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　　我國的農(nóng)民，大部分還在用純手工的方式耕種施肥，十分辛苦，種植施肥機械的推廣使用迫在眉睫，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，盲目粗放施肥和長期嚴(yán)重偏施已造成農(nóng)作物產(chǎn)量品質(zhì)降低、有害物質(zhì)超標(biāo)、地下水污染和土壤板結(jié)退化等問題，嚴(yán)重影響農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)安全、生態(tài)環(huán)境及自然資源發(fā)展。

種植施肥機械

　　精準(zhǔn)變量施肥技術(shù)作為化肥減施增效技術(shù)體系的重要組成部分，可因地制宜全面平衡施肥用量，保證化肥合理施用，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，推廣應(yīng)用范圍不斷擴大。

　　在這里，筆者介紹一下精準(zhǔn)變量施肥技術(shù)發(fā)展歷程及國內(nèi)外精準(zhǔn)變量施肥機械發(fā)展情況，為國內(nèi)相關(guān)機械研發(fā)提供參考和借鑒。

　　精準(zhǔn)變量施肥技術(shù)

　　精準(zhǔn)變量施肥是將農(nóng)田土壤進(jìn)行空間網(wǎng)格單元劃分，以各單元內(nèi)歷年農(nóng)作物產(chǎn)量信息與多層數(shù)據(jù)(土壤理化性質(zhì)、病蟲草害及氣候等)疊合分析為依據(jù)，作物生長模型和作物營養(yǎng)專家系統(tǒng)為支撐，高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)及環(huán)保為目的因地制宜地進(jìn)行全面平衡施肥的先進(jìn)技術(shù)，可為肥料合理施用提供可靠保障。

　　該技術(shù)緊密圍繞糧食增產(chǎn)、生產(chǎn)高效、資源節(jié)約及生態(tài)環(huán)保理念，是信息技術(shù)、生物技術(shù)、機械技術(shù)及化工技術(shù)的優(yōu)化組合，主要伴隨精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展得到快速應(yīng)用推廣。

　　20世紀(jì)60年代，統(tǒng)計學(xué)方法的創(chuàng)立，為定量描述土壤空間研究奠定了基礎(chǔ);70年代，機電一體化、智能監(jiān)控及信息采集等先進(jìn)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，推動了農(nóng)業(yè)工程裝備現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程;80年代，部分發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理出現(xiàn)了資源緊缺和環(huán)境質(zhì)量下降等系列問題，亟需采取更有效的方法提高農(nóng)產(chǎn)品市場競爭力。

　　1991年，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)逐漸實現(xiàn)民用化，為施肥精準(zhǔn)定位管理提供了可靠保障;20世紀(jì)90年代現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展，特別是“3S”信息系統(tǒng)、作物栽培管理技術(shù)及農(nóng)業(yè)工程裝備技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中得到應(yīng)用，為實現(xiàn)田塊空間精準(zhǔn)變量操作奠定了可靠基礎(chǔ)，即精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)誕生。

　　變量施肥技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用最早的領(lǐng)域，經(jīng)過20余年的發(fā)展，該技術(shù)有效解決了土壤-作物-養(yǎng)分間互作關(guān)系，引領(lǐng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步。

種植施肥機械

　　2. 國內(nèi)現(xiàn)狀

　　我國對精準(zhǔn)變量施肥技術(shù)及配套機械的研究相對較晚。由于國內(nèi)農(nóng)作物種植模式多樣且各地區(qū)地形地貌差異性較大，前期僅進(jìn)行了部分理論探索及試驗研究，并未進(jìn)行大面積應(yīng)用推廣。

　　至20世紀(jì)90年代，隨著對精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)逐漸重視及應(yīng)用推廣，通過引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新模式，將國外先進(jìn)精準(zhǔn)變量施肥技術(shù)與可持續(xù)農(nóng)業(yè)基本國情相結(jié)合，創(chuàng)制系列適于各種農(nóng)作物生產(chǎn)的變量施肥系統(tǒng)與排肥機構(gòu)，集成了多種精準(zhǔn)變量施肥機械，部分得到示范應(yīng)用推廣。

　　國內(nèi)學(xué)者結(jié)合施肥農(nóng)藝要求，開發(fā)了水稻與冬小麥變量施肥控制系統(tǒng)，分別設(shè)計了離心勻肥罩式水稻地表變量撒肥機和冬小麥精準(zhǔn)變量施肥機，有效提高施肥控制精度。

　　有研究者采用仿生設(shè)計方法集成配置大豆仿生智能耕播機，基于控制變量施肥控制系統(tǒng)，采集機械位置及作業(yè)速度，結(jié)合處方信息控制排肥軸轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)施肥量，可一次性完成淺松、碎土、播種、施肥、扶壟和鎮(zhèn)壓等復(fù)合作業(yè)，在黑龍江省進(jìn)行應(yīng)用推廣。

　　有學(xué)者基于CAN總線通信協(xié)議車載傳感器與PIC控制融合技術(shù)，設(shè)計了2BFJ-24型小麥精量播種變量施肥機，根據(jù)定位信息和處方信息進(jìn)行變量施肥，實現(xiàn)了小麥種肥同播且實時監(jiān)測漏播及堵塞等復(fù)合功能。

　　種植施肥機械

　　存在的問題及發(fā)展建議

　　國內(nèi)對精準(zhǔn)變量施肥技術(shù)及配套機械研究起步相對較晚，多集中于關(guān)鍵執(zhí)行部件優(yōu)化設(shè)計，而對核心智能化控制系統(tǒng)自主研發(fā)能力較弱，高精準(zhǔn)性及適用性的施肥機械研究較少，產(chǎn)品自動化及智能化程度低且應(yīng)用示范面積小，整體水平與國外發(fā)達(dá)國家仍存在較大差距。

　　在研究與應(yīng)用過程中所采用配套傳感器技術(shù)無法完全實時準(zhǔn)確地分析土壤養(yǎng)分及微量元素等信息;農(nóng)作物生長模型和農(nóng)作物養(yǎng)分專家系統(tǒng)無法與精準(zhǔn)變量施肥機械緊密配套;施肥專家決策分析系統(tǒng)更新周期較慢，所需數(shù)據(jù)繁多且不易獲取。

　　由于國內(nèi)地形地貌差異性較大，導(dǎo)致通用性及適應(yīng)性較差;排肥機構(gòu)調(diào)節(jié)范圍局限，難以實現(xiàn)氮磷鉀等元素在線混合，配套機械作業(yè)性能與技術(shù)指標(biāo)有待提高;綜合作業(yè)成本較高，部分農(nóng)民思想并未完全轉(zhuǎn)變，影響該技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用推廣。

　　種植施肥機械

　　未來發(fā)展中，應(yīng)結(jié)合國內(nèi)各區(qū)域特點綜合施策，加快發(fā)展精準(zhǔn)變量施肥技術(shù)，開展配套機械應(yīng)用培訓(xùn)及宣傳推廣，重點確定各區(qū)域各作物合理化肥施用方式及比例，為精準(zhǔn)變量施肥實施提供支持。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳輸、信息感知及數(shù)據(jù)處理等先進(jìn)技術(shù)，開展高精度且覆蓋全面的土壤及作物養(yǎng)分信息高效檢測采集技術(shù)和數(shù)字化營養(yǎng)管理系統(tǒng)研究。

　　研發(fā)可快速精準(zhǔn)監(jiān)測農(nóng)田土壤及作物養(yǎng)分含量傳感器件及適合多種農(nóng)藝模式的精準(zhǔn)施肥控制系統(tǒng)，提高作物生長模型及施肥專家決策分析系統(tǒng)通用性及適應(yīng)性;將單一施肥作業(yè)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽兞渴┓首鳂I(yè)，設(shè)計優(yōu)化多種關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)多變量在線配肥和施肥作業(yè)，提高施肥系統(tǒng)自動化和智能化水平。