变量施肥技术是精准农业的核心内容之一,它借助信息技术并根据作物及其生长环境的空间和时间变异,实施定位、定时、定量的施肥处方农作。其目的是减少肥料投入达到同等收益,改善农田生态环境、提高肥料利用率,取得最佳的环境和经济效益。本文以土壤养分、作物及产量等数据为基础,采用相关分析、主成分-主因子分析等数理统计方法,以及数据挖掘决策树法和GIS图层叠置法,分析了土壤养分和产量的变异及其原因,结合田间试验数据,建立了上海水稻、宁夏春小麦最佳施肥模型,并基于精准种植决策平台生成施肥作业处方图。对比分析结果表明精准施肥在减少化肥用量,减少肥料流失等方面具有较好的经济和环境效益。论文主要研究内容及取得初步成果包括:初步构建了精准农业变量施肥技术框架包括田间数据采集、分析处理、建模、施肥方案生成到环境和经济效益评价为主要内容的精准农业变量施肥技术框架。分析揭示了田块内部土壤养分和产量空间分布存在巨大的差异性。研究表明上海水稻产量与土壤养分关系密切,其产量的空间变异主要是由土壤养分的空间不连续以引起的;宁夏春小麦产量的限制因子主要是土壤有机质。根据精准农业变量施肥模型确定的水稻最佳施氮量比常规减少31.5%,净增经济效益222.0元·hm^-2。减少氮肥施用量对提高和改善稻米品质有积极作用。宁夏春小麦最佳施氮量较前三年减少10%;最佳施磷量减少15%。变量施肥可以减少氮肥流失,其中氮素的径流损失量减少11.7%,渗漏量减少10.4%,有利于农田生态环境改善。