專利名稱：科學(xué)施肥計(jì)算器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種專用計(jì)算器，更確切地說是涉及一種用于計(jì)算施肥量的專用計(jì)算器。
長期以來農(nóng)田肥料是按土地的肥沃狀況憑經(jīng)驗(yàn)施肥的，隨著氮、磷、鉀等化肥工業(yè)的發(fā)展及糧、油等經(jīng)濟(jì)作物種植品種的增多，根據(jù)作物品種、土壤情況、肥料情況等進(jìn)行科學(xué)施肥已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要問題。
目前借助于微機(jī)計(jì)算最佳施肥量一般是將肥料效應(yīng)(回歸)方程輸入微機(jī)中，通過微分運(yùn)算，求得肥料的最佳施用量，該方法雖能較客觀地反映具體條件下的肥料效應(yīng)，但在使用中存在以下幾方面的缺點(diǎn)1)由于得到肥料效應(yīng)回歸方程必須以田間試驗(yàn)為基礎(chǔ)，因此為獲得大量的、可靠的數(shù)據(jù)，需耗費(fèi)一定的資金和時(shí)間；2)肥料效應(yīng)回歸方程只反映具體條件下的肥料效應(yīng)，因此具有嚴(yán)格的地域性，不能到處套用，即使是同一地區(qū)，受時(shí)間性限制也不能年年套用；3)回歸、微分等運(yùn)算增加了技術(shù)實(shí)施難度，尤其是一因素以上的二因素或三因素多水平回歸設(shè)計(jì)，更難于掌握，影響其推廣及普及使用；4)微機(jī)價(jià)格相對昂貴，是廣大農(nóng)民所不能承擔(dān)的。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種科學(xué)施肥計(jì)算器，用以克服上述缺點(diǎn)，具有操作簡單、體積小、價(jià)格低、易普及等特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的科學(xué)施肥計(jì)算器，以平衡施肥理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，只需輸入有關(guān)土壤、作物、肥料方面的少量特征參數(shù)，通過計(jì)算器內(nèi)存程序的自行運(yùn)算，即可獲得相應(yīng)作物當(dāng)季的氮、磷、鉀肥的最佳施肥量。
美國土壤學(xué)家Truog提出的目標(biāo)產(chǎn)量法是目前國際上應(yīng)用較廣泛的配方施肥方法，即以實(shí)現(xiàn)作物目標(biāo)產(chǎn)量所需養(yǎng)份與土壤所能供應(yīng)養(yǎng)份的差值作為補(bǔ)充養(yǎng)份的依據(jù)，其基礎(chǔ)公式是施肥量(純量)＝形成－定目標(biāo)產(chǎn)量的作物攜出養(yǎng)分量－土壤可供養(yǎng)分量上述方法經(jīng)多次修正，目前已發(fā)展為兩種化肥實(shí)物量的計(jì)算公式，即養(yǎng)份平衡法(見Ⅰ式)和地力差減法(見Ⅱ式)，分別適用于具備測土條件和不具備測土條件的地區(qū)使用。
a＝目標(biāo)產(chǎn)量(kg／畝)×作物單位產(chǎn)量的養(yǎng)份吸收量(kg／100kg)b＝土壤養(yǎng)份測定值(ppm)×0.15×土壤養(yǎng)分利用系數(shù)(kg／畝)×土地利用系數(shù)c＝肥料中養(yǎng)份含量(％)×肥料利用率(％)施肥量(kg／畝)＝ (a－b)/(c) ……Ⅰ式e＝(目標(biāo)產(chǎn)量－空白產(chǎn)量)(kg／畝)f＝作物單位產(chǎn)量的養(yǎng)份吸收量(kg／100kg)施肥量(kg／畝)＝ (e×f)/(c) ……Ⅱ式上兩式中，目標(biāo)產(chǎn)量是指在一定生產(chǎn)條件下可能達(dá)到的高產(chǎn)水平，一般以前三年平均產(chǎn)量乘以一個(gè)適當(dāng)?shù)脑霎a(chǎn)系數(shù)如1.05～1.20來確定(不能隨意無限增加)。空白產(chǎn)量是指作物不施肥時(shí)的產(chǎn)量。
目標(biāo)產(chǎn)量法概念清楚，容易掌握，適于計(jì)算器操作，為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的提供了前提條件。但目標(biāo)產(chǎn)量法中變動(dòng)參數(shù)的以往做法是通過生物試驗(yàn)求得，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因?yàn)槭怯谩扒安纭苯Y(jié)果推“后茬”，所以計(jì)算出的施肥量，只能是一種模擬施肥量，本實(shí)用新型將可靠的數(shù)學(xué)模型及相應(yīng)常數(shù)固化在電路芯片中，通過輸入有關(guān)作物、土壤、肥料特征參數(shù)的鍵盤操作以及相對常數(shù)化的部分參數(shù)的可分級(jí)浮動(dòng)校正，使運(yùn)算結(jié)果準(zhǔn)確，更具針對性，也使目標(biāo)產(chǎn)量法的運(yùn)用簡化、快速。
例如Ⅰ－Ⅱ式中的作物單位產(chǎn)量的養(yǎng)份吸收量、肥料中養(yǎng)份含量和土地利用系數(shù)為常數(shù)，作物目標(biāo)產(chǎn)量、空白產(chǎn)量和土壤養(yǎng)份測定值為隨機(jī)輸入數(shù)值，而土壤養(yǎng)份利用系數(shù)和肥料利用率作為可分級(jí)浮動(dòng)校正的參數(shù)。
本實(shí)用新型的科學(xué)施肥計(jì)算器，包括鍵盤、CPU中央處理單元、由EPROM和RAM組成的外存貯器和LCD顯示器，其特征在于所述的鍵盤包括1)用于土壤養(yǎng)份利用系數(shù)和肥料利用率分級(jí)浮動(dòng)校正的校正鍵，包括土壤養(yǎng)份利用系數(shù)校正鍵、化肥利用率校正鍵及其以大機(jī)率狀態(tài)為中間值的定幅增、減鍵；2)由空白產(chǎn)量輸入鍵、目標(biāo)產(chǎn)量輸入鍵、土壤N、P2O5、K2O測定值輸入鍵和應(yīng)施純養(yǎng)份量N、P2O5、K2O提取鍵組成的操作功能鍵；3)包括大田作物和蔬菜作物的作物品種鍵；4)化肥品種鍵；5)0－9數(shù)字鍵和小數(shù)點(diǎn)鍵。
本實(shí)用新型采用下列順序操作輸入作物品種，以提取形成100公斤經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量所需養(yǎng)份量參數(shù)→輸入目標(biāo)產(chǎn)量，求得作物攜出養(yǎng)份量→輸入土壤N、P2O5、K2O測定值(ppm)或空白產(chǎn)量，提取土壤養(yǎng)份利用系數(shù)→計(jì)算應(yīng)施N、P2O5、K2O的純養(yǎng)份量→輸入化肥品種，以提取該化肥的N、P2O5、K2O的養(yǎng)份含量及利用率→計(jì)算化肥施用量最終結(jié)果。在步驟2與3間，可進(jìn)行土壤養(yǎng)份利用系數(shù)校正，在步驟4與5間可進(jìn)行化肥利用率校正，在步驟5與6間可進(jìn)行結(jié)果綜合校正。
本實(shí)用新型將Ⅰ、Ⅱ式中與作物品種對應(yīng)的單位產(chǎn)量的養(yǎng)份吸收量、土地利用系數(shù)、與各肥料品種對應(yīng)的肥料中N、P2O5、K2O養(yǎng)份含量及數(shù)值0.15以常數(shù)固定存貯在數(shù)據(jù)庫中，并將土壤養(yǎng)份利用系數(shù)和化肥利用率作為可分級(jí)浮動(dòng)校正的參數(shù)，一般情況下以其中間值參與運(yùn)算，需要時(shí)通過操作校正鍵，對中間值進(jìn)行增、減后使用，對于化肥施用量的最終結(jié)果也可用校正鍵作等幅增減，以滿足不同地區(qū)、不同時(shí)間變化的要求。輸入作物品種、目標(biāo)產(chǎn)量，土壤測定值或空白產(chǎn)量，程序自動(dòng)按Ⅰ式或Ⅱ式先計(jì)算出應(yīng)施的純養(yǎng)份量，在輸入化肥品種后再計(jì)算出所用化肥的實(shí)際施用量，并通過LCD屏顯示出來，也可連接窄幅(紙條)打印機(jī)打印出有關(guān)數(shù)據(jù)。
下面結(jié)合實(shí)施例附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)。
附


圖1為科學(xué)施肥計(jì)算器原理方框圖。
附圖2為科學(xué)施肥計(jì)算器面板示意圖。
參見附
圖1，10為鍵盤，20為CPU中央處理單元，30為存貯器，40為LCD液晶顯示器，由鍵盤10送入原始數(shù)據(jù)和運(yùn)算方式，CPU20運(yùn)行內(nèi)部程序，將計(jì)算結(jié)果送LCD40顯示。實(shí)施例CPU對鍵盤采取定時(shí)控制方式，每隔一定時(shí)間，對鍵盤掃描一次，CPU可隨時(shí)響應(yīng)鍵輸入請求，CPU80C31通過P0口和P1口外接EPROM27C64和RAM6116組成的外存貯器，以擴(kuò)充程序存貯和數(shù)據(jù)存貯的容量。存貯器中存有Ⅰ、Ⅱ式數(shù)學(xué)模型及作物與形成100公斤經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量所需養(yǎng)份量對照表，化肥品種、代號(hào)與其N、P2O5、K2O養(yǎng)份含量及利用率對照表，土壤養(yǎng)份利用系數(shù)校正幅度對照表，化肥利用率校正幅度對照表，化肥實(shí)施結(jié)果綜合校正幅度對照表及磷、鉀含量互換率表。
當(dāng)CPU接到外部鍵盤輸入時(shí)，即對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果送LCD顯示，顯示部分是一種由LCD板、PCB板、控制驅(qū)動(dòng)電路組成的LCD模塊，是用大規(guī)模專用集成電路作為點(diǎn)陣的控制驅(qū)動(dòng)，CPU只需輸出數(shù)據(jù)和指令即可實(shí)現(xiàn)所需要的顯示。
參見附圖2，盒式結(jié)構(gòu)的科學(xué)施肥計(jì)算器，面板上設(shè)計(jì)有電源開關(guān)K，LCD顯示屏40及由4×8個(gè)按鍵組成的鍵盤。
顯示屏40從左至右按操作步驟依次在屏幕上以代號(hào)方式提示各步驟操作功能，包括化肥品種、作物品種、目標(biāo)產(chǎn)量、土測值／空白產(chǎn)量、化肥含量和施肥結(jié)果。
4×8鍵盤，C鍵為清除鍵，2nd鍵為第二功能操作鍵，在敲擊2nd鍵后再敲擊的鍵，表示輸入該鍵的第二種鍵義。各鍵的第一鍵義標(biāo)注在鍵位上，第二鍵義標(biāo)注在各鍵位下方。
圖中101區(qū)為校正鍵位區(qū)，包括土壤養(yǎng)份利用系數(shù)校正鍵、化肥利用率校正鍵和運(yùn)算結(jié)果綜合校正鍵，＋2、＋1、－1、－2為各參數(shù)校正的不等幅增減鍵，其使用方法是，將Ⅰ、Ⅱ式中的變動(dòng)參數(shù)分為五級(jí)，即＋2、＋1、0、－1、－2五個(gè)狀態(tài)，0狀態(tài)為統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的大機(jī)率狀態(tài)，也為中間狀態(tài)，以常數(shù)固定存貯，一般情況下直接調(diào)用不需浮動(dòng)。例如土壤養(yǎng)份利用系數(shù)的中間值為A，＋2、＋1、－1、－2則表示將其值校正到A＋2、A＋1、A－1、A－2使用；如果是中間值為B的化肥利用率的校正，則分別將其值校正到B＋15％、B＋7.5％、B－7.5％、B－15％使用，如果是運(yùn)算結(jié)果為C的綜合校正，則分別校正到1.2C、1.1C、0.9C和0.8C。
當(dāng)實(shí)際產(chǎn)量與目標(biāo)產(chǎn)量差異較大時(shí)，則需進(jìn)行校正，校正時(shí)要參考作物缺素癥狀及各項(xiàng)影響因素。
圖中102區(qū)為土壤測定值輸入鍵位區(qū)，包括N堿解測定值輸入，速效P2O5測定值輸入和速效K2O測定值輸入，單位為ppm。
圖中103區(qū)為應(yīng)施純養(yǎng)份量提取鍵，包括N、P2O5和K2O的純養(yǎng)份量提取，敲擊各鍵，顯示屏顯示中間運(yùn)算結(jié)果即所需N、P2O5、K2O的純肥量。
其他功能鍵，包括目標(biāo)產(chǎn)量和空白產(chǎn)量輸入鍵，結(jié)合0－9數(shù)字鍵和小數(shù)點(diǎn)鍵輸入各特征參數(shù)值。
大部分鍵的第二鍵義是作物品種和化肥品種，包括分屬于大田作物的小麥、玉米、水稻、西瓜、花生和分屬于蔬菜作物的大白菜、蕃茄、黃瓜、芹菜、菜花、元白菜、胡羅卜、甜椒、萵筍、茄子、冬瓜、菜架豆等，只要有空余的鍵位可任意設(shè)置。化肥包括尿素、硫銨、氯化銨、硝銨、碳銨、普鈣、重鈣、一銨、二銨、硫酸鉀、氯化鉀等，作物品種和化肥品種安排在圖中標(biāo)有a－z字母的位置處。
為增加功能，使一機(jī)多用，鍵盤還設(shè)置了四則運(yùn)算(＋－×÷)、存貯(M＋、M－、MR)，百分率％、開方等普通運(yùn)算鍵及P與P2O5、K與K2O間的不同狀態(tài)含磷量、含鉀量互換功能鍵P ()/() P2O、K ()/() K2O。
對于任意的三元及三元以下氮、磷、鉀肥品種配合施肥時(shí)的施肥量計(jì)算，用土壤養(yǎng)分利用系數(shù)校正鍵及其相鄰的土壤測定值輸入鍵N、P2O5、K2O的第二鍵義輸入氮、磷、鉀含量分別為N1、P1、K1的第一種化肥F1；用化肥利用率校正鍵及其相鄰的應(yīng)施純養(yǎng)份量提取鍵N、P2O5、K2O的第二鍵義輸入氮、磷、鉀含量分別為N2、P2、K2的第二種化肥F2，用結(jié)果綜合校正鍵及其相鄰的存貯鍵MR、M－、M＋的第二鍵義輸入氮、磷、鉀含量分別為N3、P3、K3的第三種化肥F3，經(jīng)求解方程組，可計(jì)算出三種化肥F1、F2、F3的實(shí)施實(shí)物量。其中兩個(gè)極端情況是N1－N3、P1－P3、K1－K3均大于零和F1、F2、F3各自僅為氮肥、磷肥和鉀肥時(shí)。
下面結(jié)合計(jì)算實(shí)例說明計(jì)算器工作主流程。
例1 作物品種為小麥，目標(biāo)產(chǎn)量為400公斤／畝，土壤測定值為堿解56ppm，速效P2O5為28ppm，速效K2O為45ppm，肥料品種為尿素、重鈣、硫酸鉀，計(jì)算三種肥料實(shí)施量。
操作及顯示見下表
計(jì)算結(jié)果為尿素應(yīng)施43.2公斤／畝，重鈣應(yīng)施37.5公斤／畝，硫酸鉀應(yīng)施13公斤／畝。
例2，作物品種為小麥，目標(biāo)產(chǎn)量為400公斤／畝，空白產(chǎn)量為235公斤／畝，肥料品種為尿素、重鈣、硫酸鉀，計(jì)算三咱肥料實(shí)施量。操作及顯示步驟見下表
計(jì)算結(jié)果為尿素應(yīng)施30.7公斤／畝，重鈣應(yīng)施26.6公斤／畝，硫酸鉀應(yīng)施16.6公斤／畝。
運(yùn)用計(jì)算器計(jì)算施肥量，克服了施肥的盲目性和片面性，避免投肥過量或投肥不足，本計(jì)算器運(yùn)算快速、操作簡便、不受時(shí)空限制、易普及、專用計(jì)算與普通計(jì)算相結(jié)合，適于農(nóng)民及農(nóng)村科技人員使用，也可供小型復(fù)混肥廠開發(fā)肥料配方之用。
權(quán)利要求1.一種科學(xué)施肥計(jì)算器，為盒式結(jié)構(gòu)，面板上包括有電源開關(guān)、LCD顯示器和含有0～9數(shù)字鍵、小數(shù)點(diǎn)鍵、四則運(yùn)算(+-×÷)操作鍵、存貯(M+M-MR)操作鍵、百分率%、開方
普通運(yùn)算鍵和鍵位第二功能操作鍵2nd的4×10鍵盤，其特征在于1)用于土壤養(yǎng)份利用系數(shù)和肥料利用率分級(jí)浮動(dòng)校正的校正鍵，包括土壤養(yǎng)份利用系數(shù)校正鍵、化肥利用率校正鍵及其以大機(jī)率狀態(tài)為中間值的定幅增、減鍵設(shè)置在4×10鍵盤左起第1列及左起第2列的第2、3、4橫排鍵位上；2)由空白產(chǎn)量輸入鍵、目標(biāo)產(chǎn)量輸入鍵、土壤測定值堿解N、速效P2O5、速效K2O輸入鍵和應(yīng)施純養(yǎng)份量N、P2O5、K2O提取鍵組成的操作功能鍵設(shè)置在4×10鍵盤左起第3列的第2、3橫排、左起第4、5列的第1、2、3橫排鍵位上；3)大田作物和蔬菜作物的作物品種鍵、化肥品種鍵設(shè)置在4×10鍵盤左起第4、5列第1橫排和左起第6、7、8、9、10列的鍵位上；4)含磷量P與P2O5的互換功能鍵和含鉀量K與K2O的互換功能鍵設(shè)置在4×10鍵盤左起第2、3列的第一橫排鍵位上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種計(jì)算施肥量的專用計(jì)算器，為科學(xué)施肥的目的而設(shè)計(jì)，由鍵盤、CPU、LCD顯示器和存貯器組成，以目標(biāo)產(chǎn)量法的養(yǎng)分平衡法和地力差減法作數(shù)學(xué)模型，取作物單位產(chǎn)量的養(yǎng)分吸收量、肥料中養(yǎng)分含量和土地利用系數(shù)為常數(shù)，取土壤養(yǎng)分利用系數(shù)和肥料利用率為相對常數(shù)化參數(shù)，可用增減校正鍵分級(jí)浮動(dòng)變化，輸入作物品種、目標(biāo)產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分測定值或空白產(chǎn)量，計(jì)算應(yīng)施純養(yǎng)分量和實(shí)施化肥量，運(yùn)算快、操作簡、結(jié)果準(zhǔn)、易普及。
文檔編號(hào)A01C21/00GK2160941SQ932101
公開日1994年4月6日 申請日期1993年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月20日
發(fā)明者牛保平, 曹玉智, 馮慶鳳 申請人:牛保平