张继成 严士超 纪文义 朱宝国 郑 萍

(1.东北农业大学电气与信息学院，哈尔滨 150030； 2.东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030；3.黑龙江农业科学研究院佳木斯分院, 佳木斯 154007)

0 引言

精准施肥是精准农业体系的重要组成部分，是解决化肥投入不合理、肥料平均利用率低和农业生态环境污染的有效途径之一[1-4]。精准施肥技术又称自动变量施肥技术，即根据目标作物的需肥种类及用量，综合运用全球定位技术、地理信息技术、遥感技术、自动化控制技术等，实现在每一操作单元上因土因作物而全面平衡施肥，从而合理使用化肥，降低生产成本，减少环境污染，提高肥料利用率和施肥经济效益[5-6]。

近年来，国内学者研发了多种变量施肥装备及变量施肥控制系统，在排肥方式、处方图读取、排肥监测、控制器管理模式等方面进行了深入探索[7-8]。

我国施肥机一般采用外槽轮式排肥器，主要有单变量排肥、双变量排肥[9-10]以及氮、磷、钾肥料混配排肥[7]方式。其中，单变量施肥方式(即通过控制排肥轴转速来控制排肥量)结构简单、控制容易，已被广泛使用。文献[11]研究的系统采用一个排肥电动机带动多路排肥器转动，无法分别调节每个排肥器的排肥速度，排肥可调度小。同时，这种变量施肥装备和施肥控制系统只能在一个区域施用单质肥料或是复合肥料[11]。双变量施肥控制系统是一种通过调节排肥口开度和施肥轴转速来控制施肥量的解决方案，如刘成良等[12]开发的基于ARM和DSP的双变量施肥控制系统，增加了变量控制的灵活性和扩展性，但也存在只能施入单一肥料和复合肥的局限性。……