生态平衡施肥理论与通用测土配方施肥专家系统开发应用侯彦.ppt
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1、生态平衡施肥理论与通用测土配方施肥专家系统开发应用侯彦 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 本讲课内容始终贯穿本讲课内容始终贯穿2 2条主线条主线1 1是:是:生态平衡施肥理念、理论、方生态平衡施肥理念、理论、方 法和软件的介绍;法和软件的介绍;2 2是:是:当前测土配方施肥工作如何应当前测土配方施肥工作如何应 用以上理论、方法等。用以上理论、方法等。内容内容一、一、概述概述二、二、施肥模型综述施肥模型综述三、三、生态平衡施肥理论和专家系统生态平衡施肥
2、理论和专家系统 (重点介绍(重点介绍“通用施肥模型通用施肥模型”)四、四、应用情况应用情况 一、一、概述概述1 1 施肥的重要性施肥的重要性2 2施肥理论特别是模型的重要性施肥理论特别是模型的重要性3 3我理解的测土配方施肥我理解的测土配方施肥4 4测土配方施肥工作总括测土配方施肥工作总括“4“4个个3 3”5 5 其他问题其他问题“6“6个重要理念个重要理念”2 施肥理论特别是模型的重要性 我我们们的的研研究究结结果果表表明明:在在中中国国,平平衡衡施施肥肥技技术术推推广主要受除经费外的三方面因素的制约:广主要受除经费外的三方面因素的制约:一是目前的施肥理论特别是施肥模型理论存在一一是目前的
3、施肥理论特别是施肥模型理论存在一一是目前的施肥理论特别是施肥模型理论存在一一是目前的施肥理论特别是施肥模型理论存在一 些理论缺陷,同时难以获得比较精确的参数;些理论缺陷,同时难以获得比较精确的参数;些理论缺陷,同时难以获得比较精确的参数;些理论缺陷,同时难以获得比较精确的参数;二是由于上述原因,至今还没有研制出一个通用二是由于上述原因,至今还没有研制出一个通用二是由于上述原因,至今还没有研制出一个通用二是由于上述原因,至今还没有研制出一个通用 的地块电脑施肥专家系统软件的地块电脑施肥专家系统软件的地块电脑施肥专家系统软件的地块电脑施肥专家系统软件三是没有形成经济和科技双重驱动力运作的区域三是没
4、有形成经济和科技双重驱动力运作的区域三是没有形成经济和科技双重驱动力运作的区域三是没有形成经济和科技双重驱动力运作的区域 性肥料生产性肥料生产性肥料生产性肥料生产服务服务服务服务施用现代化服务网络体系。施用现代化服务网络体系。施用现代化服务网络体系。施用现代化服务网络体系。精确施肥至少取决于五方面因素:精确施肥至少取决于五方面因素:一:是施肥模型的科学性:一:是施肥模型的科学性:至少理论上应该比较严谨和系统;至少理论上应该比较严谨和系统;二:是施肥参数的易得性和稳定性:二:是施肥参数的易得性和稳定性:至少在县级尺度上容易通过简单的田至少在县级尺度上容易通过简单的田 间试验和测土而获得,并在时间
5、和空间上具有相对稳定性、样本数量间试验和测土而获得,并在时间和空间上具有相对稳定性、样本数量 具有可统计性;具有可统计性;三:是施肥参数尺度转换方法:三:是施肥参数尺度转换方法:即大量的地块测定数据如何通过空间插值即大量的地块测定数据如何通过空间插值 而形成土壤养分空间分布图(形成面上数据);大量的田间试验可以而形成土壤养分空间分布图(形成面上数据);大量的田间试验可以 通过统计而获得区域施肥量参数;通过统计而获得区域施肥量参数;四:是土壤有效养分测定方法:四:是土壤有效养分测定方法:国内外经验表明,任何化学方法测定的土国内外经验表明,任何化学方法测定的土 壤养分数据都是相对值,只要指标与产量
6、具有一定的相关关系,只要壤养分数据都是相对值,只要指标与产量具有一定的相关关系,只要 长期积累数据和具有长期定位试验的多年多点数据,都可以建立适合长期积累数据和具有长期定位试验的多年多点数据,都可以建立适合 当地的经验土壤养分指标体系;当地的经验土壤养分指标体系;五:是田间具体施肥技术:五:是田间具体施肥技术:3S3S技术等应用在精确施肥上是目前国内外研究技术等应用在精确施肥上是目前国内外研究 之重点,但是关于施肥理论研究不够,限制了精确施肥技术的应用;之重点,但是关于施肥理论研究不够,限制了精确施肥技术的应用;同时,肥效的发挥与基种追肥比例分配、施肥具体方法(条施、穴施同时,肥效的发挥与基种
7、追肥比例分配、施肥具体方法(条施、穴施 、全层施;深浅;与水分管理的关系;人工或机械施;肥料形态;追、全层施;深浅;与水分管理的关系;人工或机械施;肥料形态;追 肥时天气和作物长势等)等有关。肥时天气和作物长势等)等有关。施施肥肥专专家家系系统统软软件件是是当当前前全全国国测测土土配配方方施施肥肥工工作作中中的的核核心技术之一。心技术之一。测测土土配配方方施施肥肥工工作作主主要要取取得得三三方方面面信信息息或或数数据据:一一是是肥肥料料田田间间试试验验数数据据,二二是是大大量量的的测测土土数数据据,三三是是专专家家经经验验的的总总结和访问、调查数据。结和访问、调查数据。如如何何利利用用这这三三
8、部部分分数数据据为为三三类类用用户户服服务务是是关关键键。第第一一类类用用户户是是测测土土地地块块的的农农户户,一一定定要要交交给给他他们们施施肥肥建建议议卡卡;第第二二类类用用户户是是复复(混混)合合肥肥厂厂,他他们们需需要要区区域域性性的的配配方方;第第三三类类用用户户是是直直接接销销售售给给农农户户肥肥料料的的销销售售商商,他他们们是是将将技技术术传传递递给给农户的桥梁,并将成为今后技术推广的主角。农户的桥梁,并将成为今后技术推广的主角。这这中中间间就就出出现现一一个个难难题题,即即如如何何利利用用三三类类数数据据为为三三类类用用户户有有效效地地准准确确无无误误地地及及时时地地服服务务?
9、其其核核心心技技术术是是施施肥肥模模型型的的选选择择和和施施肥肥指指标标体体系系的的确确定定,由由于于到到目目前前为为止止所所有有的的施施肥肥理理论论和和方方法法都都或或多多或或少少地地存存在在问问题题,使使这这一一转转化化至至尽尽都都做做得得不不是是那那么么令令人人满满意意,造造成成至至尽尽全全国国也也没没有有通通用用性性的的施施肥肥软软件件,给给用用户户带带来来了了困困惑惑和和不不便便。我我们们的的研研究究表表明明,以以生生态态平平衡衡施施肥肥模模型型(通通用用施施肥肥模模型型)及及其其特特征征参参数数为为基基础础研研制制的的施施肥肥专专家系统软件能够有效地解决这一难题。家系统软件能够有效
10、地解决这一难题。生态平衡施肥体系生态平衡施肥体系科学目标:科学目标:建立可持续施肥理论建立可持续施肥理论生态平衡施肥体系生态平衡施肥体系研制施肥专家系统研制施肥专家系统推广工具推广工具 国家目标:国家目标:为解决粮食增产和降低肥料面源污染之间的为解决粮食增产和降低肥料面源污染之间的 矛盾提供适合国情的推广模式矛盾提供适合国情的推广模式推广样板推广样板将生态平衡施肥体系推广到全国将生态平衡施肥体系推广到全国三种效益三种效益生态平衡施肥体系:生态平衡施肥体系:6 6部分是个有机的整体部分是个有机的整体3 3 我理解的测土配方施肥我理解的测土配方施肥 (俗了点但很科普)(俗了点但很科普)就象做裤子的
11、商人一样本想就象做裤子的商人一样本想“量体裁衣量体裁衣”的,可的,可是社会上的人太多(地块太多了),都定做是不可是社会上的人太多(地块太多了),都定做是不可能的,只能有一部分人定做(测土的),一部分人能的,只能有一部分人定做(测土的),一部分人买成品裤(区域配方或不测土配方)。买成品裤(区域配方或不测土配方)。销售量最多的裤子是中等身材(中等产量的地块销售量最多的裤子是中等身材(中等产量的地块占多数)的,然后是矮个平均身材(低产平均产量)占多数)的,然后是矮个平均身材(低产平均产量)的和高个平均身材(高产平均产量)的,配方施肥的和高个平均身材(高产平均产量)的,配方施肥在县级的主要服务对象是这
12、在县级的主要服务对象是这3 3类肥力的地块。类肥力的地块。如何满足每一个人对裤子的需求那(如何配方)?如何满足每一个人对裤子的需求那(如何配方)?*首先,先按身高(考虑产量,它是土壤肥首先,先按身高(考虑产量,它是土壤肥 力综合评价指标的数值化表现)买(长短力综合评价指标的数值化表现)买(长短 )型号(大概的范围);)型号(大概的范围);*其次按胖瘦(考虑土壤养分因素)买其次按胖瘦(考虑土壤养分因素)买“SSSS、SM SM、SLSL、LLLL等等等等”进行微调;进行微调;*然后按南方或北方人的习惯买(如果是秋然后按南方或北方人的习惯买(如果是秋 天穿的,南方买薄点的,北方买厚点的,天穿的,南
13、方买薄点的,北方买厚点的,考虑环境因素);考虑环境因素);*最后要看个人对颜色的感觉了(作物对肥最后要看个人对颜色的感觉了(作物对肥 料的嗜好即肥料的组合)。料的嗜好即肥料的组合)。结论:结论:配方施肥就是调整好土壤配方施肥就是调整好土壤配方施肥就是调整好土壤配方施肥就是调整好土壤作物作物作物作物肥料肥料肥料肥料环环环环境四者之间关系的科学和技术,特别是后者。境四者之间关系的科学和技术,特别是后者。境四者之间关系的科学和技术,特别是后者。境四者之间关系的科学和技术,特别是后者。4 4 测土配方施肥工作总括(测土配方施肥工作总括(4 4个个3 3)(第(第1 1个个3 3)3 3项基本任务:项基
14、本任务:1 1上上2 2下。下。(1 1)按规范上交工作汇报和各种数据()按规范上交工作汇报和各种数据(电子的和纸质的);电子的和纸质的);(2 2)对农户测土和不测土都必须打卡;)对农户测土和不测土都必须打卡;(3 3)对农户广泛进行宣传包括样板田展)对农户广泛进行宣传包括样板田展 示。示。真正的广告是写在大地上的广告!真正的广告是写在大地上的广告!-样板田样板田真正的施肥卡也是写在大地上的!真正的施肥卡也是写在大地上的!-用户口碑用户口碑 (第(第2 2个个3 3)3 3类数据:类数据:2 2硬硬1 1软。软。(1 1)田间试验数据:配方的主要依据;)田间试验数据:配方的主要依据;(2 2
15、)测土数据:配方的辅助数据,前)测土数据:配方的辅助数据,前2 2 类数据属于硬数据;类数据属于硬数据;(3 3)软数据:专家经验、调查数据和访)软数据:专家经验、调查数据和访 问农户的数据,这类数据同等重要问农户的数据,这类数据同等重要 。不容忽视!。不容忽视!专家经验是人脑的总结、提高、升华后专家经验是人脑的总结、提高、升华后的宏观数据,代表性强!的宏观数据,代表性强!(第(第3 3个个3 3)3 3类用户:类用户:2 2微微1 1宏。宏。(1 1)农户:按地块微观指导;)农户:按地块微观指导;(2 2)售肥门市部:未来是主角;)售肥门市部:未来是主角;(3 3)区域配方:复合肥厂、)区域
16、配方:复合肥厂、BBBB肥,宏观肥,宏观 配方指导。配方指导。(第(第4 4个个3 3)3 3类软件:类软件:2 2免免1 1选。选。(1 1)1111个表的数据录入软件:单机免费;个表的数据录入软件:单机免费;(2 2)GISGIS耕地质量评价软件:免费;耕地质量评价软件:免费;(3 3)推荐施肥软件:自主研制、购买,不统)推荐施肥软件:自主研制、购买,不统 一规定和不免费提供一规定和不免费提供。(测土配方施肥是推广。(测土配方施肥是推广。(测土配方施肥是推广。(测土配方施肥是推广项目不是科研项目,示范县的任务是拿最好的武器做最好的项目不是科研项目,示范县的任务是拿最好的武器做最好的项目不是
17、科研项目,示范县的任务是拿最好的武器做最好的项目不是科研项目,示范县的任务是拿最好的武器做最好的工作,而不是自己研制武器。)工作,而不是自己研制武器。)工作,而不是自己研制武器。)工作,而不是自己研制武器。)5 5 其他问题其他问题“6“6个重要理念个重要理念”(1 1)测土和田间试验,哪个决定配方?)测土和田间试验,哪个决定配方?(2 2)关于田间试验)关于田间试验(3 3)田间试验)田间试验2 2次优化次优化(点(点(点(点-面转化)面转化)面转化)面转化)(4 4)农民经验的总结)农民经验的总结(群众是真正的英雄!)(群众是真正的英雄!)(群众是真正的英雄!)(群众是真正的英雄!)(5
18、5)作物产量和品质)作物产量和品质(站在农学和生态学高度做试验)(站在农学和生态学高度做试验)(站在农学和生态学高度做试验)(站在农学和生态学高度做试验)(6 6)施肥技术最终必须物化在硬技术和软技术上)施肥技术最终必须物化在硬技术和软技术上(1 1)测土和田间试验,哪个决定配方?)测土和田间试验,哪个决定配方?(30%30%30%30%):():():():(70%70%70%70%)测土配方施肥应:测土配方施肥应:*以大量的试验为主以大量的试验为主 *以大量的测土为辅以大量的测土为辅 二者相辅相成。二者相辅相成。7 7 10 10 13131212 15 15 18181717 20 20
19、 23233414341434143414试验:成功率低;地块难找试验:成功率低;地块难找试验:成功率低;地块难找试验:成功率低;地块难找 *这个项目必须规定一种规范的试验方法,这个项目必须规定一种规范的试验方法,这个项目必须规定一种规范的试验方法,这个项目必须规定一种规范的试验方法,*3414341434143414可提供最佳产量和施肥量关系、交互作用、丰缺指标可提供最佳产量和施肥量关系、交互作用、丰缺指标可提供最佳产量和施肥量关系、交互作用、丰缺指标可提供最佳产量和施肥量关系、交互作用、丰缺指标*3414341434143414本身是函数法,不能直接作为测土配方方法使用本身是函数法,不能直
20、接作为测土配方方法使用本身是函数法,不能直接作为测土配方方法使用本身是函数法,不能直接作为测土配方方法使用测土配方施肥:测土配方施肥:测土配方施肥:测土配方施肥:应以推广的方法做试验,应以推广的方法做试验,应以推广的方法做试验,应以推广的方法做试验,而不是以科研的办法做试验而不是以科研的办法做试验而不是以科研的办法做试验而不是以科研的办法做试验案例分析:如何测量案例分析:如何测量100100个人平均身高?个人平均身高?方法方法方法方法1 1 1 1:每个人都测定:每个人都测定:每个人都测定:每个人都测定1 1 1 1次,精度次,精度次,精度次,精度cmcmcmcm,求,求,求,求1001001
21、00100人平均。人平均。人平均。人平均。(如简单试验。即(如简单试验。即(如简单试验。即(如简单试验。即“天窗试验天窗试验天窗试验天窗试验”。)。)。)。)方法方法方法方法2 2 2 2:只测最低、中间、最高的:只测最低、中间、最高的:只测最低、中间、最高的:只测最低、中间、最高的3 3 3 3个人,精度个人,精度个人,精度个人,精度mmmmmmmm,求求求求3 3 3 3人平均。人平均。人平均。人平均。(如:(如:(如:(如:3414341434143414。)。)。)。)农业科学是:农业科学是:农业科学是:农业科学是:模糊的精确模糊的精确模糊的精确模糊的精确和精确的模糊和精确的模糊和精确
22、的模糊和精确的模糊统计统计类似地,可以获得产量与土壤养分之间的关系图:类似地,可以获得产量与土壤养分之间的关系图:(3 3)田间试验)田间试验2 2次优化(点次优化(点-面转化)面转化)一一个个试试验验的的结结果果不不能能作作为为配配方方的的依依据据,必必须须对对多多个个试试验验结结果果进进行行统统计计分分析析,才才能能提取出宏观配方(区域配方)。提取出宏观配方(区域配方)。如何做?如何做?(见后)(见后)(4 4)农民经验的总结(群众是真正的英雄!)农民经验的总结(群众是真正的英雄!)存存在在都都是是有有理理由由的的;农农户户的的高高产产模模式式是是现现实实存在的,肯定有其内在的规律。存在的
23、,肯定有其内在的规律。在在其其高高产产模模式式基基础础上上,针针对对性性地地增增加加一一些些试试验,再总结科学规律,推广。验,再总结科学规律,推广。农农民民的的每每一一块块地地都都是是“试试验验地地”,只只是是它它没没按按科科学学的的方方法法设设置置,这这些些不不科科学学的的“试试验验地地”的的集集合合,构构成成了了一一个个天天然然“试试验验场场”,我我们们将将科科学学的的试试验验方方法法置置入入农农民民的的高高产产模模式式之之中中,能能最最大大限限度度地缩短高产施肥或栽培模式的探索时间。地缩短高产施肥或栽培模式的探索时间。(5 5)作物产量和品质(农学和生态学高度)作物产量和品质(农学和生态
24、学高度)测测土土配配方方施施肥肥应应该该从从农农学学和和生生态态学学高高度度研研究究产量和品质;产量和品质;万万不能一味地强调土壤养分的增产作用。万万不能一味地强调土壤养分的增产作用。增产的木桶原理:增产的木桶原理:种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候(6 6)施肥技术最终必须物化在硬技术和)施肥技术最终必须物化在硬技术和 软技术上。软技术上。硬技术:硬技术:物化在肥料中物化在肥料中 软技术:软技术:肥料使用清单肥料使用清单 区域的区域的/地块的配方地块的
25、配方 单质的单质的/复合肥配方复合肥配方 常见施肥模型的综合评述常见施肥模型的综合评述 3 3类类6 6法法+经验法经验法+综合法综合法+通用法通用法=9=9种方法种方法测土法:基本方法测土法:基本方法 (测土法(测土法+函数法)函数法)典型的典型的6 6种方法种方法+综合法综合法函数法:基本方法函数法:基本方法 经验法经验法+通用法通用法诊断法:辅助方法诊断法:辅助方法 二、二、施肥模型综述施肥模型综述1 1 地力分区(或级)配方法地力分区(或级)配方法 该该方方法法在在当当前前具具有有大大量量数数据据基基础础上上,应应该该使使用用区区域域多多点点土土壤壤养养分分测测试试数数据据进进行行分分
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