基于PDA-GIS的县域测土配方施肥系统的研究与建立

摘要

农业是关系国计民生的支柱产业。我国农业生产中绝大多数农民的科学施肥意识淡薄，盲目施肥、过量施肥的现象极其普遍。为了解决我国农民施肥中存在的问题，农业部开展了测土配方施肥项目，它可有效解决作物需肥与土壤供肥之间的矛盾。该方法将田间试验和土壤相关理化性质的测试数据结合，作物生产中进行缺多少元素补多少元素，进而达到节支增收的效果。至今，全国各地先后取得了大量的成果。针对各种基础信息、数据和数字化图件等资料的急剧增加，土壤测试数据、“3414”试验结果数据的不断积累、更新的现况，下一步的工作主要集中在数据的再度挖掘利用、数据的整合运用以及成果的推广应用三个方面。
　　 近年来，移动GIS技术发展迅速，并显示出在野外数据采集、道路巡检等方面的应用潜力及优势。本文即是将测土配方施肥技术与移动GIS技术进行结合，研制开发了基于PDA-GIS的测土配方施肥技术推广应用系统。本文以居巢区为例，对测土配方施肥项目的基础成果数据进行挖掘和整合，并结合推广应用的现实需求，主要取得以下研究成果：
　　 (1)以安徽沿江区域的油菜“3414”试验数据为基础进行研究，分别通过对数模型、二次模型、直线模型拟合缺素相对产量与土壤测试值之间的数学关系对该区域的作物(油菜)进行土壤养分分级，确立了养分丰缺指标，并基于三元二次和一元二次肥料效应函数构建了施肥指标体系，建立了地块区域施肥模型，最后通过养分平衡法构建了较为精准的采样点施肥模型。在上述基础上，研究将测土配方施肥技术成果与嵌入式GIS移动开发技术相结合，结合居巢区地域施肥的特点，构建了县域测土配方施肥模型库、属性、空间数据库。
　　 (2)对比分析了反距离加权法、普通克吕格插值法在GIS土壤养分分布图应用上的插值结果，以居巢区全氮为实例，通过交叉验证对比得出插值精度上Kriging>IDW，Kriging为本系统全氮选择的较优方案。
　　 (3)研究了系统实现过程中涉及到的各种关键技术，包括GPS定位、数据优化显示、WebService以及eSuperMap支持平台应用的相关技术。
　　 (4)系统PDA选用Windowsmobile操作系统，分别基于eSuperMap嵌入式GIS平台和SuperMapIS.NET服务式平台进行二次开发，实现测土配方施肥成果的离线和在线两种获取方式，研发了PDA-GIS县域测土配方施肥技术应用支持系统，并对系统中的配方施肥、采样点属性、地块土壤属性、GPS定位查询、短信发送、编辑采样点、缺素图片上传等模块功能进行了详细介绍。
　　 本系统一是打破了现行依赖经验的传统施肥模式，建立了科学的施肥指标体系；二是决了单机版和网络版的室内应用瓶颈，使使用者在野外可随时随地获取施肥指导；三是实现了土壤采样点测试数据的同步更新，便于获取最新推荐施肥方案。本系统打造了新一代自由移动、随时随地查询的“口袋里的施肥专家”，真正实现了项目成果的便捷推广、实现了农民群众受益的效果。