智能化精准施肥关键技术与装备

本书主要针对我国黄淮海地区、东北地区、华北地区、长江中下游地区、华南地区、西北地区规模经营条件下主要粮食作物（小麦、水稻、玉米、马铃薯）和主要经济作物（棉花、油菜）生长与土壤养分的空间变异特点，按照农机—农艺—信息融合的思路，围绕肥料定位、定量、分层、深施等关键技术，阐述了适用于作物基肥、种肥、追肥三个施肥环节的精准变量施肥技术与装备的研究成果，为化肥精准施用提供了必要的技术与装备支撑。

目录
第1章 概述 1
1.1 精准施肥的概念 1
1.2 国内外精准施肥的研究现状 1
1.3 精准施肥存在的主要问题 2
第2章 黄淮海地区作物精准施肥技术与装备 3
2.1 冬小麦宽苗带撒播与基肥分层精量施用联合作业机 3
2.1.1 机具工作原理与适用种植模式 3
2.1.2 关键部件设计 5
2.1.3 精量排肥/排种控制系统 13
2.1.4 性能验证与田间试验 17
2.2 小麦种肥精准拟合施肥机 24
2.2.1 机具工作原理与适用种植模式 24
2.2.2 小麦种肥精准拟合施肥控制系统硬件总体结构设计 27
2.2.3 小麦种肥精准拟合变量施肥控制系统软件总体设计 37
2.2.4 机具性能验证与田间试验 43
2.3 玉米空间分层施肥播种机 50
2.3.1 机具整机结构与工作原理 51
2.3.2 关键部件设计及选型 53
2.3.3 关键部件仿真分析 58
2.3.4 田间试验 71
第3章 东北地区作物精准施肥技术与装备 77
3.1 风送式水稻侧深精准施肥机 77
3.1.1 施肥装置总体结构及工作原理 77
3.1.2 气力输送系统 78
3.1.3 施肥装置性能试验分析 82
3.2 大马力配套玉米智能中耕施肥机 85
3.2.1 机具工作原理与适用种植模式 85
3.2.2 施肥控制系统 86
3.2.3 控制系统台架试验 87
3.2.4 田间试验 89
3.3 无人自转旋翼机变量追肥装置 92
3.3.1 机具工作原理与仿真 93
3.3.2 变量追肥研究 98
3.4 基于实时传感器的液态肥变量喷施系统 102
3.4.1 光谱学诊断作物长势的机理研究 102
3.4.2 变量喷洒机施肥模型与喷洒策略 114
3.4.3 变量喷洒装备及其关键部件 116
3.4.4 变量喷洒控制系统设计 118
3.4.5 基于响应面分析法的喷杆系统喷雾参数优化 121
第4章 华北地区作物精准施肥技术与装备 131
4.1 玉米精量播种与变量施肥装置 131
4.1.1 精量播种装置设计 131
4.1.2 性能验证与田间试验 149
4.2 小麦双轴旋耕灭茬智能播种机 156
4.2.1 整机设计及工作原理 156
4.2.2 正反转双轴旋耕抛土理论分析 160
4.2.3 关键部件设计 165
4.2.4 播量控制系统及控制方法设计 168
4.2.5 整机性能仿真分析 173
4.2.6 样机性能试验研究 175
第5章 长江中下游地区作物精准施肥技术与装备 181
5.1 基于水稻光谱信息的离心式变量撒肥机 181
5.1.1 总体方案与整机结构设计 181
5.1.2 关键部件与控制系统设计 182
5.1.3 基于EDEM的撒肥参数优化与性能分析 190
5.1.4 施肥模型分析与撒肥策略研究 196
5.1.5 肥量调节机构系统响应分析 205
5.1.6 相关性能验证与田间试验 210
5.2 油麦兼用气送式直播机及其智能化装备 214
5.2.1 机具结构和工作原理 214
5.2.2 油麦兼用气送式集排器设计与分析 215
5.2.3 深施肥装置设计与试验 230
5.2.4 种子流传感装置及变量补种装置 235
5.2.5 辅助驾驶导航控制系统设计 259
5.2.6 油麦兼用气送式直播机性能分析与试验 265
5.3 多旋翼无人机遥感平台 267
5.3.1 多旋翼无人机系统开发及性能评估 267
5.3.2 机载多光谱图像采集系统及其方法设计 275
5.3.3 遥感图像预处理方法研究 284
5.3.4 无人机遥感平台性能验证与田间试验 302
第6章 华南地区水稻精准施肥技术与装备 317
6.1 同步侧深施肥水稻精量水穴直播机 317
6.1.1 同步侧深施肥水稻精量水穴直播技术原理 317
6.1.2 同步侧深施肥水稻精量水穴直播机关键部件 318
6.1.3 同步侧深施肥水稻精量水穴直播机整机结构及工作原理 323
6.1.4 同步侧深施肥水稻精量水穴直播机试验效果 324
6.2 水稻同步施肥精量旱穴直播机 327
6.2.1 水稻同步施肥精量旱穴直播技术与适用种植模式 328
6.2.2 水稻同步施肥精量旱穴直播机总体结构及工作原理 329
6.2.3 水稻同步施肥精量旱穴直播机同步深施肥系统设计 330
6.2.4 播种机单体设计及试验 335
6.2.5 水稻同步施肥精量旱穴直播机施肥试验 344
6.3 水稻直播气流式分层施肥机 347
6.3.1 水稻分层施肥技术模式 347
6.3.2 水稻直播气流式分层施肥机结构与工作原理 348
6.3.3 立式螺旋槽轮排肥系统设计与仿真研究 349
6.3.4 气流肥料混合器设计及试验 358
6.3.5 气流式分层施肥分配装置设计 363
6.3.6 气流式分层施肥系统试验 364
6.3.7 分层施肥开沟器设计及试验 367
6.3.8 水稻直播气流式分层施肥机田间性能试验 369
第7章 西北地区作物精准施肥技术与装备 371
7.1 棉花精准对行分层施肥机 371
7.1.1 机具工作原理与适用种植模式 371
7.1.2 关键部件结构及参数配置 373
7.1.3 施肥过程监控系统 386
7.1.4 分层施肥离散元仿真分析 389
7.1.5 棉花精准对行分层施肥机试验 393
7.2 基于3S技术的玉米基肥变量施肥机 398
7.2.1 机具工作原理与适用种植模式 398
7.2.2 主动覆土种肥分施装置设计与试验 401
7.2.3 被动覆土种肥分施装置设计与试验 406
7.2.4 变量施肥作业控制系统研究 413
7.2.5 玉米基肥变量施肥机性能验证与田间试验 417
7.3 马铃薯精量播种与分层施肥种植机 419
7.3.1 马铃薯种植模式和农艺要求 419
7.3.2 马铃薯精量播种与分层施肥种植机工作原理 421
7.3.3 分层施肥开沟器设计与试验 422
7.3.4 马铃薯漏播检测与自动补种装置设计和试验 436
7.3.5 马铃薯精量播种与分层施肥种植机田间试验 450
参考文献 454