【摘要】：精準(zhǔn)施肥是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的標(biāo)志性技術(shù)。本文以烤煙精準(zhǔn)施肥作為研究內(nèi)容,對不同地形條件下烤煙精準(zhǔn)養(yǎng)分管理中的土壤取樣、施肥指標(biāo)體系、分散經(jīng)營條件下養(yǎng)分分區(qū)管理與適度規(guī)模經(jīng)營的精準(zhǔn)養(yǎng)分管理、變量施肥機設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)進行了研究,為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)論如下： 精準(zhǔn)施肥是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的標(biāo)志性技術(shù)。本文以烤煙精準(zhǔn)施肥作為研究內(nèi)容,對不同地形條件下烤煙精準(zhǔn)養(yǎng)分管理中的土壤取樣、施肥指標(biāo)體系、分散經(jīng)營條件下養(yǎng)分分區(qū)管理與適度規(guī)模經(jīng)營的精準(zhǔn)養(yǎng)分管理、變量施肥機設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)進行了研究,為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)論如下： 1.土壤養(yǎng)分和pH值的塊金效應(yīng)為強到中等,變異來源主要為結(jié)構(gòu)變異,滿足地統(tǒng)計和插值分析的基本條件,適合精準(zhǔn)養(yǎng)分管理。4種地形的有效變程平均值順序為pH值有機質(zhì)堿解氮有效磷速效鉀,該規(guī)律和烤煙磷、鉀養(yǎng)分過量投入相符合。同一土壤測試指標(biāo)在不同地形條件數(shù)據(jù)分布和最優(yōu)擬合模型不完全相同,同一指標(biāo)同一地點2010、2013年的數(shù)據(jù)分布和最優(yōu)擬合模型也不完全相同,模型的時空穩(wěn)定性差,時空改變都需要規(guī)模采樣,限制了其在指導(dǎo)施肥中的應(yīng)用能力。 2.用于養(yǎng)分管理的植煙土壤取樣,基于Cochran公式,置信水平設(shè)定為90%,允許誤差設(shè)定為15%時,可以滿足施肥推薦的要求,此時,緩坡地、壩子地和平原的土壤樣品代表面積分別為0.73hm2、1.01～1.56hm2、1.92hm2。用于精準(zhǔn)養(yǎng)分管理的植煙土壤網(wǎng)格取樣,根據(jù)半方差分析,緩坡地、壩子地和平原煙田的網(wǎng)格取樣最大間距分布為58.2m、134.4～177.5m、234.0m。 3.田間試驗表明：黃壤烤煙養(yǎng)分吸收的主要問題是旺長期前磷鉀養(yǎng)分吸收(4%、4%)偏低、成熟期氮素吸收(35.5%)偏高、導(dǎo)致干物質(zhì)積累偏晚,百公斤商品煙葉的N、P2O5、K2O需求分別為4.51kg、0.29kg、5.31kg。水稻土烤煙氮磷鉀養(yǎng)分吸收主要集中在40～80d；旺長期前磷鉀養(yǎng)分吸收(6.1%、3.7%)偏低是養(yǎng)分吸收的主要問題,百公斤商品煙葉的N、P2O5、K20需求分別為4.25kg、0.41kg、6.29kg。農(nóng)戶調(diào)查表明：習(xí)慣施肥的主要問題是氮、磷、鉀肥料投入高于烤煙需求量,而有機肥投入不足,N、P2O5、K2O盈余分別為35.7kg/hm2、103.5kg/hm2、169.5kg/hm2,碳虧缺438.0kg/hm2。 4.根據(jù)貴州省黔北田間試驗、農(nóng)戶調(diào)查、植煙土壤養(yǎng)分含量的頻率分布、養(yǎng)分分級文獻建立貴州黔北煙草施肥指標(biāo)體系。把遵義市植煙土壤養(yǎng)分應(yīng)用于黔北施肥指標(biāo)體系,計算遵義市煙草平均養(yǎng)分推薦為：基肥N、P2O5、K2O推薦量分別為64.58kg/hm2、75.1kg/hm2、157.65kg/hm2;追肥N、P2O5、K2O推薦量分別為27.68kg/hm2、Okg/hm2、55.35kg/hm2。提出基肥配方為“10-11-24”,追肥配方保留原有農(nóng)戶習(xí)慣施肥的追肥配方“15-0-30”。 5.提出無變量機具支持情況下分散經(jīng)營土壤養(yǎng)分管理分區(qū)的基本步驟。即：土壤養(yǎng)分插值、以地塊為單元統(tǒng)計土壤養(yǎng)分、依據(jù)施肥模型針對地塊進行肥料養(yǎng)分推薦、聚類分析地塊肥料養(yǎng)分形成針對地塊的養(yǎng)分管理分區(qū)。規(guī)模經(jīng)營且變量施肥機支持的情況下,以“大配方、小調(diào)整”模式進行烤煙養(yǎng)分管理。在一個區(qū)域內(nèi),使用相同的肥料配方,以氮素養(yǎng)分推薦量調(diào)整肥料用量；土壤養(yǎng)分插值用來計算養(yǎng)分推薦量,直接使用變量施肥機執(zhí)行施肥處方,區(qū)別于人工施肥情況下簡化操作單元而建立的養(yǎng)分管理分區(qū)。 6.基于以上研究設(shè)計一款基于施肥處方地圖的變量施肥機,主要包括處方生成模塊和處方執(zhí)行模塊。處方生成模塊根據(jù)土壤測試數(shù)據(jù)、邊界地圖、施肥模型自動計算養(yǎng)分推薦量,生成空間地理數(shù)字處方;處方執(zhí)行模塊核心硬件包括集GPS數(shù)據(jù)采集、科學(xué)計算、變量施肥控制的控制器終端,由排肥渦桿、外殼、驅(qū)動電機等部件組成的排肥器；處方執(zhí)行模塊軟件負(fù)責(zé)驅(qū)動GPS、電機、速度傳感器、并監(jiān)聽各部件狀態(tài),根據(jù)施肥機位置信息執(zhí)行施肥處方。 7.分散經(jīng)營條件下的精準(zhǔn)養(yǎng)分管理可以節(jié)約氮、磷肥料分別為10.7%、10.3%,增產(chǎn)增收5454.63元/hm2,扣除因增加鉀肥0.5%和土壤測試成本,精準(zhǔn)養(yǎng)分管理節(jié)本增效5140.9元/hm2。規(guī)模經(jīng)營條件下應(yīng)用變量施肥機的精準(zhǔn)養(yǎng)分管理較農(nóng)戶習(xí)慣施肥可節(jié)省肥料4.6%,縮小因農(nóng)田養(yǎng)分變異導(dǎo)致的作物長勢差異,使株高的變異系數(shù)下降29.6%,提高作物產(chǎn)量和改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)(中等煙率增加13.05%),節(jié)本增效4310.65元/hm2,具有較好的經(jīng)濟和社會效益。 創(chuàng)新點 1.設(shè)計研制國內(nèi)首款具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煙草變量施肥機,針對土壤養(yǎng)分空間變異,在不同管理單元實現(xiàn)變量施肥,在同一管理單元施肥均勻,農(nóng)田應(yīng)用表明：該施肥機能夠節(jié)省肥料、提高作物整齊度、增加產(chǎn)量、改善品質(zhì)、增加農(nóng)田收益,具有較好的經(jīng)濟和社會效益。 2.通過研究烤煙養(yǎng)分吸收規(guī)律、養(yǎng)分推薦分級指標(biāo)、土壤養(yǎng)分空間分布、農(nóng)田養(yǎng)分分區(qū)管理,建立了以數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)、以決策平臺為中心、以變量施肥機械為手段的精準(zhǔn)施肥技術(shù)體系和管理平臺。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S572

【參考文獻】

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本文編號：2303240