我国保护性耕作的发展与政策建议

保护性耕作是一项可持续农业技术,以少免耕和作物残茬覆盖地表为主要特点,为我国农业生产带来了显著的经济、环境、社会效益;在我国农业生产转向大规模、高效率、智能化发展的背景下,推动保护性耕作的深化发展,有利于耕地保护、藏粮于地、藏粮于技等国家战略实施。本文从技术与机具研发、示范推广与能力建设、东北黑土区应用三方面,全面回顾了我国保护性耕作的发展历程;系统梳理了我国保护性耕作技术与机具的发展现状,涵盖代表性技术模式,地表秸秆及作物残茬处理、浅层土壤耕作、免少耕播种等关键机具;深入分析了适宜的模式与机具、法律和政策的支持、规模化种植大户的带动等影响我国保护性耕作发展的主要因素。研究建议,筹建国家级科技创新平台、整县推进高标准示范工程,加强政策引导、高质量实施国家级行动计划,持续开展保护性耕作技术宣传,以促进我国保护性耕作技术及应用的稳健发展。

大口径环形分段光学系统基准构建方法

为了更好地对大口径分段望远镜进行集成检测与稳定性保持基准构建,本文提出一种大口径环形分段光学系统基准构建方法。首先,采用局部光瞳投射的方式实现光瞳对准映射;其次,利用微透镜阵列构建系统共焦空间基准;之后,基于环带整体调控模式,采用共焦与曲率半径联合分析,实现曲率半径与系统对准的共同调节;最后,利用白光干涉所形成的条纹包络进行粗共相探测,并利用通道光谱方法实现粗共相与精共相间的精度衔接,空间共焦基准定位精度优于125μm,共相基准覆盖范围优于20μm,精度优于0.5μm,光谱基准不确定度优于5%。实现了不同时空特征扰动的分层次、多模态抑制,利用以上共基准原位测量新方法有效提升了光学系统原位计量检测精度并缩短了溯源链长度,增加了检测效率与准确度。

多镜面大视场主动光学望远镜调控方法

为了更好地实现多镜面大视场主动光学望远镜波前像差抑制、提升望远镜探测能力极限,本文基于望远镜视场边缘内置的错位型曲率传感器进行波前感知,并利用功率谱对波前感知结果进行分析,进而基于波前像差的空间频率特征进行调控。首先,基于复光场理论分析了非瞳面对系统波前调控的影响机理。其次,分析了本方法在多镜面大视场主动光学望远镜调控过程中的精度特性。再次,利用桌面实验对多镜面大视场主动光学望远镜调控的可行性进行了验证。最终,波前重建结果与理论波前相关性高于0.85。利用功率谱对各个视场的空间频率特性进行了分析,与单纯使用均方根对多镜面影响敏感度进行分析的方法相比,灵敏度提升了20%。

基于天文光子学的拼接主镜望远镜位相传感与对准

系统孔径的增加可以有效提高测量观察的灵敏度和分辨率,从而得到高质量的深场测量数据.然而孔径的增加不仅给系统尤其是具有拼接主镜的巡天望远镜系统引入了新的影响因素,从而使其变得更复杂,而且改变了现有组件的操作模式和效果.在这项研究中,我们将子孔径镜检测与曲率传感相结合,该策略可以利用焦平面前后的强度差异测量系统中的对齐倾斜和相位差,从而实现对齐调整和波前稳定性的维护.在子孔径之间使用波前信息来保持连续性,而在系统接口处使用条纹模式来调整对齐倾斜方向.最终实现了原始波前的相关系数大于0.8,子镜边缘区域的PV值减少了超过40%,并且实现了2″的共焦分辨率,以及在5μm范围内的0.08μm的共相位分辨率.此外,每个子镜的边缘干涉测量通道数量从6个减少到2个,吞吐量增加了3倍.为确保未来超大孔径拼接望远镜的最终条纹分辨率,必须有效地减小系统探测器的目标尺寸、体积和质量.而这种基于天文光子学器件的方法能够有效地增加系统的集成度,减少环境对地基系统的影响,降低天基系统的发射成本与风险.

基于思想、师德、教学、科研“四过硬”的师资建设农业机械化及其自动化课程思政示范专业

国家的人才培养始终坚持“把思想政治教育贯穿教育教学全过程”。中国农业大学农业机械化及其自动化专业始建于1952年,依托72年的沉淀和积累,始终以立德树人为根本,不断优化培养方案,构建了以思想、师德、教学和科研“四过硬”的师资建设农业机械化及其自动化课程思政示范专业。主要措施包括铸造高思想觉悟、强师风师德、高教学技能和强科研能力的师资队伍,夯实培养学生强国先强农、知农爱农为农的创新意识和解决复杂工程问题实践能力的思政育人目标,建设思政引领的课程育人大纲,建立思政化、常态化的教学研究模式,构建跨系、跨学院、跨学科的农业产业+新工科+新农科教学团队,包括“强机械”“强自动化”和“强农业实践”3个教学团队,夯实全环节、多种形式的实习实践,强化课程思政总结,在相关高校进行示范推广,旨在推进我国农业机械化及其自动化课程思政示范专业人才培养水平。

基于大型光电设备应用的永磁同步电机性能测试分析

近年来,随着大型光电设备的应用需求不断增加,其稳定可靠的驱动方法逐渐成为研究热点。直流有刷电机因为具有非线性周期转矩波动和大电流引起的电磁干扰等固有缺点,已经无法满足设备体量不断增大的需求。永磁同步电机作为一种技术成熟的电机,具有运行稳定,输出力矩大,可靠性高等特点,逐渐成为大型光电设备驱动电机的一种优选方案。评估大型光电设备中永磁同步电机的性能,以确保其在高精度光电系统中的性能和可靠性。通过设置模拟实际工作环境,采用标准化测试流程对永磁同步电机进行测试,重点关注其速度阶跃指标和平稳性的测试。测试结果表明,永磁同步电机在速度阶跃过程中超调量低于15%,稳定时间优于0.4 s;低速运行时的速度波动均能达到设备使用要求。可见,永磁同步电机在大型光电设备应用中表现出高效的性能和良好的可靠性,可作为大型光电设备驱动单元的优选方案。

直注式秸秆捡拾粉碎深埋机设计与试验

为提升秸秆深埋质量,针对秸秆深埋过程中秸秆捡拾效果差、输送方式单一、输送效率低、深埋率低等问题,提出一种直注式秸秆深埋还田方法,设计了直注式秸秆捡拾粉碎深埋机,阐述了整机结构和工作原理。对关键部件进行了设计分析,设计了无护圈式捡拾装置,分析了捡拾装置各个运动阶段与弹齿的运动轨迹,确定了4个运动阶段所对应的相位角;设计了以运秸螺旋输送器和运秸叶片为主的机械输送装置、以抛秸风叶和运秸导管为主的气力输送装置。对秸秆输送量进行分析,明确了运秸螺旋输送器结构参数,得出了运秸螺旋输送器最低转速;对运秸叶片和抛秸风叶进行了动力学分析,确定了运秸叶片和抛秸风叶结构,明晰了影响秸秆输送效果的关键因素为机具前进速度、运秸螺旋输送器转速、抛秸风叶转速、运秸叶片倾角和抛秸风叶倾角,并确定了影响因素范围。仿真试验结果表明,机具前进速度和运秸螺旋输送器转速存在交互作用,最佳作业参数:机具前进速度为3 km/h、运秸螺旋输送器转速为1200 r/min和抛秸风叶转速为1600 r/min。田间试验结果表明,平均秸秆捡拾率和平均深埋率分别为91.02%,90.03%;运秸导管出口处风速和作业扭矩分别为1.78~26.83 m/s、61.55~214.78 N·m,各工作部件运行稳定,满足秸秆深埋还田作业要求,为秸秆深埋还田机研发和改进提供了依据。

固定道保护性耕作的试验研究

通过压实试验 ,分析了无压实以及小型拖拉机、中型拖拉机和联合收获机压实等处理方式的土壤容重、入渗率和耕作阻力。在此基础上 ,进行了两年的固定道耕作试验 ,结果表明 ,机具随机进地行走会造成对土壤的严重压实 ,降低土壤水分入渗 ,增加作业能耗 ,而固定道能够改善土壤结构 ,提高土壤蓄水能力 ,减轻地表径流 ,提高土壤作业适时性和准确性 ,在目前固定道占地 2 0 %的情况下 。

一种高密度压电变形镜驱动电源的设计

压电变形镜是自适应光学系统的执行机构。针对压电变形镜高精度、高动态应用的问题,设计了一款新型的压电陶瓷驱动电源,同时采取线性校正网络确保了放大电路的稳定性,并对影响输出精确度及非线性失真的原因进行了分析。实验结果表明,当驱动容性负载为0.33μF时,该驱动电源的大信号带宽可达3 kHz,阶跃响应的上升时间优于80μs,下降时间优于130μs,输出线性度为99.6%。

旱地玉米保护性耕作经济效益分析

在 7a旱地玉米保护性耕作试验研究基础上 ,根据山西省寿阳县农业生产的各种投入和农产品价格 ,对比分析了保护性耕作技术和传统耕作的经济效益。结果表明 ,保护性耕作不但能够增产、增收 ,减轻劳动强度 ,而且机械投资回收期为 2 a～ 3a,低于机械化传统耕作的投资回收期。经济效益的分析将有利于保护性耕作的推广应用。

旱地玉米机械化保护性耕作技术及机具研究

在我国北方旱作地区进行了连续 7a的玉米保护性耕作与传统耕作的田间对比试验 ,结果表明 :保护性耕作的平均土壤体积质量虽较传统耕作高 5 ,但不会导致土壤严重压实 ;土壤含水率较传统耕作平均增加 12 ,深松地达 2 0 .7 ,提高了土壤保蓄水能力 ;玉米产量平均增加 13 ,且成本降低。研制了不同的播种机防堵机构以及组合式限深切草器与双齿盘拨草配合防堵的 2 BMQF- 4

基于人工神经网络的田间秸秆覆盖率检测系统

以VC＋＋为工具，田间实拍图像为研究对象，在分析田间秸秆和土壤纹理特征差别的基础上，设计了BP神经网络秸秆覆盖率检测系统。该系统采用了神经网络与纹理特征相结合的方法提取秸秆，并以纹理特征熵值为标准建立了网络输入层学习样本选取准则。人工模拟和田间试验表明，设计的BP神经网络秸秆覆盖率检测系统对田间秸秆的识别率达90％以上，秸秆覆盖率计算误差可控制在5％以内；与传统的拉绳法相比，检测效率提高50～120倍。

旱地农业三种耕作措施的对比研究

在４年多的玉米传统耕作、深松覆盖和免耕覆盖耕作研究的基础上，分析研究了３种耕作措施下的土壤物理性状、作物产量，以及社会、经济与生态效益。结果表明，深松覆盖和免耕覆盖具有改善土壤结构、增加土壤含水量、提高作物产量、减少作业量、降低成本、增加收入、减少地表径流等功能。从土壤物理状况、作物生长以及产量来看，免耕可以持续４年以上而不用翻耕，而土壤仍能保持良好的状态，并获得较高的产量；深松虽然比免耕的土壤含水量略高，但并不显著，而产量和盈利却比免耕少，因此深松并非必需进行，至少不必年年进行。

保护性耕作条件下深松技术研究

根据保护性耕作的地表状况和对深松作业的要求 ,对比单柱凿铲式和可调翼铲式深松机的工作性能 ,并在玉米和小麦地进行了 7年的田间试验。结果表明 :可调翼铲式深松机在间隔深松底层土壤的同时 ,能够全面疏松表层土壤 ,而且不需使用大功率拖拉机。对于旱地小麦 ,利用可调翼铲式深松机深松后 ,可以增加播种前土壤含水量 ,改善播种质量 ,提高作物产量 ;对于旱地玉米 。

永磁同步电机速度控制器的全数字化集成

基于现场可编程门阵列(FPGA)设计了具有Anti-windup策略的速度控制器用于永磁同步电机伺服控制系统,并给出了相应的集成设计方法。该方法通过单片FPGA实现永磁同步电机的全数字集成控制。采用FPGA的嵌入式Nios II核完成速度环控制策略,通过FPGA的并行硬件电路实现了高速电流环控制器。为了解决速度给定较大时产生的控制器积分饱和问题,设计了具有Anti-windup策略的PI速度控制器用于有效地减小转速超调量,缩短调节时间。实验结果表明:与PI控制器相比,使用这种速度控制方法可使永磁同步电机最大转速跟踪精度提高10r/min,且具有良好的动态性能和稳态精度。提出的设计方法满足永磁同步电机伺服控制系统的设计需要。

旱地表土耕作效应研究

4年试验表明 ,保护性耕作具有明显的保水增产增收效果 ,但是仅靠改进机具 ,难以解决播种质量不高的问题。通过对比不同处理的秸秆覆盖率、地温、土壤含水量、出苗率和作物产量 ,初步得出表土耕作可以减少地表秸秆覆盖量 ,改善地面状况 ,提高播种质量 ,增加地温 ,保苗增产。

玉米茬地免耕播种机具导向系统设计与试验

设计了一种由机具导向架、液压系统和以DSP为核心的控制单元组成的机具导向系统。根据与该系统配套的拖拉机确定了机具导向架的基本参数,并通过对机具导向架外框不同位置的受力分析得出该系统可以推动的最大负载满足机具田间作业的要求。以JDT654L型拖拉机为试验平台,进行了系统性能试验。结果表明,机具导向架的调节范围为-10.8°～10.7°;该系统换向平稳,换向时间短,对输入信号有较好的响应和控制精度,跟踪信号的最大误差角度不超过1.5°,能够实时地调整机具前进方向。

旱地玉米免耕覆盖播种技术及机具试验研究

以２ＢＱＭ—６播种机为基础，进行了６种装置的试验，研制出组合式限深刀切草器和行间压草轮配合防堵的免耕覆盖播种机具，并分析了排堵机理。

我国保护性耕作发展趋势与存在问题

在研究我国保护性耕作发展过程基础上,分析我国保护性耕作发展和技术研究中的存在问题,提出近几年保护性耕作技术研究重点的建议.

小麦对行免耕播种机试验研究

为解决一年两熟区小麦免耕播种作业的技术难题,提出了小麦对行免耕播种的思想;设计了2BMD-12型小麦对行免耕播种机,在玉米行间播种小麦,避开玉米秸秆和根茬。采用了新型高效的带状粉碎防堵机构,防堵性能优良。田间性能试验表明:2BMD-12型小麦对行免耕播种机在玉米直立秸秆和大量秸秆覆盖下,如能实现对行,可以顺利进行播种作业,满足作业质量和作物高产对施肥量的要求,适合我国中小地块、中小功率的特点。