农田土壤地膜残留量检测设备及方法

技术领域

本发明属于农业技术领域，尤其涉及一种农田土壤地膜残留量检测设备及方法。

背景技术

地膜覆盖具有保温、保墒、蓄水、防病抗虫和抑制杂草等优点，具有显著的增产效果。我国农用地膜覆盖面积大、应用范围广，但废弃在农田里的地膜长年积累会改变土壤物理结构，阻碍土壤水肥运移和空气流通，造成种子腐烂、阻断营养运输，威胁土壤生物生存，影响作物的生长生育，最终，会导致作物减产和品质降低。

现阶段，我国农田残膜各监测要素相对分散，缺少长期、连续、定点和整合的监测数据，也没有实现农田残膜监测的现代化、标准化、信息化。其中一个至关重要的原因是地膜残留原位监测过程还停留在纯人力手工作业阶段，该过程费时费力，并且容易受到土壤湿度及天气条件的影响，急需采用自动化设备提高工作效率。另一方面，在后续的地膜残片捡拾和收集过程中，不同操作人员在进行后续残膜识别、捡拾、清洗和称重时也会存在一定的人为主观及系统性误差，影响最终测试结果的精确程度。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本发明第一方面提供了一种农田土壤地膜残留量检测设备，包括：

行进装置；

掘土碎土单元，其安装于所述行进装置上，并位于所述行进装置的前侧，所述掘土碎土单元通过第一升降机构可升降地连接至所述行进装置；

多级推土挡板，其安装于所述行进装置上，并位于所述行进装置的后侧，所述多级推土挡板通过第二升降机构可升降地连接至所述行进装置；

所述多级推土挡板包括：

第一侧板和第二侧板；

至少一个挡板，所述挡板设置在所述第一侧板和所述第二侧板之间，所述挡板在所述第一侧板和所述第二侧板之间均匀分布，沿远离所述行进装置的方向，所述挡板的底部依次降低；

检测单元，其设于所述行进装置上，位于所述多级推土挡板的上方；所述检测单元被配置成：

在所述行进装置按照设定路线移动过程中，实时采集被检地块位于所述多级推土挡板中土壤的对应层图像；

分析单元，其与所述检测单元连接；所述分析单元被配置成：

接收所述检测单元采集的所述图像，并根据预定的分析规则处理所述图像，以获得对应层土壤地膜残留量；

所述分析规则为：

处理所述对应层图像获得像素特征，根据以下模型计算对应层的实际地膜残留面积Si；

依据对应层的实际地膜残留面积Si按照以下模型计算对应层土壤地膜残留量Mi；

Mi＝Ai×Si×TH×ρ；

其中，i∈{1,2,3}，用于区分第一层图像、第二层图像和第三层图像；

检测单元传感器长度为L1，检测单元传感器宽度为W1，检测单元焦距为f，检测单元分辨率为H×V，第i层图像中第j个地膜图像长度方向像素个数为NLij，第i层图像中第j个地膜图像宽度方向像素个数为NWij，TH为地膜厚度，地膜密度为ρ，地膜使用年份为Y。

在本申请其中一些实施例中，所述掘土碎土单元包括：

第一安装架，其与所述第一升降机构连接；

深耕刀，其设置在所述第一安装架上；所述深耕刀的刀片直径为D1，30cm≤D1≤35cm；

松土刀，其设置在所述第一安装架上；所述松土刀的刀片直径为D2，30cm≤D2≤35cm；

所述松土刀位于所述深耕刀靠近所述行进装置的一侧，并且所述松土刀的刀轴与所述深耕刀的刀轴间的距离为L，1.5×(D1+D2)≤L≤2.5×(D1+D2)；

挡泥板，其可升降地安装在所述第一安装架上，并位于所述深耕刀和所述松土刀的上方。

在本申请其中一些实施例中，所述检测单元包括：面阵相机；

所述挡板共有n个，第一挡板的底部最高，第n挡板的底部最低；

所述第n挡板底部距离地表的距离为hn，hn≤0.5DOF，其中DOF为所述面阵相机的景深。

在本申请其中一些实施例中，两个相邻的所述挡板间距离为d，d大于20㎝；

所述挡板包括：相连接的第一板和第二板，所述第一板和所述第二板构成V型，所述V型开口朝向靠近所述行进装置一侧，所述V型夹角为α，30°≤α≤60°。

本申请第二方面提供一种农田土壤地膜残留量检测方法，基于前文所述的农田土壤地膜残留量检测设备，包括如下步骤：

第一层土壤翻耕步骤：第一升降机构将掘土碎土单元移动至第一翻耕位置，以使翻耕深度为10厘米，设定前进翻耕参数和前进速度；第二升降机构将多级推土挡板升降至第一推平位置；

所述行进装置带动所述掘土碎土单元按照预定路线对被检地块进行开沟和碎土，开沟宽度W米，开沟长度为L米；

所述行进装置带动所述多级推土挡板对所开沟内碎土进行多级推平；

第一层土壤采集步骤：设定所述检测单元距离地面距离为WD，设定后退翻耕参数和后退速度；

所述行进装置带动所述检测单元按照所述预定路线采集所述被检地块位于所述多级推土挡板中的土壤第一层图像；

第一层土壤分析步骤：所述检测单元将获得的第一层图像输出至分析单元，所述分析单元根据预定的分析规则处理所述第一层图像，以获得第一层土壤地膜残留量M1。

在本申请其中一些实施例中，所述农田土壤地膜残留量检测方法还包括如下步骤：

第二层土壤翻耕步骤：所述第一升降机构将所述掘土碎土单元移动至第二翻耕位置，以使翻耕深度为20厘米，设定前进翻耕参数和前进速度；所述第二升降机构将所述多级推土挡板升降至第二推平位置；

所述行进装置带动所述掘土碎土单元按照预定路线对被检地块进行开沟和碎土，开沟宽度W米，开沟长度为L米；

所述行进装置带动所述多级推土挡板对所开沟内碎土进行多级推平；

第二层土壤采集步骤：设定所述检测单元距离地面距离为WD+10厘米，设定后退翻耕参数和后退速度；

所述行进装置带动所述检测单元按照所述预定路线采集所述被检地块位于所述多级推土挡板中土壤的第二层图像；

第二层土壤分析步骤：所述检测单元将获得的第二层图像输出至所述分析单元，所述分析单元根据预定的分析规则处理所述第二层图像，以获得第二层土壤地膜残留量M2。

在本申请其中一些实施例中，所述农田土壤地膜残留量检测方法还包括如下步骤：第三层土壤翻耕步骤：第一升降机构将掘土碎土单元移动至第三翻耕位置，以使翻耕深度为30厘米，设定前进翻耕参数和前进速度；所述第二升降机构将所述多级推土挡板升降至第三推平位置；

所述行进装置带动所述掘土碎土单元按照预定路线对被检地块进行开沟和碎土，开沟宽度W米，开沟长度为L米；

所述行进装置带动所述多级推土挡板对所开沟内碎土进行多级推平；

第三层土壤采集步骤：设定所述检测单元距离地面距离为WD+20厘米，设定后退翻耕参数和后退速度；

所述行进装置带动所述检测单元按照所述预定路线采集所述被检地块位于所述多级推土挡板中土壤的第三层图像；

第三层土壤分析步骤：所述检测单元将获得的第三层图像输出至所述分析单元，所述分析单元根据预定的分析规则处理所述第三层图像，以获得第三层土壤地膜残留量M3。

在本申请其中一些实施例中，所述分析规则为：

处理对应层图像获得像素特征，依据所述像素特征根据以下模型计算对应层的实际地膜残留面积Si；

依据对应层的实际地膜面积Si按照以下模型计算对应层的土壤地膜残留量Mi；

Mi＝Ai×Si×TH×ρ；

其中，i∈{1,2,3}，用于区分第一层图像、第二层图像和第三层图像；

检测单元传感器长度为L1，检测单元传感器宽度为W1，检测单元焦距为f，检测单元分辨率为H×V，第i层图像中第j个地膜图像长度方向像素个数为NLij，第i层图像中第j个地膜图像宽度方向像素个数为NWij，TH为地膜厚度，地膜密度为ρ，地膜使用年份为Y。

在本申请其中一些实施例中，所述农田土壤地膜残留量检测方法还包括：

总土壤地膜残留量获取步骤：总土壤地膜残留量Mz通过以下模型计算获得；

土壤地膜单位残留量获取步骤：

依据总土壤地膜残留量Mz按照以下模型计算土壤地膜单位残留量Mz；

在本申请其中一些实施例中，所述农田土壤地膜残留量检测方法还包括：

翻耕残余地膜获取步骤：翻耕结束后，在所述掘土碎土单元的翻耕刀和碎土刀上收集的残留地膜，清洗吹干后称重获得翻耕残余地膜质量C；

总土壤地膜残留量获取步骤：总土壤地膜残留量Mz通过以下模型计算获得；

土壤地膜单位残留量获取步骤：

依据总土壤地膜残留量Mz按照以下模型计算土壤地膜单位残留量Mz

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

该农田土壤地膜残留量检测设备可将土壤内部掩埋的地膜翻耕到表面，土块内部包裹的残留地膜被裸露，并且翻耕深度可深入土壤，翻耕次数可以为多次，因而将土壤内部的地膜也纳入检测范围，检测结果更加符合土壤实际状况。本实施例提供的农田土壤地膜残留量检测设备，掘土碎土单元位于行进装置的前侧，掘土碎土单元深入土壤，将一定翻耕深度的土块挖出，并对挖出的土块进行破碎处理，使得土块内包裹的地膜暴露；多级推土挡板位于行进装置的后侧，可将翻耕出的土壤推平，并将暴露的地膜推平，便于后续地膜数据采集。多级推土挡板其阶梯状分布的挡板，在行进装置前进时，逐级对破碎的土块进行推平，将不同高度地膜沿着行进装置前进方向逐渐展开。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本申请农田土壤地膜残留量检测设备的一个实施例的主视图；

图2为本申请农田土壤地膜残留量检测设备的一个实施例的俯视立体图；

图3为本申请农田土壤地膜残留量检测设备的一个实施例的仰视立体图；

图4为推平后土壤结构示意图；

图5为本申请农田土壤地膜残留量检测设备的多级推土挡板的结构示意图；

图6a为本申请农田土壤地膜残留量检测方法的一个实施例中未经处理的提取图像的示意图；

图6b为本申请农田土壤地膜残留量检测方法的一个实施例中经过处理的提取图像的示意图；

图中：

1、行进装置；2、掘土碎土单元；21、第一安装架；22、深耕刀；23、松土刀；24、挡泥板；3、第一升降机构；4、多级推土挡板；41、第一侧板；42、第二侧板；43、挡板；431、第一板；432、第二板；5、第二升降机构；6、检测单元；61、面阵相机；62、第二安装架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

值得理解的是，尽管附图可能示出了方法步骤的特定顺序，但是步骤的顺序可与所描绘的顺序不同。此外，可同时地或部分同时地执行两个或更多个步骤。这样的变型将取决于所选择的软件和硬件以及设计者选择。所有这样的变型都在本公开的范围内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图1-3所示，在本发明农田土壤地膜残留量检测设备的一个示意性实施例中，该农田土壤地膜残留量检测设备包括：

行进装置1；

掘土碎土单元2，其安装于所述行进装置1上，并位于所述行进装置1的前侧，所述掘土碎土单元2通过第一升降机构3可升降地连接至所述行进装置1；

多级推土挡板4，其安装于所述行进装置1上，并位于所述行进装置1的后侧，所述多级推土挡板4通过第二升降机构5可升降地连接至所述行进装置1；

所述多级推土挡板4包括：

第一侧板41和第二侧板42；

至少一个挡板43，所述挡板43设置在所述第一侧板41和所述第二侧板42之间，所述挡板43在所述第一侧板41和所述第二侧板42之间均匀分布，沿远离所述行进装置1的方向，所述挡板43的底部依次降低；

检测单元6，其设于所述行进装置1上，位于所述多级推土挡板4的上方；所述检测单元6被配置成：

在所述行进装置1按照设定路线移动过程中，实时采集被检地块位于所述多级推土挡板4中土壤的对应层图像；

分析单元，其与所述检测单元6连接；所述分析单元被配置成：

接收所述检测单元6采集的所述图像，并根据预定的分析规则处理所述图像，以获得对应层土壤地膜残留量；

所述分析规则为：

处理所述对应层图像获得像素特征，根据以下模型计算对应层的实际地膜残留面积Si；

依据对应层的实际地膜残留面积Si按照以下模型计算对应层土壤地膜残留量Mi；

Mi＝Ai×Si×TH×ρ；

其中，i∈{1,2,3}，用于区分第一层图像、第二层图像和第三层图像；

检测单元传感器长度为L1，检测单元传感器宽度为W1，检测单元焦距为f，检测单元分辨率为H×V，第i层图像中第j个地膜图像长度方向像素个数为NLij，第i层图像中第j个地膜图像宽度方向像素个数为NWij，TH为地膜厚度，地膜密度为ρ，地膜使用年份为Y。

该农田土壤地膜残留量检测设备可将土壤内部掩埋的地膜翻耕到表面，土块内部包裹的残留地膜被裸露，并且翻耕深度可深入土壤，翻耕次数可以为多次，因而将土壤内部的地膜也纳入检测范围，检测结果更加符合土壤实际状况。该设备也无需耙收或者人工捡拾，容易操作，检测效率高。该农田土壤地膜残留量检测设备能够适应不同土壤和气候条件，能够为全国广大一线农技人员提供可靠而高效的地膜采集检测设备，不仅能保证农田残膜检测准确而可靠，检测工作趋于标准化、制度化、规范化，同时，大幅降低检测的人力成本、时间成本和经济成本。该农田土壤地膜残留量检测设备为建立全国长期连续稳定的农田残留地膜污染监测网络、加强地膜应用和残膜污染的基础数据统计工作、完善并增加农田残膜监测点提供坚实而可靠的硬件支撑。

不同于用于劳作的农业机械，本申请提供的农田土壤地膜残留量检测设备，可以使得土壤内的地膜暴露，并平铺于地表。本实施例提供的农田土壤地膜残留量检测设备，掘土碎土单元位于行进装置的前侧，掘土碎土单元深入土壤，将一定翻耕深度的土块挖出，并对挖出的土块进行破碎处理，使得土块内包裹的地膜暴露；多级推土挡板位于行进装置的后侧，可将翻耕出的土壤推平，并将暴露的地膜推平，便于后续地膜数据采集。多级推土挡板其阶梯状分布的挡板，在行进装置前进时，逐级对破碎的土块进行推平，将不同高度地膜沿着行进装置前进方向逐渐展开。

分析单元可以是包括可编辑的控制程序的存储介质，分析单元中内嵌的控制程序可依据所述分析规则获得的数据进行处理。

如图2和图3所示，在本申请一些实施例中，所述掘土碎土单元2包括：

第一安装架21，其与所述第一升降机构3连接；

深耕刀22，其设置在所述第一安装架21上；所述深耕刀的刀片直径为D1，30cm≤D1≤35cm；

松土刀23，其设置在所述第一安装架21上；所述松土刀的刀片直径为D2，30cm≤D2≤35cm；

所述松土刀23位于所述深耕刀22靠近所述行进装置1的一侧，并且所述松土刀23的刀轴与所述深耕刀22的刀轴间的距离为L，L满足1.5×(D1+D2)≤L≤2.5×(D1+D2)；

挡泥板24，其可升降地安装在所述第一安装架21上，并位于所述深耕刀22和所述松土刀23的上方。

本实施例中，掘土碎土单元包括深耕刀和松土刀，深耕刀深入土壤，将一定翻耕深度的土块挖出，松土刀对挖出的土块进行破碎处理，使得土块内包裹的地膜暴露。深耕刀和松土刀的轴间距离设定，如果过短，深耕刀与松土刀的工作区域相互干涉；如果过长，掘土碎土单元体积过大，占用空间较大，结构不够紧凑。深耕刀和松土刀的轴间距离L，设置成1.5×(D1+D2)≤L≤2.5×(D1+D2)，深耕刀掘出的土块可以进入松土刀远离行进装置一侧，从而更好地被松土刀进一步破碎，使得土块内部的地膜被暴露出来。挡泥板将深耕刀和松土刀旋出的土阻挡，使其落入设定路线上。

在本申请一些实施例中，如图2所示，所述检测单元包括：面阵相机61；

所述挡板43共有n个，第一挡板的底部最高，第n挡板的底部最低；

所述第n挡板底部距离地表的距离为hn，hn≤0.5DOF，其中DOF为所述面阵相机的景深。第n挡板下表面距离地表的距离设定为hn≤0.5DOF，第n挡板下表面距离地表的距离hn与翻耕深度相匹配，进而第n挡板刚好将此翻耕深度的土壤推平。另外可将面阵相机与第n挡板推平的土壤表面间距控制在一定范围内，防止面阵相机获取的图像失焦不清楚。面阵相机61通过第二安装架62设置在行进装置1上。当然，为了适应更大范围的翻耕深度，也可以将面阵相机可升降地安装在行进装置上。在如图1-3所示的多级推土挡板的一个实施例中，挡板一共有三个，沿着远离行进装置方向依次为第一挡板、第二挡板和第三挡板；掘土碎土单元在一次深耕之后，该实施例的多级推土挡板对土壤进行推平，形成如图4所示的三个不同深度的土壤表面，由此可见，多级推土挡板可将深耕一次的土壤在不同的深度展开，使得深耕之后的土壤再次尽可能的展开，暴露内部的地膜，从而测得的地膜量更接近实际的地膜量；并且每次深耕，多级推土挡板均可将耕出的土壤再次展开。

在本申请一些实施例中，如图5所示，两个相邻的所述挡板43间距离为d，d大于20㎝；

所述挡板43包括：相连接的第一板431和第二板432，所述第一板431和所述第二板432构成V型结构，所述V型结构开口朝向靠近所述行进装置1一侧，所述V型结构的夹角为α，30°≤α≤60°。

行进装置前进时，通过第二升降机构将多级推土挡板升至一定高度，使得多级推土挡板在掘土碎土单元深耕时，不妨碍深耕作业。行进装置后退时，V型开口与倒退方向相反，即V型的尖端指向的方向与行进装置移动方向一致，由于V型的尖端位于挡板中间位置，并且指向挡板的移动方向，因此挡板行进的阻力得到了大大的减小，便于在行进装置后退时，挡板可对翻耕出的土壤进行推平，使地膜被展开平铺，同时农田土壤地膜残留量检测设备采集被检地块的土壤裸露部分的图像，获得其中平铺的地膜的数据。

本申请还提供一种农田土壤地膜残留量检测方法，采用如上任一实施例所述的农田土壤地膜残留量检测设备，包括如下步骤：

第一层土壤翻耕步骤：第一升降机构将掘土碎土单元移动至第一翻耕位置，以使翻耕深度为10厘米，设定前进翻耕参数和前进速度；第二升降机构将多级推土挡板升降至第一推平位置；

所述行进装置带动所述掘土碎土单元按照预定路线对被检地块进行开沟和碎土，开沟宽度W米，开沟长度为L米；

所述行进装置带动所述多级推土挡板对所开沟内碎土进行多级推平；

第一层土壤采集步骤：设定所述检测单元距离地面距离为WD，设定后退翻耕参数和后退速度；

所述行进装置带动所述检测单元按照所述预定路线采集所述被检地块位于所述多级推土挡板中的土壤第一层图像；

第一层土壤分析步骤：所述检测单元将获得的第一层图像输出至分析单元，所述分析单元根据预定的分析规则处理所述第一层图像，以获得第一层土壤地膜残留量M1。

第一升降机构将掘土碎土单元下放至第一翻耕位置，第一翻耕位置可以根据行进装置的底面高度确定。掘土碎土单元低于行进装置底面的高度即为翻耕深度。开沟宽度由掘土碎土单元的横向宽度确定，开沟长度由预定路线确定。在实际检测时，路线可根据农田的形状规划，以使得检测的地膜分布均匀，检测的地膜数据更加符合实际。前进翻耕参数包括：掘土碎土单元刀轴转速Vf1，翻耕距离为Lf。后退翻耕参数包括：掘土碎土单元刀轴转速Vf2。Vf2一般设置成大于Vf1。前进时，掘土碎土单元深耕土壤，后退时掘土碎土单元将所开沟中的土壤旋出。土壤中残留地膜大部分被包裹在深度0-10厘米区域，第一层土壤翻耕步骤将翻耕深度设为10厘米，进行掘土、碎土并推平，使得土壤中残留的大部分地膜被暴露。在第一层土壤采集步骤中，行进装置采用后退方式，多级推土挡板再次推平，以将暴露的地膜推平，检测单元采集位于挡板中的土壤的图像，掘土碎土单元再将完成采集沟中的土壤旋出所开沟。第二升降机构将多级推土挡板升降至第一推平位置，第一推平位置依据翻耕深度设定，保证多级推土挡板不低于翻耕深度，防止多级推土挡板与未翻耕的土壤作用。

在本申请一些实施例中，所述的农田土壤地膜残留量检测方法，还包括如下步骤：

第二层土壤翻耕步骤：所述第一升降机构将所述掘土碎土单元移动至第二翻耕位置，以使翻耕深度为20厘米，设定前进翻耕参数和前进速度；所述第二升降机构将所述多级推土挡板升降至第二推平位置；

所述行进装置带动所述掘土碎土单元按照预定路线对被检地块进行开沟和碎土，开沟宽度W米，开沟长度为L米；

所述行进装置带动所述多级推土挡板对所开沟内碎土进行多级推平；

第二层土壤采集步骤：设定所述检测单元距离地面距离为WD+10厘米，设定后退翻耕参数和后退速度；

所述行进装置带动所述检测单元按照所述预定路线采集所述被检地块位于所述多级推土挡板中土壤的第二层图像；

第二层土壤分析步骤：所述检测单元将获得的第二层图像输出至所述分析单元，所述分析单元根据预定的分析规则处理所述第二层图像，以获得第二层土壤地膜残留量M2。

随着地膜使用年限延长，地膜可能进入更深层的土壤，因此，将翻耕深度设为20厘米，使土壤中掩埋更深的地膜暴露，该农田土壤地膜残留量检测方法所检测的结果更能体现实际地膜残留量。

在本申请一些实施例中，所述的农田土壤地膜残留量检测方法，还包括如下步骤：

第三层土壤翻耕步骤：第一升降机构将掘土碎土单元移动至第三翻耕位置，以使翻耕深度为30厘米，设定前进翻耕参数和前进速度；所述第二升降机构将所述多级推土挡板升降至第三推平位置；

所述行进装置带动所述掘土碎土单元按照预定路线对被检地块进行开沟和碎土，开沟宽度W米，开沟长度为L米；

所述行进装置带动所述多级推土挡板对所开沟内碎土进行多级推平；

第三层土壤采集步骤：设定所述检测单元距离地面距离为WD+20厘米，设定后退翻耕参数和后退速度；

所述行进装置带动所述检测单元按照所述预定路线采集所述被检地块位于所述多级推土挡板中土壤的第三层图像；

第三层土壤分析步骤：所述检测单元将获得的第三层图像输出至所述分析单元，所述分析单元根据预定的分析规则处理所述第三层图像，以获得第三层土壤地膜残留量M3。

在本申请一些实施例中，所述分析规则为：

处理对应层图像获得像素特征，依据所述像素特征根据以下模型计算对应层的实际地膜残留面积Si；

依据对应层的实际地膜面积Si按照以下模型计算对应层的土壤地膜残留量Mi；

Mi＝Ai×Si×TH×ρ；

其中，i∈{1,2,3}，用于区分第一层图像、第二层图像和第三层图像；

检测单元传感器长度为L1，检测单元传感器宽度为W1，检测单元焦距为f，检测单元分辨率为H×V，第i层图像中第j个图像长度方向像素个数为NLij，第i层图像中第j个图像宽度方向像素个数为NWij，TH为地膜厚度，地膜密度为ρ，地膜使用年份为Y。

像素个数可通过如下步骤处理获得的图像。识别第i层图像中第j个图像中目标物地膜，进行二次提取，获得地膜的多个提取图像；对提取图像进行灰度处理，保留提取图像中地膜；统计处理后的提取图像中地膜长度方向像素个数，并对图像所提取的多个提取图像中地膜长度方向像素个数进行求和，即可获得NLij；统计处理后的提取图像中地膜宽度方向像素个数，并对图像所提取的多个提取图像中地膜宽度方向像素个数进行求和，即可获得NWij。如图6a和6b所示，为提取图像处理前和处理后的一个示意性实施例。图6a为处理前的提取图像，图6b为处理后的提取图像。地膜使用年份根据农田地膜铺设时间推算。

在本申请一些实施例中，所述的农田土壤地膜残留量检测方法，还包括：

总土壤地膜残留量获取步骤：总土壤地膜残留量Mz通过以下模型计算获得；

土壤地膜单位残留量获取步骤：

依据总土壤地膜残留量Mz按照以下模型计算土壤地膜单位残留量Mz；

在本申请一些实施例中，所述的农田土壤地膜残留量检测方法，还包括：

翻耕残余地膜获取步骤：翻耕结束后，在所述掘土碎土单元的翻耕刀和碎土刀上收集的残留地膜，清洗吹干后称重获得翻耕残余地膜质量C；

总土壤地膜残留量获取步骤：总土壤地膜残留量Mz通过以下模型计算获得；

土壤地膜单位残留量获取步骤：

依据总土壤地膜残留量Mz按照以下模型计算土壤地膜单位残留量Mz

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。