计数定量精准施肥机研制与推广应项目申报书

1、附件1：编号贵 州 省 公 司 黔 南 州 公 司科技计划项目申报书项 目 类 别农业机械项 目 名 称计数定量精准施肥机研制及推广应用归口申报单位州烟草公司主要承担单位州烟草公司县分公司申 报 日 期2016年 3 月 20日 填 报 说 明一、申请中国烟草总公司贵州省公司科技项目必须填报本“申报书”。二、“申报书”要求打印，A4纸装订。三、请按栏目要求，实事求是，逐条认真填写，概念、术语、表达简洁明确，符合规范并使用标准计量单位。四、需选择填写的栏目，请在类别题目前圆圈中划勾。本“申报书”可以复印使用，栏目空格不够填写时可以加页，但要加贴整齐。五、“申报书”编号由中国烟草总公司贵州省公司科

2、技处填写。六、本“申报书”一式两份或根据要求份数填写。一、项目名称（< 25字） 计数定量精准施肥机研制与推广应用 二、项目类别分类一应用基础技术开发推广应用分类二遗传育种 栽培 调制与发酵 生理生化 病虫害防治 卷烟产品 卷烟工艺 烟草化学 烟草薄片 膨胀烟丝降焦减害技术 卷烟辅料 烟草机械 自动控制 防伪技术信息系统 信息网络 标准化 检测仪器 经济管理科技管理 其他类分类三农业工业软科学计算机与管理信息系统国际合作三、项目起止日期 2016 年 3 月至 2017 年 12 月七、项目经费预算表 单位：万元经费来源预算经费支出预算科 目预算数科 目预算数来源预算合计120支出预算合

3、计120一、申请拨款 0一、人员费6二、单位自筹120其中：课题负责人1三、贷款0 主要研究人员5四、企业资助资金0二、设备费100五、申请专项经费资助0 1、购置费80六、其他来源0 2、试制费20三、相关业务费14 1、材料费8 2、燃料及动力费1 3、测试及化验费1 4、会议差旅费3四、课题管理费0五、其他费用1八、项目内容摘要（<200字）“减工降本”是当前现代烟草农业发展的一个重要课题，烟叶精益管理是促进现代烟叶农业发展的重要措施。施肥、移栽又是烟叶种植的一个重要环节，当前施肥几乎全部依靠人工进行撒施，费工费时低效，随意性较大，施肥不均匀，不能达到真正的精准施肥要求。同时，移栽

4、烟株核实是由烟草部门技术员在移栽结束后逐块、逐株的核实计数，造成基层人员花费大量的人力、劳力和财力。因此，研制出一种适宜山区的既能精准定量施肥，又能测量出施肥长度推出移栽株数的施肥机势在必行。项目组从古代水车和工程滚式测距仪原理得到启发，提出研制一种精准定量施肥和测量施肥距离一体化施肥机，该施肥机能按照精准施肥要求确保每株烟施定量的肥料，同时在施肥过程中能测量记录下施肥长度，再根据株距就能计数出每块烟地的移栽株数。通过项目研究，研制出的施肥机在全省进行推广应用，并纳入全省烟草专用机械推广目录中。九、项目意义简述烟叶种植是一个劳动强度较大的种植业，从整地到采收，都需要人工进行参与，而施肥、移栽又

5、是烟草的一个重要生产环节。目前烤烟生产施肥绝大部分仍然是以人工手施为主，费工费时低效，且施肥的数量很难控制，随意性较大，施肥不均匀，影响烟叶产质量和生产成本。随着城市经济发展，农村青壮劳力更向往城市生活，基本很难看到年轻人下田耕作，种烟队伍也是以中老年人为主；种烟又是劳动强度较大的种植业，如果劳动力跟不上，烟叶施肥又不均匀，烟叶种植就很难产出高质量和质量均衡的烟叶。移栽环节是烟草部门基层员工服务指导烟农最繁忙的环节，移栽期间工作重点应是服务指导好烟农按节令、按标准的高质量进行烟苗移栽，移栽结束后及时督促烟农水肥提苗促进烟株早生快发等施肥田间管理，但为了确保每户烟农移栽烟株做到心中有数和决策参考

6、，当前由于烤烟移栽过程中没有较好的办法确定每块烟地、每户烟农移栽株数，基本都是由烟草部门技术员在移栽结束后逐块、逐株的核实计数，工作量相当大（一般需要20-30天），要花费大量的人力、劳力和财力开展核实移栽株数工作。有的按每户烟农施用肥料、育苗数量、烟地面积估测移栽株数，估测的株数偏差较大，给领导决策带来很大困难。当前，烤烟生产上推广的施肥机，都是动力施肥机，体积大，重量重，施肥量不能精确到株，与烤烟生产拉绳施肥、定量施肥要求不相符，且我国烟区大部分都是分布在偏远山区，烟地分散严重，大部分烟区烟地条件较差，推广大型动力施肥机难度较大。因此，为了提高施肥效率和施的均匀性，减少施肥用工，增加田间烟

7、叶生长平衡度，降低烟株核实工作量，研制出一种适宜山区的既能精准定量施肥，又能测量出施肥长度计数出每块烟地移栽株数的简易手推施肥机势在必行。通过计数定量精准施肥机的推广，对提高烟叶产质量、减工降本和降低烟草部门基层人员工作强度具有重大意义，为突出山地烟叶特色和提升我州烟叶精益管理水平奠定坚实基础。十、国内外同类研究现状与发展趋势（不少于1200字）针对精准施肥，国内外各农业产业都在施肥机械上开展了一些研究。1955年,美国开始在联合收割机上装备GPS系统,标志着精准农业技术的诞生。20世纪90年代以来,精准农业在欧美发达国家发展很快,已初具规模。在美国,以土地平坦、经营规模大的中西部大平原地区发

8、展最快。目前,精准农业已涉及施肥、植物保护、精量播种、耕作和水分管理等有关领域。法国使用的肥料撒播机械和植保机械,在全部农业机械中自动化水平最高。国内早在20世纪80年代,上海就在计算机指导下的测土施肥机具进行研究,并在生产上取得了良好的效果。在20世纪90年代后期开始了对精准农业的关注和引入。在变量施肥技术研究方面,近年来,随着国家对精确农业的重视和支持,国内在引进、消化、吸收国外研究成果的基础上,研究和探讨适合中国国情的精准施肥技术体系,精准农业的思想已为科技界和社会广为接受,并在实践上开展了应用。施肥技术与机械的落后不仅导致了施肥过程中的作物对肥料的吸收及利用效果差，而且会使得肥料不能被

9、植物充分利用而造成土壤板结，水体富营养化等各种环境污染，已有研究表明受污染的水中超标氮与磷的大多数都来自于农业污染，其程度远远超过工业污染。为了跟上国外农业的先进水平，使农业资源得以高效利用，加速我国农业的现代化进程，就必须改变施肥技术与施肥机械落后的现状，积极研发先进的施肥技术与高效的施肥机械并推广应用于我国现代农业，从而提高肥料的利用率，减少肥料所造成的农业污染。施肥机械是使用工具将固态或液态肥料施入土，随着施肥机械的普及发展与科研队伍的不断加强扩大，经过基础理论，技术与机具研究设计开发等研究工作，目前施肥机械的研制已取得了大量成果。由于变量施肥机械具有综合评价效果显著，可按需施肥并可调节

10、及施肥准确度高等优点，已经成为施肥机械的主要研究方向之一。马旭等研究了便捷、稳定的手控与自控变量施肥机械，可与播种机配套使用，成为“3S”技术的基础。针对我国国情，王秀等人研制了不仅可以配套国产拖拉机，还可以在GPS协助下按照系统网格划分所得的处方图实现变量施肥的机械，并试验了不同齿槽转速所对应的精确排肥量，以确定最优转速。为了解决施肥机械受到拖拉机行驶速度及排肥轴转速等对排肥量的影响。陈广大等设计了以ARM微处理器为核心，通过PID自动调节排肥量的控制系统，可达到排肥稳定、均匀与精度高的效果。针对不同规格大小农田的网格划分并确定位置的高难度问题，于英杰等人确定了一种自动识别算法，该算法使用A

11、RM控制器采集传感器信号，能适应农田形状的变化，精度高，稳定性较好。我国的变量施肥机具相对于发达国家起步较晚，变量施肥机械使用的传感器等设备未国产化而导致了仪器昂贵。我国大多数农民的经济基础薄弱，尤其是中西部山区，难以接受机械的使用成本，我国处于概念阶段的变量施肥机械，其一幅宽较小，其二采用的差分系统的精确度较低，可能会导致以周围较近区域的处方量为依据施肥，将偏离施肥目的，机具大多只能实现总量的变量配比，而多元素的精确变量配比却难以实现，专家在决策分析时容易脱离实际 由于其研究系统过于复杂，结果也与最终实际相差较大，有的时候甚至远远低于普通的决策。由于变量施肥机大多悬挂于拖拉机 将会受到土壤环

12、境的限制 不适宜大幅度转弯或翻梗，稳定性将会直接受到影响。因此，加强施肥机械与施肥技术的研究，将农机与农加强施肥机械与施肥技艺结合起来，尤其是针对地域差异，气候差异与植物在生长周期差异时所对应的机具，以达到“联合作业、一机多用”，且可施有机肥将液力、气力理论应用到纯机械式施肥机具上以提高，机具的自动化程度 使效率高 污染小与精确度高的机具替代落后装备和原始人工操作。特别是我国烤烟产业的精准施肥机械的研制，目前，国内现有烟草变量施肥机还没有定型，几种试用施肥机都是与拖拉机配套的大田作业机型，但由于我国烤烟种植区地块零碎，不适合大型机械作业，研制一种小型、简便、价廉、高效、易操作的定量精准施肥机势

13、在必行。十一、主要研究内容（不少于800字）本项目研制开发具有行走装置、载肥装置、定量给肥装置和计数装置的手推式施肥机。具体研究内容如下。（1）研制具有行走距离与可调给肥同步、行走速度与给肥量同步、倒拉施肥机不掉肥料的定量给肥装置装置，适应按株施肥的要求。研制满足按每施肥量和亩栽烟量调节每移栽1株烟定量施入相应的施肥量的定量施肥系统。（2）研制施肥长度计数器。该计数器能根据记录每块烟地施肥机行走距离，在根据株距就能测算出每块烟地移栽的株数。（3）对研制的手推式计数定量精准施肥机进行田间试验。选择有代表性的烟草种植地区，进行大面积的田间试验，对样机功能进行验证，检测样机的工作性能指标。（4）形成

14、手推式计数定量精准施肥机的生产能力。采用三维设计技术，形成手推式计数定量精准施肥机的创新设计能力，建造手推式计数定量精准施肥机的主要工艺装备，制造出成品在全州进行推广应用。十二、技术关键1、通过调量器和可调给料叶轮在行走轮的带动下，每行走一定距离，给一定的肥料量，使得施肥能定量到株，避免了人工手施的随意性、不均匀性。2、通过行走轮的计数探头在行走过程中与计数器安装在手推杆上的探头连接，记下每行走轮行走的次数，就能测算出每块烟地施肥长度，再根据株距就能移栽烤烟的株数，让移栽株数在施肥环节同时完成，避免移栽结束后再花大量的人力、劳力逐块、逐株的核实计数。十三、项目实施方案深入研究计数定量精准施肥机

15、的工作原理及与作物相适应性的关系，注重农机和农艺的结合，形成自主知识产权的烟草专用施肥机。1、试验方法在分析国内外变量施肥机和各种其他作物施肥机的结构及原理的基础上,结合现有同类机型的试验数据，设计行走装置、载肥装置、定量给肥装置和计数装置；并对整机进行优化设计，实现机具的简便、价廉、高效、易操作。同时参照现行的有关标准，制定出本项目研究的“技术条件”和“试验方法”，为组织产业化开发做好技术准备，与机械生产厂家合作生产第一代机具，并在全州范围内进行推广应用。2、技术路线（1）研究收集资料，进行市场调研，现有机型的试验和研究分析；（2）制定设计方案，各工作部件的运动分析及结构设计；（3）整机的优

16、化设计及设备的研制；（4）进行生产试验，考核其各项性能；（5）总结经验、改进完善；（6）设备定型，制定生产标准，示范推广；（7）项目验收总结。十四、预期达到的技术经济指标1、研制的计数定量精准施肥机主要技术指标，并生产出机具产品。2、在全州各产烟县（市）进行推广应用，推广面积达50%以上。3、申请专利1项。4、通过施肥机的推广应用，烟农施肥用工降低30%以上，肥料控制在生产技术方案要求内，施肥均匀一致，田间烟株营养平衡，烟叶品质明显改善。5、通过肥料距离测算出移栽株数偏差不超过2%，基层技术员烟株核实用工降低60%以上。十五、预期达到的技术经济指标与现有产品、技术或装备的对比分析1、通过施肥机

17、的推广应用，烟农施肥用工降低30%以上，肥料控制在生产技术方案要求内，施肥均匀一致，田间烟株营养平衡，烟叶品质明显改善。2、通过肥料距离测算出移栽株数偏差不超过2%，基层技术员烟株核实用工降低60%以上。十六、年度进度安排及考核指标2016年：（1）2月，研究收集资料，进行市场调研，现有机型的试验和研究分析；（2）3月，制定设计方案，各工作部件的运动分析及结构设计，并申请立项；（3）4月-5月，整机的优化设计及设备的研制，并申请专利；（4）6月-10月，进行生产试验，考核其各项性能；（5）11月-12月，总结经验、改进完善；2017年：（1）1月-5月，设备定型，制定生产标准，示范推广；（2）6-12月，项目验收总结。十七、成果形式1、申请专利1项。2、研制出计数定量精准施肥机技术参数。3、制造出计数定量精准施肥机。十八、项目推