GIS技術“精確”服務農業

◇文/王志堅

GIS技術“精確”服務農業

◇文/王志堅

地理信息系統（GIS）是隨著計算機技術發展而形成的一門新興技術，具有強大的空間數據存儲與分析能力，促進了精準農業的研究和發展。精確農業的核心思想是獲取農田小區作物產量和影響作物生產的環境因素(如土壤結構等)實際存在的空間和時間差異信息。分析影響小區產量差異的原因，采取技術上可行、經濟上有效的調控措施，改變傳統農業大面積、大樣本平均投入的資源浪費作法，對作物栽培管理實施定位，按需變量投入。

GIS技術在土壤養分空間變異中的應用

土壤受成土母質、地形及人類活動等因素的影響，使得土壤屬性具有空間連續性和空間變異性特征，即在土壤質地相同的區域內，土壤的理化及生物學特性在時空上呈現出變異性。實施精準養分管理策略，必須準確評價土壤養分的空間變異性，清楚地了解土壤養分田間分布規律，這是管理好土壤養分和合理施肥的基礎。隨著地統計學方法的創立和發展，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大的成功，并得到了廣泛應用，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律的最為有效的方法之一。

地統計方法在小尺度范圍內應用較為廣泛。胡克林等利用地統計學對農田土壤養分進行了空間變異性特征的研究，研究發現土壤表層的硝態氮的獨立間距（變程）小于10m，而氨態氮、有機質、速效磷、全氮等土壤養分的獨立間距的變化范圍在22.4-58.5m之間。秦建成等利用“3S”技術評價了彭水縣煙區土壤有效態微量元素豐缺。由此可見，地統計廣泛地應用在小尺度來研究土壤養分的空間變異性。

在大尺度上，影響土壤養分變異性的因素主要是一些區域因素，如氣候條件、土壤類型等。在大尺度上，我們也可以運用地統計來分析土壤屬性的空間異質性。趙均等應用地統計學分析方法并GIS對海倫市農田黑土區域不同尺度的耕層土壤有機質和速效養分進行了空間異質性研究，結果表明，土壤有機質、堿解氮和速效磷的空間相關距離分別為70.1km、82km和55.3km。由此可見，地統計學在研究土壤屬性中得到了廣泛的應用，而且取得了明顯的效果，表明地統計學是研究土壤屬性空間變異的有效方法。

GIS技術在土壤養分精準管理中的應用

利用空間分析工具定義管理分區來進行田間土壤管理和推薦施肥從而提高作物產量和經濟效益是精確農業近年來的研究熱點。管理分區指由相似的地貌或土壤狀況所導致的相似的作物生產潛力，養分利用效率及相似的環境效應的子區域。科學合理的管理分區可以指導用戶以管理分區為單元，進行土壤和作物農學參數采樣，并根據不同單元間的空間變異性，實施精準管理。

在國內分區管理進行精準施肥的研究。陳彥等利用土壤有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量的數據為變量進行農田土壤養分精準管理分區。綜合考慮土壤類型、障礙層次等土壤基礎信息，將“氮肥后移”技術寫入曲勞與斯坦福公式中進行施肥推薦，實現了小麥的優質生產。