吉林省土壤信息時空數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用研究

王劍峰，杜東明，陳怡兵，朱明志，潘宇

（吉林省土壤肥料總站，吉林長春130033）

土壤肥料

吉林省土壤信息時空數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用研究

王劍峰，杜東明，陳怡兵*，朱明志，潘宇

（吉林省土壤肥料總站，吉林長春130033）

農(nóng)業(yè)信息化是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必要條件之一，同時也是支撐現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然要求，作為農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門，如何全方位實時掌握土壤信息變化對于探索研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)具有重要意義。本文對吉林省土壤信息時空數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用研究進行研究推廣，以供參考。

土壤信息；時空數(shù)據(jù)；應(yīng)用研究

吉林省測土配方施肥、耕地質(zhì)量監(jiān)測已推廣至所有縣（市、區(qū)），土壤墑情監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)已覆蓋26個縣（市），并能夠指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)病蟲害防范的土壤信息量化體系。

吉林省土壤肥料總站不斷探索研究，通過將土壤信息以智能化方式匯總、分析、利用，最終研制出整體式、掩埋式土壤信息自動監(jiān)測儀。該項技術(shù)的出現(xiàn)成功解決了目前農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展所處的瓶頸期，其能夠全天候自動監(jiān)測土壤中水分、溫度，空氣中風(fēng)速，土壤中速效氮、磷、鉀等全面信息，對構(gòu)建土壤類型、養(yǎng)分分區(qū)、作物生長和病蟲害防范提供量化和較為科學(xué)的依據(jù)。目前，該項技術(shù)已于2015年6月申報并獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局專利。

1 總體完成情況

1.1 完成土壤時空數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)構(gòu)建和儀器功能研發(fā)

依照實施方案完成SP R-N X-T S型掩埋式土壤信息自動監(jiān)測儀功能的研發(fā)，該設(shè)備能準(zhǔn)確將測試地點的地理位置信息、土壤溫度、土壤含水率等監(jiān)測信息通過無線互聯(lián)技術(shù)傳輸至指定服務(wù)器，通過計算機信息處理技術(shù)完成數(shù)據(jù)采集、分析、處理形成大數(shù)據(jù)庫。同時該設(shè)備應(yīng)用耐高溫、耐高壓、低功耗（待機時間長達36個月）的技術(shù)，經(jīng)過多次的野外應(yīng)用與測試，性能均已達到設(shè)計要求，各項指標(biāo)合格，尤其在信號傳輸、耐溫、耐腐蝕、耐壓方面性能表現(xiàn)突出，能滿足在各種惡劣氣候、地理環(huán)境下的土壤信息采集，為科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有力的參考依據(jù)。

1.2 完成項目區(qū)建設(shè)任務(wù)

分別在洮北區(qū)、松原市兩個典型地區(qū)進行項目建設(shè)推廣應(yīng)用，在`伊通滿族自治縣開展土壤時空數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建。各測試點依據(jù)氣候特點、土壤類型、種植結(jié)構(gòu)等因素，進行統(tǒng)一規(guī)劃、確立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，充分利用現(xiàn)有資源，因地制宜的總體建設(shè)原則，依照各試點的不同地理特點制定建設(shè)方案，參與項目實施的各部門在總體方案的統(tǒng)一指導(dǎo)下，按照規(guī)范的流程，按時完成了土壤時空數(shù)據(jù)庫構(gòu)建任務(wù)。洮北區(qū)按各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）布點方式掩埋11個探測儀器，松原市以平均散布的布點方式掩埋19個探測儀器。各試點在農(nóng)田覆蓋地區(qū)，均實現(xiàn)了區(qū)域均勻覆蓋監(jiān)測，每天上傳4次數(shù)據(jù)，分別是耕層20厘米及耕層40厘米土壤溫度、土壤含水率。各試點單位均在春耕前完成監(jiān)測儀器布點、調(diào)試，并確保各項功能正常。

2 項目創(chuàng)新點

一是以土壤信息自動監(jiān)測技術(shù)專利為基礎(chǔ)，構(gòu)建土壤時空數(shù)據(jù)庫，研發(fā)土壤數(shù)據(jù)實時監(jiān)測設(shè)備設(shè)施；二是探索土壤時空參數(shù)自動化監(jiān)測傳輸手段，搭建土壤時空數(shù)據(jù)庫傳輸平臺；三是開展監(jiān)測測試，完成試驗監(jiān)測點布設(shè)；四是研究土壤墑情、溫度等時空數(shù)據(jù)和化肥料使用量關(guān)系，促進化肥減量使用，科學(xué)調(diào)整施肥結(jié)構(gòu)，及時掌控土壤時空數(shù)據(jù)變化；五是研究信息整合發(fā)布，將農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)與土壤肥料技術(shù)有機結(jié)合，實現(xiàn)了現(xiàn)代信息化技術(shù)與土肥技術(shù)推廣模式的全程深度融合；六是在“測土配方施肥手機信息服務(wù)平臺”擴充功能，建設(shè)“土壤時空數(shù)據(jù)平臺”，科學(xué)指導(dǎo)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

主要技術(shù)內(nèi)容：一是土壤信息監(jiān)測；二是土壤信息統(tǒng)計分析預(yù)測；三是土壤信息平面圖。

3 取得的成效

土壤信息時空的監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，達到項目預(yù)期要求。設(shè)備通過可視化的數(shù)據(jù)檢索，繪制曲線走勢圖形的方式對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，展示了不同土質(zhì)、不同地區(qū)下的水分滲透，溫度變化等規(guī)律。30部儀器采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，信號穩(wěn)定，傳輸及時，全年運行正常無故障，達到了項目預(yù)期要求。

4 存在問題及建議

4.1 加強項目的相關(guān)管理

該項目需要各試點單位指派專人負責(zé)相關(guān)業(yè)務(wù)工作，設(shè)備硬件設(shè)施需要定期安排儀器維護、更換電池、網(wǎng)絡(luò)卡續(xù)費，埋設(shè)位置拍照記錄等工作。在軟件終端，需定期檢查更新軟件，確保系統(tǒng)運行無漏洞。相關(guān)業(yè)務(wù)工作比較瑣碎且周期性長，需要各個試點單位加強相關(guān)管理，才能確保項目各環(huán)節(jié)順利開展。

4.2 加強各項新功能研發(fā)

土壤時空數(shù)據(jù)庫的建立填充了農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的一個空白點，隨著國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)政策的調(diào)整和農(nóng)民的需要，將土壤信息數(shù)字化，需要進行前瞻性研發(fā)和技術(shù)儲備，以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化、科技化、數(shù)字化是今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的方向，作為配套服務(wù)的土壤時空數(shù)據(jù)庫應(yīng)繼續(xù)加大研發(fā)進度，開發(fā)新功能，及時、全面地適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需求。

4.3 擴大項目實施應(yīng)用范圍

土壤時空數(shù)據(jù)庫是高科技應(yīng)用項目，是適應(yīng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展需求開發(fā)的服務(wù)方式，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)信息化、科技化也是今后發(fā)展的主要方向。該項目要與全省覆蓋的測土配方施肥手機信息服務(wù)項目全面對接，實現(xiàn)逐步擴大覆蓋面積，讓土肥信息化服務(wù)更加完善、廣泛。

P208

A

10.14025/j.cnki.jlny.2017.21.041

王劍峰，本科學(xué)歷，研究員，研究方向：土壤農(nóng)化；杜東明，本科學(xué)歷，高級農(nóng)藝師，研究方向：土壤農(nóng)化。

陳怡兵，碩士，助理農(nóng)藝師，研究方向：農(nóng)業(yè)信息化。