GIS技術(shù)“精確”服務(wù)農(nóng)業(yè)

◇文/王志堅(jiān)

GIS技術(shù)“精確”服務(wù)農(nóng)業(yè)

◇文/王志堅(jiān)

地理信息系統(tǒng)（GIS）是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而形成的一門(mén)新興技術(shù)，具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析能力，促進(jìn)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的研究和發(fā)展。精確農(nóng)業(yè)的核心思想是獲取農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量和影響作物生產(chǎn)的環(huán)境因素(如土壤結(jié)構(gòu)等)實(shí)際存在的空間和時(shí)間差異信息。分析影響小區(qū)產(chǎn)量差異的原因，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上有效的調(diào)控措施，改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大面積、大樣本平均投入的資源浪費(fèi)作法，對(duì)作物栽培管理實(shí)施定位，按需變量投入。

GIS技術(shù)在土壤養(yǎng)分空間變異中的應(yīng)用

土壤受成土母質(zhì)、地形及人類活動(dòng)等因素的影響，使得土壤屬性具有空間連續(xù)性和空間變異性特征，即在土壤質(zhì)地相同的區(qū)域內(nèi)，土壤的理化及生物學(xué)特性在時(shí)空上呈現(xiàn)出變異性。實(shí)施精準(zhǔn)養(yǎng)分管理策略，必須準(zhǔn)確評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分的空間變異性，清楚地了解土壤養(yǎng)分田間分布規(guī)律，這是管理好土壤養(yǎng)分和合理施肥的基礎(chǔ)。隨著地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的創(chuàng)立和發(fā)展，在大量的研究表明，半方差圖和Kriging分析在研究土壤特性空間變異中取得了相當(dāng)大的成功，并得到了廣泛應(yīng)用，這種方法已被證明是分析土壤特性空間分布特征及其變異規(guī)律的最為有效的方法之一。

地統(tǒng)計(jì)方法在小尺度范圍內(nèi)應(yīng)用較為廣泛。胡克林等利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)農(nóng)田土壤養(yǎng)分進(jìn)行了空間變異性特征的研究，研究發(fā)現(xiàn)土壤表層的硝態(tài)氮的獨(dú)立間距（變程）小于10m，而氨態(tài)氮、有機(jī)質(zhì)、速效磷、全氮等土壤養(yǎng)分的獨(dú)立間距的變化范圍在22.4-58.5m之間。秦建成等利用“3S”技術(shù)評(píng)價(jià)了彭水縣煙區(qū)土壤有效態(tài)微量元素豐缺。由此可見(jiàn)，地統(tǒng)計(jì)廣泛地應(yīng)用在小尺度來(lái)研究土壤養(yǎng)分的空間變異性。

在大尺度上，影響土壤養(yǎng)分變異性的因素主要是一些區(qū)域因素，如氣候條件、土壤類型等。在大尺度上，我們也可以運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)來(lái)分析土壤屬性的空間異質(zhì)性。趙均等應(yīng)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法并GIS對(duì)海倫市農(nóng)田黑土區(qū)域不同尺度的耕層土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分進(jìn)行了空間異質(zhì)性研究，結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效磷的空間相關(guān)距離分別為70.1km、82km和55.3km。由此可見(jiàn)，地統(tǒng)計(jì)學(xué)在研究土壤屬性中得到了廣泛的應(yīng)用，而且取得了明顯的效果，表明地統(tǒng)計(jì)學(xué)是研究土壤屬性空間變異的有效方法。

GIS技術(shù)在土壤養(yǎng)分精準(zhǔn)管理中的應(yīng)用

利用空間分析工具定義管理分區(qū)來(lái)進(jìn)行田間土壤管理和推薦施肥從而提高作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益是精確農(nóng)業(yè)近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。管理分區(qū)指由相似的地貌或土壤狀況所導(dǎo)致的相似的作物生產(chǎn)潛力，養(yǎng)分利用效率及相似的環(huán)境效應(yīng)的子區(qū)域。科學(xué)合理的管理分區(qū)可以指導(dǎo)用戶以管理分區(qū)為單元，進(jìn)行土壤和作物農(nóng)學(xué)參數(shù)采樣，并根據(jù)不同單元間的空間變異性，實(shí)施精準(zhǔn)管理。

在國(guó)內(nèi)分區(qū)管理進(jìn)行精準(zhǔn)施肥的研究。陳彥等利用土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量的數(shù)據(jù)為變量進(jìn)行農(nóng)田土壤養(yǎng)分精準(zhǔn)管理分區(qū)。綜合考慮土壤類型、障礙層次等土壤基礎(chǔ)信息，將“氮肥后移”技術(shù)寫(xiě)入曲勞與斯坦福公式中進(jìn)行施肥推薦，實(shí)現(xiàn)了小麥的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。