土壤侵蚀预警和决策支持系统的设计与应用

土壤侵蚀严重地影响了东北黑土区的土壤质量和粮食产量。利用GIS平台结合土壤侵蚀模型,以遥感数据、田间采样数据和农户调查数据为数据源,建立了侵蚀决策方案管理数字化地块图,实现了GIS支持下的土壤侵蚀预警和侵蚀防治信息化决策,可以根据不同地块的侵蚀程度,提供不同的治理措施决策建议,实现了田块尺度水土流失预警及水土保持决策的数字化管理,建立了侵蚀黑土农区水土流失综合治理信息化管理样板。     

基于GIS的变量施肥尺度效应模拟系统

为从理论上研究变量施肥尺度效应提供可能，解决单纯利用田间试验方法研究变量施肥尺度效应存在的研究周期长、费用大且几乎得不到系统完整的结果问题，研究了变量施肥尺度效应模拟系统的设计、实现与应用。该模拟系统由数据管理、模型管理、模拟分析和决策分析四部分构成。系统通过随机数生成法或地统计分析法生成最小尺度条件下的土壤养分空间分布数据，以此为基础，采用GIS、计算机模拟技术模拟不同尺度的养分空间分布，并以肥料效应模型和产量模型计算不同尺度条件下的施肥量、产量和肥料利用效率，最后通过曲线图、三原色合成影像和GIS专题图实现形象直观地表达模拟结果。结果表明GIS空间分析和可视化技术及计算机模拟技术能在数据处理、分析和结果可视化方面为变量施肥理论研究提供有力的支持。     

新疆县级土壤养分管理及推荐施肥信息系统的设计与建立

在第一版县级农田施肥信息系统实际应用基础上，对系统从设计、内容和功能上作了进一步的改进和完善，将其建成一个可动态更新，并可持续发展应用的土壤养分管理和推荐施肥信息（GIS）系统。系统最小可实现条田级的平衡施肥决策，实现县、乡、村、条田级数据的积累。     

一种精确农业自动变量施肥技术及其实施

该文介绍一种自制的实现精确农业自动变量施肥作业的变量施肥系统。该系统基于DGPS卫星定位原理，将GPS、GIS与DDS相结合，进行施肥作业决策，决策的施肥数据写在IC卡上。当施肥机在田间工作时，通过装备在施肥机上的GPS接收的位置数据触发存储在IC卡的施肥决策指令，用该指令通过单片机去控制施肥机上的排肥轴的转速，实现精确农业自动变量施肥作业。田间试验表明，该系统能够实现精确农业意义上的变量施肥作业。     

大数据时代精准施肥模式实现路径及其技术和方法研究展望

自上世纪70年代起，我国开展了田间养分精准管理方法与技术的研究和推广，包括测土配方施肥、土壤养分测试和作物营养诊断，积累了大量土壤类型、肥力等基础数据以及农村地籍调查、农业普查、作物需肥规律等田间养分管理相关数据。但田间养分精准管理目前依旧存在重研究、轻应用，重理论、轻技术，专业分工太细，分割化、碎片化严重，传统与现代融合不够，可实际应用的产品、技术较少，农户体验差等问题。日渐成熟的信息互联、互通、互享技术与平台，功能日益强化的人工智能技术等，为实现田间养分管理走向精细化、信息化与系统化，进而为实现跨越式发展提供了契机。本文从我国农田经营分散的实际国情出发，根据精准施肥原理、认识与定位，提出了“基准+精准”模式的田间养分管理方案，以测土配方施肥为基础，结合数据挖掘技术对现有数据进行综合分析，更新制定当年田间养分管理“基准”施肥方案，包括基肥和追肥的施用数量及施用时间，同时利用云GIS可实现农田数据的空间信息化和施肥方案田块化管理的可视化，为移动端施肥方案的推送和实现田块尺度上的信息化精细管理奠定基础。以数字图像无损诊断作为技术支撑，通过机器学习作物数字图像特征参数来建立营养诊断模型，判断得出作物营养胁迫种类及程度，从而对当季田间作物长势及营养状况进行准实时监测与评价，进而实现对田间“基准”施肥方案特别是追肥施用的“精准”修正。最后通过构建“云+手持终端+数字图像”系统架构实现“基准方案推送—无损诊断—精准修订—成效反馈—方案优化”的动态实施和更新，对测土配方施肥技术体系进行完善，同时实现相关成果更新和持续利用，解决成果应用的“最后一公里”问题。     

MapInfo与Delphi集成在棉花土壤施肥推荐系统中的应用

以“农五师81团棉花土壤肥力地理信息管理及施肥推荐决策系统”为例，介绍了以MapInfo与Delphi作为开发工具，采用OLE自动化技术，集成开发应用GIS软件的方法：同时分析了开发过程中MapInfo与Delphi集成技术的实现方法，并简单介绍该决策系统的一些实现结果。     

便携式精确农作系统的构建与应用

为实现农作物生产管理的便携式和精确化。该研究以精确农业技术思想为指导,课题组已有精确作物管理模型为基础,结合Pocket PC、嵌入式GIS、SQL Server CE和GPS技术,采用系统工程思想和软构件技术,开发实现了基于Pocket PC的便携式精确农作系统。系统具有地图操作、信息管理、栽培方案设计、肥水运筹、适宜生长指标设计、因苗动态调控以及系统帮助等功能。于2007－2008年在江苏、浙江及河南示范区进行了系统的示范与应用,结果表明,系统能根据田块的实际情况设计适宜的作物生产精确管理方案,精确管理田块的水稻平均产量达10 435.3 kg/hm2,产量增幅达12.83%;精确管理田块的小麦平均产量达8124.6 kg/hm2,产量增幅达9.02%,同时减少了氮肥投入。系统的建立为精确农作管理提供了新的服务载体和应用模式。     

触摸屏技术在测土配方施肥中研究和应用

论述了测土配方施肥触摸屏的系统特点、主要功能及其应用情况。充分利用在农业部测土配方施肥项目中所获得的大量数据,实现对农业生产的指导作用,研究并开发了基于GIS的县域测土配方施肥决策触摸屏系统,通过引入触摸屏技术,实现了用触摸屏显示内容的可触摸的测土配方施肥决策触摸屏系统。该系统基于数据库技术提供了区域施肥、精准施肥、土壤养分、地力评价、土壤分布信息的查询功能,解决了大多数网上施肥决策系统功能齐全、却难以推广应用的难题。     

基于GIS的猕猴桃土壤养分评价与施肥建议模型研究

该论文以陕西省周至县为例,基于GIS技术,得到土壤养分的地域分布模型和适宜性等级划分;针对猕猴桃的生育特性,建立了养分需求模型;针对土壤养分的空间分布特点,给出具有决策指导意义的施肥建议,以提高猕猴桃果品的品质和产量;研制了基于施肥建议模型的果树施肥信息系统。该方法实现了GIS支持下的基础土壤养分数据的空间化、可视化、系统化管理,最大程度上实现了连续性的养分分布模型的构建,并对不同地域的施肥建议进行了可视化输出。该方法是实现“数字农业”和“精准施肥”目标的有益探索,具有一定的理论和实践意义。     

基于组件式地理信息系统的作物推荐施肥决策系统的实现

以新疆兵团农十二师五一农场为研究对象,选用组件式GIS技术来开发作物推荐施肥决策系统。分析了组件式地理信息系统开发的原理以及开发过程中PowerBuilder与MapX集成技术的实现方法,同时介绍了该系统总体结构、实现流程和部分功能。     

村域尺度耕地利用效益时空格局演化分析

[目的]通过分析甘肃省广河县村域耕地利用效益的时空格局演化特征,为合理利用耕地资源,提高效益水平提供更切合农民生产生活需要的依据。[方法]应用改进熵值法、GIS技术、ESDA空间分析技术。[结果]广河县10a来村域耕地利用经济效益整体呈上升趋势,社会、生态及综合效益均呈先上升后下降的趋势。耕地利用经济效益的高效区围绕在川区村域,社会效益高效区多分布在红庄村等山区村域或川区边缘村域。各村耕地利用效益具有显著的空间正自相关性,总体上村际间的相互作用呈下降趋势,局部上高—高效益区在减少且以头家村等川区村域为中心的高—高类型区逐步向广河县西南方的村域转移。[结论]村域尺度效益评价更能具体反映农民对耕地的利用情况,并根据效益的高低集聚特征做出科学有效的调整措施。广河县应加快构建新型农业经营体系,形成村域间社会事业发展合力。     

针对农户地块的施肥决策支持系统的设计与实现

针对中国耕地管理单元散乱、施肥盲目性大的现状,以地块为施肥单元的决策支持系统可以为农户提供更精确的按需定位的施肥指导。以海伦市光荣村为例,以遥感数据、田间采样数据、农户调查数据为数据源, 利用GIS和地统计学的研究方法建立基于农户地块的施肥决策方案管理单元图, 根据长期定位实验数据和养分平衡原理设计施肥模型;在Super Map Object平台上研制开发了光荣村施肥决策支持系统,实现了针对农户承包地块的可视化的施肥指导平台。利用该平台帮助农民按需施肥,从而减少施肥盲目性,促进黑土区土壤生态修复,保护生态环境。     

成都平原不同秸秆还田模式下稻麦轮作农田系统能值分析

[目的]探索成都平原高产条件下稻麦轮作农田系统适宜的秸秆还田模式,为区域秸秆资源的农业循环再利用和农田系统的可持续发展提供一定的实践指导与科学依据。[方法]在田间定位试验中,设置了常规施肥(CF)、秸秆半量还田(CFS1)、秸秆全量还田(CFS2)和秸秆1.5倍量还田(CFS3)4种施肥模式,应用能值分析方法探讨了不同农田系统的能值投入产出总量、结构及综合指标的变化。[结果](1)从能值结构看,较CF模式,秸秆还田模式降低了农田系统能值投入中工业辅助能的比重,增强了系统的自给能力,并提高了系统总能值产出;(2)从能值指标看,较CF模式,秸秆还田模式提高了农田系统的净能值产出率、能值投入率、能值反馈率、能值生产力和能值—劳动生产率,降低了环境负载率,有效提升了农田系统的可持续发展性能,增强了系统的发展潜力,其中CFS2和CFS3模式的养分物质内部循环利用率较高,环境负载率较小,有利于农田系统的持续、高效运行。[结论]CFS2和CFS3模式是成都平原稻麦轮作农田较优的秸秆还田生产模式。     

水土保持生态效应评价专家系统研发

水土保持生态效应评价已成为当前水土保持研究的热点.水土保持生态效应评价的目的是通过对水土保持各类单项或综合治理措施生态效应的评价,为政府部门决策提供依据.目前,亟需研发专门的水土保持生态效应评价专家系统对这一领域积累的大量的专家知识进行快速、智能评价.本文在收集整理大量领域专家知识的基础上,采用产生式规则构建了水土保持生态效应评价知识库,并利用可视化开发程序语言VC++将专家系统技术与地理信息系统技术相互集成,研制开发了一个界面友好、操作简单的水土保持生态效应评价专家系统,旨在为水土保持生态效应评价提供高效、智能的决策工具.     

基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥方法

当前农民过量和不平衡施用化肥现象严重,导致肥料利用率降低,影响到农田的可持续利用。因此,发展适合我国农业生产特点的养分管理和施肥方法尤为重要。本文介绍了基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥新方法,该方法是以改进的SSNM （Site-specific Nutrient Management）和改进的QUEFTS （Quantitative Evaluation of the Fertility of Tropical Soils）模型为指导的养分管理和推荐施肥为原则,同时考虑大、中微量元素的全面平衡,并应用计算机软件技术把复杂和综合的养分管理原则智能化形成可为当地技术推广人员掌握的Nutrient Expert推荐施肥专家系统软件。Nutrient Expert推荐施肥专家系统软件在用户回答一些简单问题后就能给出基于作物栽培管理措施的推荐施肥套餐,包括作物种植密度、目标产量、推荐的养分用量及其可选用的物化的肥料用量,同时根据预知的作物生长季节推荐施肥的最佳时间和次数。通过跨区域田间多点验证试验证明,基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥方法是一种简单的易于掌握的作物增产增收、提高肥料利用率和保护环境的新方法。     

湖北省水土保持监测站点的空间优化布局

[目的]对湖北省水土保持监测站点空间优化布局进行探究,为该区水土保持监测系统的完善、水土保持科学管理与决策提供支撑。[方法]收集湖北省土壤侵蚀相关资料,利用GIS空间分析功能开展湖北省土壤侵蚀强度分级评价,在此基础上应用尺度理论对监测站点进行空间优化布局,并对优化结果进行分析验证。[结果]经过优化研究,湖北省共需布设86个监测点,其中一级尺度12个监测点,二级尺度26个监测点,三级尺度布设48个监测点。经泰森多边形验证,优化后的站点布设合理,控制突出,层次分明。[结论]湖北省丹江口水库周边山地丘陵水质维护保土区、南阳盆地及大洪山丘陵保土农田防护区和鄂渝山地水源涵养保土区水土流失严重,需要在现有基础上进一步增加水土保持监测站点密度;江汉平原及周边丘陵农田防护人居环境维护区等地区水土流失轻微,可适当减少水土流失监测站点数量。     

精确灌溉与施肥自动化管理系统的研制与实现

精准灌溉与施肥自动管理系统是利用人工智能技术，在收集气象资料和田间试验的基础上，依据农田水量平衡原理与作物目标产量及土壤养分状况、土壤类型、土壤墒情等资料信息，采用C语言编程而建立的。控制器以单片机为核心，高精度土壤水分探测仪、喷灌、施肥罐与控制器相连接，形成一个完整的土壤水分探头水分传感，控制器采集数据，通过人机对话与菜单选择相结合的方式，自动给出作物各生育期所需灌水量和施肥量，由控制器控制喷灌流量，自动完成灌溉施肥过程。系统可针对不同的作物、不同地域、不同时期的气候与作物生长状况，判断土壤储水量是否下降至作物灌水的下限指标，根据作物需肥量，精确确定灌溉和施肥量；系统在运行时，可以根据地块的宽度自动调节喷灌射程，还可根据地块面积划分为若干个小区，根据肥料的兼溶性，配制肥料，自动调节肥料的喷施浓度，喷施流量，实现自动精确灌溉施肥。系统可提供小麦、玉米、棉花等7种作物精准灌溉与施肥的决策实施方案，并具有良好的扩展性。     

GIS支持下的工矿废弃地复垦利用方案决策研究——以湖北省黄石市阳新县七约山矿区为例

[目的]探讨土地复垦评价及其方案决策方法。[方法]在借鉴国内外相关研究成果和经验的基础上,针对工矿废弃地复垦利用的特点,将特尔斐法、层次分析法(AHP)与GIS技术相结合,选择湖北省黄石市阳新县七约山矿区进行实证研究。[结果]界定了工矿废弃地的内涵,建立了试验区数字高程模型,提出了评价的指标体系,确定了宜耕、宜园、宜林、宜草的复垦方向,较好地解决了以往土地复垦研究中较难克服的由于数据精度引起的决策偏差等问题。[结论]该研究数据时效性和精度较高,研究模型简单实用,研究结果通过实际操作证实误差较小,研究方法具有很好的应用前景。