一种用于在流量比例变量施肥系统中制作氮肥施用量地图的质量平衡方法

《Precision Agriculture》：A mass balance method for developing nitrogen as-applied maps in flow-proportional variable-rate fertigation systems

　　

摘要

目的

流量比例变量施肥（VRF）系统用于在中心支轴灌溉模式下支持特定地点的氮（N）管理；然而，在空间变化的操作条件下对实际氮输送量的田间规模评估仍然有限。本研究简报提出了一种实用的、基于田间的方法，用于量化与变量灌溉（VRI）集成在一起的流量比例VRF系统的实际施肥量。

方法

通过结合肥料消耗量测量数据、支轴灌溉流量计记录以及灌溉处方，并利用管理单元的地理空间处理技术，来量化季节性施肥过程中的实际灌溉深度和氮肥施用量。进行了系统级别的灌溉和肥料体积核算，以确保质量平衡的准确性。在实际施肥量计算时假设肥料在注入过程中浓度均匀，并将其与管理小区尺度上的规定施肥量进行比较。

结果

观察到的规定施肥量（1–27公斤氮/公顷）与实际施肥量之间存在很强的空间一致性（相关系数r = 0.993）。均方根误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）分别为2.52公斤氮/公顷和2.41公斤氮/公顷。存在一致的正偏差，这归因于灌溉水力的变化以及支轴控制面板上显示的灌溉流量计与向施肥控制器提供输入的流量传感器之间的微小差异。系统级别的体积核算达到了平衡（R ≈ 1.01），从而证明了该量化方法的有效性。

结论

基于结果的实际施肥量评估提供了一种实用且可重复的方法，用于验证VRF系统的性能，而不仅仅依赖于预设的灌溉处方执行情况。所提出的工作流程能够可靠地量化田间规模的氮肥输送精度，并支持在运行中的VRF-VRI系统中改进农艺记录保存和性能评估，无需使用集水罐测量或喷嘴级别的仪器设备。