基于養分平衡施肥法的配方施肥系統設計

王囡囡 張春峰 孟慶英 朱寶國 李于 張洪權 宋英博 樊偉民 李燦東 靳曉春

摘要：為解決化肥的過量使用，減少環境污染，提倡精準施肥。本研究利用養分平衡施肥法與計算機Visual Basic語言相結合，編制配方施肥系統。通過作物需肥量參數的計算、土壤供肥量參數的計算、肥料利用率參數的計算、目標產量參數的計算和有效養分含量參數的計算5部分，輸入系統計算各肥料施肥量。達到了產量不變的前提下，提供最科學與最小的施肥量。本系統可以準確、高效、科學的完成配方施肥工作。

關鍵詞：配方施肥；需肥量；養分平衡法；VB語言

中圖分類號：S24文獻標志碼：A論文編號：cjas2020-0100

Design of Formula Fertilization System Based on Nutrient Balance Fertilization Method

Wang Nannan， Zhang Chunfeng， Meng Qingying， Zhu Baoguo， Li Yu， Zhang Hongquan， Song Yingbo， Fan Weimin， Li Candong， Jin Xiaochun

（Jiamusi Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Jiamusi 154007， Heilongjiang， China）

Abstract： To solve the excessive use of chemical fertilizer and reduce environmental pollution， we promote precise fertilization. In this study， a formula fertilization system was developed by using Visual Basic language and nutrient balance fertilization method， fertilizer application was calculated by five parameters： fertilizer demand， soil fertilizer supply， fertilizer utilization， target yield and available nutrient content in fertilizer. Under the premise of constant yield， it provided the most scientific and minimum fertilizer application. This system could accurately， efficiently and scientifically complete the work of formula fertilization.

Keywords： Formulated Fertilization； Fertilizer Requirement； Nutrient Balance Method； Visual Basic

0引言

目前，中國化肥生產和消費均為世界第一，化肥的過量使用，不僅引起資源浪費，導致空氣和水體污染[1]。在作物種植生產中，化肥的使用不但提高農產品產量，還能保證農產品連年保持高產[2]?；实膹V泛應用一方面促進了農作物的生長，另一方面盲目的過量施肥又對農作物品質及環境造成了威脅[3]。近年來，測土配方施肥有效地解決了不減少農產品產量的前提下，提供最合理的施肥量。目前很多研究人員在做這方面工作，并開發測土配方施肥專家系統推廣應用。荊旭全等[4]采用大數據和Web GIS技術，開發應用平臺施肥數據可視化系統，并在廣東省展開應用示范。張懷志[5]利用土壤養分系統平衡原理、應用移動通信技術和數據存儲等現代科學技術，研發蔬菜簡便快速推薦施肥系統APP。王囡囡等[6]編制測土配方施肥TRPF系統并對軟件系統進行測試，驗證系統在大豆施肥中的應用效果。本研究利用Visual Basic語言開發作物配方施肥系統，采用養分平衡法的原理進行設計，系統通過Visual Basic語言編輯調配分別計算作物土壤供肥量參數、目標產量參數、肥料利用率參數、所用肥料有效養分含量參數和作物需肥量參數，最終計算作物各施肥量，以期保證植物正常生長發育需要，減少肥料的用量，節本增效。

1基本原理

配方施肥系統以作物養分需肥量與土壤養分供給量之差為基礎，利用作物土壤供肥量、目標產量、肥料利用率、作物需肥量和肥料中有效養分含量等參數計算作物施肥量。其計算公式如（1）所示。

1.1作物目標產量

作物目標產量的確定是根據種植土地在近3年作物產量的平均值與合理的理想遞增產量的和。遞增產量等于遞增率與作物3年平均產量的積。大田作物的遞增率大約在10%～15%，室內大棚蔬菜遞增率大約30%左右，田間應季蔬菜遞增率大約20%左右[8]。

1.2每千克經濟產量的養分消耗量

在作物成熟后將全株收獲，經過化學分析測得作物各養分含量，測定某一作物每千克經濟產量的養分消耗量與作物目標產量的積，即作物需肥量。

1.3土壤中養分可供給量

方法是采用土壤缺素區產量法計算。在施充足的磷肥與鉀肥時，求出土壤供氮量，在施充足的氮肥與鉀肥時，求出土壤供磷量，在施充足的磷肥與氮肥時，求出土壤供鉀量，利用缺素區產量乘以單位產量養分吸收量等于土壤養分供應量[9]。

1.4肥料的養分含量

在購買化肥時，產品包裝上均注明有效成分含量，而且有詳細說明。如大慶牌尿素含氮量在46%以上。

1.5各肥料利用率

當化肥施入土壤后，不能完全被作物吸收和利用，有些肥料被土壤固定，不能被作物吸收，有些肥料揮發了，有些肥料附著在水里一起隨著轉移了，各種肥料的利用率各不相同[10-11]。其計算公式如（2）所示。

2系統構成

2.1 Visual Basic語言

Visual Basic是一種具有科學性和高效性的計算機編程語言，近年來被廣泛應用于農業領域[13-15]。在實際的工作中，我們經常遇到復雜的運算過程和過多的重復步驟，這增加了誤差的概率。Visual Basic語言可以將復雜的運算和重復步驟按順序統一運行，大大降低了誤差，提高了工作效率。本系統利用VB語言編寫配方施肥系統（TRPF），基于養分平衡法原理可分為5部分，作物土壤供肥量參數的計算、目標產量參數的計算、當年肥料利用率參數的計算、作物需肥量參數的計算和所施肥料中有效養分含量參數的計算，將各參數輸入系統程序[16]?？捎嬎阕魑锸┓柿刻峤粓蟾妫ㄈ鐖D1）。

2.2配方施肥

本系統中配方施肥的作物有玉米、馬鈴薯及大豆等，以馬鈴薯為例，根據馬鈴薯的需肥特點及當地施肥習慣等因素。種植馬鈴薯一公頃。已知該地塊前3年種植馬鈴薯的平均基礎產量15000 kg/hm2，目標產量在基礎產量上增加10%，目標產量為16500 kg/hm2。根據馬鈴薯產量所需養分量計算，每公頃16500 kg馬鈴薯需吸收N 82.5 kg，需P2O5 66 kg，需K2O 181.5 kg。種植前對地塊取土樣化驗，測得土壤中每公頃可提供N 28.5 kg，P2O5 40 kg，K2O 105 kg。根據養分平衡法馬鈴薯生產16500 kg/hm2產量，肥料需要提供缺N 54 kg、P2O5 26 kg、K2O 76.5 kg。以當地常施用的化肥磷酸二銨、大慶尿素和硫酸鉀為例，磷酸二銨中P2O5含量46%、N含量18%，硫酸鉀中K2O含量50%，大慶尿素中N含量46%。馬鈴薯需補充硫酸鉀數量等于需補充純鉀量除以硫酸鉀含量除以硫酸鉀當年利用率。馬鈴薯需補充磷酸二銨數量等于需補充純磷量除以磷酸二銨含量除以磷酸二銨當年利用率。同時磷酸二銨補充了一部分純氮，馬鈴薯需尿素數量等于剩余后純氮量除以尿素含量除以尿素當年利用率。根據配方施肥系統TRPF推薦需要硫酸鉀306 kg，磷酸二銨282.6 kg，尿素85.1 kg。

3配方施肥系統實現

配方施肥系統是根據各類作物的需肥特征及養分平衡原理，按照作物所種植地塊土壤供肥量、合理的目標產量、所用肥料當年的利用率、作物需肥量和所施用肥料有效養分含量五大參數，并利用Visual Basic語言編制開發的一款配方施肥系統。根據種植作物目標產量及土壤供肥量等，自動計算并施肥量。配方施肥系統登錄界面（圖2）。在主界面中輸入基礎信息和五大參數信息，計算機計算施肥量生成配方，施肥報告以 Excel形式保存（圖3）。

4結論

隨著計算機技術的迅猛發展，計算機編程語言被廣泛應用到配方施肥系統中。本研究基于養分平衡法原理，利用Visual Basic語言開發作物配方施肥系統，系統通過Visual Basic語言編輯調配分別計算作物土壤供肥量參數、目標產量參數、肥料利用率參數、所用肥料有效養分含量參數和作物需肥量參數，最終計算作物各施肥量。利用計算機處理數據的高效性和通用性，將復雜繁瑣的過程按步驟統一計算。配方施肥系統提高了施肥配方生成的速度、準確性和工作效率。減少過量化肥對環境和作物品質的影響，為作物科學施肥提供重要保障。

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