GIS在農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域的研究應(yīng)用進(jìn)展

秦偉男 閆喜中 劉宇 郝赤

摘要：為能夠明晰地理信息系統(tǒng)（GIS）在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化推進(jìn)過(guò)程中具體的應(yīng)用途徑，本研究簡(jiǎn)要?dú)w納了GIS在作物農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃、農(nóng)業(yè)土壤評(píng)價(jià)、作物適宜性評(píng)價(jià)、作物病蟲(chóng)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、氣象災(zāi)害預(yù)警評(píng)估等5個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用與研究進(jìn)展。研究認(rèn)為，在農(nóng)業(yè)信息化與農(nóng)業(yè)品牌化建設(shè)過(guò)程中，以GIS為支撐，結(jié)合土壤、氣象、生態(tài)、病蟲(chóng)害等數(shù)據(jù)，建立單品種農(nóng)作物綜合性評(píng)價(jià)系統(tǒng)顯得尤為重要。對(duì)于以品質(zhì)作為核心特征的名特優(yōu)產(chǎn)品，利用GIS進(jìn)行適宜性區(qū)劃可以避免盲目推廣種植導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)下降，進(jìn)而促進(jìn)農(nóng)業(yè)品牌化建設(shè)。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；農(nóng)業(yè)種植；品質(zhì)；應(yīng)用；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：S47，S5-3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號(hào)：cjas20200200017

Application and Research Progress of GIS Technology in Agricultural Planting

Qin Weinan1，2， Yan Xizhong1， Liu Yu1， Hao Chi1

（1College of Agriculture， Shanxi Agricultural University， Taigu 030801， Shanxi， China； 2Taiyuan Zoo， Taiyuan 030100， Shanxi， China）

Abstract： To discuss the specific application of geographic information system （GIS） in the process of promoting agricultural modernization， this paper briefly summarized the studies and applications of GIS in agriculture， such as crop agricultural climate zoning， evaluation of agricultural soil and crop adaptability， meteorological disaster warning assessment， as well as crop pest risk assessment. Studies suggest that in the process of agricultural IT application and agricultural brand construction， it is particularly important to establish a comprehensive evaluation system for single-crop varieties based on the GIS and databases of soil， meteorology， ecology， pests and diseases. For the famous， special and excellent products with quality as the core characteristic， the use of GIS for suitable zoning can avoid product quality decline caused by blind promotion of planting and thus promote agricultural brand construction.

Keywords： GIS； Agricultural Planting； Quality； Application； Research Progress

0引言

地理信息系統(tǒng)（geographical information system，GIS）是一個(gè)具有收集、儲(chǔ)存、計(jì)算、管理、繪制、顯示地理信息等諸多功能的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)[1]，主要功能為綜合各種圖形信息及數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行分析[2]。該系統(tǒng)由多個(gè)用于輸入、編輯、管理空間地理數(shù)據(jù)和非空間地理數(shù)據(jù)的軟件工具組成[3]，能夠合理并高效地儲(chǔ)存和管理大量地理信息，并能夠?yàn)榭臻g分析和決策制定提供不同模型[4]。GIS于1963年首次被提出并運(yùn)用在自然資源的規(guī)劃管理領(lǐng)域[5]，目前已廣泛應(yīng)用于資源、環(huán)境、國(guó)防、農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生、城市及社區(qū)規(guī)劃、地圖繪制等領(lǐng)域[6]。

農(nóng)業(yè)種植是一個(gè)高度復(fù)雜的綜合體，其農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境要素在時(shí)空上具有極強(qiáng)的復(fù)雜性和變異性[7]。隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)影響作物生長(zhǎng)因素的研究更加深入，包括優(yōu)種繁育、土壤狀況、種植技術(shù)、氣候因子、機(jī)械優(yōu)化、病蟲(chóng)害防治等，只有綜合協(xié)調(diào)控制才能保質(zhì)增產(chǎn)[8]。GIS憑借其特有的空間信息管理與數(shù)據(jù)處理分析功能成為了農(nóng)業(yè)信息化及現(xiàn)代化強(qiáng)有力的分析和決策輔助工具。國(guó)外于1970年后逐步將GIS應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，而中國(guó)將GIS應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的時(shí)間較晚，20世紀(jì)80年代中期在部分農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行了運(yùn)用[9]。GIS在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的運(yùn)用有效解決了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種動(dòng)態(tài)問(wèn)題，在技術(shù)層面很大程度上有效推進(jìn)了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。筆者就近年來(lái)GIS在農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃、農(nóng)業(yè)土壤評(píng)價(jià)、作物適宜性評(píng)價(jià)、病蟲(chóng)害評(píng)價(jià)、氣象災(zāi)害評(píng)價(jià)等領(lǐng)域的研究應(yīng)用做簡(jiǎn)要綜述，以期為進(jìn)一步利用GIS推進(jìn)農(nóng)業(yè)種植信息化、品牌化建設(shè)提供方法與思路。

1作物農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)區(qū)劃的方法已經(jīng)不能滿足農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展要求，許多學(xué)者把數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和GIS相互融合，將不同農(nóng)作物的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃研究得更加精細(xì)化[10]。

1.1糧食作物

趙春芳等[11]利用GIS對(duì)陽(yáng)谷縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的氣象資料進(jìn)行精細(xì)化分析，確定了陽(yáng)谷縣冬小麥的適宜種植區(qū)、適播時(shí)間以及可能出現(xiàn)的自然災(zāi)害。馬扶林等[12]基于青海省地理信息數(shù)據(jù)及省內(nèi)分布站點(diǎn)多年記錄的資料，運(yùn)用GIS進(jìn)行運(yùn)算和分析，確定了積溫與日照等區(qū)劃具體指標(biāo)，并對(duì)青海省大規(guī)模種植的農(nóng)作物進(jìn)行了氣候區(qū)劃。曹寧等[13]利用寧夏地理信息資料和省內(nèi)氣象站的氣候數(shù)據(jù)，在GIS的支持下根據(jù)作物與氣候的關(guān)系確定了區(qū)劃指標(biāo)，進(jìn)而對(duì)寧夏主要農(nóng)作物做了適宜性氣候區(qū)劃研究。閔程程等[14]采用基于GIS的氣候資源小網(wǎng)格推算方法，以苗期降水量和蕾苔期平均氣溫為區(qū)劃指標(biāo)將湖北省分為三大油菜種植適宜區(qū)。

1.2經(jīng)濟(jì)作物

肖秀珠等[15]在對(duì)福建省長(zhǎng)汀縣的烤煙進(jìn)行區(qū)劃時(shí)，運(yùn)用GIS以100 m×100 m為柵格單元將區(qū)劃圖精確繪制到村一級(jí)。陸魁東等[16]通過(guò)GIS進(jìn)行細(xì)網(wǎng)格插值，參考煙草種植區(qū)劃指標(biāo)，對(duì)湖南省煙葉生育期內(nèi)主要?dú)庀笠蜃拥募?xì)網(wǎng)格區(qū)域分布進(jìn)行了推算。林紅等[17]基于GIS技術(shù)，對(duì)大英縣甜橙種植進(jìn)行了農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，得到甜橙在大英種植的適宜、次適宜及不適宜區(qū)。何雨等[18]基于125個(gè)氣象站歷年氣候資料和地理信息數(shù)據(jù)，應(yīng)用GIS技術(shù)和氣候要素空間分布回歸模型，對(duì)云南省茶樹(shù)種植完成氣候精細(xì)化區(qū)劃。朱壽燕等[19]結(jié)合GIS和信息技術(shù)，對(duì)浙江仙居茶葉種植產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了生態(tài)區(qū)劃，得出最適宜種植區(qū)、適宜區(qū)、不適宜區(qū)海拔分布及各項(xiàng)氣象指標(biāo)。朱壽燕等[20]基于GIS技術(shù)對(duì)臺(tái)州楊梅種植區(qū)的生態(tài)進(jìn)行了區(qū)劃，得到最適宜種植區(qū)、適宜區(qū)及不適宜區(qū)的地域分布及地形特征。

2農(nóng)業(yè)土壤評(píng)價(jià)

土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的根本，耕地土壤品質(zhì)的好壞直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)收益[21]。土壤肥力是評(píng)價(jià)土壤生產(chǎn)能力的綜合指標(biāo)，農(nóng)作物產(chǎn)品產(chǎn)量的高低和質(zhì)量的好壞與土壤肥力有著緊密的聯(lián)系[22]。

2.1土壤肥力

李春龍等[23]利用GIS結(jié)合經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究了山西省襄垣縣土壤養(yǎng)分的特征，表明襄垣縣的土壤養(yǎng)分速效氮磷鉀與有效微量元素的空間分布特征各不相同，從而為該縣實(shí)施測(cè)土配肥政策提供了一定的依據(jù)。雷寶佳[24]利用GIS對(duì)陜西省周至縣農(nóng)耕區(qū)土壤養(yǎng)分空間變異及影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析，也為該縣精細(xì)化施肥提供了技術(shù)指導(dǎo)。謝曉彤等[25]運(yùn)用GIS并且結(jié)合耕地地力評(píng)價(jià)相關(guān)數(shù)據(jù)，將山西省武鄉(xiāng)縣耕地分成高產(chǎn)區(qū)、中產(chǎn)區(qū)、雜糧區(qū)、果區(qū)等，然后結(jié)合每個(gè)分區(qū)的特點(diǎn)有針對(duì)性地給出合理種植作物品種建議以及配方施肥方案。胡忠艷等[26]以ArcGIS Server為基礎(chǔ)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了黑龍江省寧安市測(cè)土配方施肥系統(tǒng)，并生成大豆、玉米等主要作物的配肥方案，有效提高了施肥中屬性數(shù)據(jù)綜合管理效率，加快了配肥方案的快速傳播與普及，促進(jìn)推動(dòng)施肥水平精準(zhǔn)化，對(duì)耕地養(yǎng)分管理具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。高彬等[27]通過(guò)土壤傳統(tǒng)調(diào)查方法并結(jié)合GIS分析了湖北省谷城縣土壤養(yǎng)分情況，將谷城縣耕地區(qū)劃為不同的等級(jí)。

2.2水分墑情

楊達(dá)等[28]以GIS為支撐，結(jié)合遙感圖像建立了一個(gè)可以提供土壤墑情監(jiān)測(cè)及抗旱管理決策的旱情信息數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，可提高農(nóng)業(yè)用水利用效率和灌溉分析決策水平。黃浩[29]基于GIS技術(shù)構(gòu)建了農(nóng)田土壤墑情信息系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)土壤含水量的變化情況，將土壤水分與農(nóng)作物的生育期結(jié)合起來(lái)進(jìn)行作物墑情分析，從整體上了解監(jiān)測(cè)區(qū)域的土壤墑情趨勢(shì)。楊康[30]基于Java Script技術(shù)與ArcGIS Server平臺(tái)研究設(shè)計(jì)了一套農(nóng)田干旱分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)，針對(duì)河南地區(qū)建立了冬小麥、夏玉米、水稻3種農(nóng)作物的干旱評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田旱情實(shí)時(shí)分析與評(píng)價(jià)。習(xí)永強(qiáng)[31]利用GIS技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)設(shè)計(jì)了西安市旱情監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)，并進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試，達(dá)到了預(yù)期的效果。張宏志[32]通過(guò)對(duì)大面積灌區(qū)墑情數(shù)據(jù)的采集和管理進(jìn)行系統(tǒng)研究，基于GIS建立起有較高信息化程度的墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為區(qū)域用水管理和水資源調(diào)度提供可靠的依據(jù)。

2.3重金屬污染

高琳等[33]運(yùn)用GIS系統(tǒng)研究了仁化縣農(nóng)田土壤中重金屬含量分布及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)情況，并提出在農(nóng)田利用中應(yīng)該采取的安全及防范措施。劉紅斌等[34]利用Arc GIS分析了太原市周邊地區(qū)5種重金屬的分布特征，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)土壤重金屬表現(xiàn)為不同程度的污染，均值都大于土壤背景值。劉瑞雪等[35]利用GIS技術(shù)分析了湘潭縣農(nóng)田土壤中As、Hg、Zn等8種重金屬元素含量和污染特征，評(píng)價(jià)了該區(qū)域農(nóng)田中土壤重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

3作物適宜性評(píng)價(jià)

作物適宜性評(píng)價(jià)是生產(chǎn)區(qū)劃的重要手段，其結(jié)果可以反映研究區(qū)域?qū)嶋H環(huán)境和生產(chǎn)水平[36]。氣候條件、地形特點(diǎn)和土壤質(zhì)量是決定特色作物產(chǎn)品分布及品質(zhì)的重要因素，對(duì)特色經(jīng)濟(jì)作物的地域適宜性評(píng)價(jià)是農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容[37]。

3.1糧食作物

郝君明[38]運(yùn)用Arc GIS和Matlab軟件技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)格分析與模糊推理相結(jié)合的方法系統(tǒng)地對(duì)山西省玉米氣候適宜性作出了評(píng)價(jià)。李超等[39]基于Arc GIS并結(jié)合云南省山區(qū)農(nóng)田的立體分布特征，綜合行政區(qū)劃、農(nóng)田利用、土質(zhì)特點(diǎn)劃分評(píng)價(jià)單元，對(duì)云南省尋甸縣全縣耕地進(jìn)行系統(tǒng)分析，構(gòu)建出一套針對(duì)山地環(huán)境特點(diǎn)的玉米生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)模型和方法。王麗等[40]利用GIS對(duì)江蘇省冬小麥種植適宜度進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)氣溫、降水、日照、土壤等單因素以及多因素對(duì)冬小麥適宜性的影響較大。

3.2經(jīng)濟(jì)作物

黃偉嬌等[41]把杭州市作為研究對(duì)象，通過(guò)GIS結(jié)合數(shù)學(xué)模型集成系統(tǒng)，構(gòu)建了杭州市特色經(jīng)濟(jì)作物土地適宜性評(píng)價(jià)體系，提出全市適宜種植茶業(yè)、山核桃、香榧的具體區(qū)域及面積。楊麗萍等[42]以全國(guó)縣域?yàn)樵u(píng)價(jià)單元，利用氣候、土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在Arc GIS平臺(tái)中建立生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)評(píng)價(jià)綜合指數(shù)高低將中國(guó)花生產(chǎn)區(qū)劃分成最適宜、適宜、次適宜、不適宜4個(gè)級(jí)別。呂思思等[43]運(yùn)用GIS方法對(duì)貴州省百香果種植區(qū)進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，得出不同適宜區(qū)分布范圍、面積及占比，對(duì)貴州省百香果產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有指導(dǎo)意義。楊帆等[44]通過(guò)GIS結(jié)合道地藥材白芷種植的生境需求，分析了四川省鹽亭縣白芷種植生境適宜性空間分布規(guī)律，結(jié)果表明白芷在四川省鹽亭縣具有廣泛的適宜種植區(qū)，推算得出最適宜區(qū)域面積達(dá)165.01 km2。張瑋瑋等[45]利用GIS分析野生北蒼術(shù)適宜產(chǎn)地空間分布狀況，尋找出了適宜北蒼術(shù)生長(zhǎng)特性的區(qū)域范圍、具體面積及氣候特征。

4作物病蟲(chóng)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

病蟲(chóng)害是影響農(nóng)作物產(chǎn)量及品質(zhì)的重要因素之一[46]，病蟲(chóng)害發(fā)生機(jī)制及環(huán)境氣候條件的研究則是防治病蟲(chóng)害的基礎(chǔ)[47]。

4.1糧食作物

陳繼光等[48]基于GIS研發(fā)了針對(duì)水稻、大豆等作物病蟲(chóng)害的在線監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，并在黑龍江省多個(gè)水稻種植區(qū)得到了很好的應(yīng)用。Bernardi[49]通過(guò)GIS對(duì)歐洲玉米食根蟲(chóng)病蟲(chóng)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究，繪制了蟲(chóng)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的空間分布圖。羅菊花等[50]以GIS為基礎(chǔ)，研發(fā)了小麥病蟲(chóng)害預(yù)警防控平臺(tái)，并將抽象的數(shù)字資料轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單明晰的電子地圖，使小麥病蟲(chóng)害的發(fā)生程度和空間分布特點(diǎn)顯示得更加直觀明了。楊林楠等[51]基于GIS與反向傳播人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研發(fā)了水稻三化螟和蔬菜斑潛蠅等農(nóng)作物害蟲(chóng)發(fā)生預(yù)報(bào)系統(tǒng)。龔一飛等[52]借助WeiGIS建立了江蘇省稻縱卷葉螟蟲(chóng)害檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以發(fā)布稻縱卷葉螟發(fā)生動(dòng)態(tài)和分布情況，提高了水稻生產(chǎn)環(huán)節(jié)害蟲(chóng)管理中預(yù)警和決策機(jī)制的科學(xué)性。Tupper等[53]以澳大利亞紐卡斯?fàn)枮檠芯繀^(qū)域，基于GIS對(duì)病蟲(chóng)害、火災(zāi)和洪水等農(nóng)業(yè)突發(fā)災(zāi)害進(jìn)行了預(yù)測(cè)和防控研究，完成了病蟲(chóng)害管理、洪水災(zāi)害制圖和火災(zāi)影響評(píng)估。

4.2經(jīng)濟(jì)作物

趙朋等[54]將GIS、互聯(lián)網(wǎng)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，從蘋(píng)果病蟲(chóng)害管理實(shí)際要求和工作特點(diǎn)出發(fā)，開(kāi)發(fā)了蘋(píng)果病蟲(chóng)害管理信息平臺(tái)，并應(yīng)用在了山東省煙臺(tái)市蘋(píng)果病蟲(chóng)害管理工作中。張冬[55]以廣西崇左市的甘蔗地塊為對(duì)象，基于WebGIS平臺(tái)開(kāi)發(fā)了一套糖料蔗管理系統(tǒng)，建立模型模擬污染物的擴(kuò)散情況，從而提升本地區(qū)甘蔗產(chǎn)業(yè)信息化水平。李小文等[56]依托地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，研發(fā)了寧夏枸杞病蟲(chóng)害網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

5氣象災(zāi)害預(yù)警評(píng)估

由于全球氣候變化，春霜、夏熱、冬寒等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的發(fā)生逐年增多，嚴(yán)重程度也逐步上升，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的發(fā)生嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[57]。為了提高農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的防御能力，應(yīng)該加大對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的評(píng)估研究[58]，近年來(lái)學(xué)者們基于GIS在氣象災(zāi)害領(lǐng)域做了大量研究。吳歆彥等[59]充分運(yùn)用GIS的空間分析與圖形繪制功能，評(píng)價(jià)了內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市賽罕區(qū)常見(jiàn)的冰雹、干旱、高溫等6種氣象災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，并制作完成該區(qū)6種氣象災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃圖。江龍等[60]基于GIS并以安徽省近500年干旱發(fā)生概率為指標(biāo)，將全省分為高、中、低3個(gè)干旱分布區(qū)，并繪制完成安徽省農(nóng)業(yè)旱災(zāi)脆弱性分布圖，數(shù)據(jù)顯示旱災(zāi)脆弱性較高的為山區(qū)或丘陵。朱明月等[61]基于GIS分析了江蘇省大風(fēng)、干旱、暴雨、冰雹等主要?dú)庀鬄?zāi)害的氣候特征及影響，對(duì)全省災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估和區(qū)劃分等，且完成了江蘇省氣象災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖的繪制。莫建飛等[62]在GIS的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了廣西省各作物不同生育期的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)測(cè)平臺(tái)。梁鳳娟等[63]基于GIS構(gòu)建了巴彥淖爾市防災(zāi)減災(zāi)氣象服務(wù)系統(tǒng)，根據(jù)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害時(shí)空分布特點(diǎn)，對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害所造成的影響進(jìn)行分析評(píng)估，建立了重大農(nóng)業(yè)災(zāi)害綜合防控體系，促進(jìn)了氣象部門(mén)與保險(xiǎn)行業(yè)的新型合作與融合。

6展望

農(nóng)業(yè)作為第一產(chǎn)業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用不可替代，努力推進(jìn)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化則是確保農(nóng)業(yè)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措[64]，其中農(nóng)業(yè)信息化和品牌化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要研究?jī)?nèi)容[65]。目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)GIS在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用已有許多報(bào)道，均證明GIS在農(nóng)產(chǎn)品保質(zhì)、增產(chǎn)、增效、增收方面具有一定作用[66]。中國(guó)的農(nóng)作物資源較為豐富，不同作物具有特定的遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)、栽培學(xué)、病蟲(chóng)害防治特征，如何利用GIS對(duì)復(fù)雜的內(nèi)容進(jìn)行綜合性研究是農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的必然趨勢(shì)。同時(shí)，農(nóng)業(yè)品牌化也是未來(lái)中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)之一[67]，多數(shù)農(nóng)作物偏重于考量產(chǎn)量指標(biāo)，而對(duì)品質(zhì)指標(biāo)重視不足，在全國(guó)范圍內(nèi)可以種植的區(qū)域廣泛，沒(méi)有嚴(yán)格的地域限制要求，而對(duì)于已形成以品質(zhì)為優(yōu)勢(shì)的農(nóng)特優(yōu)品種來(lái)說(shuō)，如何在確保產(chǎn)品品質(zhì)的前提下有效擴(kuò)大種植面積是農(nóng)業(yè)品牌化面臨的一種挑戰(zhàn)。筆者認(rèn)為充分利用GIS結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性分析可以為解決以上問(wèn)題提供一種新的思路。

第一，基于GIS建立單品種農(nóng)作物種植綜合性評(píng)價(jià)系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)該包括氣候區(qū)劃系統(tǒng)、土壤評(píng)價(jià)系統(tǒng)、適宜性分析系統(tǒng)、氣候?yàn)?zāi)害預(yù)警系統(tǒng)、病蟲(chóng)害預(yù)警系統(tǒng)等5個(gè)子系統(tǒng)，結(jié)合單品種農(nóng)作物生理學(xué)特性、物候期及生態(tài)環(huán)境要求，從區(qū)劃布局、科學(xué)種植、精細(xì)化管理、提升品質(zhì)等角度出發(fā)，促進(jìn)農(nóng)作物在生產(chǎn)過(guò)程中更加高效利用環(huán)境資源，切實(shí)提高農(nóng)作物質(zhì)量和單位產(chǎn)量。此外，要加強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)用的便捷性與普及性，加快開(kāi)發(fā)基于Web技術(shù)的開(kāi)放式共享平臺(tái)及手機(jī)終端用戶軟件，提高系統(tǒng)可操作性，使更多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線農(nóng)戶受益。

第二，基于GIS開(kāi)展名特優(yōu)產(chǎn)品適宜性區(qū)劃研究。國(guó)內(nèi)有很多高附加值的植物品種和品質(zhì)突出的優(yōu)質(zhì)資源。作物產(chǎn)品品質(zhì)的形成與特定生長(zhǎng)環(huán)境條件有著密切的關(guān)系，通過(guò)GIS可以為名特優(yōu)產(chǎn)品的資源保護(hù)及種植推廣選址提供科學(xué)依據(jù)，將地產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品產(chǎn)區(qū)氣候相關(guān)因子及名特優(yōu)產(chǎn)品內(nèi)在品質(zhì)與企業(yè)歷史品牌文化內(nèi)涵相融合，利用GIS二次開(kāi)發(fā)分析計(jì)算模型對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并通過(guò)綜合決策功能選擇對(duì)應(yīng)產(chǎn)品單元最適宜產(chǎn)區(qū)。

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