以冬小麦为主要研究对象，研究变量施肥作业区划分的理论、方法和评价指标体系。首先，研究不同尺度条件下，土壤养分含量、水分含量和土壤电导率的时空变化规律，建立不同尺度土壤养分含量、水分含量和土壤电导率的时空变化模型；其次，研究不同尺度条件下，冬小麦产量和品质的时空变化规律，建立不同尺度冬小麦产量和品质的时空变化模型；第三，研究分析不同尺度条件下，产量、品质与关键生育阶段生育指标、土壤养分、土壤水分和土壤电导率的关系，提出与冬小麦产量和品质密切相关的关键生育期的关键指标；最后，以提高氮肥利用率和冬小麦产量和品质为目标，通过田间试验和模拟试验比较分析依据不同关键生育期和不同关键指标进行作业区划分的差异，提出融合农田多源空间变异性数据进行农田地块管理区划分的算法和分区结果的评价标准。为冬小麦实施变量施肥、提高肥料利用率奠定基础。

本项目以冬小麦为主要研究对象，研究变量施肥作业区划分的理论方法。试验在小汤山国家精准农业研究示范基地进行，数据采用项目期间的试验数据和基地的历史数据。首先，基于地统计学方法，研究不同尺度条件下，土壤养分含量和水分含量的时空变化规律，冬小麦产量的时空变化规律，建立半方差变异模型，并分析了产量与土壤电导率的关系；在研究分析过程中，也开展了基于代数超曲面神经网络方法进行土壤养分空间插值方法的探索；通过田间试验，设计了两年基于土壤养分进行分区变量施肥的试验，一年基于产量潜力图进行分区变量施肥试验，一年基于小麦生育期营养状况进行变量追肥的试验，比较分析依据不同指标进行作业区划分的差异。