手機專家系統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

（耒陽市農業局，湖南 耒陽 421800）

耒陽市農業局開發的“湖南省主要農作物測土配方施肥手機專家系統”（以下簡稱“手機專家系統”）是基于2 000個以上湖南省主要農作物“3414”的肥效試驗結果，通過匯總分析分別獲得8個作物的肥料利用率、土壤有效養分校正系數、農作物產量對土壤的依存率、百公斤經濟產量吸收量、最佳經濟施肥量等施肥技術參數，并應用多元回歸方法分別建立各個技術參數與土壤速效養分的最佳數學模型[1-3]。研究對隨機選取的稻田土壤養分含量進行了測定，利用“手機專家系統”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育。供試土壤均為石灰巖風化殼洪積物發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分，見表1。

表1 試驗地耕層混合樣土壤養分含量

1.2 供試品種

供試品種早稻陸兩優996。

1.3 試驗設計

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

表2 手機專家系統推薦施肥純量 （kg/667m2）

處理1：精準施肥區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）：農民習慣施肥區。農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，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（一般每畝總莖蘗數達到20～25 萬）后曬田。各小區管水實行單灌、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日整區收獲，每小區單打單收，稱量計產；同時各處理隨機取植株樣10 蔸進行室內考種，分析水稻的農藝性狀和經濟性狀。

2 結果與分析

2.1 不同配方施肥對早稻產量的影響

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

2.2 不同配方施肥對早稻農藝性狀的影響

從表5 中可以看出，3 丘試驗田精準施肥區（處理1、處理2）較農民習慣施肥區（CK）的株高、穗長、每穗實粒數、結實率、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、實粒數和千粒重。

表4 不同處理對早稻產量的影響

表5 不同處理對早稻農藝性狀的影響

表6 試驗田早稻節肥效果

2.3 經濟效益分析

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

表7 不同處理早稻經濟效益分析

試驗結果表明（表7），3 丘試驗田的精準配方施肥區1、2 比農民習慣施肥區（CK）增加的純收入分別為96.15、64.27 元/667m2。處理1、2、3 平均產投比（產值/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本增效的目的。

2.4 配方驗證分析

試驗處理4（空白區） 的平均產量為299.26 kg/667m2，即基礎地力產量。經查閱相關資料，水稻形成100 kg 經濟產量所吸收的養分量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]。施肥補充養分量等于目標產量所需養分總量減去土壤供肥量，經計算，達到目標產量（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”進行精準施肥配方均在此范圍內，從而驗證了其配方的合理性和精準性。

3 結 論

（1）測土配方施肥項目已經實施了多年，積累了大量的土壤理化性狀及養分數據，獲得了主要農作物的施肥技術參數，通過分析形成了具有應用價值的施肥數學模型。由耒陽市農業局開發的“手機專家系統”采用先進的GPS 定位技術獲取更加精確的土壤養分數據；實現了最佳施肥數學模型與土壤養分數據的有機鏈接，充分利用了多年來測土配方施肥項目的海量土壤數據；實現了多功能于一機：可查詢土壤養分數據、施肥指導意見，依據土壤養分狀況估算農作物的目標產量，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給沒有智能手機的農戶，指導科學施肥。

（2）通過對早稻土壤養分的化驗結果，利用“手機專家系統”進行精準配方施肥，對早稻的產量和經濟效益都有一定的提高，利用空白區的產量結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，改變了農民以往粗放的施肥習慣，對于改善農田生態環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。

[1]陳小虎，蔣佐升，黃鐵平，等.主要農作物推薦施肥智能手機專家系統的開發與應用[J].作物研究，2014，（5）：527-521.

[2]曹連福，段曰亮.水稻土有效養分與其校正系數的數學模型[J].中國土壤與肥料，2012，（5）：73-76.

[3]羅雅慧，李賽慧.水稻施肥技術[J].現代農業科技，2007，（17）：172.

[4]謝衛國，黃鐵平，鐘武云，等.測土配方施肥理論與實踐[M].長沙：湖南科技出版社，2006.

[5]李洪斌，張揚珠，胡日生，等.湘中南地區煙稻輪作條件下早稻作物的施肥效應與肥料效應函數研究[J].中國農學通報，2013，29（24）：74-84.