研发智能农机技术与装备 助力现代农业高质量发展
甘肃农业大学机电工程学院石林榕副教授
随着现代农业向高效化和精准化发展，机械化与智能化技术的创新应用对于提高农业生产力和确保粮食供给安全至关重要。我国西北地区由于受特殊地理环境制约，普遍存在土壤条件复杂、降水稀少、农业劳动力不足等现实问题，传统粗放式的播种作业方式已无法满足当前农业高质量发展的要求。因此，亟待研究适合西北地区的高精度智能化播种技术和配套装备，以进一步提高农业生产效率。甘肃农业大学机电工程学院石林榕副教授专注于西北地区精密、智能播种关键技术与装备的研究，在有关基础应用技术研究及成果转化应用方面取得新进展，助力推动西北地区农业机械化发展。
图1 石林榕副教授团队开展实地调研
1 立足实际，夯实农业机械化理论根基
石林榕副教授立足甘肃农业实际情况，致力于建立系统的农业物料参数测定和标定仪器及方法。这一基础性研究工作为后续播种装备的研发提供了精准的数据支撑。通过对玉米、胡麻、油菜等多种农作物种子的物理特性（如形状、尺寸、密度、摩擦系数等）的精确测定，深入分析了种子在排种、播种过程中的运动规律，为播种装备核心部件的设计提供科学依据，从理论层面完善了农业机械化工程的研究体系，丰富了农业物料学在播种领域的应用理论。在研究中，他运用离散元法（DEM）等技术手段，对种子的排种过程进行仿真模拟。以玉米种子为例，通过建立玉米种子的离散元模型，深入探究了玉米种子在排种过程中的运动轨迹、与机具相互作用，以及对排种性能的影响。这种研究方法不仅有助于揭示种子播种过程中的微观机理，而且为优化排种器设计、提高播种精度提供了理论指导，为农业机械化领域的科学研究提供了新的思路和方法。
2 开拓创新，引领播种技术革新潮流
针对甘肃独特的覆膜种植农艺模式，石林榕副教授团队开展了一系列具有创新性的技术研发工作，在播种装备的核心部件研究方面取得了创新成果。他们研发出近“零速”水平速度补偿机构，有效解决了传统直插播种技术对土壤拢动大的问题，大幅提高了播种的精度和质量。在玉米播种中，该机构能够使种子在进入种床时保持相对稳定的速度，确保种子能均匀地分布在土壤中，为玉米的生长提供良好的条件。
此外，他还成功研制出多款具有自主知识产权的排种器和穴播器。对玉米双动指夹式低损穴播器进行巧妙结构设计，降低了对种子的损伤，提高了种子的出苗率。
在胡麻播种方面，发明了种群直流舀种式胡麻穴播器，有效解决了胡麻籽粒小且长宽比大、排种时极易产生机械损伤等问题。实际应用结果表明，该穴播器使胡麻种子播种的合格率提升了3.39 个百分点，显著提高了胡麻播种的效率和质量。在油菜播种技术上，提出的油菜“引 - 导 - 清”排种技术以及研制的无人驾驶油菜精量低损播种机，融合了先进的传感技术和智能控制技术，实现了油菜播种的智能化和精准化，在国内油菜播种技术领域处于领先地位。
基于核心部件的创新，他进一步推动了多种农机装备的研发，先后迭代出 4 代制种玉米穴播机，每一代在性能和适应性上都有显著提升。石林榕团队针对制种玉米种植的特殊农艺需求，对播种深度、行距和株距等指标进行严格要求并开展了专门设计，这些穴播机能够满足不同制种玉米品种的种植需求，为制种玉米产业的发展提供了有力的技术支持。
同时，团队还研发出胡麻联合播种机、油菜联合播种机、小杂粮联合播种机等多种适合西北旱区农业生产需求的农机装备。这些联合播种机集成了开沟、施肥、播种、覆土等多种功能，实现了一次作业完成多项工序，大幅提高了农业生产效率，减少了劳动力成本，推动了西北地区农业机械化水平的提升。
图2 石林榕副教授团队开展技能培训
3 推动转化，助力农业增效农民增收
每年春播时期，石林榕副教授都会带领团队深入实地调研，足迹遍及张掖、定西、武威、酒泉、陇南、天水等地。他们与当地农户和专业合作社深入交流，了解播种实际困难，针对实际问题制定切实可行的解决方案，并研制出相应的播种装备。在定西地区，针对当地胡麻种植户在播种过程中遇到的问题，团队研发出适合当地种植条件的精量播种机，并为农户现场讲解基本操作技能，帮助农户掌握新装备的使用方法。
通过与企业合作，团队将科研成果成功转化为实际生产力，研发的玉米直插穴播机、胡麻联合播种机、油菜联合播种机等农机装备已在市场上得到广泛应用。这些装备的推广使用显著提高了农业生产效率，降低了生产成本，增加了农民收入。以玉米直插穴播机为例，使用该装备后，玉米播种效率可提高 30% 以上，同时由于播种质量的提升，玉米产量也有了明显增加，平均每亩增产 5% ～ 10%。在胡麻种植方面，胡麻联合播种机的应用使胡麻种植的劳动强度大幅降低，同时提高了播种的精准度，为胡麻产业的发展注入了新活力。
4 结语
科技创新是推动农业现代化的关键力量。石林榕副教授聚焦农业机械化研究，积极创新，在科学理论完善、技术革新、成果产出以及实际应用等方面都取得了创新进展，并产生了较好的学科和社会影响。这些成果为农业工程学科构建了“设计研发 - 性能检测 - 试验验证”的完整技术链条，有力推动了农业机械化领域理论与实践的深度融合，促进了“农业机械 + 智能检测”的学科交叉创新；技术成果直接服务于农业生产，有效提升了排种、播种环节的精度与效率，助力农业生产从“粗放式”向“精准化”转型。他以科学家的执着和担当，为推动我国农业机械化发展、促进农业增效农民增收积极贡献力量。
图3 石林榕副教授
专家简介
石林榕（1983— ），甘肃陇南西和县人，工学博士，中共党员，硕士研究生导师。中国农业机械学会会员，中国农业工程学会高级会员，美国农业与生物工程学会会员，国际土壤耕作研究组织会员。主要研究方向为西北地区精密、智能播种关键技术与装备。他立足甘肃农业，建立了较系统的农业物料参数测定和标定仪器及方法。针对甘肃覆膜种植模式，研发玉米直插穴播机、胡麻联合播种机、油菜联合播种机、小杂粮联合播种机等农机装备。入选甘肃农业大学第五批“伏羲青年英才”培养计划。主持国家自然科学基金项目 2 项、甘肃省科技计划项目等省校级项目 4 项。发表 SCI 期刊论文 10 篇、EI期刊论文 15 篇。出版专著《SolidWorks 实用教程》。获授权中国发明专利 6 件（一种膜上直插穴播机，ZL202210806128.1；一种直插穴播器，ZL202210806084.2等）、实用新型专利 20余件（一种滚轮式指夹精量穴播器，ZL202422730406.7；聚种舀种式排种器，ZL202322389751.4 等），登记软件著作权 2 件。获甘肃省科技进步奖二等奖、三等奖各 1 项。
