前言
变量施肥技术是精准农业的核心内容之一，它根据作物生长环境的空间差异以及作物的需肥规律，精细准确地调整作物的施肥量、施肥时期，以求最少的肥料投入，获取最高的经济效益和生态效益。发达国家在作物变量控制技术方面研究的比较深入，相关智能农机设备也已经进入商品化阶段。我国对变量施肥技术的研究起步较晚，但通过引进并吸收国外的先进技术和经验，变量施肥技术发展很快。我公司的变量撒肥机，通过称重控制以及自动调整系统，实现农业生产的变量施肥。
变量施肥主要两大技术体系，一个是变量施肥配方图生成系统，另一个是变量施肥控制系统。
变量施肥配方图生成系统
变量施肥机实施变量施肥作业主要分为在线式变量施肥作业和离线式变量施肥作业。我公司变量撒肥机采用的是离线式变量施肥作业模式。离线式变量施肥根据变量施肥配方图进行施肥。配方图是根据土壤养分分布信息、历史产量分布信息、土壤墒情、作物生长状况等信息，结合专家知识综合分析生成。
1.1 土壤养分测定
根据土壤性质的差异程度，制定科学合理的土壤采样方案，然后进行实验室化验分析。目前土壤性质主要测定项目包括：碱解氮、有效磷、速效钾、pH值、有机质含量等。土壤采样必须注意对每个采样点进行GPS定位，并做好标记。
对土壤养分化验结果导入农业地理信息系统软件中，通过空间插值方法将点状土壤养分信息转化为面状土壤养分信息。应用空间克里格插值法，得到农田土壤养分空间变异图。
1.2 作物养分吸收量
根据作物历年产量信息，可以设定目标产量，从而确定作物需要吸收的养分总量信息。一般根据近三年历史产量的平均值设定当季的目标产量，而作物单位产量的养分吸收量根据品种的不同而有所不同。
作物养分总吸收量=目标产量×单位产量养分吸收量
通过这种方法，我们可以得到作物养分总吸收量的空间变异图。
1.3 作物总施肥量
目前，确定作物施肥量的方法主要采用养分平衡法，该方法就是以土壤养分测试为基础来确定作物的施肥量。施肥量的计算公式如下：
肥料利用率一般通过多年的试验可以获得，目前我国农作物的氮素肥料的利用率为20-40%，磷素肥料的利用率为10-25%，钾素的肥料的利用率为30-50%。
1.4 变量施肥配方图的生成
作物精准养分管理主要采用“总量控制、分期调控”的管理模式，通过土壤养分测试和作物历史产量信息，我们确定了作物总施肥量的空间变异信息。此时，根据养分管理方案，确定基肥的比例，从而生成基肥的变量施肥配方图。
追肥变量施肥配方图可以直接根据比例直接生成，也可以根据作物长势进行作物养分的动态管理。目前研究比较多的是作物遥感诊断技术，通过遥感技术，可以大面积地对作物生长长势进行监控，从而制定科学合理的施肥方案。
变量施肥控制系统
变量控制系统是变量施肥机的核心部件，它的功能在于进行信号检测、施肥决策和执行施肥等。变量施肥机是在行进过程中进行定位并同时进行测速，根据行进速度和配方图，变量施肥机实施变量施肥作业。目前采用的控制器类型主要是车载计算机、单片机等，定位系统主要采用差分GPS等，通过液压马达、步进电机和伺服电机驱动排肥机构实现固态颗粒肥的变量施肥，或者通过电磁比例阀调节液体肥的变量施肥。
VRS变量施肥机
我公司变量施肥机（VRS）是双圆盘离心式撒肥机，它能够根据拖拉机的速度和肥料流的特性自动调整定量门，同时采用称重控制进行变量施肥。
目前适用VRS系统的肥料是固态颗粒状肥料，同时对不同比重和颗粒直径的肥料品种设定了不同的调整参数，能够很好地处理多种肥料的施肥作业。
3.1 撒播测试
在正式进行变量施肥作业前，需要对撒播机进行撒播测试，调整撒播叶片在撒播圆盘上的位置，最终能够调整到撒播机运作宽度范围内的均匀撒肥（如下图）。
3.2 施肥作业
在通过撒播测试之后，VRS可以进行施肥作业。首先，需要对撒播机进行参数设置，包括撒播的类型和宽度、施肥机撒播时须保持的工作高度、肥料类型等信息，同时需要配方图导入车载计算机，匹配好位置信息。施肥作业开始后，需要观察施肥质量，实际的施肥量与预计的施肥量信息之前的差值是否在误差范围之内，如果误差较大，需要及时检查问题并解决。
VRS变量施肥机
