施肥方案设计（精选12篇）
施肥方案设计 篇1
0 引言
肥料是各种农作物的粮食, 施肥在农作物生长过程中是必不可少的一步, 而科学施肥是提高作物产量、改善农产品品质的重要因素。
1 我国化肥使用及施用现状
我国已成为氮肥消费第一大国, 但施肥方法大多是地表撒施、顶施或根侧表施。由于方法不当, 肥料中大部分有效成分在空气中挥发或流失, 被作物吸收利用的仅剩30%左右, 利用率低, 肥效损失严重, 肥效持续时间短, 浪费极大。同时, 施肥量难以精确控制, 易造成施肥过量, 且污染环境。生产实践证明, 化肥深施技术是解决上述问题的有效措施之一。化肥深施技术是指将化肥定量均匀地施入到地表以下60～100mm深度作物根系密集的部位, 使之能被作物充分吸收, 有效减少肥料的挥发和流失。有调查数据表明:尿素深施比表施可提高肥效30%;碳酸氢铵深施比表施可提高肥效50%～104%。如果在全国推广化肥深施技术, 按有效率提高到45%计, 则至少可节肥1 000万t, 增产粮食1 600万t[1]。大面积推广化肥深施技术, 可以降低生产成本, 促进增产增收, 增加农民收入, 节约能源, 减少环境污染, 既有经济效益, 又有社会效益。
要推广深施技术, 就需要有适宜的深施机械, 尤其是广大农民家庭个体, 更需要结构简单、操作方便、移动灵活且成本低的廉施肥机械。为此, 设计了一种定量、定深的小型施肥装置。
2总体结构设计及工作原理
2.1施肥器设计的农艺要求
1) 排肥可靠, 能适应不同湿度的化肥施用, 且便于清理;
2) 排肥稳定, 肥量均匀, 工作阻力小, 能适应不同速度与地形;
3) 排肥量调节方便准确, 能适应不同化肥品种与不同作物的施用要求;
4) 通用性好, 既能适应排施流动性好的晶粒状化肥和复合颗粒化肥, 又能排施流动性差的粉状化肥;
5) 与肥料接触的零部件宜采用防腐耐磨材料。
2.2 结构设计
小型施肥器主要由手柄、顶杆、顶杆限深盘、上端盖、弹簧、套筒、上控料套、下控料套、导管和背料包等组成, 如图1所示。
2.3 小型施肥器的工作原理
进行施肥作业时, 料包可由施肥作业者背负, 大小不限, 且倒入的肥量不限。肥料经输料软管由入料口流入至料仓Ⅰ (即上下控料套之间的容料腔) , 随着手柄被下压到指定深度 (深度由限深盘限制) , 顶杆被压入土壤中。固定于顶杆上的上下控料套同时向下移动。当料仓Ⅰ行至料仓Ⅱ处时, 肥料由于不受套筒的约束流入料仓Ⅱ。此时, 向上提起顶杆, 顶杆在提力和复位弹簧弹力共同作用下回到初始位置, 同时土壤中形成洞穴。肥料从料仓Ⅱ与顶杆的间隙中流入洞穴中, 完成施肥过程, 并达到定量施肥的效果。单次施肥量的调节是通过改变上控料套在顶杆上的位置, 改变料仓Ⅰ的容积来实现。
1.手柄 2.顶杆 3.限深盘 4.套筒端盖 5.复位弹簧 6.套筒7.上控料套 8.下控料套 9.入料口 10.料仓Ⅰ 11.料仓Ⅱ
3 主要零部件的设计计算
3.1 顶杆
顶杆是实现定深施肥的关键部件, 依据化肥深施技术需将化肥定量均匀地施入到地表以下60～100mm深度的要求。顶杆赶上有限深结构 (顶杆上端的5组小孔) 和装置 (限深盘) , 限定的深度分别为60, 70, 80, 90, 100mm。
低碳钢材进行表面渗铝或热浸镀铝后, 可以大大提高钢材的耐热抗氧化性, 提高耐腐蚀性能, 而且液体渗铝设备简单, 工艺操作方便。因此, 顶杆采用外径30mm、壁厚3mm的低碳钢管进行渗铝处理, 钢管的理论质量为2.15kg/m。其结构如图2所示。
顶杆的长度为782.5mm, 重力为G, 则
GG=2.15×782.5×10-3×9.8=16.5 (N)
3.2 控料套
控料套分上控料套和下控料套, 安装在顶杆上, 均采用工程塑料制成。通过上控料套在顶杆上不同的安装位置, 改变上下控料套之间的距离, 调节料仓Ⅰ的容积, 控制进入到施肥器内肥料的多少, 实现定量施肥, 满足不同的施肥要求。其结构如图3所示。
1.上控料套 2.下控料套 3.容料腔 4.45°锥面
经SolidWorks软件查询可知, 上下控料套的质量分别为0.091 51kg和0.106 87kg, 两者重力之和为
Gk= (0.091 51+0.106 87) ×9.8=1.94 (N)
3.3 复位弹簧
弹簧选材的原则是:首先要满足功能要求, 其次是强度要求, 最后才考虑经济性。簧丝材料选取为碳素弹簧钢丝。
弹簧承受的载荷应大于顶杆和控料筒的重力之和, 即FT>GG+GK=16.5+1.94=18.4 (N) 。考虑顶杆上其它附件及回位时的摩擦阻力等因素, 取弹簧预紧力为25N, 为弹簧承受的最小载荷, 即FTmin=25N, 此时弹簧的高度为220mm。为了减小施肥作业时的阻力, 弹簧最大载荷设定为50N, 即FTmax=50N。此时弹簧的高度为120mm。
通过查表得到弹簧相关性能指标及参数, 如表1所示。
依据表1中的相关数据, 计算得出弹簧尺寸及其参数值, 如表2所示。
3.4 手柄压力的计算
已知顶尖端部直径为2mm, 土壤压强为5～10MPa。根据压强公式p=F/A, 得F=pA。顶尖面积A=πR2=3.14×22=12.56 (mm) 2。
土壤的最小阻力为
Fmin=p×A=5×12.56=62.8 (N)
最大阻力为
Fmax=p×A=10×12.56=125.6 (N)
进行施肥作业时, 需施加的作用力为土壤阻力与弹簧最大载荷之和, 即
FSmin=62.8+50-18.4=94.4 (N)
FSmax=125.6+50-18.4=157.2 (N)
3.5 套筒端盖的结构
套筒端盖孔的内表面加工有两个凹槽, 顶杆外表面相对应的部位设计有导向凸台, 防止顶杆与套筒之间发生相对转动, 使得化肥经入料口准确进入料仓Ⅰ。其形状结构如图4所示。
4 单次施肥量的计算
经计算, 当上控料套处于最下方位置, 两控料套端面重合时, h1=22.5mm, h2=30mm。此时, 料仓Ⅰ容积V最小, 即
因为下控料套4处为45°锥面 (见图3所示) , 所以式中H, R, h, r以及h2-h1均为定值, 不会随上控料套的位置改变。H=R=22.5, h=r=15, h2-h1=7.5。随上控料套位置改变的数值, 只有h1和h2, 上控料套容料腔角度为60°。因此有
每当上控料套上移一段距离, h1随之增大相同的距离, 相应的单次施肥量也随之增大, 满足不同的施肥要求。上控料套位于最下方时, h1=22.5mm, 则Vmin=264.94×22.5-2 134.22=3 826.93 (mm3) 。
5 结论
小型施肥器结构简单, 操作方便, 成本低廉, 可以有效解决小块土地和受大中型施肥机械作业限制的土地施肥难的问题, 而且显著减轻农民的劳动强度, 实现了精确、定深和定量的施肥要求。该机不仅能有效地提高肥料的利用率, 降低农业生产成本, 而且还能减小污染, 保护环境。
参考文献
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施肥方案设计 篇2
实施方案
为组织实施好我县2014年测土配方施肥补贴项目，全面深入开展测土配方施肥工作，根据农业部办公厅、财政部办公厅关于印发《2014年测土配方施肥补贴项目实施指导意见》的通知，以及《山东省2014年测土配方施肥补贴项目实施方案》要求，结合我县实际，制定本实施方案。
一、基本思路
按照转变农业发展方式的总体要求，坚持“增产、经济、环保”的施肥理念，以提高肥料资源利用率为主线，以强化配方肥推广应用和改进施肥方式为重点，补充完善取土化验、田间试验示范等基础工作，巩固测土配方施肥成果，深化技术普及行动，拓展实施范围和作物，创新服务模式和工作机制，大力推进测土密度，提高测土频率，突出供肥、施肥关键环节，扩大技术进村入户、配方肥施用到田覆盖范围，全面增强农民科学施肥意识，着力提升科学施肥技术水平，着力改进施肥方式，促进粮食增产、农业增效、农民增收和节能减排。
二、目标任务
2014年全县计划免费为11万农户提供测土配方施肥技术服务，推广面积134万亩，其中配方肥施用面积57万亩以上。全县测土配方施肥技术推广面积和配方肥施用面积要在上年基础上提高3个百分点以上，亩均节本增效30元以上。
按照“三年一轮回”的要求，继续开展土壤养分定位监测、原点
定位周期性取土、肥效对比试验和农户施肥调查，强化果、菜试验示范。我县按任务要求完成样品采集化验500个以上；在何坊街道办事处布置大田作物小麦、玉米肥效校正试验2处，在麻店镇崔杜村安排露地菠菜“2+X"田间肥效试验二处、辛店镇安排棉花微量元素肥效试验等1处以上，巩固建设10个百亩示范方，5个千亩示范片，2个万亩示范区（淄角镇、孙武街道办事处）。
三、资金安排与补贴环节 安排的项目补贴资金具体使用是：
补贴资金主要用于取土化验、田间试验、科学制定配方、示范展示、施肥信息上墙、施肥技术指导服务、项目管理等经费补助。
四、工作内容
在稳步开展基础性工作的同时，扩大整建制规模，深化农企合作，强化配方肥推广，加强宣传培训与技术指导，进一步完善机制模式，在更大规模和更高层次上推广普及测土配方施肥技术。
（一）强化“整建制”推进。我县在一至二个乡镇开展整建制推进示范，采取政府主导合力推进、合作社带动、配方肥直供、定点供销服务、统测统配统供（统施）等模式。每个整建制乡镇建立1-2处统测统配示范区，总结形成一套。其它乡镇建立分别建立3个以上整建设村。
整建制推进运作模式。在粮棉高产创建和园艺作物标准园创建项目区以及农业面源污染重点治理区，全面实施测土配采样测试。
（二）科学制定肥料配方。我县根据取土化验和田间试验数据，完善大田作物施肥指标体系，逐步建立果树、蔬菜等园艺作物施肥指标体系。在此基础上，综合土壤肥料、作物栽培、种子以及肥料生产工艺等方面专家意见，制定肥料配方，在关键农时季节前发布，并上传到山东土肥网。根据不同的测土配方施肥推广模式，有针对性的为配方肥生产企业提供肥料配方指导服务。在配方肥经销网点适时更新配方施肥方案，并张贴上墙。鼓励发展智能化配肥机，已配备智能化配肥设备的，及时更新测土配方施肥数据。同时，积极为配方肥生产、销售、服务企业和农民专业合作社、家庭农场、种植大户提供个性化测土化验、配方制定和指导服务。
（三）狠抓配方肥下地。县级农业部门与企业对接，协调企业加密布局供肥网点，实现配方肥直供到村。充分调动企业积极性，扶持构建配方肥产供施服务网络，逐步形成以科学配方引导肥料生产、以连锁配送方便农民购肥、以规范服务指导农民施肥的机制。建设一站式综合服务网点，做到站内有专家可问、有系统可查、有资料可读、有肥可买、有预约服务，实行一站式配方施肥综合配套服务。以种粮大户、农民专业合作社和种植农场等为重点实施对象，推动实现配方肥应用“全覆盖”，带动配方肥大面积推广应用。
（四）强化“示范片”到村。我县结合本地作物种类、土壤类型、耕作制度等，合理布局示范地点，细化示范片建设内容，以科学施肥技术为核心，加强农机农艺结合，开展化肥深施，实现高效、环保和健康施肥。县、乡、村三级示范片要做到“四有”，即：有包片
指导专家、有科技示范户、有示范对比田、有醒目标示牌，其中标牌要明确标明作物品种、目标产量、施肥结构、施肥数量、施肥时期、施肥方式。其中标牌建设严格按照鲁土肥字（2010）3号文件要求执行。
（五）开展指导服务。采取多种形式按季节公布作物配方，发布测土配方施肥信息，组织农技人员发放测土配方施肥建议卡。在春播、夏管、秋种等季节，组织专家开展巡回指导和现场技术服务，指导农民因地制宜抓好水肥管理。采取现场观摩、田间学校、家庭课堂、坐堂门诊等有效形式，面对面的为农民培训科学施肥技术，传授选肥、购肥、用肥方法。通过广播、电视、报刊、互联网、手机短信平台等媒体，宣传普及测土配方施肥知识，让更多农民自觉“按方施肥”和“施配方肥”。同时，积极为肥料生产、销售、服务企业做好技术指导，培养肥料配方师和农化服务人员，增强肥料企业指导农民科学施肥的意识和水平。
（六）改进施肥方式。与农机站联合筛选确定当地化肥深施机械类型，引导农民选购使用，推广应用玉米化肥深施、种肥同播、小型机械追施肥技术。科学制定施肥方案，做到配方合理、基追统筹。在有滴灌、喷灌条件的蔬菜、果树等作物上积极开展水肥一体化示范推广。
（七）推进“触摸屏”进店。深度挖掘测土施肥技术，加快开发县级施肥专家系统。在项目整建制乡和核心区、大型供肥点配置触摸屏等远程咨询服务终端，方便农民查询土壤养分状况和作物施肥指导
方案，关键时期，配备技术人员和配方师坐堂咨询。在县农业部门和整建制推进乡镇设触摸屏各一台，全县配置十台以上。
五、组织管理与项目实施
（一）强化组织领导，县领导小组和技术小组要切实发挥作用，保证项目实施所需的人员、财力和物力。各级农业部门按照“政府主导、部门主推、统筹协调、合力推进”的原则，切实与财政部门搞好沟通协调，整合各方力量，创新工作机制，深入推进测土配方施肥工作。
（二）强化技术支撑。建立县级5人以上稳定的土肥专业技术人员队伍。积极参加上级有关部门的技术培训，提高业务素质，增强服务能力。积极申报标准化验室建设，加强化验室管理和设备维护，提高化验分析质量，为全面深入开展测土配方施肥工作提供坚强技术支撑。
（三）县乡村配合联动，规范实施。县、乡签订项目合同书，明确任务指标，逐级分解落实。县土肥技术推广部门负责测土配方施肥补贴项目实施工作，全面构建面向农民的技术服务网络，探索整建制推进工作模式，为全面深入开展测土配方施肥工作提供坚强技术支撑。乡（镇）人民政府负责组织项目区村民委员会、农民专业合作组织落实配方肥定点销售地点，落实推广面积，搞好宣传发动和组织协调工作。村民委员会或农民专业合作组织负责按规划和要求组织农户配合采集土壤样品，按要求填报基本情况统计表，负责将测土配方施肥建议卡发放到项目区农户。
（四）加强资金监管。严格按照资金管理要求，专户管理，严格按预算和进度要求支付资金，规范资金使用行为，严禁截留挪用和超范围支出，会计科目设置按照有关财务规定执行。
施肥方案设计 篇3
方案提出的目标任务是,组织发动10万名专家和技术人员,采取面对面培训、建立“一村一站、一户一卡”、树立配方信息公示牌、创建示范区、配肥站建设、配方肥连锁经营配送等有效推广模式,深入农村、深入田间、深入农户,广泛开展测土配方施肥技术指导,免费为1.6亿农户提供技术服务,推广测土配方施肥技术面积达到11亿亩以上,农民施用配方肥面积达4亿亩以上。
工作重点:一是强化“示范片”到村。要结合测土配方施肥补贴项目组织实施,以县为单元,制定村级示范片建设规划,确定示范区建设范围,合理布局示范地点,细化示范片建设内容,安排建设计划。
二是狠抓“配方肥”下地。各级农业部门在春耕、“三夏”和秋冬种备肥时,针对当季作物,制定科学施肥指导方案,并通过互联网、新闻媒体、信息简报及时发布测土施肥配方信息。
三是实施“培训班”进田。加强农民田间实地培训,通过举办农民田间学校和开展田间巡回指导,根据农民需求,突出田间实际操作技能和肥水管理技术培训,开展现场指导服务,让农民易学易懂易操作。
四是推进“建议卡”上墙。在肥料经销网点和村民集中活动场所,积极推进测土信息、配方施肥方案上墙,方便、简捷、有效地让农民了解掌握科学施肥知识,直接“按方”购肥、施肥。有条件的地方可采取设置电脑触摸屏、配方师坐堂门诊等服务模式。
五是加强“舆论宣传”引导。利用广播、电视、报刊、互联网等媒体,广泛进行宣传培训,形成上下联动、横向互动的宣传态势,做到电视有影、广播有声、报刊有文、墙上有画、网上有消息,增强农民科学施肥意识,争取各级领导和社会各界的重视与支持。
六是开展“示范县”创建。各省(区、市)根据测土配方施肥技术规范,因地制宜合理制定创建目标,采取考评、推优、树牌、表扬等方式,建立一批全国测土配方施肥示范县。
变量施肥试验台的设计 篇4
变量施肥技术能够根据不同地区、不同土壤类型、土壤中各种养分的盈亏情况、作物类别和产量水平,将氮、磷、钾及多种可促进作物生长的微量元素与有机肥加以科学配方,做到有目的地科学施肥,这样既减少了过量施肥造成的环境污染和农产品质量下降,又起到了节本增效的作用[1]。精准农业变量施肥技术是精准农业的重要组成部分,是以不同空间单元的产量数据与土壤理化性质、病虫草害、气候等多层数据的综合分析为依据,以作物生长模型、作物营养专家系统为支持,以高产、优质、环保为目的的施肥技术,要求对农业生态系统进行养分平衡研究,从而可以实现在每一操作单元上因土壤、因作物预计产量的差异而按需施肥,有效控制物质循环中养分的输入和输出,防止农作物品质变坏及化肥对环境的污染和破坏,大大提高了肥料的利用率,降低生产成本,减少了多余肥料对环境的不良影响,增加了农民收入。
1 变量施肥机械现状
1.1 国外发展现状
美国凯斯公司精准农业系统在世界上一直处于领先地位[2],它的空气免耕系统播种机及空气播种机可随时改变播种、施肥量,可改变3种不同类型的种子或肥料的比率。可完成多种作物的作业,如玉米、大豆、小麦及水稻等。具备简便、易控制、精确、可靠性高等优点,但价格昂贵,成本较高。Case公司ST820型空气输送式变量施肥播种机[3],施肥作业前在计算机上利用CaseIH AFS软件制作处方图,生成处方文件,存入PCMCIA卡中,作业时将该数据卡插入变量控制器中,施肥机自动实施变量作业。法国国内使用的肥料撒播机械和植保机械,在全部农业机械中自动化水平较高,并开始由电子化拖拉机与自动喷洒装置组成的联合机组所替代,这为精准农业——变量投入的实施创造了条件。变量离心撒播机和变量自动喷雾机在GPS和GIS的支持下开始投入生产和使用,法国“女骑士”肥料撒播变量控制系统已大量应用于各种类型的离心式肥料撒播机上[4]。
1.2 国内变量施肥机械现状
我国近年来不断增大对农业的投入力度,并把变量施肥技术作为促进农业增产、农民增收的重要手段,进行大力推广。黑龙江八一农垦大学王熙教授经过对变量施肥理论的不断研究,根据精准农业变量投入的技术要求,研制成功国产六行大豆变量施肥播种机。该播种机由变量控制器控制机械式无级变速器,根据GPS的位置信号,完成处方图设计的播种施肥作业。通过对播种机的静止和地块工作试验可知,变量施肥控制可靠,变量数据记录正常,作业效果良好,己经取得了很好的社会效益。吉林农业大学潘世强研制的2BFJ—6型变量施肥播种精密播种机能一次完成开沟、变量施肥 、精量播种 、覆土、镇压等作业。该机变量施肥装置采用 GPS实时定位,根据各个地块的测土配方施肥结果,由田间计算机控制液压马达的转速实现实时变量施肥。该机可有效保证变量施肥系统的稳定性和快速响应性及变量施肥的准确性。
1.3 存在的问题和未来发展方向
目前的精准施肥技术体系不可避免地存在一些问题,如土壤数据采集仪器价格昂贵,性能较差,不能分析一些缓效营养元素的含量,而遥感由于空间分辨率和光谱分辨率问题,使遥感信息和土壤性质、作物营养胁迫的对应关系很不明确,不能满足实际应用的需要。随着高分辨率遥感卫星服务的提供,加强遥感光谱信息与土壤性质、作物营养关系的研究和应用将是近几年精准施肥研究的热点和重点。差分GPS(DGPS)的定位精度已完全能满足精准施肥的技术需要,DGPS导航自动化施肥或耕作机械已有研究,但DGPS与GIS数据库结合进行自动化机械施肥还有待进一步发展,同时GPS—RS—GIS也正趋向于一体化[5]。作物模型和专家系统方面,除进一步加强作物营养机理和生理机理研究外,模型的适用性和通用性方面应于精准施肥紧密结合,因为现在许多模型需要的变量过多或普通方法难以测定,即模型需要进一步简单化和智能化。
2 设计的目的及意义
目前,我国国内变量施肥技术还不十分成熟,很多设备还主要靠进口,进口设备价格昂贵,普通农民根本承受不起,只有少数地区农业机械化程度还相对较高,因此,要在全国范围内发展精确农业,就必须使农业机械国产化,降低成本,普遍应用。本设计首先对国外先进变量施肥设备进行研究,检验并校准系统精度,进行误差分析,并且对我国发展精确农业提出自己的看法。最终目的就是为促进我国精细农业技术的快速发展和精准农业设备的国产化作出努力。变量施肥在整个精细农业体系中起着一个承上启下的作用,它既是一个工作循环的结束,又是下一个循环的开始。因此,做好变量施肥的管理和决策对于精细农业有十分重要的意义。要做好变量施肥,必须有一台性能良好的变量施肥试验台,这样才能及时准确地收集到需要的数据和信息,为接下来的管理和决策作最充足的准备。变量施颗粒肥试验台很好的满足了上述要求,它可以进行多种转速的施肥试验,能提供第一手的数据和信息。因此,变量施颗粒肥试验台为完善变量施肥技术和精准农业的实施有着重要的作用和意义。
3 试验台的设计
3.1 基本结构与工作原理
该变量施颗粒肥试验台主要是由肥料箱、排肥器、机架、接肥箱、电动机、无级变速器等部件组成,如图所示。
1. 电动机 2.排肥器 3.肥料箱 4.接肥箱 5.机架 6无级变速器
该试验台的工作原理以施肥变量信号为基础,施肥信号通过控制器来改变电机输入电流,控制电机转度,再通过无级变速器完成对排肥器施肥的变量控制,同时电机的反馈系统实时监测电机转速,并不断调整,达到对电机转速的精确控制,最终实现变量施肥功能。
3.2 主要技术性能参数
(1)电机的功率:1.1 kW;
(2)外形尺寸:2300 mm×580 mm×1250 mm;
(3)排肥部件:外槽轮排肥器;
(4)排肥器数量:4个;
(5)传动机构:带传动;
(6)排肥量:≤26.8 kg/min。
4 主要工作部件的设计
4.1 电机与无级变速器选用
根据试验台整体形式及其所需的功率和扭矩以及速度的要求等应该选用YCT-132-4A调速电机,该电机具有调速范围广、调速性能好、能平滑无级变速、速度负反馈自动调节系统、速度变化率小、调速精度高等优点。电机输出转速高,因此必须选择一台无级变速器来降低电机的转速以满足排肥器要求。选择型号为U34-0.75SI的三相并联脉动无级变速器。该变速器具有以下优点:体积小,重量轻,变速围大,操作灵活,可手动、电动,可在静止或运转状况下调速,并可交换输出轴的旋向。
4.2 排肥量的计算
星轮式排肥器的排肥能力除与肥料特性有关外,主要决定于排肥星轮的形状、尺寸和活门开度大小。当排肥活门调节到一定开度时,即活门开度高于导肥板下底线时,则排肥量由齿槽内肥料和排肥活门进肥口进入的肥料层两部分组成。
星轮每转的排肥量q按下式计算:
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式中
F—星轮每单个齿槽面积(cm2);
δ0—星轮齿厚(cm);
h—活门开度(cm);
a—肥料充满系数。决定于肥料物理特性、湿度和流动性,一般取0.7;
z—星轮齿槽数;
γ—肥料单位容积质量(g/L)。
故单排肥器在外槽轮最大工作长度时转一圈的排肥量q=50 g/r。再根据电机转速和减速机传动比计算出试验台的最大施肥量是26.8 kg/min。
3 结论
随着变量施肥技术的迅速发展,其监控装置也日趋完善。本试验台是基于变量施肥理论而设计的,该试验台是通过改变调速电机的转速来改变施肥器的转速,从而实现施肥量的调整。该试验台具有结构简单、操作方便等特点。有了它避免了必须到户外试验的环节。变量施肥技术的运用是今后发展的趋势。它可以减轻劳动强度,极大提高施肥机械的工作质量,进一步提高自动化和智能化水平。
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文山州抗旱测土配方施肥工作方案 篇5
为更好地指导和服务抗旱保春耕工作，按照《文山州农业局关于组织科技人员组成抗旱保春耕科技服务团的通知》要求，制定《文山州抗旱测土配方施肥技术工作方案》。让广大农民真正享受到测土配方施肥技术服务，确保抗旱保春耕工作取得实效。
一、指导思想
以推进抗旱测土配方施肥技术进村入户、配方肥施用到田为目标，以增强农民科学施肥意识、应用测土配方施肥技术为核心，以全程服务粮烟辣糖高产创建、果菜茶标准园创建、农村专业合作组织和种植大户为切入点，以培训宣传、示范展示为手段，坚持“因地制宜、分类指导、规范管理、强化服务”的原则，采取以点带面、整村推进方式，进一步加大抗旱测土配方施肥技术指导服务力度，着力提高测土配方施肥技术入户率、覆盖率和到位率，扎实推进抗旱测土配方施肥工作。
二、目标任务
为有效开展抗旱促春耕工作，在全州8县组织发动120名州、县、乡三级土肥专家和技术人员，采取面对面培训、建立“一村一站、一户一卡”、设立配方信息公示牌、创建示范区、配肥站、配方肥连锁经营配送等有效推广模式，深入农村、深入田间、深入农户，广泛开展抗旱测土配方施肥技术指导，免费为62万农户提供技术服务。２０１０年，全州推广测土配方施肥技术面积347万亩，施用配方肥面积达100万亩以上。
（一）继续扩大测土配方施肥覆盖面。在继续抓好水稻、玉米、小麦和辣椒等主要农作物测土配方施肥的基础上，着力推进甘蔗、蔬菜、果树、烟草等经济作物的测土配方施肥技术。2010年，全州推广测土配方施肥技术面积347万亩。其中：广南县测土配方施肥技术应用面积120万亩；砚山县测土配方施肥技术应用面积80万亩；麻栗坡县测土配方施肥技术应用面积32万亩；西畴县测土配方施肥技术应用面积30万亩；丘北县测土配方施肥技术应用面积40万亩；文山县测土配方施肥技术应用面积15万亩；马关县测土配方施肥技术应用面积15万亩；富宁县测土配方施肥技术应用面积15万亩。为科技示范户、种植大户和农民专业合作组织提供个性化服务,服务到位率达到80%以上。
（二）增加配方肥施用量。配方肥用量占化肥总用量比例比上年提高3个百分点，即配方肥施用面积达100万亩以上。其中：广南县配方肥施用面积30万亩；砚山县配方肥施用面积32万亩；麻栗坡县配方肥施用面积6万亩；西畴县配方肥施用面积10万亩；丘北县配方肥施用面积10万亩；文山县配方肥施用面积2万亩；马关县配方肥施用面积5万亩；富宁县配方肥施用面积5万亩。主要粮食作物示范片和高产创建示范区测土配方施肥面积达到100%。辣椒、甘蔗、果树、蔬菜和烟草等经济作物示范园配方肥面积不低于60%。
(三)创建施肥示范方，扩大示范带动范围。采取专家及技术员包片负责和整村建设的办法，大力推进村级示范区建设。以村为单位设立一个20-100亩村级示范方。2006年、2007年启动的广南县、砚山县60%以上村建成示范方，2008年启动的麻栗坡县、西畴县、丘北县30%以上村建成示范方，2009年启动的文山县、马关县、富宁县10%以上村建成示范方，全面推广应用测土配方施肥技术。建立县级核心示范样板7.4万亩（文山县0.8万亩、砚山县1.0万亩、西畴县1.0万亩、麻栗坡县1.0万亩、马关县0.8万亩、丘北县1.0万亩、广南县1.0万亩、富宁县0.8万亩），样板区100%施用配方肥。
(四)提高技术普及率和科技服务能力。各县要按照“一村一专栏、一户一卡”的要求，上墙展示测土信息和施肥建议方案。广南县、砚山县70%以上村要将测土信息和施肥方案上墙展示；麻栗坡县、西畴县、丘北县要达到50%以上，文山县、马关县、富宁县要达到30%以上。确保行政村上墙展示测土信息和施肥方案。在春耕、秋冬种等关键农时季节，包片技术人员要深入田间地头，集中组织村民，解读上墙配方肥信息，面对面向村民讲解和培训测土配方施肥技术。
（五）提升服务能力。举办1-2期以基层农技人员和肥料经销商为对象的肥料配方师的培训班，做到每个项目县拥有1名具备国家职业技能资格的肥料配方师，每个村培养1～2名测土配方施肥科技示范户。
（六）巩固完善测土配方施肥技术成果。各县要继续开展对种植大户和科技示范户采集化验土样的服务工作。各县继续做好10个测土配方施肥田间“3414试验”和同田对比试
567的科学施肥指导意见，因地制宜开展分类指导，努力提高农民的科学施肥水平，使农民能够根据土壤类型、肥力水平和目标产量基本掌握合理的施肥数量、施肥比例、施肥时期和施肥方法。
施肥方案设计 篇6
[关键词] 垦利县 农户施肥 问题 解决对策
垦利县是一个以农业为主的县区，主要种植农作物为棉花、小麦、玉米、水稻，近几年随着荒碱地治理及中低产改造，尤其是随着棉花价格的上升，调动了农户的种植热情，2010年全县棉花种植面积60万亩，水稻种植面积3万亩，小麦种植面积5.4万亩，玉米种植面积5.8万亩，林果面积3.5万亩。
垦利县中低产田面积占全县耕地的75%，存有不同程度的旱、涝、盐、碱、薄等障碍因素，若经综合整理，科学施肥，生产潜力巨大。
施肥是我县农业生产中最关键一个环节，如何运用施肥技术对农业发展具有决定性意义，在现实农业生产过程中，必须发现和找出问题，研究其对策，确定今后的发展方向，特别是我国加入世贸组织后，对农产品的品质要求将更高，因而，施肥环节不可忽视。
一、施肥原理
施肥是农业生产中最重要的技术措施之一，施肥必须遵守养分归还学说、最小养分定律、报酬递减律等几大定律．同时，通过对作物营养特性、土壤养分状况、肥料性质三者依存关系研究而达到科学施肥的目的。
二、施肥的现状及存在问题
农作物每年由土壤中取走大量的养分，如不以施肥的方式来补偿，土壤必然变瘦，以至破坏土壤结构．所以，施肥是农业土壤培肥管理中的一项重要措施，施什么肥，施多少，怎样才能达到补偿养分的目的？这是需要探讨和确定。
我们通过多年来对施肥调查，其现状及存在的问题可概括为以下几点：
1.重施氮肥，轻施磷肥，忽施钾肥
氮素是作物体内许多物质的组成部分，多施氮肥固然对作物有利于合成较大的蛋白质，促进细胞分裂和增长，叶面积增长，加强光合作用，利于干物质的积累和产量的形成，但是过多施用氮肥，易出现叶片肥大，茎秆细弱，易于倒伏，以致减产；同时施用氮肥过多，会影响农产品品质，如氮素过多时，使大部分糖分用于蛋白质的合成，降低了果品类的含糖量，产品也不耐贮存．在施肥过程中，只重视氮肥，从表面现象中，农户可直接看到施肥的效果，往往忽略了其他肥料的施用．
2.片面追求高产，大量增施化肥
如在60年代，亩施氮素化肥20kg左右时，每斤化肥增产3～4kg，而80年代以后亩施氮素化肥百斤以上，每斤氮肥增产效益大大降低，并出现氮多磷少的状况，一般称为氮、磷比例失调。在磷不足时，表现缺磷现象不明显。施用磷肥，不像施用氮肥以后，在短时间内效果明显。在贫瘠的土壤上，单施磷肥，效果不明显。磷肥的肥效每因施用技术的差错，降低磷肥的效果．对于钾肥面言，在调查中，少数农户略知其一，因而在生产实践中，少施或没有施用钾肥．钾素是作物中的主要营养元素，也是土壤中常因供应不足而影响作物产量的三要素之一．钾与氮、磷不同，钾呈离子状态存在于植株汁液中。钾肥不很明显协助植物对氮的吸收和利用，增强豆科作物根瘤菌的固氮作用．由于一些群众普遍认为本地区土壤为富钾地区，忽视对钾肥的认识，在现阶段，农户重氮、轻磷、忽钾现象较严重。
3.肥料的性质、施用认识不够
凡是施于土壤或植物地上部分，能够改善植物生育和营养条件的一切有机和无机的物质，统称肥料．按肥料的化学成分分为有机肥（堆沤肥、绿肥、粪尿）和无机肥（尿素、过磷酸钙、硫酸钾）．在农业生产过程中，农户往往忽略了对肥料的性质和施用的认识，特别是对无机肥的认识更少，往往会产生施用了肥料，结果无效益的现象．因此，在生产中，施肥必须对肥料有一定认识．如氮肥中的碳氨一是易溶于水，易挥发，遇碱性物质易分解，造成氮素的流失，因而在生产中干燥保存，施肥过程中，必须深施．二者碳氨可做基肥和追肥，但不能做种肥，因为碳氨易分解，造成氮氨分解所产生的氨气，影响种子萌发．尿素易溶于水，在高温潮湿条件下，尿素易潮解；尿素以缩二脲为主要构成，当缩二脲含量高时，对作物有毒害作用；当尿素根外追肥时，要求缩二脲含量不得超过0.5%，否则伤害茎叶；尿素可做基肥、追肥，但一般不做种肥。因而在施肥过程中，对肥料的性质及如何施用加以认识、掌握，才能合理、科学、有效利用肥料，提高经济效益。
4.作物营养特性认识不够
在施肥过程中，农户往往采用了一次性施肥，而忽略了作物各个营养时期带肥特性和规律，这样会造成作物各个营养时期营养饥饱不匀，抑制作物的生长发育，造成欲达而不能达的效果。固而，在施肥的过程中，掌握好作物各个时期的营养需肥规律、需肥量，进行各个营养时期针对性施肥，效果较好。如棉花的施肥，棉花每形成100kg皮棉约需要吸收纯氮13.35kg，五氧化二磷4.65kg，氧化钾13.35kg，需肥量随产量水平的提高而增加。不同品种、产量水平略有差异。棉花在苗期，吸收氮5%、有效磷3%、有效钾3%；现蕾期到初花期，吸收氮11%、有效磷7%、有效钾9%；从初花期到盛花期，吸收氮56%、有效磷24%、有效钾36%；盛花期到始絮期，吸收氮23%、有效磷52%、有效钾42%；吐絮后，吸收氮5%、有效磷14%、有效钾10%。从中可见，棉花吸肥高峰期在花铃期，氮肥吸收高峰期在盛花期，磷钾吸收高峰期在盛花期至吐絮期。锌、硼、锰等元素根据土壤养分供应状况，因缺补缺，针对性使用。棉花要求棉田有较高的肥力，所以要施足基肥，还需适时适量施用追肥。一般要掌握前轻后重的原则，因地、因时、因苗施用。
三、施肥对策
1.合理施肥
所谓合理施肥，不单应该归还收获物所取走的养分，还应弥补农业土壤生产能力方面存在的缺点。合理施肥的核心内容：因地制宜，知已知彼．通过了解肥料种类的差异、化学肥料的分解难易、分解快慢、吸附力大小等，改变土壤的酸碱性和结构体．有机肥料同样有分解难易，分解时放热量多少、分解后形成腐酸质数量多少、成分差异等．这些性质都会影响土壤物理性、化学性、生物性，都可以左右肥料施用后的效果。只有懂得不同肥料的性质，才能在适应作物种类和季节气候变化的基础上按土施肥，使土肥相融．例如，就有机肥而言，猪粪则适用于热性土；羊粪、牛粪适宜于冷性土；至于化肥，土壤的选择性就更强，同样的磷肥，酸性土壤适于钙镁磷肥，石灰性土壤，则适于施过磷酸钙，同样氮肥，沙质土壤，宜于尿素，酸性土壤适宜于施硝酸铵．无论是有机肥和化肥，都要掌握看土施肥这一重要环节。
合理施肥的另一个环节是要懂得土壤本身在生产力方面的缺陷，这种缺陷是多样化的．水热条件不适宜，氢化物、硫化物等有毒物的累积，从养分不足这个问题可以通过施肥环节，缺啥补啥的办法解决．当土壤中养分贮量丰富而没有适当的水热条件来使之变为有效时，可通过改变土壤的水热条件以利用土壤贮藏的养分。
合理施肥不是高产稳产的唯一保证，但通过合理施肥这个环节，可以有效利用经济的分配，达到最佳的经济效益。
3.培肥地力
如果耕作管理条件没有跟上，不能长期维持土壤的水、热条件，土壤的结构被破坏、土壤酸碱性变化，施肥的效果是不能充分发挥．因而，在合理施肥的基础上，培肥地力也是施肥过程中的重要环节，可有利于保障施肥合理性。
（1）水稻土的培肥措施
搞好农田基本建设，改善土壤水分状况．要保证高产水稻田不受破坏，必须解决灌溉水，因此，农田的基本建设应整修灌排渠道，做好蓄水、排水，保证用水及时到位，保证高产水稻田得到丰收。
增施有机肥，加速土壤熟化．有机肥是培熟土壤的主要物质基础，通过增施有机肥，一则可补充土壤有机养分，二则熟化土壤，改善土壤结构．提倡秸秆还田技术，充分有效地再利用了有机养料，净化了空气，减少了污染．发展绿肥也是熟化土壤重要措施。
（2）旱作上的培肥
狠抓植树造林，改善生态环境。通过培肥地力，全面规划，在路边、地头种植水土保护林、树林、经济林、果树林，既合理利用土地资源，增加经济效益，又改善生态环境，保持水土不流失，增加有机肥来源。
增施有机肥，发展绿肥。加速土壤熟化，为维护土壤的结构不受破坏，增施有机肥，种植绿肥；推广秸秆还田，改良土壤结构，培肥了地力．同时，大力发展家畜饲养，增加过腹还田。
用养结合，持续高产。用地是目的，养地是基础．用地和养地相结合，才能获得高产稳产。建立一套合理的轮作制度，增加豆科作物和油料作物的播种面积，进行产业结构调整，棉、麦轮作，增加复种指数，提高单位面积产量，并将绿肥等作物放在轮作中，做到用养结合，高产稳产。
采用免耕技术也是—种培肥地力措施，少耕或免耕可保证土壤结构不易破坏，保障土壤的通透性。
4.提倡平衡施肥技术应用
平衡施肥是平衡施用N、P、K及其他中、微量营养元素，以达到平衡作物体内营养，促进作物生长发育，提高产量，建立施肥模式．同时，建立施肥模型，因地因物科学施肥，达到减轻环境污染，提高经济、社会和生态效益的目的。
阜阳市葡萄施肥原则及方案 篇7
1 葡萄需肥及吸肥特点
葡萄对肥料的需求量较大,既需要氮、磷、钾等大量元素,也需要钙、镁、锌、硼等中微量元素,理论上计算,每生产1 000 kg葡萄果实,需纯N 6.0 kg、P2O53.0 kg、K2O 8.4 kg,氮、磷、钾的吸收比例为1.0∶0.6∶1.4。葡萄对磷的需求量比其他多数果树树种高,对钾的需求量超过对氮和磷的需求量。葡萄吸收氮素在开花前后激增,浆果成熟后期减少,采收后,对氮的吸收又再度增加;葡萄吸收磷素的主要时期在浆果成熟期以前,成熟期间,枝蔓中的磷素向果实中大量运转;葡萄在整个生长期都需要钾素,成熟期吸收钾素最多;花期前后对硼素的需求量最大,对氯离子较敏感;葡萄采前1个月喷施钙肥对提高果实采后品质、延长贮藏期有明显的效果。
2 施肥原则
葡萄施肥要根据葡萄需肥、吸肥特点和阜阳市的土壤肥力状况,有针对性地施肥。
2.1 大量元素氮、磷、钾均衡施入
按照实际需要和葡萄吸收氮、磷、钾的比例均衡施肥。葡萄是高钾植物,钾肥的施用量要相对大些。
2.2 以有机肥为主,化肥为辅
有机肥的肥效长,营养全面,并且还能保水、保肥、改良土壤结构。多施有机肥尽可能使阜阳市土壤有机质含量达到2.5%以上[1,2]。
2.3 基肥和追肥不可替代
基肥在全年施肥中最重要,秋施基肥可将营养贮藏于葡萄树体内,为第2年发芽、长叶、长蔓、开花积累养分,如树体营养差,第2年再多追肥也无济于事。
2.4 注重中微量元素的施用
葡萄对中微量元素镁、钙、硼、锌敏感,特别对硼十分敏感,缺硼极易造成落果和大小粒现象,花前和花期喷硼可以提高产量。因此,在葡萄生产上一定要重视镁肥、钙肥、硼肥、锌肥的使用。
2.5 根部追肥与叶面喷肥相结合
叶面喷肥吸收快、用量少,省工、作用大。一般每次喷药时加钾上佳600倍液,可明显提高产量。
3 施肥方案
3.1 基肥
秋施基肥是葡萄全年施肥中最重要的一环,一般在9月下旬至10月上旬进行。以腐熟的有机肥(厩肥、堆肥等农家肥)为主,加入一些速效性化肥,如磷肥或复合肥等。有机肥最好选用腐熟的羊粪,其次是牛粪,再其次是猪粪,不能用鸡粪,因鸡粪容易使土壤盐渍化。腐熟农家肥时一定要加入生物菌肥。丰产稳产园,通常施腐熟的有机肥75 t/hm2、过磷酸钙1 500 kg/hm2、硫酸钾750 kg/hm2、硼砂7.5~15.0 kg/hm2和硫酸锌15 kg/hm2。可采用开沟埋施,篱架葡萄只要沿着种植沟的任意一侧在枝梢外的行间,用机械挖深50 cm、宽50 cm的条状沟,肥料施入沟内,灌水后上面覆土即可。每年挖施肥沟的位置逐年外扩。由于葡萄根系生长和枝条生长有同向性,所以篱架葡萄和棚架葡萄挖沟位置有所不同,棚架葡萄是要在树体前方架面下挖沟[3,4]。
3.2 追肥
在葡萄生长期进行追施速效性化肥,可以促进植株生长和果实发育。追肥采用挖浅沟或肥水一体化施入。成龄葡萄园一般每年追肥5次,分为催芽肥、花前肥、膨果肥、转色肥和采后肥。
3.2.1 催芽肥。
催芽肥可以促进萌芽整齐,增大花序,使枝条生长健壮,增强树势,从而提高产量。催芽肥一般在萌芽前15 d施入,以氮肥为主,施用量占全年的10%~15%,此时最好不开沟施肥,以免引起伤流,将肥料溶于水中,进行冲施,一般冲施养田养根15桶/hm2+比阿米优15瓶/hm2+尿素75~120 kg/hm2。
3.2.2 花前肥。
葡萄萌芽后15~20 d施花前肥,可以增强树势,预防花序退化,提高弱树的挂果率。对于土壤肥水充足、树势过旺的品种及巨峰等落果严重的品种,花前不要施氮肥,可施磷酸二氢钾75 kg/hm2。对树势中庸、较弱的果园,如有滴灌条件,可滴灌特大量元素水溶肥料(20-20-20+TE)75~120 kg/hm2;没有滴灌条件,可在距植株40~50 cm处拉沟施肥,沟深10~15 cm,一般施葡萄专用螯合肥225 kg/hm2+磷酸二氢钾45 kg/hm2[5]。
3.2.3 膨果肥。在谢花后,幼果黄豆粒大小时施膨果肥,可促进幼果迅速膨大,增加树体钾含量,利于后期果实增糖着色。追施中氮、低磷、高钾的复合肥。在有滴灌条件的葡萄园,可每隔10~15 d滴灌1次以色列溉特大量元素水溶肥料,共3次(第1次是在保果后,施溉特75 kg/hm2,第2次是在膨果后,施90~120 kg/hm2,第3次施75 kg/hm2)。在没有滴灌条件的葡萄园,施葡萄专用螯合肥375 kg/hm2,每隔15 d施1次,连续施2次,采用两边拉条状沟施肥。
3.2.4 转色肥。
转色肥在果实封穗后至转色前施入,此期施肥应以高磷、高钾肥为主,搭配镁、锌、硼等中微量元素,可提高转色率,增加果实含糖量,果实果粉多、色泽艳,延长贮运期。从果实软化前3~5 d开始,一般冲施葡萄专用转色肥75~120 kg/hm2+蓝月钙15瓶/hm2,每隔7~10 d冲施1次,连续施2次。
3.2.5 采后肥。
葡萄结果后消耗体内大量营养,采果后需及时增施补肥,恢复树势,增强叶片的光合能力,增加养分积累。冲施中氮、高磷、高钾的复合肥150 kg/hm2,并结合叶面喷施0.2%尿素和0.2%磷酸二氢钾混合液,每隔10 d喷1次,喷2~3次。晚熟品种应和基肥一起施入
3.3 根外追肥
采用叶面喷施液体肥料,能迅速供给葡萄生长所需的养分,对提高品质和产量效果显著。一般在花前及盛花期,喷施0.3%尿素+0.3%硼砂溶液750 kg/hm2,提高坐果率;幼果膨大期,对氮肥充足的葡萄园,可喷3%过磷酸钙浸出液750 kg/hm2,隔10 d左右再喷1~2次;如果缺氮,可加入0.2%的尿素。此期喷叶面肥可以提高叶片光合效能,促进幼果膨大;在硬核期以后,一般用0.3%~0.5%磷酸二氢钾溶液750 kg/hm2,每7 d左右喷洒1次,连喷2~3次,可以加快成熟,提高浆果糖分含量。
参考文献
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播种机深施肥试验设计与分析 篇8
关键词：深施肥正交实验,极差分析,方差分析
0 引言
随着国家农机补贴政策的实施，大功率拖拉机的保有率在逐渐增加，使得播种机在一次作业时能够实现旋耕、开沟、播种、施肥、起垄等功能。目前施肥作业只是将种子生长发育所需的肥料施入土壤中，而作物在抽穗期所需的肥料还需后期人工施肥，增加工时且作业条件恶劣。深施底肥是将肥料定量均匀地施入到地表以下作物根系密集部位，使其既能保证被作物充分吸收，同时又显著减少肥料有效成分的挥发和流失，达到充分利用肥效和节肥增产的目的。底肥作用期是在作物生长的后期，这时作物根系已经成熟，植株高大密集，根区追肥较难操作。目前深施底肥的方法有两种：一是在播前整地时施入肥料;二是采用专门作业机械实现深施肥料。深施肥播种机能够实现将作物后续生长所需的肥料在播种时随种肥同时施入土壤中，但施肥深度等参数对作物生长的作用效果还不是很清晰，需要通过试验来找到合理的施肥深度。
1 正交试验简介
常用的试验设计方法有：正交试验设计法、均匀试验设计法、单纯形优化法、双水平单纯形优化法、回归正交设计法、序贯试验设计法等。其中，正交试验法是在多因素优化试验中，利用数理统计学与正交性原理，从大量的试验点中挑选有代表性和典型性的试验点，应用“正交表”科学合理地安排试验，从而用尽量少的试验得到最优的试验结果的一种试验设计方法[1,2]。通过正交试验可以找到各因素影响指标的规律，分析因素影响指标的主次，并获得最佳指标的因素的组合。如果试验安排的合理，且分析得当，就能以较少的试验次数、较短的时间、较低的费用，得到较满意的试验结果;反之，如果试验安排的不好，分析不得当，则试验次数增加，试验时间延长，浪费人力、时间和财力，难以达到预期的结果，甚至导致试验失败。合理的安排试验，取得数据，然后进行综合的科学分析，可使人力、物力和时间得到最优组合，进而达到尽快获得最优方案的目的。
正交实验的分析方法有直接对比法、极差分析法和方差分析法等。其中，直接对比法虽然简单，但对实验结果的分析是定性的，不能很确切地说明问题;极差分析法通过分析被考察各因素以及因素的各水平对试验指标影响的大小情况，可得到影响试验指标的主次因素和最优组合条件;方差分析法就是在假设各总体均为正态变量且方差相等的情况下，检验多个正态总体均值是否相等的一种统计方法，可以将试验误差所引起的指标的变动与各因子及其水平不同所引起的指标变动区分开来，以便分析出影响试验结果的真正因素。因此，在本试验结果的分析中采用极差分析法和方差分析法。
2 正交试验设计
2.1 试验指标
试验指标是玉米综合苗情指数，作为试验研究过程的因变量，常为试验结果特征的量。此苗情指数需综合考虑地力、苗况、抽穗情况和穗粒质重等因素，各因素的权重由农学专家给出。
2.2 因素及水平
因素是作为试验研究过程的自变量，常常是造成试验指标按某种规律发生变化的原因。水平是试验中因素所处的具体状态或情况。在一项试验中需要考察多个因素，而每个因素又有多个水平;不仅各个因素单独起作用，而且因素之间有时会联合起来影响某一试验指标。本试验采用四因素四水平，如表1所示。其中，因素A代表播种深度;因素B代表种、肥横向间距;因素C代表种、肥垂直间距;因素D代表底肥深度。
2.3 试验设计方案
正交表是正交设计中合理安排试验，并对数据进行统计分析的主要工具，具有整齐可比、均衡分散和简单易行的特点。此试验为四因素四水平，故选定L16(45)正交表安排试验，进行16次试验处理。
3 试验
种肥须在播种的同时施入，可通过在播种机上安装肥箱和排肥装置来完成。深施底肥可促使根系发育，增强作物吸收养分、水分和抗旱能力，有利于植株生长，从而提高作物产量。按施肥和种子的位置，有侧位深施和正位深施两种形式，即侧位深施种肥指肥施于种子的侧下方，肥条均匀连续，无明显断条和漏施;正位深施种肥指种肥施于种床正下方，肥层同种子之间有土壤隔离层，种、肥深浅一致，肥条均匀连续，肥带宽度略大于播种宽度。需要注意的是，在播种的同时将化肥一次性施入土壤中，且根据肥料品种、施用量等，决定种与肥的距离;防止种、肥过近造成烧种烧苗。此深施肥试验采用侧位深施肥方案进行试验。
试验场地为农大试验田，前季作物为小麦，成熟后用小麦联合收获机收获并粉碎秸秆，覆盖均匀，麦茬高度范围0.1～0.3m。将播种机的排种器播量调到30kg/hm2，种肥的播量调到225kg/hm2，底肥的播量调到600kg/hm2;然后按L16(45)正交表进行播种机播种施肥作业。在玉米生长发育期进行查苗、测根茎处苗的直径、观察苗的颜色、抽穗情况以及收获后玉米穗粒质重等情况汇总，根据农学专家提供的各项权重值经加权平均计算得出相对应L16(45)的16种试验指标值分别为2.1,3.8,4.6,3.0,3.4,2.5,5.7,5.5,3.2,4.8,5.3,5.8,3.5,4.2,4.1,3.9。
4 试验结果分析
正交试验方法之所以在工程实践中得到广泛的应用，其原因不仅在于能够使试验的次数减少，而且能够用相应的方法对试验结果进行分析并得出许多有价值的结论。将试验指标值列入正交实验表中，采用极差分析法，先求出各个因素每一水平下试验指标的平均值，然后计算、同一因素下同水平条件下试验指标均值的极差。极差越大，说明该因素的水平改变时对试验指标的影响越大，这个因素的影响显著。其计算过程及结果，如表2所示。
方差分析法是用离差分解法将利用各因素的离差平方和与组间离差平方和构造检验统计量，通过F检验来判断各因素的作用是否显著，进而判断每个因素对试验指标的影响。其计算过程及结果，如表3所示。
表3中各参数分别为
总离差的平方和：
各因素的离差平方和
试验误差的离差平方和
F值为
从表2的极差分析结果可知：播种机种肥间的横向间距对苗情综合情况影响最大，播种深度和底肥深度的影响其次，种肥间的垂直间距影响最小，即B3A3D2C3。玉米综合苗情随播种深度、种肥横向间距、种肥垂直间距和底肥深度增加变化情况是先增大后减小。
从表3方差分析结果中的F值与临界值比较可知：因素A,B,C和D对试验结果的影响都是显著的;从F值的大小得出，因素B最显著，以下依次是D,A,C。由于试验指标为玉米综合苗情指数，指数值越大越好，所以最优方案取各因素中K的最大值所对应的水平。从表3可以得出：因素A应取第3水平3A，因素B应取第3水平3B，因素C应取第3水平C3，因素D应取第2水平2D，即B3D2A3C3。
通过极差分析法和方差分析法对试验数据进行分析可知：影响玉米综合苗情指数的各因素水平是相同的;种肥间横向间距影响最大，种肥垂直间距影响最小;在考虑试验误差的条件下施底肥深度的影响比播种深度的影响大。
5 结束语
通过深施肥正交试验设计找出深施肥播种机在施肥量一定的情况下，播种深度、种肥间距和底肥深度的参数值对玉米综合苗情指数的影响规律，将此参数反馈到深施肥玉米播种机的设计中，提高了深施肥玉米播种机的工作性能。
参考文献
[1]陈魁.试验设计与分析[M].北京:清华大学出版社,2005.
烟草挖坑施肥机的设计与应用 篇9
1 主要技术参数
外形尺寸mm1 700、600、900
配套动力kW11～20 (三点后悬挂)
整机重量kg80 (不包括动力)
挖坑规格cm坑距50～60, 深度10～12
施肥量kg/hm290 (最大)
2 构造与工作原理
(1) 构造, 见图1。该机由排肥器总成1、小链轮2、排肥箱3、机架4、链条5、挖土铲、6大链轮7和挖坑轮8等组成。
(2) 工作原理。当拖拉机前进时, 挖坑轮随之转动, 形成连续挖坑动作。挖坑轮转动时, 大链轮通过链传动带动小链轮, 小链轮带动排肥器转动完成排肥作业, 施肥的准确性是靠链传动的传动比来实现的。
(3) 调整。挖坑机作业质量包括挖坑质量和施肥质量, 为满足农艺要求, 使用时要做好调整。 (1) 坑距。挖坑轮上装有6个挖坑铲, 每个挖坑铲上有3排孔。出厂时的安装位置为坑距600 mm, 依次调节两排孔安装位置, 可得到550 mm和500 mm两种坑距。 (2) 施肥量。为满足不同用户对施肥量的不同要求, 需要对施肥量进行调整。出厂时的安装位置为施肥量最大位置, 6 g/坑。调整时, 首先松开固定在排肥器轴承座两侧的螺钉, 移动排肥轴位置, 排肥槽长则排肥量多, 反之则排肥量少。根据需要调整排肥量后, 固定轴承座两侧的螺钉即可。 (3) 施肥位置。为确保肥料准确施入坑内, 调整坑距时需要调整施肥位置。坑距调整后, 要先试验, 确定肥料撒在坑中的前后位置, 松开大链轮紧固螺钉, 固定链轮的同时将挖坑轮转动一个角度 (挖坑轮转动10°, 排肥轴转30°) 即可, 最后紧固大链轮上紧固螺钉。
3 性能试验与分析
(1) 性能试验。 (1) 动力配套性。因该机质量小, 且是在已起垄的松软土地上作业, 所以阻力不大。试验时, 用功率为11 kW的柴油机带动, 在该机加上50 kg配重的情况下, 均能轻松完成作业。因市场上11 kW柴油机已不多见, 故可选用11～20 k W拖拉机与之配套使用。 (2) 施肥量。根据农艺要求, 栽烟前以施籽肥为主, 且最多90 kg/hm2。根据所栽烟草颗数计算出每坑需要施肥的最大量, 可通过调整排肥器槽的长短来调整排肥量。 (3) 坑距及坑深。根据农艺要求, 该机应可调整出500、550和600 mm共3种坑距, 且坑深为100～120 mm。之后, 分别进行田间试验, 对两项指标进行考核。每10个坑距为一组测量数据, 每组测5次, 见表1。同时测量坑深, 见表2。
(2) 结果分析。 (1) 从表1可看出, 该机在使用过程中测量出的坑距误差在10 mm以内, 平均到每个坑距误差则更小。通过3种坑距的实际测量, 在不同坑距下, 不但能满足种植要求, 并且坑距均匀, 解决了人工作业均匀性差的问题。 (2) 从表2可看出, 在同一坑距下, 坑深误差在5 mm以内, 坑深很均匀, 在不同坑距情况下, 均能满足农艺要求。但同时也可以看出, 在同一情况下, 随着坑距的加大, 坑深有所减少 (但可以满足农艺要求) , 如果要加深挖坑深度, 可以在机架上增加配重。
4 结论
(1) 坑距均匀。由于挖坑轮在圆周上均匀分布6个挖坑刀片, 工作时挖坑轮转动形成连续挖坑动作, 因此可做到坑距准确、坑深均匀, 符合当前烟草种植中“挖大坑、浇大水”的农艺要求。
(2) 施肥准确。由于依靠大小链轮的传动比来控制施肥作业, 可做到施肥不外撒、不散漏, 化肥可准确地施入坑内, 形成窝肥, 有效解决了人工作业化肥撒到坑外造成浪费的问题。
摘要：设计了一种烟田用挖坑施肥机, 能一次完成挖坑、施肥两个工序, 具有设计合理、结构简单、坑距可调和施肥准确等特点, 可有效降低烟农的劳动度。
施肥方案设计 篇10
施肥是农业生产中的关键作业环节, 是农作物生长过程中是必不可少的重要步骤。肥料作为各种农作物的“粮食”, 如何科学合理的供应给农作物, 是提高粮食产量、改善农产品质量的重要因素。我国是各种肥料消费大国, 以前施肥主要以撒施为主, 造成肥料中部分有效成分挥发或流失, 作物吸收利用率大大降低, 肥效损失严重, 浪费较大。为解决以上问题, 目前采取的有效措施之一是化肥深施技术, 不仅可以降低生产成本, 促进增产增收, 而且节约能源, 减少环境污染;化肥深施技术的实施必须有适宜的载体——这就是化肥深施机械;在现代农业生产中, 随着农业机械化程度的提高, 施肥机械往往与耕地、播种机械进行组合, 形成大中型联合作业机械。在施肥作业过程中, 由于受当前农村土地零散、田块较小、分属于不同农户的制约, 就需要频繁的更换每户用不完的化肥, 及时把肥箱内的化肥清理干净;特别是作业结束或长期闲置保存时, 为防止余肥腐蚀料箱, 必须彻底、快速的清干肥箱。目前, 很多大中型施肥机械存在肥箱容积较大, 不便更换化肥, 更不易清净等问题。因此, 在整个施肥机械结构中, 设计合理、方便实用的施肥箱不仅能促进整机提高作业效率, 更能减少化肥对肥箱的腐蚀。针对上述情况, 我所经多次改进设计, 在肥箱上巧妙地增加了肥料倾倒装置, 使每户用不完的或每班作业完成后剩余的肥料迅速清空, 提高了工作效率, 同时也减轻了化肥长时间存放引起的肥箱腐蚀。
1 主要结构
肥料倾倒装置主要由肥箱支撑板、主动齿轮、清肥铰链、从动齿轮、出肥口、肥箱、排肥方轴、锁紧板、锁钩、锁紧手柄、锁紧弹簧等主要部件组成, 总体布局如图1所示。
清肥时, 首先向上扳动锁紧手柄, 使锁钩从锁紧板上滑脱, 这时抬起肥箱右端, 肥箱围绕左端清肥铰链旋向升起, 打开肥箱左端出肥口, 肥箱内的化肥便从出肥口流出, 直到肥箱内化肥清完, 再把肥箱放下锁紧, 完成整个清肥过程。
2 关键部件的结构设计
2.1 清肥锁紧机构的设计
清肥锁紧机构包括锁紧板、锁钩、锁紧手柄和锁紧弹簧等 (如图1所示) 。锁紧板安装在肥箱右端下部, 锁钩、锁紧手柄和锁紧弹簧分别安装在肥箱右支撑板上。当提升锁紧手柄至锁钩与锁紧板分离时即可抬起肥箱右端, 结构简单, 工作可靠, 使用效果良好。
2.2 分离齿轮的设计
为了使肥箱能够迅速抬起倾倒化肥, 排肥方轴动力不能直接使用链轮传动, 必须设计一对过度齿轮, 以便及时分离。如图1所示, 排肥动力首先传递到安装在肥箱左支板上的主动齿轮, 肥箱左支板与肥箱采用清肥铰链连接, 主动齿轮将动力通过从动齿轮传递到排肥方轴上, 带动施肥装置, 从而解决了肥料倾倒装置中的排肥动力输入问题。
3 在2BXFYG-4型免耕穴播机上的应用
2BXFYG-4型免耕穴播机主要由机架、仿形机构、排肥机构、变速箱、播种机构、镇压机构、覆土机构、播种开沟器、防绕施肥开沟器等主要部件组成, 总体布局如图2所示。
该机与25.7～62.5kW拖拉机一起采用全悬挂式连接, 由拖拉机牵引行走。机组整个工作过程一次性完成拨开秸秆、仿形开沟、种子侧下方条带施肥、单粒播种、覆土及种侧镇压碎土、种上二次镇压等多道工序, 极大地提高了工作效率, 适合玉米等大颗粒农作物播种。
肥料倾倒装置应用在该机上, 通过与其他机构技术组装和结构优化后, 使得整机稳定性和可靠性大大增强, 保障了播种施肥质量, 作业效率大大提高, 极大地节约了作业时间。
4 结论
在施肥播种机上使用肥料倾倒装置后, 使每户用不完的肥料随时可以从肥箱迅速倒出, 更换化肥瞬间完成, 提高了作业效率。同时, 每天未播完的化肥能够很方便地清理干净, 减轻了化肥对肥箱的腐蚀, 延长了肥箱的使用年限。
施肥方案设计 篇11
1果园施肥现状
1)施肥时间不严格。秋施基肥的果农大部分是在晚熟品种采收后施用；追肥的果农能严格把握萌芽前、花芽分化期和果实膨大期追肥者仅占40％，另有20％果农不追肥。
2)有机肥施用量严重不足。有一半以上果农因有机肥源不足或劳动量大而隔年施用，有近20％果农隔几年才施1次，栽植幼树时有50％左右的果农不施用基肥。对每年施用有机肥的150户的lO年生以上果园调查表明，其中20％年施基肥4000 kg以上，40％年施基肥1500 kg左右，30％年施基肥500～1000kg。而科学以产定肥为每产1kg果实应施有机肥1～2kg，显然，有机肥施用量严重不足。
3)化肥用量比例失调。对全县16年生的100个果园施化肥情况进行调查，平均667m2(亩)施纯N肥60 kg、P2O546 kg、K2O 25 kg，氮、磷、钾实际施用比例是1：0.77：0.42，专家研究提出的氮、磷、钾施用比例是1：0.5～0.7：1.0～1.3，对比说明本县化肥使用比例失调。同时如按每生产100 kg苹果需施用纯N1.0～1.1 kg、P2O50.6～0.8 kg、K2O 0.8～1.0 kg的科学标准而言，本地氮、磷化肥施用量偏大，钾肥不足。施肥比例失调严重制约着本地果实产量和品质提高。
4)只施大量元素而忽视微量元素施用。有80％果农只施氮、磷、钾肥，而对中、微量元素肥料很少施用，除近几年套袋果进行补钙外，其他基本都不施。部分果园缺锌性小叶病和缺铁性黄叶病连年存在，影响了树势和产量。
5)不重视叶面肥施用。有1／3左右的果农喷药时偶尔加点磷酸二氢钾和尿素，而大部分果农未施过叶面肥。
2果园科学施肥技术
果树科学施肥技术就是要掌握果树生理需求，把握时机，找准方法，运用现代科技，配方施肥，使所施肥料既能满足果树在各个养分临界期对不同营养元素的需求，又不造成多余养分的浪费，同时通过正确的施肥方法和采取辅助措施，使所施肥料最大限度地被利用，从而使果树生产达到经济高效。
2.1依据树体养分需求特点，严格把握施肥时间和种类
苹果在1a(年)生长中的不同阶段，生长重心不同，养分分配中心也不同，施肥后养分首先是流向生长旺盛的器官。
2.1.1萌芽开花坐果期(4月份)果树萌芽、开花、坐果主要是消耗树体贮存营养。贮存营养在这个阶段也基本被消耗完，此时土壤若不能及时供给树体充足营养，就会引起大量落花落果。该期追肥主要依据上年秋施基肥情况而定，若上年秋施基肥量足且配有氮、磷肥，此期可不追肥。若秋施基肥不足，必须于萌芽前追施适量氮、磷肥，其中氮素可促进枝叶生长，满足新梢第1次生长高峰；磷素主要促进根系发育(此期正值根系第1次生长高峰)，增强抗逆性。
2.1.2花芽分化临界期(6月上中旬)此期不仅需要足够营养，而且对营养种类要求较严格。花芽分化要求一定的碳氮比，碳氮比过高，树体生长衰弱，对花芽分化不利；碳氮比过低，树体生长旺盛，对花芽分化也不利。所以对生长较弱树与大年树，增施一定量氮肥对花芽分化有利，而旺长树则要控制氮肥用量。一般此期主要追施磷、钾肥，磷素有促进花芽分化和提早开花结果作用，此期也是根系第2次生长高峰期；钾肥可促进新梢成熟，提高抗旱、抗寒、抗病虫害能力。同时增施磷、钾肥对碳素营养的积累也有重要作用。
2.1.3果实膨大期(7月中旬至8月中旬)此期既要考虑果实膨大，也要考虑花芽分化、果实着色、果实硬度、糖分积累等诸多因素，氮肥能促进果实膨大，但过多时影响着色，降低品质，过少又会使色泽不鲜艳；磷肥可加快果实成熟、增色，利于硬度增大；钾肥此期主要促进果实膨大、成熟、改善品质、风味、增色，所以此期主要追施磷、钾肥。生产实践中，为省工一般可将花芽分化肥和果实膨大肥合并于6月上中旬1次施人。
2.1.4采果期为培肥土壤，提高树体营养水平，以有机肥为主的基肥应于9月中旬至10月上旬及早施入，因此期气温、地温适宜，水分也较充足，利于肥料分解，且根系处于第3次生长高峰，易吸收速效养分，伤根易愈合。施肥时，在有机肥中可加入适量速效氮、磷肥。
2.2实施配方施肥，确定合理施肥量
现代施肥要求平衡施肥，就是通过施肥调整土壤中各种营养元素的数量和比例，使之尽量与树体吸收的数量及比例平衡一致。这就需要通过果树营养诊断来指导施肥，包括土壤分析、叶分析等。
2.2.1土壤分析土壤分析主要测定土壤肥力状况，通过配方施肥来达到营养平衡。即根据果树需吸收量、土壤供肥量和肥料利用率，在有机肥为基础的前提下，提出N、P、K和微肥适宜用量比例。此法计算施肥量基本公式为：合理施肥量=(果树需吸收量一土壤供肥量)／肥料利用率。据实验研究，每生产100 kg苹果，树体大约要从土壤中吸收纯N 0.205～0.221 kg，P2O50.117～0.340 kg、K2O 0.229～0.323 kg。肥料利用率一般氮肥为50％，磷肥为30％，钾肥为40％。各果园应请县土肥站对自己果园进行测土，明确土壤中各元素可供给量，制定合理的肥料配方。
2.2.2叶分析叶分析反映树体营养水平较灵敏，一般于7月中下旬进行。据对陕西省苹果园叶营养元素含量分析表明，全省苹果园平均营养水平状况为K、Fe、Zn、P较缺乏，Cu、Mg、Ca过量(这里要注意的一点是，近年套袋果强调套前与除袋后补钙，是因为果实套袋后影响光合作用进而影响果实对Ca的吸收)，N、Mn、B基本适宜。而岐山县果园土壤测定表明P含量并不低，参照本省分析结果，结合岐山的具体情况，本县果园施肥顺序应为K、Fe、Zn、P、B、Mn、N、Ca、Mg、Cu。
2.2.3经验施肥在配方施肥未推广以前，生产实践中一般采用丰产园经验施肥量，较粗略，果农可依据自己果园实际情况，参考应用。一般每667m2(亩)基肥施用量标准为：幼园有机肥1000 kg、过磷酸钙25～50 kg、尿素5～10kg，初果园分别为1500～2000 kg、50～70 kg、
15～20 kg，成龄园分别为4 000 kg、150～180kg、30～40 kg。追肥(2～3次)施用量标准为：幼园尿素28 kg、磷酸二铵40 kg，初果园磷酸二铵65 kg、硫酸钾35 kg，成龄园磷酸二铵65kg、硫酸钾60 kg。
2.3重施有机肥，改善土壤理化性状，培肥土壤
有机肥养分全面，肥效持久，更重要的作用是改良土壤性状，改善果实品质。我县有机肥施用量过小，要大力加强有机肥施用力度，争取达到每生产1kg果实施人优质有机肥1.5～2.0 kg的标准。有机肥一要广开肥源，包括堆肥、沤肥(秸秆、粪尿堆沤发酵而成)、沼气肥、绿肥等；二要高温堆沤，提高有机肥质量；三要有机无机结合施用。
2.4土壤施肥与灌水相结合，提高肥效
试验表明，施肥后灌水，氮肥利用率可提高到60％～70％，磷肥利用率可提高到45％，钾肥利用率可提高到50％；若利用先进的滴灌技术，氮肥利用率可提高到95％，磷肥利用率可提高到54％，钾肥利用率可提高到80％。由此可见，肥水结合是提高肥效的重要方法。岐山县果园90％属旱地果园，由于条件所限，施肥后能及时灌水的果园很少，且一般春旱频繁，应利用夏秋雨多时机，密切关注天气预报，尽量在降雨前施肥。
2.5根施与叶面追肥相结合，及时有效补充微量元素
一般大量元素主要通过根施补充，而微量元素则主要通过叶面喷施。叶面喷肥简单易行，肥效快，用量少，对缺素症的治疗效果良好。因气孔大多分布在叶背，叶背对肥料吸收率是叶面的3～4倍，因此喷肥应叶面、叶背都喷到。喷肥可结合喷药进行，但一般不与石硫合剂、波尔多液等强碱性农药混合。一般萌芽期喷2％～5％硫酸锌、2％～4％硫酸亚铁液，花期喷0.2％～0.3％硼砂液，幼果期喷0.3％～0.5％氨基酸钙、0.15％钙宝液，花芽分化期喷0.2％～0.3％磷酸二氢钾液，采前20 d(天)喷0.5％磷酸二氢钾液。
2.6果园种草、覆草
果园种草的作用主要是改良土壤理化性状，富集土壤养分，增强蓄水保墒能力，特别是收割后覆盖树盘，可增加有机肥量。据调查，连年生草果园平均每年土壤有机质含量可提高0.05％～0.10％。陕西果园生草草种以白三叶为主，生草模式以行间生草+清耕带覆盖为宜。树盘下应留出清耕带，清耕带宽度在60～200 cm。行间草高30 cm以上时可刈割覆盖树盘。生草5～7 a(年)草群退化后应及时耕翻，休闲1～2 a(年)后重新生草。
2.7依据果树根系生长分布特点，确定施肥位置及方法
根系在土壤中的分布特点是在水平方向上，果树吸收根主要分布在冠径的2／3～1／3处；在垂直方向上，吸收根密集区，初果期树在5～30 cm土层，盛果期树在10～35 cm土层，所以应将肥料最大限度地施用到吸收根分布最密集区域，以提高肥料利用率。施肥部位要随树体生长和树冠增加逐渐向外和向深延伸，同时利用果树根系生长的趋肥性，诱导根系发展。
2.7.1有机肥施用方法一般施肥沟深、宽可在50～60 cm左右，下层20 cm填人表土后，将有机肥和适量化肥(P、N肥)与底土混匀(或分层)施入20～40 cm处，上层填入底土。具体方法有：①环状沟施。在树冠投影外缘挖沟，环状沟不宜连通，应断为3～4段，避免伤根过多使幼树处于孤岛境界。一般幼园施基肥兼扩穴可用此法。②条状沟施。条沟距主干0.5～1.0 m，视树体大小可挖通沟，也可挖1m左右条沟。此法可隔行进行，以避免伤根过多，不利于树势恢复，次年再在树的另一侧开沟。同时可结合进行果园深翻改土，逐年向外深翻，几年可将全园翻通。③放射状沟施。在树干0.5～1.0m处向外挖4～6条呈放射状沟，长度达到树冠外缘。此法伤根较少。
2.7.2化肥追施方法常用放射状沟施和穴施，沟施一般深20～30 cm，穴施一般于树下挖6～8个坑。
施肥方案设计 篇12
关键词：自动控制技术,CPLD,设计,变量施肥,GPS,光电编码,竞争冒险
0 引言
目前, 农业领域正在发生着剧烈的生产方式变革。精细农业所采集的数据, 如土壤类型、肥力、病虫害及农作物产量等都含有精确的位置信息。通过采用计算机、单片机自动控制、卫星定位、传感、遥感、数据库以及网络技术来提高农业耕作的精度, 从而大大降低了资源消耗和增加单位面积的产出。GPS是利用卫星的测时和测距进行导航, 以构成全球定位系统。本文阐述了精确变量施肥系统的下位机控制模块的设计。
1 控制模块框图和功能
施肥系统主要由GPS系统、上位机和下位机构成。下位机即控制模块主要采用CPLD设计, 由于它的芯片集成度高、可以实现多通道数据采集系统的设计;具有大量I/O管脚和较强的带载能力, 内部资源丰富、处理速度快, 可实现复杂的算法设计;器件内部信号延时小, 从而可提高信号的完整性和抗干扰能力。与微处理器相比, 其最大优点就是很多外围电路 (锁存器等) 可在CPLD内部编程实现, 时序可自行设定。模块总框图, 如图1所示。
本模块的工作过程如下:在自动方式下, 模块接收GPS数据进行少量处理后传给上位机;上位机结合数据库, 经过运算在通过控制模块分频得到分频脉冲, 控制步进电机。在手动方式下 (编码器方式) , 上位机通过模块读取编码器的脉冲个数, 结合数据库通过运算在通过模块给出分频脉冲控制电机。本模块包括以下几个部分:数据写入模块、数据读取模块和控制信号生成模块。
本控制模块能够实现与上位机的通信, 数据采集、控制和少量数据处理。其具体功能如下:
1) 能够接收工业控制机的并口数据, 通过锁存、分频, 产生一定频率的脉冲;
2) 能够读出光电编码器在定时时间内的脉冲个数, 供工控机进行处理得到相关信息;
3) 该模块能够控制GPS数据, 即控制串口的开启与关闭。
2 数据交换的关键技术
2.1 读取光电编码数值技术
控制模块必须能够读出光电编码器在定时时间内的脉冲个数, 供工控机进行处理得到相关信息。因项目背景影响, 系统选用的上位机不能工作在中断模式读取数据, 因此上位机不能仅仅因为读取数据而时时查询数据是否准备好, 而放弃所有的工作。所以, 采用上位机处理完GPS等相关任务后, 随时向模块要数据。由于工控机的运行速度的限制, 在上位机向模块要数时, 可能恰好锁存器中数据准备好, 并且此时计数器不向锁存器中写入数据;也可能此时恰好计数器向锁存器中写入数据, 这时可能会产生读取数据上的读写过程产生冲突, 造成前1s和后1s的数据交叉, 丢失数据。解决丢失数据方案如下:用两个计数器交替记数, 设这两个计数器分别为A和B (当然也可以用3个或4个, 越多越保险) 。在有冲突的情况下, 当A计数器计数完毕要往锁存器锁存数据的时候, 恰好上位机正从锁存器读取数据。因此, 此时A计数器为了避免数据交叉不能锁存数据, 等待数据读取过程结束之后才能写入锁存器;而B计数器在A计数器记数结束之后马上复位记数。所以只要是读取过程的时间不超过1s, 也就是说在下1s结束时, B计数器记数结束, A计数器复位记数开始时, 上位机读数过程完毕, 就不会丢失A计数器的记数数据。这种方案正好解决了一个计数器记数丢失数据的缺陷。数据冲突时, 锁存信号获得如图2所示。
2.2 控制信号线的竞争冒险处理技术
在模块设计中, 需要至少7个控制信号:写高8位控制信号;写低8位控制信号;读低4位和次低4位控制信号;读高4位控制信号;开电机控制信号;关电机控制信号;一个信号用来控制串行数据GPS, 它们一般都是负脉冲或者正脉冲有效。并行口向仅仅提供了4位输出控制引线, 必须使用译码器来产生控制信号。3――8译码器输出的控制线理论上足够控制使用。但是当输出引线由一个控制状态向常态变化时, 由于竞争冒险可能会产生另外一种控制状态, 带来不必要的麻烦。解决办法是:充分组合逻辑状态, 使其达到理想组合。经过充分考虑读数据、写数据、开关电机6种控制状态, 在其向常态转换的过程中会出现的状态, 如图3所示。
下面逐一分析图3的状态转换图能否带来附加问题。
1) 开电机向常态转换过程:一是出现110即写低8位控制信号, 没有影响, 因为此时写锁存器中的数据正是刚刚锁存进去的, 再缩存一次没有影响;二是出现000即读高四位控制信号, 没有影响, 因为此时上位机不会读取数据。
2) 关电机向常态转换过程:一是出现110即写低8位控制信号, 没有影响, 因为关掉电机时锁存器里面的数据已经没有意义了;二是出现011即读低四位控制信号, 没有影响, 因为此时上位机不会读取数据。
3) 写高8位向常态转换过程:一是出现011即读低4位控制信号, 没有影响, 因为此时上位机不会读取数据;二是出现000即读高四位控制信号, 没有影响, 因为此时上位机不会读取数据。
2.3 数据读取时的地址线复用技术
由于上位机并口的特性就剩下两根地址线可用于锁存控制信号, 但是上位机只能接收8位数据 (系统选用的上位机) , 所以计数器输出的12位数据, 分3次读入上位机, 这样至少需要3个锁存信号。数据读取控制信号模块仿真波形, 如图4所示。若用CS1和CS2控制, 即CS1有两个脉冲和CS2的一个脉冲共同组成, 但是硬件电路实际要求有3根信号控制信号, 所以设计电路实现了两根地址线产生3根锁存信号控制线, 即用CS1和CS2结合忙信号BUSY产生EN2, EN1和EN03个锁存信号。其具体时序设计如图4所示。
3 CPLD设计及仿真结果
基于资源的数量和工作环境的需要, 选择MAX7128S84-15芯片。在ALTERA可编程逻辑器件开发平台MAX+PLUSII上运用GDF和AHDL语言进行调试, 调试结果如下。
3.1 读模块设计
本模块实现模块12位数据输出控制模块、读取模块DUSHIYAN1和控制信号生成模块进行综合设计, 得到数据读出的总模块。只给出波形图, 如图5所示。
3.2 写模块设计
写入模块是有各个小模块连接而成。包括4, 8, 16位数据锁存模块, 分频模块, 计数单元清零模块, 脉冲控制模块, 这里只给出写入模块的总波形图, 如图6所示。
4 调试
4.1 频率测试
在实际调试中, 在手动方式下, 输入步进电机的转速观察输出脉冲的频率大小, 实际测试结果如表1所示。
4.2 读机具速度测试
该部分调试的目的在于由安装在车轮上的传感器输出的脉冲, 计算出机具的行进速度, 这是计算步进电机转速的一个重要参数。在模拟调试中, 由频率计输出一定频率大小的脉冲, 由工控机读入 (分3次读入) , 观察数值是否吻合。
读取速度= (读取速度/1024) ×车轮周长
5 总结
本研究以精确农业自动变量施肥理论和技术为内容, 从精确农业的基本理论和方法入手, 以试验为基础, 探索了适合吉林省乃至全国的精确农业理论和技术, 特别是自动变量施肥理论和技术, 并在吉林省德惠市和榆树市弓棚镇春阳村的两块试验地块进行了田间试验研究。本模块设计优点是可以对GPS和编码脉冲两种信号进行处理, 充分解决了竞争冒险带来的不必要状态的影响, 准确地读出编码器的脉冲值, 为以后虚拟GPS提供了条件, 使自动变量施肥系统更加能商品化。
参考文献
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[2]潘松, 黄继业.EDA实用教程[M].北京:科学出版社, 2002.
[3]何宗键.Windows CE嵌入式系统[M].北京:航空航天大学出版社, 2006.