科创中国

行业领域

高技术服务业

需求背景

我国水稻生产过程中一直沿用撒施肥方式，该方法施肥量大、利用率低，肥料养分流失严重且污染环境等。如何解决这些问题？近年来部分地方研究采用了水稻侧深施肥方法。该方法是在插秧的同时，在距水稻秧苗根部侧边5~10厘米处施肥，施肥深度5厘米(拉沟槽将肥料呈条带状施于沟槽中)。这项技术实现了插秧同步侧施肥，相比传统撒施肥节省施肥量10%，氮素利用率可提高到40%。但其不足之处：一是施肥管易堵塞。二是增加插秧机行进阻力及燃油动力消耗，易导致插秧机深陷。三是距离插秧位置较远处肥料养分吸收降低，肥料利用率降低。四是施肥深浅不一，作业质量不稳定。针对上述不足，我们在首次创新提出了“高压气流喷射施肥法”。该技术在侧深施肥基础上，一是改“条施肥”为“穴施肥”，可节省肥量20%以上，利用率提升5%以上，肥料流失率降低至5%以下，减少农肥污染；二是创新高压气流喷射施肥法（全国空白）将肥粒喷射至田面下5cm处，实现非接触式精准施肥，彻底解决施肥堵塞问题，同时减少燃油动力消耗。三是智能联动同步。喷施肥频率与插秧频率联动同步，实现同步穴深施肥；四是智能精量施肥。根据目标产量精确设定每穴施肥粒数，喷射到秧苗正下方，更利于养分吸收；五是作业质量稳定。根据泥土软硬度智能调控喷压，保持最佳施肥深度一致。

需解决的主要技术难题

智能水稻插秧同步精量穴深施肥机的研制和推广应用需要解决的主要技术难题包括：

1. 智能感知技术：实时获取土壤的水分、养分、温度等信息，以及水稻的生长状态，为精准施肥提供准确的数据支持。

2. 精准定位和导航技术：实现对水稻田地的精准定位和导航，确保插秧和施肥的准确性和稳定性。

3. 机械结构设计：设计适合水稻插秧和施肥的机械结构，包括插秧器和施肥器的形状、尺寸、材料等，以及插秧和施肥的动力系统。

4. 智能控制系统：开发智能控制算法，实现对插秧和施肥过程的自动控制和调节，提高作业效率和精度。

5. 数据分析和决策支持系统：利用大数据和人工智能技术，对水稻生长和施肥数据进行分析和挖掘，提供决策支持和优化建议。

6. 能源和环境保护：设计低能耗、低污染的机械结构和控制系统，减少对环境的影响，提高资源利用效率。

7. 推广和应用：解决技术推广和应用中的经济、政策、社会等问题，促进智能水稻插秧同步精量穴深施肥机的广泛应用。

期望实现的主要技术目标

一、创新施肥方式。以高压气流非接触方式喷施肥（全国空白），解决了现有：施肥易堵塞、施肥深浅不一致、施肥机具行进阻力大、燃油动力消耗大等问题。

二、智能精准同步穴施肥。解决了水稻生产中施肥量大、施肥分散、肥料利用率低、养分流失严重、农业面源污染严重等问题。

三、运用该技术重庆市水稻生产每年可节省化肥10万吨以上（1000万亩*50kg/亩*20%/1000kg=10万吨），可减少农业生产投入10万吨*4000元/吨=4亿元。

四、可减少农业面源污染。水稻生中约25%以上化肥随流水及蒸发流失，按该技术流失5%测算，可减少流失化肥10万吨，加上节省化肥10万吨，重庆市水稻生产每年可减少20万吨化肥对环境的污染。

处理进度