几十年来，我国的农业发展和粮食产量取得了举世瞩目的成就，但同时也出现了一系列问题。实践证明，单纯依靠开发有限的土地资源，增加农业生产资料投入，过渡消耗土壤有机质和矿物养份来获得经济高增长的生产模式必将引起土地退化、生物多样性损失、生态环境恶化等严重后果。变革传统生产方式，通过高新技术推动农业生产的可持续发展成为历史的必然。
精准农业、测土配方施肥等理念正是在这样的时代背景下产生的。将3S系统运用于测土配方施肥，是高新技术对这场施肥革命的有力支持。所谓3S系统就是以信息技术作为支持，根据空间变异，定时、定位、定量实施一整套现代化农事操作技术的管理系统，具体包括地理信息系统（Geographical
Information System，GIS）、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）和遥感(Remote
Sensing，RS)。日前，记者就3S系统在精准农业、测土配方施肥上的应用情况等问题采访了中国农业科学院土壤肥料研究所和国家农业信息化工程技术研究中心的专家。
据专家介绍，在3S技术中，GIS是核心，RS和GPS为GIS提供快捷高效的数据源。只有将3S各项技术紧密结合，才能充分发挥它们的先进性能，完成空间分析与数据处理任务。
地理信息系统（GIS）是近二十年来发展起来的一门综合应用系统，它能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来，并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、Internet、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体，利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、编辑、转换、分析和输出地理图形及其属性数据。全球定位系统（GPS）共由三部分构成，即地面控制部分、空间部分和用户装置部分。它的主要特点是全天候、全球覆盖、三维定速定时高精度、快速省时高效率及应用广泛多功能。遥感(RS)，顾名思义，就是遥远地感知。人类通过大量的实践，发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息及能量，其中有一种人类已经认识到的形式——电磁波，并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体的工作。
中国农业科学院土壤肥料研究所研究员金继运教授在接受记者采访时指出，3S技术是现代精准农业的重要支撑，目前已涉及到施肥、精量播种、作物病虫害防治、杂草防除和水分管理等各有关领域，而以在土壤养分管理和施肥技术方面最为成熟。
在土壤养分管理方面，发达国家已将土壤类型、土壤质地、土壤养分含量、土壤丰产潜力、不同肥料的增产效应、不同作物的施肥模型、历年施肥和产量情况等有关信息输入计算机，形成了资料齐全的土壤养分信息化管理系统。在大型农场上，应用GPS取样器将田块按坐标分格取样，约0.5—2公顷取一土壤样品，分析各取土单元格内土壤理化性状和各大、中、微量养分含量。应用GIS技术，作成该地块的地形图、土壤图、各年的土壤养分图和产量分区图等。作施肥决策时，调用数据库内所有有关资料进行分析，确定每一单元内的各种养分施肥量，做成各种肥料施用的施肥操作指挥系统。然后转移到施肥机具上，实施自动变量平衡施肥（Variable
Rate Fertilization）。从而实现在每一操作单元上因土因作物全面平衡施肥，提高了肥料利用率和施肥经济效益。
另外，遥感技术的发展，特别是高光谱、高空间分辨率遥感技术的发展为变量平衡施肥的进一步发展带来了新的机遇。高光谱、高空间分辨率影像获取的是作物冠层反射率数据，每个像素在空间上对应着平方米级大小的地块，获取的信息在空间上分布是连续的，在尺度上和作物长势空间差异是一致的。因而，有可能从航空影像上，获取满足要求的田间作物长势信息，为解决田间信息获取技术的“瓶颈”提供了全新的机会。
精准农业土壤养分信息化管理系统和精准农业自动变量施肥技术都是信息农业技术体系的组成部分，其关键是对土壤养分状况及其变异情况的充分了解和对GIS、GPS、RS等高新技术的因地制宜的运用。
据金继运教授介绍，目前，中国农业科学院土壤肥料研究所与各省农业科学院土壤肥料研究所合作，在全国30个省范围内建成了45个土壤养分和精准分区平衡施肥示范村，应用3S技术研究形成了分散经营和规模经营（机械化）条件下的精准施肥方案，在全国范围内全面展开了土壤养分和精准平衡施肥技术的研究和推广工作。
另据国家农业信息化工程技术研究中心3S技术部主任刘良云介绍，国家农业信息化工程技术研究中心在863数字农业专项课题基金资助下，利用航空和卫星遥感技术，近5年来分别在北京郊区、河南焦作地区、黑龙江三江平原等地，开展基于遥感技术的作物田间肥水信息探测与诊断决策应用研究，也取得了良好进展。
虽然3S技术在研究应用当中已经取得了一定的成绩，但今后要走的路还很长。据金继运教授讲，我国的土壤养分管理与施肥和发达国家仍存在很大差距，对土壤养分状况也缺乏全面系统的了解。测土配方平衡施肥工作没能真正实现，氮、磷、钾用量不平衡，许多地区氮肥用量偏高，磷、钾肥不足，中、微量元素缺乏没有得到及时纠正。但随着农业技术的发展和生产条件的改善，信息技术的迅猛发展，3S技术的推广工作已步入正轨，这一技术的成功应用，对于加强土壤养分管理和改善施肥体系，实现平衡施肥以及农业生产的可持续发展都有着极为重要的意义。不过要实现这种高新技术的规模化使用，还需要多方共同努力。
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