構來實現(xiàn)的，通過控制液壓電液比例閥的開度，控制液壓油的流量，實現(xiàn)播種量和施肥量的變量控制。應用最廣的有CASE公司的Flexi Coil變量施肥播種機、JOHN Deere公司的JD-1820型氣力式變量施肥播種機等。這種方法在實際應用中，施肥精度較低，不能滿足精密施肥的要求。玉米播種過程中適時調(diào)整粒距，沒有相關報道。此次研究填補了這項空白。精準播種可以大量節(jié)省種子，精準施肥通過測量土壤養(yǎng)分含量，按需施肥，在節(jié)約肥料的同時，起到環(huán)境保護的作用。