精准农业变量施肥技术研究进展

第16卷第6期现代农业科学

2009年6月ModernAgriculturalSciencesVo.l16No.6

Jun.2009

精准农业变量施肥技术研究进展

樊金海

(山西省静乐县农业局土壤肥料站,山西静乐035100)

摘 要:笔者以精准农业为研究背景,深入分析了变量施肥技术的研究内容及国内外研究进展,并且认为精确农业变量施肥技术是依据对大块农田网格划分、土壤养分的空间差异及作物生长和产量形成对养分吸收的不同需求来施肥,这样更有目的性和针对性,实现了因土、因作物、因时全面平衡施肥,有利于肥料的吸收,减少浪费,有明显的经济和环境效益。

关键词:精准农业;变量施肥;土壤

中图分类号:S147 文献标识码:A 文章编号:1005-4650(2009)06-0079-02

20世纪,世界进入了一个新的变革的时代,其变革表现为两股潮流,一股是信息技术为核心的技术变革浪潮,另一股是环境保护为特征的绿色变革浪潮。资源和环境己经成为中国经济进一步提升的瓶颈之一。环境友好、资源节约己成为共识,也是科学发展观的重要内容之一。

的,又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境,使子孙后代能够永续发展和安居乐业。可持续发展的核心是发展,但要求在保护环境、资源永

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续利用的前提下进行经济和社会的发展。我国农业可持续发展战略的实施,必然要经过由粗放经营向集约经营转变的过程已经成为共识。农业的可持续发展,需要不断提高农业劳动生产率和资源的利用率。

精准农业的意义或效益主要表现为2个方面:¹减少投入,提高作物产量和品质。在作物田块内,依据特定小区的作物生产潜力而投入不同水平的管理(变量播种、施肥、喷药等),通过提高化肥、农药的有效利用率来降低农用成本,同时降低作物中有毒物质的残留量,提高作物的产量和品质。º保护环境。减少因农业化学物质的滥用造成环境污染的风险。由于未被利用的氮生成有害气体向大气挥发,形成大气污染源;另一部分未被利用的氮、磷向水体淋溶,形成水体富营养化的/面源0污染源。

实施精准农业是保持农业可持续发展的有效途径,达到经济、生态和社会效益的同步协调发展。

1 精准农业产生背景

20世纪50年代的美国农业已经普遍采用规模化经营管理,伴随着农业机械化的化肥和农药的大量投入,这些生

产资料的投入是均匀分布于农田中的,而事实上,同一块田里,土壤肥力、质地、含水量、有机质等条件往往存在很大的差异,杂草、虫害、病害等的发生也是不均匀的。因此肥料和农药的施用和利用率受到极大影响[1]。美国农场的这种高投入长期积累的结果,必然是环境的负面影响以及农产品成本的提高。

20世纪70年代起开始注意土壤和农作物条件的变化与改善管理的关系。农学家在生产实践、栽培管理、测土施肥和病虫害防治等工作中,揭示农田内小区作物产量和生长环境条件明显的时空差异性。美国一些农业科研部门、大学及农业装备企业纷纷组织起来,寻求一种可行的经营管理模式,这种模式能依据当地当时的具体情况,制定灌溉、排水、中耕、施肥和喷药等农业作业措施,并在高度发达的农业机械化和信息化技术指导下进行控制作业,提出了/精准农业0或类似概念[2]。20世纪80年代初己有精准农业概念的商业化应用,20世纪80年代后期和20世纪90年代以来,随着全球定位系统、地理信息系统、遥感技术、数据采集传感器、变率处理技术、智能化农业装备及决策支持系统技术的发展,精准农业技术在美国等发达国家蓬勃兴起。/prec-isionagriculture0一词是由明尼苏达大学土壤系程惠贤在1992年首先使用的。

3 精准农业变量施肥内容及国内外研究动态

3.1 研究内容

精准农业变量施肥是精准农业中最核心技术之一。精准施肥最早来源于/按田间具体情况的作物管理0即SSCM(site-specificcropmanagement)技术之一。SSCM是精准农业的精髓,强调田间不同地点之间的差异性,克服肥料、种子、水分、农药等使用的不合理性,即依据土壤条件的差异实施有区别的管理[4]。精准农业从理论上讲,可以使肥料投入合理,在基本稳定产量前提下,提高品质、降低过量施肥对农业生态环境的危害。精准农业变量施肥技术研究内容包括:¹土壤养分数据空间信息和产量信息获取:º产量限制因子、控制因子的分析;»施肥模型的研制和选用;¼确定处方单元大小;½处方图生成并交智能农机作业;¾精准施肥单项技术环境经济效益分析和评价并反馈到施肥模型。

精准农业变量施肥技术的研究步骤:(下转第91页)

2 精准农业研究意义

可持续发展是全球发展的主题。可持续发展是指经济、社会、资源和环境保护协调发展。既要达到发展经济的目

收稿日期:2009-05-23

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第6期 元朔山野生观赏植物调查与园林应用探讨 25科52属。

作为青海东部腹地的一处野生植物聚集地,元朔山的气候条件和地理环境与西宁市大部分地区相似,山上生长的植物生态特征既有融入性,又有代表性。在西宁地区园林建设和城市绿化中可以引种栽培,以达到补遗拾缺,丰富内涵的效果。本土植物的应用可以保证较高绿化的成活率,又能够真切的出反映该区域的自然风貌和地域文化特色,降低建管成本,减少资源浪费,有利于达到理想的植物配置和造景的效果。

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参考文献

[1]大通县志编纂委员会.大通县志[M].陕西:陕西人民出版社,

1993.

[2]西宁植物志编辑委员会.西宁市植物志[M].北京:中国藏学出

版社,1999.

[3]张忠孝.青海地理[M].青海:青海人民出版社,2004.

[4]孙应德.青海省野生观赏植物简介[M].青海:青海省农林科学

院,1987.

(上接第79页)¹划分作业单元,获取单元网格土壤信息,建

立土壤养分地理系统,依据一定规则进行合并分类;º从智能测产系统或其他途径获取产量图信息,确定作业单元产量

目标值;»依据一定施肥模型或专家系统或决策支持系统,并利用农田地理信息系统进行处方施肥决策;¼决策结果传输给变量施肥机械。

作物自身生长发育状况以及作物生长环境中的气候、土壤、生物(例如病虫草害)、栽培措施因子,分析限制产量的原因,作出经济可行的施肥决策。即/在合理的地点、合理的时间、合理的对象上做合理的事情0。

4 精准农业变量施肥必要性

仅从技术角度分析,目前我国肥料利用率低的原因,有对施肥的经济效益和生态效益重视不够,施肥模型有待优化;作物需肥规律和肥料配方支持系统研究落后;土壤施肥类型区分不合理,使研究资料和参数没有足够的代表性;缺少对多年连作作物和整个轮作周期施肥动态研究和观测;缺少区域不同土壤和作物的施肥标准;土壤速效养分速测方法成本偏高等。

施肥与作物产量、品质、生产成本、土壤培肥等农业问题和面源污染等环境问题密切相关,以多目标为目的建立新的施肥理论、方法和技术体系是可持续发展的需要和必然。将3S技术(遥感RS,地理信息系统GIS,全球定位系统GPS)与农业机械化结合在一起的精确施肥技术代表了未来施肥技术的发展方向。

3.2 国内外研究动态

高样照等(2003)根据土壤碱解氮含量的空间差异,将小区面积划分成40m@50m,按7个等级给出施氮量,但没有介绍具体的模型方法。杨敏华等(2002)先根据单一土壤养分元素的空间分布特征构建空间变异指数模型,再按要素权重和农机作业尺幅多要素叠加,获取最佳农艺作业单元,并计算了该方法的良好率在90%以上[5]。张书慧等(2002)开发了包括土壤养分、作物历年产量、肥料使用情况等数据库,具有输入输出更新查询和统计功能,根据不同田块诸多影响因素,运用养分平衡施肥方法给出施肥决策,并将施肥指令传输到单片机控制施肥机作业。薛绪掌等(2004)运用产量图确定不同位置潜在产量,在施肥田块网格采样,再运用养分平衡法给出了冬小麦施肥量决策。杨俐苹等(2007)运用土壤系统研究法分析了土壤养分状况及产量主要限制因子,采用GIS分析空间变化规律,采用变量平衡施肥。白由路等(2001)对分区土壤养分测定和管理较好考虑了养分的空间变异,并结合中国农村分散经营的特点,与大区或大面积混合样品测定推荐施肥更具有操作性和应用前景。

孙成明等(2004)把精确变量施肥技术概括为,解决传统农业带来的环境污染、资源浪费和生物多样性损失等问题,是实现农业可持续发展的重要抓手和切入点。变量施肥技术主要研究内容是了解与描述土壤肥力的空间变异,找出产量限制因子,根据土壤养分与产量的关系建立相应的施肥模型,形成施肥决策,得到变量施肥处方图以指导田间施肥操作。赵春江等(2003)认为应该以系统思想为指导,综合考虑

参考文献

[1]安凯.精准农业农田地理信息系统设计[J].中国生态农业学报,

2003,10(1):66-69.

[2]白由路.基于GIS的土壤养分分区管理模型研究[J].中国农业

科学,2001,34(1):46-50.

[3]曹宏鑫.作物生态平衡施肥决策系统的研究[J].计算机与农业,

2002(6):8-12.

[4]曹卫星.作物系统模拟及智能管理[M].北京:华文出版社,

2006.

[5]常庆涛.肥料运筹对/95-160生长及产量的影响[J].上海农业

科技,2000(2):28-30.

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