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土壤信息系統(tǒng)在確定施肥方案時(shí)的重要作用
來源： 類別：技術(shù)文章 更新時(shí)間：2013-11-29 閱讀次
地理信息系統(tǒng)（GIS）是近年來農(nóng)業(yè)科學(xué)研究領(lǐng)域引人的一項(xiàng)新技術(shù)，它的應(yīng)用將對我國農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。該技術(shù)是集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、管理科學(xué)為一體的高新技術(shù)。
GIS用于農(nóng)田土地?cái)?shù)據(jù)管理，查詢土壤、水文、氣象氣候、作物苗情和產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，并能夠方便地繪制各種專題地圖，也能采集、編輯、統(tǒng)計(jì)分析不同類型的空間數(shù)據(jù)。利用GIS的區(qū)域空間分析、多要素綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測的能力，可產(chǎn)生多層次、高質(zhì)量的土壤空間信息叫。國際上許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將GIS等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于土壤養(yǎng)分檢測和平衡施肥當(dāng)中，國內(nèi)也有一些研究者應(yīng)用GIS等技術(shù)從事了大量的有關(guān)方面的工作，但以GIS為技術(shù)核心制作的土壤養(yǎng)分信息專家系統(tǒng)在平衡施肥中的應(yīng)用仍然較少。
1.專家系統(tǒng)的制作思路
專家決策系統(tǒng)由農(nóng)業(yè)綜合數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、推薦施肥子系統(tǒng)、信息管理與分析子系統(tǒng)三部分組成，也就是一個(gè)三維系統(tǒng)，三個(gè)子系統(tǒng)之間相互聯(lián)系相互制約，構(gòu)成一個(gè)多層次的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)系統(tǒng)包含以下內(nèi)容。
一維：農(nóng)業(yè)綜合數(shù)據(jù)庫
系統(tǒng)土壤資源、作物種植布局、耕地土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀、化驗(yàn)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
二維：推薦施肥技術(shù)系統(tǒng)
測土配方施肥技術(shù)、水肥管理技術(shù)、栽培管理技術(shù)。
三維：信息管理分析系統(tǒng)
空間數(shù)據(jù)分析、屬性數(shù)據(jù)分析、描述模型分析、數(shù)據(jù)模型分析。
系統(tǒng)的建立步驟分5個(gè)階段：數(shù)據(jù)的采集：包括多次土壤養(yǎng)分調(diào)查數(shù)據(jù)、長期的定位試驗(yàn)和田間各類肥效試驗(yàn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的預(yù)處理，由于空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和使用方法不同，需要分別設(shè)計(jì)和組織成為不同的數(shù)據(jù)文件，并建立數(shù)據(jù)庫。計(jì)算機(jī)處理，在Arc/info、Arcview等地理信息系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)庫語言的支持下，建立起空間及屬性數(shù)據(jù)庫，并能進(jìn)行各種空間分析。推薦施肥分區(qū)和專家模型系統(tǒng)的建立，根據(jù)各種專題圖件、擬訂分區(qū)指標(biāo)，并結(jié)合土坡養(yǎng)分現(xiàn)狀、種植制度、肥料配方、施用方法、作物類型、綜合栽培技術(shù)等，建立概念模型系統(tǒng)和推薦施肥系統(tǒng)。提交有關(guān)圖件和針對不同區(qū)域、不同作物提供的推薦施肥專家系統(tǒng)，促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)向低成本、高效益、高效率、集約化的方向持續(xù)發(fā)展。
土壤養(yǎng)分信息專家系統(tǒng)涵蓋信息查詢系統(tǒng)、推薦施肥系統(tǒng)兩部分內(nèi)容，系統(tǒng)的制作應(yīng)用了MO地圖控件和VB語言。首先建立整個(gè)區(qū)域的土壤養(yǎng)分含量和變異圖集數(shù)據(jù)庫、各種肥料田間試驗(yàn)示范效果數(shù)據(jù)庫、農(nóng)作物種植區(qū)劃分類數(shù)據(jù)庫、環(huán)境設(shè)置數(shù)據(jù)庫、信息查詢數(shù)據(jù)庫、推薦施肥知識(shí)庫等等，在此基礎(chǔ)上形成土壤信息查詢和推薦施肥在內(nèi)的專家系統(tǒng)。
2.專家系統(tǒng)的作用和意義
專家系統(tǒng)包括全省土壤養(yǎng)分變異、區(qū)域養(yǎng)分現(xiàn)狀、肥料專家、推薦施肥、肥料配方等；以圖、文、表、多媒體技術(shù)提供出各種植區(qū)域的土坡養(yǎng)分狀況、施肥數(shù)量、施肥時(shí)期、施肥方法以及土壤肥料專家的決策建議等；對全省各區(qū)域多種作物進(jìn)行氮、磷、鉀和中微量元素肥料使用數(shù)量的推薦，它可以通過用戶自定義推薦，也可以基于全省土壤肥料信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢推薦。
專家系統(tǒng)的應(yīng)用非常方便，例如，用戶需要了解某一地域的耕地土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀，只需點(diǎn)擊土壤信息地圖集，就可以打開不同年份、不同養(yǎng)分的養(yǎng)分含量分布圖，直觀到全省或某一個(gè)地域的養(yǎng)分含量信息。
另外，系統(tǒng)可以查詢小麥、玉米、棉花等作物的平衡施肥方案和水肥管理要點(diǎn)，如用戶需要了解某一地域種植某一作物時(shí)使用什么肥料、施用多少肥料合適，就可以點(diǎn)擊平衡施肥信息菜單，選擇好作物品種，在圖上確定地點(diǎn)，即可出現(xiàn)該地的施肥配方和施肥的技術(shù)要點(diǎn)；系統(tǒng)還可以設(shè)置不同時(shí)期農(nóng)產(chǎn)品和農(nóng)用物資市場價(jià)格，做到實(shí)時(shí)更新，得到當(dāng)前最佳施肥推薦方案。
系統(tǒng)的形成一方面從屏幕上可以直接看出全省土壤養(yǎng)分的時(shí)空變異，在變異中總結(jié)規(guī)律，便于各級主管部門有針對性地制定農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的肥料管理對策；另一方面，對農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣人員和農(nóng)民可以直接應(yīng)用系統(tǒng)查詢肥料的經(jīng)濟(jì)合理施用數(shù)量、各種肥料的使用比例以及相應(yīng)的水肥管理技術(shù)。
3.專家系統(tǒng)的開發(fā)前景
我國加人WTO后，農(nóng)業(yè)以及與它相關(guān)的產(chǎn)業(yè)將面臨著越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如何應(yīng)用新技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效益，是今后農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的重點(diǎn)。
建立土坡養(yǎng)分信息系統(tǒng)的目的，就是為農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣、化肥生產(chǎn)和銷售等不同層次的決策者提供一個(gè)有效的工具，以便很方便地根據(jù)不同地域土壤條件和作物需求，進(jìn)行區(qū)域性肥料和養(yǎng)分資源的合理規(guī)劃和配置，使肥料的生產(chǎn)和調(diào)配更適合于當(dāng)?shù)氐耐寥罈l件，達(dá)到進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的目標(biāo)。
土壤養(yǎng)分信息專家系統(tǒng)在Windows、Office等軟件的支持下即可應(yīng)用，查詢土壤養(yǎng)分、肥料配方、施肥技術(shù)等信息，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，這一技術(shù)很快就能夠在農(nóng)業(yè)、化工、環(huán)境等部門得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)也將影響農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)的方式、方法和理念，這一技術(shù)的進(jìn)步對提高土壤養(yǎng)分資源的管理和利用水平，提高農(nóng)業(yè)科技水平將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
GIS用于農(nóng)田土地?cái)?shù)據(jù)管理，查詢土壤、水文、氣象氣候、作物苗情和產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，并能夠方便地繪制各種專題地圖，也能采集、編輯、統(tǒng)計(jì)分析不同類型的空間數(shù)據(jù)。利用GIS的區(qū)域空間分析、多要素綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測的能力，可產(chǎn)生多層次、高質(zhì)量的土壤空間信息叫。國際上許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將GIS等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于土壤養(yǎng)分檢測和平衡施肥當(dāng)中，國內(nèi)也有一些研究者應(yīng)用GIS等技術(shù)從事了大量的有關(guān)方面的工作，但以GIS為技術(shù)核心制作的土壤養(yǎng)分信息專家系統(tǒng)在平衡施肥中的應(yīng)用仍然較少。
1.專家系統(tǒng)的制作思路
專家決策系統(tǒng)由農(nóng)業(yè)綜合數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、推薦施肥子系統(tǒng)、信息管理與分析子系統(tǒng)三部分組成，也就是一個(gè)三維系統(tǒng)，三個(gè)子系統(tǒng)之間相互聯(lián)系相互制約，構(gòu)成一個(gè)多層次的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)系統(tǒng)包含以下內(nèi)容。
一維：農(nóng)業(yè)綜合數(shù)據(jù)庫
系統(tǒng)土壤資源、作物種植布局、耕地土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀、化驗(yàn)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
二維：推薦施肥技術(shù)系統(tǒng)
測土配方施肥技術(shù)、水肥管理技術(shù)、栽培管理技術(shù)。
三維：信息管理分析系統(tǒng)
空間數(shù)據(jù)分析、屬性數(shù)據(jù)分析、描述模型分析、數(shù)據(jù)模型分析。
系統(tǒng)的建立步驟分5個(gè)階段：數(shù)據(jù)的采集：包括多次土壤養(yǎng)分調(diào)查數(shù)據(jù)、長期的定位試驗(yàn)和田間各類肥效試驗(yàn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的預(yù)處理，由于空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和使用方法不同，需要分別設(shè)計(jì)和組織成為不同的數(shù)據(jù)文件，并建立數(shù)據(jù)庫。計(jì)算機(jī)處理，在Arc/info、Arcview等地理信息系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)庫語言的支持下，建立起空間及屬性數(shù)據(jù)庫，并能進(jìn)行各種空間分析。推薦施肥分區(qū)和專家模型系統(tǒng)的建立，根據(jù)各種專題圖件、擬訂分區(qū)指標(biāo)，并結(jié)合土坡養(yǎng)分現(xiàn)狀、種植制度、肥料配方、施用方法、作物類型、綜合栽培技術(shù)等，建立概念模型系統(tǒng)和推薦施肥系統(tǒng)。提交有關(guān)圖件和針對不同區(qū)域、不同作物提供的推薦施肥專家系統(tǒng)，促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)向低成本、高效益、高效率、集約化的方向持續(xù)發(fā)展。
土壤養(yǎng)分信息專家系統(tǒng)涵蓋信息查詢系統(tǒng)、推薦施肥系統(tǒng)兩部分內(nèi)容，系統(tǒng)的制作應(yīng)用了MO地圖控件和VB語言。首先建立整個(gè)區(qū)域的土壤養(yǎng)分含量和變異圖集數(shù)據(jù)庫、各種肥料田間試驗(yàn)示范效果數(shù)據(jù)庫、農(nóng)作物種植區(qū)劃分類數(shù)據(jù)庫、環(huán)境設(shè)置數(shù)據(jù)庫、信息查詢數(shù)據(jù)庫、推薦施肥知識(shí)庫等等，在此基礎(chǔ)上形成土壤信息查詢和推薦施肥在內(nèi)的專家系統(tǒng)。
2.專家系統(tǒng)的作用和意義
專家系統(tǒng)包括全省土壤養(yǎng)分變異、區(qū)域養(yǎng)分現(xiàn)狀、肥料專家、推薦施肥、肥料配方等；以圖、文、表、多媒體技術(shù)提供出各種植區(qū)域的土坡養(yǎng)分狀況、施肥數(shù)量、施肥時(shí)期、施肥方法以及土壤肥料專家的決策建議等；對全省各區(qū)域多種作物進(jìn)行氮、磷、鉀和中微量元素肥料使用數(shù)量的推薦，它可以通過用戶自定義推薦，也可以基于全省土壤肥料信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢推薦。
專家系統(tǒng)的應(yīng)用非常方便，例如，用戶需要了解某一地域的耕地土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀，只需點(diǎn)擊土壤信息地圖集，就可以打開不同年份、不同養(yǎng)分的養(yǎng)分含量分布圖，直觀到全省或某一個(gè)地域的養(yǎng)分含量信息。
另外，系統(tǒng)可以查詢小麥、玉米、棉花等作物的平衡施肥方案和水肥管理要點(diǎn)，如用戶需要了解某一地域種植某一作物時(shí)使用什么肥料、施用多少肥料合適，就可以點(diǎn)擊平衡施肥信息菜單，選擇好作物品種，在圖上確定地點(diǎn)，即可出現(xiàn)該地的施肥配方和施肥的技術(shù)要點(diǎn)；系統(tǒng)還可以設(shè)置不同時(shí)期農(nóng)產(chǎn)品和農(nóng)用物資市場價(jià)格，做到實(shí)時(shí)更新，得到當(dāng)前最佳施肥推薦方案。
系統(tǒng)的形成一方面從屏幕上可以直接看出全省土壤養(yǎng)分的時(shí)空變異，在變異中總結(jié)規(guī)律，便于各級主管部門有針對性地制定農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的肥料管理對策；另一方面，對農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣人員和農(nóng)民可以直接應(yīng)用系統(tǒng)查詢肥料的經(jīng)濟(jì)合理施用數(shù)量、各種肥料的使用比例以及相應(yīng)的水肥管理技術(shù)。
3.專家系統(tǒng)的開發(fā)前景
我國加人WTO后，農(nóng)業(yè)以及與它相關(guān)的產(chǎn)業(yè)將面臨著越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如何應(yīng)用新技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效益，是今后農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的重點(diǎn)。
建立土坡養(yǎng)分信息系統(tǒng)的目的，就是為農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣、化肥生產(chǎn)和銷售等不同層次的決策者提供一個(gè)有效的工具，以便很方便地根據(jù)不同地域土壤條件和作物需求，進(jìn)行區(qū)域性肥料和養(yǎng)分資源的合理規(guī)劃和配置，使肥料的生產(chǎn)和調(diào)配更適合于當(dāng)?shù)氐耐寥罈l件，達(dá)到進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的目標(biāo)。
土壤養(yǎng)分信息專家系統(tǒng)在Windows、Office等軟件的支持下即可應(yīng)用，查詢土壤養(yǎng)分、肥料配方、施肥技術(shù)等信息，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，這一技術(shù)很快就能夠在農(nóng)業(yè)、化工、環(huán)境等部門得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)也將影響農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)的方式、方法和理念，這一技術(shù)的進(jìn)步對提高土壤養(yǎng)分資源的管理和利用水平，提高農(nóng)業(yè)科技水平將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
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