[發(fā)明專(zhuān)利]一種大田作物精準(zhǔn)施肥方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910303769.3
• 申請(qǐng)日: 2019-04-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109964611A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅澤田;董玉紅;李鑫星;鄭永軍;嚴(yán)海軍;張國(guó)祥;彭要奇;白雪冰;朱晨光;曹閃閃
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A01C21/00
• 分類(lèi)號(hào): A01C21/00
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王慶龍;苗曉靜

本發(fā)明實(shí)施例提供一種大田作物精準(zhǔn)施肥方法及系統(tǒng)，該方法包括：獲取多組樣本農(nóng)田的樣本數(shù)據(jù)；利用小波分析，獲取每一樣本農(nóng)田的作物產(chǎn)量和各土壤養(yǎng)分含量的小波分量；根據(jù)每一樣本農(nóng)田的樣本數(shù)據(jù)及其小波分量，獲取訓(xùn)練后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)非線性規(guī)劃，獲取所述目標(biāo)農(nóng)田的最佳施氮量、所述目標(biāo)農(nóng)田的最佳施磷量、所述目標(biāo)農(nóng)田的最佳施鉀量。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)小波分析對(duì)測(cè)量得到的所述目標(biāo)農(nóng)田的作物產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行分析，可以去除因?yàn)閷?shí)際測(cè)定作物產(chǎn)量和目標(biāo)農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量過(guò)程中在各方面存在的誤差，使得BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)土壤養(yǎng)分、施肥量和作物產(chǎn)量之間的預(yù)測(cè)關(guān)系更加準(zhǔn)確，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)農(nóng)田施肥量的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大田作物精準(zhǔn)施肥方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在作物生產(chǎn)中，施肥是作物豐產(chǎn)的重要措施，肥料不僅直接提供作物必需的營(yíng)養(yǎng)元素，供應(yīng)作物生長(zhǎng)發(fā)育需求，而且有改善土壤、提高土壤供肥能力的作用。化肥的投入量與利用率直接影響著作物產(chǎn)出、生產(chǎn)者收入和環(huán)境質(zhì)量。

據(jù)研究顯示，農(nóng)作物生產(chǎn)者為了達(dá)到高產(chǎn)豐收的目的，往往會(huì)盲目增加肥料的使用量。由于特定農(nóng)作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的選擇性吸收，多余的土壤鹽分逐年積累，導(dǎo)致土壤環(huán)境惡化，作物產(chǎn)量也會(huì)逐年降低，因此，科學(xué)精準(zhǔn)施肥是農(nóng)作物生產(chǎn)作業(yè)體系中重要的組成部分之一。

精準(zhǔn)施肥是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)中的核心內(nèi)容，其基本思想是基于土壤養(yǎng)分的空間變異性實(shí)行變量施肥。實(shí)踐證明，精準(zhǔn)施肥可以節(jié)約肥料，增加糧食產(chǎn)量，均衡土壤養(yǎng)分，減少環(huán)境污染。

精準(zhǔn)施肥的難點(diǎn)主要在于決策方法的制定，然而現(xiàn)有的施肥方法與當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)踐相互矛盾之處非常之多，例如養(yǎng)分平衡法待定系數(shù)較多，不能反映養(yǎng)分間的交互作用，而且由于目標(biāo)產(chǎn)量很難估計(jì)準(zhǔn)確，導(dǎo)致施肥量計(jì)算誤差較大；肥料效應(yīng)法試驗(yàn)周期長(zhǎng)，年份間重復(fù)性差，容易出現(xiàn)“馬鞍型”曲線，試驗(yàn)工作量大，預(yù)測(cè)施肥量誤差偏大，且其積累的大量數(shù)據(jù)難以指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

因此，有必要構(gòu)建一種更有效的作物精準(zhǔn)施肥方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種大田作物精準(zhǔn)施肥方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)測(cè)施肥量誤差偏大、難以用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐的問(wèn)題。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種大田作物精準(zhǔn)施肥方法，包括：

獲取多組樣本農(nóng)田的樣本數(shù)據(jù)，每一樣本農(nóng)田的樣本數(shù)據(jù)包括：每一樣本農(nóng)田的土壤含氮量、每一樣本農(nóng)田的土壤含磷量、每一樣本農(nóng)田的土壤含鉀量、每一樣本農(nóng)田的施氮量、每一樣本農(nóng)田的施磷量、每一樣本農(nóng)田的施鉀量和每一樣本農(nóng)田的作物產(chǎn)量；

利用小波分析，獲取每一樣本農(nóng)田的作物產(chǎn)量的小波分量、每一樣本農(nóng)田土壤含氮量的小波分量、每一樣本農(nóng)田土壤含磷量的小波分量和每一樣本農(nóng)田土壤含鉀量的小波分量；

根據(jù)每一樣本農(nóng)田的作物產(chǎn)量的小波分量、每一樣本農(nóng)田土壤含氮量的小波分量、每一樣本農(nóng)田土壤含磷量的小波分量和每一樣本農(nóng)田土壤含鉀量的小波分量，獲取訓(xùn)練后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

獲取目標(biāo)農(nóng)田的土壤含氮量、所述目標(biāo)農(nóng)田的土壤含磷量、所述目標(biāo)農(nóng)田的土壤含鉀量和所述目標(biāo)農(nóng)田的歷史農(nóng)作物產(chǎn)量，利用小波分析分別獲得所述目標(biāo)農(nóng)田的土壤含氮量的小波分量、所述目標(biāo)農(nóng)田的土壤含磷量的小波分量、所述目標(biāo)農(nóng)田的土壤含鉀量的小波分量和所述目標(biāo)農(nóng)田的歷史農(nóng)作物產(chǎn)量的小波分量；

將所述目標(biāo)農(nóng)田的土壤含氮量的小波分量、所述目標(biāo)農(nóng)田的土壤含磷量的小波分量、所述目標(biāo)農(nóng)田的土壤含鉀量的小波分量和所述目標(biāo)農(nóng)田的歷史農(nóng)作物產(chǎn)量的小波分量輸入到訓(xùn)練后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，并根據(jù)非線性規(guī)劃，獲取所述目標(biāo)農(nóng)田的施氮量、所述目標(biāo)農(nóng)田的施磷量、所述目標(biāo)農(nóng)田的施鉀量。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種大田作物精準(zhǔn)施肥系統(tǒng)，包括：