■記者 張思瑋

“當前，我國正處于機械化、信息化與智能化深度融合的快速發展階段，農機青年科學家應進一步聚焦自己的研究領域，堅持自主創新和守正創新，在農業農村現代化建設中發揮積極的作用。”近日，在第五屆中國農機青年科學家論壇上，中國科學院院士、中國機械工業集團科技委副主任閆楚良表示。

今年是“十四五”的開局之年，也是全面推進鄉村振興、加快農業農村現代化建設的關鍵之年。為此，此次論壇以“‘雙強行動’科技賦能鄉村振興共同富裕”為主題，全面搭建面向全國農機和農機化系統青年科技工作者相互了解、交流合作和共同提高的開放平臺，為助力鄉村全面振興提供智力支撐。

研發更精準的土壤消毒機

土壤是不可再生資源，我國耕地面積有限，土壤狀況堪憂。

西南大學工程技術學院博士馬浩霖提供的數據顯示，我國高附加值經濟作物連作概率大，由此導致土傳病害發作面積不斷擴大，嚴重時可減產50%~60%。

為土壤尋求消毒設備成為農機領域繞不開的話題?，F有的土壤消毒方式有自走火焰土壤消毒機、蒸汽注射消毒機、氯化苦覆膜注射一體機等。但遺憾的是，缺少棉隆大田作業精準施用土壤消毒設備。

“棉隆是國內外應用最廣泛的固態土壤熏蒸劑，已經應用于生姜、草莓、三七等高價值作物防治姜瘟病、根腐病和枯萎病等?！瘪R浩霖表示，棉隆消毒技術具有高效、低殘留、儲運安全等優勢。

而棉隆機械施藥現狀卻是：手動撒藥均勻性差；撒藥后再進行旋耕，容易造成漂移，危害人畜安全；機器作業幅寬有限，作業速度低，效率相對較低。此外，其價格約為傳統化肥的十倍，限制其應用推廣。

鑒于此，在中國工程院院士趙春江的帶領下，西南大學工程技術學院研發了固態熏蒸劑土壤消毒機。

“我們基于物聯網的固態熏蒸劑土壤消毒機精準監控系統，采取電機轉速和排藥速率自適應變化的控制方法，將固態熏蒸劑精準施藥，并且反復進行田間試驗，最終證實了該設備控制系統穩定性和撒藥的準確性?！瘪R浩霖說，去年11月，該設備在山東省安丘市土壤消毒演示會上取得了良好效果。

加快農業機械與智能化程度

如果土壤問題是農業的根本，那么如何實現糧食作物的播種保收烘等環節的全程機械化便是又一重要話題。

我國是世界上最大的糧食生產國和消費國，糧食產量從2000年的4.6億噸增長到2019年的6.6億噸。其中，種植是現代農業生產的關鍵環節，而我國農作物種植總體機械化率超過70%。

“種植質量直接影響糧食產量?！敝袊r業機械化科學研究院集團有限公司高級工程師?？当硎荆覈r作物種植存在漏播損失率高、化肥投放效率低、機械智能化程度低等問題。

牛康認為，播施作業智能化是解決漏播、過量施肥的關鍵。其中，光電式傳感器是目前市場主流的漏播監測手段，壓電、微波等檢測手段可有效消除高塵環境影響。

具體而言，他們團隊將種肥參數感知技術與作業自動控制技術作為研究重點。圍繞多種類型播種機種肥定量檢測技術開展研究，研發出顆粒種肥流量檢測技術、玉米播種量檢測技術、氣流式播種機流量檢測技術、馬鈴薯播種機漏播檢測技術、馬鈴薯播種機自補種技術、變量施肥控制技術、播深調控技術等。

“經過試驗證實，新技術不僅為智能化播種裝備提供強力支撐，還提高了播種施肥作業信息化監管水平。”?？嫡f。

而重慶文理學院智能制造工程學院教師黎斌則從糧食干燥理論及技術入手進行了分析。

糧食干燥環節具有防止腐爛、便于運輸、便于加工、減少損失等作用。上世紀80年代，美、日、加拿大等發達國家的糧食干燥機械化程度已達95%以上。而我國糧食總產量達6億多噸，80%在農村，干燥機械化程度總體不足20%。

黎斌表示，目前糧食干燥機存在技術與能量評價方法兩方面的問題，主要表現為干燥過程解析理論不完整、物系能效評價方法不科學、評估指標過多、忽略環境對干燥效果的影響。針對上述諸多問題，重慶文理學院智能制造工程學院教授趙立軍團隊經過多年探索從能量和經濟兩個角度提煉出其中的共性問題：不同能量形式之間可以相互轉換的有用能部分，即?；干燥的最終目的是以最低成本實現經濟效益最大化，即成本。

黎斌以5HP-50雙塔循環玉米干燥裝備為例，構建生產結構圖，采用改進生產結構分析法構建?經濟成本矩陣，求解得出各?流單位?經濟成本，從能量和成本兩方面揭示出各?流時空分布情況及各用能薄弱環節，并給出優化方案，實現玉米烘干過程“透明化”。比如，從高濕玉米中去除1公斤水的?經濟成本僅為0.38元。

無損精準感知馬鈴薯品質

作為世界上馬鈴薯種植面積最大、總產量最多的國家，2020年，中國馬鈴薯產量為1.3億噸，產量占全球24.91%。馬鈴薯幾乎適應我國絕大多數的種植環境。

“隨著國家對馬鈴薯主糧化的加快，在加工前對每一個馬鈴薯進行品質快速無損檢測很有必要，對保障我國糧食安全、緩解資源環境壓力、改善民眾膳食結構和促進農民增收和農業發展有重要意義?！焙贾蓦娮涌萍即髮W數字農業研究院副教授陳豐農指出。

目前，市場上馬鈴薯分選機非常多，但絕大多數是簡單分選，也有部分用機器視覺進行分選。不過，依然缺乏對馬鈴薯內部品質進行快速無損精準分級的設備。此前，中國農業機械化科學研究院研究員楊炳南團隊在馬鈴薯品質上做了大量的工作。國外也有不少廠家制造了馬鈴薯品質的機器，但主要集中在機器視覺的外部品質檢測，且價格昂貴，在售后服務方面缺乏有效保障。

陳豐農表示，他們團隊基于機器視覺和近紅外光譜技術，采用深度學習和光譜分析等對馬鈴薯表面和內部缺陷、重量大小、內部物質含量等進行快速無損精準感知。

這其中包括馬鈴薯腐爛、綠皮、發芽、機械損傷共4 類表面缺陷，黑心病和空心病等內部缺陷，淀粉含量，糖度和酸度等指標。

“經過實際驗證，我們可以實現深度學習算法對其外部品質的檢測速度單個通道可達60pc/秒，光譜分析方法對其內部品質檢測速度可達50pc/秒?！标愗S農表示，該設備能結合馬鈴薯外部與內部品質進行綜合分析，還可以根據客戶的需求任意增加和減少功能，實行產品差異化。目前第一代產品已經開發成功，正在進行第二代產品開發。