精準農(nóng)業(yè)變量施肥控制技術(shù)研究.pdf

1、變量施肥技術(shù)是精準農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)之一，是一種根據(jù)土壤肥力和作物需求，實現(xiàn)定時、定位、按需投入肥料的新型技術(shù)體系和生產(chǎn)模式。發(fā)展變量施肥技術(shù)是為了提高化肥利用率，減少因不合理的施肥造成的生態(tài)環(huán)境破壞，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。國外變量施肥研究起步較早，已形成比較成熟的技術(shù)體系，開發(fā)了一些用于生產(chǎn)的變量施肥應用系統(tǒng)。近年來中國在變量施肥技術(shù)研究上取得一些成果，但是變量施肥應用發(fā)展緩慢，因此研究適用于我國實際需要的、低成本的變量施肥系統(tǒng)，構(gòu)建

2、與中國實際需要相適應的變量施肥技術(shù)體系和技術(shù)框架具有重要意義。
　　本文以外槽輪式排肥器為主要研究對象，針對其模型特點，對排肥量和排肥器結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系進行分析建模，研究變量施肥的相關(guān)控制參數(shù)，得到兩種可用于外槽輪式排肥器的變量施肥控制策略:調(diào)節(jié)外槽輪有效工作長度的控制策略和調(diào)節(jié)外槽輪與施肥機地輪傳動比的控制策略。基于這兩種控制策略分別進行變量施肥應用系統(tǒng)的探索。本文以搭載外槽輪式排肥器的庫恩氣吸式點播機和約翰迪爾1910種肥車為機械

3、平臺，分別闡述兩種控制變量施肥的控制策略進行變量施肥系統(tǒng)設(shè)計的一般方法。根據(jù)施肥機械結(jié)構(gòu)以及測試實驗數(shù)據(jù)，推理變量施肥關(guān)系模型，配合對施肥執(zhí)行機構(gòu)的精確控制，完成變量施肥硬件系統(tǒng)的構(gòu)建。
　　基于Android+ArcGIS框架構(gòu)建嵌入式車載控制終端軟件平臺，設(shè)計基于處方圖的變量施肥軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)變量施肥工作流程和工作狀態(tài)的可視化。為了實現(xiàn)空間網(wǎng)格的離線識別，給出兩種空間網(wǎng)格離線識別方案，并提出了一種分層嵌套式的網(wǎng)格識別方法，解決

4、網(wǎng)格識別效率低的問題。采用ZigBee技術(shù)實現(xiàn)嵌入式車載控制終端軟件系統(tǒng)與變量施肥控制器之間的無線通信，避免農(nóng)機布線的不便。
　　本文對基于空間變異數(shù)據(jù)的變量施肥處方圖的生成進行研究，通過對實驗地塊進行土壤采樣檢測，獲得土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)，應用Shapiro-Wilk檢驗、Q-Q圖和直方圖對土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布檢驗并對土壤空間相關(guān)性和變異性進行分析，插值生成土壤養(yǎng)分空間分布圖。利用自主開發(fā)的精準農(nóng)業(yè)產(chǎn)量數(shù)據(jù)采集器對作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行采