CN1076796A

CN1076796A - 科学施肥计算器

Info

Publication number: CN1076796A
Application number: CN 93103776
Authority: CN
Inventors: 牛保平; 曹玉智; 冯庆凤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-04-20
Filing date: 1993-04-20
Publication date: 1993-09-29

Abstract

本发明涉及一种计算施肥量的专用计算器，为科学施肥的目的而设计，由键盘、CPU、LCD显示器和存贮器组成，以目标产量法的差分平衡法和地力差减法作数学模型，取作物单位产量的养分吸收量、肥料中养分含量和土地利用系数为常数，取土壤养分利用系数和肥料利用率为相对常数化参数，可用增减校正键分级浮动变化，输入作物品种、目标产量、土壤养分测定值或空白产量，计算应施纯养分量和实施化肥量，运算快、操作简、结果准、易普及。

Description

本发明涉及一种专用计算器，更确切地说是涉及一种用于计算施肥量的专用计算器。

长期以来农田肥料是按土地的肥沃状况凭经验施肥的，随着氮、磷、钾等化肥工业的发展及粮、油等经济作物种植品种的增多，根据作物品种、土壤情况、肥料情况等进行科学施肥已成为农业生产的重要问题。

目前借助于微机计算最佳施肥量一般是将肥料效应（回归）方程输入微机中，通过微分运算，求得肥料的最佳施用量，该方法虽能较客观地反映具体条件下的肥料效应，但在使用中存在以下几方面的缺点：

1）由于得到肥料效应回归方程必须以田间试验为基础，因此为获得大量的、可靠的数据，需耗费一定的资金和时间;

2）肥料效应回归方程只反映具体条件下的肥料效应，因此具有严格的地域性，不能到处套用，即使是同一地区，受时间性限制也不能年年套用;

3）回归、微分等运算增加了技术实施难度，尤其是一因素以上的二因素或三因素多水平回归设计，更难于掌握，影响其推广及普及使用;

4）微机价格相对昂贵，是广大农民所不能承担的。

本发明的目的是设计一种科学施肥计算器，用以克服上述缺点，具有操作简单、体积小、价格低、易普及等特点。

本发明的科学施肥计算器，以平衡施肥理论为基础设计，只需输入有关土壤、作物、肥料方面的少量特征参数，通过计算器内存程序的自行运算，即可获得相应作物当季的氮、磷、钾肥的最佳施肥量。

美国土壤学家Truog提出的目标产量法是目前国际上应用较广泛的配方施肥方法，即以实现作物目标产量所需养份与土壤所能供应养份的差值作为补充养份的依据，其基础公式是：

施肥量（纯量）＝形成一定目标产量的作物携出养分量-土壤可供养分量

上述方法经多次修正，目前已发展为两种化肥实物量的计算公式，即养份平衡法（见Ⅰ式）和地力差减法（见Ⅱ式），分别适用于具备测土条件和不具备测土条件的地区使用。

a＝目标产量（kg/亩）×作物单位产量的养份吸收量（kg/100kg）

b＝土壤养份测定值（ppm）×0.15×土壤养分利用系数（kg/亩）×土地利用系数

c＝肥料中养份含量（%）×肥料利用率（%）

施肥量（kg/亩）＝ (a-b)/(c) ……Ⅰ式

e＝（目标产量-空白产量）（kg/亩）

f＝作物单位产量的养份吸收量（kg/100kg）

施肥量（kg/亩）＝ (e×f)/(c) ……Ⅱ式

上两式中，目标产量是指在一定生产条件下可能达到的高产水平，一般以前三年平均产量乘以一个适当的增产系数如1.05～1.20来确定（不能随意无限增加）。空白产量是指作物不施肥时的产量。

目标产量法概念清楚，容易掌握，适于计算器操作，为实现本发明的目的提供了前提条件。但目标产量法中变动参数的以往做法是通过生物试验求得，费时费力，因为是用“前茬”结果推“后茬”，所以计算出的施肥量，只能是一种模拟施肥量，本发明将可靠的数学模型及相应常数固化在电路芯片中，通过输入有关作物、土壤、肥料特征参数的键盘操作以及相对常数化的部分参数的可分级浮动校正，使运算结果准确，更具针对性，也使目标产量法的运用简化、快速。

例如Ⅰ-Ⅱ式中的作物单位产量的养份吸收量、肥料中养份含量和土地利用系数为常数，作物目标产量、空白产量和土壤养份测定值为随机输入数值，而土壤养份利用系数和肥料利用率作为可分级浮动校正的参数。

本发明的科学施肥计算器，包括键盘、CPU中央处理单元、由EPROM和RAM组成的外存贮器和LCD显示器，其特征在于所述的键盘包括：

1）用于土壤养份利用系数和肥料利用率分级浮动校正的校正键，包括土壤养份利用系数校正键、化肥利用率校正键及其以大机率状态为中间值的定幅增、减键;

2）由空白产量输入键、目标产量输入键、土壤N、P₂O₅、K₂O测定值输入键和应施纯养份量N、P₂O₅、K₂O提取键组成的操作功能键;

3）包括大田作物和蔬菜作物的作物品种键;

4）化肥品种键;

5）0-9数字键和小数点键。

本发明采用下列顺序操作：输入作物品种，以提取形成100公斤经济产量所需养份量参数→输入目标产量，求得作物携出养份量→输入土壤N、P₂O₅、K₂O测定值（ppm）或空白产量，提取土壤养份利用系数→计算应施N、P₂O₅、K₂O的纯养份量→输入化肥品种，以提取该化肥的N、P₂O₅、K₂O的养份含量及利用率→计算化肥施用量最终结果。在步骤2与3间，可进行土壤养份利用系数校正，在步骤4与5间可进行化肥利用率校正，在步骤5与6间可进行结果综合校正。

本发明将Ⅰ、Ⅱ式中与作物品种对应的单位产量的养份吸收量、土地利用系数、与各肥料品种对应的肥料中N、P₂O₅、K₂O养份含量及数值0.15以常数固定存贮在数据库中，并将土壤养份利用系数和化肥利用率作为可分级浮动校正的参数，一般情况下以其中间值参与运算，需要时通过操作校正键，对中间值进行增、减后使用，对于化肥施用量的最终结果也可用校正键作等幅增减，以满足不同地区、不同时间变化的要求。输入作物品种、目标产量，土壤测定值或空白产量，程序自动按Ⅰ式或Ⅱ式先计算出应施的纯养份量，在输入化肥品种后再计算出所用化肥的实际施用量，并通过LCD屏显示出来，也可连接窄幅（纸条）打印机打印出有关数据。

下面结合实施例附图进一步说明本发明的技术。

附图1为科学施肥计算器原理方框图。

附图2为科学施肥计算器面板示意图。

参见附图1，10为键盘，20为CPU中央处理单元，30为存贮器，40为LCD液晶显示器，由键盘10送入原始数据和运算方式，CPU20运行内部程序，将计算结果送LCD40显示。实施例CPU对键盘采取定时控制方式，每隔一定时间，对键盘扫描一次，CPU可随时响应键输入请求，CPU80C31通过P0口和P1口外接EPROM27C64和RAM6116组成的外存贮器，以扩充程序存贮和数据存贮的容量。存贮器中存有Ⅰ、Ⅱ式数学模型及作物与形成100公斤经济产量所需养份量对照表，化肥品种、代号与其N、P₂O₅、K₂O养份含量及利用率对照表，土壤养份利用系数校正幅度对照表，化肥利用率校正幅度对照表，化肥实施结果综合校正幅度对照表及磷、钾含量互换率表。

当CPU接到外部键盘输入时，即对数据进行处理，并将处理结果送LCD显示，显示部分是一种由LCD板、PCB板、控制驱动电路组成的LCD模块，是用大规模专用集成电路作为点阵的控制驱动，CPU只需输出数据和指令即可实现所需要的显示。

参见附图2，盒式结构的科学施肥计算器，面板上设计有电源开关K，LCD显示屏40及由4×8个按键组成的键盘。

显示屏40从左至右按操作步骤依次在屏幕上以代号方式提示各步骤操作功能，包括化肥品种、作物品种、目标产量、土测值/空白产量、化肥含量和施肥结果。

4×8键盘，C键为清除键，2nd键为第二功能操作键，在敲击2nd键后再敲击的键，表示输入该键的第二种键义。各键的第一键义标注在键位上，第二键义标注在各键位下方。

图中101区为校正键位区，包括土壤养份利用系数校正键、化肥利用率校正键和运算结果综合校正键，+2、+1、-1、-2为各参数校正的不等幅增减键，其使用方法是，将Ⅰ、Ⅱ式中的变动参数分为五级，即+2、+1、0、-1、-2五个状态，0状态为统计学意义上的大机率状态，也为中间状态，以常数固定存贮，一般情况下直接调用不需浮动。例如土壤养份利用系数的中间值为A，+2、+1、-1、-2则表示将其值校正到A+2、A+1、A-1、A-2使用;如果是中间值为B的化肥利用率的校正，则分别将其值校正到B+15%、B+7.5%、B-7.5%、B-15%使用，如果是运算结果为C的综合校正，则分别校正到1.2C、1.1C、0.9C和0.8C。

当实际产量与目标产量差异较大时，则需进行校正，校正时要参考作物缺素症状及各项影响因素。

图中102区为土壤测定值输入键位区，包括N碱解测定值输入，速效P₂O₅测定值输入和速效K₂O测定值输入，单位为ppm。

图中103区为应施纯养份量提取键，包括N、P₂O和K₂O的纯养份量提取，敲击各键，显示屏显示中间运算结果即所需N、P₂O₅、K₂O的纯肥量。

其他功能键，包括目标产量和空白产量输入键，结合0-9数字键和小数点键输入各特征参数值。

大部分键的第二键义是作物品种和化肥品种，包括分属于大田作物的小麦、玉米、水稻、西瓜、花生和分属于蔬菜作物的大白菜、蕃茄、黄瓜、芹菜、菜花、元白菜、胡罗卜、甜椒、莴笋、茄子、冬瓜、菜架豆等，只要有空余的键位可任意设置。化肥包括尿素、硫铵、氯化铵、硝铵、碳铵、普钙、重钙、一铵、二铵、硫酸钾、氯化钾等，作物品种和化肥品种安排在图中标有a-z字母的位置处。

为增加功能，使一机多用，键盘还设置了四则运算（+-×÷）、存贮（M+、M-、MR），百分率%、开方等普通运算键及P与P₂O₅、K与K₂O间的不同状态含磷量、含钾量互换功能键P P₂O₅、K K₂O。

对于任意的三元及三元以下氮、磷、钾肥品种配合施肥时的施肥量计算，用土壤养分利用系数校正键及其相邻的土壤测定值输入键N、P₂O₅、K₂O的第二键义输入氮、磷、钾含量分别为N1、P1、K1的第一种化肥F1;用化肥利用率校正键及其相邻的应施纯养份量提取键N、P₂O₅、K₂O的第二键义输入氮、磷、钾含量分别为N2、P2、K2的第二种化肥F2，用结果综合校正键及其相邻的存贮键MR、M-、M+的第二键义输入氮、磷、钾含量分别为N3、P3、K3的第三种化肥F3，经求解方程组，可计算出三种化肥F1、F2、F3的实施实物量。其中两个极端情况是N1-N3、P1-P3、K1-K3均大于零和F1、F2、F3各自仅为氮肥、磷肥和钾肥时。

下面结合计算实例说明计算器工作主流程。

例1 作物品种为小麦，目标产量为400公斤/亩，土壤测定值为碱解56ppm，速效P₂O₅为28ppm，速效K₂O₅为45ppm，肥料品种为尿素、重钙、硫酸钾，计算三种肥料实施量。

操作及显示见下表：

计算结果为尿素应施43.2公斤/亩，重钙应施37.5公斤/亩，硫酸钾应施13公斤/亩。

例2，作物品种为小麦，目标产量为400公斤/亩，空白产量为235公斤/亩，肥料品种为尿素、重钙、硫酸钾，计算三种肥料实施量。

操作及显示步骤见下表：

计算结果为尿素应施30.7公斤/亩，重钙应施26.6公斤/亩，硫酸钾应施16.6公斤/亩。

运用计算器计算施肥量，克服了施肥的盲目性和片面性，避免投肥过量或投肥不足，本计算器运算快速、操作简便、不受时空限制、易普及、专用计算与普通计算相结合，适于农民及农村科技人员使用，也可供小型复混肥厂开发肥料配方之用。

Claims

1、一种科学施肥计算器，包括键盘、CPU中央处理单元、由EPROM和RAM组成的外存贮器和LCD显示器，其特征在于所述的键盘包括：

1)用于土壤养份利用系数和肥料利用率分级浮动校正的校正键，包括土壤养份利用系数校正键、化肥利用率校正键及其以大机率状态为中间值的定幅增、减键；

2)由空白产量输入键、目标产量输入键、土壤测定值碱解N、速效P₂O₅、速效K₂O输入键和应施纯养份量N、P₂O₅、K₂O提取键组成的操作功能键；

3)包括大田作物和蔬菜作物的作物品种键；

4)化肥品种键；

5)0-9数字键和小数点键。

2、根据权利要求1所述的科学施肥计算器，其特征在于所述的键盘还包括含磷量P与P205的互换功能键和含钾量K与K20的互换功能键。

3、根据权利要求1所述的科学施肥计算器，其特征在于所述的键盘还包括四则运算（+-×÷）、存贮（M+、M-、MR），百分率%开方

\sqrt{}

普通运算键。

4、根据权利要求1所述的科学施肥计算器，其特征在于所述的键盘还包括第二功能操作键2nd。