糧油作物智能信息化測土配方施肥技術的研究與應用

葉永青 倪中應 張丹 石一珺 劉永紅 徐立軍

摘要 以糧油作物為對象，以多年的肥料田間試驗和區域耕地地力調查數據為信息源，根據測土配方施肥原理，開發形成了浙江省桐廬縣糧油作物智能信息化測土配方施肥技術管理系統，并在生產中進行了應用。該管理系統達到了“智能化、信息化、精確化和全覆蓋”的施肥目標，實現了一個系統、一幅圖、一套表、一張卡和一次購肥的“五個一”測土配方施肥技術推廣工作模式。應用試驗結果表明，采用智能信息化測土配方施肥技術指導施肥，油菜產量和經濟效益均明顯高于常規施肥。

關鍵詞 測土配方施肥；智能化；定量化；GIS

中圖分類號 S147 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）06-0192-02

Research and Application of Intelligent-informatization Soil Testing and Fertilizer Recommendation for Grain and

Oil Crops

YE Yong-qing 1 NI Zhong-ying 1 ZHANG Dan 2 SHI Yi-jun 1 LIU Yong-hong 1 XU Li-jun 1

（1 Agricultural Technology Promotion Center of Tonglu County in Zhejiang Province，Tonglu Zhejiang 311500； 2 Hangzhou Plant Protection and Soil Station）

Abstract Taking grain and oil crops as management object，using data obtained from long-term fertilizer field experiment and fertility survey of regional soils as a source of information，an information management system of intelligent-informatization soil testing and fertilizer recommendation of Tonglu County in Zhejiang Province was developed according to principle of the formula fertilization by soil testing. The management system had been applied in production of grain and oil crops. Application of the management system had achieved a target of fertilization with the characteristics of intelligent，informatization，accurate and full coverage，and realized extension mode of technology for formula fertilization by soil testing which included five-factor-combination of a system，a picture，a table，a card and one purchase of fertilizers. The application results showed that yield and economic benefit of rape based on information management system of intelligent-informatization soil testing and fertilizer recommendation were significantly higher than the conventional fertilization.

Key words fertilizer recommendation by soil testing；intelligent；quantification；GIS

化肥是農業的糧食，農業對化肥的依賴就像人類對糧食的依賴。我國是世界上化肥施用量最多的國家之一，建國以來，化肥使用量的增加帶來了糧食產量的大幅度增加，為解決我國人民的溫飽問題做出了巨大的貢獻[1]。但是，近20年來糧食產量的增幅遠低于化肥用量的增幅，這與施肥方法和肥料結構不合理、肥料分配不當，肥料利用率低等有關[2-3]。長期的盲目施肥，造成了農田土壤少氮、缺鉀、磷多余的現象，致使投肥量雖然加大，但是產量卻不增長，造成了嚴重的浪費，同時也帶來了環境污染。為了避免這種現象，我國自2005年開始，加大了測土配方技術推廣的力度，陸續在全國范圍內開展了測土配方施肥工作。通過測土配方施肥行動，帶動了農民施肥觀念的轉變；形成了“一張卡”“站廠結合”“測、配、產、供、施” 一條龍服務和“開方抓藥”等測土配方施肥應用模式，并取得了良好的效果。測土配方施肥技術是科學施肥工作的具體落實，它不僅涉及肥料施用技術、推廣服務形勢，還包括與肥料有關的管理工作。實踐證明，推廣測土配方施肥技術，可以提高化肥利用率5%～10%，增產率一般為10%～15%，高的可達20%以上[4-5]。實行測土配方施肥不但能提高化肥利用率，獲得穩產高產，還能改善農產品質量，是一項增產節肥、節支增收的技術措施[5-6]。盡管如此，我國目前在實施測土配方施肥工作中還是存在不少問題，主要表現在覆蓋面積較小、技術手段薄弱、技術深化研究不夠，最主要的是缺少快速、高效的精確施肥技術。為此，該文以浙江省杭州市桐廬縣的糧油作物為對象，以多年的肥料田間試驗和耕地地力調查數據為信息基礎，以傳統的測土配方施肥原理為理論指導，開發形成了糧油作物智能信息化測土配方施肥技術管理系統，并在生產中加以推廣應用。

1 糧油作物智能信息化測土配方施肥技術的概念

傳統的測土配方施肥技術以土壤測試和肥料田間試驗為基礎，根據土壤供肥性能、作物需肥規律和肥料效應，在合理施用有機肥的基礎上，提出氮、磷、鉀和中微量元素的適宜比例、用量，以及相應的施用技術（包括施用時間和施用方法），以滿足作物均衡吸收各種營養，達到氮、磷、鉀三要素平衡、有機養分與無機養分平衡、大量元素與中微量元素平衡，維持土壤肥力水平，減少養分流失和對環境的污染，達到高產、優質和高效的目的。

智能信息化測土配方施肥是在測土配方施肥技術基礎上發展而成的一項高新施肥技術，通過建立耕地地力與配方施肥管理系統，集數據管理、施肥決策、指導施肥為一體，實現了采樣點數據圖文一體化的管理，突出了數據查詢統計功能，建立了符合實際的施肥模型，有效解決了平衡施肥的問題。并通過對現代的計算機技術、網絡技術、地理信息技術、智能決策技術、數據庫技術、數理統計分析技術和編程技術集成應用，將每塊耕地的土壤生態環境、地形地貌、生產設施、土壤養分、土壤微量元素、土壤有害元素、土壤生產能力及相關生產技術等信息貯存于數據庫中，并參與施肥決策，達到對土壤、作物、肥料等信息精確采集、統一管理、科學分析的目的。

2 智能信息化測土配方施肥技術的工作流程

桐廬縣糧油作物智能信息化測土配方施肥技術管理系統工作流程如圖1所示。根據系統中包含的施肥模型，結合專家經驗為全縣水稻、糧油作物每一個地塊設計肥料配方，推薦施肥方案；應用現代信息技術將施肥方案快速、準確地送到不同田塊相應的農民手中。由于現代信息技術應用范圍大、信息傳達技術多樣，這確保了施肥方案落實到位和準確可靠。農戶可按施肥建議購買使用肥料，使實施區測土配方施肥技術全覆蓋。

3 智能信息化測土配方施肥技術系統的設計

3.1 技術設計要求

3.1.1 總體要求。本智能信息化測土配方施肥技術系統的設計堅持“增產、經濟、環?！钡氖┓世砟?，實現了“智能化、信息化、精確化和全覆蓋”的技術設計要求，并要求在實施區內配套推廣使用良種、“五改”技術、輕型栽培技術和病蟲植保綜合防治技術。

3.1.2 肥料配方。根據桐廬縣氣候條件、土壤類型、作物品種、產量水平、耕作制度等差異，結合浙江省農業技術推廣中心提供的不同作物推薦配方，以及肥料生產工藝等方面專家意見。制定了38%水稻專用配方肥（18-8-12）和42%油菜專用配方肥（17-13-12，含硼）。并將配方肥使用補助和施肥方案進行“上墻”公示，極大地提高了農戶購買使用配方肥的積極性，有力地促進了全縣糧油專用配方肥的推廣。

3.2 創新點

3.2.1 技術創新。桐廬縣糧油作物智能信息化測土配方施肥技術管理系統以桐廬縣行政區域內耕地資源為管理對象，綜合集成了傳統農業技術和全球定位系統、計算機處理技術、地理信息系統等當代先進技術手段，建立包括基礎地理要素、耕地地力調查、土地利用現狀等內容的數據庫，構建耕地地力評價、測土配方施肥決策和管理平臺，為農業決策者、農民和農業技術人員提供耕地地力動態變化、施肥咨詢、作物營養診斷等多方位信息服務。該系統由多種信息構成，以耕地的各個性狀要素為基礎，同時包括了各類自然和社會經濟要素方面的資料。利用電子信息技術開發專家施肥決策系統被證明是推廣應用測土配方施肥的有效技術措施。

3.2.2 推廣模式創新。在該系統的開發研究過程中，提出了智能信息化測土配方施肥技術推廣工作的“五個一”模式：即一個系統—桐廬縣耕地地力與配方施肥信息系統；一幅圖—耕地地力評價樣點分布圖；一套表—施肥方案推薦表；一張卡—施肥建議卡；一次購肥—農民一次購齊全部品種肥料。同時，實現“四個結合”：一是智能信息化測土配方施肥技術推廣與糧食功能區、標農提升區項目建設相結合；二是配方肥生產與銷售供應相結合；三是農戶使用配方肥與施肥建議卡相結合；四是智能信息化測土配方施肥技術推廣項目與農業部測土配方施肥補貼項目相結合。

4 推廣應用情況和應用效果

2012年來，智能信息化測土配方施肥技術已在桐廬縣水稻和油菜施肥中得到大力推廣，至2013年底，已統一銷售了水稻配方肥1 600 t、油菜配方肥1 800 t，施用面積達5 666.67公頃次。其中，2012年水稻、油菜配方肥各800 t，2013年水稻配方肥800 t、油菜配方肥1 000 t。2年累計在全縣建立了56個示范區，包括146個示范點。

同時，為了驗證智能信息化測土配方施肥技術的應用效果，在桐廬縣分水鎮里湖村和百江鎮聯盟村糧油功能區進行了油菜測土配方施肥2年（2012—2013年和2013—2014年）的對比試驗。二地每年的試驗均設4個處理，包括對照（不施任何肥料，CK）、常規施肥（A）、測土配方施肥純化肥（B）、測土配方施肥化肥+有機肥（C）。常規施肥處理施基肥、苗肥和苔肥分別為25%復合肥900 kg/hm2、尿素120 kg/hm2和尿素120 kg/hm2。測土配方施肥純化肥處理施基肥、苗肥和苔肥分別為42%配方肥600 kg/hm2、尿素900 kg/hm2和尿素120 kg/hm2及氯化鉀45 kg/hm2。測土配方施肥化肥+有機肥處理除了增施商品有機肥3 t/hm2作基肥外，其他施肥量與測土配方施肥純化肥處理相同。每個處理重復3次，小區面積66.7 m2，每個小區用土埂隔離，重復之間用薄膜覆埂，以防竄灌。供試肥料為：商品有機肥由桐廬英力生態農業開發有限公司生產，氮磷鉀有效養分總量≥5%，有機質≥45%，含水量≤30%；42%油菜專用配方肥（N∶P2O5∶K2O=17∶13∶12）；25%復合肥（N∶P2O5∶K2O=12∶7∶6）；46%尿素；60%氯化鉀。

4.1 里湖村油菜試驗

4.1.1 試驗材料與種植情況。試驗地點為桐廬縣分水鎮里湖村。供試土壤為培泥沙田，pH 值6.1，有機質33.32 g/kg，堿解氮45.3 mg/kg，有效磷15.46 mg/kg，速效鉀52 mg/kg，陽離子交換量14.9 cmol/kg。供試油菜為中雙11。2012年9月25日播種，10月28日移栽，移栽秧苗7.5萬株/hm2；2013年9月22日播種，10月26日移栽，移栽秧苗7.5萬株/hm2。

4.1.2 試驗結果。連續2年對比試驗結果表明，應用智能信息化測土配方施肥技術確定施肥量進行施肥增產效果顯著。其中，2012年的試驗中測土配方施肥純化肥區比常規施肥區增產4.3%，測土配方施肥化肥+有機肥區比常規施肥區增產15.3%；2013年的試驗中測土配方施肥純化肥區比（下轉第204頁）

（上接第193頁）

常規施肥區增產6.3%，測土配方施肥化肥+有機肥區比常規施肥區增產14.8%。2年的試驗結果都表明，測土配方施肥增效顯著。其中，2013年測土配方施肥純化肥區比常規施肥區純收入增加18.2%，測土配方施肥化肥+有機肥區比常規施肥區純收入增加6.3%；2014年測土配方施肥純化肥區比常規施肥區純收入增加21.6%，測土配方施肥化肥+有機肥區比常規施肥區純收入增加5.7%。商品有機肥因成本較高，處理C增收效益小于處理B（表1）。

4.2 聯盟村油菜試驗效果

4.2.1 試驗材料與種植情況。試驗地點為桐廬縣百江鎮聯盟村。供試土壤為培泥沙田，pH 值5.8，有機質17.63 g/kg，堿解氮60.9 mg/kg，有效磷21.92 mg/kg，速效鉀36 mg/kg，陽離子交換量20.2 cmol/kg。供試油菜為中雙11。2012年9月23日播種，10月30日移栽，移栽秧苗7.5萬株/hm2；2013年9月24日播種，10月28日移栽，移栽秧苗7.5萬株/hm2。

4.2.2 試驗結果。連續2年對比試驗表明，與里湖村的試驗相似，2012年的試驗中測土配方施肥純化肥區比常規施肥區增產9.2%，測土配方施肥化肥+有機肥區比常規施肥區增產17.7%；2013年的試驗中測土配方施肥純化肥區比常規施肥區增產11.6%，測土配方施肥化肥+有機肥區比常規施肥區增產18.1%。2012年的試驗中測土配方施肥純化肥區比常規施肥區純收入增加35.6%，測土配方施肥化肥+有機肥區比常規施肥區純收入增加12.1%；2013年的試驗中測土配方施肥純化肥區比常規施肥區純收入增加37.0%，測土配方施肥化肥+有機肥區比常規施肥區純收入增加14.4%。同樣，2年試驗中處理C增收效益小于處理B（表2）。

5 結語

智能信息化測土配方施肥是在測土配方施肥技術基礎上發展而成的一項高新施肥技術，它為桐廬縣開展信息化化測土配方施肥工作奠定了基礎。應用試驗結果表明，油菜生產中采用智能信息化測土配方施肥技術，其產量和經濟效益均明顯高于常規施肥。油菜測土配方施肥比常規施肥區增產5%以上，測土配方施肥化肥+有機肥區比常規施肥區增產10%以上。通過采用智能信息化測土配方施肥，節約了用肥成本，增加了效益，減輕農業面源污染。

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