手机专家系统在早稻精准施肥上的应用初探

王晓辉，梁 星，谷亚娟，陈玲玲，罗 佳，李 华

（耒阳市农业局，湖南 耒阳 421800）

耒阳市农业局开发的“湖南省主要农作物测土配方施肥手机专家系统”（以下简称“手机专家系统”）是基于2 000个以上湖南省主要农作物“3414”的肥效试验结果，通过汇总分析分别获得8个作物的肥料利用率、土壤有效养分校正系数、农作物产量对土壤的依存率、百公斤经济产量吸收量、最佳经济施肥量等施肥技术参数，并应用多元回归方法分别建立各个技术参数与土壤速效养分的最佳数学模型[1-3]。研究对随机选取的稻田土壤养分含量进行了测定，利用“手机专家系统”知识库进行推荐施肥，并验证其推荐施肥的精准性。

1 材料与方法

1.1 试验地点及供试土壤

试验在耒阳市新市镇高炉村进行，选择地形方正、地势平坦、排灌方便、旱涝保收、肥力均匀的3 处田块，能保证作物正常生长发育。供试土壤均为石灰岩风化壳洪积物发育的灰黄泥田潴育性水稻土。试验前，取试验地耕层混合样测定土壤养分，见表1。

表1 试验地耕层混合样土壤养分含量

1.2 供试品种

供试品种早稻陆两优996。

1.3 试验设计

每个田块根据面积分为4个处理，不设重复。处理1、处理2 为手机专家系统根据最佳施肥纯量（见表2）设计的最佳施肥方案。

表2 手机专家系统推荐施肥纯量 （kg/667m2）

处理1：精准施肥区1，施用由安邦科技有限公司提供的安邦水稻专用配方肥（见表3）。

处理2：精准施肥区2，施用由红四方生物科技有限公司提供的红四方复合肥（见表3）。

表3 处理1、处理2 精准施肥方案 （kg/667m2）

处理3（设为对照）：农民习惯施肥区。农民常年习惯施肥量为，基肥：碳铵、过磷酸钙、氯化钾分别为50、33、5.5 kg/667m2；追肥：尿素、氯化钾分别为11、3.7 kg/667m2。纯量N︰P︰K=1︰0.29︰0.41。

处理4：空白区，不施用任何肥料。

1.4 田间栽培管理

早稻于3月25日播种，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 次小区筑埂，田埂按宽20 cm、高20 cm 的标准筑好，4月18日用薄膜包田埂覆盖压实，保证不漏肥水，同时建立专用排灌沟，保证各小区不串肥水。4月18日第一次施基肥。4月19日移栽，株行距为19.7 cm×20.2 cm，每小区820 蔸，折1.82 万蔸/667m2，每蔸插两粒谷秧。5月10日够苗（一般每亩总茎蘖数达到20～25 万）后晒田。各小区管水实行单灌、单排，共灌水4 次，药剂防治病虫害3 次，其余田间管理在同丘田保持一致，7月12日整区收获，每小区单打单收，称量计产；同时各处理随机取植株样10 蔸进行室内考种，分析水稻的农艺性状和经济性状。

2 结果与分析

2.1 不同配方施肥对早稻产量的影响

早稻精准配方施肥区的目标产量为450 kg/667m2，由表4 可知，处理1、处理2 的平均产量分别为483.03、471.22 kg/667m2，均超过目标产量，与对照相比较，增产效果均达显著水平；与空白区相比较，增产效果均达极显著水平。

2.2 不同配方施肥对早稻农艺性状的影响

从表5 中可以看出，3 丘试验田精准施肥区（处理1、处理2）较农民习惯施肥区（CK）的株高、穗长、每穗实粒数、结实率、千粒重都有增加。说明早稻精准配方施肥能不同程度地增加稻株的有效穗、株高、穗长、实粒数和千粒重。

表4 不同处理对早稻产量的影响

表5 不同处理对早稻农艺性状的影响

表6 试验田早稻节肥效果

2.3 经济效益分析

3 丘试验田精准施肥区比农民习惯施肥区均节约了肥料成本，从表6 中可以看出，试验田1、2、3 分别节肥10.38、8.19、12.42 元/667m2，3 丘田平均节约肥料成本10.33 元/667m2。

表7 不同处理早稻经济效益分析

试验结果表明（表7），3 丘试验田的精准配方施肥区1、2 比农民习惯施肥区（CK）增加的纯收入分别为96.15、64.27 元/667m2。处理1、2、3 平均产投比（产值/肥料成本）分别为10.08︰1、9.83︰1、8.83︰1。试验表明，通过对早稻实施精准配方施肥可以达到节本增效的目的。

2.4 配方验证分析

试验处理4（空白区） 的平均产量为299.26 kg/667m2，即基础地力产量。经查阅相关资料，水稻形成100 kg 经济产量所吸收的养分量N、P2O5、K2O 分别为：2.10～2.40、0.90、2.10～3.30 kg；目前一般氮肥当季的平均利用率为30%～40%，磷肥为10%～25%，钾肥为40%～60%[4-5]。施肥补充养分量等于目标产量所需养分总量减去土壤供肥量，经计算，达到目标产量（450 kg/667m2） 所 需施肥量N、P2O5、K2O 分别为：9.04～10.55、5.43～13.57、5.28～12.44 kg/667m2，由表2可知，研究利用“手机专家系统”进行精准施肥配方均在此范围内，从而验证了其配方的合理性和精准性。

3 结 论

（1）测土配方施肥项目已经实施了多年，积累了大量的土壤理化性状及养分数据，获得了主要农作物的施肥技术参数，通过分析形成了具有应用价值的施肥数学模型。由耒阳市农业局开发的“手机专家系统”采用先进的GPS 定位技术获取更加精确的土壤养分数据；实现了最佳施肥数学模型与土壤养分数据的有机链接，充分利用了多年来测土配方施肥项目的海量土壤数据；实现了多功能于一机：可查询土壤养分数据、施肥指导意见，依据土壤养分状况估算农作物的目标产量，计算最佳施肥纯量和肥料实物施用量，设计配方肥最佳方案，自动生成施肥方案手机短信后发给没有智能手机的农户，指导科学施肥。

（2）通过对早稻土壤养分的化验结果，利用“手机专家系统”进行精准配方施肥，对早稻的产量和经济效益都有一定的提高，利用空白区的产量结果也验证了其配方的合理性，同时减少了化肥的施用量，降低了种田成本，改变了农民以往粗放的施肥习惯，对于改善农田生态环境起到了较好的作用，可为今后早稻大面积推广精准施肥提供依据。

[1]陈小虎，蒋佐升，黄铁平，等.主要农作物推荐施肥智能手机专家系统的开发与应用[J].作物研究，2014，（5）：527-521.

[2]曹连福，段曰亮.水稻土有效养分与其校正系数的数学模型[J].中国土壤与肥料，2012，（5）：73-76.

[3]罗雅慧，李赛慧.水稻施肥技术[J].现代农业科技，2007，（17）：172.

[4]谢卫国，黄铁平，钟武云，等.测土配方施肥理论与实践[M].长沙：湖南科技出版社，2006.

[5]李洪斌，张扬珠，胡日生，等.湘中南地区烟稻轮作条件下早稻作物的施肥效应与肥料效应函数研究[J].中国农学通报，2013，29（24）：74-84.