变量施肥技术的发展与分析
精准变量施肥技术研究现状及发展趋势
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。
精准农业变量施肥技术及发展对策
中 国人 多地少 ， 人均 资 源相对 紧缺 。同时 ， 土地 资源 、 水 资源 都 面临 着严 峻 的形 势 。中 国农 业 发 展普 遍 面临农 产 品生产成 本高 、 品质 差 、 化 肥利用 率低 、 环境 污 染严 重 、 劳动 效率 低 等 问题 。 目前 ， 中国 的化 肥投 入 和粮食 单产 已经达 到 了一个较 高 的水平 ， 其进 一步上 升 的空 间有 限 ， 有必 要 加大 农业 工 程技 术 装 备 的投 入 ， 以提 高土地 利用 率 、 劳 动生 产率 和农 业 产 出率 。 精 准农 业 （ Ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ｅ ） 作 为 可持 续 农 业 的有 效发 展 模 式 ， 已成 为 国际 上农 业 研 究 的热 点 领
变量 施肥 ， 不 能实 现 真正 意义 的按 需施 肥 。
３ 我 国精 准农 业 变 量 施 肥 技 术 发 展 对 策
３ ． １ 加 强 变 量 施 肥 体 系 与 传 统 施 肥 体 系 的 有 机 结 合
变量 施 肥技术 是 传统 的耕 作施 肥经 验 与现代 信 息技 术 的 结合 体 。要 尊 重传 统 农 学 的研 究 成果 ， 应 充 分
域 。其含 义是指 利用 全球定 位 系统 （ ＧＰ ｓ ） 、 地 理信 息 系统 （ ＧＩ Ｓ ） 、 遥感 （ Ｒ Ｓ ） 等信 息 技术 ， 在 定 位 采集 地块 信
息 的基础 上 ， 根 据地 块土壤 肥力 、 作物 病虫 害 、 杂草、 产 量等 在 时间 与空 间上 的差异 ， 按 农 艺要 求 进行 精 确定 位、 变量施 肥 、 变量灌 水 、 变 量用 药等农 业技术 的调整 和管 理 ， 最 大 限度 地优 化 使用 各 项农 业 投入 ， 以获 得最 高产 量和 最大经 济效 益 。精 准农 业有 利于提 高农 产 品产量 和 品质 ， 高效 利 用 资源 ， 同时保 护 农业 生 态 环境 ， 保 护土地 等农业 自然资源 ， 减少 对环 境 的污染 ， 代 表着 农业 的发展 方 向 。 变量 技术 在农 业生产 中越来 越受 到欢 迎 ， 已开始在 耕作 、 播种 、 杂草 管理 、 施肥 、 病虫 害控制 、 栽 培 以及灌
精准变量施肥技术研究与应用
ｆ 壤 中各 种 养 分 的盈 状 况 、 不 同肥 料 的增 产效 应 、 不 同作 物
的施肥模式 、 历年产 等卡 ¨ 信 息输 入计算机 ， 形成资料齐 全的 土壤 养分信息 化管理系统 ， 成 作物生长的变量处方 图 ， 这些 信 息输 入变量施肥机 的控制单兀 ， 根据处方 图信息在 田问不断改变 施肥 ， 完成施肥作、 ｌ 、 、 从阁内外 的研究来看 ， 按处方 图变量施肥 地块的产垣 比传统平衡施肥的产量将提高 ３ ０ ％左右 ， 而且减少了 化肥施用总垣 ， 经济效益大大提高。 要做到精准施肥 ， 就要求有科
方 图（ 如图 ２ ） ； 最后依据施肥 处方作业 图， 决定 肥料 的最 佳施用 最 。施肥处方 中既包含了每个 网问栅格的施肥量信息 ， 也包 含
基金 项 目 ： 项 目名 称 ： 北 方主 要 作 物 抗 旱 节 水 综 合 技 术研 究 与 区域 示 范 （ 项 目号 ： ２ ０ （ ） ９ ０ ３ ０ ０ ７ — １ ０ ）
学 合 理 的 施 肥方 式 和 县有 自动控 制 的变 量施 肥 机 械 。 １ ９ ９ ３ — １ ９ ９ ４年 ， 精 准 施 肥技 术 首 先在 美 困 明 尼 苏 达 州 的 两 个 农场 进 ｆ 验， １ ９ ９ ５年 美 闫 明 尼 苏 达 州 、 华 盛顿 州 开 发 了 变 量 施 肥 技 术（ Ｖ Ｒ Ｔ — Ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ Ｒ ａ ｔ ｅ Ｆ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ） 应用设 备 ， 随 后 变 量 施 肥
图 ２ 处 方 图 信 息
图Ｉ 圆 盘 式 变量 施 肥机
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分析研究与应用
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
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
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
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。
变量施肥自动控制技术的研究现状与发展趋势
利用遥感、GIS、GPS等现代信息技术，实 现农田信息的精确采集和处理，指导精确施 肥。
发展智能传感器技术，实现对土壤养分的快 速、准确检测，为精确施肥提供可靠依据。
自动化施肥技术
环境友好型肥料与有机 肥利用技术
研究开发自动化施肥设备和技术，实现根据 土壤养分信息和作物生长需求进行精确施肥 。
研究开发环境友好型肥料和有机肥的制备与 应用技术，实现化肥与有机肥的合理配施， 提高养分利用率和减少环境污染。
03
变量施肥自动控制技术体系
变量施肥理论基础
养分平衡理论
01
根据作物的生长需求和土壤养分供应状况，合理配置肥料种类
和数量，以保持土壤养分的平衡。
土壤-植物系统
02
研究作物和土壤之间的养分交换和转化过程，以及土壤养分的
供应和吸收情况。
化肥与有机肥的配合
03
研究化肥与有机肥的配合施用对土壤养分供应和作物生长的影
推广应用
未来可以进一步推广应用变量施肥自动控制技术，实现农业生产的绿色、高效和可持续发展。
THANKS
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研究目的与意义
研究目的
本研究旨在探索变量施肥自动控制技术的实现方法和应用前景，为农业生产提供 新的技术支持和解决方案。
研究意义
变量施肥自动控制技术能够提高农业生产效率、降低肥料成本、减少环境污染， 促进农业生产的可持续发展，具有重要的理论和实践意义。
02
国内外研究现状
国外研究现状
1
20世纪80年代，国外开始研究将计算机技术应 用于农业生产，提高农业生产的自动化水平。
04
变量施肥自动控制技术应用
变量施肥自动控制技术在农业生产中的应用
变量施肥技术
变量施肥技术
变量施肥技术是指根据作物生长状态、土壤肥力状况、气象等因素，通过科学合理的施肥方案调整施肥量和施肥时间的方法。
这种施肥方法可以帮助农民更好地利用肥料，减少浪费，提高作物生产效率，减少肥料的污染。
随着农业技术的发展，变量施肥技术已经成为现代农业的一项重要技术。
首先，变量施肥技术可以提供个性化的施肥方案。
由于土壤和气象的差异，不同地区的作物生长环境差异较大。
通过变量施肥技术，可以根据不同地区的土壤肥力和作物生长状况，量身定制合适的施肥方案，充分利用肥料的效益，提高作物产量和质量，减少环境污染。
其次，变量施肥技术可以减少肥料的污染。
传统的施肥方法通常是一次性施肥，不能充分利用肥料的效益，同时还会造成过量施肥和肥料浪费。
而变量施肥技术通过调整施肥量和施肥时间，使得肥料的利用率更高，减少了肥料对土壤和水体的污染。
最后，变量施肥技术还可以降低农业生产成本。
传统的施肥方式需要大量的劳动力和肥料投入，而变量施肥技术可以根据实际需求调整肥料使用量，减少肥料的浪费，更加节约成本。
总之，变量施肥技术是一种高效、环保、节约成本的现代农业技术，
能够帮助农民更好地利用肥料，提高作物产量和质量，减少环境污染。
在未来，我们相信变量施肥技术将成为现代农业发展的重要方向，为
农业可持续发展提供有力支撑。
多光谱变量施肥
多光谱变量施肥是一种农业技术，它结合了遥感技术和精确农业的原则，旨在提高作物的养分管理效率。
通过使用多光谱传感器收集作物生长状况的信息，并根据这些数据来调整施肥策略，农民可以更精确地满足作物的营养需求，减少肥料的使用量，降低成本，同时减少对环境的影响。
多光谱传感器能够捕捉从可见光到近红外波段的多个波长范围内的反射率信息。
这些信息可以用来评估作物的生长状况、健康状况和养分需求。
例如，植被指数（如归一化植被指数NDVI）可以通过分析作物叶片的绿色程度来估算生物量和叶绿素含量，从而推断出作物的氮素需求。
在实施多光谱变量施肥时，首先需要通过无人机或固定翼飞机搭载的多光谱传感器，或者地面推车和手持设备收集田间的多光谱图像。
然后，利用专门的软件处理这些图像，生成作物生长状况的地图。
这些地图可以显示作物生物量、叶绿素含量、水分胁迫等信息的空间分布情况。
接下来，根据这些地图和作物的养分需求模型，可以制定出变量施肥计划。
这意味着在不同区域施以不同量的肥料，确保每个区域都能获得其所需的养分。
例如，如果某个区域的作物生物量较低，可能需要更多的氮肥来促进生长；而生物量较高的区域则可能不需要额外的氮肥。
多光谱变量施肥的优势在于：1. 提高肥料利用率：通过精确施肥，确保作物获得所需养分，减少过量施肥造成的浪费。
2. 增加产量：合理的养分管理有助于提高作物产量和品质。
3. 环境保护：减少肥料使用量有助于减少对土壤和水体的污染。
4. 成本节约：虽然初期投资于多光谱传感器和分析软件的成本较高，但长期来看，由于减少了肥料使用量和提高了作物产量，总体成本将得到节约。
实施多光谱变量施肥的挑战包括：1. 技术门槛：需要专业知识来操作多光谱传感器和分析软件。
2. 数据解释：准确解释多光谱数据并将其转化为施肥建议需要经验和专业知识。
3. 经济投入：对于小规模农场来说，初期的投资可能是一个限制因素。
总之，多光谱变量施肥是精确农业的一个重要组成部分，它通过高效、精确的养分管理，为农业生产提供了一种可持续的发展方式。
我国变量施肥技术研究现状与发展对策
我国为 1 ∶ 0 ． 4 ∶ 0 ． 16 ，发 达 国 家 的 是 1 ∶ 0 ． 42 ∶
肥、基于精准 管 理 的 变 量 施 肥、基 于 规 模 化 生 产 的 机
0． 42； 微量元素搭配更差，全国有 51． 5% 的耕地缺锌， 械施肥［6］。所谓变量施肥技术，就是将农田土壤进行
46． 9% 缺 硼，34． 5% 缺 钼，21． 9% 缺 锰，6． 9% 缺 铜， 5% 缺铁［2］。
空间插值算法的出现可以有效解决土壤养分点 状信息向面状信息的转换，解决了以点状方式采样获 取土壤养分信息的难题。空间插值算法可以分为确 定性插值算法和地统计性插值算法。经过我国研究 人员的大量研究及对确定性插值算法和不确定性插 值算法的比较，从土壤养分获取的实用性与精确性出 发，得出反距 离 权 重 插 值 法 较 适 宜 于 丘 陵 地 区、普 通 克里格插值法适宜于平原地区的结论［1 2］。基于空间 插值算法的土壤养分信息获取方法具有一定的局限 性，不利于全国范围内普及应用。
·1·
2017 年 10 月
农机化研究
第 10 期
美国明尼苏达大学于 1994 年在汉斯卡农场完成 了以土壤养分比例、作物产量信息及时间变化的变量 施肥实验，取 得 了 良 好 的 经 济 效 益，土 壤 质 量 得 到 了 明显的改善。
法国施肥机械的自动化水平在农业机械领域中 处于领先地位，其“女骑士”（ AMASAT） 变量施肥控制 系统能够在 GPS 和 GIS 的支持下进行作业，并在实际 农业生产中推广和普及。
处方生成技术是变量施肥技术的重要组成之一， 其优劣是影响变量施肥技术能否在全国大范围内推 广普及的重要因素之一。国外很多农机公司都在以 各样的方法进行处方生成技术的研究，利用新的技术 手段以克服传统处方生成技术的弊端，并应用于实际 农业生产中，取得了良好的经济效益。我国施肥处方 生成技术的研究在国际领域尚处于应用发展阶段，虽 然具有各种不同的方法，却不能克服不同技术手段的 弊端，难以形成通用的形式。处方生成技术的落后直 接制约了变量施肥技术的深入发展，因此研发适合我 国多样气候、不同区域种植方式的处方生成技术仍是 目前科研工作者的重要工作任务。
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的研究现状与发展趋势作者：刘茂成梁天航陈奕颖来源：《农业与技术》2015年第23期摘要：传统的施肥方式存在结构不合理、肥料利用率低、环境污染等问题。
变量施肥是解决这些问题的办法。
本文概述了变量施肥的概念、研究现状以及技术体系，并对现存问题和发展趋势做了分析和展望。
关键词：精准农业；变量施肥；决策系统；变量控制中图分类号：F147.2 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20151232011引言施肥获取高产是当代农民的一个共识，传统施肥易造成局部平均，由于土壤肥力千差万别，平均施肥易造成不足或过量，不但不能增加产量，反而会造成资源利用不合理、污染环境。
长此以往，过量的化肥引起土壤有机质缺失、破坏生态环境及农产品品质下降等问题。
西方发达国家针对以上问题，对农业现状进行分析，将施肥方式改由定量投入转为变量投入。
从而活化了土壤，节约了资源，修复了环境，提高了品质。
变量施肥自动控制技术是实现精准施肥的桥梁，是集农田信息采集、分析决策等技术和农业工程装备技术的优化组合[1]。
本文在前人的基础上，概述变量施肥自动控制的概念、发展现状及其技术理论体系，立足当下，展望未来。
1 变量施肥及自动控制技术1.1 概念所谓变量施肥，就是以不同的空间单元为基准，根据产量数据和其他多层数据（土壤特性、病虫草害、气候等信息）的叠加分析为依据，建立作物生长模型、作物专家系统，以高产、优产、环保为目的，因地适宜的为作物全面平衡施肥[2]。
1.2 自动控制技术体系变量施肥自动控制有2种形式，实时控制施肥，根据监测土壤的实时传感器信息，控制并调整肥料的投入数量，或根据实时监测的作物光谱信息分析调节施肥量；处方信息控制施肥，依据决策分析后的电子地图提供处方信息，对大田中肥料的撒施量进行定位调控，这是目前国内外研究最广的方式。
处方信息控制施肥是依据GIS获取的处方信息和GPS获取的田间位置信息，由变量控制器搜集处理相关信息，分析后控制相应执行机构进行变量作业[3]。
我国变量施肥技术研究现状与发展对策
我国变量施肥技术研究现状与发展对策陈金;赵斌;衣淑娟;戈天剑;赵雪;肖跃进【摘要】Variable rate fertilization is an important content of precision agriculture, is the high yield, high efficiency ag-riculture and the important guarantee of food security. It can effectively control the implementation of the fertilizer on the environment pollution and destruction, greatly improve the fertilizer utilization ratio and reduce the production cost. In this paper, starting from the concept of variable rate fertilization technology. Introducing the current situation of foreign of variable rate fertilization. Analyzing prescription generation technology . fertilizer control technology and fertilizer moni-toring technology in detail. Summarizing the main problems existing at present,basing on the problems put forward deve-lopment countermeasure for variable fertilization technology in China.%变量施肥是精准农业中的一个重要内容，是实现农业高产、高效与粮食安全的重要保证，它的实施可以有效控制化肥对环境的污染和破坏，大大提高肥料的利用率，降低生产成本。
变量施肥优点及工作原理
变量施肥的优点精准农业的兴起对农业产生中的合理施肥提出了新理论和技术要求。
变量施肥技术是精准农业的重要组成部分，它根据作物实际需要,基于科学施肥方法（如养分平衡施肥法目标产量施肥法应用电子计算机指导施肥法等）确定对肥料的变量投入。
传统的施肥方式是在一个区域内或一个地块内使用一个平均施肥量。
由于土壤肥力在地块不同区域差别较大，所以平均施肥在肥力低而其他生产性状好的区域往往肥力不足，而在某种养分含量高而丰产性状不好的区域则引起过量施肥，其结果是浪费肥料资源，影响产量，污染环境.经实践表明，通过执行按需变量施肥，可大大地提高肥料利用率，减少肥料的浪费以及多余肥料对环境的不良影响，具有明显的经济和环境效益。
精准农业与传统农业相比,精准农业有以下优越性：1合理使用化肥,减少环境污染.目前传统农业施肥都凭经验和主观意志刑事，而精准农业采用测量土配方平衡施肥技术，它能根据不同地区,不同土壤中各种养份的盈亏情况，作物级别及产量水平，从而做到科学肥。
2 节约水资源，保证工业用水。
水是农业的命脉，也是国民经济的基础.据统计，中国农业每年受旱面积2~3亿亩，粮食减产2。
5亿公斤。
而且目前传统农业对灌溉水的利用率只有40%左右，浪费惊人.精准农业通过采用滴管，微灌等一些列灌溉技术,同时还通过激光平地机，卫星平地机技术平整土地技术，使水的消耗量减少到最低程度,并能获取尽可能高的产量。
3节本效益，优质高产.精准农业采用精准播种，精确收获技术，并将精确种子工程与精确播种技术有机结合起来，使农业低耗，优质，高效成为现实。
精确播种播种技术既可节约大量优良品种，又能使作物植株在田间获得最佳分布和深浅一致，为作物的生长和发育创造最佳环境，从而大提高作物对营养和太阳能的利用率。
4合理利用作物营养,保证产量和质量。
精确农业通过采用先进的现代化高新技术，对作物的生产过程进行动态监测和控制，并根据其结果采取相应的措施。
采用计算机对作物生产环境温度，湿度,通风进行自动控制的工厂化产业，既可大量节约农业劳动力，又能保证作物营养的合理利用，降低成本，提高农作物的产量和质量。
变量施肥技术介绍及其研究进展
只采样 ， 不测 土 ， 这样减少 了测土 的成本 。试验表 明吴才聪等人
提 出 的 方 法 实 现 了 通 过 定 性 与 定 量 相 结 合 来 研 究 土 壤 采 样 间
摘
２ １ ０ ０ ３ １ ）
பைடு நூலகம்
要： 本 文介 绍 了 国 内 变量 施 肥技 术 的研 究发 展 现 状 ， 并 对 未 来我 国变 量 施 肥技 术 的发 展 提 出 了建 议 。
关键词 ： 变量 施 肥 ； 采样 测 土 ： 网格 划 分
中图 分 类 号 ： ￥ ２ ３ ３ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ３ — ５ １ ６ ８ （ ２ ０ １ ４ ） １ ５ — ０ ０ １ ４ — ０ １ 随 着 种 植 业 的快 速 发 展 ， 土 壤 里 养 分 再 也 无法 满 足 作 物 的 合 理 的 删 减 方 案 作 为 土 壤 养 分 的合 理 采 样 方 案 设 计 了 土壤 样 点
度， 保证每种养分都能够采集到 ， 但是这样极大地增加 了采样 的
成 本 。选 择 性 采 样 测 土 原 则 ： 按 最 密 网格 采 样 ， 测 土 时 根据 不 同
养分有选 择地测试养分 指标 ， 即对有些 采样点 “ 采 而不测 ” ——
精确农业核心思想是获取农 田小 区作物产量和影 响作物 生产 的
过 对 榆 树 市 弓棚 镇 十 三 号 村 ３ 号 地 未变 量 施 肥 、连 续 变 量 施 肥 两 年 和 连 续 变 量 施 肥 五 年 的土 壤 养 分 进 行 综 合分 析 比较 ．可 知
精准变量施肥技术原理
精准变量施肥技术原理今天来聊聊精准变量施肥技术原理。
咱们种地施肥的时候啊，以前都是那种“一视同仁”的施肥方式，就好比给一群人不管男女老少、胖瘦高低都发一样多的食物。
但是不同的地方土地的肥力不一样，就像不同的人饭量不一样。
一块地，这头可能肥沃些，那头可能贫瘠点。
如果不分情况统一施肥，肥沃的地方肥料浪费了，贫瘠的地方又不够吃，作物长不好。
精准变量施肥技术就像是一个聪明的营养师，专门根据土地的不同“胃口”来供给肥料。
这其中要用到一些高科技的东西，比如说地理信息系统（GIS），这个东西就像一张很精细的地图，能详细地显示出这块地哪里地势高，哪里地势低，哪里排水好，哪里排水不好等等。
根据这张“地图”，就能大概知道这块地不同区域可能的肥力状况。
还有全球定位系统（GPS），它能够精确地定位到每一个小区域，就好比精准定位到每一个人所在的位置。
说到这里，你可能会问，这和施肥有啥直接关系呢？这就要说到变量施肥设备了。
这个设备有点像一个能精准控制出料量的智能大厨。
依据从GIS和GPS获取到的信息，它能在土地肥沃的区域少施点肥，肥力差的区域多施点肥，就像大厨根据顾客的口味和食量来分配食物。
像在一些大型的农场，种玉米的时候就用这种精准变量施肥技术。
靠近水源的地方，土壤湿度高，肥力可能被稀释了一些，那就适当多施肥；而在山坡上比较干燥的土壤，肥力保存较好，施肥量就降低。
这样就能最高效地利用肥料，让每一粒肥料都能发挥出最大的作用。
不过老实说，我一开始也不明白为什么要搞得这么复杂。
但是后来我就想啊，就像我们自己过日子一样，钱要花在刀刃上。
肥料也是花钱买的，精准地分配可以节约成本，还能保护环境呢。
因为过量施肥可能导致土壤板结，肥料流入河流湖泊还会污染水体。
延伸思考一下，虽然精准变量施肥技术很厉害，但是它是不是也需要不断改良呢？比如说随着土地逐年被耕作，肥力结构在不断发生变化，我们是不是要更频繁地进行数据更新呢？我觉得这是个很值得讨论的问题，希望大家也能一起来思考思考这个事儿呢。
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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 ３ ０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 。 关 键 词： 精 准农业 ， 变量施肥 ， 现状 ， 问题 ， 发展 趋势
（ Ｂ ａ ｙ ｉ ｎ Ｇ ｕ ｏ ｌ ｅ ｎ ｇ Ｖ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｋ ｏ ｒ ｌ ａ ８ ４ １ ０ ０ ￣Ｘ ｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）化
２ ０ １ ７ 年第 ５ 期
文章 编 号 ： １ ０ ０ ７ — ７ ７ ８ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ５ — ０ ０ ２ ４ — ０ ６
变 量施 肥 技 术 的发展 与分 析
陈换 美 ， 郭振 华
（ 巴音 郭 楞 职业 技 术 学 院机 械 电气 工 程 学 院 ， 新疆 库尔勒 ８ ４ １ ０ ０ ０ ）