基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法及装置与流程

文档序号:11066842阅读:461来源:国知局
基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法及装置与制造工艺

本发明涉及土壤施肥技术领域,具体而言,涉及一种基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法及装置。



背景技术:

在种植业生产中,合理精确施肥可以在控制施肥量基础上,提高肥料利用率和作物产量,对于增加种植业收益和减少由于过量施肥造成的环境污染方面具有重要意义。

目前精确施肥技术已从试验研究走向了应用,然而中国小农户经营的管理方式造成耕作分散、农事操作单元地块面积狭小,按照地块进行精确施肥在实际操作中难以实现。如果肥料企业大规模按照固定配方生产肥料,则对于特定地区的土壤条件针对性差。而如果根据土壤采样化验数据直接给出配方,针对性强,但是不便于专用肥料的工业化生产,应用效果不好。

因此,基于区域土壤养分特征、作物养分需求等特点,研制区域专用肥,推广区域配肥技术显得尤为重要。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解,因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。



技术实现要素:

本发明提供一种基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法及装置,能够针对区域按需供肥,可提高区域内肥料的优化管理和集约利用。

本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然,或部分地通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一方面,提供一种基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法,包括:以待施肥区域的耕地地块分布图中的地块为评价单元,根据各地块的土壤属性,评估各评价单元的基础地力等级;根据各评价单元的基础地力等级,确定各评价单元的作物目标产量;根据各评价单元的作物目标产量,确定各评价单元的氮、磷、钾的需肥量;将待施肥区域分成至少一个分区单元,各分区单元分别包括至少一个评价单元;统计各分区单元的氮、磷、钾的需肥量,并计算各分区单元的单位面积的氮、磷、钾的需肥量;根据预定的分类数目及各分区单元的单位面积的氮、磷、钾的需肥量,采用K-mean聚类分析法,将待施肥区域分为分类数目个配肥区域,其中每个配肥区域包括至少一个分区单元;统计各配肥区域的氮、磷、钾的需肥量;以及根据各配肥区域的氮、磷、钾的需肥量,确定各配肥区域的专用肥料配方。

根据本发明的一实施方式,土壤属性包括:有机质含量、碱解氮、速效钾、有效磷、表层土壤质地、质地构型及地形坡度。

根据本发明的一实施方式,根据各地块的土壤属性,评估各评价单元的基础地力等级包括:以土壤属性作为评价因素,以下述公式计算各评价单元的基础地力评价指数;

其中,Ci为第i个评价单元的基础地力评价指数;Wk为预设的第k个评价因素的权重,M为评价因素的数量;fik为预设的第i个评价单元内第k个评价因素的分值;

根据各评价单元的基础地力评价指数,确定各评价单元的基础地力等级。

根据本发明的一实施方式,基础地力等级包括:高、较高、中等、较低及低。

根据本发明的一实施方式,根据各评价单元的作物目标产量,确定各评价单元的氮、磷、钾的需肥量包括:使各评价单元的作物目标产量的收获物带走的N、P2O5、K2O的数量分别乘以N、P2O5、K2O各自的调整系数,以分别得到各评价单元的氮、磷、钾的需肥量。

根据本发明的一实施方式,各配肥区域的专用肥料配方为:各配肥区域的氮的需肥量:各配肥区域的磷的需肥量:各配肥区域的钾的需肥量。

根据本发明的另一个方面,提供一种专用肥料配方确定装置,包括:地力等级评估模块,用于以待施肥区域的耕地地块分布图中的地块为评价单元,根据各地块的土壤属性,评估各评价单元的基础地力等级;目标产量确定模块,用于根据各评价单元的基础地力等级,确定各评价单元的作物目标产量;第一需肥量确定模块,用于根据各评价单元的作物目标产量,确定各评价单元的氮、磷、钾的需肥量;施肥区域分区模块,用于将待施肥区域分成至少一个分区单元,各分区单元分别包括至少一个评价单元;第二需肥量确定模块,用于统计各分区单元的氮、磷、钾的需肥量,并计算各分区单元的单位面积的氮、磷、钾的需肥量;配肥区域确定模块,用于根据预定的分类数目及各分区单元的单位面积的氮、磷、钾的需肥量,采用K-mean聚类分析法,将待施肥区域分为分类数目个配肥区域,其中每个配肥区域包括至少一个分区单元;第三需肥量确定模块,用于统计各配肥区域的氮、磷、钾的需肥量;以及肥料配方确定模块,用于根据各配肥区域的氮、磷、钾的需肥量,确定各配肥区域的专用肥料配方。

根据本发明的一实施方式,土壤属性包括:有机质含量、碱解氮、速效钾、有效磷、表层土壤质地、质地构型及地形坡度。

根据本发明的一实施方式,地力等级评估模块包括:评价指数计算子模块,用于以土壤属性作为评价因素,以下述公式计算各评价单元的基础地力评价指数;

其中,Ci为第i个评价单元的基础地力评价指数;Wk为预设的第k个评价因素的权重,M为评价因素的数量;fik为预设的第i个评价单元内第k个评价因素的分值;

地力等级确定子模块,用于根据各评价单元的基础地力评价指数,确定各评价单元的基础地力等级。

根据本发明的一实施方式,第一需肥量确定模块包括:需肥量计算子模块,用于使各评价单元的作物目标产量的收获物带走的N、P2O5、K2O的数量分别乘以N、P2O5、K2O各自的调整系数,以分别得到各评价单元的氮、磷、钾的需肥量。

根据本发明的基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法,提供了一种区域配肥的方案。其可以将多个地块聚类到大的配肥区域,并为每个配肥区域指定专用肥料配方,便于复混施肥企业有针对性的、规模化的生成专用肥料。此外,该基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法不但可以提供配方,还可以估计出每个配肥区域肥料的总需求量。

应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的,并不能限制本发明。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例,本发明的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

图1是根据一示例性实施方式示出的一种基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法的流程图。

图2是根据一示例示出的一待施肥区域的耕地地块分布图。

图3是根据一示例示出的配肥区域划分示意图。

图4是根据一示例性实施方式示出的另一种基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法的流程图。

图5是根据一示例性实施方式示出的一种基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定装置的框图。

图6是根据一示例性实施方式示出的另一种基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定装置的框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的范例;相反,提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本发明的示意性图解,并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分,因而将省略对它们的重复描述。

此外,所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本发明的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多,或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下,不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本发明的各方面变得模糊。

图1是根据一示例性实施方式示出的一种基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法的流程图。如图1所示,该方法10包括:

在步骤S102中,以一待施肥区域的耕地地块分布图中的地块为评价单元,根据各地块的土壤属性,评估各评价单元的基础地力等级。

图2是根据一示例示出的一待施肥区域的耕地地块分布图。如图2所示,每个村中分散有多个面积大小不同的不规则的地块。

以各耕地地块作为评价单元,根据各地块的土壤属性,对各评价单元(地块)的基础地力等级进行评估。每个地块的土壤属性例如可以包括:有机质含量、碱解氮、速效钾、有效磷、表层土壤质地、质地构型及地形坡度。需要说明的是,不同地方可以根据当地实际情况调整基础地力评价规则,而所需的土壤属性则视评价规则而定。因此上述土壤属性仅为示例性说明,而非限制本发明。

基础地力等级例如可以分为“高”、“较高”、“中等”、“较低”及“低”五个等级,分别表示各地块的不同产能。

在步骤S104中,根据各评价单元的基础地力等级,确定各评价单元的作物目标产量。

根据评估出的各评价单元的基础地力等级,确定各评价单元的作物目标产量。例如可以为不同的基础地力等级设置对应的作物目标产量,评价单元的基础地力等级越高,则其对应的作物目标产量越高。具体的作为目标产量值可以在实际应用中根据实际需求而进行设定,本发明不以此为限。

在步骤S106中,根据各评价单元的作物目标产量,确定各评价单元的氮、磷、钾的需肥量。

各评价单元的氮、磷、钾的需肥量例如可以根据作物目标产量收获物所带走的N、P2O5、K2O数量来确定,目标产量带走的N、P2O5、K2O数量分别乘以各自的调整系数,以得到氮、磷、钾的需肥量,即“需N量”、“需P2O5量”及“需K2O量”。调整系数为1则需肥量等于作物目标产量收获物带走的养分数量;而调整系数大于1,则可以逐步提高土壤养分含量,从而达到培肥地力的效果。具体的调整系数可以根据实际需求而进行设定。

在步骤S108中,将该待施肥区域划分成至少一个分区单元,每个分区单元包括至少一个评价单元。

将该待施肥区域进一步划分成一个或多个分区单元,每个分区单元中会包括至少一个评价单元。例如可以以村作为分区单元。

在步骤S110中,统计各分区单元的氮、磷、钾的需肥量,并计算各分区单元的单位面积的氮、磷、钾的需肥量。

统计各分区单元的氮、磷、钾的需肥量,如各分区单元的“需N量”、“需P2O5量”及“需K2O量”。其中各分区单元的“需N量”、“需P2O5量”及“需K2O量”分别等于各分区单元中各评价单元的“需N量”、“需P2O5量”及“需K2O量”的总量。如各分区单元的“需N量”为其包含的各评价单元的“需N量”的总和,各分区单元的“需P2O5量”为其包含的各评价单元的“需P2O5量”的总和,各分区单元的“需K2O量”为其包含的各评价单元的“需K2O量”的总和。

然后,再根据各分区单元内耕地地块的总面积,计算各分区单元的单位面积的氮、磷、钾的需肥量。如将各分区单元的“需N量”除以其耕地面积,则分别得到各分区单元的单位面积的“需N量”;各分区单元的“需P2O5量”除以其耕地面积,则分别得到各分区单元的单位面积的“需P2O5量”;各分区单元的“需K2O量”除以其耕地面积,则分别得到各分区单元的单位面积的“需K2O量”。

在步骤S112中,根据预定的分类数目及各分区单元的单位面积的氮、磷、钾的需肥量,采用K-mean聚类分析法,将待施肥区域分为该分类数目个配肥区域。

每个配肥区域包括至少一个上述分区单元。

该分类数目为预先指定的,其对应专用肥配方的数目。

K-mean聚类分析法的目的是把相似的事物分到同一个聚类中,是很典型的基于距离聚类的算法,采用距离作为相似性的评价指标,即认为两个对象的距离越近,其相似度就越大。聚类算法认为簇是由距离靠近的对象组成的,因此把得到紧凑且独立的簇作为最终目标。在K-means算法中,把距离所分成的不同簇称为聚类。

采用K-mean聚类分析法,以各分区单元作为对象,并以各分区单元的单位面积的氮、磷、钾的需肥量的距离作为评价指标,可以将距离相近的分区单元聚类到一个配肥区域中。

图3是根据一示例示出的配肥区域划分示意图。图中的分区单元以村为例,可以看到不同的村被划分到不同的配肥区域中。

在步骤S114中,统计各配肥区域的氮、磷、钾的需肥量。

分别计算各配肥区域内的分区单元的“需N量”、“需P2O5量”及“需K2O量”的总和,以统计获得各配肥区域的氮、磷、钾的需肥量。如各配肥区域的“需N量”等于其内分区单元的“需N量”的总和,各配肥区域的“需P2O5量”等于其内分区单元的“需P2O5量”的总和,各配肥区域的“需K2O量”等于其内分区单元的“需K2O量”的总和。

在步骤S116中,根据各配肥区域的氮、磷、钾的需肥量,确定各配肥区域的专用肥料配方。

所确定的各配肥区域的专用肥料配方例如可以为:各配肥区域内的“需N量:需P2O5量:需K2O量”,即确定各配肥区域的专用肥料氮磷钾比例配方。

本发明实施方式的基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法,提供了一种区域配肥的方案。其可以将多个地块聚类到大的配肥区域,并为每个配肥区域指定专用肥料配方,便于复混施肥企业有针对性的、规模化的生成专用肥料。此外,该基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法不但可以提供配方,还可以估计出每个配肥区域肥料的总需求量。

应清楚地理解,本发明描述了如何形成和使用特定示例,但本发明的原理不限于这些示例的任何细节。相反,基于本发明公开的内容的教导,这些原理能够应用于许多其它实施方式。

图4是根据一示例性实施方式示出的另一种基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法的流程图。图4所示的方法20,进一步提供了根据地块的土壤属性,评估其基础地力等级的方法,包括:

在步骤S202中,以各评价单元的土壤属性作为评价因素,计算各评价单元的基础地力评价指数。

各评价单元的土壤属性例如可以包括:有机质含量、碱解氮、速效钾、有效磷、表层土壤质地、质地构型及地形坡度。分别以有机质含量、碱解氮、速效钾、有效磷、表层土壤质地、质地构型及地形坡度作为评价因素,计算各评价单元的基础地力评价指数。需要说明的是,不同地方可以根据当地实际情况调整基础地力评价规则,而所需的土壤属性则视评价规则而定。因此上述土壤属性仅为示例性说明,而非限制本发明。

基础地力评价指数的公式可以为:

其中,Ci为第i个评价单元的基础地力评价指数;Wk为预设的第k个评价因素的权重,M为评价因素的数量;fik为预设的第i个评价单元内第k个评价因素的分值,该具体分值在实际应用中可根据实际需求进行设定。

在步骤S204中,根据各评价单元的基础地力评价指数,确定各评价单元的基础地力等级。

基础地力等级例如如上述可以分为“高”、“较高”、“中等”、“较低”及“低”。每个等级对应一个基础地力评价指数范围,当计算出各评价单元的基础地力评价指数后,根据该评价指数所属的范围,确定其基础地力等级。每个等级对应的评价指数范围可根据实际需求而设定。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的全部或部分步骤被实现为由CPU执行的计算机程序。在该计算机程序被CPU执行时,执行本发明提供的上述方法所限定的上述功能。所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。

此外,需要注意的是,上述附图仅是根据本发明示例性实施方式的方法所包括的处理的示意性说明,而不是限制目的。易于理解,上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外,也易于理解,这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

下述为本发明装置实施例,可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节,请参照本发明方法实施例。

图5是根据一示例性实施方式示出的一种基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定装置的框图。如图5所示,该装置30包括:地力等级评估模块302、目标产量确定模块304、第一需肥量确定模块306、施肥区域分区模块308、第二需肥量确定模块310、配肥区域确定模块312、第三需肥量确定模块314及肥料配方确定模块316。

其中,地力等级评估模块302用于以待施肥区域的耕地地块分布图中的地块为评价单元,根据各地块的土壤属性,评估各评价单元的基础地力等级。

在一些实施例中,土壤属性包括:有机质含量、碱解氮、速效钾、有效磷、表层土壤质地、质地构型及地形坡度。

目标产量确定模块304用于根据各评价单元的基础地力等级,确定各评价单元的作物目标产量。

第一需肥量确定模块306用于根据各评价单元的作物目标产量,确定各评价单元的氮、磷、钾的需肥量。

施肥区域分区模块308用于将待施肥区域分成至少一个分区单元,各分区单元分别包括至少一个评价单元。

第二需肥量确定模块310用于统计各分区单元的氮、磷、钾的需肥量,并计算各分区单元的单位面积的氮、磷、钾的需肥量。

配肥区域确定模块312用于根据预定的分类数目及各分区单元的单位面积的氮、磷、钾的需肥量,采用K-mean聚类分析法,将待施肥区域分为分类数目个配肥区域,其中每个配肥区域包括至少一个分区单元。

第三需肥量确定模块314用于统计各配肥区域的氮、磷、钾的需肥量。

肥料配方确定模块316用于根据各配肥区域的氮、磷、钾的需肥量,确定各配肥区域的专用肥料配方。

在一些实施例中,各配肥区域的氮的需肥量:各配肥区域的磷的需肥量:各配肥区域的钾的需肥量。

本发明实施方式的专用肥料配方确定装置,提供了一种区域配肥的方案。其可以将多个地块聚类到大的配肥区域,并为每个配肥区域指定专用肥料配方,便于复混施肥企业有针对性的、规模化的生成专用肥料。此外,该基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定方法不但可以提供配方,还可以估计出每个配肥区域肥料的总需求量。

图6是根据一示例性实施方式示出的另一种基于区域土壤养分资源的专用肥料配方确定装置的框图。与图5所示的装置30不同之处在于,图6所示的装置40的地力等级评估模块402进一步包括:评价指数计算子模块4022及地力等级确定子模块4024。

其中,评价指数计算子模块4022用于以土壤属性作为评价因素,以下述公式计算各评价单元的基础地力评价指数;

其中,Ci为第i个评价单元的基础地力评价指数;Wk为预设的第k个评价因素的权重,M为评价因素的数量;fik为预设的第i个评价单元内第k个评价因素的分值。

地力等级确定子模块4024用于根据各评价单元的基础地力评价指数,确定各评价单元的基础地力等级。

在一些实施例中,基础地力等级包括:高、较高、中等、较低及低。

此外,图6所示的装置40中的第一需肥量确定模块406进一步包括:需肥量计算子模块4062,用于使各评价单元的作物目标产量的收获物带走的N、P2O5、K2O的数量分别乘以N、P2O5、K2O各自的调整系数,以分别得到各评价单元的氮、磷、钾的需肥量。

需要注意的是,上述附图中所示的框图是功能实体,不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体,或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体,或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员易于理解,这里描述的示例实施方式可以通过软件实现,也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此,根据本发明实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM,U盘,移动硬盘等)中或网络上,包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本发明实施方式的方法。

以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应可理解的是,本发明不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法;相反,本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

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