信息技术在测土配方施肥中运用主要指应用计算机和信息科学相关技术收集、存贮、传递、处理、分析和利用与测土配方施肥有关的信息,建立土壤养分和施肥信息等数据库和配方施肥等决策应用系统。全面合理的利用分析所获得的土壤作物肥料等数据,进行高效的农田养分管理与施肥决策,信息技术将在其中发挥着重要的作用。
信息技术在测土配方施肥中运用现状
国外信息技术起步早,应用在农业上也较早,而且发展迅速。目前以“3S”为主的信息技术的应用已涉及到施肥、播种、耕作、水分管理等相关领域,形成了较成熟的一套包括精确土壤测试技术、精确种子工程、精确平衡施肥技术、精确播种、精确灌溉技术、作物动态监测技术、精确收获等在内的精确农业技术体系。精确农业也已逐渐为各农场经营者了解和熟悉[5]。以美国为例,在1998年就有77%的农户采用精准农业技术,其中有82%的农户应用GIS技术开展土壤采样,有74%的农户应用GIS制图,有61%的农户采用产量分析。
在欧美等发达国家,精确农业技术又以精确施肥最为成熟,其核心技术是GIS的应用。精确施肥技术就是按田间每一操作单元的具体条件,在土壤养分管理方面,将土壤类型、土壤生产潜力、不同肥料的增产效应、不同作物的施肥模式、历年施肥和产量情况等相关信息输入计算机,形成资料齐全的土壤养分信息化管理系统,在该系统的指导下,装有现代通讯接收装置的田间施肥机,具体完成施肥操作。如美国在土壤养分管理和施肥技术方面,应用GIS已经将土壤类型、土壤质地、养分含量、历年施肥和产量情况等有关信息输入计算机,在许多地区和农场,将此类信息制成土壤养分GIS图层,形成了资料齐全的土壤养分和肥料信息系统, 实施精细管理,使肥料投入更为科学。北美洲农民从田间取土到肥料供应,一般只需3天即可完成。
在欧美发达国家互联网起步在先,以人工智能系统、3S技术为依托的虚拟农业、精确农业已在实践应用,并取得了实效。1996年美国国会通过新的农业法案要求政府部门、涉农产品的运销,农业生产资料供应公司等都要在互联网上无偿地向农民提供信息服务,美国已形成国家、地区、州三级农业信息网。
在发达国家农业信息化的影响下,我国从80年代以来,开展了系统工程,数据库与信息系统、专家系统、决策支持系统、遥感技术、地理信息系统及全球定位系统等技术应用于农业、资源、环境和灾害方面的研究,已取得许多重要成果。我国已从国外引进全球定位系统,遥感和地理信息系统技术的研究水平与发达国家相比已日趋接近,3S技术的耦合在国内亦有一定发展,基于农业生产有关过程的计算机管理决策模型和系统已开展广泛的应用研究,通过国外引进和交流,一些成果已在生产中示范应用,但没有得到普遍的推广和应用。
测土配方施肥技术从上世纪80年代开始在我国示范推广已有20多年的时间,并取得了比较明显的效果,但这一技术并没有得到普遍的广泛的应用。我国经济欠发达地区,由于缺乏必要的土壤测试设备,测土施肥难以应用。经济发达的地区虽然具有测土施肥的仪器设备,但往往缺乏有效的信息处理及作物决策施肥系统,导致平衡施肥只在局部地区应用,并且难以长期坚持。因此,我国在土壤养分状况、养分管理和施肥技术方面的研究基础与国外相比较薄弱。
近几年,运用信息技术进行测土配方施肥的研究逐渐开展,如盛建东等利用数据库系统统与地理信息系统统集成开发技术,开发研制区域士壤养分管理及作物推荐施肥信息系统。陈署晃在应用基于GIS的新疆县级土壤养分管理和推荐施肥系统的基础上,提出建立基于WebGIS的新疆自治区养分分区管理系统。
可以看出结合数据库技术、地理信息技术等多项信息技术建立施肥决策系统,以及实现网上决策功能是我国信息技术在土壤养分管理与施肥决策上的发展趋势。目前需要发展的是一定区域的数据库的共享、数据库管理、网上施肥决策和耕地地力评价一体化而适用性较强的平台。
测土配方施肥信息化处理的要求、任务和内容
测土配方施肥信息化处理的要求
在已开展的村级测土配方施肥基础上,将地理信息技术、数据库技术、决策系统技术和网络技术相结合,建立网上耕地地力评价与配方施肥决策信息系统,实现测土配方施肥数据成果的共享、数据库的高效管理,方便快捷的施肥决策。
测土配方施肥信息化处理的任务
运用GPS技术实现测土配方施肥信息的定位采集;利用数据库技术与地理信息技术建立土壤肥料数据库,并对数据库进行管理与维护;再应用耕地地力的评价模型建立耕地地力评价系统,以及应用配方施肥模型建立作物推荐配方施肥系统;最后结合网络信息技术,实现网上耕地地力评价与配方施肥决策。利用信息技术促进测土配方施肥的实施到位与其科研成果的推广。
测土配方施肥信息化处理的内容
应用数据库技术建立土壤肥料信息数据库,可将大量土壤、作物、肥料等信息通过记录、分类、整理,进行定量化、规范化的处理,以及可视化的查询分析,并通过数据库管理系统实现数据库的更新与维护,是测土配方施肥信息化处理的基础内容与工作。
通过所在地的地形地貌,成土母质、土壤理化性状,农田基础设施等耕地自然属性,以及层次分析法或专家直接评估求得的该属性对耕地地力的贡献率,建立关于耕地地力评价的耕地地力指数模型。
利用地理信息系统平台和耕地资源基础数据库,应用耕地地力指数模型,建立县域耕地地力评价系统,为不同尺度的耕地资源管理,农业结构调整,养分资源综合管理和测土配方施肥指导服务。
根据肥料效应田间试验分析所得到土壤养分校正系数、土壤供肥能力、不同作物养分吸收量和肥料利用率等基本参数,构建作物施肥模型,建立施肥模型库。
借助地理信息系统平台,利用建立的数据库与施肥模型库,建立配方施肥决策系统,为科学施肥提供决策依据。地理信息系统与决策支持系统的结合,形成了空间决策支持系统,解决了传统的配方施肥决策系统的空间决策问题,以及可视化问题。
将逐步完善的网络技术与已建立的耕地地力评价系统和配方决策系统结合起来,发展形成网上耕地地力评价与配方施肥决策系统,实现测土配方施肥的网络化和数据库的共享化,也可以避免软件的重复开发与资金的浪费。
用户可以在不同时间和地点,通过远程网络,输入实时测的得土壤等数据,就能方便快捷的得到农田土壤的养分供需情况及其专题图形,以及针对性施用肥料种类和施肥量等决策信息,据此可以进行科学的配肥、供肥与施肥。
测土配方施肥的实施能提高肥料使用效率,减少农业面源污染,实现农产品优质、安全、高产,农业生产节本增效。其数据的分析应用成果在县级有测土配方施肥建议,耕地基础地力评价,耕地适宜性评价等,在省级有土肥水资源合理配置,农业结构调整,粮食生产潜力评价,在国家级有全国或区域耕地质量报告,优势农产品区划,粮食承载力分析等。
在测土配方施肥中,通过地理信息技术、数据库技术、决策系统技术和网络技术的组合与集成,可以实现土壤养分等数据的管理,数据库的共享,实时施肥决策,及其成果的可视化。
在应用上,一方面可向农业生产决策部门提供服务,另一方面将在各县不断增加农田土壤养分状况调查分析测试信息及有关植物营养与施肥科研新进展的基础上,通过互联网调整各县系统信息及其输出,指导农业生产平衡施肥及作物专用复(混)合肥料的生产和应用。
信息技术促进我国测土配方施肥项目的推广和实施,及其科研成果的持续利用,提高我国的土壤养分管理技术,以及农业生产上的宏观调控与微观决策能力,进一步推进我国的农业信息化进程与产业化建设。




