基于智能手機的測土配方查詢系統的設計與實現

摘要：針對測土配方施肥的需要，充分利用智能手機功能強大、便于攜帶的特點，以智能手機為硬件平臺，設計了一套基于智能手機的測土配方查詢系統，通過Web Service提供數據服務，實現對土壤信息和施肥決策的在線和本地查詢。

關鍵詞：測土配方；智能手機；查詢系統

中圖分類號：S126 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）16-3977-03

測土配方施肥技術是國家為提高農業綜合生產能力、保護生態環境、確保農業可持續發展的一項重大舉措。特別是近幾年黨中央國務院對農村各項“惠農支農政策”的全面落實，使測土配方施肥技術的推廣力度進一步加大，推廣成效更加顯著。但是隨著推廣逐步深入，在推廣過程也暴露出了一些亟待解決的困難和問題[1，2]。國家組織花費大量的財力、物力、人力取得的土壤普查測定結果，要么被束之高閣，難以共享；要么農戶只能通過互聯網或到當地農技站才能獲得相關信息，大大降低了科學數據的實用性和有效性。

隨著智能手機的出現，手機與人們的生活越來越緊密地聯系在一起。智能手機除了具備普通手機的全部功能外，還具備開放性的操作系統，可以根據個人需要安裝各類應用程序，使功能得到無限擴展，成為一款名副其實的移動PC[3]。本研究充分利用智能手機功能強大、便于攜帶的特點，以智能手機為硬件平臺，結合后臺Web服務器的強大管理功能，提出開發測土配方施肥查詢系統的總體思路。前端（客戶端）軟件具有界面友好、操作簡單、便于攜帶、脫機查詢等特點，為農作物的測土配方和精確施肥決策工作提供了一種快捷、全新的工具和方法。

1 系統關鍵數據

測土配方施肥在國際上一般稱為平衡施肥，其關鍵技術主要是以下3點。①測土測試：田間取土樣測定土壤養分含量。按照《測土配方施肥技術規程》取土測試[1，4]。土壤養分測定的主要項目見表1。②豐缺指標：根據對土壤的養分測定的結果，由農業專家和專業農業科技人員通過田間試驗以及大量的數據分析，以縣為單位確定土壤養分豐缺指標[5，6]。湖北省大冶市的土壤養分豐缺系數指標見表2。③施肥建議：就是確定施肥配方和配方肥品種，在農技人員指導下科學施用配方肥，提高肥料利用率。基本做法是以作物目標產量氮需求量扣減土壤氮有效供給確定氮供應量，根據磷與鉀的比值情況確定一系列磷鉀供應參數，通過聚類分析，最后以縣為單位，參考市場肥料主導品種確定3～6個配方肥的配方[7-9]。湖北省大冶市主要農作物的施肥配方見表3。

2 系統設計

2.1 系統結構及工作流程

整套系統設計包括智能手機客戶端和Web服務器端兩個部分，系統結構見圖1。系統工作主要流程為：①聯網獲取土壤成分信息。智能手機通過使用用戶名和口令登陸到后臺服務器，合法性檢查通過后可以獲取自己的土壤養分組成成分含量信息（表1），并下載到智能手機中永久保留，同一個手機可以保存多條土壤成分信息，即通過使用不同用戶登陸服務器就可以獲得相應農戶的土壤成分信息，并且安裝到同一張表中。②本地查詢。智能手機客戶端通過已獲取的土壤成分信息，一是與表2（通過下載安裝到手機端）的數據比對，可知土壤成分中不同元素的豐缺情況；二是選擇不同的農作物和比率（有效磷/速效鉀），在表3（通過下載安裝到手機端）中可以查到施肥建議。

2.2 智能手機客戶端軟件結構設計

要實現智能手機客戶端對土壤和施肥各項信息的查詢，其主要功能模塊就要設計為包含用戶登錄模塊、數據查詢模塊、施肥推薦方案模塊、下載模塊、系統幫助模塊，具體內容見圖2。①用戶登錄模塊。實現對登錄用戶和密碼的驗證，限制非法訪問。用戶登錄成功后，所有功能模塊都可使用，網絡非連通時，圖2中只有灰色框標注的功能可以使用。②數據查詢模塊?？梢圆樵兺寥佬畔?，如果某種養分數據異常，則顯示為紅色，點擊紅色數據，可查詢該養分豐缺狀況。在登錄狀態下可以查詢系統提供的屬性信息、農戶信息、知識庫信息等。③施肥推薦方案模塊。首先選擇土地的土壤信息，再根據農作物的選擇，得到配方肥的配方和施肥建議。④下載模塊。登錄成功后可下載相關信息和表格。⑤系統幫助模塊。系統幫助信息和相關參數的設置。

2.3 后臺Web Service設計

后臺系統采用關系型數據庫SQL Server 2005，以ASP JavaScript和HTML腳本語言進行功能開發[10]。主要功能模塊有用戶管理模塊、數據管理模塊和下載管理模塊，具體內容見圖3。①用戶管理模塊。主要負責所有用戶信息的錄入、查詢、修改和刪除。②數據管理模塊。主要是對土壤信息（監測點位置、土壤質地、有機質含量、微量元素含量、氮含量、磷含量、鉀含量以及pH等）、屬性信息（縣域行政村、鄉鎮、監測點、農戶和系統數據）、農戶信息（農戶耕地所處位置、耕地養分狀況、耕地地力和耕地生產潛力等）、知識庫[11]、前端參數表等數據的維護。③下載管理模塊。當客戶端軟件有了新的版本，或者前端配置參數表發生變化后要及時更新。

3 討論

本研究把智能手機應用到測土配方施肥查詢中，通過安裝在智能手機上的測土配方施肥查詢系統，登錄服務器后即可獲取土壤成分信息，同時可以了解該土壤中不同養分的豐缺狀態，并根據選擇種植的農作物查詢得到施肥建議。該系統的主要特點是網絡只需連接一次即可永久使用，操作簡單，可隨時隨地查詢。這種系統是基于智能手機開發的，農民不需要增加投入，并且多人可以使用一臺手機查詢，信息利用率高，為測土配方施肥的推廣提供了有力的技術支持。

參考文獻：

[1] 高祥照，馬常寶，杜 森. 測土配方施肥技術[M]. 北京：中國農業出版社，2005.

[2] 王興安，李均平，閆俊平. 測土配方施肥技術推廣中的主要問題與對策[A]. 江榮風，杜 森. 第二屆全國測土配方施肥技術研討會論文集[C]. 北京：中國農業大學出版社，2007. 98-100.

[3] 涂遠璐，白云峰，胡肄農，等. 基于智能手機平臺的豬飼料配方系統設計與實現[J].農業網絡信息，2010，25（2）：15-18.

[4] 王圣瑞，陳新平，高祥照，等.“3414”肥料試驗模型擬合的探討[J].植物營養與肥料學報，2002，8（4）：409-413.

[5] 劉 燕，劉宇慶，劉金龍，等.基于“3414”肥效試驗的不同土壤類型小麥田磷鉀豐缺指標體系的建立[J].江西農業學報，2011， 23（4）：94-95.

[6] 陳新平，張福鎖. 通過“3414”試驗建立測土配方施肥技術指標體系[J].中國農技推廣，2006，22（4）：36-39.

[7] 黃 旭，張 橋，梁友強，等.廣東省水稻測土配方施肥指標體系的磷鉀指標研究[J]. 廣東農業科學，2009（9）：76-80.

[8] 張德才，余宗波，張宏洲，等.湖北四湖灌區中稻作物施肥推薦指標體系探討與建立[J]. 湖北農業科學，2010，49（S1）：60-63.

[9] 張桂榮. 作物測土配方施肥計算機專家系統的構建與應用[M].北京：中國農業科學技術出版社，2009.85-101.

[10] 張林約，張敦熙，趙春峰.基于互聯網的土壤肥力監測與查詢信息系統的設計與實現[J]. 農業網絡信息，2008，23（5）：21-23.

[11] 張 麗，田銀磊.基于PDA的小麥測土配方施肥信息移動查詢系統[J].河南農業大學學報，2010，44（3）：340-342.