一、犁地质量监测系统的应用背景

1.精准农业与卫星导航定位技术精准农业（PrecisionAgriculture）是在人口逐渐增多、耕地逐年减少、污染日趋加重的背景下，在追求最低投入、换取最大产量和最好品质及对环境最小危害的意愿下，由农业机械技术和现代空间信息技术相结合发展起来的。精准农业是对农资、农作实施精确定时、定位、定量控制的现代化农业生产技术，可最大限度地提高农业生产力。

卫星导航定位技术是精准农业的重要技术支撑，是发展现代农业和实现农业可持续发展的关键技术。全球卫星导航系统在农业信息采集、土地规划利用、农机作业管理调度、精密操控和农场精细管理等方面，有着重要和广泛的应用。北斗卫星导航系统提供定位、导航、授时服务，分为开放服务和授权服务两种方式。在农林渔业方面，基于北斗的农机作业监管平台，已实现农机远程管理与精准作业，服务农机设备超过5万台，精细农业产量提高5%，农机油耗节约10%。定位与短报文通信功能更是发挥突出作用，全国7万余艘渔船和执法船安装北斗终端，累计救助1万余人。

2.新疆生产建设兵团犁地情况概要新疆生产建设兵团（以下简称“兵团”）地处我国西北边陲，农牧业生产现代化与集约化水平较高，是我国重要的优质棉、水果、蔬菜及粮食生产基地。兵团农业具有典型的机械化大农业特征，农业机械化综合水平处全国领先地位。

土地是农业生产的根本。上世纪80年代以来，师市及兵团大部分土地是以传统耕作方式为主，即中小型农机具作业、连年耕作，导致土壤耕层只有12～15cm左右，土壤板结严重，阻力不断增大，犁底层土壤硬脆，同时厚硬的犁底层也阻碍着土壤上下水气的贯通和天然降水的贮存，小型农机具的连年作业，也导致了土壤中蚯蚓等生物的大量减少，土壤毛细管的破坏，土壤养分输送能力的破坏，难以维持植株正常生长对水、肥、气、热的需求。据测定，小四轮机械灭茬，耕深6～10cm，多功能复式整地机也只有12～16cm。由此导致了土壤干旱现象逐年加剧，恶性循环，农作物只能在夹层狭小空间生长，根系发展受限，养份吸收乏力，造成作物生长不良，抗风、抗旱、抗病能力不足。

耕地质量下降已成为提高农业综合生产能力的基础性障碍因素。农机深松作业是通过拖拉机牵引深松机或带有深松部件的联合整地机等机具，进行行间或全方位深层土壤耕作的机械化整地技术，秋季深松有利于蓄纳秋冬雨雪。深松深度以打破犁底层为原则，对于土壤比阻较大及犁底层较厚的地块，应用普通联合整地机难以达到深松整地的效果，应采用浅松铲与深松铲相结合的深松机进行复式深松作业，分层打破犁底层，以保持耕层土壤适宜的松紧度和创造合理的耕层。深松后的土壤体积密度为12～13g/cm3，恰好适宜作物生长发育，有利于作物根系深扎。深松有利于提高土壤蓄积雨水和雪水能力，尤其是在干旱季节又能自心土层提墒，提高耕作层的蓄水量，形成巨大的土壤水库，使伏雨、冬雪春用、旱用，确保播种墒情。

机械化深松适合各种土质，尤其中低产田增产效果更加明显。据中国农机院在中低产田进行的试验数据对比表明，玉米平均增产1200kg/hm2，增产率约20%；大豆增产270～360kg/hm2，增产率12%～17.8%。大力推广以农机深松为主导的种植模式，是在目前现有综合技术条件下加快种植业增产增效的有效方法，实行以农机深松作业为主的整地技术已具有强烈的现实意义和深远的社会经济影响。

3.兵团农田深松作业的现状关于深松补贴，新疆生产建设兵团根据国家有关规定，也制定了相应管理标准及实施方案（含补贴管理），要求所辖区域内耕地耕深达到30cm，确保秋耕质量，即耕深一致、覆盖严密、翻垡良好、耕幅均匀、地表平整、不重不漏、到头到边、无沟垄无土堆。

耕深是否符合农艺要求、稳定性如何是重要的犁地质量指标。而犁地耕深的传统测量方法是沿耕区对角线选若干个点，用测深尺或插钎量取深度，再求出测点的平均耕深，方法费时费力，准确性不高。农机深松整地作业需要大马力拖拉机为动力，作业费用较高，影响了农民和农机手的积极性，导致深松作业耕深达不到要求、农机手故意浅耕的现状。

基于北斗导航系统的新式耕深监控技术利用现代电子传感技术实现了对耕深的实时监测、全程掌控，用数据直观反映出犁地质量，为耕地作业中的犁子调整提供依据，也为机车作业效率、油耗提供依据。其应用不但能实现驾驶员对耕深的实时掌握，而且数据通过无线网传输至监控平台后，农业生产管理人员者能对区域内犁地面积、作业质量实时准确掌握。