基于GIS的優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)分析

楊悅玲

[摘要]本文著手“基于GIS的優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)”，結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用，對它的各項(xiàng)功能進(jìn)行分析探究，總結(jié)出實(shí)踐中的具體應(yīng)用效果。

[關(guān)鍵詞]變量施肥信息系統(tǒng) 優(yōu)質(zhì)小麥 分析與研究

[中圖分類號]S512 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1003—1650（2016）03—0102—01

引言

傳統(tǒng)的變量施肥技術(shù)主要是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系領(lǐng)域的操作，旨在改變傳統(tǒng)施肥過程中過量投入的問題情況，通過變量管理和信息化控制實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的肥料投入施放，以此提升生產(chǎn)的整體效率。

1優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

本系統(tǒng)主要是基于GIS技術(shù)，在傳統(tǒng)的農(nóng)作物施肥信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上相應(yīng)開展優(yōu)化與創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)，因此在設(shè)計(jì)過程中理應(yīng)將GIS技術(shù)、測土配方施肥技術(shù)、地力評價(jià)與統(tǒng)計(jì)、農(nóng)作物生理生產(chǎn)等方面的內(nèi)容作為研究重點(diǎn)，根據(jù)優(yōu)質(zhì)小麥的生長情況與生物學(xué)特性，結(jié)合不同地域環(huán)境內(nèi)實(shí)際的地力水平狀況，將追施氮肥的比例與時間適當(dāng)推移，以確保設(shè)計(jì)出的施肥信息系統(tǒng)能夠與實(shí)際情況相吻合。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的優(yōu)質(zhì)小麥品種優(yōu)化濕面筋含量、優(yōu)化相應(yīng)的沉降值、優(yōu)化面團(tuán)穩(wěn)定時間，以提高施肥信息系統(tǒng)的生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)。借助這一系統(tǒng)，可以根據(jù)土壤信息的疊加，按照變量施肥過程中的小麥需缺制訂出更加合理的施肥方案，以此滿足優(yōu)質(zhì)小麥的生長需要，同時充分降低“過量施肥”對自然環(huán)境所造成的危害，避免出現(xiàn)作物施肥過早、過晚、過量的問題。

1.2確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員首先需要使用GIS軟件進(jìn)行土壤養(yǎng)分空間變異性的分析與研究，通過對各專項(xiàng)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行研究，將土壤各專項(xiàng)數(shù)據(jù)組合起來，形成全新的數(shù)據(jù)庫，為之后的小麥變量施肥信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供必要的數(shù)據(jù)支持。在VBA自動化開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)人員還要利用斯坦福公式將氮肥后移技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用到優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，并為該系統(tǒng)的決策研究提供專題圖。優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，整個系統(tǒng)在運(yùn)行過程中主要是依據(jù)土壤信息庫、肥料信息庫、小麥信息庫中數(shù)據(jù)來決策和判斷的，系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行依托于ArcV iew83的桌面產(chǎn)品模塊，使用者能夠在政府決策和農(nóng)民窗口施肥決策模塊當(dāng)中進(jìn)行選擇。

1.3優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中首先應(yīng)當(dāng)運(yùn)用GIS技術(shù)進(jìn)行優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥的模塊推薦，以此確保用戶能夠?qū)Σ煌h(huán)境當(dāng)中的土壤養(yǎng)分空間數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。用戶還可以借助該系統(tǒng)對土壤養(yǎng)分空間當(dāng)中的空間位置進(jìn)行各種分析處理，并且對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效管理，通過綜合化的分析與探索得出各空間因素之間的相互關(guān)系。這與傳統(tǒng)的農(nóng)作物施肥信息系統(tǒng)相比具有極大的差別和優(yōu)勢。同時，優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還能夠有效實(shí)現(xiàn)地力統(tǒng)計(jì)分析功能，以此促使系統(tǒng)能夠得到更加準(zhǔn)確的土壤測定數(shù)值，進(jìn)而為用戶提供更加精確、合理的施肥方案，有效減少農(nóng)作物施肥過程中的損耗，充分提高施肥效率。再次，優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)的空間分析功能還能夠使農(nóng)作物的施肥決策結(jié)果更加科學(xué)、準(zhǔn)確，應(yīng)用該系統(tǒng)，用戶能夠?qū)崿F(xiàn)不同空間環(huán)境當(dāng)中的空間結(jié)構(gòu)分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對土壤類型、土壤養(yǎng)分情況、障礙層次、小麥生長特性等因素的探查與研究，進(jìn)而分析出土壤環(huán)境當(dāng)中可能存在的限制因素與問題，并為之后的優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥提供必要的數(shù)據(jù)支持與參考。

2優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)的應(yīng)用

在本次實(shí)踐探究的過程中，選用設(shè)計(jì)出的優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)在某市無公害優(yōu)質(zhì)小麥科技示范區(qū)內(nèi)進(jìn)行推廣和使用。經(jīng)過數(shù)據(jù)研究可知，該區(qū)域?qū)儆谂瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均氣溫14.3（14.5）℃，降水量828.5（680）毫米，日常時數(shù)2113.1（2361）小時，大于10℃的積溫4692.6℃，太陽輻射121.6/cm²，無霜期210（215）天。將該科技示范區(qū)域作為本次實(shí)踐探究的環(huán)境，利用優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)在區(qū)域環(huán)境內(nèi)進(jìn)行種植實(shí)驗(yàn)，根據(jù)種植結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)收與分析，進(jìn)而判斷出優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

首先需要根據(jù)區(qū)域環(huán)境內(nèi)土壤養(yǎng)分含量的測試情況進(jìn)行相應(yīng)分析，不同土壤含量養(yǎng)分有不同的空間變異性，因此在測試的過程中應(yīng)對不同組別的土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行模型擬合、交叉、修正，以此確定最佳的小麥插植方法。在應(yīng)用過程中，本次設(shè)計(jì)的優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)提供了11種Kriging插植模型，每一種模型都相互對應(yīng)著一組RMSAEM SRM SS的數(shù)值，按照上述模型的、插值標(biāo)準(zhǔn)不斷篩選出最符合實(shí)際情況的插值結(jié)果，以此確保本次小麥種植的整體質(zhì)量。通過對該區(qū)域土壤養(yǎng)分空間變異分析擬合的參數(shù)與結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)，試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行插植。根據(jù)Kriging插值分析的目的，對區(qū)域內(nèi)優(yōu)質(zhì)小麥的插植情況進(jìn)行分析，研究區(qū)域土壤養(yǎng)分含量、產(chǎn)量、品質(zhì)等數(shù)值，以此為系統(tǒng)施肥決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。例如以研究區(qū)域土壤堿解氮含量作為參數(shù)，進(jìn)行生產(chǎn)過程當(dāng)中的模型選擇設(shè)定，以此生成標(biāo)準(zhǔn)化的處方圖。

優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)建成以后，試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的小麥變量施肥情況良好。根據(jù)2014年優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)的使用結(jié)果表明，用戶在使用優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)以后，施肥結(jié)果比以往大田的等量施肥節(jié)約化肥用量約為34%，每畝土地氮肥用量減少了13kg，節(jié)省成本為27元，節(jié)水3噸，試驗(yàn)區(qū)全年度優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)節(jié)省成本共計(jì)為1450萬元。由此可見，優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用能夠有效降低小麥生產(chǎn)的成本，在今后的農(nóng)作物種植過程中值得推廣和應(yīng)用。

3結(jié)語

綜上所述，優(yōu)質(zhì)小麥變量施肥信息系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用能夠有效降低區(qū)域環(huán)境內(nèi)小麥生產(chǎn)的成本，在今后的農(nóng)作物種植過程中值得推廣和應(yīng)用。