【摘要】：我國農(nóng)業(yè)正從傳統(tǒng)的粗獷式向現(xiàn)代的精準式方向發(fā)展,可變量技術(shù)是實施精準農(nóng)業(yè)的重要手段。變量施肥不僅具有高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)等特點,還具有科學(xué)性、合理性以及針對性,目前已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)科學(xué)施肥的典范。變量施肥能夠有效地減少環(huán)境污染,提高作物的品質(zhì)和產(chǎn)量,減少化肥的投入量,降低生產(chǎn)成本,在現(xiàn)代化精準農(nóng)業(yè)發(fā)展進程中具有深遠的戰(zhàn)略意義。然而在我國的農(nóng)村地區(qū),田間化肥的施用仍然以人工撒播方式為主,勞動效率低下。上個世紀90年代以來,許多發(fā)達國家研制出各具特色的變量施肥機,變量施肥系統(tǒng)一般附帶導(dǎo)航、采集土壤樣品、生成電子地圖、實時記錄作業(yè)信息等額外的功能,但大多總體造價高,且實際作業(yè)效果受到土壤環(huán)境等因素影響較大。近年來,我國變量施肥技術(shù)取得了較大的發(fā)展,在變量施肥處方制定、肥料配比施入等領(lǐng)域都取得了很多成果,但主體技術(shù)形式與國外相似,由于成本高、操作復(fù)雜等原因,相關(guān)研究成果主要局限在科研領(lǐng)域,在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較少,尤其無法在廣大農(nóng)村推廣使用。本文針對我國南方農(nóng)村農(nóng)業(yè)生產(chǎn)按戶分散作業(yè)、不同農(nóng)戶農(nóng)田護理差異顯著、單戶田塊面積小、單個田塊土壤肥力狀況相對均勻等特點,并結(jié)合農(nóng)戶基肥施肥作業(yè)中最為關(guān)注的兩個實際問題:確定單個自然田塊的目標施肥量和實現(xiàn)單個自然田塊的施肥均勻性,提出了基于畝產(chǎn)潛力和目標產(chǎn)量的變量施肥電子處方圖的構(gòu)建方案及實現(xiàn)方法,開發(fā)出可以指導(dǎo)變量施肥機械作業(yè)的電子處方圖軟件系統(tǒng),可以自動確定作業(yè)田塊的目標施肥量,實現(xiàn)不同自然田塊內(nèi)的變量施肥和單個自然田塊內(nèi)的均勻施肥作業(yè)。具體的研究內(nèi)容和研究成果如下:(1)基于農(nóng)村自然田塊的電子地圖構(gòu)建:不同農(nóng)戶間的田塊,通過長期的耕作形成了比較穩(wěn)定的自然邊界,為了識別田塊的地理位置,將自然邊界等效成不規(guī)則多邊形,應(yīng)用高精度GPS測量儀記錄多邊形頂點的經(jīng)緯度坐標,構(gòu)建基于自然田塊的電子地圖。(2)設(shè)計基于自然田塊的定位算法:將農(nóng)村單個自然田塊作為變量施肥的作業(yè)單元,采用角度累加算法完成對自然田塊的定位識別,在實際應(yīng)用時,根據(jù)已經(jīng)建立的電子地圖,可以應(yīng)用普通精度GPS模塊實現(xiàn)對自然田塊的定位。(3)基于自然田塊的畝產(chǎn)潛力數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建:在農(nóng)村,同一區(qū)域內(nèi)由不同農(nóng)戶經(jīng)營的相鄰田塊的土壤肥力狀況可能存在較大差異,導(dǎo)致畝產(chǎn)潛力的不同,畝產(chǎn)潛力綜合反映了田塊的肥力狀況,在多年耕作基礎(chǔ)上,農(nóng)戶對自家農(nóng)田的畝產(chǎn)潛力有比較清楚的認識,通過對農(nóng)戶經(jīng)營的自然田塊畝產(chǎn)潛力的調(diào)查,可以建立基于自然田塊的畝產(chǎn)潛力數(shù)據(jù)庫.(4)基于目標產(chǎn)量的施肥策略:農(nóng)業(yè)主管部門和相關(guān)農(nóng)業(yè)科技部門在長期實踐基礎(chǔ)上,總結(jié)出容易被農(nóng)戶理解和接受的目標產(chǎn)量和施肥量之間的對應(yīng)關(guān)系,本文采用這種對應(yīng)關(guān)系構(gòu)建出基于目標產(chǎn)量的施肥策略,結(jié)合自然田塊畝產(chǎn)潛力數(shù)據(jù),提供目標施肥量數(shù)據(jù)。(5)變量施肥電子處方圖軟件系統(tǒng)的構(gòu)建:基于自然田塊的電子地圖、自然田塊定位算法、畝產(chǎn)潛力數(shù)據(jù)庫和基于目標產(chǎn)量的施肥策略共同構(gòu)建成變量施肥電子處方圖軟件系統(tǒng),本文基于Android開發(fā)了一款簡單實用的變量施肥電子處方圖軟件系統(tǒng),該軟件系統(tǒng)能夠通過藍牙與硬件設(shè)備進行數(shù)據(jù)通訊,從而達到記錄田間作業(yè)信息和發(fā)送變量施肥控制信息的功能。(6)田間性能測試:將開發(fā)的變量施肥電子處方圖軟件系統(tǒng)安裝在Android系統(tǒng)手機上開展了性能測試實驗,軟件系統(tǒng)能利用普通精度GPS模塊采集的信息完成自然田塊的定位,通過手機藍牙功能向具有藍牙通訊功能的硬件設(shè)備提供目標施肥量信息,并接收硬件設(shè)備傳送的作業(yè)信息,記錄形成田間變量施肥作業(yè)數(shù)據(jù)文件。田間測試結(jié)果表明:本文開發(fā)的基于畝產(chǎn)潛力和目標產(chǎn)量的變量施肥電子處方圖軟件系統(tǒng)能實現(xiàn)有效識別作業(yè)田塊的位置信息,根據(jù)作業(yè)田塊的畝產(chǎn)潛力和目標產(chǎn)量,結(jié)合內(nèi)嵌的施肥策略正確給出目標施肥量,實現(xiàn)以自然田塊為處理單元的變量施肥作業(yè),適合我國農(nóng)村散戶使用。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP311.52;S224.2

【參考文獻】

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本文編號：2361135