1、 基于 GIS 和 GPS 的乌鲁木齐土壤资源信息平台的建立与应用周盈关键词：GIS GPS 土壤资源 前言肥料是农作物的“粮食” ，我国的粮食增产的都来自化肥的应用，但是农作物主要养分仍主要依赖于土壤的供给，管理好土壤养分，用好肥料，提高化肥利用率，则是关系到我国农业可持续发展的重大问题。土壤是农业的根本，从第二次土壤普查至今已有年，本地区农业生产已经发生很大的变化，主要表现在耕地及种植面积扩大，种植结构调整，化学氮，磷肥施用不断增加以及主要作物单，总产水平的明显提高等。在这种情况下，农田土壤类型及分布状况虽大致稳定，但其理化性状尤其是对作物产量，品质与施肥关系最密切的农田土壤主要养分状况必
2、然发生较大变化。近年来在本地区农业生产中已经表现出不仅土壤氮，尤其磷的含量状况已发生较明显变化；不仅氮磷化肥的施用对作物产量与品质的影响十分重要，而且土壤钾及主要微量元素的含量状况及钾肥，微量元素肥料的施用对作物产量，品质的影响也越来越明显和重要。但是本地区近年来没有对土壤状况进行系统调查，在这种情况下，如果我们仍然停留在主要基于第二次土壤普查对我地区农田土壤的主要养分含量状况的总体认识与结论，并继续沿用至今普通仅在一个较大范围内主要考虑氮，磷两种养分的平均施用比例和用量的平衡施肥，显然已不能适应本地区农业生产发展及作物优质高产高效的要求，并由于对钾，微量元素营养缺乏土壤信息而被忽视，以及对较
3、小尺度范围土壤养分的现实状况及差异无从掌握，平衡施肥技术在深度与广度上的发展，应用上难以实现。计算机技术的发展使信息技术的广泛应用成为可能，自然也为土壤信息包括土壤养分信息的采集，管理及应用提供了有效的手段。利用数据库技术，地理信息系统技术及专家系统技术对土壤进行详细调查，建立了乌鲁木齐市农田土壤资源管理和无公害农产品生产信息平台系统。 乌鲁木齐市土壤资源信息平台的设计（图）本系统的构建目的的一方面是全市农业相关信息有效的技术管理手段可以实现历年县，乡。村，条田土壤养分积累，管理，查询；同时也包括了与农业生产，农村经济管理有关的统计资料的积累，管理，查询，分析，这可以为全市各级领导对整个农业生
4、产的统筹规划与决策提供全面，直观，准确的资料数据，有利于提高业务部门的管理水平和工作效率；另一方面是为农业生产管理部门提供推荐施肥方案，并为本地区农业生产中化肥的布局，调运计划及作物专用复合肥料的生产与应用提供有效的手段与基础，将有利于降低施肥成本，实现作物优质高产高效，农民增收和改善农业生态环境。并在搭建此土壤信息管理平台的基础上预留模块窗口，为以后扩展到水资源，病虫害诊断防治，耕作栽培等相关信息的管理提供软件平台。建立乌鲁木齐市土壤资源信息系统平台农田土壤养分管理及环境质量监测平衡施肥推荐 管理应用国家和新疆，乌鲁木齐市相关政策，标准等资料收集分析GIS 平台图 1 乌鲁木齐市土壤资源信息
5、平台系统的建立于应用3 系统的建立，结构与功能3.1 系统的技术平台与开发系统采用由美国的 MapInfo(6.5)作为地理信息系统平台;前端开发工具为 Delphi7.0，后台数据库为 Access 进行系统开发，应用 Delphi 开发工具嵌入 MapInfo Professional 来制定应用程序，并利用 SQL 语句通过底层接口 OCI 与中心数据库相连结获取各种数据，进行数据管理和图形维护。本系统的界面和操作方式具有典型的 WINDOWS 特征，是运行在平台上的开放性系统。3.2 系统数据库的建立3.2.1 空间数据库的建立，地理要素的空间形态主要有点，线，面三种。收集乌鲁木齐市最
6、新的土地利用现状图，按国家土地管理局发布的标准，用 MapInfo 制图软件将栅格文件矢乌鲁木齐地图，土壤，地质资料，气候，农业生产等基础数据资料的收集分析GPS 精确定位，采集，调查，判断，分析，数据库建立计算机语言，如Delphi作物营养规律和专用肥研究成果 土壤资源信息系统平台基本结构量化，建立包括条田，村，乡各级单位在内的分布图作为本系统地理信息底图。3.2.2 属性数据的建立 应用全球定位系统来定点采样，按国家标准分析土壤养分及土壤环境质量指标。其中土壤养分数据库包括土壤有机质，全量氮，碱解性氮，速效性磷，速效性钾，微量元素锌，锰，硼，铁，铜有效性含量共十总养分数据。土壤环境数据库包
7、括总汞，总镉，总砷，总铅，总铜，六六六等数据信息。广泛收集包括：资源（人力，土地） ，环境，气象，农林牧业生产，农业生产资料，农村经济等方面信息，经整理，加工，规范化处理相应建立县，乡，村条田各级数据表。所有信息数据均以Access 数据库形式存于系统中，这些库表有着严格的级联一致性原则，从而确保数据完整。3.3 施肥决策系统的建立应用多年来对新疆土壤养分丰缺指标研究及近年来应用土壤养分状况系统研究法，分析收集乌鲁木齐市土壤养分状况，建立乌鲁木齐市地力分级及相应作物经济合理目标产量指标；应用作物营养（单位经济产量施肥量） ，土壤供肥，作物施肥的研究结果，建立作物经济合理施肥模型，以每一样点土壤
8、养分测试结果为依据所获得的作物施肥推荐，通过聚类分析向上逐级得到组，村，乡，县作物施肥推荐，包括氮（N） ，磷（P 2O5）,钾（K 2O） ，微量元素锌（Zn） ，锰（Mn） ，硼（B） ，铁（Fe） ，铜（Cu）用量及各种养分所对应的化肥用量。3.4 信息平台系统功能乌鲁木齐市土壤资源管理信息平台系统为典型的桌面地理信息系统，是结合农业施肥科学和先进计算机技术开发而成的 3S（MIS/GIS/DSS）综合应用系统。系统主要有九个模块，分别是数据备份恢复模块，数据录入模块，信息查询模块，咨询服务信息模块，报表输出模块，统计图模块，推荐施肥模块，专题分析模块及打印专题模块。3.4.1 数据备份
9、恢复模块：进行系统结构，作物，肥料，肥料参数，肥料缺素，病虫害防治，养分分级等基础参数的备份恢复维护工作，高级用户具有此使用权限。3.4.2 数据录入模块：包括县作物选择及各类信息分年分级别的数据录入。3.4.3 信息查询模块：系统可实现数据和图的互动查询，其中包括选择属性，字段和时间为条件进行模糊查询。3.4.4 咨询服务信息模块：提供常用肥料的理化性质，施肥要点，注意事项等相关信息的查询，提供作物病虫害的诊断，防治措施的查询，还提供作物缺素症状信息的查询，可以用以普及农业科技知识，提高广大农民，技术员及干部的专业技术水平。3.4.5 报表输出模块：包括进行县，乡，村，条田各级各年度农业统计
10、和土壤养分，土壤环境质量数据的报表输出。3.4.6 统计图模块：即以折线，柱状线或饼图的形式提供农业统计资料各相关字段历年或某一年内的纵向变化趋势图，比较直观形象。3.4.7 推荐施肥模块：系统根据土壤养分抽样分析结果实现从条田依次向村，乡，县进行逐级推荐施肥预测，是最终打印出施肥卡。同时系统可根据新的肥料试验结果随时对参数进行调整和专题图库的及时更新。3.4.8 专题分析模块：专题分析模块作为高级分析功能，它包括土壤养分，土壤环境质量，综合信息，农作物信息，土壤肥力分区与专用肥配方分区六个大类 20 余种专题图。该功能通过可视化的地图渲染方式对各种农作物，各类养分和微量元素，各类作物的产量，
11、以及和农业相关的一些社会经济指标如人口等数据进行专题分析。这些专题均可以柱状，渲染图等方式提供。3.4.9 打印专题模块：提供以上各类专题以 A4 或 A0 方式的页面输出。4 基于 GIS 和 GPS 的乌鲁木齐土壤资源管理信息平台系统的应用4.1 农田土壤养分管理及环境质量评价监测本系统为本区农田土壤养分管理及环境质量评价提供了一项有效的技术手段。通过对农田土壤养分及环境质量信息的不断采集与积累，不及可以方便查询及应用，更重要的是可以进行农田土壤养分状况及环境质量情况时间纵向的对比分析，并通过对比分析发现变化状况，进而可分析总结发生变化的原因并提出相应的对策，从而为合理利用，保护土壤资源环
12、境，改良土壤，培养地力及因土施肥提供基础与依据。4.2 平衡施肥推荐应用本系统可根据其农田土壤养分含量状况为县提供农作物，蔬菜的平衡施肥推荐，真正意义上的平衡施肥鸡技术由此得到广泛而普遍的应用，并成为普及推荐施肥技术，提高肥料利用率和增加产量的有效途径。4.3 管理应用根据系统提出的作物推荐施肥方案，将可为村，乡，县各级有关领导与业务技术部门准确提供年度化肥的生产，分配，调运，资金运筹决策依据，克服了以往计划决策的不准确性。根据农田土壤养分的状况及差异，合理安排种植计划及制定并应用针对性强的技术及栽培管理措施（如选择适宜苗种，种植方式，管理技术，灌溉，施肥技术等） ，将有利于获得合理的产出及效益，并有利于保护土壤及农业生态环境。参考文献（1） 石元春，土壤学的数字化和信息化革命，土壤学报，2000，37（3） ；289295（2） 王人潮等，浙江红壤资源信息系统的研究与应用，中国，北京；中国农业出版，1999（3） 中国农业科学院土壤肥料研究所，应用土壤养分状况系统研究法实现作物高产高效平衡施肥的技术；总体研究报告，1995，27
