基于WebGIS的耕地养分管理与精准施肥系统构建——以庐江县为例

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随着国家对于土地流转的支持和推进,规模化经营已成为农业生产主流趋势。对于农户特别新型经营主体利用精准养分管理来提高单位面积的生产力和单位肥料的利用效率需求日益迫切,近年来信息和装备技术的进步带动了耕地农业生产精准施肥项目的前行。耕地养分管理无论是时间上还是空间上都能做到最佳肥料投入,将有效提高肥料的利用效率,减少土壤养分残留,降低有害物质流失到地下水的风险,减轻土壤排放温室气体的风险,是提效、增产、降低富营养化程度等环境风险的有力措施之一。本次研究以合肥市庐江县为研究区域,基于研究区耕地土壤养分分析数据和相应地理空间数据,运用反距离加权插值(IDW)和克里格(Kriging)插值方法,进行耕地养分数据空间变异分析。利用WebGIS技术,采用B/S架构,结合系统可行性和用户需求,基于SuperMap控件进行二次开发,使用SQL Server2005软件,构建以庐江县新型经营主体地块为单位的耕地养分信息数据库,并结合配方施肥算法建立施肥模型;针对不同农户层次需求,细化系统功能分区,实现耕地资源电子化管理、土壤养分空间查询、专题分析和推荐施肥等功能,以县域为区域特征,构建了以新型经营主体为服务对象的土耕地养分管理和精准施肥系统。  (1)选用Windows Server2008+SQL2005作为系统基础平台,使用Tomcat7.0web应用服务器作为WebGIS系统的软件基础。系统实现遥感影像与空间实体图层相融合;满足用户进行空间定位查询、地图缩放、图层标注、属性信息获取等需求;利用数据库对于空间和属性数据进行科学管理和建立各种连接,并建立耕地养分管理与精准施肥后台信息管理系统,实现数据录入、删除、修改和发布等功能。  (2)基于系统功能模块及总体架构,建立了系统数据库。按照内容划分为两类,空间数据库是对于空间实体信息包括权属范围、地类图斑、采样点位、土壤类别和栅格影像,并且实现一定时间跨度的存储和提取功能,以区县到乡镇再到村/新型经营主体层层递进组织数据;属性数据库是针对空间实体属性表格字段名称类型,长度、小数位等属性定性和定量描述。  (3)生成了以新型经营主体为服务对象的管理单元,在耕地养分管理单元的基础上以新型经营主体相应编号地块的指定边界限定范围的管理单元,在保留行政区划同时包含明确的新型经营主体地块编码属性。同一单元的耕地权属一致,新型经营主体管理单元与新型经营主体呈多对一的集合关系,一个新型经营主体可以有多个管理单元,每一单元只对一个新型经营主体,将耕地养分肥力属性逐一附属于单元内。依据研究区域的耕地养分空间变异情况,参照规范的养分分级标准进行划等分级。运用系统提供的回归分析功能,利用研究区内水稻的“3414”试验结果,建立了相应的施肥模型。  (4)以新型经营主体为管理单元,基于WebGIS空间信息管理平台,构建了服务新型经营主体的耕地养分管理与精准施肥系统。系统实现了土壤养分查询,并且根据研究区土壤养分含量数据,通过土壤养分分区管理进行推荐施肥,针对不同区域、不同作物进行差异化管理,推荐不同的肥料配方。  本研究系统构建和应用将满足新型经营主体田间生产所需精准施肥信息,对于推动精准施肥,提升作物产量和品质、降低施肥率、提高肥料利用率和改善农田生态环境等方面具有重要的意义。
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