本發明涉及土壤施肥技術領域，具體而言，涉及一種基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定方法及裝置。

背景技術：

在種植業生產中，合理精確施肥可以在控制施肥量基礎上，提高肥料利用率和作物產量，對于增加種植業收益和減少由于過量施肥造成的環境污染方面具有重要意義。

目前精確施肥技術已從試驗研究走向了應用，然而中國小農戶經營的管理方式造成耕作分散、農事操作單元地塊面積狹小，按照地塊進行精確施肥在實際操作中難以實現。如果肥料企業大規模按照固定配方生產肥料，則對于特定地區的土壤條件針對性差。而如果根據土壤采樣化驗數據直接給出配方，針對性強，但是不便于專用肥料的工業化生產，應用效果不好。

因此，基于區域土壤養分特征、作物養分需求等特點，研制區域專用肥，推廣區域配肥技術顯得尤為重要。

在所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本發明的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本發明提供一種基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定方法及裝置，能夠針對區域按需供肥，可提高區域內肥料的優化管理和集約利用。

本發明的其他特性和優點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本發明的實踐而習得。

根據本發明的一方面，提供一種基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定方法，包括：以待施肥區域的耕地地塊分布圖中的地塊為評價單元，根據各地塊的土壤屬性，評估各評價單元的基礎地力等級；根據各評價單元的基礎地力等級，確定各評價單元的作物目標產量；根據各評價單元的作物目標產量，確定各評價單元的氮、磷、鉀的需肥量；將待施肥區域分成至少一個分區單元，各分區單元分別包括至少一個評價單元；統計各分區單元的氮、磷、鉀的需肥量，并計算各分區單元的單位面積的氮、磷、鉀的需肥量；根據預定的分類數目及各分區單元的單位面積的氮、磷、鉀的需肥量，采用K-mean聚類分析法，將待施肥區域分為分類數目個配肥區域，其中每個配肥區域包括至少一個分區單元；統計各配肥區域的氮、磷、鉀的需肥量；以及根據各配肥區域的氮、磷、鉀的需肥量，確定各配肥區域的專用肥料配方。

根據本發明的一實施方式，土壤屬性包括：有機質含量、堿解氮、速效鉀、有效磷、表層土壤質地、質地構型及地形坡度。

根據本發明的一實施方式，根據各地塊的土壤屬性，評估各評價單元的基礎地力等級包括：以土壤屬性作為評價因素，以下述公式計算各評價單元的基礎地力評價指數；

其中，C_i為第i個評價單元的基礎地力評價指數；W_k為預設的第k個評價因素的權重，M為評價因素的數量；f_ik為預設的第i個評價單元內第k個評價因素的分值；

根據各評價單元的基礎地力評價指數，確定各評價單元的基礎地力等級。

根據本發明的一實施方式，基礎地力等級包括：高、較高、中等、較低及低。

根據本發明的一實施方式，根據各評價單元的作物目標產量，確定各評價單元的氮、磷、鉀的需肥量包括：使各評價單元的作物目標產量的收獲物帶走的N、P2O5、K2O的數量分別乘以N、P2O5、K2O各自的調整系數，以分別得到各評價單元的氮、磷、鉀的需肥量。

根據本發明的一實施方式，各配肥區域的專用肥料配方為：各配肥區域的氮的需肥量:各配肥區域的磷的需肥量:各配肥區域的鉀的需肥量。

根據本發明的另一個方面，提供一種專用肥料配方確定裝置，包括：地力等級評估模塊，用于以待施肥區域的耕地地塊分布圖中的地塊為評價單元，根據各地塊的土壤屬性，評估各評價單元的基礎地力等級；目標產量確定模塊，用于根據各評價單元的基礎地力等級，確定各評價單元的作物目標產量；第一需肥量確定模塊，用于根據各評價單元的作物目標產量，確定各評價單元的氮、磷、鉀的需肥量；施肥區域分區模塊，用于將待施肥區域分成至少一個分區單元，各分區單元分別包括至少一個評價單元；第二需肥量確定模塊，用于統計各分區單元的氮、磷、鉀的需肥量，并計算各分區單元的單位面積的氮、磷、鉀的需肥量；配肥區域確定模塊，用于根據預定的分類數目及各分區單元的單位面積的氮、磷、鉀的需肥量，采用K-mean聚類分析法，將待施肥區域分為分類數目個配肥區域，其中每個配肥區域包括至少一個分區單元；第三需肥量確定模塊，用于統計各配肥區域的氮、磷、鉀的需肥量；以及肥料配方確定模塊，用于根據各配肥區域的氮、磷、鉀的需肥量，確定各配肥區域的專用肥料配方。

根據本發明的一實施方式，土壤屬性包括：有機質含量、堿解氮、速效鉀、有效磷、表層土壤質地、質地構型及地形坡度。

根據本發明的一實施方式，地力等級評估模塊包括：評價指數計算子模塊，用于以土壤屬性作為評價因素，以下述公式計算各評價單元的基礎地力評價指數；

其中，C_i為第i個評價單元的基礎地力評價指數；W_k為預設的第k個評價因素的權重，M為評價因素的數量；f_ik為預設的第i個評價單元內第k個評價因素的分值；

地力等級確定子模塊，用于根據各評價單元的基礎地力評價指數，確定各評價單元的基礎地力等級。

根據本發明的一實施方式，第一需肥量確定模塊包括：需肥量計算子模塊，用于使各評價單元的作物目標產量的收獲物帶走的N、P2O5、K2O的數量分別乘以N、P2O5、K2O各自的調整系數，以分別得到各評價單元的氮、磷、鉀的需肥量。

根據本發明的基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定方法，提供了一種區域配肥的方案。其可以將多個地塊聚類到大的配肥區域，并為每個配肥區域指定專用肥料配方，便于復混施肥企業有針對性的、規?；纳蓪Ｓ梅柿?。此外，該基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定方法不但可以提供配方，還可以估計出每個配肥區域肥料的總需求量。

應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性的，并不能限制本發明。

附圖說明

通過參照附圖詳細描述其示例實施例，本發明的上述和其它目標、特征及優點將變得更加顯而易見。

圖1是根據一示例性實施方式示出的一種基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定方法的流程圖。

圖2是根據一示例示出的一待施肥區域的耕地地塊分布圖。

圖3是根據一示例示出的配肥區域劃分示意圖。

圖4是根據一示例性實施方式示出的另一種基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定方法的流程圖。

圖5是根據一示例性實施方式示出的一種基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定裝置的框圖。

圖6是根據一示例性實施方式示出的另一種基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定裝置的框圖。

具體實施方式

現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的范例；相反，提供這些實施方式使得本發明將更加全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。附圖僅為本發明的示意性圖解，并非一定是按比例繪制。圖中相同的附圖標記表示相同或類似的部分，因而將省略對它們的重復描述。

此外，所描述的特征、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細節從而給出對本發明的實施方式的充分理解。然而，本領域技術人員將意識到，可以實踐本發明的技術方案而省略所述特定細節中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組元、裝置、步驟等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結構、方法、裝置、實現或者操作以避免喧賓奪主而使得本發明的各方面變得模糊。

圖1是根據一示例性實施方式示出的一種基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定方法的流程圖。如圖1所示，該方法10包括：

在步驟S102中，以一待施肥區域的耕地地塊分布圖中的地塊為評價單元，根據各地塊的土壤屬性，評估各評價單元的基礎地力等級。

圖2是根據一示例示出的一待施肥區域的耕地地塊分布圖。如圖2所示，每個村中分散有多個面積大小不同的不規則的地塊。

以各耕地地塊作為評價單元，根據各地塊的土壤屬性，對各評價單元(地塊)的基礎地力等級進行評估。每個地塊的土壤屬性例如可以包括：有機質含量、堿解氮、速效鉀、有效磷、表層土壤質地、質地構型及地形坡度。需要說明的是，不同地方可以根據當地實際情況調整基礎地力評價規則，而所需的土壤屬性則視評價規則而定。因此上述土壤屬性僅為示例性說明，而非限制本發明。

基礎地力等級例如可以分為“高”、“較高”、“中等”、“較低”及“低”五個等級，分別表示各地塊的不同產能。

在步驟S104中，根據各評價單元的基礎地力等級，確定各評價單元的作物目標產量。

根據評估出的各評價單元的基礎地力等級，確定各評價單元的作物目標產量。例如可以為不同的基礎地力等級設置對應的作物目標產量，評價單元的基礎地力等級越高，則其對應的作物目標產量越高。具體的作為目標產量值可以在實際應用中根據實際需求而進行設定，本發明不以此為限。

在步驟S106中，根據各評價單元的作物目標產量，確定各評價單元的氮、磷、鉀的需肥量。

各評價單元的氮、磷、鉀的需肥量例如可以根據作物目標產量收獲物所帶走的N、P₂O₅、K₂O數量來確定，目標產量帶走的N、P₂O₅、K₂O數量分別乘以各自的調整系數，以得到氮、磷、鉀的需肥量，即“需N量”、“需P₂O₅量”及“需K₂O量”。調整系數為1則需肥量等于作物目標產量收獲物帶走的養分數量；而調整系數大于1，則可以逐步提高土壤養分含量，從而達到培肥地力的效果。具體的調整系數可以根據實際需求而進行設定。

在步驟S108中，將該待施肥區域劃分成至少一個分區單元，每個分區單元包括至少一個評價單元。

將該待施肥區域進一步劃分成一個或多個分區單元，每個分區單元中會包括至少一個評價單元。例如可以以村作為分區單元。

在步驟S110中，統計各分區單元的氮、磷、鉀的需肥量，并計算各分區單元的單位面積的氮、磷、鉀的需肥量。

統計各分區單元的氮、磷、鉀的需肥量，如各分區單元的“需N量”、“需P₂O₅量”及“需K₂O量”。其中各分區單元的“需N量”、“需P₂O₅量”及“需K₂O量”分別等于各分區單元中各評價單元的“需N量”、“需P₂O₅量”及“需K₂O量”的總量。如各分區單元的“需N量”為其包含的各評價單元的“需N量”的總和，各分區單元的“需P₂O₅量”為其包含的各評價單元的“需P₂O₅量”的總和，各分區單元的“需K₂O量”為其包含的各評價單元的“需K₂O量”的總和。

然后，再根據各分區單元內耕地地塊的總面積，計算各分區單元的單位面積的氮、磷、鉀的需肥量。如將各分區單元的“需N量”除以其耕地面積，則分別得到各分區單元的單位面積的“需N量”；各分區單元的“需P₂O₅量”除以其耕地面積，則分別得到各分區單元的單位面積的“需P₂O₅量”；各分區單元的“需K₂O量”除以其耕地面積，則分別得到各分區單元的單位面積的“需K₂O量”。

在步驟S112中，根據預定的分類數目及各分區單元的單位面積的氮、磷、鉀的需肥量，采用K-mean聚類分析法，將待施肥區域分為該分類數目個配肥區域。

每個配肥區域包括至少一個上述分區單元。

該分類數目為預先指定的，其對應專用肥配方的數目。

K-mean聚類分析法的目的是把相似的事物分到同一個聚類中，是很典型的基于距離聚類的算法，采用距離作為相似性的評價指標，即認為兩個對象的距離越近，其相似度就越大。聚類算法認為簇是由距離靠近的對象組成的，因此把得到緊湊且獨立的簇作為最終目標。在K-means算法中，把距離所分成的不同簇稱為聚類。

采用K-mean聚類分析法，以各分區單元作為對象，并以各分區單元的單位面積的氮、磷、鉀的需肥量的距離作為評價指標，可以將距離相近的分區單元聚類到一個配肥區域中。

圖3是根據一示例示出的配肥區域劃分示意圖。圖中的分區單元以村為例，可以看到不同的村被劃分到不同的配肥區域中。

在步驟S114中，統計各配肥區域的氮、磷、鉀的需肥量。

分別計算各配肥區域內的分區單元的“需N量”、“需P₂O₅量”及“需K₂O量”的總和，以統計獲得各配肥區域的氮、磷、鉀的需肥量。如各配肥區域的“需N量”等于其內分區單元的“需N量”的總和，各配肥區域的“需P₂O₅量”等于其內分區單元的“需P₂O₅量”的總和，各配肥區域的“需K₂O量”等于其內分區單元的“需K₂O量”的總和。

在步驟S116中，根據各配肥區域的氮、磷、鉀的需肥量，確定各配肥區域的專用肥料配方。

所確定的各配肥區域的專用肥料配方例如可以為：各配肥區域內的“需N量:需P₂O₅量:需K₂O量”，即確定各配肥區域的專用肥料氮磷鉀比例配方。

本發明實施方式的基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定方法，提供了一種區域配肥的方案。其可以將多個地塊聚類到大的配肥區域，并為每個配肥區域指定專用肥料配方，便于復混施肥企業有針對性的、規?；纳蓪Ｓ梅柿?。此外，該基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定方法不但可以提供配方，還可以估計出每個配肥區域肥料的總需求量。

應清楚地理解，本發明描述了如何形成和使用特定示例，但本發明的原理不限于這些示例的任何細節。相反，基于本發明公開的內容的教導，這些原理能夠應用于許多其它實施方式。

圖4是根據一示例性實施方式示出的另一種基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定方法的流程圖。圖4所示的方法20，進一步提供了根據地塊的土壤屬性，評估其基礎地力等級的方法，包括：

在步驟S202中，以各評價單元的土壤屬性作為評價因素，計算各評價單元的基礎地力評價指數。

各評價單元的土壤屬性例如可以包括：有機質含量、堿解氮、速效鉀、有效磷、表層土壤質地、質地構型及地形坡度。分別以有機質含量、堿解氮、速效鉀、有效磷、表層土壤質地、質地構型及地形坡度作為評價因素，計算各評價單元的基礎地力評價指數。需要說明的是，不同地方可以根據當地實際情況調整基礎地力評價規則，而所需的土壤屬性則視評價規則而定。因此上述土壤屬性僅為示例性說明，而非限制本發明。

基礎地力評價指數的公式可以為：

其中，C_i為第i個評價單元的基礎地力評價指數；W_k為預設的第k個評價因素的權重，M為評價因素的數量；f_ik為預設的第i個評價單元內第k個評價因素的分值，該具體分值在實際應用中可根據實際需求進行設定。

在步驟S204中，根據各評價單元的基礎地力評價指數，確定各評價單元的基礎地力等級。

基礎地力等級例如如上述可以分為“高”、“較高”、“中等”、“較低”及“低”。每個等級對應一個基礎地力評價指數范圍，當計算出各評價單元的基礎地力評價指數后，根據該評價指數所屬的范圍，確定其基礎地力等級。每個等級對應的評價指數范圍可根據實際需求而設定。

本領域技術人員可以理解實現上述實施方式的全部或部分步驟被實現為由CPU執行的計算機程序。在該計算機程序被CPU執行時，執行本發明提供的上述方法所限定的上述功能。所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，該存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。

此外，需要注意的是，上述附圖僅是根據本發明示例性實施方式的方法所包括的處理的示意性說明，而不是限制目的。易于理解，上述附圖所示的處理并不表明或限制這些處理的時間順序。另外，也易于理解，這些處理可以是例如在多個模塊中同步或異步執行的。

下述為本發明裝置實施例，可以用于執行本發明方法實施例。對于本發明裝置實施例中未披露的細節，請參照本發明方法實施例。

圖5是根據一示例性實施方式示出的一種基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定裝置的框圖。如圖5所示，該裝置30包括：地力等級評估模塊302、目標產量確定模塊304、第一需肥量確定模塊306、施肥區域分區模塊308、第二需肥量確定模塊310、配肥區域確定模塊312、第三需肥量確定模塊314及肥料配方確定模塊316。

其中，地力等級評估模塊302用于以待施肥區域的耕地地塊分布圖中的地塊為評價單元，根據各地塊的土壤屬性，評估各評價單元的基礎地力等級。

在一些實施例中，土壤屬性包括：有機質含量、堿解氮、速效鉀、有效磷、表層土壤質地、質地構型及地形坡度。

目標產量確定模塊304用于根據各評價單元的基礎地力等級，確定各評價單元的作物目標產量。

第一需肥量確定模塊306用于根據各評價單元的作物目標產量，確定各評價單元的氮、磷、鉀的需肥量。

施肥區域分區模塊308用于將待施肥區域分成至少一個分區單元，各分區單元分別包括至少一個評價單元。

第二需肥量確定模塊310用于統計各分區單元的氮、磷、鉀的需肥量，并計算各分區單元的單位面積的氮、磷、鉀的需肥量。

配肥區域確定模塊312用于根據預定的分類數目及各分區單元的單位面積的氮、磷、鉀的需肥量，采用K-mean聚類分析法，將待施肥區域分為分類數目個配肥區域，其中每個配肥區域包括至少一個分區單元。

第三需肥量確定模塊314用于統計各配肥區域的氮、磷、鉀的需肥量。

肥料配方確定模塊316用于根據各配肥區域的氮、磷、鉀的需肥量，確定各配肥區域的專用肥料配方。

在一些實施例中，各配肥區域的氮的需肥量:各配肥區域的磷的需肥量:各配肥區域的鉀的需肥量。

本發明實施方式的專用肥料配方確定裝置，提供了一種區域配肥的方案。其可以將多個地塊聚類到大的配肥區域，并為每個配肥區域指定專用肥料配方，便于復混施肥企業有針對性的、規?；纳蓪Ｓ梅柿?。此外，該基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定方法不但可以提供配方，還可以估計出每個配肥區域肥料的總需求量。

圖6是根據一示例性實施方式示出的另一種基于區域土壤養分資源的專用肥料配方確定裝置的框圖。與圖5所示的裝置30不同之處在于，圖6所示的裝置40的地力等級評估模塊402進一步包括：評價指數計算子模塊4022及地力等級確定子模塊4024。

其中，評價指數計算子模塊4022用于以土壤屬性作為評價因素，以下述公式計算各評價單元的基礎地力評價指數；

其中，C_i為第i個評價單元的基礎地力評價指數；W_k為預設的第k個評價因素的權重，M為評價因素的數量；f_ik為預設的第i個評價單元內第k個評價因素的分值。

地力等級確定子模塊4024用于根據各評價單元的基礎地力評價指數，確定各評價單元的基礎地力等級。

在一些實施例中，基礎地力等級包括：高、較高、中等、較低及低。

此外，圖6所示的裝置40中的第一需肥量確定模塊406進一步包括：需肥量計算子模塊4062，用于使各評價單元的作物目標產量的收獲物帶走的N、P₂O₅、K₂O的數量分別乘以N、P₂O₅、K₂O各自的調整系數，以分別得到各評價單元的氮、磷、鉀的需肥量。

需要注意的是，上述附圖中所示的框圖是功能實體，不一定必須與物理或邏輯上獨立的實體相對應?？梢圆捎密浖问絹韺崿F這些功能實體，或在一個或多個硬件模塊或集成電路中實現這些功能實體，或在不同網絡和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實現這些功能實體。

通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員易于理解，這里描述的示例實施方式可以通過軟件實現，也可以通過軟件結合必要的硬件的方式來實現。因此，根據本發明實施方式的技術方案可以以軟件產品的形式體現出來，該軟件產品可以存儲在一個非易失性存儲介質(可以是CD-ROM，U盤，移動硬盤等)中或網絡上，包括若干指令以使得一臺計算設備(可以是個人計算機、服務器、移動終端、或者網絡設備等)執行根據本發明實施方式的方法。

以上具體地示出和描述了本發明的示例性實施方式。應可理解的是，本發明不限于這里描述的詳細結構、設置方式或實現方法；相反，本發明意圖涵蓋包含在所附權利要求的精神和范圍內的各種修改和等效設置。