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省重点实验室

发布时间:2013年01月16日 18:05    作者:    来源:    点击率:次

"旱作农业机械关键技术与装备"

省级重点实验室建设情况简介

一、实验室概况

山西农业大学"旱作农业机械关键技术与装备"实验室,于2010年被批准为山西省重点实验室。其发展历史可追溯到1931年铭贤学院设立的工科部,当时以农业机械专业为培养方向,主要从事农业机具的设计、开发和改良,以下设的木模厂,翻砂厂、机械厂等为基地,先后制造了链条式抽水机、冰铁犁、除草机、喷雾器、玉米脱粒机、车床、织布机等,对农业生产的发展起到了积极的推动作用。

1958年成立农业机械教研室和农业机械实验室,主要面向全校各农科专业开设相关课程和实验,并开展农业机械的设计与研究工作。1975年建成农机实习工厂,逐步装备了金工实习相关的车床、铣床等设备。1978年又利用联合国粮农组织农机装备经费引进一批较大型国外先进的农机设备,如美国John Deer4040、2140、1040系列拖拉机,撒粪机,卷管式喷灌机,4200、2600液压翻转犁,牵引式秸秆粉碎机,德国Class联合收割机,ArematⅡ型气吹式精密播种机,大型整地机等,为农业机械实验室的发展奠定了基础。2000年成立了"旱作农业机械关键技术与装备"实验室,2004年学校投资1000多万元,建设一幢独立的实验大楼和附属农业机械综合实验室,建筑面积7625.26㎡,进一步改善了实验室的基础条件。

旱作农业机械关键技术与装备实验室,下设农业生物力学、农业机械、拖拉机及动力机械、农业机械性能测试、设施农业工程、微机测控技术、农产品加工技术、精确农业技术、农机维修、计算机中心等研究室和实验室,承担农业机械化及其自动化、机械设计制造及其自动化、交通运输工程(汽车运用工程方向)、农业建筑环境与能源工程等本科专业的教学实验、实习及毕业设计等任务,农业机械化工程、农业生物环境工程、农业水土工程、农业电气化与自动化等学科专业博士生、硕士生培养及实践教学,同时,承担有关科学研究项目,面向社会开展技术咨询、技术服务、技术指导工作,进行农机新技术、新产品的应用研究、试验推广等工作,为山西省农业机械化技术的发展和人才培养做出了积极贡献。

实验室拥有各种农用拖拉机、各类农机具、农业机械土槽试验系统、PICO发动机综合测试仪、发动机性能试验台、高压油泵性能试验台、汽车拖拉机电气试验台、排种器性能试验台、振动筛性能试验台、DRlab虚拟仪器实验系统、LabVIEW数据采集分析系统及软件、Zonic Book旋转机械性能测试系统、TST6200多通道便携式数据采集分析系统、Instran 5544生物材料试验机、真空冷冻干燥试验机、MS50K高速摄像系统、生物环境恒温恒湿试验装置、350-2500nm近红外光谱辐射仪、VIP3000监测跟踪系统、GPS接收机、GIS软件系统、KD-9101电阻率测试仪、Agilent/HP 4194A阻抗/增益相位分析仪、HIOKI 3532-50 LCR测试仪、工业过程控制试验台等各类试验仪器和设备,共882台(套),仪器总价值1500万元,基本满足教学和科研的需要。同时学校中心实验室、测试中心、电镜室等有关设备也可利用。实验室装备水平达到了国内同类院校的先进水平。

实验室有专职和兼职研究人员50人,其中固定人员40人,客座研究人员10人。固定人员中,包括教授12人,副教授及高级实验师10人,讲师12人,助教6人。其中具有博士学位14人,具有硕士学位21人,本科及其它人员5人。博士生导师7人,硕士生导师30人(兼职10人),山西省中青年骨干教师3人,学科带头人4人,山西省教学名师2人。客座研究人员中包括中国工程院院士汪懋华教授,长江学者奖励计划特聘教授、学科评议组成员佟金教授、学科评议组成员申德超教授等兼职教授4人。形成了知识结构和年龄结构合理,研究方向稳定的学术梯队。

旱作农业机械关键技术与装备实验室的发展,紧密结合山西省旱作农业工程技术的地域特点,"以现代化农业的发展为背景,立足山西,促进现代农业工程新技术和新装备的应用和进步,为地方经济建设培养具有创新意识的高级农业工程类应用人才"为建设目标,依托"农业工程"一级学科博士后流动站、博士点和硕士点、"农业工程"省级特色重点学科,开展科学研究工作,逐步形成了农业生物力学与物料机械特性、旱作农业机械关键技术与装备、农业信息传感技术与测控、农业生物环境监测与装备等稳定的研究方向。

二、主要研究方向及内容

1.农业生物力学与物料机械特性

在现代农业工程新技术应用中,对农业物料进行各种加工及作业措施,需要确定物料的力学性质、电磁特性等物性,以了解作用机理提高作业装备设计水平。因此,农业物料特性研究是农业工程的重要基础支撑。

主要研究内容:

(1)农业生物力学研究。紧密结合作物、动物生产及农产品加工过程,从宏观角度探索作用机理,为农业工程新技术、新装备创新和农艺调控提供基础支持及依据,在理论和应用上均取得了突破性进展。

(2)农业物料(植物、动物、农产品加工对象等)物性参数研究。为作业装备过程控制、加工工艺优化等提供了合理参数。

(3)农业物料预处理加工技术研究。应用现代技术和手段,研究物料的微观力学、细胞力学、电磁学特性、流变学等,为农产品加工处理、脱壳、分离、脱水、干燥、挤压、贮藏等提供理论指导。

该学科方向特色显明,反映在近年来承担国家自然基金、博士点科研基金、省自然基金、省科技攻关重大专项等项目研究中:

(1)围绕茎秆作物生物力学性质研究和优种评价全面系统地研究了"茎秆作物茎秆生物力学性质"、"生物力学评价指标体系","生物力学性质与作物形态相关性"等,为提高作物抗倒伏性制定调控措施和优种评价提供了新方法。

(2)针对果蔬冻干加工研究了"高压脉冲电场场强分布及对果蔬细胞可逆击穿机理"、"对果蔬生物力学性质、细胞变形影响"、"果蔬冻干过程模型"等,探索了低能耗冻干工艺。

(3)结合山西地域特色农业装备研发对小杂粮及特色农产品机械化生产装备、灌丛植物切割及收获装备,研究了"小籽粒物料的流动特性"、"核桃破壳生物力学性质及破壳机理"、"拧条等灌丛植物的生物力学性质"等机械特性问题,为优化设计相关装备提供了重要参数。

(4)利用高压电场和磁场,进行种子预处理及优选,研究电磁特性对果蔬和种子加工处理过程中物理性质的影响,包括贮藏过程、冷冻干燥过程、加热干燥过程等;研究电场和磁场对细胞的融合作用及机理,探寻物料加工处理的新方法和新途径;进行农产品物料介电常数及及其它电学性能指标测试仪器和设备的研制、开发。

农业物料特性研究是农业工程学科重要的基础方向,体现了学科研究的水平,经过多年的建设和发展,已具备较好的研究基础,形成了自己的研究特色。

2.旱作农业机械关键技术与装备

紧密结合山西及北方旱区农业发展的区域特色,开展现代农业机械化新技术、新装备研发及农机作业技术体系等研究。目前山西的农业机械、农业设施和装备还不能满足现代农业生产的要求,农机动力对丘陵山地的适应性、机械化旱作农业生产中机具的通过性、保护性耕作技术体系中除草及中耕、玉米联合收获技术、块茎类作物的收获技术、谷子和黍类等小籽粒作物的精密播种及联合收获技术、牧草机械化生产的机具及装备、工厂化农业设施及其控制技术、农产品加工新技术及装备等技术难题,没有得到很好的解决。该方向将现代设计方法融入农业装备研发,形成了一批有实用价值的创新成果,促进了山西旱作农业机械化技术进步,在现代农业生产中发挥了重要作用。特色和优势体现在:

(1)旱作农业机械化关键技术与装备研究:结合旱作农业技术和山西省的地域特点,进行机械化旱作农业、机械化保护性耕作技术体系及相关技术研究,解决秸秆覆盖机具通过性、免耕工作部件的适应性、机械化中耕及除草、作物秸秆的处理等技术难题。

(2)小杂粮机械化生产装备及加工研究:针对谷子、黍子、荞麦、胡麻、土豆等作物的全程机械化生产技术,取得了许多实用成果。包括小籽粒作物的精密播种机技术、中耕和田间管理技术、联合收获技术、产后加工技术(清洗、破壳、去皮、分离、压榨、清选)及相关设备的研制开发。

(3)生态畜牧机械化生产技术及装备的研究:探索畜禽养殖的新工艺和新模式,开发相关工程配套技术及装备,包括灌丛植物平茬和收获装备、秸秆转化处理和加工装备、粪便处理及利用等装备的研发,已取得突破性进展。

(4)农业装备性能试验:以农业机械土槽试验系统、排种器性能试验台、振动筛性能试验台、切割器性能试验台、农产品干燥试验系统、灌溉试验系统、喷雾器试验系统等为基础平台,利用LabVIEW虚拟仪器系统、Zonic book机械振动测试系统等,开展土壤工作部件、排种器部件、振动筛、切割器、灌溉系统、植保机械、园艺机械、畜牧机械及农机具和设备整机的性能检测与试验研究,以评价其工作性能,提高农业装备的研究水平。

(5)智能农业工程装备

应用机器人技术理论、自动控制技术、机电一体化技术、仿生技术及3S技术等,开展智能农业机械技术的研究和实践,如智能嫁接机器人、智能采收机器人、农业机械视觉导航技术、变量播种和变量施肥技术、智能化喷药与灌溉机械等,以节能、减少环境污染及清洁生产为宗旨,研究生物环境实施的工程技术措施、环境调控设备、新材料及新技术应用、智能生产与控制系统等,完善有关设计理论,提高现代农业的装备水平。

(6)反求工程技术、机械优化设计、计算机模拟与仿真、图像检测技术等现代设计方法应用于农机新装备研发,一批新型机具面世,提高了农机设计水平。

3.农业信息传感技术与测控

根据现代信息技术的发展趋势,结合农业工程各领域的特点,注重信息技术、检测控制技术与工程技术的融合,逐步形成了稳定的研究方向。检测与试验是农业机械设计研究的重要方法,也是进行相关理论研究必不可少的辅助手段,只有通过测量和试验,才能为农机产品的设计开发提供基础数据,客观评价机具和装备的设计结果,研制出性能良好的机械系统。主要研究内容包括:

(1)农业生物环境自动检测与调控:根据农作物生长环境的要求,应用现代测量和控制技术,探索太阳能合理利用的工程调控方法,开展设施环境参数的自动采集、分析、处理、控制以及智能生产、实时监控等方面的研究,以提高环境调控能力和利用率,降低生产能耗为目标,发展以环境系统控制为平台的动植物生产系统,方便管理与决策。根据动物生长环境及生理习性的要求,研究探索新的养殖工艺模式下的环境设施及装备的自动控制技术、室内空气质量的检测方法、养殖对象的实时监控技术,实现按照不同个体的要求进行精确化养殖,提高工厂化设施养殖的技术水平。

(2)农业信息采集与处理,开展3S技术在农业中的应用及其配套软硬件的研究:包括数字图像技术用于农作物生长状态检测、农产品品质检测;基于光谱测量方法的农田信息采集技术、农产品加工过程的在线检测与分析技术;农业虚拟现实技术;支持精细农业的智能化变量技术等。

(3)土壤成分与农业生产条件检测:开展土壤信息的快速检测,降雨量及径流测试,机器土壤相互作用机理,作物与杂草识别技术,作物产量估计与分布等方面的研究,为农业工程技术的实施提供依据和条件。

(4)生物信息传感技术:包括生物体的电学性质、生物传感芯片、菌落分析、细胞微观分析等,为农业生物信息的检测提供依据。

三、队伍建设及人才培养

1、队伍建设

通过近几年博士后流动站、一级学科博士点等学科平台建设的带动和相互促进,该重点实验室研究人员达到了45人,其中教授12人,副教授10人,讲师12人,助教4人,高级实验师2人,实验师和工程师4人,技师1人。梯队结构中青年占85%。有博士生导师7名,硕士生导师18名,还有校外兼职博导3名(包括1名工程院院士、1名长江学者),兼职硕导6名。山西省教学名师2名,学科带头人5名。引进"山西省百人计划"海外学者1人。

2、人才培养

(1)近两年,实验室研究队伍中有2人晋升教授,5人晋升副教授,新引进博士3人,硕士3人。

(2)近两年,毕业博士研究8人,硕士生研究生36人,招收博士研究生7人,硕士研究生67人。

(3)近两年,实验室研究人员参加全国性的学术会议70人次,做xf兴发官网6人次。邀请国内知名学者和专家进行学术交流15人次,做xf兴发官网10人次。

(4)实验室承担40多门工科门类8个专业及全校农科类专业农业机械化相关课程、20多门研究生课程的教学任务。本科生、研究生各层次的培养质量不断提高,就业率稳居全校第一,毕业生遍布全国各地,多数已成为农业机械行业的领导和业务骨干。

三、科研工作情况

近两年来,实验室新增国家级科研项目6项,其中国家自然科学基金项目3项,新增省级科研项目8项,新增横向合作项目6项,通过省级以上科技成果鉴定4项,新增国家发明专利8项,发表学术论文近100篇,其中SCI收录12篇,EI收录35篇,近2年纵向科研经费达到1000万元。重点实验室各方向承担的具体项目在下面内容中有介绍。

四、实验室平台建设情况

旱作农业机械关键技术与装备省级重点实验室主要包括农业物料特性实验室、农业机械实验室、测控技术实验室、设施农业工程实验室等研究性实验室和农业工程省级教学实验示范中心等机构,近2年新增实验仪器设备50台(套),价值450万元。各研究室承担不同方向的研究和教学任务。

(1)农业生物力学研究室

农业生物力学研究室拥有30T、10T万能材料试验机、新三思材料扭转试验机、冲击性能试验机、新三思生物材料试验、Instran 5544生物材料试验机、真空冷冻干燥试验机、MS50K高速摄像系统高压脉冲电场处理仪、英国Stable Micro Systems质构仪等研究性的仪器和设备,承担国家自然科学基金项目"高压矩形脉冲电场对果蔬冻干脱水特性影响机理的研究(30771242)"、"高压脉冲电场预处理果蔬冻干介电特性与含水率相关性研究(31171450)"、教育部博士点基金重大项目"柠条固体成型燃料物性及成型工艺研究(20111403130001)"、"农产品冻干过程中水分在线测量系统研制(20080311051)"等项目的相关基础研究。

通过省级重点实验室建设,针对性地配套完善现有测试设备,增添新型力学性能测试装备,如用于植物和动物细观力学性能研究的显微CT、纤维扫描仪、微应变场测试仪、细观力学性能测试仪等设备。建立农业工程基础研究实验条件及支撑体系,提高试验研究的能力和水平;创立农业生物力学的应用理论体系,广泛开展农业工程应用基础研究。

(2)旱作农业机械研究室

旱作农业机械研究室是旱作农业机械关键技术研究方向的重要基地,拥有各种型号的拖拉机、各类农机具、农业机械土槽试验系统、PICO发动机综合测试仪、发动机性能试验台、高压油泵性能试验台、汽车拖拉机电气试验台、排种器性能试验台、振动筛性能试验台等设备,承担科技部支撑计划项目"大型农用动力与作业装备研究(2009BADB5B03)"、科技部成果转化项目"小籽粒精少量播种机示范推广(2009GB2A300037)"、"谷子脱粒机的示范推广(2011GB2A300013)"、山西省科技攻关重大专项"生态畜牧生产机械化技术集成及装备研究(20090311043)"、山西省科技攻关项目"林果地根际施肥机的研制(20080311043)"、"耕作部件的磨损特性及熔敷硬质合金提高耐磨性的工艺研究(20100311060)"、"低损伤、不分行玉米收获技术与装备(20080311041)"等项目研究。

通过省级重点实验室建设,提高农业机械和装备的设计研究水平,引进现代设计方法及相关工程软件和设备,如三坐标测量仪、ANSYS、Pro/E、ADAMS、INVENTOR等,开展计算机辅助工程、虚拟设计及仿真等技术研究;根据不同机具和设备的设计要求,研制有关性能试验装置和系统,如农业风洞试验系统、农业物料物性参数综合测试系统、各类农机工作部件性能试验台等;完善农业机械土槽试验系统、排种器性能试验台,提高其技术水平;开展有关理论研究,完善农业机械设计的理论体系。

(3)生物传感技术与测控研究室

生物传感技术与测控研究室,拥有DRlab虚拟仪器实验系统、LabVIEW数据采集分析系统及软件、Zonic Book旋转机械性能测试系统、TST6200多通道便携式数据采集分析系统、350-2500nm近红外光谱辐射仪、VIP3000监测跟踪系统、GPS接收机、GIS软件系统、KD-9101电阻率测试仪、Agilent/HP 4194A阻抗/增益相位分析仪、HIOKI 3532-50 LCR测试仪、工业过程控制试验台等各类试验仪器和设备,承担国家自然科学基金项目"多通道免疫型生物传感器响应机理及信息处理方法研究(30871445)"、山西省科技攻关项目"基于3S的变量施肥播种机控制技术的研究与开发"、"瓶装醋近红外光谱快速无损检测技术研究(20103311066)"、"智能化、可视化农业科技信息检索技术(2007031109-2)",横向合作项目"TYC-3型土壤养分测试仪开发"等项目研究。

通过省级重点实验室建设,完成农业数据采集系统、精确农业数据处理与诊断系统、精确农业田间作业机械系列及其智能控制系统等;研制农产品品质在线检测技术及设备;开展生物信息及传感技术研究;引进有关检测和控制系统,如车辆导航系统、无线传输系统、农业机器人系统等,开展机电液一体化技术的研究,努力提高农业装备的技术水平,使旱作农业信息技术的研究进入国内先进行列。

(4)设施农业工程技术与测控研究室

设施农业工程实验室是旱作农业设施与装备研究方向的重要基地,拥有生物环境恒温恒湿试验装置、植物生态监测系统、设施墙体保温性能检测系统、设施材料力学性能测试系统、生物环境测试仪等,承担国家自然科学基金项目"基于植物模拟的塑料连栋温室环境数学模型的设计与仿真(30771241)"、科技部成果转化项目"温室CO2气体环境智能化调控系统的转化(2007GB2A300044)"、山西省科技攻关项目"温室植物保护的智能化技术研究(041018-1)"、山西省留学基金项目"设施园艺植物保护智能化系统的研究(2006050)"、山西省财政厅科技成果转化项目"工厂化蔬菜节约化生产与控制软件的转化(晋教财[2009]139号)"等项目研究。

通过省级重点实验室建设,在植物工厂化生产设施研究的基础上,根据雁门关生态养殖业发展的要求,开展动物养殖设施的研制和新型建材的应用与研究;农业生物环境调控技术及装备研制;农业生物环境智能化管理和作物生长模拟研究等,提高设施农业工程研究的技术水平。

五、研究成果及转化应用情况

该重点实验室各方向近些年来主要研究及取得的成果应用情况如下:

(一)农业工程学科基础研究深入系统,在国内具有鲜明特色

早在20世纪50年代,山西农业大学在农业生物力学方面就进行了作物应力生长机理研究,以后在核桃破壳力学性质及破壳机械力学作用机理研究上,取得了许多有益成果。近年来,在该方向上的研究卓有成效,在山西省自然科学基金、教育部博士点科研专项基金、国家自然科学基金、山西省科技攻关等项目的支持下,进行了茎秆作物生物力学性质研究,茎秆作物优种筛选,生物力学性质评价指标体系及方法研究,谷子脱粒力学性质研究,荞麦、核桃破壳生物力学性质及脱壳机理研究,果蔬挤压特性的研究,果蔬冷冻干燥加工生物性质及细观力学分析,高压脉冲电场预处理果蔬生物力学性质影响,颗粒流与粮仓设计、谷物流动特性及搅拌功率、谷物物性参数测试,番茄采摘力学性质研究及采摘机械设计,静电喷雾雾化机理及流场分析,耕作部件受力分析及优化,高压脉冲电场预处理果蔬电场力分布及作用效果模拟等,这些研究成果为相关机具设计,相关新技术研发以及机理分析奠定了技术基础,取得了许多创新性成果。获得了2项专利和2项省级科技奖励,2009年以农业生物力学为研究内容的博士论文获山西省优秀博士论文。

(二)旱作农业机械化与保护性耕作技术体系及装备的研究

山西农业大学、山西省农机局、山西省农机研究院等单位承担了国家863项目、国家星火计划、国家科技攻关、农业部八五、九五、十五和十一五不同时期旱作农业示范及成果转化项目,且作为机械化旱作农业和保护性耕作技术的重点试验示范地区,进行了十年试验研究与示范,取得了许多研究成果。"多功能蓄水保墒耕作机具"、"2BQYF-6A型气压式硬茬精密播种机"、"2BFM谷物施肥铺膜播种机"、"2BGM—3型覆盖免耕播种机"、"秸秆切碎覆盖联合播种机"、"深松机研制"等项目的研究,为机械化保护性耕作技术的实施,提供了重要装备。这些研究均获得了省级科技进步二等以上奖励,并为我省旱作农业机械的研制开发奠定了良好的理论基础,其中"2BJ—3型气吹式精密播种机"、"气吹式精密播种机播深概率分布与高速作业阈值的研究"、"1LF—335液压翻转犁",均得到了良好的推广应用。

(三)旱作节水农业结合我省实际,进行了旱区节水农业机械化工程技术、工矿区土地复垦、雨水集蓄利用技术的研究

土地复垦技术的研究解决了"新造地水土流失防治与环境灾害控制综合集成技术"、"土壤资源再生利用与生产力快速提高综合集成技术"等关键问题,总结出适宜半干旱黄土区采煤废弃地生态重建的理论和方法,成果已在山西矿区推广应用。如平朔露天煤矿的生态重建,不仅保障了矿山的正常生产,而且取得了良好的经济效益,成为国土资源部土地开发复垦与耕地恢复,国家环保局优化人工生态的典范和教学、科研、生产实习的重要基地。

在雨水集蓄利用工程技术研究方面,完成"九五"国家攻关项目"流域综合治理与有限水分高效利用技术体系的研究",解决了利用淤地坝拦蓄径流,坡改梯增加水分入渗等工程应用中的技术难题,达到了国际先进水平。"黄土残塬沟壑区高效农业生态经济系统发展研究"提出了种植业、经济林、生态林协调发展的新思路,获山西省科技进步一等奖。山西水管局完成的"不同地下水位深农田水量转化与作物水肥盐环境调控技术研究"获得了山西省科技进步二等奖。"丘陵山区截流蓄水灌溉工程试验示范"完成雨水集蓄工程规划的专家系统,填补了这方面研究的空白,进行了"施水播种技术"、"泥沙分离技术"、"山顶塬面硬化集雨技术"、"旱井蓄水防渗技术"等关键技术的应用研究,提出了大田铺膜种植兼做集雨场的就地集雨模式和山顶塬面硬化、连环井自压灌溉的模式,丰富了该领域研究的理论体系,达到国内领先水平,研究成果已在生产中发挥出巨大作用。

(四)小杂粮机械化生产关键装备及技术,在全国和山西特色农产品加工新技术的研究具有鲜明的特色

研制的"5TG—3.3型谷子脱粒机"、"2BX—10型小籽粒精少量播种机"、"2B-1型自行车播种机"、"6ZHZ-4型青枣划丝机","4HJB-2型花椒采集机"、"SQJ-Z小型植物嫁接器"、"2BX-1型畜力中耕施肥播种机"、荞麦脱壳机、核桃破壳机、果蔬榨汁机等,这些装备多数已在生产中应用,对山西特色农产品的生产和加工发展起到了积极的推动作用。除此还在真空冷冻干燥加工新技术、水分在线测量系统、果品计算机视觉检测、陈醋光谱检测新技术等方面取得了技术上的进步,低能耗真空冷冻干燥加工工艺研究获得省科技进步二等奖。

(五)随着我国设施农业工程技术的发展,农业生物环境工程及测控技术的应用研究已成为农业工程学科的一个重要方面

山西农业大学在该领域的研究始于上世纪80年代与山西省农机研究所合作承担山西省科技攻关重点项目"工厂化养猪成套设备的研制",该成果在山西中北部十几个县应用推广,大力推动了山西的设施养殖,产生了很大的经济效益和社会效益,曾在1990年获山西省科技进步二等奖。

近年来紧密结合我省农业生产实际和北方气候特点,在设施园艺工程与设施贮藏保鲜和农业生物环境测控技术等方面进行了卓有成效的研究和探索。在温室结构优化设计方面,节能温室的研究取得了突破,为山西平定理家庄设计的"非对称连跨节能温室",2001年获日内瓦国际专利技术博览会金奖。山西省留学生基金项目"山西型智能化连栋温室"和"大跨度无支柱日光节能温室"的研究达到了国内领先水平,成果在山西几十个县应用推广,建造温室达3500hm2,并在山西忻州东娄建起了国家级设施农业高新技术示范园,成为农业工程相关专业的教学实验基地,带动了山西设施农业的发展。另外,在温室材料方面,成功研究了无机复合材料型日光节能温室;运用玻璃钢原材料研制了保温效果好、遮阳少的连栋温室水槽;指导发明创造了经济、耐用和变光的GRP新型农用覆盖膜,已获国家发明专利。

在农业生物环境利用技术方面,近几年对环境因子与作物的关系、作物生长模拟等方面进行了全面的研究。山西省自然科学基金、科技攻关、留学基金都给予了支持,主要研究项目有"温室气候控制与作物生长模拟"、"温室番茄的量化分析和模拟研究"以及"温室番茄生长模型研究"等,针对环境因子研究探索根温、土壤湿度、根部盐分及茎部环境湿度等对作物生长的影响和温室环境控制的关系,为温室环境控制提供了理论依据。

在生物环境测控技术及装备方面,山西省留学基金项目"工厂化高效农业生态环境自动化管理技术",教育部基金项目"工厂化高效农业智能信息系统与技术的研究",山西省科技厅推广项目"连栋温室环境自动化控制系统配套设备的研究",针对性的解决了温室测控技术中的技术难题,建立了"温度制衡"检测调控体系,提出了温室环境综合因子的温度主元控制法,所设计的"WTX系列日光温室综合生态环境自动调控系统",2001年获科技进步二等奖。"FCP系列自压平衡式CO2发生器",利用液—气压力互制原理,实现了CO2发生器产气率的自动控制,2001年获山西省高校科技进步二等奖。研究和开发了"温室节水灌溉系统"、"自动卷帘装置"、"降温系统"等装备,取得了较完整的系列实用成果。这些成果的应用,取得了很好的经济效益。

(六)精细农业为遥感技术的研究和现代化农业新技术应用提供了技术支撑

山西农业大学研发了土壤养分智能测试仪及变量施肥机、变量播种机、GIS中的信息采集与处理平台,进行了精细农业田间采样策略、人工神经网络在作物产量与土壤空间分布信息关系、基于GPS、GIS的田间土壤特性空间变异性、虚拟仪器在农业工程数据采集与处理中的应用研究,山西省农机局在农业部农业高新技术示范项目下,筹建了精细农业示范区,为精细农业技术的研究与技术集成提供了条件。

(七)生态畜牧生产机械化技术及装备的研究与开发,结合了山西畜牧生产的特点,为山西畜牧生产机械化水平的提高和雁门关生态区建设提供了技术保障

山西农业大学早在上世纪80年代就研发了牧草切碎机、饲料搅拌机等畜牧机械,90年代和省农机所合作开发机械化养猪装备,在全省和领近省份推广应用产生了很大经济效益。近年来,进行了牧草播种机、饲草青贮机以及正在进行的灌丛植物机械化收获装备,牧草切根、太阳能牧草干燥装备,秸秆蠕化饲草转化装备等方面的研究,整体水平处于国内领先。其中的小籽粒牧草播种机达到国际先进水平。山西农机研究所研制的智能型饲料微量元素配重系统获省科技进步二等奖。山西省农牧机械厂研制的大型饲料加工设备(成丸、成块等)性能优良,得到了国家、省星火计划项目的支持。

近两年来,实验室研究人员承担"排种器性能试验台的研制"、"WSJ型系列温室棚架设备的研究"、"4YZ-3B型不对行轻型玉米收割机"、"飞象牌4YZ-3型不对行轻型玉米收割机"、"温室CO2气体环境智能化调控系统的研究"、"凌志现代农业示范园建设"等横向合作项目,根据企业发展的需求,通过技术合作,进行相关科技成果的应用和转化,取得了可喜成果。

郭玉明教授主持的"小籽粒精少量播种机示范推广"项目,连续四年在陵川、沁县、平定等基地进行示范和推广,产品性能良好,深受广大使用者好评,通过与山西省水利机械厂合作,已形成批量生产能力,其中2BX—6型、2BX—4型、2BX—2型三种小籽粒精少量播种机机型已通过产品定型鉴定,并列入山西省农机局重点推广的机具补贴目录,为以后的大面积推广准备了条件。

王双喜教授承担的"凌志现代农业示范园建设"项目,由山西凌志能源投资有限公司投资近亿元,项目规划、技术设计、施工建设、运行管理等环节全部由实验室技术人员提供技术支撑,目前已完成大部分土建工程,有望在一年后投入运行。

贺俊林教授主持的科技部科技人员服务企业行动项目"飞象牌4YZ-3型不对行轻型玉米收割机"已进入批量生产阶段,产生良好的社会和经济效益。

结合地方经济建设在如下方向产生了较大的影响:

1、机械化保护性耕作技术(与省农机局、中国农大、澳大利亚昆士兰大学等合作)在山西示范10年,引领了我国耕作制度的变革。相关装备(免耕播种机、深松机等)的推广在全国产生了影响。

2、机械化南征北战模式本学科从1978年从美国进口联合收割机进行跨区作业以来,目前全国还在采用。

3、设施农业工程技术的推广本学科在山西建造30余座较大型连栋温室及配套控制系统和相关装备。

4、小籽粒精少量播种技术与装备的推广解决了谷子、糜子、菜籽等小籽粒的精少量播种难题。

5、灌丛植物(柠条、沙柳、沙棘等)收获装备的研究和推广有望解决山西雁门关畜牧生态区多年生灌木的机械化收获难题。

6、土壤养分检测装备的推广解决了山西等地土壤养分快速检测问题,为精细农业及土肥检测提供了保障。

7、低能耗真空冷冻干燥技术的推广为山西2座农产品冷冻干燥厂降低了生产成本约30%。

8、雨水积蓄工程技术的推广在山西吕梁等旱区广泛应用,为旱区农业生产和农民用水提供了保障。

9、注水播种机和节水灌溉装备的推广大大提高了旱作农业的节水效率。

10、农产品加工装备的推广(青枣划丝机、灌肠机、种子包衣机、饲料加工装备、荞麦脱壳机、食用菌干燥装备等)为山西小型农产品加工厂的发展和提高加工能力做出了贡献。

11、金属镁冶炼高温废气处理及能源利用技术集成为山西2家金属镁冶炼乡镇企业提供了能源利用途径。

旱作农业机械化关键技术与装备重点实验室

2012年12月