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摘 要：农业生产长期采用传统的施肥方式，存在肥料利用率低、环境污染以及结构不合理等问题，通过变量施肥自动控制技术可以解决上述问题。本文围绕变量施肥自动控制技术应用现状以及发展趋势展开讨论，为该技术在农业生产中的应用提供参考依据。
关键词：精准农业;变量施肥;决策系统;变量控制
引言：
农业生产者采用传统的施肥方式，会在耕种土地出现局部平均现象。但是，土壤肥力的差异性，平均施肥会造成资源的浪费，而且影响到农作物的产量，严重情况下会造成土壤有机物流失，农作物品质无法满足市场需求。针对出现的问题，应用变量施肥的方式，打造精准农业生产模式，可以有效解决上述问题。
1变量施肥及自动控制技术
1.1概念
变量施肥应用在农作物生产，利用自动控制技术划分土壤成空间单位，按照农作物产量以及土壤特性、病虫害发生概率、自然条件等影响产量数据，作为技术实施依据，根据数据构建农作物生长模拟系统，通过系统为农作物生产制定合适的施肥方案，保证农作物合理的施肥的同时，避免资源浪费的情况发生。
1.2自动控制技术体系
变量施肥自动控制技术，主要由两种技术体系组成，一种是实施控制施肥技术，对土壤实时的监测，产生的数据通过传感器传输到控制系统，系统会根据数据调整施肥量，实施监测也可以对农作物光谱信息进行分析，根据分析出的数据调节施肥量。另一种是处方信息控制施肥技术，建立农作物生产电子地图，根据对电子地图的分析得到信息，调节农作物种植区域内施肥量。处方信息控制施肥技术在我国农作物施肥生产中较为常见，通过与GIS技术获得处方信息，利用GPS技术确定农作物生长位置，变量控制器搜索处方信息，处理的信息作为变量实施调节施肥措施。
2国内外研究现状
2.1国外研究现状
美国John Deere公司制造的播种施肥车，是实施变量施肥技术的典型代表。施肥车是由AgGPS132接收机，以及在车部尾翼多个电控无极变速器组成，设备的工作翼工作长度可达25m。驾驶员在驾驶室内操控施肥车，通过各种仪器实时掌握行驶路线、施肥量以及施肥处方图。日本在水稻生产中应用变量施肥技术，研制出适合水稻生产的设备，在设备内配置GPS定位技术、监控系统以及作业处方图，通过GIS信息技术可以控制设备施肥速度，按照处方地图进行实时施肥操作。
德国AMAZONE公司应用变量施肥技术，利用植物叶片具有反射功能，通过高光谱氮营养方式，研制变量施肥设备、该设备在头部配置一台高光谱氮营养监测仪，实时监测农作物冠层NDVI，根据NDVI值计算农作物所要实施的氮素施肥量，在中央处理器内按照计算的结果，产生数字脉冲信号进行精准的施肥。
俄罗斯农机化研究所应用变量施肥技术，采用电磁铁以及共振片原理，在施肥设备上配置电磁铁，电磁铁在运行时产生电磁频率，引发不同的震动频率，对施肥口进行开关控制，完成变量施肥的操作。
2.2国内研究现状
变量施肥技术成为我国现代化农业发展重要的组成技术，许多高校和科研院所对变量施肥技术的研究获得良好的成果。汪懋华作为变量施肥技术研究的先行者，研究变量施肥技术已经积累丰富的经验。我国农业工程研究中心，在小麦种植过程中选取两块不同处理的土壤进行对比试验，实施变量施肥技术，使用的拖拉机设备上配置AgGPS170设备、电控液压马达，成功总结《精准变量悬耕施肥机》标准，该标准以及获得发明专利。
我国已研制出的变量施肥技术设备，该设备配置GPS技术、单片机、施肥决策卡、播种施肥机，组建成变量施肥技术应用系统，在系统内部采用AT89C52核心技术，可以控制拖拉机行驶速度、施肥量。系统中决策卡、拖拉机行驶速度，都会在单片机输出的不同信号下进行控制，保证设备在精准控制下完成施肥。设备对施肥量进行控制，通过PID对施肥量进行计算，通过GPS技术对设备行驶位置进行差分定位，GIS根据每个单元农作物需求肥料信息控制施肥量。黑龙江某农场，采用美国CAS公司变量施肥设备，在农场内部建立GPS纠偏差分站示范区，设备在示范区内应用变量施肥技术，获得较为理想的应用效果。
PLC原理是变量施肥技术应用基础，在该基础上建立变量施肥控制系统对农作物进行施肥设计和试验。配置无损光电检查技术，对试验区域内农作物进行实时监测，监测出的农作物数据如果出现异常，作为差异指数。差异指数及时传输到中央处理器，通过模糊控制算法计算出处理方式，利用PWM信号对电磁阀下达指令，使施肥量在施肥时受到控制。利用变量施肥技术设计施肥播撒机，施肥量既能良好的受到控制，具有较强的均匀性效果，还能将误差控制在合理的范围内。目前，深施型液态施肥机在应用变量施肥技术时，合理的系统设计以及操作简便，产生的变量施肥精度可达到98%以上。
3机械及控制技术存在的问题
现阶段我国变量施肥技术还处在发展阶段，该技术应用过程中存在以下问题：一，不同的农作物生产，没有配置相应的生产设备;二，生产设备配置的传感器以及电子技术，受到成本高因素影响，应用受到限制;三，机械设备配置的部件不够精密，设备操作不合理，技术应用效果不理想;四，变量施肥设备使用范围较为单一;五，专家决策分析更新较慢，实际应用过程与设计理论差距较为明显;六，常用仪器设备接口无法满足兼容需求，标准没有统一化，无法在不同使用状况下完成共享;七，设备维护成本较高。
4应用展望
在农作物生产中应用变量施肥技术，我国虽然还处在试验和研究阶段，但是该技术可以有效的提升施肥效率，减少资源浪费以及对环境有良好的保护作用，我国科研机构应加大对变量施肥技术的研究，建设具有集成功能的技术应用系统，在应用时可以有效的完成施肥操作。目前，我国可以利用精量施肥控制系统、供肺系统、分肥限量系统，建立自动化施肥生产设备，逐步向完善的施肥控制系统发展，对农作物生产区域内的土壤养分等实时的检测，最大程度提高变量施肥技术的应用效果。我国各科研机构应加大对施肥设备的研究，采用新型技術和材料有助于降低生产成本，同时提升设备的可操作性和便利性，加速变量施肥技术的应用发展和推广空间。
总结：
综上所述，我国变量施肥自动技术在应用过程中诸多的问题，研究较发达国家起步较晚，但是应加大变量施肥技术的研究，尤其是根据我国的农业国情，针对不同的农作物种类研制出高效的变量施肥技术设备，在设备内加入精量施肥控制、分肥限量等系统，逐步完善变量施肥技术，保证施肥变量技术应用过程中可以高效的利用农业资源，提升农业生产效率，创造更多的经济效益。
参考文献
[1] 丁永前，李永博，邱威.变量施肥机关键技术研究现状分析[J].江苏农业科学. 2014（02）：104-105.
[2] 赵登峰，张立新，吴金林.变量施肥研究现状及在新疆棉花上的应用展望[J]. 农机化研究.2012（04）：34-35.
[3] 张涛，赵洁.变量施肥技术体系的研究进展[J].农机化研究. 2010（07）：64.
关键词：精准农业;变量施肥;决策系统;变量控制
引言：
农业生产者采用传统的施肥方式，会在耕种土地出现局部平均现象。但是，土壤肥力的差异性，平均施肥会造成资源的浪费，而且影响到农作物的产量，严重情况下会造成土壤有机物流失，农作物品质无法满足市场需求。针对出现的问题，应用变量施肥的方式，打造精准农业生产模式，可以有效解决上述问题。
1变量施肥及自动控制技术
1.1概念
变量施肥应用在农作物生产，利用自动控制技术划分土壤成空间单位，按照农作物产量以及土壤特性、病虫害发生概率、自然条件等影响产量数据，作为技术实施依据，根据数据构建农作物生长模拟系统，通过系统为农作物生产制定合适的施肥方案，保证农作物合理的施肥的同时，避免资源浪费的情况发生。
1.2自动控制技术体系
变量施肥自动控制技术，主要由两种技术体系组成，一种是实施控制施肥技术，对土壤实时的监测，产生的数据通过传感器传输到控制系统，系统会根据数据调整施肥量，实施监测也可以对农作物光谱信息进行分析，根据分析出的数据调节施肥量。另一种是处方信息控制施肥技术，建立农作物生产电子地图，根据对电子地图的分析得到信息，调节农作物种植区域内施肥量。处方信息控制施肥技术在我国农作物施肥生产中较为常见，通过与GIS技术获得处方信息，利用GPS技术确定农作物生长位置，变量控制器搜索处方信息，处理的信息作为变量实施调节施肥措施。
2国内外研究现状
2.1国外研究现状
美国John Deere公司制造的播种施肥车，是实施变量施肥技术的典型代表。施肥车是由AgGPS132接收机，以及在车部尾翼多个电控无极变速器组成，设备的工作翼工作长度可达25m。驾驶员在驾驶室内操控施肥车，通过各种仪器实时掌握行驶路线、施肥量以及施肥处方图。日本在水稻生产中应用变量施肥技术，研制出适合水稻生产的设备，在设备内配置GPS定位技术、监控系统以及作业处方图，通过GIS信息技术可以控制设备施肥速度，按照处方地图进行实时施肥操作。
德国AMAZONE公司应用变量施肥技术，利用植物叶片具有反射功能，通过高光谱氮营养方式，研制变量施肥设备、该设备在头部配置一台高光谱氮营养监测仪，实时监测农作物冠层NDVI，根据NDVI值计算农作物所要实施的氮素施肥量，在中央处理器内按照计算的结果，产生数字脉冲信号进行精准的施肥。
俄罗斯农机化研究所应用变量施肥技术，采用电磁铁以及共振片原理，在施肥设备上配置电磁铁，电磁铁在运行时产生电磁频率，引发不同的震动频率，对施肥口进行开关控制，完成变量施肥的操作。
2.2国内研究现状
变量施肥技术成为我国现代化农业发展重要的组成技术，许多高校和科研院所对变量施肥技术的研究获得良好的成果。汪懋华作为变量施肥技术研究的先行者，研究变量施肥技术已经积累丰富的经验。我国农业工程研究中心，在小麦种植过程中选取两块不同处理的土壤进行对比试验，实施变量施肥技术，使用的拖拉机设备上配置AgGPS170设备、电控液压马达，成功总结《精准变量悬耕施肥机》标准，该标准以及获得发明专利。
我国已研制出的变量施肥技术设备，该设备配置GPS技术、单片机、施肥决策卡、播种施肥机，组建成变量施肥技术应用系统，在系统内部采用AT89C52核心技术，可以控制拖拉机行驶速度、施肥量。系统中决策卡、拖拉机行驶速度，都会在单片机输出的不同信号下进行控制，保证设备在精准控制下完成施肥。设备对施肥量进行控制，通过PID对施肥量进行计算，通过GPS技术对设备行驶位置进行差分定位，GIS根据每个单元农作物需求肥料信息控制施肥量。黑龙江某农场，采用美国CAS公司变量施肥设备，在农场内部建立GPS纠偏差分站示范区，设备在示范区内应用变量施肥技术，获得较为理想的应用效果。
PLC原理是变量施肥技术应用基础，在该基础上建立变量施肥控制系统对农作物进行施肥设计和试验。配置无损光电检查技术，对试验区域内农作物进行实时监测，监测出的农作物数据如果出现异常，作为差异指数。差异指数及时传输到中央处理器，通过模糊控制算法计算出处理方式，利用PWM信号对电磁阀下达指令，使施肥量在施肥时受到控制。利用变量施肥技术设计施肥播撒机，施肥量既能良好的受到控制，具有较强的均匀性效果，还能将误差控制在合理的范围内。目前，深施型液态施肥机在应用变量施肥技术时，合理的系统设计以及操作简便，产生的变量施肥精度可达到98%以上。
3机械及控制技术存在的问题
现阶段我国变量施肥技术还处在发展阶段，该技术应用过程中存在以下问题：一，不同的农作物生产，没有配置相应的生产设备;二，生产设备配置的传感器以及电子技术，受到成本高因素影响，应用受到限制;三，机械设备配置的部件不够精密，设备操作不合理，技术应用效果不理想;四，变量施肥设备使用范围较为单一;五，专家决策分析更新较慢，实际应用过程与设计理论差距较为明显;六，常用仪器设备接口无法满足兼容需求，标准没有统一化，无法在不同使用状况下完成共享;七，设备维护成本较高。
4应用展望
在农作物生产中应用变量施肥技术，我国虽然还处在试验和研究阶段，但是该技术可以有效的提升施肥效率，减少资源浪费以及对环境有良好的保护作用，我国科研机构应加大对变量施肥技术的研究，建设具有集成功能的技术应用系统，在应用时可以有效的完成施肥操作。目前，我国可以利用精量施肥控制系统、供肺系统、分肥限量系统，建立自动化施肥生产设备，逐步向完善的施肥控制系统发展，对农作物生产区域内的土壤养分等实时的检测，最大程度提高变量施肥技术的应用效果。我国各科研机构应加大对施肥设备的研究，采用新型技術和材料有助于降低生产成本，同时提升设备的可操作性和便利性，加速变量施肥技术的应用发展和推广空间。
总结：
综上所述，我国变量施肥自动技术在应用过程中诸多的问题，研究较发达国家起步较晚，但是应加大变量施肥技术的研究，尤其是根据我国的农业国情，针对不同的农作物种类研制出高效的变量施肥技术设备，在设备内加入精量施肥控制、分肥限量等系统，逐步完善变量施肥技术，保证施肥变量技术应用过程中可以高效的利用农业资源，提升农业生产效率，创造更多的经济效益。
参考文献
[1] 丁永前，李永博，邱威.变量施肥机关键技术研究现状分析[J].江苏农业科学. 2014（02）：104-105.
[2] 赵登峰，张立新，吴金林.变量施肥研究现状及在新疆棉花上的应用展望[J]. 农机化研究.2012（04）：34-35.
[3] 张涛，赵洁.变量施肥技术体系的研究进展[J].农机化研究. 2010（07）：64.