WebGIS支持下的黑土农田施肥决策支持系统--以黑龙江省双城市为例

以双城市农田耕层0-20 cm采样数据和土壤图、区划图、土地利用图为基础,通过地统计学和空间叠加分析方法,生成了施肥管理图.并以长期田间试验和施肥模型为依据,建立了推荐施肥指导数据库和专家系统.在ArcGIS Server平台上,利用JAVA Script编程语言开发了双城市施肥决策支持系统.该系统可以在全市范围内按照不同的地力和养分等级进行施肥指导.系统操作简便,可视化程度高,可以帮助农户获得合理的施肥建议,可为决策者对区域土壤养分动态变化的监测和管理提供数据支持,为促进农村信息化建设、提高土壤肥力质量和作物产量,保护生态环境提供了基于GIS的信息化管理平台.     

基于组件式GIS的施肥专家决策支持系统开发和应用

通过田间试验建立基于土壤肥力的红壤旱地和水田的平衡施肥模型,利用组件式地理信息系统技术(Component Geographic Information System,ComGIS),在Visual Basic环境下嵌入MapObjects,结合数据库技术、专家系统技术,针对典型红壤丘陵区－江西余江县开发了县级尺度的施肥专家决策支持系统。在管理余江县基础地理、土壤、农业经济等信息的基础上,分析了江西余江县土壤养分的空间变异,通过离散化技术生成施肥单元,基于施肥单元进行了县域尺度水田和旱地作物的施肥指导。     

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。     

基于组件式GIS——ArcGIS Engine的县域测土配方施肥专家决策支持系统开发和应用

利用组件式地理信息系统技术（Component Geographic Information System,ComGIS）,在Visual Basic环境下嵌入ArcGIS Engine,结合数据库技术、专家系统技术,针对典型冀东山麓平原区——河北省唐山市丰南区开发了县域测土配方施肥专家决策支持系统。在管理丰南区基础地理、土壤、农业经济等信息的基础上,分析了丰南区土壤养分的空间变异,通过离散化技术生成了土壤养分三维空间数据,基于会员和非会员两种形式进行了县域尺度测土配方施肥指导。     

膜下滴灌条件下加工番茄施肥推荐与决策支持系统的建立

以新疆兵团农八师143团为例,针对土壤信息数据在农业生产中的重要作用,综合应用作物平衡施肥原理、数据库技术、Delphi技术,依据区域土壤肥力、质地类型,番茄需肥特点等众多特点,以条田为操作单元,建立了集土壤养分管理、专家施肥推荐、SQL信息查询等功能于一体的膜下滴灌条件下加工番茄施肥推荐与决策支持决策系统。     

基于GIS的村级小麦玉米高产高效管理系统构建与验证

小农户是我国农业生产的主体,由此导致生产中存在产量和资源利用效率地块间变异大的问题。为了提高作物的产量和氮肥利用效率,实现小农户地块的精准管理,本文以GIS技术为平台,利用C#语言,建立村级小麦玉米高产高效管理系统,并通过田间对比试验和农户调研分别进行了系统效果的验证及其可行性评价。结果表明,该系统以农户地块为单元,通过信息查询、分析、作物管理决策、系统管理等功能模块,实现了村域每个农户地块的高产高效（氮肥高效）技术推荐。两年22个对比试验结果表明,与农民习惯相比,系统推荐的高产高效处理小麦季平均增产10.8%,氮肥偏生产力提高28.5%;玉米季平均增产10.3%,氮肥偏生产力增加16.9%,实现小麦玉米产量和氮肥利用效率的同步提高。农户调研结果表明,农户对推荐系统的认可程度较高,利用该系统进行技术推荐具有可行性;农户对小麦玉米的各项推荐技术认知度较高,但采用率差异较大,其中小麦优良品种采用率可达94%,但小麦精量播种技术的采用率只有29%,玉米增密技术和晚收技术的采用率仅仅2%和35%;受科技人员技术推荐影响较大的试验户和辐射户的认知率与采用率均高于普通农户,说明通过技术服务可以促进小麦玉米高产高效管理技术的应用。总之,本系统实现了小农户地块作物管理技术的辅助决策,具有显著增产增效作用,可以为村级实现大面积的作物高产高效提供支持。     

山区耕地细碎化对农户耕地撂荒的影响

研究山区耕地细碎化对耕地撂荒的影响对保障山区粮食安全、促进山区耕地整治与可持续利用具有重要意义。该研究以贵州省剑河县白都村为例,基于无人机高分辨率影像数据和农户调查数据,在提取农户耕地地块空间信息数据的基础上,选取综合指标测度法对农户耕地地块细碎程度进行刻画,从地块和农户两个层面分别运用Logistic和Tobit模型分析耕地地块细碎化对农户耕地撂荒的影响,探析农户耕地细碎化程度与其撂荒规模之间的关系。结果表明：1)研究区耕地细碎化程度较高,耕地撂荒现象严重。农户平均地块面积为0.044 hm²,平均耕地撂荒占比为29.50%;2)从地块层面看,耕地地块细碎化会加剧耕地撂荒,其中地块耕作距离对农户耕地撂荒具有显著的正向作用,地块面积对农户耕地撂荒具有显著的负向作用,且地块面积对农户耕地撂荒的作用强度高于地块耕作距离;3)从农户层面看,农户耕地细碎化程度越高,耕地撂荒规模愈大,农户耕地细碎化指数每提升10%,其耕地撂荒比例增加4.22%。研究结果可为推动山区细碎耕地资源的可持续利用与管理提供借鉴。     

基于WebGIS的棉田土壤肥力信息管理及施肥决策系统

本文以新疆兵团农七师125团为例,针对土壤信息数据在农业生产中的重要作用,综合应用作物平衡施肥原理、数据库技术、WebGIS技术、Java技术及专家系统技术,依据区域土壤肥力、质地类型,不同棉花品种需肥特点等众多特点,以条田为操作单元,建立了集棉田土壤养分管理、专家施肥推荐、SQL信息查询以及远程土壤养分数据管理等功能于一体的新疆农七师125团棉田土壤养分信息管理与作物推荐施肥系统。     

分散经营条件下烤烟精准养分管理研究

【目的】西南烤烟种植区的典型特征是"缓坡条件"和"分散经营",基于自然地块的变量施肥技术体系,研究分散经营条件下烤烟养分分区管理,以探讨分散经营条件下作物精准施肥的经济效益和应用可行性。【方法】分散经营土壤养分管理分区的基本步骤:计算土壤养分插值,以地块为单元统计土壤养分,依据施肥模型针对地块进行肥料养分推荐、聚类分析地块肥料养分,形成针对地块的养分管理分区。在云南宜良县,以50×50 m的网格进行土壤取样,应用地统计方法进行土壤养分空间变异分析、Kriging方法进行空间插值、空间叠加分析方法统计地块养分、聚类分析方法建立养分管理分区,大田试验检验养分分区管理方法的应用效果。【结果】研究结果表明,试验地块为中等肥力,土壤养分存在区域分布特征,适合分区养分管理。地统计分析显示,土壤养分变异主要来源于结构因素,可以进行地统计分析和空间插值,满足精准养分分区管理的要求。无机氮的有效变程最小,控制采样密度,缓坡农田和分散经营条件下精准养分管理的网格采样间距在50 m左右。根据空间分析结果,结合施肥指标体系,提出了111块烟田的推荐施肥量,并通过聚类分析的方法将111块农田的肥料养分推荐量分为8个管理区。与对照相比,烤烟精准养分分区管理可以节约氮、磷肥料分别为10.7%、10.3%,氮、磷养分投入分别节约成本43.2yuan/hm2、50.0 yuan/hm2,因增加钾素养分投入增加成本6.9 yuan/hm2,累计节省肥料成本86.3 yuan/hm2。烤烟产量、上等烟比例、均价、产值均有增加,其中,产量增加幅度6.7%~14.5%,平均增产10.6%;上等烟比例增加幅度4.2%~13.0%,平均增加7.3%;均价增加幅度0.13~0.54 yuan/kg,平均增加0.48 yuan/kg;产值增加幅度7.50~18.3%,平均增加14.0%;与常规施肥相比,分散经营条件下烤烟精准养分管理使烤烟增产增收5454.63 yuan/hm2,节本增效5140.9 yuan/hm2。【结论】以地块为操作单元建立养分管理分区的方法不仅能够节省肥料,增加农田收益,还能够有利于分散经营农户组织实施,对精准施肥技术应用具有理论和实践意义。     

村级农田施肥专家系统设计与应用

[目的]实现田块尺度的施肥决策和精准施肥,达到测土配方施肥成果数字化延伸。[方法]采用GIS组件ArcEngine,将GIS,RS,GPS和农业专家技术进行集成,以遥感影像为索引,建立基于农户田块为基本管理单元的触摸屏村级农田施肥专家系统。并以犍为县定文镇炮房村为案例区进行了实际应用。利用四川省2005—2009年"3414"试验数据,结合区域实际,构建了系统的主要粮油作物推荐施肥模型。[结果]该系统不但实现了田块尺度的施肥决策和养分管理,同时还具备农田基本信息、缺素诊断、病虫害防治、政策法规和安全常识等查询功能。[结论]该系统具有界面友好,操作简单明了的特点,并在村级田块尺度上实现了精确施肥。     

基于DSSAT模型的氮肥管理下华北地区冬小麦产量差的模拟

为了评价氮肥管理对华北地区冬小麦产量差的影响,利用大田试验数据和田间调查的方法,应用DSSAT模型分析了吴桥不同氮肥水平下冬小麦多年平均可获得产量及产量差,并研究了不同地块产量差和氮肥农学效率差的分布。结果表明,不同地块冬小麦产量差异显著,但产量变异较小,地块间施肥水平存在明显差异,且变异较大。模型分析确定222 kg/hm2为最佳施氮肥量,对应的最大可获得产量为7618 kg/hm2,地块产量与最大可获得产量有较大差距,当地冬小麦产量具有一定的提升空间。75%的农户地块的施氮量高于最佳施氮量,且氮肥农学效率普遍偏低。因此,生产中应优化氮肥管理方案,适当减氮并调整施肥时期和改进技术,提高氮肥农学效率,以实现冬小麦生产高产高效。在保障国家粮食安全和保护自然环境双重压力的背景下,通过合理的氮肥管理来缩减冬小麦产量差对提高中国粮食总产及保持农业可持续发展具有重要的意义。     

基于C-D生产函数模型的陕北农村土地利用生态经济分析--以延安市赵庄村为例

以陕北延安市城郊赵庄村为研究对象,以农户地块调查和土壤类型相结合,选取了高、中、低收入农户共33户进行了实地调查,其中涉及到298块地块和14种土地利用方式,28种分析单元。在C—D生产函数模型分析基础上,将地块尺度和流域尺度结合起来进行城郊农村土地生态经济适宜性分析,探索生态效益和经济效益的融合点。研究结果表明,除部分红土类型外,延安市赵庄村大多数土地的生态类型对于农业基本是适宜的。但是除部分对于比较传统的种植业高度适宜外,其他都基本适宜,适宜度并不很高。对于传统的种植作物,如玉米、谷糜,在以后的管理中,要提高经济效益,需要多施有机肥,做到合理施肥。对于小瓜、大棚蔬菜等特色种植业,应以提高技术水平为主,提高其经济效益。对于豆类、白菜种植来说,劳动力对其产量影响程度很小;对于薯类和萝卜,技术水平对其影响可以忽略。     

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。     

基于GIS的测土配方施肥管理模型研究——以宣城市广德县邱村镇邱村为例

以宣城市广德县邱村镇邱村为例,依据其农业生产实际情况,通过对研究区域农户的生产管理调查,对生产管理条件相对一致的农户合并成农田承包组作为施肥管理单元,应用3S技术研究同一土种土壤pH值及养分的空间变异,并进行施肥推荐,旨在充分发挥土壤潜力,提高肥料利用率,为精准测土配方施肥探索有效的发展模式。     

基于农村土地承包经营权确权数据的测土配方施肥方案手机短信发布技术研究

测土施肥方案短信发布是施肥方案传达最为经济、便捷和易接受的方式,农村土地承包经营权确权数据是全国性的农村土地经营权最为翔实的数据,其地块编码等字段有着法定性、唯一性、终生性的特点。本研究利用农村土地承包经营权确权数据的特点,为测土配方施肥方案手机短信发布提供支持,重点阐述了基于农村土地承包经营权确权数据的测土配方施肥方案短信发布技术的四大关键环节。结果表明:基于农村土地承包经营权确权数据的测土配方施肥方案短信发布技术理论和技术上切实可行,实现了网络全覆盖、空间全覆盖的测土配方施肥方案的发布技术、扩展了测土配方施肥方案短信平台推广应用空间边界和时间边界。为测土配方施肥方案发布提供了新的思路和技术支持,对测土配方施肥项目的更加深入推广应用有着重要意义。     

Nutrient Expert养分专家系统——基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法

<正>我国农业主要以农户经营为主体,复种指数高,作物种植茬口紧,依据土壤测试指导施肥存在测试推荐不及时和成本高等难题。中国农业科学院农业资源与农业区划研究所与国际植物营养研究所合作研创了小麦和玉米基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法。同时结合计算机技术,建立问答式界面,把复杂的施肥原理简化为农技推广部门和农民方便使用的养分管理专家系统-Nutrient Expert,简称NE系统。NE系统通过了解过去3~5年的产量水平和施肥历史就可以完成施肥推荐,既适合指导农户,也适合大面积区域     

基于JSP的棉花施肥管理决策系统的设计与实现

根据膜下滴灌棉田水肥管理的要求,在建立施肥模型和施肥方案的基础上,综合气候条件、区域土壤肥力状况、棉花需肥规律、土壤供肥性能与施肥模型等众多因素,以新疆兵团农五师81团为系统试行和试验地点,利用JSP+SQL,构建了基于JSP的棉花施肥管理决策系统,实现了条田信息管理、智能化施肥决策和数据信息管理的集成。结果表明本系统可为用户提供科学合理的施肥方案,以较少的投入产生较大的经济效益。     

基于语义本体的柑橘肥水管理决策支持系统

利用信息技术实现柑橘精准生产管理是果树信息化管理的重点和难点。该文针对山地果园肥水信息化精准管理问题,研发了基于语义本体的柑橘肥水管理决策支持系统。柑橘肥水语义本体是决策支持系统的核心,它以资源描述框架三元组整合涉农信息。系统实现了施肥、生理病害防治和排灌监测3个功能。系统验证结果表明:1)施肥查询模块能够根据树龄、施肥时期、土壤质地、地形和产量5个因素计算氮、磷、钾施肥量,经216组数据验证其输出正确率100%;2)经100组涵盖12种营养素缺乏和过剩生理病害数据验证,病症查询模块能够根据输入病症正确判断生理病害;3)排灌检测模块能根据不同土壤质地对排灌实时监测,经小型气象站获取的土壤含水率数据验证,系统正确预警率达100%。经361组性能测试数据结果表明系统平均响应时间在0.23 s(浏览器端应用)和0.58 s(手机端应用)内,具备较优性能。该研究为农业领域知识建模和异构多源数据整合等问题提供了可行方案。     

基于数据包络分析和人工神经网络的变量施肥决策方法研究

采用数据包络分析(DEA)方法评价玉米施肥单元的投入产出技术效率，把非DEA有效的单元进行投影，使之DEA有效，所获得的投影数据供神经网络训练使用。建立3层BP神经网络模型，以土壤养分和产量为输入，以施肥量为输出，并结合输入输出的价格因素扩展模型，实现利润最大化决策。该模型既为充分使用所有试验数据引入了可行方法，又弥补了传统施肥决策方法中非线性关系描述的不足。应用表明，该模型可以揭示施肥单元的需肥特性和提供最佳施肥方案，目标产量不超过9750 kg/hm²时，预测结果较合理。     

平原地区农田土壤养分变异与合理取样研究

本文以随机抽样方法取样、土壤养分系统研究法评价土壤养分状况 ,研究了华北平原地区及浙江绍兴水网平原农田土壤养分变异特性。通过分析不同村地块、同村地块不同取样方( 10 0× 10 0 m2 )、同取样方不同农户地块土壤养分的差异 ,结果表明 ,经过多年实行以家庭承包分散经营为主的生产方式之后 ,土壤养分地域性的差异仍然大于不同农户经营的相邻地块间的差异 ,这便为区域性的土壤养分管理和合理推荐施肥提供了依据。通过对两个平原地区大约2 0 hm2 面积的粮田进行抽样调查和统计分析 ,结果显示 ,同一取样区域土壤养分变异不大 ,多数养分的频数分布在 1～ 2个分级范围。根据统计学原理进行抽样估计 ,在两个平原地区面积大约2 0 hm2 的粮田上 ,用随机取样方法选择 8个农户地块取样 ,从统计上来说基本能满足其土壤肥力评价要求。