变量施肥技术的发展与分析

科技与创新┃Science and Technology & Innovation ·32·文章编号：2095－6835（2016）16－0032－02精准变量施肥技术研究现状及发展趋势赵文旻（上海农林职业技术学院，上海 201699）摘 要：精准变量施肥是精准农业中的重要组成部分之一，主要对精准变量施肥的概念及国内外的研究现状进行了简单介绍，总结了变量施肥涉及到的关键技术，并阐述了精准变量施肥技术的所面临的问题及发展方向。

关键词：精准变量施肥；多变量施肥；电子变量控制器；定位信息接收器中图分类号：S147.2 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.16.032精准农业是当今世界农业发展的新潮流，其基本涵义是根据作物的生长特性及土壤性状，调节对作物的投入，最终的目的是以最少的投入获得最高的经济效益及环境效益。

变量施肥技术是精准农业的重要组成部分，目前，国外已经达到了产业化及规模化的水平，而我国的施肥技术大多还停留在经验施肥的层面，存在肥料元素配比不合理及肥料利用率低的现象。

这不仅造成了经济上的损失，还造成了土壤酸化、水体富氧化等环境污染问题。

实行科学的变量施肥是农业可持续发展的必要举措。

1 精准变量施肥技术的概念精准变量施肥技术是将土地细化成网格单元，不同地块单元的土壤特性、作物生长状况及田间环境等因素都有很大的不同，结合这些地块单元因素以及历年产量等相关信息，形成资料齐全的土壤养分信息化管理系统，并决策生成作物施肥作业的变量处方图，利用装有田间计算机、定位信息接收器、电子变量控制器的农业机械设备，根据处方图中的信息在田间有针对性的、定时定量地进行精准的施肥作业。

2　国内外技术研究现状2.1 国外20世纪90年代以来，精准农业在欧美国家发展速度非常快，已经形成了一定的规模，尤其是变量施肥技术在北美最为成熟，在加拿大、美国等已经有了广泛的应用。

变量施肥自动控制技术的研究现状与发展趋势变量施肥自动控制技术是一种通过自动化技术实现精密施肥的技术。

它可以实现对不同区域、不同植株、不同生长阶段的植物进行精准施肥控制，优化施肥方案，避免施肥浪费，提高作物产量和品质。

此技术自问世以来，已得到广泛关注和应用，但该技术也面临着一些问题和挑战。

本文将分析变量施肥自动控制技术的研究现状、存在的问题以及未来发展趋势。

当前，变量施肥自动控制技术的研究重点主要集中在以下方面：1. 基于决策模型的精准施肥控制决策模型是变量施肥自动控制技术的核心。

通过建立决策模型，可以分析不同植株、不同区域、不同生长阶段的营养需求、吸收能力等因素，从而实现精准施肥。

目前决策模型主要采用神经网络、模糊理论、遗传算法等方法，但仍需要不断进行完善和优化。

2. 传感器技术的应用传感器技术是变量施肥自动控制技术的重要组成部分，通过传感器可以实时监测土壤、植株、环境等信息，准确掌握作物生长状况，从而实现实时调控和精准施肥。

目前，传感器技术已发展到多种类型和多个方面，如土壤温湿度传感器、光合作用传感器、气象站传感器等，但其价格、精度和可靠性等方面仍需要改进。

3. 自适应控制技术的应用自适应控制技术是指根据作物的生长状态、施肥需求和环境变化等情况，自动调整施肥量和施肥频率，以达到最优化的施肥效果。

目前，自适应控制技术已广泛应用于工业控制领域，但在农业领域的应用还需要进一步完善和推广。

变量施肥自动控制技术的研究和应用面临着许多问题和挑战，如：1. 传感器价格昂贵传感器是变量施肥自动控制技术的重要组成部分，同时也是成本较高的部分。

传感器价格昂贵，对普及该技术产生了一定的限制。

2. 决策模型不够精确决策模型是变量施肥自动控制技术的核心，但现有的决策模型对植物的生长环境、生长状态和营养需求等因素的考虑仍存在局限性，需要进一步完善和精确。

3. 应用难度较大变量施肥自动控制技术的应用需要很高的专业知识和技能，普通农民较难掌握。

精准变量施肥技术在设施园艺自动控制系统中的研究与应用摘要：“温室精准变量施肥技术”是指在设施园艺自动控制系统过程中，充分考虑温室环境的微气候特性，按照作物生长规律，利用传感器技术、机电一体化技术等手段精准控制施肥过程，按照需要自动控制肥料浓度和施肥量，做到肥料最少用量、最多吸收、最大利用、最小浪费，最大程度地提高肥料的利用率，做到少投入、高回报。

随着农业科技的发展，以及国家对三农的的高度重视，特别是国家2018农业国家一号文件颁发后。

国家科技园、各大农业园区、农场等农业机构企业积极寻求在良种培育、节本降耗、节水灌溉、农机装备、新型肥药、疫病防控、加工贮运、循环农业、海洋农业、农村民生等方面的高新技术，力求突破现存的农业技术瓶颈，真正实现现代化农业。

浙江托普仪器有限公司和浙江大学合作积极响应科技兴农政策突出农业科技创新重点，研发出农业物联网智能控制系统通过通过射频识别<rfid）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备等新型技术将农业和互联网连接起来提大大提高了农业生产的工作效率和精细管理，避免了“瘦肉精”、“毒辣椒粉”、“红心鸭蛋”等问题的再次发生，保证了食品的安全和产量。

目前此物联系统已在全国多家科技园、示范园区、农场、科研所、院校等区域成功运行，技术稳定成熟，功能齐全。

为在农业种植业、畜牧养殖业等领域的生产关键环节建立智能化控制、信息化管理的现代农业工程提供了强有力的技术支持。

物联网的实施将大大提高国家推进科技创新增强农产品的步伐。

农业物联网将开启农业生产腾飞的新篇章。

托普农业物联网系统主要包括三个层次：感知层：采用各种传感器<如温湿度、光照、CO2、风向、风速、雨量、土壤温湿度等）获取植物的各类信息。

传输层：信息通过无线网络传输系统和信息路由设备传到控制中心，各个节点可以自由配对、任意监控、互不干扰。

应用层：根据WSN获取植物实时生长环境。

图温湿度、光照参数等，收集各个节点的数据，进行存储和管理实现整个测试点的信息动态显示，并根据各类信息进行自动灌溉、施肥、喷药、降温补光等控制、对异常信息进行自动报警。

变量施肥处方生成技术随着农业现代化的发展，农业生产逐渐向着智能化、精准化的方向发展，农业技术也不断得到更新。

变量施肥处方生成技术便是农业领域中一种重要的技术，它能够根据农田土壤和作物需求的变化，精准生成适合的施肥处方，提高农田施肥效率，减少资源浪费，保护环境，提高农作物产量和质量。

一、变量施肥处方生成技术的背景传统的施肥方式往往是按照统一的比例和定量进行施肥，而不考虑不同地块、不同土壤和不同作物的实际需求。

这种施肥方式容易造成农田土壤养分不平衡，浪费肥料同时也容易造成环境污染。

传统施肥方式已经不能满足现代农业的发展需求。

为了提高施肥效率，保护生态环境，农业技术人员开始积极研究和开发变量施肥处方生成技术。

该技术主要利用农业大数据、先进的传感技术和智能化的分析算法，结合作物生长发育的特点和农田土壤状况进行分析，从而为农田生成适合的施肥处方。

二、变量施肥处方生成技术的原理1. 数据采集：农业大数据是变量施肥处方生成技术的重要基础。

利用传感器、遥感技术等手段对农田土壤、作物生长等信息进行采集，形成庞大的数据库。

2. 数据分析：通过先进的数据分析算法，对采集的农田土壤、作物生长等信息进行分析，识别出不同地块、不同作物的需肥特点。

3. 智能生成：根据数据分析结果，利用智能化算法生成适合不同地块、不同作物的变量施肥处方，包括施肥时间、施肥量、施肥种类等。

4. 实时调整：通过定期采集农田信息，实时调整施肥处方，保证农田施肥的精准性和实效性。

三、变量施肥处方生成技术的应用1. 降低施肥成本：通过变量施肥处方生成技术的应用，可以根据不同地块和不同作物的实际需求进行精准施肥，避免了过量施肥导致的养分浪费，降低了施肥成本。

2. 提高农田产量和品质：根据农田土壤和作物的需肥特点，合理施肥可以提高作物的养分吸收效率，增加产量，改善作物品质。

3. 保护环境：精准施肥可以避免养分过量积累，减少农田肥料残留，并降低对环境的污染。

精准农业中的变量施肥技术与实践研究引言在传统的农业生产中，施肥一直是农民们面临的一个重要问题。

恰当合理的施肥对于植物的生长和产量起着至关重要的作用。

然而，传统的施肥方法存在一些问题，如施肥量难以准确掌握、肥料利用率不高、对环境造成污染等。

随着科技的发展，精准农业出现了，提供了一种可行的解决方案。

变量施肥技术是精准农业中的一项重要技术。

精准农业的基本概念精准农业是指在农业生产中运用先进的科技手段，通过对农田进行精细的测量和监测，实现农业生产的精准化管理。

它可以根据土壤、植物的生长状态等因素，科学合理地施加适量的水肥等资源，最大限度地提高农作物的产量和质量，有效地减少了农药、肥料等农业投入品的使用，降低了对环境的污染。

施肥技术的重要性施肥是植物生长过程中必不可少的环节，合理施肥可以提高作物的产量和品质，同时也可以提高农民的经济收益。

而不合理施肥则可能会造成肥料的浪费、土壤的环境污染等问题。

因此，研究和应用施肥技术对于推动农业的可持续发展和农民的生产效益至关重要。

传统施肥技术的问题施肥量不准确传统农业中，农民主要依靠经验和经验来确定施肥量，很难做到准确。

由于土壤的性质、作物的生长阶段以及气候等因素的影响，施肥量往往会出现偏差，导致施肥效果不理想。

肥料利用率不高在传统农业中，农民倾向于过量施肥，以确保作物能够获得足够的养分。

然而，这种方式往往导致肥料的浪费和养分的过量，影响了肥料的利用效率。

环境污染传统施肥方法中，农民常常倾向于使用化学肥料。

这些化学肥料中含有大量的氮、磷、钾等元素，容易造成土壤的污染。

如氮肥过度使用会导致氮素淋溶，进入地下水和河流，引发水体富营养化等环境问题。

变量施肥技术的应用为了解决传统施肥技术存在的问题，变量施肥技术应运而生。

这项技术主要通过对农田进行精确的测量和监测，根据实际需求进行精密施肥。

土壤监测变量施肥技术首先需要进行对农田进行详细的土壤监测，包括土壤肥力状况、深度、含水量等因素。

变量施肥技术的发展与分析陈换美;郭振华【摘要】变量施肥技术在提高化肥利用率,增加粮食产量,减少环境污染等方面发挥着越来越重要的作用,发展变量施肥技术对于保证国家粮食安全,促进农业可持续地发展具有非常重要的作用.经过近30年的发展,变量施肥技术在理论研究、技术装备研发等方面取得了长足的进步,国外发达国家已经研制出能够满足变量施肥要求的整套设施,并已推广应用.我国在变量施肥方面的研究起步较晚,但通过引进消化吸收并结合自主创新,也取得了一定的成果.加强理论基础研究,提高自主创新能力,研发大马力、全天候、自动化、智能化的多功能变量施肥装备,是今后的发展趋势.建议加快土壤养分获取方法、施肥处方图的决策方法、开发变量作业可视化系统以及提高变量控制精度等方面进行研究,促进我国精准农业的全面健康发展.【期刊名称】《新疆农机化》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】6页(P24-29)【关键词】精准农业;变量施肥;现状;问题;发展趋势【作者】陈换美;郭振华【作者单位】巴音郭楞职业技术学院机械电气工程学院,新疆库尔勒 841000;巴音郭楞职业技术学院机械电气工程学院,新疆库尔勒 841000【正文语种】中文【中图分类】S233.3化肥是现代农业中促进农作物增产增收不可缺少的重要物资。

随着化肥的广泛使用，粮食产量实现了大幅增长。

可以说化肥的使用解决了人口膨胀带来的粮食需求。

据统计结果显示：合理地使用1 kg的化肥，可以使农作物增产5～10 kg[1]。

但是，在我国由于缺乏科学指导以及农民盲目追求粮食增产带来的经济收入，化肥的施用量急剧增加。

据可靠数据显示，2012年我国农田施用化肥量为379 kg/667m2，高出世界平均施用量3倍还多，施用化肥量严重超标[2]。

化肥的大量使用带来一系列的经济、社会、环境等问题。

一方面，由于化肥使用量逐年增加，使农作物对化肥的吸收能力退化，化肥带来的粮食增产幅度变小，导致粮食生产投入成本增加。

变量施肥系统的设计与研究变量施肥系统的设计与研究引言在农业生产过程中，合理的施肥是保证农作物正常生长和丰收的关键因素之一。

然而，传统的施肥方法常常存在着浪费、不均匀施肥和环境污染等问题。

为了解决这些问题，变量施肥系统应运而生。

本文将探讨变量施肥系统的设计和研究，以期为农业生产提供更加科学、高效、环保的施肥方案。

1. 变量施肥系统的意义传统的施肥方法通常采用均匀施肥的方式，无法满足不同农田的不同需求。

而变量施肥系统利用现代信息技术和智能控制技术，根据土壤养分、作物需求、气象条件等多种因素进行施肥调控，能够实现精准施肥，提高施肥效果，减少农业生产的资源消耗和环境污染。

2. 变量施肥系统的设计原理变量施肥系统的设计原理主要包括参数获取、决策与控制、施肥调控等几个环节。

首先，通过土壤样品采集和实时监测技术获取土壤养分数据，并结合作物生长模型预测作物需求。

然后，根据土壤养分数据和作物需求，通过决策与控制算法确定施肥方案。

最后，通过施肥调控设备将相应的养分溶液或粒状肥料投放到指定位置，实现变量施肥。

3. 变量施肥系统的关键技术为了实现变量施肥系统的设计和研究，需要应用多种关键技术。

首先是土壤养分检测技术，通过离线或在线方式获取土壤养分信息，为后续的施肥调控提供数据支持。

其次是作物生长模型技术，通过建立作物生长模型，预测作物对养分的需求量。

再次是智能决策与控制技术，根据土壤养分数据和作物需求，采用优化算法和控制策略，制定最佳施肥方案。

最后是施肥调控技术，通过可编程控制器和施肥设备，实现变量施肥的精确调控。

4. 变量施肥系统的优势和挑战变量施肥系统相较于传统的均匀施肥方法具有明显的优势。

首先，能够根据实时监测的土壤养分数据和作物需求，实现精准施肥，提高施肥效果，最大限度地减少养分浪费。

其次，可以根据不同农田的特点和需求，制定个性化的施肥方案，提高农作物的产量和质量。

然而，变量施肥系统的设计和实施也面临一些挑战，如土壤养分检测技术的准确性、作物生长模型的建立和验证、决策与控制算法的优化等问题，需要进一步的研究和完善。