GIS技术“精确”服务农业

◇文/王志坚

GIS技术“精确”服务农业

◇文/王志坚

地理信息系统（GIS）是随着计算机技术发展而形成的一门新兴技术，具有强大的空间数据存储与分析能力，促进了精准农业的研究和发展。精确农业的核心思想是获取农田小区作物产量和影响作物生产的环境因素(如土壤结构等)实际存在的空间和时间差异信息。分析影响小区产量差异的原因，采取技术上可行、经济上有效的调控措施，改变传统农业大面积、大样本平均投入的资源浪费作法，对作物栽培管理实施定位，按需变量投入。

GIS技术在土壤养分空间变异中的应用

土壤受成土母质、地形及人类活动等因素的影响，使得土壤属性具有空间连续性和空间变异性特征，即在土壤质地相同的区域内，土壤的理化及生物学特性在时空上呈现出变异性。实施精准养分管理策略，必须准确评价土壤养分的空间变异性，清楚地了解土壤养分田间分布规律，这是管理好土壤养分和合理施肥的基础。随着地统计学方法的创立和发展，在大量的研究表明，半方差图和Kriging分析在研究土壤特性空间变异中取得了相当大的成功，并得到了广泛应用，这种方法已被证明是分析土壤特性空间分布特征及其变异规律的最为有效的方法之一。

地统计方法在小尺度范围内应用较为广泛。胡克林等利用地统计学对农田土壤养分进行了空间变异性特征的研究，研究发现土壤表层的硝态氮的独立间距（变程）小于10m，而氨态氮、有机质、速效磷、全氮等土壤养分的独立间距的变化范围在22.4-58.5m之间。秦建成等利用“3S”技术评价了彭水县烟区土壤有效态微量元素丰缺。由此可见，地统计广泛地应用在小尺度来研究土壤养分的空间变异性。

在大尺度上，影响土壤养分变异性的因素主要是一些区域因素，如气候条件、土壤类型等。在大尺度上，我们也可以运用地统计来分析土壤属性的空间异质性。赵均等应用地统计学分析方法并GIS对海伦市农田黑土区域不同尺度的耕层土壤有机质和速效养分进行了空间异质性研究，结果表明，土壤有机质、碱解氮和速效磷的空间相关距离分别为70.1km、82km和55.3km。由此可见，地统计学在研究土壤属性中得到了广泛的应用，而且取得了明显的效果，表明地统计学是研究土壤属性空间变异的有效方法。

GIS技术在土壤养分精准管理中的应用

利用空间分析工具定义管理分区来进行田间土壤管理和推荐施肥从而提高作物产量和经济效益是精确农业近年来的研究热点。管理分区指由相似的地貌或土壤状况所导致的相似的作物生产潜力，养分利用效率及相似的环境效应的子区域。科学合理的管理分区可以指导用户以管理分区为单元，进行土壤和作物农学参数采样，并根据不同单元间的空间变异性，实施精准管理。

在国内分区管理进行精准施肥的研究。陈彦等利用土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量的数据为变量进行农田土壤养分精准管理分区。综合考虑土壤类型、障碍层次等土壤基础信息，将“氮肥后移”技术写入曲劳与斯坦福公式中进行施肥推荐，实现了小麦的优质生产。