县域耕地资源管理信息系统及其应用综述

旱地淤土 沙底淤泥土
淤泥土 粘心夹沙土 棕淤泥土 旱地淤土 沙底淤泥土 淤泥土 棕淤泥土 沙底淤泥土 淤泥土 沙底淤泥土
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 极度缺乏 一般缺乏 12：15：18+Zn
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极度缺乏 极度缺乏 一般缺乏 12：15：18+Zn
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极度缺乏 极度缺乏 一般缺乏 12：15：18+Zn
县域耕地资源管理信息系统 及其应用综述
一、 研究目标和阶段性研究成果 二、主要应用功能 三、主要技术特点 四、应用情况 五、几个相关的应用模块
一、研究目标和阶段性研究成果
1、定义
• 县域耕地资源管理信息系统以县级行政区
域内耕地资源为管理对象，以土地利用现状与土 壤类型的结合为管理单元，通过对辖区内耕地资 源信息采集、管理、分析和评价，为农民、农业 技术人员以及农业决策者合理安排作物布局、科 学施肥、节水灌溉等农事措施提供耕地资源信息 服务和决策支持。
3、研究过程及阶段性研究成果
扬州市土壤肥料信息管理系统（1984-1989)江苏省科技厅项目 县域耕地资源管理信息系统（1992-1996)农业部耕地分等定级项目 平衡施肥专家咨询系统（1998-2000)农业部平衡施肥项目 县域耕地资源管理信息系统开发平台(2002-2003)全国耕地地力调查 耕地资源管理网络系统 (2003-2004)全国耕地地力调查项目 耕地资源信息发布模块(2005－2006)全国耕地地力调查项目 施肥专家系统通用性接口模块（2006-2007）测土配方施肥项目
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 极度缺乏 极度缺乏 12：15：18+Zn
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极度缺乏 极度缺乏 一般缺乏 12：15：18+Zn
•土壤管 理
•有 •速 •有 •P •质 •有 •潜 •障 •耕 •坡 •坡 •地 •排 •灌
效效 效 H
机 •水 碍 层
•貌 •涝 •溉
锌钾 磷
•地 质 •埋 层 厚 •向 •度 •类 •能 •指
•深 深 度
•型 •力 •数
度
•1 2 3 4 5 6 7 14
8 9 10 11 12 13
仪征市耕地地力评价指标隶属函数
•演示
•PC机（触摸屏）查询系统
• 可运行于台式机、 笔记本及触摸屏一体机 上的查询系统。
测土配方施肥两种模式比较
直接为农户服务模式：
测土：按一定面积取样（取样数量要足够多） 配方：专家开方（要有足够多的土壤肥料专家) 供肥：农民拿配方卡不一定能买到所需肥料 应用面积：只能用于测土的田块
社会化服务模式
•启动单元施肥推荐
仪征市朴席镇水稻施肥推荐方案（粳稻）
土壤养分状况
目标产量
村
Байду номын сангаас
土壤类型
（公斤
/亩）
磷
钾
锌
基 肥（公斤/亩）
追 肥（公斤/亩）
复合肥
尿素
（复合肥）
配方
用量 用量
配方
用量
汴河村 汴河村 汴河村 曹桥村 曹桥村 曹桥村 黄泥村 黄泥村 黄泥村 黄泥村 黄泥村 李桥村 李桥村 李桥村 李桥村
•互联网查询
• 以管理单元图为基础的施肥方案，采用 WebGIS技术通过互联网向公众发布。 •网址：http://www.ChinaFramLand.com.cn • 该网站为全国项目县提供信息发布服务 ，并提供直接连接。
•掌上电脑（手机）查询系统
走到哪里查到哪里（GPS自动定位查询） 想查哪里就查哪里（地图浏览点击查询）
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 极度缺乏 一般缺乏 12：15：18+Zn
测土：先定点，后取样（空间插值方法形成分布图） 配方：县域耕地资源管理信息系统 供肥：农民凭推荐卡可以在肥料销售点买到所需肥料 应用面积：县域范围内所有农户
三、主要技术特点
➢数据平台：土壤图与土地利用现状图生成管理单元
图，每个单元都有耕地和施肥咨询所需基础数据，能 够一次性拟合县域系列肥料配方，并提供所有单元施 肥方案，不需要农民提供任何参数。
➢数据标准：统一的数据规范有利于省和国家层面上
数据汇总和分析。
➢数据分析模型和施肥模型通用性接口： 已内置
多种耕地评价和肥料用量预测模型，也可挂接其它成 熟的模型。
➢信息发布 ：多种信息发布模式将传统的一家一户
田头指导转化为社会化服务（广播式服务）。
四、应用情况
五、几个相关的应用模块
1、 3414试验结果分析模块 2、耕地质量监测数据管理模块
Y=1/(1+1.0357(u-c)2)
A7
戒上型 地下水位深度(cm)
Y=1/(1+8×10-4(u-c)2)
A8
直线型 障碍层
Y=0.01x
A9
戒上型 耕层厚度(cm)
A10
概念型 坡向
A11
直线型 坡度
A12
概念型 地貌类型
A13
概念型 排涝能力
A14
直线型 灌溉指数
Y=1/(1+0.024(u-c)2) （见表8） Y=1-0.2x x=0 y=1 （见表9） （见表10） Y=x
•更新耕地资源基础数据库
•无氮区试验：土壤供氮量
•作物适宜性评 价 •确定目标产量
•确定氮肥用量
•磷、钾……肥料试验：调整丰缺指 标
•磷、钾……丰缺评价
•确定磷、钾……用量
•拟合肥料配方，编绘肥料配方分布 图
• 施肥分区图（乡） • 施肥推荐表（地块）
•启动系统、加载数据
•加载耕地资源管理单元图 •连接耕地资源管理单元属性数据 表
2、工作目标
建立耕地资源基础数据库：实现耕地资源动态管理
耕地资源评价：
为农业决策提供支持
实施对地块的管理：
为农民施肥提供服务
数据管理与专家系统结合：科研成果推广应用平台
分布式网络管理：
实现数据共享
信息发布模式：
转变农业技术服务形式
•实现对地块管理：实施适合我国国情的数字农业 • 转变农业技术服务形式：田头指导到社会化服务
一幅图——施肥指导单元图
（乡域）
一张表——测土配方施肥推荐表 （地块）
一张卡——测土配方施肥推荐卡
（农户）
一次购肥——农民根据施肥推荐卡在同一个肥料销售 点、一次性买齐全部肥料
•把为一家一户的田头指导转化为社会化服务
•为农民填写施肥推荐卡
•（肥料销售人员完成）
✓ 查阅施肥指导单元图 —— 确定土壤类型 ✓ 查阅施肥方案推荐表 —— 确定施肥方案 ✓ 填写施肥推荐卡并介绍给农民
•
Ua-Ub
• 不适宜临界值:0.4500
Ub
•Yp×0.65
X≤Ub
• 目标产量=650*0.65+650*(0.95-0.65)*(0.8250-
0•.Y4t5:目00标)/(产0.量8800-0.4500U) a:高度适宜临界值 •••YXp:适:品宜种度生指产数=潜5力92产.6量公斤/亩Ub:不适宜临界值
标号 函数类型
项目
A1
戒上型 有效锌(mg/kg)
隶属函数
Y=1/(1+4.14(u-c)2)
A2
戒上型 速效钾(中壤-紧砂)(mg/kg)
Y=1/(1+7.38×10-4(u-c)2)
A2
戒上型 速效钾(重壤-重粘)(mg/kg)
Y=1/(1+5.94×10-4(u-c)2)
A3
戒上型 有效磷(中壤-紧砂)(mg/kg)
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极度缺乏 极度缺乏 一般缺乏 12：15：18+Zn
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仪征市朴席镇水稻施肥推荐方案（籼稻）续
土壤养分状况
目标产量
村
土壤类型 （公斤/亩
）
磷
钾
锌
基 肥（公斤/亩）
复合肥
尿素
追 肥（公斤/亩 ）
（复合肥）
配方
用量 用量
配方 用量
三益村 三益村
三益村 三益村 三益村 双桥村 双桥村 双桥村 双桥村 塔影村 塔影村 田圩村
✓ 用适宜度指数表达土壤肥力 ✓ 用适宜度指数+作物品种生产潜力
产量预测目标产量
•举预测例目: 标产量 • 作物品种:水稻武育粳15号
• 生产•潜Yp力×产0.9量5 :650公斤/亩 X≥Ua Yp
• 田块• 适宜度指数:0.8X2-5U0b
X
•Y• t =
高度•UYa适p>×宜X0>临.U65b界+Y值p×:0.(808.9050-0.65)×———Ua
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
二、主要应用功能
1、数据管理 2、耕地评价 3、施肥咨询 4、信息发布
1、数据管理
数据类型
•图
•表 •其 它
制作施肥指导单元图
点位图转成面状分布图（空间插值方法）
2、耕地评价
例：江苏省仪征市耕地生产潜力评价指标体系
•耕地生产潜力
•养分
•理化性状
•剖面组成
•立地条件
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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•Demo
4、信息发布
五个“一”模式 InterNet 查询 掌上电脑（手机）查询 PC机（触摸屏）查询
五个“一”测土配方施肥推广模式
一个系统——测土配方施肥咨询系统 （县域）
•测土配方施肥模块
•县域系列配方
•县域施肥分区 图
•县域肥料规划
•施肥指导单元 图
•施肥方案推荐 表
•施肥管理单元 图
•肥料销售点 •施肥推荐卡
•查询
•购买肥料
•系统查询 •触摸屏查询 •掌上电脑（手机）查询 •InterNet查询
•肥料用量预测方法：以地力差减法为例
•测土配方施肥数据平台
•更新作物品种特征库
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12 15:0:10
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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一般缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
C
c=1.0 c=100
c=120 c=10 c=12 c=6.8
c=2.0 c=2.6 c=80 c=100 c=20
x＝5
ut
ut<0.2 ut<10
ut<20 ut<2 ut<5 ut1=4,ut2=9
ut<0.5 ut<1 ut<10 ut<15 ut<5
Y＝0
3、施肥咨询
技术流程
•启动县域配方推荐
平均单产法 • 利用施肥区前三年平均单产和年递 增率为基础确定目标产量,计算公式是: •目标产量=(1+递增率)×前三年平均单产
• (一般粮食作物的递增率为10－15%为宜)
•《测土配方施肥技术规范（试行）修订稿》
土壤适宜度指数法
✓ 应用耕地自然属性评价耕地对某 一类作物的适宜度
旱地淤土 淤泥土 棕淤泥土 沙底淤泥土 淤泥土 棕淤泥土 旱地淤土 沙底棕淤泥土 淤泥土 粘心夹沙土 棕淤泥土 高沙土 沙底黑淤泥土 沙底淤泥土 淤泥土
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极度缺乏 一般缺乏 一般缺乏 20：15：10+Zn
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18 15:0:10
35
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极度缺乏 极度缺乏 一般缺乏 12：15：18+Zn
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Y=1/(1+0.0414×(u-c)2)
A3
戒上型 有效磷(重壤-重粘)(mg/kg)
Y=1/(1+0.0414×(u-c)2)
A4
峰 型 pH
Y=1/(1+1.18(u-c)2)
A5
概念型 质地
（见表7）
A6
戒上型 有机质(中壤-紧砂)(%)
Y=1/(1+1.0357(u-c)2)
A6
戒上型 有机质(重壤-重粘)(%)