基于时空耦合补偿的处方图式稻麦变量施肥系统研究

来源：农业机械学报杂志2025年第12期北京时间：

作者：丁友强，祁兵，王云霞，邓越，AMANTAYEV Maxat，张文毅

单位：农业农村部南京农业机械化研究所,农业农村部南京农业机械化研究所,农业农村部南京农业机械化研究所,农业农村部南京农业机械化研究所,科斯塔奈州立大学,农业农村部南京农业机械化研究所,

摘要：针对传统施肥方式均一化投入易造成资源浪费、环境污染以及现有变量施肥系统滞后补偿方法适应性不足的问题，本研究设计了一种基于时空耦合补偿的处方图式稻麦变量施肥系统。采用低成本STM32F407控制芯片和CAN总线控制架构对控制系统和核心中央控制器进行设计，结合ArcMap地理信息系统平台提出基于农学专家决策的数字化变量施肥处方图生成方法，开发了支持GPS报文接收、解析、处方图加载与高效检索的人机交互软件，提出了施肥量调节位置时空耦合校正模型，通过排肥口动态定位数学建模和滞后时间自学习算法，实现了系统响应时间的现场自动标定与动态补偿。台架试验表明，滞后时间自学习算法在不同作业速度（4~8km/h）和施肥量梯度（0~450kg/hm2、0~750kg/hm2、450~750kg/hm2）下的计算准确率均在90.5%以上；田间试验显示，开启时空耦合校正后，50m作业段内平均施肥量精度达97.4%，较无校正状态提升8.0个百分点，且作业速度增至8km/h时精度波动仅2.5个百分点。该系统为稻麦变量施肥提供了高精度、低成本的智能化解决方案。

关键词：稻麦变量施肥;处方图;控制系统;ArcMap;时空耦合补偿

基金资助：国家重点研发计划项目（2021YFD2000402）、江苏省重点研发计划项目（BE2023368）、江苏省农业科技自主创新资金项目（CX(23)1023）和中国农业科学院科技创新工程项目（跃升计划2204、CAAS-SAE-202301）