施肥作业是蕉园管理的重要环节,目前有人工施肥和机械施肥两种方式。我国华南地区大部分蕉园施肥以人工作业为主,存在肥料利用效率低、植株吸收不完全、肥料分布不合理等问题,不利于香蕉产业的发展。本文研究香蕉根系分布特征,提出基于香蕉根系分布特征的蕉园变量施肥决策,设计变量施肥机进行试验,以期提高蕉园施肥效率。本文主要研究内容和结论如下:（1）研究香蕉根系分布特征,制定变量施肥决策。幼苗期:施肥长度≤22 cm,施肥总量≤0.150 kg,各施肥区施肥量比例为5:8:5,施肥长度比例为1:2:1。营养体生长期:施肥长度≤42 cm,施肥总量≤0.200 kg,各施肥区施肥量比例为1:2:1,施肥长度比例为1:5:1。生殖体发育期施肥长度≤84 cm,施肥总量≤0.300 kg,各施肥区施肥量比例为5:11:5,施肥长度比例为1:3:1。（2）结合香蕉施肥决策,设计变量施肥机。运用Inventor三维制图软件设计施肥机具,对排肥器装置参数进行理论计算,确定排肥器性能参数,分析排肥量与排肥盘转速之间的关系;搭建以Arduino单片机为核心的控制系统,用来控制步进电机驱动模块,进而控制步进电机转速,带动排肥盘进行排肥。变量施肥机整机长540 mm、宽460 mm、高700 mm,质量为22.00 kg,作业速度调节范围为0.2～0.6 m/s,排肥盘转速调节范围为6～10 r/min。（3）搭建试验平台测试变量排肥器作业性能,结果表明:在4.5～10 r/min转速范围内,排肥量实际拟合曲线与理论拟合曲线吻合程度较高,相对误差均小于10%;排肥盘转速6～10 r/min、机具前进速度0.2～0.4 m/s、排肥器距离地面高度0.15～0.25m范围内,影响排肥长度和排肥宽度的因素主次顺序均为:高度＞转速＞速度,机具最佳施肥参数组合为:转速6 r/min、速度0.35 m/s、高度0.20 m。（4）建立EDEM仿真模型,对变量施肥机的排肥器装置进行排肥性能试验。结果表明:转速6 r/min、速度0.35 m/s、高度0.20 m,模型预测排肥长度1.20 m、排肥宽度0.18 m时,排肥长度实际值为1.12 m,略小于模型预测值1.20 m,相对误差为6%,排肥宽度实际值为0.16 m,略小于模型预测值0.18 m,相对误差为11%。通过Inventor三维软件建立变量施肥机底板模型,进行有限元计算分析,将底板近地面两侧和前后位置增设加强筋、汽油机和减速器安装孔位置重新布置,经过结构优化后,应力和应变均满足工作要求。（5）加工变量施肥机样机,进行蕉园施肥试验,验证田间工况下机具的施肥效果。试验结果表明:果实生长期平均施肥总量0.381 kg、排肥长度1.12 m,幼苗期平均施肥总量0.138 kg,排肥长度0.26 m,生殖体发育期施肥总量0.292 kg,排肥长度0.86 m。机具施肥合格率为95%,可以满足不同生长期的香蕉施肥。