SoilDection变量施肥系统.ppt
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SoilDection变量施肥系统
一、概述
定义： 农业变量施肥技术，它是精准农业的重要组成
部分，是以不同空间单元的产量数据与土壤理化 性质、病虫草害、气候等多层数据的综合分析为 依据，以作物生长模型、作物营养专家系统为支 持，以高产、优质、环保为目的的施肥技术。 意义： 通过对农业生态系统进行养分平衡研究，从而 可以实现在每一操作单元上因土壤、因作物预计 产量的差异而按需施肥。
中国应用精准施肥专家系统进行推荐施肥决策出现在20世 纪80年代姜黑土小麦施肥专家系统”，中国农业科学 院土肥所“土壤肥料试验和农业统计程序包”，江苏扬州 市土肥站研制的“土壤肥料信息管理系统”，“综合推荐 施肥系统（ISRS）的构建”等。进入20世纪90年代以来， 信息技术的快速进步也给中国土壤养分管理和施肥技术带 来了新的发展机遇，中国学者纷纷利用信息平台开展土壤 养分管理研究，积极探索符合中国国情精准养分管理模式 和体系。如“区域微机土壤信息系统的建立与应用”，
黑龙江八一农垦大学精准农业研究中心在友谊农场的精准 农业示范项目，已取得了阶段性研究成果。利用带有GPS 接收信号的收获机，完成了友谊农场五分场二分队二号地、 三号地大豆收获、小麦收获产量图的绘制，得到了两个地 块的产量图。利用Ag132GPS型GPS接收机完成了二号地 的土壤采样和样品分析报告。
氮素，而按照精准农业变量施肥技术实际施氮量变幅 在0~202 kg/hm2，平均仅为100 kg/hm2，节省了约 1/3的氮肥，同时提高了产量。1993年在明尼苏达州 的扎卡比森甜菜农场，传统的施肥推荐是施纯氮191 kg/hm2，而精准施肥在35~167 kg/hm2范围之内，大 大减少了氮肥用量，肥料投入每公顷减少了15.50美 元。精准施肥的甜菜产量（46.2 t/hm2）比传统施肥 方法稍有增加（44.5 t/hm2），含糖量从16.59%增加 到17.89％，每公顷产糖量从6069kg增加到6917kg， 收入从1481.42美元增加到1839.72美元。
肥螯合运移模式，为国内外首创。
中国农业科学院土壤肥料研究所应用GIS结合土壤养分状况系统研究 法，探讨了一定农业生产条件下棉田土壤养分空间变异及其在推荐施 肥中的应用。 中国科学院东北地理与农业生态研究所与吉林大学机械工程学院合作 进行精准施肥的研究，主要研究内容包括：（1）研究土壤肥力变化 与精准施肥的方法，以提高肥料利用率。（2）建立精准施肥专家系 统。
“红壤资源信息系统的研制及其初步应用”等。
重庆市农业科学院开始了中国—加拿大政府合作的平衡施肥与农田养 分精准管理项目，主要进行水稻、小麦平衡施肥，小麦磷肥效益，有 机肥料与无公害蔬菜，蔬菜平衡施肥等试验研究，目前已在梁平县仁 贤镇凉水村建立了平衡施肥监测村，监测面积达1km2，涉及农户345 户。该项目为重庆丘陵地区精准施肥、平衡施肥提供技术支撑，并推 动长寿、垫江和梁平地区22万公顷粮食作物实现科学施肥。
福建省农业科学院土壤肥料研究所，开展节“3S”技术在农业精准养 分管理中的应用研究，提出了三元肥效模型非常典型式的计算机随机 解的方法及编程技术，同时发现了常用的产量频率分析法存在的缺陷， 即仅用几十组到一百多组的氮磷钾组合求平均值作为推荐施肥量，数 值结果不稳定，采用随机可解决这一问题。该编程方法可同时求解水
国内：
中国在20世纪90年代后期开始了对精准农业的关注和适当 引入。近年来，中国在精准农业的示范研究方面发展速度 较快，在引进、消化、吸收国外研究成果的基础上，研究 和探讨适合中国国情的精准农业技术体系，精准农业的思
想已经为科技界和社会广为接受，并在实践上有一些应用。
吉林大学完成了精准农业农业田块网格的划分，为精准施 肥的网格识别提供保证。 北京农业技术信息研究中心提出了基于多维空间变异分析 的自适应农艺处方单元策略，对精准农业技术体系中自动 确定最佳农民处方单元大小提出了简便的解决方法，建立 了精准农业智能决策支持平台，可以为用户播种、施肥等 实现精确管理提供技术支持，并在小汤山建立了精准农业 示范基地。 浙江大学的何勇等建立了精准农业研究和开发的信息处理 系统。中国科学院东北地理与农业生态研究所与吉林大学， 在吉林省德惠市国家农业高新技术示范区，利用吉林大学 生物与农业工程学院研制的变量深施肥机，进行了手动控 制和自动变量控制的两种试验。
在实现精准施肥研究方面，国外已取得部分研究成果。 1、对变量施用液态氮肥和磷肥做了研究，得出应用 变量施肥技术可以减少产量变化的差异，提高产量和 增加回报。2、研究开发了一个数字控制计量装置， 用于水的灌溉和化学药剂的喷洒作业。3、研究开发 了一个装备GPS的液态有机肥施用系统，该系统以开 /关的形式控制肥料的使用，能够实现在水井、路障、 河流等处控制不施肥，在耕作土地上控制施肥。4、 研究了一个移动式的变量喷药系统。5、使用脉冲宽 度来调节控制施用液态氨肥流量。已经商品化的有美 国John Deere公司的变量撒肥机、Case公司的Flexi Soil变量施肥播种机等。
二、国内外变量施肥技术研究进展
国外： 20世纪90年代以来，精准农业在欧美发达国家发
展很快，已初具规模。 自1995年以来，每年召开一次“信息农业学术讨 论会”，重点研讨信息、GIS、GPS、自动控制 等与精准农业有关的技术。
目前，精准农业已涉及施肥、植物保护、精量播 种、耕作和水分管理等各有关领域。
作用：
能有效控制物质循环中养分的输入和输出，防 止农作物品质变坏及化肥对环境的污染和破坏， 大大提高了肥料的利用率，降低生产成本，减少 了多余肥料对环境的不良影响，增加了农民收入。 精准施肥对农作物增产的贡献率可达到40~60%。
1994年在明尼苏达州南部汉斯卡农场，明尼苏达大学 按照传统的测土推荐施肥推荐的施氮量为146 kg/hm2
三、原理
一、概述
定义： 农业变量施肥技术，它是精准农业的重要组成
部分，是以不同空间单元的产量数据与土壤理化 性质、病虫草害、气候等多层数据的综合分析为 依据，以作物生长模型、作物营养专家系统为支 持，以高产、优质、环保为目的的施肥技术。 意义： 通过对农业生态系统进行养分平衡研究，从而 可以实现在每一操作单元上因土壤、因作物预计 产量的差异而按需施肥。
中国应用精准施肥专家系统进行推荐施肥决策出现在20世 纪80年代姜黑土小麦施肥专家系统”，中国农业科学 院土肥所“土壤肥料试验和农业统计程序包”，江苏扬州 市土肥站研制的“土壤肥料信息管理系统”，“综合推荐 施肥系统（ISRS）的构建”等。进入20世纪90年代以来， 信息技术的快速进步也给中国土壤养分管理和施肥技术带 来了新的发展机遇，中国学者纷纷利用信息平台开展土壤 养分管理研究，积极探索符合中国国情精准养分管理模式 和体系。如“区域微机土壤信息系统的建立与应用”，
黑龙江八一农垦大学精准农业研究中心在友谊农场的精准 农业示范项目，已取得了阶段性研究成果。利用带有GPS 接收信号的收获机，完成了友谊农场五分场二分队二号地、 三号地大豆收获、小麦收获产量图的绘制，得到了两个地 块的产量图。利用Ag132GPS型GPS接收机完成了二号地 的土壤采样和样品分析报告。
氮素，而按照精准农业变量施肥技术实际施氮量变幅 在0~202 kg/hm2，平均仅为100 kg/hm2，节省了约 1/3的氮肥，同时提高了产量。1993年在明尼苏达州 的扎卡比森甜菜农场，传统的施肥推荐是施纯氮191 kg/hm2，而精准施肥在35~167 kg/hm2范围之内，大 大减少了氮肥用量，肥料投入每公顷减少了15.50美 元。精准施肥的甜菜产量（46.2 t/hm2）比传统施肥 方法稍有增加（44.5 t/hm2），含糖量从16.59%增加 到17.89％，每公顷产糖量从6069kg增加到6917kg， 收入从1481.42美元增加到1839.72美元。
肥螯合运移模式，为国内外首创。
中国农业科学院土壤肥料研究所应用GIS结合土壤养分状况系统研究 法，探讨了一定农业生产条件下棉田土壤养分空间变异及其在推荐施 肥中的应用。 中国科学院东北地理与农业生态研究所与吉林大学机械工程学院合作 进行精准施肥的研究，主要研究内容包括：（1）研究土壤肥力变化 与精准施肥的方法，以提高肥料利用率。（2）建立精准施肥专家系 统。
“红壤资源信息系统的研制及其初步应用”等。
重庆市农业科学院开始了中国—加拿大政府合作的平衡施肥与农田养 分精准管理项目，主要进行水稻、小麦平衡施肥，小麦磷肥效益，有 机肥料与无公害蔬菜，蔬菜平衡施肥等试验研究，目前已在梁平县仁 贤镇凉水村建立了平衡施肥监测村，监测面积达1km2，涉及农户345 户。该项目为重庆丘陵地区精准施肥、平衡施肥提供技术支撑，并推 动长寿、垫江和梁平地区22万公顷粮食作物实现科学施肥。
福建省农业科学院土壤肥料研究所，开展节“3S”技术在农业精准养 分管理中的应用研究，提出了三元肥效模型非常典型式的计算机随机 解的方法及编程技术，同时发现了常用的产量频率分析法存在的缺陷， 即仅用几十组到一百多组的氮磷钾组合求平均值作为推荐施肥量，数 值结果不稳定，采用随机可解决这一问题。该编程方法可同时求解水
国内：
中国在20世纪90年代后期开始了对精准农业的关注和适当 引入。近年来，中国在精准农业的示范研究方面发展速度 较快，在引进、消化、吸收国外研究成果的基础上，研究 和探讨适合中国国情的精准农业技术体系，精准农业的思
想已经为科技界和社会广为接受，并在实践上有一些应用。
吉林大学完成了精准农业农业田块网格的划分，为精准施 肥的网格识别提供保证。 北京农业技术信息研究中心提出了基于多维空间变异分析 的自适应农艺处方单元策略，对精准农业技术体系中自动 确定最佳农民处方单元大小提出了简便的解决方法，建立 了精准农业智能决策支持平台，可以为用户播种、施肥等 实现精确管理提供技术支持，并在小汤山建立了精准农业 示范基地。 浙江大学的何勇等建立了精准农业研究和开发的信息处理 系统。中国科学院东北地理与农业生态研究所与吉林大学， 在吉林省德惠市国家农业高新技术示范区，利用吉林大学 生物与农业工程学院研制的变量深施肥机，进行了手动控 制和自动变量控制的两种试验。
在实现精准施肥研究方面，国外已取得部分研究成果。 1、对变量施用液态氮肥和磷肥做了研究，得出应用 变量施肥技术可以减少产量变化的差异，提高产量和 增加回报。2、研究开发了一个数字控制计量装置， 用于水的灌溉和化学药剂的喷洒作业。3、研究开发 了一个装备GPS的液态有机肥施用系统，该系统以开 /关的形式控制肥料的使用，能够实现在水井、路障、 河流等处控制不施肥，在耕作土地上控制施肥。4、 研究了一个移动式的变量喷药系统。5、使用脉冲宽 度来调节控制施用液态氨肥流量。已经商品化的有美 国John Deere公司的变量撒肥机、Case公司的Flexi Soil变量施肥播种机等。
二、国内外变量施肥技术研究进展
国外： 20世纪90年代以来，精准农业在欧美发达国家发
展很快，已初具规模。 自1995年以来，每年召开一次“信息农业学术讨 论会”，重点研讨信息、GIS、GPS、自动控制 等与精准农业有关的技术。
目前，精准农业已涉及施肥、植物保护、精量播 种、耕作和水分管理等各有关领域。
作用：
能有效控制物质循环中养分的输入和输出，防 止农作物品质变坏及化肥对环境的污染和破坏， 大大提高了肥料的利用率，降低生产成本，减少 了多余肥料对环境的不良影响，增加了农民收入。 精准施肥对农作物增产的贡献率可达到40~60%。
1994年在明尼苏达州南部汉斯卡农场，明尼苏达大学 按照传统的测土推荐施肥推荐的施氮量为146 kg/hm2
三、原理