一种基于畜禽废弃物的精准配肥方法及模拟装置

本发明涉及农业领域，尤其涉及一种基于畜禽废弃物的精准配肥方法及模拟装置。

背景技术：

1、肥料是指提供一种或一种以上植物必需的营养元素，改善土壤性质、提高土壤肥力水平的一类物质，是农业生产的物质基础之一。为适应农业现代化发展的需要，化学肥料生产除继续增加产量外，正朝着高效复合化方向发展。

2、而畜禽废弃物作为传统的有机肥，含有丰富的氮、磷、钾和有机物等营养元素，可直接在土地施用，也可堆肥后使用。畜禽粪便的肥料化利用可以降低化肥的使用，并可以改善土壤结构，提高农作物产量。堆肥过程是在微生物作用下，使得粪便中的有机物腐殖化和无害化变成肥力更好的肥料，堆肥过程能杀灭粪便中杂草种子及病原菌等，降低粪便的臭味，减少体积，便于运输。

3、畜禽废弃物作为农作物良好的有机肥料，被微生物分解后为土壤提供里适宜的腐殖质，有助于改善土壤的结构和肥力，促进作物的生长。但是如果粪便使用过多，或者处理不当，就会对土壤造成破坏。

4、现有技术中的有机肥料往往是统一制作投入使用，无法根据所使用的土壤不同而改变配比，导致造成土壤微孔减小，土壤通透性降低，破坏土壤结构，破坏土壤的微生态平衡，最终影响农作物的生长。

5、因此，需要制备一种基于畜禽废弃物的精准配肥方法以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于畜禽废弃物的精准配肥方法及模拟装置。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于畜禽废弃物的精准配肥方法，包括：

3、s1、土壤测试：对待施肥土壤进行分区，采集土壤并分为实验组与空白组，对空白组进行土壤分析，得到每区土壤的ph值、土质和含水量，通过光谱分析得到土壤中初始各元素含量p初；

4、s2、模拟环境：将实验组放入模拟装置中，加入肥料和不同浓度的褐聚寡糖溶液，在灌溉装置运作一定时间后，记录得到ph值和含水量随褐聚寡糖溶液加入浓度的变化曲线；并通过光谱分析得到土壤中最终各元素含量p终，同时得到各元素的营养流失度l，l＝(p初-p终)/p初×100％；

5、s3、植物测试：采集植物制备样本，得到植物的生物量g，通过光谱分析得到植物中的各元素含量p植，计算得到植物对各元素的需求量x和土壤对各元素的需求量y；

6、s4、计算理论配比：通过s1与s2中的光谱分析得到植物中包括n种元素，土壤中包括m种元素，则肥料中各元素成分理论配比

7、

8、s5、计算实际配比：根据s4中的肥料中各元素成分理论配比，得到肥料中各元素成分实际配比q＝[(1+l)q理]×100％。

9、本发明一个较佳实施例中，在所述s3中，计算得到植物对各元素的需求量x具体包括以下步骤：

10、s31、植物对各元素的需求量x＝(吸收量-流失量)×植物吸收系数，其中吸收量指的是植物从土壤中吸收的特定元素的量，流失量指的是土壤中特定元素的流失量，植物吸收系数指植物对该元素的吸收效率；

11、s32、最终得出植物对各元素的需求量x，α∈(0,1)。

12、本发明一个较佳实施例中，在所述s3中，计算得到土壤对各元素的需求量y具体包括以下步骤：

13、s33、土壤对各元素的需求量y＝(提供量-植物对各元素的需求量-流失量)×土壤吸收系数，其中提供量指的是土壤中特定元素的可供应量，流失量指的是土壤中特定元素的流失量，土壤吸收系数指土壤对该元素的吸收效率；

14、s34、最终得出土壤对各元素的需求量y，β∈(0,1)。

15、本发明一个较佳实施例中，在所述s2中，所述模拟环境包括模拟湿度因素，模拟风因素，模拟光照因素以及模拟温度因素。

16、本发明一个较佳实施例中，在所述s3中，得到植物的生物量g具体步骤为：选择具有相似生长状态、大小和生理状态的植物采集，并放入干燥箱中进行干燥处理，干燥温度为60-70℃，待完全干燥后，称量并记录样本干重。

17、本发明一个较佳实施例中，在所述s1中，对空白组进行土壤分析，得到土壤的ph值、土质和含水量，具体步骤为：对每区土壤的空白组进行土壤分析，使用ph电极法得到土壤的ph值，使用悬浮法得到土壤的土质，使用容量法得到土壤的含水量。

18、本发明一个较佳实施例中，所述s2中，所述肥料中的元素种类包括氮元素、磷元素、钾元素、铁元素、镁元素。

19、本发明还提供一种基于畜禽废弃物的精准配肥的模拟装置，包括：装置主体，设置在所述装置主体内部的支撑部和模拟部，以及设置在所述装置主体外部的控制面板；

20、所述支撑部包括：固定设置在所述装置主体内部的支撑托架，设置在所述支撑托架内部的实验槽，以及开设在所述实验槽下方的泄水孔；所述实验槽内部设置有湿度传感器；

21、所述模拟部包括：设置在所述实验槽内部的灌溉装置，设置在所述装置主体内壁的若干加热器，设置在所述装置顶部的若干日光灯，以及设置在所述装置主体内壁的若干风机；所述装置主体内部还设置有与所述加热器电连接的温度传感器、与所述日光灯电连接的光照传感器、以及与所述风机电连接的风速传感器；

22、所述控制面板包括：设置在所述控制面板上的显示屏，以及设置在所述显示屏一侧的温度控制按钮、光照控制按钮、以及风速控制按钮。

23、本发明一个较佳实施例中，所述灌溉装置包括：水平灌溉板，以及与所述水平灌溉板垂直设置的垂直灌溉柱；所述水平灌溉板与所述垂直灌溉柱上均开设有若干喷水孔；所述灌溉装置与外部设置的高压水泵连接。

24、本发明一个较佳实施例中，所述显示屏与所述温度传感器、所述光照传感器、所述风速传感器以及所述湿度传感器电连接，所述温度控制按钮与所述加热器电连接，所述光照控制按钮与所述日光灯电连接，所述风速控制按钮与所述风机电连接。

25、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

26、(1)本发明提供了一种基于畜禽废弃物的精准配肥方法，通过对施肥土壤进行分区实验并通过流失度精确控制肥料中元素含量，避免了现有技术中无法根据所使用的土壤不同而改变配比的问题出现；且畜禽废弃物中含有氮、磷、钾等元素可以为作物提供充足的营养，促进作物生长和增加产量；同时可以根据作物的具体需求和土壤特性进行配比，避免浪费肥料和投入不必要的成本，提高农业生产的经济效益。

27、(2)本发明通过土壤测试，并分为实验组与空白组，可以控制不同土壤的环境条件，减少其他因素对实验结果的干扰，使实验更加可靠和准确；可以了解每个区域土壤的ph值、土质和含水量，为后续实验结果提供基础数据，也可以了解土壤的性质与施肥效果之间的关系；通过对施肥土壤进行分区和实验，可以优化施肥方案，合理调整施肥量和施肥时间，从而提高农作物的产量和质量。

28、(3)本发明通过添加不同浓度的褐聚寡糖，来减少土壤中不同元素的流失度，并得到ph值、土质和含水量随褐聚寡糖溶液加入浓度的变化曲线；褐聚寡糖可以调节土壤的酸碱度，提高土壤的肥力，且可以增加土壤的孔隙度和通气性，提高土壤的透水性和保水能力，也可以提高土壤的持水量，减少水分的蒸发和流失，从而改善土壤的水分状况。最后通过光谱分析得到土壤中最终各元素的含量，可以了解褐聚寡糖对土壤中各元素的迁移和释放情况；有助于评估褐聚寡糖对土壤养分的保持和提供能力，为农田养分管理提供科学依据。

29、(4)本发明通过测试土壤中最终各元素含量和植物中的各元素含量，来进行肥料的合理配比，提高肥料的利用率，减少浪费。并且可以准确地计算出植物对各元素的需求量和土壤对各元素的需求量；根据这些需求量，可以确定肥料中各元素的理论配比；使植物能够充分吸收所需的营养元素，提高植物的生长和产量。此外，合理的肥料配比还可以减少对环境的污染，降低农业生产成本，提高经济效益。

30、(5)本发明提供了一种基于畜禽废弃物的精准配肥的模拟装置，该装置通过设置灌溉装置、加热器、日光灯和风机等，能够根据不同的需求和条件，调节湿度、温度、光照和风速等参数，以最佳的方式进行肥料配制，提高肥料的效果和利用率；且通过设置湿度传感器、温度传感器、光照传感器和风速传感器等，能够实时监测和调节实验环境，保证实验的稳定性和可控性。