遥感与地统计方法在表层土壤有机碳空间格局 研究中的应用比较

土壤有机碳为土壤肥力的核心指标之一,精确、及时、低耗的土壤有机碳空间格局估测对促进精准农业的发展和科学施肥具有重要意义,分别利用地统计方法和遥感技术测定法分析了海伦市表层土壤有机碳的空间分布格局,发现： 1）表层土壤有机碳与遥感影像的TM1波段之间存在着极显著的相关性（p＜0.01）,而与TM2、TM3和NDSVI显著相关（p＜0.05）; 2）通过对两种方法所得结果比较得出在精度基本一致的前提下,遥感技术测定法所需样本量低于地统计法所需样本量,且前者所得结果与当地实际情况更为相符,是一种潜在、高效的表层土壤有机碳空间格局研究方法。     

精确定量施肥对再生稻生长发育及产量的效应分析

为了探讨精确定量施肥对再生稻的增产效应,摸清再生稻养分需求规律,通过大田试验,以‘富优1号’为材料,设置精确定量施肥处理、专用配方肥处理、专用配方肥+小调整处理、常规施肥对照处理和无肥空白处理,研究精确定量施肥对再生稻产量及其构成因素的影响,以及再生稻生育进程的影响。结果表明精确定量施肥处理产量高达218kg/667m2,较常规施肥和不施肥处理分别增产21.7%和69.7%;精确定量施肥能提高单位面积有效穗数、千粒重、结实率,延迟再生稻生育进程。     

基于NDVI时间序列数据的施肥方式遥感识别方法

农产品生产过程时空动态监测是有机/绿色农产品认证亟待解决的问题,不同施肥方式的时空精准识别是解决该问题的关键。本文以美国加州大学戴维斯分校长期定位实验为基本材料,利用时间序列Landsat8和Sentinel-2影像研究长期施肥实验下不同施肥处理轮作地块的植被指数时间序列,对比分析不同施肥处理NDVI的差异以及NDVI与产量的相关性。结果表明:1)不同施肥处理下的NDVI时间序列曲线总体趋势相似,有机肥与化肥处理NDVI时间序列曲线差异较大;2)不同施肥处理NDVI随作物生长期呈现规律变化,生长初期和后期有机肥处理NDVI均值高于化肥处理,生长中期化肥处理高于有机肥处理;3)不同施肥处理下的NDVI与产量之间相关系数随作物生长期有规律变化,应用植被指数进行遥感估产需要考虑不同施肥处理的影响。研究成果初步探讨了利用不同施肥处理NDVI时间序列差异、NDVI与产量相关性差异区分有机肥与其他施肥方式,有望为有机/绿色农业的时空动态监测与认证提供遥感技术支持,深化遥感技术在农业领域应用。     

早稻抛秧精确定量施肥对生育期和产量的影响

试验结果表明:早稻抛秧精确定量施肥与生育期和产量之间关系密切,精确定量施肥方法的分蘖发生早,分蘖高峰期、拨节期、始穗期、齐穗期均比对照提早1 d,全生育期缩短1 d;精确定量施肥方法的667 m2产531.4 kg,比常规栽培增加20.7 kg,增幅为4.05%;纯收益均比对照增加56.7元,增幅为12.6%。     

张家界地貌风光及其产业导向

用遥感技术对张家界地貌进行了研究，分析了张家界地貌的产业导向和开发效益，提出了进一步发展的举措。     

精确灌溉与施肥自动化管理系统的研制与实现

精准灌溉与施肥自动管理系统是利用人工智能技术，在收集气象资料和田间试验的基础上，依据农田水量平衡原理与作物目标产量及土壤养分状况、土壤类型、土壤墒情等资料信息，采用C语言编程而建立的。控制器以单片机为核心，高精度土壤水分探测仪、喷灌、施肥罐与控制器相连接，形成一个完整的土壤水分探头水分传感，控制器采集数据，通过人机对话与菜单选择相结合的方式，自动给出作物各生育期所需灌水量和施肥量，由控制器控制喷灌流量，自动完成灌溉施肥过程。系统可针对不同的作物、不同地域、不同时期的气候与作物生长状况，判断土壤储水量是否下降至作物灌水的下限指标，根据作物需肥量，精确确定灌溉和施肥量；系统在运行时，可以根据地块的宽度自动调节喷灌射程，还可根据地块面积划分为若干个小区，根据肥料的兼溶性，配制肥料，自动调节肥料的喷施浓度，喷施流量，实现自动精确灌溉施肥。系统可提供小麦、玉米、棉花等7种作物精准灌溉与施肥的决策实施方案，并具有良好的扩展性。     

我国林业遥感技术的发展及应用

林业资源是人类重要的生物资源,涉及林业资源的调查和监测工作专业性强,工作量大。遥感技术作为一种空间探测技术,在林业资源调查和监测方面发挥了积极作用。本文从我国林业遥感技术的起步开始,介绍了我国林业遥感技术的发展历程,并从森林资源调查、森林信息提取、森林动态监测和林业执法监察方面总结和分析了林业遥感技术在我国林业中的具体应用,为林业遥感技术的进一步研究和应用提供参考。     

遥感技术在开发建设项目水土保持监测中的应用——以洪家渡水电站为例

以洪家渡水电站为例介绍了遥感技术在开发建设项目水土保持监测中应用的工作流程和关键步骤。结果表明,应用遥感监测洪家渡水电站实施的各项水土保持措施,总体精度达到了94%,能获得项目建设前和竣工验收期水土流失的精确数据、地表扰动面积及其分布。     

精密施肥机的研究与应用

对国内外现有施肥技术现状进行了调研，结合中国的国情,研究开发出了实用可靠高精密度的施肥机系统。该系统主要由主控制器、高精度的EC、pH传感器，液压水表阀门、压力调节阀、压力计、过滤器、肥料泵等元件组成，在灌溉施肥过程中，肥料泵以微量的脉冲注肥，可以保证精确的肥料施用剂量。该施肥机采用模块化设计，具有结构简单可靠、适用范围广、控制精度高、界面友好等优点，实现了对作物的高产优质栽培所需要的合理营养供给。     

基于机器视觉的玉米施肥智能机器系统设计概述

分析了采用机器视觉识别大田玉米的生长状况进而实现大田玉米定时、定点、变量精确施肥和实现农业机组的视觉自主导航和无人驾驶的机理。重点介绍了开发研制的玉米施肥智能机器系统的总体设计和所采取的相关技术的概况。     

一种精确农业自动变量施肥技术及其实施

该文介绍一种自制的实现精确农业自动变量施肥作业的变量施肥系统。该系统基于DGPS卫星定位原理，将GPS、GIS与DDS相结合，进行施肥作业决策，决策的施肥数据写在IC卡上。当施肥机在田间工作时，通过装备在施肥机上的GPS接收的位置数据触发存储在IC卡的施肥决策指令，用该指令通过单片机去控制施肥机上的排肥轴的转速，实现精确农业自动变量施肥作业。田间试验表明，该系统能够实现精确农业意义上的变量施肥作业。     

基于WebGIS的小麦精准施肥决策系统

为发展小麦精准施肥技术,在测土配方施肥技术基础上,利用Web Services、元数据、空间插值和AJAX技术,结合VS2005、ArcGIS 9.3和SQL Server 2005等软件,在.NET平台上构建了“基于WebGIS的小麦精准施肥决策系统”,系统采用4层架构设计,具有信息查询与定位、施肥决策、处方信息发布与共享等功能;系统定量计算了河南滑县22个乡镇的小麦精准施肥数据,实现了小麦处方信息的Web在线实时决策和发布,以及处方图的制作、生成和发布的半自动化。结果表明,基于元数据的处方图可以脱离GIS平台的限制,实现处方信息的多源和多系统自由共享。     

基于改进的BP神经网络集成的作物精准施肥模型

作物最优施肥量与土壤养分含量、产量之间存在复杂的非线性关系。为更加准确地模拟这种关系,提出一种改进的的BP神经网络集成方法。该方法采用K-均值聚类优选神经网络个体,采用拉格朗日乘子方法计算待集成的神经网络个体的权值。然后,基于农田肥料效应试验数据,以土壤养分含量和施肥量作为神经网络的输入,以产量作为神经网络的输出,建立了作物精准施肥模型。该模型通过求解一个非线性规划问题,能同时获得最大产量和最优施肥量。试验结果表明,在施肥模型的拟合精度方面,改进的神经网络集成方法（其均方根误差为64.54）明显优于单个神经网络方法（其均方根误差为169.74）。而且,作为一种定量模型,基于改进的神经网络集成的施肥模型优于传统施肥模型,能有效地指导精准施肥。     

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。     

风送式水稻侧深精准施肥装置的设计与试验

针对中国水稻施肥机械化程度低,传统撒施肥料利用率低、施肥量大的现状,结合侧深施肥农艺特点,对风送式排肥方法进行了理论分析,研制了风送式水稻侧深精准施肥装置。该装置采用模块化设计与乘坐式插秧机配套使用,采用电机驱动排肥、风送肥料、全球定位系统(global position system,GPS)测速的工作原理,侧位深施化肥的施肥方式,采用车辆行驶速度与排肥驱动电机转速实时匹配的精准施肥控制方法。设备在黑龙江七星农场开展了田间实际作业试验。试验表明,该装置与插秧机配合使用时能一次性完成插秧与侧深精准施肥作业,当预置施肥量为300 kg/hm2,车辆稳定行驶速度为1 m/s时,施肥量偏差控制在5.82%以内,能够较好的满足实际生产需求。该研究为开展水稻变量施肥控制技术研究和水稻侧深施肥装置的研发提供了参考。     

2F-6-BP1型变量配肥施肥机的研制与试验

针对国内与大马力拖拉机配套应用施肥机型缺乏的问题,该文应用变量配肥施肥技术,设计了2F-6-BP1型变量配肥施肥机。施肥机通过GPS系统获取车辆在田间的位置信息,通过预先加载的施肥处方图,获取当前位置的目标施肥量,采用称重法反馈肥料流量信息,并按照当前车辆行进速度,实时调整施肥量,进行变量配肥施肥作业,达到精准施肥目的。对2F-6-BP1型变量施肥机系统设计、工作原理及试验情况进行了介绍。室内外试验结果表明,该变量配肥施肥机称重系统的最大称量误差为0.65%,施肥精度可达到95%以上,可实现精准施肥作业,具有良好的经济性和实用性。     

大数据时代精准施肥模式实现路径及其技术和方法研究展望

自上世纪70年代起，我国开展了田间养分精准管理方法与技术的研究和推广，包括测土配方施肥、土壤养分测试和作物营养诊断，积累了大量土壤类型、肥力等基础数据以及农村地籍调查、农业普查、作物需肥规律等田间养分管理相关数据。但田间养分精准管理目前依旧存在重研究、轻应用，重理论、轻技术，专业分工太细，分割化、碎片化严重，传统与现代融合不够，可实际应用的产品、技术较少，农户体验差等问题。日渐成熟的信息互联、互通、互享技术与平台，功能日益强化的人工智能技术等，为实现田间养分管理走向精细化、信息化与系统化，进而为实现跨越式发展提供了契机。本文从我国农田经营分散的实际国情出发，根据精准施肥原理、认识与定位，提出了“基准+精准”模式的田间养分管理方案，以测土配方施肥为基础，结合数据挖掘技术对现有数据进行综合分析，更新制定当年田间养分管理“基准”施肥方案，包括基肥和追肥的施用数量及施用时间，同时利用云GIS可实现农田数据的空间信息化和施肥方案田块化管理的可视化，为移动端施肥方案的推送和实现田块尺度上的信息化精细管理奠定基础。以数字图像无损诊断作为技术支撑，通过机器学习作物数字图像特征参数来建立营养诊断模型，判断得出作物营养胁迫种类及程度，从而对当季田间作物长势及营养状况进行准实时监测与评价，进而实现对田间“基准”施肥方案特别是追肥施用的“精准”修正。最后通过构建“云+手持终端+数字图像”系统架构实现“基准方案推送—无损诊断—精准修订—成效反馈—方案优化”的动态实施和更新，对测土配方施肥技术体系进行完善，同时实现相关成果更新和持续利用，解决成果应用的“最后一公里”问题。     

温室自动施肥机的设计与仿真

精密施肥是精确农业作业体系中的重要环节之一,近年来人们对设施温室精密施肥的要求愈加迫切。该文主要设计一款小型、精准、实用的设施温室自动施肥机。该施肥机采用ARM9 S3C2440微处理器作为电路控制模块的核心,配备料位监测预警装置;采用槽轮式施肥装置,槽轮选择对颗粒肥料具有良好填充和排出效果的锥形圆弧凹槽断面,通过控制步进电动机的脉冲频率控制槽轮转动的圈数,进而控制施肥装置的施肥量。该文利用Solid Works完成施肥机的结构建模,用Simulation对其主要受力部位进行强度校核,验证其结构的可行性;采用EDEM软件对施肥机构的排肥效果进行仿真模拟,验证该施肥装置可以均匀、稳定、连续地将肥料排出施肥装置;建立施肥装置实体模型进行施肥量验证试验,试验结果表明,在5、10、15、20 r/min 4种转速下,试验得到的排肥量实际值与理论值的最大误差为2.42%,小于3%,这说明所设计的施肥装置在不同的转速下仍可以达到较高的排肥精度,可以实现精确施肥的目标。     

基于部分预算法的玉米大田变量施肥经济效益分析

为明确精准农业技术的应用效果和经济效益,促进精准农业技术在中国的推广应用.该研究基于田间50 m×50 m土壤碱解氮测定数据,采用目标产量模型,设计了变量施氮处方进行变量施氮试验,以相邻地块常规均一施肥区为对照.采用部分预算法评价从均一施肥措施改变为变量施肥措施后的经济效益.结果表明:变量施肥比常规统一施肥显著减少了19.4%的氮肥用量,产量增加了1.8%;从常规统一施肥改变为变量施肥后净收益增加了383.23元/hm2,增加投资部分的投资收益率为753%,远大于可接受的最低年收益率105%.综上,在规模农场采用变量施肥相关变量施肥装备和软件进行变量施肥管理可以减少氮肥施用量,增加作物产量,从而提高农场种植的经济效益,具有良好的推广价值,制定变量施肥机的购置补贴政策有利于进一步促进变量施肥技术在大规模农场的推广应用.     

抑菌剂浇施与不均匀施肥对玉米马铃薯生长和产量的影响

农业生产中,肥料和抑菌性农药施用是两种重要的农业生产技术。在施肥过程中,点状和条状施肥是主要的施肥方式,易导致作物生长期内土壤养分以斑块状分布,因此根系趋肥性对农田中作物获取养分具有重要性。而在施用抑菌性农药时,药剂能够通过淋溶等过程进入土体中,对土壤生态环境和根-土过程产生直接或间接的影响。然而目前有关农药施用是否影响作物根系趋肥性,进而改变产量表现还不清楚。本研究选用旱地主要粮食作物玉米和马铃薯为研究对象,通过等量肥料下隔行施用的方式构建土壤养分斑块,在此基础上进行广谱性杀菌剂浇施土壤,研究抑菌性农药对作物利用异质性养分的影响。两年的大田试验数据表明,一定程度上,抑菌剂浇施和隔行施肥能够显著地影响作物的植株生物量、产量,根系生物量及分布,且对玉米生物量影响具显著交互效应,表现为隔行施肥对生物量的显著提高发生在抑菌剂浇施条件下,而抑菌剂对玉米生物量的提高则主要表现在隔行施肥条件下。同时,抑菌剂浇施能够提高作物的根系觅养精确度,其中在马铃薯上达到显著水平,表明抑菌剂浇施对作物适应土壤养分斑块具有一定的促进作用。当然,抑菌农药和养分斑块在影响作物生长过程中的显著性受作物类型和种植年份的影响,具有复杂性。因此,进一步针对不同作物、生态环境和栽培措施,探讨抑菌剂农药在作物适应养分斑块中的作用以及对作物根系趋肥的影响机制,对于了解农药施用对化肥利用的影响具有潜在的价值。