1、第16卷第6期現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)Jun.2009精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)變量施肥技術(shù)研究進(jìn)展樊金海(山西省靜樂縣農(nóng)業(yè)局土壤肥料站,山西靜樂035100)摘 要:筆者以精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)為研究背景,深入分析了變量施肥技術(shù)的研究內(nèi)容及國內(nèi)外研究進(jìn)展,并且認(rèn)為精確農(nóng)業(yè)變量施肥技術(shù)是依據(jù)對大塊農(nóng)田網(wǎng)格劃分、土壤養(yǎng)分的空間差異及作物生長和產(chǎn)量形成對養(yǎng)分吸收的不同需求來施肥,這樣更有目的性和針對性,實(shí)現(xiàn)了因土、因作物、因時全面平衡施肥,有利于肥料的吸收,減少浪費(fèi),有明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。關(guān)鍵詞:精準(zhǔn)農(nóng)業(yè);變量施肥;土壤中圖分類號:S147 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1005-4650(2009)06-0079-0220世紀(jì),世界進(jìn)入了一

2、個新的變革的時代,其變革表現(xiàn)為兩股潮流,一股是信息技術(shù)為核心的技術(shù)變革浪潮,另一股是環(huán)境保護(hù)為特征的綠色變革浪潮。資源和環(huán)境己經(jīng)成為中國經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步提升的瓶頸之一。環(huán)境友好、資源節(jié)約己成為共識,也是科學(xué)發(fā)展觀的重要內(nèi)容之一。的,又要保護(hù)好人類賴以生存的大氣、淡水、海洋、土地和森林等自然資源和環(huán)境,使子孫后代能夠永續(xù)發(fā)展和安居樂業(yè)。可持續(xù)發(fā)展的核心是發(fā)展,但要求在保護(hù)環(huán)境、資源永3續(xù)利用的前提下進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展。我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施,必然要經(jīng)過由粗放經(jīng)營向集約經(jīng)營轉(zhuǎn)變的過程已經(jīng)成為共識。農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,需要不斷提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率和資源的利用率。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的意義或效益主要表現(xiàn)為2個方面:

3、¹減少投入,提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。在作物田塊內(nèi),依據(jù)特定小區(qū)的作物生產(chǎn)潛力而投入不同水平的管理(變量播種、施肥、噴藥等),通過提高化肥、農(nóng)藥的有效利用率來降低農(nóng)用成本,同時降低作物中有毒物質(zhì)的殘留量,提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。º保護(hù)環(huán)境。減少因農(nóng)業(yè)化學(xué)物質(zhì)的濫用造成環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。由于未被利用的氮生成有害氣體向大氣揮發(fā),形成大氣污染源;另一部分未被利用的氮、磷向水體淋溶,形成水體富營養(yǎng)化的/面源0污染源。實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是保持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑,達(dá)到經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益的同步協(xié)調(diào)發(fā)展。1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)生背景20世紀(jì)50年代的美國農(nóng)業(yè)已經(jīng)普遍采用規(guī)模化經(jīng)營管理,伴隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的化

4、肥和農(nóng)藥的大量投入,這些生產(chǎn)資料的投入是均勻分布于農(nóng)田中的,而事實(shí)上,同一塊田里,土壤肥力、質(zhì)地、含水量、有機(jī)質(zhì)等條件往往存在很大的差異,雜草、蟲害、病害等的發(fā)生也是不均勻的。因此肥料和農(nóng)藥的施用和利用率受到極大影響1。美國農(nóng)場的這種高投入長期積累的結(jié)果,必然是環(huán)境的負(fù)面影響以及農(nóng)產(chǎn)品成本的提高。20世紀(jì)70年代起開始注意土壤和農(nóng)作物條件的變化與改善管理的關(guān)系。農(nóng)學(xué)家在生產(chǎn)實(shí)踐、栽培管理、測土施肥和病蟲害防治等工作中,揭示農(nóng)田內(nèi)小區(qū)作物產(chǎn)量和生長環(huán)境條件明顯的時空差異性。美國一些農(nóng)業(yè)科研部門、大學(xué)及農(nóng)業(yè)裝備企業(yè)紛紛組織起來,尋求一種可行的經(jīng)營管理模式,這種模式能依據(jù)當(dāng)?shù)禺?dāng)時的具體情況,制定灌溉

5、、排水、中耕、施肥和噴藥等農(nóng)業(yè)作業(yè)措施,并在高度發(fā)達(dá)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化和信息化技術(shù)指導(dǎo)下進(jìn)行控制作業(yè),提出了/精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)0或類似概念2。20世紀(jì)80年代初己有精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)概念的商業(yè)化應(yīng)用,20世紀(jì)80年代后期和20世紀(jì)90年代以來,隨著全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)、數(shù)據(jù)采集傳感器、變率處理技術(shù)、智能化農(nóng)業(yè)裝備及決策支持系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)在美國等發(fā)達(dá)國家蓬勃興起。/prec-isionagriculture0一詞是由明尼蘇達(dá)大學(xué)土壤系程惠賢在1992年首先使用的。3 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)變量施肥內(nèi)容及國內(nèi)外研究動態(tài)3.1 研究內(nèi)容精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)變量施肥是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中最核心技術(shù)之一。精準(zhǔn)施肥最早來源于/按田間具

6、體情況的作物管理0即SSCM(site-specificcropmanagement)技術(shù)之一。SSCM是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的精髓,強(qiáng)調(diào)田間不同地點(diǎn)之間的差異性,克服肥料、種子、水分、農(nóng)藥等使用的不合理性,即依據(jù)土壤條件的差異實(shí)施有區(qū)別的管理4。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)從理論上講,可以使肥料投入合理,在基本穩(wěn)定產(chǎn)量前提下,提高品質(zhì)、降低過量施肥對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的危害。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)變量施肥技術(shù)研究內(nèi)容包括:¹土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)空間信息和產(chǎn)量信息獲取:º產(chǎn)量限制因子、控制因子的分析;»施肥模型的研制和選用;¼確定處方單元大小;½處方圖生成并交智能農(nóng)機(jī)作業(yè);¾精準(zhǔn)施肥單項(xiàng)技術(shù)環(huán)

7、境經(jīng)濟(jì)效益分析和評價(jià)并反饋到施肥模型。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)變量施肥技術(shù)的研究步驟:(下轉(zhuǎn)第91頁)2 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究意義可持續(xù)發(fā)展是全球發(fā)展的主題。可持續(xù)發(fā)展是指經(jīng)濟(jì)、社會、資源和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。既要達(dá)到發(fā)展經(jīng)濟(jì)的目收稿日期:2009-05-23:(),男,第6期 元朔山野生觀賞植物調(diào)查與園林應(yīng)用探討 25科52屬。作為青海東部腹地的一處野生植物聚集地,元朔山的氣候條件和地理環(huán)境與西寧市大部分地區(qū)相似,山上生長的植物生態(tài)特征既有融入性,又有代表性。在西寧地區(qū)園林建設(shè)和城市綠化中可以引種栽培,以達(dá)到補(bǔ)遺拾缺,豐富內(nèi)涵的效果。本土植物的應(yīng)用可以保證較高綠化的成活率,又能夠真切的出反映該區(qū)域的自然風(fēng)貌和地域文化

8、特色,降低建管成本,減少資源浪費(fèi),有利于達(dá)到理想的植物配置和造景的效果。91參考文獻(xiàn)1大通縣志編纂委員會.大通縣志M.陜西:陜西人民出版社,1993.2西寧植物志編輯委員會.西寧市植物志M.北京:中國藏學(xué)出版社,1999.3張忠孝.青海地理M.青海:青海人民出版社,2004.4孫應(yīng)德.青海省野生觀賞植物簡介M.青海:青海省農(nóng)林科學(xué)院,1987.(上接第79頁)¹劃分作業(yè)單元,獲取單元網(wǎng)格土壤信息,建立土壤養(yǎng)分地理系統(tǒng),依據(jù)一定規(guī)則進(jìn)行合并分類;º從智能測產(chǎn)系統(tǒng)或其他途徑獲取產(chǎn)量圖信息,確定作業(yè)單元產(chǎn)量目標(biāo)值;»依據(jù)一定施肥模型或?qū)＜蚁到y(tǒng)或決策支持系統(tǒng),并利用農(nóng)田地

9、理信息系統(tǒng)進(jìn)行處方施肥決策;¼決策結(jié)果傳輸給變量施肥機(jī)械。作物自身生長發(fā)育狀況以及作物生長環(huán)境中的氣候、土壤、生物(例如病蟲草害)、栽培措施因子,分析限制產(chǎn)量的原因,作出經(jīng)濟(jì)可行的施肥決策。即/在合理的地點(diǎn)、合理的時間、合理的對象上做合理的事情0。4 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)變量施肥必要性僅從技術(shù)角度分析,目前我國肥料利用率低的原因,有對施肥的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益重視不夠,施肥模型有待優(yōu)化;作物需肥規(guī)律和肥料配方支持系統(tǒng)研究落后;土壤施肥類型區(qū)分不合理,使研究資料和參數(shù)沒有足夠的代表性;缺少對多年連作作物和整個輪作周期施肥動態(tài)研究和觀測;缺少區(qū)域不同土壤和作物的施肥標(biāo)準(zhǔn);土壤速效養(yǎng)分速測方法成本偏高等

10、。施肥與作物產(chǎn)量、品質(zhì)、生產(chǎn)成本、土壤培肥等農(nóng)業(yè)問題和面源污染等環(huán)境問題密切相關(guān),以多目標(biāo)為目的建立新的施肥理論、方法和技術(shù)體系是可持續(xù)發(fā)展的需要和必然。將3S技術(shù)(遙感RS,地理信息系統(tǒng)GIS,全球定位系統(tǒng)GPS)與農(nóng)業(yè)機(jī)械化結(jié)合在一起的精確施肥技術(shù)代表了未來施肥技術(shù)的發(fā)展方向。3.2 國內(nèi)外研究動態(tài)高樣照等(2003)根據(jù)土壤堿解氮含量的空間差異,將小區(qū)面積劃分成40m50m,按7個等級給出施氮量,但沒有介紹具體的模型方法。楊敏華等(2002)先根據(jù)單一土壤養(yǎng)分元素的空間分布特征構(gòu)建空間變異指數(shù)模型,再按要素權(quán)重和農(nóng)機(jī)作業(yè)尺幅多要素疊加,獲取最佳農(nóng)藝作業(yè)單元,并計(jì)算了該方法的良好率在90%

11、以上5。張書慧等(2002)開發(fā)了包括土壤養(yǎng)分、作物歷年產(chǎn)量、肥料使用情況等數(shù)據(jù)庫,具有輸入輸出更新查詢和統(tǒng)計(jì)功能,根據(jù)不同田塊諸多影響因素,運(yùn)用養(yǎng)分平衡施肥方法給出施肥決策,并將施肥指令傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)控制施肥機(jī)作業(yè)。薛緒掌等(2004)運(yùn)用產(chǎn)量圖確定不同位置潛在產(chǎn)量,在施肥田塊網(wǎng)格采樣,再運(yùn)用養(yǎng)分平衡法給出了冬小麥?zhǔn)┓柿繘Q策。楊俐蘋等(2007)運(yùn)用土壤系統(tǒng)研究法分析了土壤養(yǎng)分狀況及產(chǎn)量主要限制因子,采用GIS分析空間變化規(guī)律,采用變量平衡施肥。白由路等(2001)對分區(qū)土壤養(yǎng)分測定和管理較好考慮了養(yǎng)分的空間變異,并結(jié)合中國農(nóng)村分散經(jīng)營的特點(diǎn),與大區(qū)或大面積混合樣品測定推薦施肥更具有操作性和應(yīng)用前景。孫成明等(2004)把精確變量施肥技術(shù)概括為,解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)帶來的環(huán)境污染、資源浪費(fèi)和生物多樣性損失等問題,是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要抓手和切入點(diǎn)。變量施肥技術(shù)主要研究內(nèi)容是了解與描述土壤肥力的空間變異,找出產(chǎn)量限制因子,根據(jù)土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量的關(guān)系建立相應(yīng)的施肥模型,形成施肥決策,得到變量施肥處方圖以指導(dǎo)田間施肥操作。趙春江等(2003)認(rèn)為應(yīng)該以系統(tǒng)思想為指導(dǎo),綜合考慮參考文獻(xiàn)1安凱.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)農(nóng)田地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),200