發(fā)布時(shí)間：2023-04-03 09:50:42
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
（一）解放生產(chǎn)力的內(nèi)在要求
適度規(guī)模與職業(yè)農(nóng)民理論與政策層面的宏觀思路與決策，在具體落地的時(shí)候往往演變成學(xué)術(shù)研究上的實(shí)證命題。生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。張思光從張家口生態(tài)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀入手，認(rèn)為當(dāng)前張家口生態(tài)農(nóng)業(yè)應(yīng)當(dāng)依托現(xiàn)有的區(qū)位優(yōu)勢，在維持和提高農(nóng)業(yè)生態(tài)功能的前提下實(shí)現(xiàn)收益最大化。其中可能的思路包括：一是減少工商資本注入，控制適度經(jīng)營規(guī)模；二是促進(jìn)農(nóng)民職業(yè)轉(zhuǎn)化，從農(nóng)業(yè)的相關(guān)生態(tài)收益中增加收入。對于適度經(jīng)營問題，王珊珊基于農(nóng)戶調(diào)研數(shù)據(jù)的排序因變量模型得出，較大規(guī)模農(nóng)戶化肥碳排放程度較高，而中等規(guī)模農(nóng)戶施有機(jī)肥可能性較高。由此可知，不同規(guī)模的農(nóng)戶由于行為方式的不同而帶來不同的生態(tài)結(jié)果，所以農(nóng)業(yè)適度經(jīng)營具有生態(tài)經(jīng)濟(jì)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。王建華基于山東、江蘇、黑龍江100個(gè)行政村中的986個(gè)農(nóng)戶樣本，通過因子分析法得出農(nóng)戶知覺行為控制對農(nóng)戶規(guī)范施用農(nóng)藥行為意愿的影響最大，即務(wù)農(nóng)經(jīng)驗(yàn)與受教育水平可以有效降低化肥的使用量。因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模與農(nóng)民職業(yè)化是實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)乃至農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要抓手。對于農(nóng)民職業(yè)及轉(zhuǎn)化問題，張藕香運(yùn)用安徽省農(nóng)戶調(diào)查數(shù)據(jù)，采用多分類Logistic模型得出，農(nóng)民職業(yè)與收入“雙重”分化存在代際差異，而導(dǎo)致這一差異的原因在于非農(nóng)就業(yè)比、從業(yè)資質(zhì)、文化程度與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。根據(jù)這一結(jié)論，政策的著力點(diǎn)應(yīng)當(dāng)重視促進(jìn)農(nóng)民在農(nóng)業(yè)內(nèi)部的分化，使之從業(yè)更加專業(yè)化；同時(shí)應(yīng)大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，增加服務(wù)業(yè)對農(nóng)民分化的拉力，并從體制機(jī)制層面進(jìn)一步消除諸如戶籍、土地等制度，在放活農(nóng)地經(jīng)營權(quán)的同時(shí)，賦予經(jīng)營權(quán)的合法地位，為農(nóng)民穩(wěn)定從事規(guī)模經(jīng)營，發(fā)展家庭農(nóng)場、專業(yè)大戶等現(xiàn)代新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體提供支持。
（二）進(jìn)一步改革生產(chǎn)關(guān)系
農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的市場機(jī)制如果說生態(tài)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的外在表征，那么市場機(jī)制則是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在機(jī)理。李建琴通過構(gòu)建轉(zhuǎn)型時(shí)期農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格管制的理論博弈模型，并通過蠶繭、煙葉、糧食、豬肉四種產(chǎn)品價(jià)格管制的案例研究，指出農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格管制凸顯了公平與效率目標(biāo)的兩難選擇。農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格管制不僅導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效率損失，而且導(dǎo)致利益分配不公。同時(shí)，打破區(qū)域壟斷和行業(yè)壟斷，進(jìn)一步放松或取消計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期沿襲的舊的價(jià)格管制，同時(shí)在尊重市場機(jī)制的前提下建立科學(xué)調(diào)控的長效機(jī)制，是農(nóng)產(chǎn)品市場化進(jìn)程中轉(zhuǎn)型國家必然面對和必須解決的重大問題。2014年12月17日，國家煙草專賣局放開烤煙、白肋煙、香料煙等各品種、各等級(jí)煙葉收購價(jià)格；除此之外，2014年政府啟動(dòng)了大豆與棉花目標(biāo)價(jià)格的試點(diǎn)，都是積極推進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格形成機(jī)制的積極舉措。農(nóng)產(chǎn)品市場機(jī)制實(shí)際上是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，其中包括諸如市場出清機(jī)制、信息傳遞機(jī)制等若干有機(jī)構(gòu)成，這實(shí)際上也對相應(yīng)的政策措施提出更高要求，如政策的系統(tǒng)性與完備性。例如，張永強(qiáng)提出的農(nóng)產(chǎn)品交易的標(biāo)準(zhǔn)化問題，這也是農(nóng)產(chǎn)品期貨市場合約交易的前提條件，不僅如此，農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化問題還是一系列市場交易的前提條件，諸如農(nóng)超對接、農(nóng)產(chǎn)品拍賣、生鮮農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)等。再如，佘朝霞等提出的信息機(jī)制問題，通過對北京、兩地1744個(gè)觀測樣本的回歸分析，發(fā)現(xiàn)不完全信息導(dǎo)致了更多的食物消費(fèi)過程中的浪費(fèi)行為，即對就餐餐廳越不熟悉的人浪費(fèi)越多，與他人一起就餐比一人聚餐的浪費(fèi)量多。因此，在推進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格形成機(jī)制的改革過程中，相應(yīng)的政策配套必須要考慮更多的細(xì)節(jié)問題。
（三）小結(jié)
農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展強(qiáng)調(diào)維持代間均衡與代際均衡的重要性。從生產(chǎn)力層面，勢必要求勞動(dòng)者、生產(chǎn)工具、勞動(dòng)對象之間的和諧統(tǒng)一，這也促使在我國加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的過程中，要充分考慮生產(chǎn)規(guī)模的適度性與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的協(xié)調(diào)性，例如王顏齊提到的土地規(guī)模與農(nóng)業(yè)雇傭生產(chǎn)之間的協(xié)調(diào)一致；從生產(chǎn)關(guān)系層面，“使市場機(jī)制在資源配置中起決定性作用”作為一個(gè)政策的主導(dǎo)型框架，相關(guān)的配套政策及細(xì)節(jié)問題應(yīng)當(dāng)是進(jìn)一步改革的著力點(diǎn)，此外包括相應(yīng)的組織關(guān)系變革，如胡勝德對黑龍江綜合性合作社的案例考察，也需要引起重視。
二、開放條件下的糧食安全新戰(zhàn)略
（一）國際經(jīng)驗(yàn)的借鑒
2014年，美國參議院通過新農(nóng)業(yè)法案《食物、農(nóng)場及就業(yè)法案》。對于該法案，彭超認(rèn)為，美國新農(nóng)業(yè)法案的重點(diǎn)內(nèi)容在于改革收入補(bǔ)貼和強(qiáng)化農(nóng)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)保障，實(shí)際上，收入補(bǔ)貼與農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)共同構(gòu)成了保障美國農(nóng)民收入的“安全網(wǎng)”。該法案對我國具有重要的啟示意義：一是必須繼續(xù)堅(jiān)持強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)富農(nóng)政策；二是科學(xué)調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)；三是完善糧食市場調(diào)控政策；四是健全農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)制度；五是合理利用國際國內(nèi)兩個(gè)市場、兩種資源。齊皓天從美國農(nóng)作物收入保險(xiǎn)的具體操作入手，提出我國農(nóng)業(yè)政策的調(diào)整思路應(yīng)從直接補(bǔ)貼和價(jià)格支持向收入支持方向轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)應(yīng)逐步成為農(nóng)業(yè)支持的主要手段。農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的方式既可以把政府管理和市場化手段結(jié)合，又可以讓農(nóng)業(yè)保護(hù)和WTO規(guī)則相容，可能是未來農(nóng)業(yè)支持政策改革的主導(dǎo)方向；而我國現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)存在的問題是我國農(nóng)業(yè)信息化的滯后，還沒有建立起開展農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)所必備的面積、產(chǎn)量、價(jià)格等數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)化、可視化、信息化管理?xiàng)l件。隨著新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等的飛速發(fā)展，我國的農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)應(yīng)當(dāng)作為一項(xiàng)重要的政策措施。除政策層面的經(jīng)驗(yàn)借鑒之外，操作層面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)同樣有所裨益。例如，王剛毅對比了美國日本生豬產(chǎn)業(yè)鏈的情況，認(rèn)為我國生豬行業(yè)集中度提升的主要障礙在于土地約束、政策風(fēng)險(xiǎn)與人才瓶頸。陳風(fēng)波則通過梳理美國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)科中Agribusiness的教學(xué)內(nèi)容演進(jìn)，結(jié)合我國的實(shí)際情況提出，隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快，包括現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的建立，農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈Agribusiness研究必將推進(jìn)，具體包括農(nóng)產(chǎn)管理、農(nóng)產(chǎn)品營銷、農(nóng)業(yè)企業(yè)管理、供應(yīng)鏈管理、質(zhì)量安全管理、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)組織等。
（二）中國實(shí)踐的嘗試
在廣泛借鑒國際經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，更應(yīng)當(dāng)積極探索適合我國國情的具體道路。大豆作為我國進(jìn)口量最多的農(nóng)產(chǎn)品，其國際價(jià)格決定備受關(guān)注，林大燕考察了1995~2012年我國大豆進(jìn)口價(jià)格波動(dòng)與來源之間的關(guān)系，通過穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)差回歸得出，多元化的進(jìn)口來源，特別是因?yàn)槟媳泵乐薮蠖故斋@時(shí)間的差異，顯著降低了我國大豆進(jìn)口價(jià)格的波動(dòng)幅度，作為一個(gè)農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易凈進(jìn)口國，需要慎重選擇進(jìn)口來源及農(nóng)業(yè)走出去的對象，重點(diǎn)關(guān)注和培育與現(xiàn)有進(jìn)口來源國具有較大季節(jié)互補(bǔ)性且尚未充分開發(fā)的具有生產(chǎn)潛力的國家和地區(qū)。從引進(jìn)來的角度，農(nóng)業(yè)開放既包括農(nóng)產(chǎn)品市場的開放，又包括農(nóng)業(yè)投資的開放。加入世界貿(mào)易組織以來，我國農(nóng)產(chǎn)品市場已是全球最開放的農(nóng)產(chǎn)品市場之一，與此同時(shí)，除種業(yè)之外，我國農(nóng)業(yè)投資幾乎完全放開。陳龍江根據(jù)種業(yè)相對競爭力的測算結(jié)果，提出整體種子市場開放不足，在當(dāng)前情況下，可適度提高種業(yè)對外開放水平，堅(jiān)持分類推進(jìn)，區(qū)別對待，有保有放。應(yīng)繼續(xù)嚴(yán)格控制大田作物中三大主糧作物種子的市場準(zhǔn)入，掌握轉(zhuǎn)基因種子開發(fā)經(jīng)營的控制權(quán)，收緊種子科研的政策。從走出去的角度，農(nóng)業(yè)開放既包括農(nóng)產(chǎn)品出口，又包括農(nóng)業(yè)對外投資。現(xiàn)階段，國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的相對稟賦優(yōu)勢逐步削弱，農(nóng)產(chǎn)品出口相對弱化，而農(nóng)業(yè)對外投資方興未艾，呈現(xiàn)出快速增長的勢頭。鄒文濤以我國熱帶作物橡膠“走出去”為例，指出在當(dāng)前農(nóng)業(yè)走出去的過程中，由于缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃與相互協(xié)調(diào)，企業(yè)間沒有形成組團(tuán)參與國際競爭的合力，導(dǎo)致競爭激烈，內(nèi)耗嚴(yán)重，尤其在東南亞地區(qū)。為此，在海外投資戰(zhàn)略中，如何實(shí)現(xiàn)投資整合，提升投資效率成為一個(gè)重要問題。
（三）小結(jié)
開放經(jīng)濟(jì)條件下的國家糧食安全戰(zhàn)略需要堅(jiān)持“以我為主，立足國內(nèi)，確保產(chǎn)能，適度進(jìn)口，科技支撐”的方針，但是這一新戰(zhàn)略并不排斥對國際經(jīng)驗(yàn)的借鑒及中國實(shí)踐的嘗試。盡管國情差異甚巨，稟賦條件不同，但現(xiàn)有的發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)經(jīng)驗(yàn)及開放歷程可以給我國以諸多啟示，而問題的關(guān)鍵在于通過我國的實(shí)踐，探索出一條符合我國實(shí)際、解決我國問題的開放道路。
三、總結(jié)與討論
近年來，很多國內(nèi)經(jīng)濟(jì)學(xué)者依據(jù)新古典經(jīng)濟(jì)增長理論將全要素生產(chǎn)率的增長看做是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長的唯一方式，他們認(rèn)為中國經(jīng)濟(jì)增長仍舊是靠投入獲得的，是不可持續(xù)的。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2013年我國第一產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了增加值56957億元，同比增幅達(dá)到4%，而增幅的回落則是在0.5%，而與2011年同期相比，下滑0.3%。雖然增長勢頭有所放緩，但總體增幅還是喜人。
2制約農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的因素
1)體制性約。首先是家庭聯(lián)產(chǎn)承包經(jīng)營的體制性缺陷。其次是經(jīng)濟(jì)體制對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變的約束。
2)資本約束。首先是推動(dòng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的資金短缺。其次人力資源是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的另一個(gè)重要因素。其一人力資源的素質(zhì)低下大學(xué)生畢業(yè)后不愿回到農(nóng)村。其二是人數(shù)上的短缺在現(xiàn)實(shí)情況下，農(nóng)民更愿意去打工而不是務(wù)農(nóng)。
3)技術(shù)約束?？萍际堑谝簧a(chǎn)力，必須轉(zhuǎn)變到依靠提高生產(chǎn)效率和技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展方式上來。
3實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的三條路徑
3.1農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。沒有產(chǎn)業(yè)化規(guī)模化的農(nóng)業(yè)，技術(shù)與新農(nóng)業(yè)工具的應(yīng)用將受到種種限制。只有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)?；r(nóng)業(yè)才能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。除此之外產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營可以突破市場對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)約束。目前，我國在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展上應(yīng)從以下幾點(diǎn)來做：第一，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。重點(diǎn)是將主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)、特色做專做精；第二，抓好市場主體建設(shè)。培育帶頭企業(yè)、農(nóng)村合作經(jīng)濟(jì)組織、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)三大市場主體；第三，全面推進(jìn)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，統(tǒng)一農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，提高農(nóng)產(chǎn)品競爭力；第四，健全農(nóng)業(yè)服務(wù)體系。
3.2實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化信息化是當(dāng)今全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，農(nóng)業(yè)信息化也應(yīng)成為促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步，社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的有效途徑。隨著市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入了新的發(fā)展階段，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化是德天應(yīng)人之舉。要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化就必須經(jīng)由以下幾個(gè)步驟。首先，充分發(fā)揮政府在推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)的組織與領(lǐng)導(dǎo)作用。農(nóng)業(yè)信息化的服務(wù)是一個(gè)涉及多部門、多學(xué)科的綜合性系統(tǒng)工程。政府必須高度重視并相應(yīng)的構(gòu)建起強(qiáng)有力的組織體系并明確職責(zé)分工，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)管理。其次通過制度建設(shè)加決農(nóng)業(yè)信息化復(fù)合型人才的培養(yǎng)步伐，要建立“政府花錢買培訓(xùn)、學(xué)校負(fù)責(zé)實(shí)施培訓(xùn)、農(nóng)民自主選擇培訓(xùn)”的機(jī)制，大力提高農(nóng)民的信息素質(zhì)，使他們具有信息收集、應(yīng)用和反饋能力，培養(yǎng)起農(nóng)業(yè)科技意識(shí)，市場意識(shí)和信息意識(shí)，使他們成為有技能的人。最后加大財(cái)政資金對農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科技信息資源數(shù)據(jù)庫建設(shè)的投入力度。我國農(nóng)業(yè)信息資源數(shù)據(jù)庫建設(shè)處于較低發(fā)展階段，以文獻(xiàn)、數(shù)值、事實(shí)為主，大多屬于單媒體產(chǎn)品，信息化發(fā)展所需軟硬件設(shè)施都缺乏甚至沒有。這就必須投入大量資金以建設(shè)農(nóng)業(yè)科技資源數(shù)據(jù)庫。
3.3實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)主要有以下三點(diǎn)途徑：首先是科技創(chuàng)新，創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)可以提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量與附加值。比如北京豐臺(tái)的南果北種。就是利用科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，使北方人們能夠在當(dāng)?shù)爻缘侥戏剿，F(xiàn)在在許多地方都可以看到無土栽培、人工繁育、氣候調(diào)控等科技農(nóng)業(yè)。除此之外有科技創(chuàng)意也可以提高農(nóng)產(chǎn)品附。其次是文化創(chuàng)新，文化生產(chǎn)力這一重要引擎．可以極大地提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值。創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)完全可以通過運(yùn)用文化創(chuàng)意，讓文化在產(chǎn)品生產(chǎn)中充分發(fā)揮，滿足人們多樣的需求。浙江省天臺(tái)通過文化創(chuàng)新，大力發(fā)展創(chuàng)意意葫蘆，將葫蘆種成彌勒佛、濟(jì)公、圣誕老人等形態(tài)的藝術(shù)品，并建立“天臺(tái)山藝術(shù)葫蘆網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)了葫蘆的升華。最后服務(wù)創(chuàng)新，服務(wù)創(chuàng)意農(nóng)業(yè)是通過提供創(chuàng)意性的服務(wù)體現(xiàn)以人為本的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。服務(wù)創(chuàng)意農(nóng)業(yè)可以將生產(chǎn)、運(yùn)輸和銷售結(jié)合起來，使農(nóng)業(yè)同時(shí)具有一、二、三產(chǎn)業(yè)的服務(wù)特征，依據(jù)市場導(dǎo)向，提供多樣的服務(wù)。
4結(jié)語
論文關(guān)鍵詞：WTO，農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易現(xiàn)狀，中國農(nóng)業(yè)
引言 我國是世界上最大的發(fā)展中國家，資源貧乏、人口眾多的國情決定了農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要性。入世以來，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平不斷提高，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整不斷優(yōu)化,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者素質(zhì)的提高等優(yōu)勢使我國在農(nóng)業(yè)方面走在了世界的前列。為避免入世后世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展對中國農(nóng)業(yè)造成不利影響，要求我國必須走中國特色的農(nóng)業(yè)發(fā)展道路，發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的整體進(jìn)步。
1 中國農(nóng)業(yè)發(fā)展及農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易現(xiàn)狀
1.1農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
經(jīng)過三十幾年的改革與發(fā)展, 中國農(nóng)業(yè)發(fā)生了深刻變化, 綜合生產(chǎn)能力顯著提高, 主要農(nóng)產(chǎn)品市場供求穩(wěn)定。農(nóng)產(chǎn)品總量成倍的增加，從1979年全國糧食總產(chǎn)量3321億公斤到2009年全國糧食總產(chǎn)量10616億斤農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易現(xiàn)狀，我國糧食總產(chǎn)量居世界第一位，其中糧、棉、油、肉、水產(chǎn)品、水果等已躍居世界首位, 肉、蛋、水產(chǎn)品已超過或接近世界平均水平，人均糧食占有量已達(dá)到世界平均水平。中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)在不斷的發(fā)展壯大（見圖1）。
圖1 2002-2009年中國糧食總產(chǎn)量及增長速度
但是農(nóng)業(yè)的發(fā)展并不是一帆風(fēng)順的，由于人口、資源等原因，我國的農(nóng)業(yè)還存在很多困難和問題:（1）農(nóng)民人均收入水平較低中國。中國農(nóng)民一年收人均在6000-7000元，在種植上除去種子、化肥、灌溉等方面，在養(yǎng)殖上，除去幼苗、飼料以及家禽的醫(yī)藥費(fèi)等，農(nóng)民一年凈收入也能有4000-5000元。而諸如美國等發(fā)達(dá)國家農(nóng)民一年人均收入為12000美元左右，因此中國雖然農(nóng)民占全國總數(shù)的70%，但人均收入水平卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家水平；（2）資源快速減少，生態(tài)環(huán)境惡化。農(nóng)業(yè)資源方面，由于水資源的過渡開采和被污染，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水嚴(yán)重失調(diào)，由于城市外圍建設(shè)以及土地的不合理利用導(dǎo)致人口與土地資源的矛盾十分突出。生態(tài)環(huán)境方面，全國約有1/3的耕地受到水土流失的危害，草原退化面積達(dá)0.87億公頃農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易現(xiàn)狀，并仍以每年133萬多公頃的退化速率在及擴(kuò)展；森林覆蓋率僅為20.36%左右，人均林地面積不足0.12公頃，只有世界平均水平的12.6%；（3）政策對農(nóng)業(yè)傾斜的扶持不夠，國家在農(nóng)業(yè)上的投入相對不足；（4）生產(chǎn)方式不適宜生產(chǎn)力的提高。目前的小農(nóng)生產(chǎn)方式，已經(jīng)阻礙了農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)業(yè)科技的推廣應(yīng)用和發(fā)展，也阻礙了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提高以后對社會(huì)化分工的要求，難以走上規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展道路；（5）隨著農(nóng)村外出務(wù)農(nóng)人數(shù)的增多，農(nóng)村勞動(dòng)力大部分轉(zhuǎn)移到城市中對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來一定的負(fù)面影響。
1.2農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易現(xiàn)狀
加入世貿(mào)組織為中國農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易的發(fā)展帶來了難得的機(jī)遇，開辟了更加廣闊的空間。8年來，廣大農(nóng)產(chǎn)品加工出口企業(yè)不失時(shí)機(jī)地抓住了“入世”帶來的機(jī)遇，積極應(yīng)對“入世”帶來的挑戰(zhàn)，農(nóng)產(chǎn)品出口與入世前相比發(fā)生了“質(zhì)”的改變，保持了持續(xù)增長的可喜局面，出口的增長在帶動(dòng)農(nóng)村就業(yè)、增加農(nóng)民收入、優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面也發(fā)揮了重要作用。農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)口更是呈現(xiàn)高速增長的局面?，F(xiàn)階段農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易呈現(xiàn)以下主要特點(diǎn)是：（1）農(nóng)產(chǎn)品出口結(jié)構(gòu)不合理，即飼料、糧食、棉花，絲類等初級(jí)產(chǎn)品多，而高檔次、高技術(shù)含量、高附加值的加工制成品較少；傳統(tǒng)產(chǎn)品多農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易現(xiàn)狀，創(chuàng)新產(chǎn)品少；（2）農(nóng)產(chǎn)品出口市場結(jié)構(gòu)不合理，我國農(nóng)產(chǎn)品大部分主要向美國、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家出口，而南美、拉美、非洲等發(fā)展國家及欠發(fā)展國家地區(qū)出口量較少，但從貿(mào)易保護(hù)上來看美國等發(fā)達(dá)國家卻更容易采取貿(mào)易保護(hù)主義。2001年12月11日中國成為WTO的第143個(gè)正式成員。中國自加入世貿(mào)組織以來每年的農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易總額逐年增加，但2009年由于受全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響，我國的農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易總額較2008年有所下降(見下表1)。
表1 2002-2009年中國農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易總額（億美元）
年份
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易總額
306
403.6
514.2
562.9
634.8
781
[關(guān)鍵詞] 植物保護(hù) 問題 對策
[中圖分類號(hào)] S4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1003-1650 （2014）03-0079-01
一、前言
隨著人們生活水平的不斷提高，對園林實(shí)施植物保護(hù)是非常必要的。同時(shí)，隨著社會(huì)的發(fā)展，我國乃至世界的自然環(huán)境也受到嚴(yán)重破壞，威脅到了人類生存，綠色植物的大范圍推廣能夠不僅能夠減緩環(huán)境的惡化，還能從根本上治理環(huán)境污染。
二、植物保護(hù)的必要性
植物具有保持水土的作用，樹冠的截流、地被植物的截流以及死地被植物的吸收和土壤的滲透作用，減少或減緩了地表徑流量和流速。還有防風(fēng)固沙的作用，樹林的迎風(fēng)面和背風(fēng)面均可降低風(fēng)速，以背風(fēng)面降低的效果最為顯著。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對生活環(huán)境質(zhì)量的要求也越來越高。植物以其美化、綠化、凈化環(huán)境等功能受到人們的重視，植物在具有遮陽、降熱、防塵、凈化空氣等功能，而植物常因病蟲害、日灼、凍害等損傷致使其無法發(fā)揮其功能，如果沒有得到適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，不僅會(huì)喪失植物應(yīng)有的功能，還會(huì)給人們的正常生產(chǎn)和生活帶來一定的影響。因此，我們應(yīng)深入調(diào)查植物保護(hù)現(xiàn)狀，并根據(jù)具體問題制定相應(yīng)的策略，確保植物充分發(fā)揮其功能。
三、目前我國植物保護(hù)工作的面臨的新問題
1. 耕地資源減少給糧食增產(chǎn)帶來了壓力
隨著我國人口的不斷增長，為了解決住房問題，加之我國城市化進(jìn)程不斷加快，從而使得我國房地產(chǎn)行業(yè)得到快速發(fā)展，這導(dǎo)致我國耕地面積大量減少。盡管大量推廣選用優(yōu)質(zhì)品種、先進(jìn)的種植技術(shù)等，確保糧食產(chǎn)量，但是，卻增加了農(nóng)作物發(fā)生病蟲害的頻率，加大農(nóng)作物的防控難度。
2. 植物保護(hù)專業(yè)人才培養(yǎng)中存在問題
目前，植物保護(hù)專業(yè)的實(shí)習(xí)有三種，分別是生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文。這些都是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，創(chuàng)新性和創(chuàng)造性能力培養(yǎng)的平臺(tái)?？墒乾F(xiàn)在內(nèi)容越來越過于形式化和任務(wù)化，包括：形式單一，看和聽是主流，缺少動(dòng)手的機(jī)會(huì)；二是教師實(shí)踐技能缺乏，不能全方面對學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐指導(dǎo)；三是學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)間不能與整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)相匹配；四是經(jīng)費(fèi)過少，學(xué)生往往只能在生產(chǎn)一線參觀而不能長時(shí)間去參與生產(chǎn)實(shí)踐；五是畢業(yè)論文的指導(dǎo)教師常把自己的科研項(xiàng)目與學(xué)生畢業(yè)論文結(jié)合起來，造成理論研究內(nèi)容過多，與實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)脫節(jié)。
3. 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全隱患
隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我國人民的生活水有了大幅度提高，特別是對食品質(zhì)量安全問題引起高度重視。在“豇豆問題”出現(xiàn)之后，得到社會(huì)各界的高度關(guān)注，與此同時(shí)，也為人類敲響了食品安全警鐘。除此之外，世界各個(gè)國家提高對進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品指標(biāo)的要求，所以，當(dāng)前世界農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)出口市場競爭十分激烈。由此看來，我們必須要大大提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，才可以在國際市場中站穩(wěn)腳步。
4. 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)民就業(yè)形式要求徹底改變植保服務(wù)的方式
近年來，我國加大了對農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，從而使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生了巨大的變化，由最初的分散方式變?yōu)橐?guī)?；?jīng)營方式，這樣一來，使得我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)趨于規(guī)范化生產(chǎn)?，F(xiàn)如今，我國農(nóng)村存在一個(gè)非常普遍的現(xiàn)象，大多數(shù)年輕人都進(jìn)城打工，然而，剩下的主要為生產(chǎn)能力非常弱的成員來管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但是，這些人接受新事物能力偏差，再加上對植保防控技術(shù)認(rèn)識(shí)存在不足，從而嚴(yán)重阻礙了植物保護(hù)工作的有效實(shí)施。
四、植物保護(hù)的對策
1. 培養(yǎng)植物保護(hù)專業(yè)人才的必要性
隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，新型農(nóng)業(yè)體系的形成對傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式特別是植物保護(hù)提出了更新更高的要求；可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要：植物保護(hù)的目的在于通過有效地控制病蟲草鼠等有害生物的危害以保證農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增收，幾十年的實(shí)踐證明我國傳統(tǒng)的植物保護(hù)體系在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的確起到了非常重要的作用。但是同時(shí)也受到化學(xué)用品的毒害，現(xiàn)象嚴(yán)重。解決以上問題，就必須提出培養(yǎng)人才的方案來培養(yǎng)人才解決問題；我國基層農(nóng)技隊(duì)伍發(fā)展的需要：目前，我國基層植物保護(hù)人才嚴(yán)重匱乏，知識(shí)老化，斷層嚴(yán)重。在我國的廣大農(nóng)村存在植物保護(hù)人才需求與供給的巨大矛盾，只有從根本上解決這一矛盾，才能增加為農(nóng)民提供科學(xué)技術(shù)服務(wù)的機(jī)會(huì)，以提高他們的整體素質(zhì)。
2. 綠色植保技術(shù)
綠色植保技術(shù)指的是對生態(tài)環(huán)境一作物沒有任何副作用，并且滿足綠色食品生產(chǎn)需求的一種防治病蟲害的新技術(shù)。但是，在實(shí)踐過程，必須要做到以下兩點(diǎn)：第一，禁止使用那些含有高劇毒的農(nóng)藥，而是要積極推廣使用不破壞環(huán)境、高效、低毒的農(nóng)藥；第二，應(yīng)該回歸到大自然中，建設(shè)多樣性的農(nóng)田，換言之要建造一個(gè)品種、種植與景觀多樣性的農(nóng)田。
3. 有害生物的生態(tài)治理
在病蟲害防控過程中，我國傳統(tǒng)防治對策主要以化學(xué)農(nóng)藥為核心，這樣一來，能夠有效控制某個(gè)單一有害生物，但是，此種防治對策，又會(huì)殺死有害生物體的天敵，污染環(huán)境，此外，還會(huì)使病蟲害抗藥性增強(qiáng)，進(jìn)而招引更多有害生物的繁殖，這直接會(huì)影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全、質(zhì)量安全、環(huán)境安全等工作。
4. 強(qiáng)植物保護(hù)方面的科研工作
首先，進(jìn)行測報(bào)防治。在植物保護(hù)工作中，應(yīng)該結(jié)合病蟲害發(fā)作的規(guī)律，另外，還要結(jié)合天氣、土壤、植物生長情況等來預(yù)測病蟲害的發(fā)生，只有結(jié)合具體的實(shí)際情況，才可以更好的掌握植物保護(hù)趨勢，進(jìn)而對其進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測；第二，實(shí)行檔案管理。構(gòu)建植物保護(hù)方面的技術(shù)以及信息檔案，總結(jié)歸納常見病蟲害病例，以便在后續(xù)工作中節(jié)約時(shí)間，提高工作效率；第三，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。對常見病害蟲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以便提出更加科學(xué)有效的治理方法；第四，實(shí)行市縣鄉(xiāng)病蟲草害的預(yù)測預(yù)報(bào)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。
五、結(jié)束語
植物保護(hù)工作是一個(gè)相對復(fù)雜并且長期性的工作，我們要著實(shí)做好這一項(xiàng)基礎(chǔ)而艱巨的工作。提高植保成果的利用率，并樹立起公共植保、綠色植保的理念，加大力度發(fā)展綠色植保技術(shù)，切實(shí)加快由粗放型農(nóng)業(yè)向精細(xì)化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]余雁華.城市園林植保的現(xiàn)狀與防治對策及新技術(shù)展望[J].曲靖師范學(xué)院學(xué)報(bào).2012（6）：27-30.
[2]陳恩祥，甘國福.發(fā)展“綠色植保”的障礙因素與應(yīng)對措施[J].甘肅科技，2011（11）：19-21.
[3]梁萍.植物保護(hù)教學(xué)中應(yīng)用病蟲害新鮮標(biāo)本的探討[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012（14）.
[4]安長富.園林綠色植物保護(hù)的相關(guān)問題研究[J].現(xiàn)代園藝，2012，（20）：148.
論文摘要 ：精確農(nóng)業(yè)技術(shù)研究發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力是對農(nóng)業(yè)耕作中發(fā)現(xiàn)的作物生長環(huán)境和實(shí)際收獲產(chǎn)量分布的空間差異性的認(rèn)識(shí)，其核心是GPS、GIS、RS等技術(shù)支持下的精確定位與變量作業(yè)?；适寝r(nóng)業(yè)高產(chǎn)和增產(chǎn)的主要投入要素，化肥成本在農(nóng)業(yè)總成本中占了較大的比重，而且化肥的投入量與利用率直接影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)出、農(nóng)民收入和環(huán)境質(zhì)量。變量施肥適應(yīng)不同地區(qū)、不同作物、不同土壤和不同作物生長環(huán)境的需要進(jìn)行全面平衡施肥，提高肥料利用率，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
我國的化肥投入存在結(jié)構(gòu)不合理、肥料平均利用率低、肥料的增產(chǎn)效益沒能充分發(fā)揮等問題。在變量施肥技術(shù)研究方面，我國基本是引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，進(jìn)行消化、吸收的跟蹤研究。因此，研究和開發(fā)自動(dòng)變量施肥技術(shù)，對發(fā)展符合我國國情的變量施肥技術(shù)和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
本文研究的是基于地圖的自動(dòng)變量施肥控制系統(tǒng)，可自動(dòng)接收DGPS信號(hào)，獲得施肥機(jī)位置和速度信息，根據(jù)施肥決策數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)變量施肥控制。通過手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制模式，施肥量均可以實(shí)現(xiàn)80～500kg/ha范圍之內(nèi)的調(diào)整，電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為10～200rpm。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便易學(xué)、施肥量變化范圍大、控制性能比較穩(wěn)定可靠、控制精度理想等特點(diǎn)。此外，本系統(tǒng)借鑒國內(nèi)外研究經(jīng)驗(yàn)，以自主開發(fā)為主，成本較低，而且可適用于不同型號(hào)的變量施肥機(jī)控制，適合我國國情，有利于促進(jìn)變量施肥技術(shù)的實(shí)施及在中國的推廣應(yīng)用。
第一章 緒 論
1.1研究的目的和意義
傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展日益成熟，一味地依賴高能源投入提高單產(chǎn)的潛力越來越小。同時(shí)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式所秉承的高資源投入、高能耗及其造成的環(huán)境危害，使人類體驗(yàn)到強(qiáng)烈的生存危機(jī)。人類必須合理地與大自然相處，充分發(fā)揮人類的智慧，尋找大自然自身的規(guī)律，利用高科技的手段服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，走可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展道路。高效低害的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式成為人類追尋的目標(biāo)。
中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顩r直接影響到整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。
中國人多地少，人均資源相對緊缺。同時(shí)，土地資源、水資源都面臨著嚴(yán)峻的形勢。由于人口仍在繼續(xù)增長，人口與資源的矛盾將日益突出。中國農(nóng)業(yè)發(fā)展普遍面臨農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)成本高、品質(zhì)差、化肥利用率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、勞動(dòng)效率低等問題。過去的半個(gè)世紀(jì)，中國的化肥投入和糧食單產(chǎn)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)較高的水平，其進(jìn)一步上升的空間有限。參考發(fā)達(dá)國家因農(nóng)業(yè)工程技術(shù)所帶來的勞動(dòng)效率和糧食單產(chǎn)增長的經(jīng)驗(yàn)，中國有必要加大農(nóng)業(yè)工程技術(shù)裝備的投入，以提高土地利用率、勞動(dòng)生產(chǎn)率和農(nóng)業(yè)產(chǎn)出率。
因此，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的途徑和方式，既要充分有效地利用資源，又要節(jié)約、保護(hù)和合理利用資源，大力發(fā)展中國式的可持續(xù)農(nóng)業(yè)則可望有力地解決人口與資源這一矛盾。
精確農(nóng)業(yè)（Precision Agriculture）作為可持續(xù)農(nóng)業(yè)的有效發(fā)展模式，近年來成為國際上農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。其含義是指利用遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等信息技術(shù)，在定位采集地塊信息的基礎(chǔ)上，根據(jù)地塊土壤肥力、作物病蟲害、雜草、產(chǎn)量等在時(shí)間與空間上的差異，按農(nóng)藝要求進(jìn)行精確定位、變量耕種、變量施肥、變量灌水、變量用藥等農(nóng)業(yè)技術(shù)的調(diào)整和管理，最大限度地優(yōu)化使用各項(xiàng)農(nóng)業(yè)投入，以獲得最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟(jì)效益。精確農(nóng)業(yè)有利于提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)，高效利用資源，同時(shí)保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，保護(hù)土地等農(nóng)業(yè)自然資源，減少對環(huán)境的污染，代表著農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。
由于化肥成本在農(nóng)業(yè)投入中占有比較大的比重，而且化肥的投入量與利用率直接影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)出、農(nóng)民收入和環(huán)境質(zhì)量，因此，變量施肥技術(shù)是精確農(nóng)業(yè)作業(yè)體系中重要的組成部分之一。
1.2變量施肥及其必要性
精確農(nóng)業(yè)的核心是GPS、GIS、RS支持下的精確定位與變量作業(yè)。變量投入技術(shù)VRT(Variable Rate Technologies)如圖1.1所示。
變量施肥，是指根據(jù)地塊的不同要求，有針對性地撒施不同配方及不同量的混合肥。變量施肥的田間操作，主要由變量施肥機(jī)來完成，這種機(jī)器是一臺(tái)裝配有GPS系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)的拖拉機(jī)。具體過程如下：田間各小區(qū)所需肥料的比率及單位面積施用量，都經(jīng)過專家系統(tǒng)決策事先存入計(jì)算機(jī)；當(dāng)拖拉機(jī)在田間行駛時(shí)通過GPS的準(zhǔn)確定位獲取機(jī)具當(dāng)前位置信息；經(jīng)計(jì)算機(jī)的提示控制撒播施肥量，然后將N、P、K等肥料按比例施入田里【6。8】。這樣就防止了化肥的過量使用以及由此而產(chǎn)生的環(huán)境污染，提高了作物產(chǎn)量和品質(zhì)，同時(shí)帶動(dòng)農(nóng)業(yè)施肥技術(shù)及田管商業(yè)化的發(fā)展【9、10】。
化肥是農(nóng)業(yè)高產(chǎn)和增產(chǎn)的主要投入要素，化肥成本在農(nóng)業(yè)總成本中占了較大的比重。如1993~1994年，美國在阿華達(dá)州的兩個(gè)農(nóng)場開展了精確農(nóng)業(yè)試驗(yàn)，利用GPS的變量施肥技術(shù)表明，產(chǎn)量結(jié)果比傳統(tǒng)均衡施肥提高了30%【12】。明尼蘇達(dá)大學(xué)在明尼蘇達(dá)州漢斯卡農(nóng)場實(shí)驗(yàn)研究表明：傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)每公頃施肥為119.8kg，而變量施肥平均為82kg。扎卡比森甜菜農(nóng)場采用變量施肥技術(shù)減少了氮肥用量，肥料投入每公頃平均減少15.52美元，收益平均每公頃增加358.32美元【9、11、12】。我國的化肥投入突出問題是結(jié)構(gòu)不合理，肥料平均利用率較發(fā)達(dá)國家低10%以上，氮肥為30～35%，磷肥為10～20%，鉀肥為35～50%，低于美國和日本的氮肥利用率（可達(dá)60～70%）?；释度胗绕涫橇追实耐度肫毡槠?，造成養(yǎng)分投入比例失調(diào)【13、14】。而地域和養(yǎng)分不平衡有進(jìn)一步減少了肥效。施肥量的多少和利用率高低直接決定著農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和農(nóng)民收入。
傳統(tǒng)的施肥方式是在一個(gè)地塊內(nèi)使用一個(gè)施肥量。而在同一地塊內(nèi)，土壤養(yǎng)分含量存在著差異，如果采用平均施肥，會(huì)造成在肥力低而其它生產(chǎn)性狀好的區(qū)域施肥不足；而在肥力高但其它生產(chǎn)性狀不好的區(qū)域則施肥過量，其結(jié)果必然造成肥料浪費(fèi)、成本提高和環(huán)境污染。
變量施肥適應(yīng)不同地區(qū)、不同作物、不同土壤和不同作物生長環(huán)境的需要進(jìn)行全面平衡施肥，提高肥料利用率，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，有望成為未來施肥的發(fā)展方向【15、16】。
1.3施肥主要支撐技術(shù)
（1） 全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）
精確農(nóng)業(yè)中的定位信息采集與變量實(shí)施，需要應(yīng)用GPS。已經(jīng)建成投入運(yùn)行的有美國GPS系統(tǒng)和俄羅斯的全球軌道導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)。目前歐洲為了滿足本地區(qū)導(dǎo)航定位的需求，計(jì)劃開發(fā)針對GPS和GLONASS的廣域星基增強(qiáng)系統(tǒng)（EGNOS），包括地面設(shè)施和空間衛(wèi)星，以提高GPS和GLONASS系統(tǒng)的精度、完備性和可用性。同時(shí)，為了打破目前世界美、俄全球定位系統(tǒng)在這一領(lǐng)域的壟斷，歐洲決定啟伽利略計(jì)劃，建立自主的民用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GALILEO）。
應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的GPS產(chǎn)品，如美國Trimble公司Ag132 12通道GPS接收機(jī)，可接收信標(biāo)臺(tái)的地區(qū)性差分校正信號(hào)免費(fèi)服務(wù)或獲得由近地衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的廣域差分收費(fèi)校正信號(hào)服務(wù)，提供可靠的分米級(jí)定位和0.16km/h的速度測量精度。可用于農(nóng)田面積和周邊測量、引導(dǎo)田間變量信息定位采集、作物產(chǎn)量小區(qū)定位計(jì)量、變量作業(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)施定位處方施肥、播種、噴藥、灌溉和提供農(nóng)業(yè)機(jī)械田間導(dǎo)航信息等。
（2）地理信息系統(tǒng) (Geographical Information System，GIS)
GIS是以采集、存儲(chǔ)、管理、描述、分析地球表面及空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，即它是以計(jì)算機(jī)為工具，具有地理圖形和空間定位功能的空間型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，在技術(shù)上已經(jīng)成熟【1]。它在精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中主要用于建立農(nóng)田土地管理，土壤數(shù)據(jù)、自然條件、作物苗情、病蟲草害發(fā)生發(fā)展趨勢、作物產(chǎn)量的空間分布等的空間信息數(shù)據(jù)庫和進(jìn)行空間信息的地理統(tǒng)計(jì)處理、圖形轉(zhuǎn)換與表達(dá)等，為分析差異性和實(shí)施調(diào)控提供處方信息【2】。
（3）傳感、監(jiān)測系統(tǒng)及遙感（Romote Sensing，RS）
精確農(nóng)業(yè)技術(shù)實(shí)際上是一種以信息為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)。它利用傳感器及監(jiān)測技術(shù)可以方便、準(zhǔn)確、完整地獲得當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐谋匾獢?shù)據(jù)，再根據(jù)各因素在控制作物生長中的作用規(guī)律或其相互關(guān)系，迅速作出恰當(dāng)?shù)墓芾頉Q策，進(jìn)而控制對作物的投入或調(diào)整作業(yè)操作。廣義的說，遙感是在不接觸的情況下，對目標(biāo)物進(jìn)行遠(yuǎn)距離感知的一種探測技術(shù)；俠義上說是指通過航空或航天遙感平臺(tái)（飛機(jī)或衛(wèi)星），利用傳感器（如掃描儀、雷達(dá)等）獲取目標(biāo)物反射或輻射的電磁波信息，通過信息的傳輸和處理，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物遠(yuǎn)距離探測研究的科學(xué)技術(shù)。
RS技術(shù)是未來精確農(nóng)業(yè)物技術(shù)體系中獲得田間數(shù)據(jù)的重要來源，它可以提供大量的田間時(shí)空變化信息。近30多年來，RS技術(shù)在大面積作物產(chǎn)量預(yù)測，農(nóng)情宏觀預(yù)報(bào)等方面作出了重要貢獻(xiàn)。（4）計(jì)算機(jī)控制器(Computer Controller)及變量執(zhí)行設(shè)備(Variable Application Equipment)
控制器接收DGPS中的位置信號(hào)，從GIS中的電子地圖提取變量決策信息，接收實(shí)時(shí)傳感器的信息，并將它們經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，然后輸出給變量執(zhí)行設(shè)備，通過液動(dòng)、氣動(dòng)或電動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對作物的變量投入?？刂破鬟€可以接收執(zhí)行設(shè)備傳來的反饋信號(hào)，對作物投入量進(jìn)行調(diào)整并存檔備查?！?】
1.4變量施肥技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.4.1國外研究現(xiàn)狀
美國的精確農(nóng)業(yè)在70年代起步，開始注意土壤和農(nóng)作物條件的變化與改善管理的關(guān)系，八十年代初提出精確農(nóng)業(yè)的概念和設(shè)想，已有精確農(nóng)業(yè)概念的商業(yè)化應(yīng)用，九十年代初進(jìn)入生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用。在美國，以土地平坦、經(jīng)營規(guī)模大的中西部大平原地區(qū)發(fā)展最快。美國已經(jīng)將土壤類型、土壤質(zhì)地、土壤養(yǎng)分含量、歷年施肥和產(chǎn)量情況等有關(guān)信息輸入計(jì)算機(jī)，形成了資料齊全的土壤養(yǎng)分和肥料信息系統(tǒng)。那里的許多地區(qū)和農(nóng)場，已將此類信息制成GIS土壤養(yǎng)分或肥料使用的GIS圖層，形成了信息農(nóng)業(yè)和精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)支持體系，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展形成了精確農(nóng)業(yè)變量施肥技術(shù)。在田間任何一個(gè)操作單元上均可實(shí)現(xiàn)各種營養(yǎng)元素的全面平衡供應(yīng)，肥料投入更為合理，使肥料利用率和施肥增產(chǎn)效益提高到較理想的水平。在這種管理水平下，氮肥當(dāng)季利用率可達(dá)60％以上【24，25】。
此外，在英國、德國、荷蘭、法國、加拿大、澳大利亞、巴西等國家都有開展精確農(nóng)業(yè)研究和應(yīng)用的報(bào)道。日本、韓國等國家近年來已加快開展精確農(nóng)業(yè)的研究工作，并得到政府部門和相關(guān)企業(yè)的大力支持。
變量施肥技術(shù)作為精確農(nóng)業(yè)技術(shù)的重要組成部分，經(jīng)過近二十年的研究與開發(fā)，在歐美發(fā)達(dá)國家發(fā)展很快，已初具規(guī)模，其相關(guān)技術(shù)已日臻完善和商品化【26，27】。近年來，美國在播種、施肥、噴藥、灌溉技術(shù)等方面已實(shí)現(xiàn)變量控制【6】。
目前變量施肥大多數(shù)是基于電子地圖的自動(dòng)變量施肥，其中根據(jù)GPS信號(hào)和施肥量信號(hào)向驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出控制指令的控制臺(tái)是整個(gè)變量施肥系統(tǒng)的核心。歐洲的RDS公司、Hrdro Agri公司等，美洲的Agtron公司、Agleader公司、Micro－Trak公司、Mid－Tech公司、Trimble公司等已經(jīng)有具有通用性的產(chǎn)品上市，其接口可以適應(yīng)液肥、粒肥等多種作業(yè)機(jī)械的控制。
例如，1995年美國明尼蘇達(dá)州、華盛頓州開發(fā)了商品性變量投入技術(shù)(VRT～Variable Rate Technology)應(yīng)用設(shè)備【11，28】。Mid－Tech公司生產(chǎn)的新型控制器TASC6200具有較大的適應(yīng)范圍，可控制液體、顆粒狀固體、液態(tài)氨、排種、化學(xué)農(nóng)藥注射系統(tǒng)等，具有很大的通用性。Rawson控制系統(tǒng)公司生產(chǎn)的ACCU-RATE變量控制器【29】是一種多功能的處理器，可以進(jìn)行編程獨(dú)立控制兩種種子變量播種，或者在同一時(shí)間控制種子和化肥兩個(gè)量。有兩個(gè)RS-232口用來輸入兩種GIS決策信息，其處理器可以顯示速度信息、面積計(jì)算、距離以及每畝種子數(shù)量和化肥的重量。該處理器有一個(gè)GPS工作模式和一個(gè)人工作業(yè)模式，在人工作業(yè)模式下，通過撥號(hào)來控制施肥量或播種量的變化?？梢杂糜诰_播種、條播、飛播任意類型的種子，也可以用于液態(tài)化肥或固態(tài)化肥的變量實(shí)施。另外，Ag Leader公司生產(chǎn)的PFA田間計(jì)算機(jī)【29】使精確農(nóng)業(yè)播種和施肥的精確和簡單達(dá)到一個(gè)更高的水平。它帶內(nèi)置GPS，可直接控制Rawson變量液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，不需變量控制器中間環(huán)節(jié)。通過手動(dòng)設(shè)置或自動(dòng)讀取處方圖，控制播種、固體化肥或液態(tài)產(chǎn)品的施用。作業(yè)過程中可記錄實(shí)際施肥量或播種量，同時(shí)利用導(dǎo)航光靶進(jìn)行導(dǎo)航。
日本對氮肥變量實(shí)施進(jìn)行了研究。由Hatsuta工業(yè)公司制造的稻田變量施肥機(jī)是基于地圖的，可施用固體肥料、噴藥等。系統(tǒng)由電子馬達(dá)、容量為120L的肥箱、六個(gè)測連裝置和十二只噴管組成，由地輪傳感器測得機(jī)具前進(jìn)速度，機(jī)載GPS測得位置信息，查詢地圖中相應(yīng)的施肥量，從而控制排肥口的施肥量。實(shí)驗(yàn)表明變量施肥比傳統(tǒng)均一施肥節(jié)肥12.8%，而且使水稻種植獲得高產(chǎn)成為可能【30】。
俄羅斯全俄農(nóng)機(jī)化研究所【31】自行研制了自動(dòng)變量施肥機(jī)，并進(jìn)行了田間試驗(yàn)。該機(jī)自動(dòng)變量控制原理是：在排肥口裝一個(gè)電磁鐵和共振片，通過控制電磁頻率，使共振片震動(dòng)，達(dá)到開啟和閉合的目的，從而自動(dòng)控制施肥量變化。
德國AMAZONE公司【10，32】開發(fā)了一種主要用于麥類作物春季追肥的實(shí)時(shí)自動(dòng)變量施肥機(jī)。在該機(jī)器的中央控制單元里，存儲(chǔ)變量施肥處方圖，同時(shí)通過拖拉機(jī)前部安裝的基于機(jī)器視覺的作物長勢傳感器，監(jiān)測作物冠層的葉綠素含量，判斷作物的營養(yǎng)狀態(tài)，計(jì)算出氮的追肥需要量對原來的處方圖作出修正，然后通過液壓馬達(dá)控制變量施肥。
精確農(nóng)業(yè)在美國等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)形成一種高新技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)，已被廣泛承認(rèn)是可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的重要途徑，并無疑是21世紀(jì)領(lǐng)先的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。
1.4.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀及存在問題
早在80年代，上海就開展過計(jì)算機(jī)指導(dǎo)下的測土施肥研究，并在生產(chǎn)上取得了良好的效果?，F(xiàn)在正在已有工作的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步研究應(yīng)用適于上海地區(qū)的精確施肥系統(tǒng)。1996年5月在中國化工學(xué)會(huì)和中國植物營養(yǎng)與肥料學(xué)會(huì)聯(lián)合召開的“提高肥料養(yǎng)分利用率學(xué)術(shù)研究會(huì)”上指出，我國化肥當(dāng)季利用率低。由于化肥消費(fèi)量的大部分是氮肥且易淋溶和揮發(fā)損失，所以，提高化肥利用率和肥效的重點(diǎn)是氮肥。與會(huì)專家預(yù)測，到2010年化肥利用率的目標(biāo)是：氮肥當(dāng)季利用率提高10個(gè)百分點(diǎn)，即由30%～35%，提高到40%～45%【33，34】。但是，測土推薦平衡施肥這一初級(jí)技術(shù)尚未真正落實(shí)，在土壤養(yǎng)分狀況、養(yǎng)分管理和施肥技術(shù)等方面研究基礎(chǔ)更是薄弱?，F(xiàn)有的有限資料也分散，未能真正用于生產(chǎn)發(fā)揮作用，以至于農(nóng)民在施肥上存在很大盲目性；氮、磷、鉀肥施用比例不合理；中、微量元素缺乏；肥料利用率低，肥料的增產(chǎn)效益沒能充分發(fā)揮。
美國液態(tài)復(fù)合肥使用率高，復(fù)合肥中大量元素供給量也明顯高于我國。據(jù)研究報(bào)道，美國氮肥中液N使用量占23.6%，復(fù)合肥中供N和P的百分率分別為20.1%和93.4%。而中國目前液態(tài)N肥的生產(chǎn)和使用量非常少，P、K及其它液肥幾乎沒有；復(fù)合肥中提供N的百分率為7.2%(比美國低13%)，提供P的比例為40.4%(比美國低53%)。在液態(tài)復(fù)合肥應(yīng)用上，我國落后美國20~30年【35】。因此，在普及應(yīng)用顆粒復(fù)合肥的同時(shí)，逐步推廣液態(tài)復(fù)合肥，研究和引進(jìn)美國液肥生產(chǎn)和施用技術(shù)，對發(fā)展我國農(nóng)業(yè)具有很大促進(jìn)作用。
目前精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)思想已開始在我國傳播和引起科技和產(chǎn)業(yè)界的重視。國家在863計(jì)劃中已列入了精確農(nóng)業(yè)的內(nèi)容【11，36】，也有多家科研單位開展了變量施肥的研究工作。
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)人工智能研究中心研究了用于變量施肥的決策支持系統(tǒng)VRF－ISDSS【37】。系統(tǒng)包括農(nóng)業(yè)區(qū)的基礎(chǔ)地理信息、作物生產(chǎn)知識(shí)、作物生長養(yǎng)分需求的數(shù)學(xué)模型和分析方法，利用知識(shí)庫的知識(shí)對決策方案進(jìn)行調(diào)節(jié)和優(yōu)化，能夠進(jìn)行精確農(nóng)業(yè)變量施肥的智能決策與空間決策。
2000年，清華大學(xué)與北京市農(nóng)業(yè)局合作，通過GPS田間管理系統(tǒng)對田間土地進(jìn)行精確采樣和精確施肥的研究【38】。國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心【39】追蹤國際上精確農(nóng)業(yè)的最新成果，進(jìn)行技術(shù)與設(shè)備的引進(jìn)、消化和吸收。他們依靠引進(jìn)和自主研發(fā)相結(jié)合，研制的自動(dòng)變量施肥機(jī)、農(nóng)藥噴灑機(jī)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變量投入，獲得了國家專利。其自動(dòng)變量控制也是基于地圖的，由地輪雷達(dá)測速儀測得機(jī)具前進(jìn)速度，機(jī)載GPS得到機(jī)具精確的位置信息，利用田間計(jì)算機(jī)(AgGPS170)讀取處方圖對應(yīng)的施肥量，通過控制變量控制器驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)控制施肥量的目的。
此外，農(nóng)作物生長性狀遙感監(jiān)測、土壤養(yǎng)分和水分快速監(jiān)測、作物生長模型、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、施肥、噴藥、灌溉的智能化技術(shù)等研究已在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院、吉林大學(xué)、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、等單位展開【2，40，41】。
我國當(dāng)今農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)水平從總體上看落后發(fā)達(dá)國家不止20年【20、66】，在變量施肥技術(shù)研究方面，基本是引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，進(jìn)行消化、吸收的跟蹤研究。需要在變量施肥技術(shù)及相關(guān)技術(shù)方面，如采樣技術(shù)、采樣導(dǎo)航技術(shù)、土壤速測技術(shù)、施肥決策技術(shù)和產(chǎn)量記錄技術(shù)等領(lǐng)域推動(dòng)高新技術(shù)的應(yīng)用研究與實(shí)踐，開發(fā)適于我國國情先進(jìn)的變量施肥技術(shù)，使之成為一個(gè)有機(jī)的技術(shù)體系。精確農(nóng)業(yè)的示范試驗(yàn)研究有可能成為農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備領(lǐng)域應(yīng)用信息高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的切入點(diǎn)。研究和開發(fā)自動(dòng)變量施肥技術(shù)，具有重要的社會(huì)意義，而自動(dòng)變量施肥控制系統(tǒng)作為關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，為自動(dòng)變量施肥的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支持。
1.5本文技術(shù)路線及研究內(nèi)容
SHAPE \* MERGEFORMAT 自動(dòng)變量施肥技術(shù)分為基于傳感器和基于地圖兩種。在基于傳感器的方式中，通過傳感器實(shí)時(shí)得到田間土壤養(yǎng)分、水分、種子等方面的數(shù)據(jù)后，實(shí)時(shí)自動(dòng)控制變量投入；在基于地圖的工作方式中，數(shù)據(jù)被收集和存儲(chǔ)后，經(jīng)過分析處理做出變量決策，然后進(jìn)行控制變量投入操作。目前大多數(shù)變量施肥是基于地圖的，但是隨著實(shí)時(shí)傳感器技術(shù)的日益成熟，基于傳感器的變量施肥控制系統(tǒng)將得到越來越廣泛的應(yīng)用。
本文自動(dòng)變量施肥控制系統(tǒng)是基于地圖的，整個(gè)控制系統(tǒng)分為手動(dòng)和全自動(dòng)兩種工作模式?？刂葡到y(tǒng)技術(shù)路線如圖1.2所示。
SHAPE \* MERGEFORMAT
首先通過施肥機(jī)排肥標(biāo)定確定標(biāo)定參數(shù)，寫入控制程序中。在自動(dòng)模式下，系統(tǒng)通過RS232串口將DGPS信號(hào)讀入單片機(jī)，提取機(jī)具前進(jìn)速度v和經(jīng)、緯度位置數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)格識(shí)別程序計(jì)算出當(dāng)前機(jī)具所在的地塊網(wǎng)格名稱，然后查詢對應(yīng)于該地塊的決策施肥量Q，并顯示當(dāng)前位置和施肥量。手動(dòng)模式下，通過鍵盤輸入各個(gè)網(wǎng)格的施肥量，并讀取地輪接近開關(guān)傳感器的脈沖信號(hào)得到機(jī)具前進(jìn)的速度值。最后，通過施肥公式計(jì)算所需的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速n，將該轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為變頻脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過變速控制排肥軸從而實(shí)現(xiàn)變量施肥。
轉(zhuǎn)貼于
基于控制系統(tǒng)的技術(shù)路線，需要研究的主要內(nèi)容如下：
(1)
在分析影響施肥的各種因素和施肥控制原理的基礎(chǔ)上，確定變量施肥控制系統(tǒng)實(shí)施方案；
(2)
分析控制系統(tǒng)的輸入和輸出條件，設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)作為自動(dòng)變量施肥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制器；
(3)
編寫單片機(jī)控制程序，實(shí)現(xiàn)對DGPS位置和速度信息的提取及對地輪傳感器脈沖值的提取，并要求能夠正確識(shí)別地塊網(wǎng)格和查詢對應(yīng)施肥量；
(
4)
確定施肥控制曲線和實(shí)際排肥量、排肥軸的轉(zhuǎn)速及施肥機(jī)具前進(jìn)速度三者的關(guān)系，建立自動(dòng)變量施肥的控制模型。
第二章自動(dòng)變量施肥控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1系統(tǒng)要求
2.1.1系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)
自動(dòng)變量施肥機(jī)所要達(dá)到的目的是在不同地塊網(wǎng)格達(dá)到按需施肥，控制系統(tǒng)的任務(wù)就是根據(jù)輸入信號(hào)計(jì)算得到步進(jìn)電機(jī)工作所需的控制脈沖，然后輸出。
輸入信號(hào)有：DGPS經(jīng)緯度位置信號(hào)和速度信號(hào)、接近開關(guān)傳感器或角度－數(shù)字編碼器得到的地輪轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)、鍵盤輸入施肥量、存儲(chǔ)施肥決策數(shù)據(jù)的IC卡接口。
輸出信號(hào)有：控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻脈沖信號(hào)、顯示施肥網(wǎng)格編號(hào)和施肥量/速度值、顯示DGPS信號(hào)正常接收的指示信號(hào)等。
2.1.2系統(tǒng)通信
控制系統(tǒng)實(shí)際變量施肥作業(yè)時(shí)需要接收DGPS信號(hào)。在施肥網(wǎng)格識(shí)別模擬中則需要接收由計(jì)算機(jī)串行口輸出的模擬DGPS數(shù)據(jù)。同時(shí)作為精確農(nóng)業(yè)變量的實(shí)施執(zhí)行機(jī)構(gòu)，要求控制系統(tǒng)能與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，可以直接提取GIS作出的決策數(shù)據(jù)，用于變量控制的實(shí)施。
2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.2.1影響排肥量的主要因素
（1）肥料自身的物理特性
顆粒狀肥料自身的物理特性主要包括松散性、架空性、成塊性和流動(dòng)性等，松散性好、不易架空、不易成塊、流動(dòng)性好的肥料，利于實(shí)現(xiàn)順利排肥。
（2）排肥器類型和工作參數(shù)影響【3】
排肥器類型有圓盤式、攪龍式、槽輪式等，本文自動(dòng)變量施肥機(jī)采用普通的外槽輪式排肥器。此種排肥器每轉(zhuǎn)的排肥量為：
（2－1）
式中：q1、q2－排肥器每轉(zhuǎn)強(qiáng)制層和帶動(dòng)層的排肥量（g）；
d－外槽輪的直徑（cm）；
L－外槽輪工作長度（cm）；
γ－肥料容重（g/cm3）；
n－排肥軸轉(zhuǎn)速（rpm）；
α(n)－肥料對凹槽的充滿系數(shù)，與轉(zhuǎn)速有關(guān)；
f－每個(gè)凹槽的端面積（cm2）；
t－槽的節(jié)距(cm)；
cn(n)－帶動(dòng)層的特性系數(shù)或計(jì)算厚度(cm)，與轉(zhuǎn)速有關(guān)。
則排肥器每分鐘的排肥量為：
（2－2）
對于固定的排肥器來說，影響排肥量的參數(shù)是排肥器的軸向長度L和排肥軸的轉(zhuǎn)速n，二者均與排肥量成正比。
（3）機(jī)具前進(jìn)速度的影響
計(jì)算出施肥機(jī)每公頃施肥量為：
（2－3）
式中：q－排肥器每分鐘的排肥量（g/min）；
B－施肥機(jī)行距（m）；
v－機(jī)具前進(jìn)速度（km/h）。
可以看出，機(jī)具前進(jìn)速度v與施肥量成反比。
2.2.2施肥原理
（1）施肥控制公式
當(dāng)排肥軸轉(zhuǎn)速一定時(shí)，機(jī)具前進(jìn)速度增加，單位面積施肥量減少。如果考慮到機(jī)具前進(jìn)速度的影響，則不同地塊網(wǎng)格施肥量為：
（2－4）
其中q(n)表示排肥器排肥量，是排肥軸轉(zhuǎn)速n的函數(shù)。如果對排肥器排肥量和排肥軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，則有標(biāo)定擬合方程：
（2－5）
其中，k－標(biāo)定直線斜率；b－標(biāo)定直線截距。
把標(biāo)定擬合方程代入施肥量公式（2－4）中，得到步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制公式：
（2－6）
其中，i－排肥軸與電機(jī)傳動(dòng)比。
本文中，六行自動(dòng)變量施肥機(jī)的步進(jìn)電機(jī)需要通過鏈條與排肥軸連接，而兩行自動(dòng)變量施肥機(jī)的步進(jìn)電機(jī)通過連軸器直接與排肥軸連接，所以傳動(dòng)比i針對不同情況可以選用不同值。
對于確定的施肥機(jī)和肥料，參數(shù)B、b、k、i是確定值，可以作為常量寫入單片機(jī)或存儲(chǔ)在IC卡中。對于不同的施肥機(jī)或肥料，只需要改變這些參數(shù)，而不必改變程序，從而使軟件具有通用性。對于一定的施肥量Q來說，電機(jī)轉(zhuǎn)速n隨不同機(jī)具前進(jìn)速度v而改變，可以通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速n達(dá)到適應(yīng)不同機(jī)具前進(jìn)速度v下的變量施肥要求。
（2）網(wǎng)格識(shí)別計(jì)算
在自動(dòng)變量施肥中，根據(jù)各網(wǎng)格土壤養(yǎng)分分布情況，要求同一地塊中的不同網(wǎng)格有不同的理論施肥量。為此需要接收DGPS信號(hào)，從中實(shí)時(shí)提取施肥機(jī)當(dāng)前位置的經(jīng)、緯度和速度信息，判斷施肥機(jī)所處的地塊網(wǎng)格，才能針對該網(wǎng)格的施肥要求進(jìn)行變量施肥。
網(wǎng)格識(shí)別計(jì)算公式如下【4】：
其中：
式中：X0、Y0－地塊基點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)值（0）；
X、Y－當(dāng)前位置經(jīng)、緯度坐標(biāo)值（0）；
M－網(wǎng)格經(jīng)度方向數(shù)字編號(hào)（列）；
N－網(wǎng)格緯度方向數(shù)字編號(hào)（行）；
α－地塊縱向邊與高度線偏角（0）；
β－地塊橫向邊與經(jīng)度線夾角（0）；
mA－網(wǎng)格寬度(m)；
mB－網(wǎng)格高度(m)；
Rlat－1米對應(yīng)的緯度值（0）；
Rlon－1米對應(yīng)的經(jīng)度值（0）；
Lint－表示向左取整函數(shù)。
對于不同的實(shí)驗(yàn)地塊，α、β、mA、mB、Rlat、Rlon定義為網(wǎng)格參數(shù)，表示網(wǎng)格大小、形狀等。公式中對應(yīng)同一地塊的所有網(wǎng)格參數(shù)都是常量。
地塊參數(shù)是對農(nóng)田位置、形狀和施肥網(wǎng)格的說明，是自動(dòng)變量施肥機(jī)實(shí)現(xiàn)地塊網(wǎng)格識(shí)別的必要參數(shù)。在網(wǎng)格識(shí)別公式中，把p、q、s、t定義為地塊參數(shù)，為方便編程，可以事先算出它們的值，然后與基點(diǎn)經(jīng)、緯度值X0、Y0一起作為網(wǎng)格識(shí)別公式的常量。
施肥參數(shù)由變量施肥決策系統(tǒng)軟件生成，是與施肥網(wǎng)格名一一對應(yīng)的理論施肥量，也是控制自動(dòng)變量施肥機(jī)實(shí)現(xiàn)變量施肥的必要參數(shù)。地塊參數(shù)和施肥參數(shù)可以作為常量寫入單片機(jī)或存儲(chǔ)在IC卡中，對不同的地塊改變這些參數(shù)即可。
施肥過程中，控制系統(tǒng)接收到DGPS信號(hào)，進(jìn)行網(wǎng)格識(shí)別，判斷出機(jī)具所處的網(wǎng)格名稱，查詢對應(yīng)的決策施肥量。同時(shí)把速度信號(hào)v和施肥量Q代入施肥控制公式（2－6）中，計(jì)算出當(dāng)前所需電機(jī)轉(zhuǎn)速，以單路脈沖的形式輸出，從而實(shí)時(shí)控制排肥軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.2.3控制方案
由于自動(dòng)變量施肥技術(shù)的初期設(shè)備投入比較高，而且對使用人員素質(zhì)也有比較高的要求，需要進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)。目前我國大多數(shù)地區(qū)實(shí)行家庭承包的土地經(jīng)營方式，農(nóng)民沒有能力單獨(dú)購買GPS等設(shè)備，所以針對我國農(nóng)村現(xiàn)有的生產(chǎn)條件提出采取手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方案。手動(dòng)控制方式比較簡單，在沒有GPS設(shè)備的情況下，可以根據(jù)地塊的施肥決策情況或農(nóng)民自主施肥決策進(jìn)行手動(dòng)變量控制。同時(shí)充分考慮到農(nóng)業(yè)機(jī)械所需的可靠性，在田間出現(xiàn)丟失GPS信號(hào)或電子系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，可以通過手動(dòng)控制方式，及時(shí)完成作業(yè)季節(jié)的變量施肥作業(yè)。