葉永青 倪中應(yīng) 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(qū)域耕地地力調(diào)查數(shù)據(jù)為信息源，根據(jù)測土配方施肥原理，開發(fā)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(shù)管理系統(tǒng)，并在生產(chǎn)中進行了應(yīng)用。該管理系統(tǒng)達到了“智能化、信息化、精確化和全覆蓋”的施肥目標，實現(xiàn)了一個系統(tǒng)、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(shù)推廣工作模式。應(yīng)用試驗結(jié)果表明，采用智能信息化測土配方施肥技術(shù)指導(dǎo)施肥，油菜產(chǎn)量和經(jīng)濟效益均明顯高于常規(guī)施肥。

關(guān)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(nóng)業(yè)的糧食，農(nóng)業(yè)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(chǎn)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(chǎn)量的增幅遠低于化肥用量的增幅，這與施肥方法和肥料結(jié)構(gòu)不合理、肥料分配不當(dāng)，肥料利用率低等有關(guān)[2-3]。長期的盲目施肥，造成了農(nóng)田土壤少氮、缺鉀、磷多余的現(xiàn)象，致使投肥量雖然加大，但是產(chǎn)量卻不增長，造成了嚴重的浪費，同時也帶來了環(huán)境污染。為了避免這種現(xiàn)象，我國自2005年開始，加大了測土配方技術(shù)推廣的力度，陸續(xù)在全國范圍內(nèi)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(nóng)民施肥觀念的轉(zhuǎn)變；形成了“一張卡”“站廠結(jié)合”“測、配、產(chǎn)、供、施” 一條龍服務(wù)和“開方抓藥”等測土配方施肥應(yīng)用模式，并取得了良好的效果。測土配方施肥技術(shù)是科學(xué)施肥工作的具體落實，它不僅涉及肥料施用技術(shù)、推廣服務(wù)形勢，還包括與肥料有關(guān)的管理工作。實踐證明，推廣測土配方施肥技術(shù)，可以提高化肥利用率5%～10%，增產(chǎn)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(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，還能改善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，是一項增產(chǎn)節(jié)肥、節(jié)支增收的技術(shù)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(xiàn)在覆蓋面積較小、技術(shù)手段薄弱、技術(shù)深化研究不夠，最主要的是缺少快速、高效的精確施肥技術(shù)。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(diào)查數(shù)據(jù)為信息基礎(chǔ)，以傳統(tǒng)的測土配方施肥原理為理論指導(dǎo)，開發(fā)形成了糧油作物智能信息化測土配方施肥技術(shù)管理系統(tǒng)，并在生產(chǎn)中加以推廣應(yīng)用。

1 糧油作物智能信息化測土配方施肥技術(shù)的概念

傳統(tǒng)的測土配方施肥技術(shù)以土壤測試和肥料田間試驗為基礎(chǔ)，根據(jù)土壤供肥性能、作物需肥規(guī)律和肥料效應(yīng)，在合理施用有機肥的基礎(chǔ)上，提出氮、磷、鉀和中微量元素的適宜比例、用量，以及相應(yīng)的施用技術(shù)（包括施用時間和施用方法），以滿足作物均衡吸收各種營養(yǎng)，達到氮、磷、鉀三要素平衡、有機養(yǎng)分與無機養(yǎng)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(yǎng)分流失和對環(huán)境的污染，達到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)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(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而成的一項高新施肥技術(shù)，通過建立耕地地力與配方施肥管理系統(tǒng)，集數(shù)據(jù)管理、施肥決策、指導(dǎo)施肥為一體，實現(xiàn)了采樣點數(shù)據(jù)圖文一體化的管理，突出了數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)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(xiàn)代的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息技術(shù)、智能決策技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)理統(tǒng)計分析技術(shù)和編程技術(shù)集成應(yīng)用，將每塊耕地的土壤生態(tài)環(huán)境、地形地貌、生產(chǎn)設(shè)施、土壤養(yǎng)分、土壤微量元素、土壤有害元素、土壤生產(chǎn)能力及相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)等信息貯存于數(shù)據(jù)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(tǒng)一管理、科學(xué)分析的目的。

2 智能信息化測土配方施肥技術(shù)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(shù)管理系統(tǒng)工作流程如圖1所示。根據(jù)系統(tǒng)中包含的施肥模型，結(jié)合專家經(jīng)驗為全縣水稻、糧油作物每一個地塊設(shè)計肥料配方，推薦施肥方案；應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)將施肥方案快速、準確地送到不同田塊相應(yīng)的農(nóng)民手中。由于現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用范圍大、信息傳達技術(shù)多樣，這確保了施肥方案落實到位和準確可靠。農(nóng)戶可按施肥建議購買使用肥料，使實施區(qū)測土配方施肥技術(shù)全覆蓋。

3 智能信息化測土配方施肥技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 技術(shù)設(shè)計要求

3.1.1 總體要求。本智能信息化測土配方施肥技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計堅持“增產(chǎn)、經(jīng)濟、環(huán)?！钡氖┓世砟?，實現(xiàn)了“智能化、信息化、精確化和全覆蓋”的技術(shù)設(shè)計要求，并要求在實施區(qū)內(nèi)配套推廣使用良種、“五改”技術(shù)、輕型栽培技術(shù)和病蟲植保綜合防治技術(shù)。

3.1.2 肥料配方。根據(jù)桐廬縣氣候條件、土壤類型、作物品種、產(chǎn)量水平、耕作制度等差異，結(jié)合浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心提供的不同作物推薦配方，以及肥料生產(chǎn)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(nóng)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(chuàng)新點

3.2.1 技術(shù)創(chuàng)新。桐廬縣糧油作物智能信息化測土配方施肥技術(shù)管理系統(tǒng)以桐廬縣行政區(qū)域內(nèi)耕地資源為管理對象，綜合集成了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)和全球定位系統(tǒng)、計算機處理技術(shù)、地理信息系統(tǒng)等當(dāng)代先進技術(shù)手段，建立包括基礎(chǔ)地理要素、耕地地力調(diào)查、土地利用現(xiàn)狀等內(nèi)容的數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建耕地地力評價、測土配方施肥決策和管理平臺，為農(nóng)業(yè)決策者、農(nóng)民和農(nóng)業(yè)技術(shù)人員提供耕地地力動態(tài)變化、施肥咨詢、作物營養(yǎng)診斷等多方位信息服務(wù)。該系統(tǒng)由多種信息構(gòu)成，以耕地的各個性狀要素為基礎(chǔ)，同時包括了各類自然和社會經(jīng)濟要素方面的資料。利用電子信息技術(shù)開發(fā)專家施肥決策系統(tǒng)被證明是推廣應(yīng)用測土配方施肥的有效技術(shù)措施。

3.2.2 推廣模式創(chuàng)新。在該系統(tǒng)的開發(fā)研究過程中，提出了智能信息化測土配方施肥技術(shù)推廣工作的“五個一”模式：即一個系統(tǒng)—桐廬縣耕地地力與配方施肥信息系統(tǒng)；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(nóng)民一次購齊全部品種肥料。同時，實現(xiàn)“四個結(jié)合”：一是智能信息化測土配方施肥技術(shù)推廣與糧食功能區(qū)、標農(nóng)提升區(qū)項目建設(shè)相結(jié)合；二是配方肥生產(chǎn)與銷售供應(yīng)相結(jié)合；三是農(nóng)戶使用配方肥與施肥建議卡相結(jié)合；四是智能信息化測土配方施肥技術(shù)推廣項目與農(nóng)業(yè)部測土配方施肥補貼項目相結(jié)合。

4 推廣應(yīng)用情況和應(yīng)用效果

2012年來，智能信息化測土配方施肥技術(shù)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(tǒng)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(qū)，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(shù)的應(yīng)用效果，在桐廬縣分水鎮(zhèn)里湖村和百江鎮(zhèn)聯(lián)盟村糧油功能區(qū)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(shè)4個處理，包括對照（不施任何肥料，CK）、常規(guī)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(guī)施肥處理施基肥、苗肥和苔肥分別為25%復(fù)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(fù)3次，小區(qū)面積66.7 m2，每個小區(qū)用土埂隔離，重復(fù)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(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司生產(chǎn)，氮磷鉀有效養(yǎng)分總量≥5%，有機質(zhì)≥45%，含水量≤30%；42%油菜專用配方肥（N∶P2O5∶K2O=17∶13∶12）；25%復(fù)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(zhèn)里湖村。供試土壤為培泥沙田，pH 值6.1，有機質(zhì)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(jié)果。連續(xù)2年對比試驗結(jié)果表明，應(yīng)用智能信息化測土配方施肥技術(shù)確定施肥量進行施肥增產(chǎn)效果顯著。其中，2012年的試驗中測土配方施肥純化肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)增產(chǎn)4.3%，測土配方施肥化肥+有機肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)增產(chǎn)15.3%；2013年的試驗中測土配方施肥純化肥區(qū)比（下轉(zhuǎn)第204頁）

（上接第193頁）

常規(guī)施肥區(qū)增產(chǎn)6.3%，測土配方施肥化肥+有機肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)增產(chǎn)14.8%。2年的試驗結(jié)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(qū)比常規(guī)施肥區(qū)純收入增加18.2%，測土配方施肥化肥+有機肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)純收入增加6.3%；2014年測土配方施肥純化肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)純收入增加21.6%，測土配方施肥化肥+有機肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)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(lián)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(zhèn)聯(lián)盟村。供試土壤為培泥沙田，pH 值5.8，有機質(zhì)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(jié)果。連續(xù)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(qū)比常規(guī)施肥區(qū)增產(chǎn)9.2%，測土配方施肥化肥+有機肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)增產(chǎn)17.7%；2013年的試驗中測土配方施肥純化肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)增產(chǎn)11.6%，測土配方施肥化肥+有機肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)增產(chǎn)18.1%。2012年的試驗中測土配方施肥純化肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)純收入增加35.6%，測土配方施肥化肥+有機肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)純收入增加12.1%；2013年的試驗中測土配方施肥純化肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)純收入增加37.0%，測土配方施肥化肥+有機肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)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(jié)語

智能信息化測土配方施肥是在測土配方施肥技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而成的一項高新施肥技術(shù)，它為桐廬縣開展信息化化測土配方施肥工作奠定了基礎(chǔ)。應(yīng)用試驗結(jié)果表明，油菜生產(chǎn)中采用智能信息化測土配方施肥技術(shù)，其產(chǎn)量和經(jīng)濟效益均明顯高于常規(guī)施肥。油菜測土配方施肥比常規(guī)施肥區(qū)增產(chǎn)5%以上，測土配方施肥化肥+有機肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)增產(chǎn)10%以上。通過采用智能信息化測土配方施肥，節(jié)約了用肥成本，增加了效益，減輕農(nóng)業(yè)面源污染。

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