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農(nóng)民買得起的種植施肥機械你了解嗎
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、地下水污染和土壤板結(jié)退化等問題，嚴重影響農(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
精準變量施肥技術作為化肥減施增效技術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，推廣應用范圍不斷擴大。
在這里，筆者介紹一下精準變量施肥技術發(fā)展歷程及國內(nèi)外精準變量施肥機械發(fā)展情況，為國內(nèi)相關機械研發(fā)提供參考和借鑒。
精準變量施肥技術
精準變量施肥是將農(nóng)田土壤進行空間網(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行全面平衡施肥的先進技術，可為肥料合理施用提供可靠保障。
該技術緊密圍繞糧食增產(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、生物技術、機械技術及化工技術的優(yōu)化組合，主要伴隨精準農(nóng)業(yè)發(fā)展得到快速應用推廣。
20世紀60年代，統(tǒng)計學方法的創(chuàng)立，為定量描述土壤空間研究奠定了基礎;70年代，機電一體化、智能監(jiān)控及信息采集等先進技術的廣泛應用，推動了農(nóng)業(yè)工程裝備現(xiàn)代化發(fā)展進程;80年代，部分發(fā)達國家農(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，為施肥精準定位管理提供了可靠保障;20世紀90年代現(xiàn)代信息技術的高速發(fā)展，特別是“3S”信息系統(tǒng)、作物栽培管理技術及農(nóng)業(yè)工程裝備技術等先進技術在農(nóng)業(yè)中得到應用，為實現(xiàn)田塊空間精準變量操作奠定了可靠基礎，即精準農(nóng)業(yè)誕生。
變量施肥技術是精準農(nóng)業(yè)應用最早的領域，經(jīng)過20余年的發(fā)展，該技術有效解決了土壤-作物-養(yǎng)分間互作關系，引領精準農(nóng)業(yè)技術進步。
種植施肥機械
2. 國內(nèi)現(xiàn)狀
我國對精準變量施肥技術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，前期僅進行了部分理論探索及試驗研究，并未進行大面積應用推廣。
至20世紀90年代，隨著對精準農(nóng)業(yè)逐漸重視及應用推廣，通過引進消化吸收再創(chuàng)新模式，將國外先進精準變量施肥技術與可持續(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)，集成了多種精準變量施肥機械，部分得到示范應用推廣。
國內(nèi)學者結(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)，分別設計了離心勻肥罩式水稻地表變量撒肥機和冬小麥精準變量施肥機，有效提高施肥控制精度。
有研究者采用仿生設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)壓等復合作業(yè)，在黑龍江省進行應用推廣。
有學者基于CAN總線通信協(xié)議車載傳感器與PIC控制融合技術，設計了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)對精準變量施肥技術及配套機械研究起步相對較晚，多集中于關鍵執(zhí)行部件優(yōu)化設計，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用示范面積小，整體水平與國外發(fā)達國家仍存在較大差距。
在研究與應用過程中所采用配套傳感器技術無法完全實時準確地分析土壤養(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，導致通用性及適應性較差;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)性能與技術指標有待提高;綜合作業(yè)成本較高，部分農(nóng)民思想并未完全轉(zhuǎn)變，影響該技術進一步應用推廣。
種植施肥機械
未來發(fā)展中，應結(jié)合國內(nèi)各區(qū)域特點綜合施策，加快發(fā)展精準變量施肥技術，開展配套機械應用培訓及宣傳推廣，重點確定各區(qū)域各作物合理化肥施用方式及比例，為精準變量施肥實施提供支持。結(jié)合網(wǎng)絡傳輸、信息感知及數(shù)據(jù)處理等先進技術，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和數(shù)字化營養(yǎng)管理系統(tǒng)研究。
研發(fā)可快速精準監(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)通用性及適應性;將單一施肥作業(yè)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽兞渴┓首鳂I(yè)，設計優(yōu)化多種關鍵部件結(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。
