手機專家系統(tǒng)在早稻精準施肥上的應用初探

王曉輝，梁 星，谷亞娟，陳玲玲，羅 佳，李 華

（耒陽市農(nóng)業(yè)局，湖南 耒陽 421800）

耒陽市農(nóng)業(yè)局開發(fā)的“湖南省主要農(nóng)作物測土配方施肥手機專家系統(tǒng)”（以下簡稱“手機專家系統(tǒng)”）是基于2 000個以上湖南省主要農(nóng)作物“3414”的肥效試驗結(jié)果，通過匯總分析分別獲得8個作物的肥料利用率、土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)、農(nóng)作物產(chǎn)量對土壤的依存率、百公斤經(jīng)濟產(chǎn)量吸收量、最佳經(jīng)濟施肥量等施肥技術(shù)參數(shù)，并應用多元回歸方法分別建立各個技術(shù)參數(shù)與土壤速效養(yǎng)分的最佳數(shù)學模型[1-3]。研究對隨機選取的稻田土壤養(yǎng)分含量進行了測定，利用“手機專家系統(tǒng)”知識庫進行推薦施肥，并驗證其推薦施肥的精準性。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試土壤

試驗在耒陽市新市鎮(zhèn)高爐村進行，選擇地形方正、地勢平坦、排灌方便、旱澇保收、肥力均勻的3 處田塊，能保證作物正常生長發(fā)育。供試土壤均為石灰?guī)r風化殼洪積物發(fā)育的灰黃泥田潴育性水稻土。試驗前，取試驗地耕層混合樣測定土壤養(yǎng)分，見表1。

表1 試驗地耕層混合樣土壤養(yǎng)分含量

1.2 供試品種

供試品種早稻陸兩優(yōu)996。

1.3 試驗設計

每個田塊根據(jù)面積分為4個處理，不設重復。處理1、處理2 為手機專家系統(tǒng)根據(jù)最佳施肥純量（見表2）設計的最佳施肥方案。

表2 手機專家系統(tǒng)推薦施肥純量 （kg/667m2）

處理1：精準施肥區(qū)1，施用由安邦科技有限公司提供的安邦水稻專用配方肥（見表3）。

處理2：精準施肥區(qū)2，施用由紅四方生物科技有限公司提供的紅四方復合肥（見表3）。

表3 處理1、處理2 精準施肥方案 （kg/667m2）

處理3（設為對照）：農(nóng)民習慣施肥區(qū)。農(nóng)民常年習慣施肥量為，基肥：碳銨、過磷酸鈣、氯化鉀分別為50、33、5.5 kg/667m2；追肥：尿素、氯化鉀分別為11、3.7 kg/667m2。純量N︰P︰K=1︰0.29︰0.41。

處理4：空白區(qū)，不施用任何肥料。

1.4 田間栽培管理

早稻于3月25日播種，4月7日第一次犁耙田，4月13日第二次犁耙田，4月16～17日分3 次小區(qū)筑埂，田埂按寬20 cm、高20 cm 的標準筑好，4月18日用薄膜包田埂覆蓋壓實，保證不漏肥水，同時建立專用排灌溝，保證各小區(qū)不串肥水。4月18日第一次施基肥。4月19日移栽，株行距為19.7 cm×20.2 cm，每小區(qū)820 蔸，折1.82 萬蔸/667m2，每蔸插兩粒谷秧。5月10日夠苗（一般每畝總莖蘗數(shù)達到20～25 萬）后曬田。各小區(qū)管水實行單灌、單排，共灌水4 次，藥劑防治病蟲害3 次，其余田間管理在同丘田保持一致，7月12日整區(qū)收獲，每小區(qū)單打單收，稱量計產(chǎn)；同時各處理隨機取植株樣10 蔸進行室內(nèi)考種，分析水稻的農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟性狀。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方施肥對早稻產(chǎn)量的影響

早稻精準配方施肥區(qū)的目標產(chǎn)量為450 kg/667m2，由表4 可知，處理1、處理2 的平均產(chǎn)量分別為483.03、471.22 kg/667m2，均超過目標產(chǎn)量，與對照相比較，增產(chǎn)效果均達顯著水平；與空白區(qū)相比較，增產(chǎn)效果均達極顯著水平。

2.2 不同配方施肥對早稻農(nóng)藝性狀的影響

從表5 中可以看出，3 丘試驗田精準施肥區(qū)（處理1、處理2）較農(nóng)民習慣施肥區(qū)（CK）的株高、穗長、每穗實粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重都有增加。說明早稻精準配方施肥能不同程度地增加稻株的有效穗、株高、穗長、實粒數(shù)和千粒重。

表4 不同處理對早稻產(chǎn)量的影響

表5 不同處理對早稻農(nóng)藝性狀的影響

表6 試驗田早稻節(jié)肥效果

2.3 經(jīng)濟效益分析

3 丘試驗田精準施肥區(qū)比農(nóng)民習慣施肥區(qū)均節(jié)約了肥料成本，從表6 中可以看出，試驗田1、2、3 分別節(jié)肥10.38、8.19、12.42 元/667m2，3 丘田平均節(jié)約肥料成本10.33 元/667m2。

表7 不同處理早稻經(jīng)濟效益分析

試驗結(jié)果表明（表7），3 丘試驗田的精準配方施肥區(qū)1、2 比農(nóng)民習慣施肥區(qū)（CK）增加的純收入分別為96.15、64.27 元/667m2。處理1、2、3 平均產(chǎn)投比（產(chǎn)值/肥料成本）分別為10.08︰1、9.83︰1、8.83︰1。試驗表明，通過對早稻實施精準配方施肥可以達到節(jié)本增效的目的。

2.4 配方驗證分析

試驗處理4（空白區(qū)） 的平均產(chǎn)量為299.26 kg/667m2，即基礎地力產(chǎn)量。經(jīng)查閱相關資料，水稻形成100 kg 經(jīng)濟產(chǎn)量所吸收的養(yǎng)分量N、P2O5、K2O 分別為：2.10～2.40、0.90、2.10～3.30 kg；目前一般氮肥當季的平均利用率為30%～40%，磷肥為10%～25%，鉀肥為40%～60%[4-5]。施肥補充養(yǎng)分量等于目標產(chǎn)量所需養(yǎng)分總量減去土壤供肥量，經(jīng)計算，達到目標產(chǎn)量（450 kg/667m2） 所 需施肥量N、P2O5、K2O 分別為：9.04～10.55、5.43～13.57、5.28～12.44 kg/667m2，由表2可知，研究利用“手機專家系統(tǒng)”進行精準施肥配方均在此范圍內(nèi)，從而驗證了其配方的合理性和精準性。

3 結(jié) 論

（1）測土配方施肥項目已經(jīng)實施了多年，積累了大量的土壤理化性狀及養(yǎng)分數(shù)據(jù)，獲得了主要農(nóng)作物的施肥技術(shù)參數(shù)，通過分析形成了具有應用價值的施肥數(shù)學模型。由耒陽市農(nóng)業(yè)局開發(fā)的“手機專家系統(tǒng)”采用先進的GPS 定位技術(shù)獲取更加精確的土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)；實現(xiàn)了最佳施肥數(shù)學模型與土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)的有機鏈接，充分利用了多年來測土配方施肥項目的海量土壤數(shù)據(jù)；實現(xiàn)了多功能于一機：可查詢土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)、施肥指導意見，依據(jù)土壤養(yǎng)分狀況估算農(nóng)作物的目標產(chǎn)量，計算最佳施肥純量和肥料實物施用量，設計配方肥最佳方案，自動生成施肥方案手機短信后發(fā)給沒有智能手機的農(nóng)戶，指導科學施肥。

（2）通過對早稻土壤養(yǎng)分的化驗結(jié)果，利用“手機專家系統(tǒng)”進行精準配方施肥，對早稻的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益都有一定的提高，利用空白區(qū)的產(chǎn)量結(jié)果也驗證了其配方的合理性，同時減少了化肥的施用量，降低了種田成本，改變了農(nóng)民以往粗放的施肥習慣，對于改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境起到了較好的作用，可為今后早稻大面積推廣精準施肥提供依據(jù)。

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