農業遙感技術在作物施肥原理與技術課程教學改革中的應用

蘇小娟 李曉琳 王艷霞 史亮濤

摘要 ? ?作物施肥原理與技術是高等農林類院校針對農業資源與環境專業開設的一門專業綜合性較強的核心課程。隨著遙感技術在農業生產中的應用，課程體系建設也應與時俱進，符合現代化農業生產和現代化農業人才的培養要求。本文分析出現農業遙感技術在作物施肥原理與技術課程改革中的應用，利用自然資源衛星遙感云服務平臺將遙感技術融入該課程教學體系。將課堂教學、科研及實踐三者有機結合起來，進一步提高作物施肥原理與技術的教學質量，為現代化農業資源與環境發展培養高素質人才。

關鍵詞 ? ?作物施肥原理與技術;遙感;教學改革;應用

中圖分類號 ? ?G642 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）20-0258-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract ? ?Crop fertilization principle and technique is a comprehensive core course for the major of agricultural resources and environment. With the application of remote sensing technology in agricultural production， the construction of curriculum system should keep pace with the times and meet the requirements of modern agricultural production and modern agricultural talents. This paper analyzed the application of remote sensing technology in the course reform of crop fertilization principle and technique and integrated remote sensing technology into the course teaching system by using natural resources satellite remote sensing cloud service platform. Combining classroom teaching， scientific research with practice organically could further improve the teaching quality of crop fertilization principle and technique， so as to cultivate high-quality talents for the development of modern agricultural resources and the environment.

Keywords ? ?crop fertilization principle and technique; remote sensing; teaching reform; application

作物施肥原理與技術是高等農林院校農業資源與環境專業的一門專業核心課程，在土壤肥力、植物需肥特性等理論指導下，以實踐應用為主體的一門綜合性課程。合理施肥是該門課程中的核心問題，也是作物施肥原理與技術課程理論教學和實踐實習的核心內容[1]。作物施肥原理與技術教學實踐過程中會涉及多個研究領域，比如土壤學的基礎知識、植物營養學作物的需肥特性、肥料的施用、土壤農化分析的理論、施肥專家系統及“3S”（GPS、GIS和RS）技術在區域養分資源管理中的應用等，是一門綜合性、系統性和實用性都很強的課程[2-3]。

當前作物施肥原理與技術中土壤肥力測定、作物養分含量及營養診斷教學內容主要通過傳統的土壤農業化學分析方法判斷，而對利用“3S”技術解決區域土壤養分空間差異問題講授較少[4]，且將土壤、施肥與產量等綜合考慮應用施肥量精準農業施肥技術不廣泛[5]。因此，通過自然資源衛星遙感云服務平臺獲得最新農業遙感數據，學生解譯遙感數據，結合作物施肥原理與技術相關理論知識，判讀作物生長狀況，監測農作物產量分布等，從而激發學生的學習興趣和對農業的愛好，掌握更為先進的精準農業施肥技術，提升作物施肥原理與技術教學效果。

農業遙感技術（Remote Sensing）是指通過遙感技術的支持，在農業資源調查、土地利用現狀分析、農業病蟲害監測、農作物種植面積及估產、生態環境監測等多方面進行全方位應用的綜合技術[6]。該技術在植物營養、土壤、環境保護和生態安全方面發揮著不可替代的作用[7]。遙感課程作為農業資源與環境專業的學科基礎課，是一門理論與實踐緊密聯系的課程。近年來，隨著研究的深入和科技的進步，遙感技術用于作物營養診斷和推薦施肥也逐步發展起來，并呈現出生機勃勃的景象[6]。從社會對農業資源與環境專業人才的需求來看，通過教學改革強化農業遙感技術在作物施肥原理與技術課程中的應用，將理論教學、科研與實踐三者緊密結合，豐富該課程的現代化技術的教學內容，增強學生對遙感技術在農業上應用的學習興趣及自主實踐能力是當務之急[11]。本文旨在通過利用自然資源衛星遙感云服務平臺數據，探討遙感技術在作物施肥原理與技術課程教學改革中的應用，以期更好地將教育教學、科研與社會實踐三者融合，達到提高教學質量、培養現代化農業資源與環境專業人才的目的。

1 ? ?作物施肥原理與技術課程改革的迫切性

作物施肥原理與技術課程是以土壤學、植物營養學、土壤肥料學等專業課程為基礎，結合農業生產實際形成的一門綜合性的課程，通過測定土壤肥力、作物需肥特點、肥料自身特性等因素，實現培肥地力、增產、優質、環保等目標，最終確定土壤或植物生長過程中肥料用量、施肥時間和施肥方式，從而提出合理有效的施肥方案[1]。作物施肥原理與技術課程與農業生產緊密相關，但現有教學過程中存在著學生參與實習少、教學課時安排不合理、教學內容與現代化科學技術發展融合不夠、學生缺乏對農業類課程學習的興趣與主動性等問題，因而對該門課程進行教學改革迫在眉睫。

2 ? ?遙感技術融入作物施肥原理與技術課程的教學過程

“精心培育農業人才，加強科研創新”不僅是習近平總書記對培養現代化農業人才的期望，更是現代農業發展的需求。隨著現代科學技術的發展，多學科交叉發展日新月異，要提高農業人才水平，就要進一步創新農業人才培養模式，不斷加強多學科在多領域的融合。教師在講授過程中結合信息技術在施肥中的應用相關內容，引入遙感技術在現代農業生產中的應用，通過實際案例讓學生掌握運用遙感技術對作物進行長勢監測和營養診斷監測[4]，確定合理施肥量[12]，為現代精準農業變量施肥提供技術保障[13]。如果能將遙感數據合理融入作物施肥原理與技術教學過程，必將激發學生對該門課程的學習興趣。

3 ? ?作物施肥原理與技術課程改革與現代化教育的切合點

20世紀80年代初期國際農業領域的專家提出了“精準農業”的現代化生產形式和管理模式[14]。隨著高光譜遙感技術的發展和高光譜航天時代的到來，使得基于植物葉片光譜反射特征判斷作物體內營養元素含量的多少、是否缺素等營養狀況成為可能[15]。經過長期研究，美國北達科他州州立大學精準農業研究中心的Jeff White博士提出“未來農業和食物體系（IFAFS）”的發展重點是利用遙感數據改善作物氮肥利用效率，降低不合理施肥對水資源環境的污染[12]。近幾十年來，作物科學、土壤學、植物保護科學、資源環境科學等在空間信息技術的支持下，與智能化農業裝備、田間信息采集技術、系統優化決策支持技術等組裝，形成了一個新的精準農業技術體系。基于遙感技術和植物營養原理，通過處理遙感影像、解譯數據結合植物生長的各種參數，制定具體的施肥方案，為精準農業的發展打下堅實的基礎。國內外專門成立了“精細農業”研究中心，并確定了博士、碩士研究方向及開設出現相關培訓課程[12-13]。目前，已有大量研究成果和有關裝備的技術產品，這些成果的進一步推廣和技術產品的應用急需農業遙感專業技術方面的人才[14]。大多學校的農業資源與環境專業雖然同時開設了遙感技術課程和作物施肥原理與技術課程，但在教學過程中缺少將2門課程的核心內容有機融合起來。因此，將滿足信息時代對專業人才的需求，培養創新性農業人才的要求作為作物施肥原理與技術課程建設的切合點，將農業遙感技術更好地融入該課程改革體系。

4 ? ?科研、教學與實踐在課程改革中的有機結合

高等普通本科院校的中心工作是教學，但教學質量的提升，不僅受教師科研活動的影響，還與實踐教學的多少密切相關。目前在作物施肥原理與技術課程教學中，對本科生科研素質的培養不夠重視，理論教學和實踐教學結合不緊密。科研的積累是豐富課堂教學案例的基礎，教學過程更是科研成果傳播途徑，實踐是檢驗科研和教學的方法和手段[3，16]。因此，在今后的教學過程中，應將基于遙感數據在診斷作物營養元素豐缺領域、變量施肥決策、土壤養分估測及空間變異特征、產量評估和品質調控等方面的科研成果融入教學內容，使課堂教學信息更加豐富，激發學生對交叉學科和前沿知識的興趣，讓學生掌握應用遙感技術的手段和方法，培養學生利用遙感技術解決植物生產過程中的營養缺失及施肥調節等問題的能力[15]。例如，通過申請應用自然資源衛星遙感云服務平臺節點，結合專業課程教學，培養農業資源與環境、林學、水土保持、生態環境等領域的高層次人才，服務區域經濟社會發展和生態環境保護。進一步將云南省主要經濟作物煙草種植面積、植株養分的遙感影像及不同輪作條件下土壤肥力變化等引入課堂教學中。同時，結合專業綜合實習基地開展教學，先將萬家歡藍莓莊園、云南省熱區作物研究所等實習基地種植的相應作物的養分豐缺及土壤肥力的遙感影像數據進行解譯，再去實際樣地進行采樣分析驗證。這種教學—科研—實踐三位一體的教學過程能提高學生的實踐能力，將課堂的理論知識通過科研和實踐緊密結合起來，為今后走入社會打下堅實基礎。

5 ? ?結語

隨著科學技術水平的提升，遙感技術作為一項具有廣闊應用前景的高新技術，在植物營養診斷及作物精準施肥技術領域的大力發展呈必然趨勢。我國首顆精準農業觀測高分衛星高分六號的發射，將大力推動我國數字農業和精準農業、生態農業的發展，為農業農村發展、生態文明建設等重大需求提供遙感數據支撐。因此，在當今農林高校農業資源與環境專業作物施肥原理與技術教學改革中，將遙感技術融入教學和實踐教學課程體系是培養現代化農業人才的當務之急。

6 ? ?參考文獻

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