吉林省土壤信息時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用研究

王劍峰++杜東明++陳怡兵++朱明志++潘宇

摘要：農(nóng)業(yè)信息化是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必要條件之一，同時(shí)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(shí)時(shí)掌握土壤信息變化對(duì)于探索研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)具有重要意義。本文對(duì)吉林省土壤信息時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用研究進(jìn)行研究推廣，以供參考。

關(guān)鍵詞：土壤信息；時(shí)空數(shù)據(jù)；應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)： P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.21.041

吉林省測(cè)土配方施肥、耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)已推廣至所有縣（市、區(qū)），土壤墑情監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)已覆蓋26個(gè)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(dòng)監(jiān)測(cè)儀。該項(xiàng)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(dòng)監(jiān)測(cè)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(duì)構(gòu)建土壤類型、養(yǎng)分分區(qū)、作物生長(zhǎng)和病蟲害防范提供量化和較為科學(xué)的依據(jù)。目前，該項(xiàng)技術(shù)已于2015年6月申報(bào)并獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利。

1總體完成情況

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

依照實(shí)施方案完成SPR-NX-TS型掩埋式土壤信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀功能的研發(fā)，該設(shè)備能準(zhǔn)確將測(cè)試地點(diǎn)的地理位置信息、土壤溫度、土壤含水率等監(jiān)測(cè)信息通過無線互聯(lián)技術(shù)傳輸至指定服務(wù)器，通過計(jì)算機(jī)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(kù)。同時(shí)該設(shè)備應(yīng)用耐高溫、耐高壓、低功耗（待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)36個(gè)月）的技術(shù)，經(jīng)過多次的野外應(yīng)用與測(cè)試，性能均已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，各項(xiàng)指標(biāo)合格，尤其在信號(hào)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(xiàng)目區(qū)建設(shè)任務(wù)

分別在洮北區(qū)、松原市兩個(gè)典型地區(qū)進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)推廣應(yīng)用，在`伊通滿族自治縣開展土壤時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建。各測(cè)試點(diǎn)依據(jù)氣候特點(diǎn)、土壤類型、種植結(jié)構(gòu)等因素，進(jìn)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(diǎn)的不同地理特點(diǎn)制定建設(shè)方案，參與項(xiàng)目實(shí)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(shí)完成了土壤時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建任務(wù)。洮北區(qū)按各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）布點(diǎn)方式掩埋11個(gè)探測(cè)儀器，松原市以平均散布的布點(diǎn)方式掩埋19個(gè)探測(cè)儀器。各試點(diǎn)在農(nóng)田覆蓋地區(qū)，均實(shí)現(xiàn)了區(qū)域均勻覆蓋監(jiān)測(cè)，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(diǎn)單位均在春耕前完成監(jiān)測(cè)儀器布點(diǎn)、調(diào)試，并確保各項(xiàng)功能正常。

2項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

一是以土壤信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)專利為基礎(chǔ)，構(gòu)建土壤時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，研發(fā)土壤數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)施；二是探索土壤時(shí)空參數(shù)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)傳輸手段，搭建土壤時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)傳輸平臺(tái)；三是開展監(jiān)測(cè)測(cè)試，完成試驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)；四是研究土壤墑情、溫度等時(shí)空數(shù)據(jù)和化肥料使用量關(guān)系，促進(jìn)化肥減量使用，科學(xué)調(diào)整施肥結(jié)構(gòu)，及時(shí)掌控土壤時(shí)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(jī)結(jié)合，實(shí)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(cè)土配方施肥手機(jī)信息服務(wù)平臺(tái)”擴(kuò)充功能，建設(shè)“土壤時(shí)空數(shù)據(jù)平臺(tái)”，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(cè)；二是土壤信息統(tǒng)計(jì)分析預(yù)測(cè)；三是土壤信息平面圖。

3取得的成效

土壤信息時(shí)空的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，達(dá)到項(xiàng)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(shì)圖形的方式對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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?jī)x器采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，信號(hào)穩(wěn)定，傳輸及時(shí)，全年運(yùn)行正常無故障，達(dá)到了項(xiàng)目預(yù)期要求。

4存在問題及建議

4.1加強(qiáng)項(xiàng)目的相關(guān)管理

該項(xiàng)目需要各試點(diǎn)單位指派專人負(fù)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(hù)、更換電池、網(wǎng)絡(luò)卡續(xù)費(fèi)，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(yùn)行無漏洞。相關(guān)業(yè)務(wù)工作比較瑣碎且周期性長(zhǎng)，需要各個(gè)試點(diǎn)單位加強(qiáng)相關(guān)管理，才能確保項(xiàng)目各環(huán)節(jié)順利開展。

4.2加強(qiáng)各項(xiàng)新功能研發(fā)

土壤時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)的建立填充了農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的一個(gè)空白點(diǎn)，隨著國(guó)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(jìn)行前瞻性研發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)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(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)繼續(xù)加大研發(fā)進(jìn)度，開發(fā)新功能，及時(shí)、全面地適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需求。

4.3擴(kuò)大項(xiàng)目實(shí)施應(yīng)用范圍

土壤時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)是高科技應(yīng)用項(xiàng)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(xiàng)目要與全省覆蓋的測(cè)土配方施肥手機(jī)信息服務(wù)項(xiàng)目全面對(duì)接，實(shí)現(xiàn)逐步擴(kuò)大覆蓋面積，讓土肥信息化服務(wù)更加完善、廣泛。

作者簡(jiǎn)介：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(jí)農(nóng)藝師，研究方向：土壤農(nóng)化。

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