蕉园施肥为香蕉生产机械化技术薄弱环节,提高蕉园施肥装备机械化和效率迫在眉睫。根据香蕉根系密度分布规律,采用非连续正态施肥方式,据此设计了螺旋转盘式排肥器。为实现大植株多施肥,小植株少施肥的变量施肥,以香蕉假茎、球茎和根系为分级特征对植株大小进行分级,分级特征中球茎和根系处于地下难以直接观察和测量,而地面上假茎直立粗大相对规则,通过假茎、球茎和根系表型相关性分析,建立以假茎表型参数表征香蕉植株大小的分级模型并进行分级施肥作业的量化,意在实现可通过识别假茎大小决策出不同植株施肥长度和施肥量的变量施肥技术。根据以上分析本文提出一种基于香蕉假茎大小的变量施肥技术,研究内容主要包括以下几个方面:（1）针对以假茎为表征参数的分级施肥作业进行研究。根据香蕉根系密度分布规律,采用非连续正态施肥的方式:根系分布范围为有效施肥区,无根系范围为空肥区,且有效施肥区内施肥量的变化规律与根系密度分布规律一致,即主根位置排肥量最大,按照正态规律在两侧相应递减。不同大小植株的施肥长度和施肥量有所差异,为实现精准变量施肥作业,需进一步对香蕉植株进行分级。采用专家赋权法预设分级指标权重和粗糙集理论数据分析方法修正权重系数相结合的方法,以香蕉假茎、球茎和根系为分级特征对香蕉植株大小进行分级;通过假茎、球茎与根系间的相关性分析,建立以假茎表型参数表征香蕉植株大小的分级模型。采用以产定肥的平衡施肥方法结合以假茎为表征参数的分级模型和假茎与球茎、假茎与根系表型生长相关模型,以假茎生长速率变化节点为依据实现施肥分级作业的量化。为实现通过识别假茎参数决策施肥作业提供数据依据。（2）基于Kinect 2.0相机的深度原理和相机标定,开发智能感知香蕉假茎直径信息的算法:通过采集处理深度图像,设置合理的ROI,进行点云数据计算和降噪,采用鲁棒性最小二乘法重构假茎三维信息,而后通过最小二乘法曲线拟合算法将假茎重构曲面拟合为圆,根据相机内、外参数标定信息,提取出假茎图像中的直径参数。设计车载测量平台,进行田间测量试验,通过直径参数测量误差分析,假茎直径的平均测量误差为4.06mm,平均相对误差为2.34%;平均计算处理单个香蕉的假茎直径的时间为0.308s,算法具有较好的处理效果,实现假茎的表型参数快速获取,为后续变量施肥作业提供数据基础。（3）根据非连续正态施肥模式和分级施肥作业要求,结合假茎直径表型信息提取算法,提出基于香蕉假茎大小的变量施肥技术,进行变量施肥机总体及关键部件的设计与分析,以保证正态施肥分布中心与香蕉根系密度正态分布中心一致为目标,设计了相机与假茎中心对靶方法,对机具的随行控制作业进行规划。为进一步研究转盘式螺旋排肥器的排肥机理,采用拟流体研究方法对被动排肥区和主动排肥区肥料的力和位移方程进行理论分析,建立机械-土壤耦合模型仿真,模拟肥料颗粒从肥箱下落到地面上的过程,观察颗粒速度变化规律和进行运动轨迹分析,模拟结果表明排肥量的分布规律呈正态分布,与香蕉正态施肥模式一致,整体变化趋势与蕉园施肥园艺要求相符合。通过排肥机理分析与数值模拟验证了排肥装置的可行性。（4）将视觉检测系统、自动控制单元和分级执行单元等整机集成,进行相关试验研究。进行转盘式螺旋排肥装置的参数优化与试验,确定各级变量施肥对应的最优参数组合,在实际修改条件下得到的1级、2级、3级施肥时间分别为6.1s、4.7s、3.6s。通过静态试验得出:各级施肥长度、施肥量变异系数均小于10%,效果良好。通过田间性能试验得出:各级断条率均小于5%,说明施肥作业有效施肥长度内,连续施肥作业效果良好;对靶平均合格率为86.83%;施肥长度平均合格率为98.37%;施肥量平均合格率97.77%,整体作业质量良好;此外采用正态施肥比常规连续施肥模式可节省肥料约30%。结果表明基于香蕉假茎大小的变量施肥作业满足蕉园施肥农艺要求,且自动化水平有所提升、有效减少肥料浪费,本文研究一定程度上减轻蕉农劳动强度,为香蕉机械化施肥作业提供一种新的装置。