机械驱动式精密变量施肥播种机的研制

根据精准农业变量投入的技术要求,研制成功国产变量施肥播种机。该播种机由变量控制器控制机械式无级变速器,根据GPS的位置信号,完成处方图设计的播种施肥作业。通过对播种机的静止和地块工作试验可知,变量施肥控制可靠,变量数据记录正常,播种作业效果良好。     

精准农业变量施肥技术及发展对策

随着农业技术的不断发展,变量施肥在农业生产中变得越来越重要。变量施肥技术作为精准农业的重要组成部分,由农业生物技术、工程技术、信息技术和管理技术组成,变量施肥关键技术具体包括GPS定位技术、GIS技术和变量投入技术。综述了国内外变量施肥机械的研究发展现状,分析了我国现有变量施肥理论技术存在的主要问题,探讨了变量施肥机械化的发展对策。     

变量施肥控制系统设计

设计了以单片机为控制核心、液压马达为执行机构的变量施肥控制系统。该系统由单片机控制器、信号采集单元、液压传动控制组成,通过使用Visual Basic 6.0编程软件实现了GPS导航定位变量施肥工作模式,并对其进行了控制精度试验。     

精准农业变量施肥GIS系统研究

为提高我国农业的科技含量和现代化水平,研究设计了精准农业变量施肥GIS系统,该系统在GPS的定位下,可实现控制大豆变量施肥播种机进行变量施肥播种作业。该软件由VisualBasic6.0语言、地理信息系统MapObjects控件和Microsoft公司串行通信MSComm控件进行编程,通过机载计算机对变量施肥机构进行控制。大豆大面积试验表明,可显著提高单位面积产量。     

基于PLC的液压无级调速变量施肥控制系统的研究

设计了以PLC为控制核心、液压马达为执行机构的变量施肥控制系统。该系统由PLC控制器、信号采集单元、液压传动控制组成,通过使用step7-Mico/win32 V3.2编程软件实现了手动控制、GPS导航定位和无GPS定位三种变量施肥工作模式,并对其进行了控制精度试验。试验表明:在机具速度为6km/h,施肥量为300~1280kg/ha范围内时,马达转速的系统控制误差≤8%。     

3S技术在精准农业中应用的研究

阐述了3S技术的原理及其在精准农业中的应用,采用差分GPS大大提高定位精度,应用归一化植被指数NDVI值对叶面积指数和植株含氮量进行监测,依GPS定位导航将田块按网格取样,经分析后生产施肥处方图已指导变量施肥.     

基于ComGIS的精准农业变量施肥处方推荐系统研究

基于组件式GIS技术开发了精准农业变量施肥处方推荐系统。该系统实现了以土壤采样测试分析数据作为土壤背景养分,并根据已有的历史产量及其他信息分析确定所要达到的目标产量,通过集成施肥模型和专家知识实现智能决策,生成田间定位施肥处方。该系统可以与智能农机进行数据交换,将生成的处方安装到变量施肥机上,能够很好地指挥田间作业控制器进行变量施肥。     

基于光谱指数的冬小麦变量施肥效应研究

【目的】由适时获得的高光谱数据代替传统繁琐的实验室土壤养分测定数据来进行变量施肥,实现冬小麦高产优质的目标。【方法】本研究利用冬小麦起身期和拔节期冠层光谱数据,选用反映冬小麦长势信息的优化土壤调节植被指数(OSAVI,optimization of soil-adjusted vegetation index)和变量施肥模型进行变量施肥管理(变量区),以相邻地块常规非变量(均一)施肥区(对照区)为对照,研究了不同氮肥处理冬小麦冠层光谱特征及其施肥效应。【结果】变量施肥之后两种氮肥处理在敏感波段670nm和760～900nm处反射率差异明显,而670nm和760～900nm是氮素和冠层的敏感波段,说明进行变量施肥时,利用基于这两个波段组合的光谱指数OSAVI优于其它波段组合的光谱指数;OSAVI不同生育时期的变化情况,反映了变量施肥在调控作物长势及群体结构上的优势;与对照区相比变量区提高产量达378.72kg·ha-1,并降低了各小区产量之间的变异,变量区土壤硝态氮浓度降低,氮肥利用率提高,生态效益较为明显。【结论】该技术通过改善冬小麦群体质量,延缓了植株衰老,促进干物质和氮积累,增加冬小麦产量和氮肥利用率。     

兴安县测土配方施肥数据库的建立与应用

运用GIS、GPS和计算机技术,采用规范化的数据字典,以第二次土壤普查、历年土壤肥料田间试验和土壤监测数据资料为基础。收集整理测土配方施肥野外调查、田间试验和分析化验结果,设计建立兴安县测土配方施肥数据库。实现了对大量数据信息的管理与成果的共享,促进测土配方施肥技术的应用,为农民、基层农业技术人员和涉农行政部门提供信息服务。     

苏南地区变量施肥电子处方图系统的构建与应用

为在苏南地区农村推广变量施肥技术提供一种可能的实施途径,根据苏南地区的农业生产实践经验,探讨一种简易的农田施肥处方的获取途径,并结合百度地图API构建变量施肥电子处方图系统,对系统结构和实现方法进行了详细介绍,重点讨论农田电子地图的构建与应用普通精度GPS模块实现田块快速定位识别的方法。以江苏省南京市双鱼龙庄13.3hm2试验田为测试对象,在Android设备上构建相应的电子处方图系统,并进行基于自然田块的定位识别性能测定试验和变量施肥试验。试验结果表明:系统测试数据稳定,定位信息经过卡尔曼滤波算法处理后,当测试点距离农田边界2m时,定位识别正确率达到86.8%,距离边界2m时,定位识别正确率达到100%。系统指导变量施肥机施肥,其实际播量相对误差小于5.9%。说明本系统能够有效识别作业位置,具备指导田间变量施肥的能力。具备在苏南地区农村推广应用的前景。     

基于径向基函数网络的变量施肥决策研究

应用RBF神经网络模型训练数据,进行施肥决策,并对神经网络训练的数据及其结果进行分析。结果表明,基于RBF神经网络建立的土壤养分、施肥量与产量之间的关系模型,具有较好的估计结果,可用于指导变量施肥。     

丘陵山地精准农业技术体系的分析与展望

精准农业技术是科技含量最高、集成综合性最强的现代农业生产管理技术之一。其核心思想是实时采集、处理空间差异。以地理信息系统、遥感和全球卫星定位系统为主的地理信息技术是精准农业技术体系的核心技术。本文在分析了丘陵山地精准农业五大技术环节构建丘陵山地精准农业技术体系、农田信息获取、农田信息管理和分析、决策分析、决策的田间实施基础上，对丘陵山地精准农业技术体系进行了分析，并提出地理信息技术在丘陵山地精准农业方面研究的主要内容和方向。     

Design and Experiment of Slave Computer Control System for Applying Variable-rate Liquid Fertilizer

In order to increase the applying rate of liquid fertilizer and reduce environmental pollution, a slave computer control system for applying variable-rate liquid fertilizer was designed. The system used SMC as core processor and electrically controlled pressure regulator as execution component. The characteristic equation of the system was obtained by using classical control theory. Results indicated that the characteristic equation met the requirements of routh-criterion, which indicated the working process of the system was stable. Performance of the slave computer was verified via bench tests. Results demonstrated that there was no significant influence on the response from interclass error. The fertilization error was less than 0.9, and the fertilization accuracy was larger than 97%. The liquid fertilizer emitted by the fertilizing devices had no significant difference in uniformity, which met the demands of the slave computer control system for applying variable-rate liquid fertilizer.     

Development and performance assessment of a DC electric variable-rate controller for use on grain drills

Site-specific crop management is a technology that modulates the application rate of field inputs such as seeds, fertilizers, and herbicides based on the needs of each management zone within a field. There are two methods available for changing the seeding rate in fluted-feed-roll type seed drills: (1) changing the active feed-roll length and/or, (2) changing the seed meter drive shaft speed. A possible method to develop a variable-rate seeder is to add a controller to a conventional grain drill which can change the speed of the seed meter drive shaft on-the-go. This was explored in the present study with the following main objectives: (a) to design a DC electric variable-rate controller to change a grain drill from a uniform to a variable-rate seeder, and (b) to determine the response time of the system. A motor control circuit was designed which used the output signals of two encoders as feedback. The system was consisted of: (1) a DC motor with a fixed-ratio gearbox, (2) encoders for sensing the rotational speeds of the grain drill drive wheel and the motor, (3) a GPS receiver, (4) a pulse-with-modulation (PWM) DC motor controller, and (5) a laptop. Dynamic tests were conducted at application rates of 87.5 (low) and 262.5 (high) kg ha⁻¹. Sigmoid equations were best fitted to the transition data from low-to-high and high-to-low seeding rates. Our findings showed that the response times of low-to-high and high-to-low transition rates were 7.4 and 5.2 s, respectively.     

基于知识模型与WebGIS的精准农业处方智能生成系统研究

 【目的】根据土壤采样调查结果，插值生成田块土壤肥力分布图，并以此为基础生成变量施肥处方图指导变量施肥，即可实现节省肥料、提高经济效益和保护环境的目的，是精准农业的核心思想。【方法】本系统可根据不同采样点所得的土壤养分含量，通过Kriging插值获得肥力分布图，经整合多年产量、气象和土壤等基础数据，将作物生产潜力估算、平衡施肥等知识模型与GIS相耦合。【结果】生成用于精准农业变量施肥的处方图，并通过网络予以发布，用户通过计算机网络即可获得施肥田块的作物施肥信息。【结论】构建了基于知识模型与WebGIS的精准农业处方图生成系统的基本框架和处理流程，提高了处方图的合理性和可靠性，实现了通过网络生成和发布处方图，初步解决了目前处方图生成和发布的瓶颈。     

基于光谱指数的冬小麦变量施肥冠层光谱特征研究及产量分析

 【目的】由适时获得的高光谱数据代替传统繁琐的实验室土壤养分测定数据来进行变量施肥，实现冬小麦高产优质的目标。【方法】本研究利用冬小麦起身期和拔节期冠层光谱数据，选用反映冬小麦长势信息的优化土壤调节植被指数（OSAVI，optimization of soil-adjusted vegetation index）和变量施肥模型进行变量施肥管理（变量区），以相邻地块常规非变量（均一）施肥区（对照区）为对照，研究了不同氮肥处理冬小麦冠层光谱特征及其施肥效应。【结果】变量施肥之后两种氮肥处理在敏感波段670 nm和760～900 nm处反射率差异明显，而670nm和760～900nm是氮素和冠层的敏感波段，说明进行变量施肥时，利用基于这两个波段组合的光谱指数OSAVI优于其它波段组合的光谱指数；SAVI不同生育时期的变化情况，反映了变量施肥在调控作物长势及群体结构上的优势；与对照区相比变量区提高产量达378.72 kg•ha-1，并降低了各小区产量之间的变异,变量区土壤硝态氮浓度降低，氮肥利用率提高，生态效益较为明显。【结论】该技术通过改善冬小麦群体质量，延缓了植株衰老，促进干物质和氮积累，增加冬小麦产量和氮肥利用率。     

农田精确施肥决策支持系统的设计和实现

 采用GIS组件Mapobjects,以作物管理知识模型为智能决策支撑,将GIS、GPS和模型进行耦合与集成,建立基于田区作物产量、土壤养分和苗情监测的农田精确施肥决策支持系统。本系统可接受GPS信号、录入与修改属性数据,查询和分析农田信息的时空差异,生成基于田区差异的肥料运筹和播种密度处方。系统在南京六合水稻示范区进行了模拟应用。结果表明,该区在产量提高的同时,施氮量由采用农户常规管理220 kg·ha-1减少为183.4kg·ha-1,在空间尺度上,既有效补充了严重缺氮的地块,也避免了在不需再投或只需少投