专题2 测土配方施肥信息管理系统的研发与应用(1).doc

专题2 测土配方施肥信息管理系统的研发与应用2.1 测土配方施肥信息管理系统的研发2.1.1系统开发背景 目前我国每年化肥利用率平均仅为30%，氮肥的利用率一般为30%50%，磷肥的利用率一般为10%15%，钾肥的利用率一般为40%70%。化肥是农业生产中重要的生产资料，占种植业生产投入的50%以上，直接关系到农产品成本和品质。导致化肥利用率偏低的原因很多，但施肥量和施肥比例不合理，是其中的主要因素。测土配方施肥是以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用数量、施肥时期和施用方法。测土配方施肥技术的核心是调节和解决作物需肥与土壤供肥之间的矛盾。同时有针对性地补充作物所需的营养元素，作物缺什么元素就补充什么元素，需要多少补多少，实现各种养分平衡供应，满足作物的需要；达到提高肥料利用率和减少用量，提高作物产量，改善农产品品质，节省劳力，节支增收的目的。通过开展测土配方施肥，可以合理的确定施肥量和肥料中各营养元素比例，有效提高化肥利用率。平衡施肥技术是一项较复杂的技术，农民掌握起来不容易，只有把该技术物化后，才能够真正实现。即测、配、产、供、施一条龙服务，由专业部门进行测土、配方，由化肥企业按配方进行生产并供给农民，由农业技术人员指导科学施用。为进一步加快农业信息化发展，更好地服务于农业、农民和农村经济发展，实实在在地为农业服务、为农民服务，推出了“测土配方施肥信息管理系统”。2.1.2系统简介即墨市针对农业测土配方施肥项目数据处理的需求，采用先进的地理信息系统技术，所有采集的样点数据均是MAPGIS软件数据格式，利用地理信息系统Mapgis软件，将各采样点的坐标数据导入Mapgis软件中，生成采样点文件，叠加到矢量化后的行政区划图上，编制成为明了的土壤采样位点文件。在此基础上可通过关键字段实现与土壤属性数据库的连接，建立包括各土壤采样点编号，坐标位置，具体地名，各项养分含量测试指标等属性数据在内的土壤采样点属性数据，用户可根据地图显示找到相应的农田位置，输入要种植的农作物后，软件系统自动配合不同农作物和当地土壤对各种养分的需求量的基础数据库，得到最适合的施肥配方情况。这一解决方案大大提高了工作效率和工作质量，达到提高肥料利用率和减少用量，提高作物产量，改善农产品品质，节省劳力，节支增收的目的。 本系统同时和触摸屏、即墨政务网组成了农业测土配方施肥信息发布平台，农民可以在触摸屏上直接点击配方施肥分区图，找到自家田块的地理位置，然后运用测土配方施肥专家系统查询功能，就能很方便地得到所种植品种的施肥方案，并可将施肥推荐卡直接打印出来，凭卡购肥。也可以登陆”即墨政务网”进入相应的查询页面对自家田块的养分含量进行查询，并且得到最佳配方施肥方案，通过系统直接打印出来，这套系统丰富了推广手段，增强了直观感，提高了服务水平，为广大农民群众带来了最大的实惠。系统框架图：2.1.3系统特点及功能说明 强大的土壤属性库 系统集合了对7000多个土壤样本的采集和化验形成了全市的土壤属性库，配合Gis电子地图可实现全市每一个田块的土壤属性的查询，分为：(1) 按土壤类型的不同，确定粮油区每200-250亩取一个土样，蔬菜及经济作物种植区每100-150亩取一个土样，并采用GPS定位，共采集土样7000多个（粮油区2350个，蔬菜区750个），代表全部110万亩耕地面积。将取得的土壤样本按照土壤常规化验方法，测试所取土样理化性状，检测项目是：土壤PH值、有机质、碱解 氮、速效磷、速效钾、有效锌、有效硼等项目，蔬菜和特色作物种植区有选择地增加有关微量元素、重金属等项目.(2) 测试数据通过测土配方施肥数据汇总系统录入SqlServer数据库，或通过本系统自带的数据导入功能直接一次性导入SqlServer数据库，形成强大的土壤属性库，为Gis电子地图形成土壤采样点位图和配方卡的制作提供了可靠的依据。 数据导入功能本系统提供方便的数据导入功能，将取得的土壤样本检测数据一次性导入SqlServer数据库，使系统既具有逐条录入的功能，又具有导入功能，方便用户操作。本系统数据采用Excel表格模式进行导入，用户需根据提供的模板格式进行转换。 地理信息系统 本系统采用先进的MapGis地图，将地理信息直观的反映给用户，使用户操作起来更加简捷，土壤采样点位图是测土配方施肥必要图件，我公司针对农业测土配方施肥项目数据处理的需求，采用先进的地理信息系统技术，所有采集的样点数据均是MAPGIS软件数据格式，利用地理信息系统Mapgis软件，将各采样点的坐标数据导入Mapgis软件中，生成采样点文件，叠加到矢量化后的行政区划图上，编制成为明了的土壤采样位点文件。在此基础上可通过关键字段实现与土壤属性数据库的连接，建立包括各土壤采样点编号，坐标位置，具体地名，各项养分含量测试指标等属性数据在内的土壤采样点属性数据，除了继承了平台里图形编辑中的点线区的功能，还增加了农业图件处理专用的条件并、根据文件输出属性、文件合并等多个实用功能，大大提高了工作效率和工作质量。 完善的参数基础库本系统充分利用了耕地地力评价成果，提供了适合当地耕地土壤肥力水平的不同情况主要种植农作物养分吸收参数，不同土壤类型的氮、磷、钾百斤籽粒吸收量，不同产量水平的氮、磷、钾百kg籽粒吸收量，肥料氮、磷、钾及其微量元素的含量等等基础参数库，为配方卡的计算提供了依据，产量水平和土壤类型的划分使配方卡的计算更为精确。表一、即墨市主要粮油作物百kg籽粒需肥量作物土类产量水平（kg）百kg籽粒吸收量（kg）NP2O5K2O小麦棕壤1503.00.82452.091503003.180.92561.973003.061.14282.33平均3.070.93442.11砂姜黑土1503.030.8472.641503002.930.71442.093003.350.87162.82平均3.080.80082.47玉米4002.380.942.624003平均2.491.032.65花生2004.010.9691.372002503.660.881.532503003.600.8591.273003.620.8851.34平均3.720.8941.36土壤养分利用系数:根据五区试验获取即墨市土壤的供肥能力。表二、不同土壤类型供肥系数作物土类产量水平（kg）利用系数NP2O5K2O小麦棕壤1202400.47570.1830.27082502900.8330.33670.44893005001.3860.47140.8545平均0.82480.35330.5638砂姜 黑土2002400.32730.1080.2802503100.47530.49890.29713605100.70260.70970.5989平均0.49970.44350.3831玉米棕壤4500.44430.67980.92494500.8430.82851.3832平均0.64750.89170.7850砂姜 黑土4500.63550.70740.65734500.66260.850.9446平均0.53290.71281.0267花生棕壤2000.84260.44280.27532002500.52320.44110.33252503000.74240.64350.36463001.09840.94540.4985平均0.72460.57710.3587砂姜 黑土2002500.70610.49350.24832503000.58670.65460.18873001.45920.67880.3493平均0.82710.61290.2440化学肥料当季利用率表三、即墨市不同土壤类型、不同作物当季的利用率作物土类产量水平（kg）利 用 率NP2O5K2O小麦棕壤1202400.12490.04320.0512502900.18060.10590.04133005000.15760.14320.1939平均0.15890.10580.1025砂姜 黑土2002400.1540.04240.09262503100.20340.0732027990.10710.2766平均0.21170.0740.1726玉米棕壤4500.10810.0850.19094500.17860.1420.1909平均0.12370.12820.1909砂姜 黑土4500.22940.17080.22714500.22940.18780.2321平均0.22940.17840.2295花生棕壤2000.09030.03360.04852002500.14480.04140.06692503000.16990.04920.07163000.23310.4760.0601平均0.15720.4330.0643砂姜 黑土2002500.13550.05720.05702503000.22190.06070.06133000.35840.09790.0938平均0.22860.06710.067 施肥配方卡的制作和打印本系统施肥配方卡的计算采用养分平衡法：养分平衡法是根据作物目标产量需肥量之差估算目标产量的施肥量，通过施肥补足土壤供应不足的那部分养分。根据土壤、作物和肥料三者之间的关系，可用下列公式来计算肥料需要量。即： 目标产量所需养分总量 土壤供肥量施肥量（kg/亩） = 肥料中养分含量肥料当季利用率养分平衡法涉及目标产量、作物需肥量、土壤供肥量、肥料利用率和肥料中有效养分含量五大参数。有关参数确定：目标产量目标产量采用平均单产法确定。平均单产法事利用施肥区前3年平均单产和年递增率为基础确定目标产量，其计算公式是：目标产量（kg） = （1+递增率） 前3年平均单产作物需肥量 通过对正常成熟的农作物全株养分的化学分析，测定各种作物百千克经济产量所需养分量（常见作物平均百千克经济产量吸收的养分量），获得作物需肥量。 目标产量（kg）作物目标产量所需养分量 = 百千克产量所需养分量 100土壤供肥量土壤供肥量通过测定基础产量、土壤有效养分校正系数两种方法估算。通过基础产量估算（处理1产量）：不施养分区作物所吸收的养分量作为土壤供肥量。 不施养分区农作物产量（kg）作物目标产量所需养分量 = 百千克产量所需养分量 100系统可以通过上述方法计算出耕地的施肥配方最佳方案，用户可以通过界面上的“打印”按钮直接打印出来，或通过“导出到Word”按钮导出到Word中保存。土壤墒情数据发布土壤墒情状况是作物生产中极为重要的要素。无论是作物的播种、生长发育，还是土壤养分的生物有效性能、肥料的营养作用发挥，都与土壤水分状况密切相关。在土壤耕地地力评价中，土壤水分状况是作为重要的肥力因素加以考虑的。因此，我们在主要土壤类型上设置安装了不同土层土壤水分监测仪，可即时得到土壤水分的动态数据。通过本系统进行全天土壤水分动态数据的发布，极大地提高了系统的服务功能。2.1.4系统运行环境 硬件环境CPU 选择P4以上,内存512M以上；硬盘80G空间；显示器（1024768）；显示适配器要求为128M以上显示卡; 软件要求 软件要求： 操作系统 ：Windows2000（或2003） Server系列； 如果是Windows 2000 Server需要运行SP4以上更新包 ；数据库：Microsoft SQL Server 2000升级为SP4 运行环境：Framework 2.0 开发语言：A 2.0 2.1.5. 系统技术特性 良好的规范性采用规范SqlServer数据库及其接口多种编号的规范：主要考虑到系统在较大的范围的联网以及便于公众在不同地域使用的要求而设计。 良好的开放性采用国际通用的TCP/IP协议，可方便的与即墨政务网等服务系统相关的计算机网络相连接。软件与数据库采用ODBC方式连接、SQL方式查询。 系统特点多年的土壤属性库，基础数据丰富。采用先进的MapGis地图，操作方便，可得到全市所有耕地的配方情况。配方卡根据不同农作物不同土壤类型的高、中、低产的参数基础库，计算更为精确2.2 测土配方施肥信息管理系统的应用测土配方施肥是综合运用现代农业科技成果，根据作物需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应，在作物播种前，提出肥料种类和最佳经济用量及相应的施肥技术。我们根据目前测土配方施肥的实际，采用土壤速测代替常规分析的方法，使之化验快速、简便、准确度好，便于农村广大农民掌握的方法，进行了测土配方施肥肥效对比试验研究工作。为进一步加快农业信息化发展，更好地服务于农业、农民和农村经济发展，实实在在地为农业服务、为农民服务，推出了“测土配方施肥信息管理系统”。 2.2.1软件功能介绍即墨市测土配方施肥信息管理系统功能简单、操作方便、便于管理，主要分为测土配方施肥配方卡计算、土壤养分检测数据查询、土壤墒情数据发布系统以及后台系统管理四大块，其中后台系统管理又包括公告管理、添加公告、批量生成配方卡、站点信息设置、土壤墒情数据录入、用户管理以及密码修改八个部分。其中最重要的功能就是测土配方施肥配方卡计算和后台系统管理。下面分别介绍每个部分的功能。1、测土配方施肥配方卡计算测土配方施肥配方卡计算：该功能通过对所需配方的乡镇、村庄以及农户的选择，确定唯一的施肥地，然后选择需种植的农作物、目标产量以及土壤类型，通过土壤养分平衡法来计算，最终得到该农田的施肥配方卡。 1）点击测土配方施肥配方卡计算按钮，进入配方卡计算程序，如图所示： 2）选中您要计算配方卡的具体乡镇，如图所示： 3）选择具体地点：根据配方肥使用地，选中您要计算配方卡的具体村庄，如图所示：4）选择农户：根据需要选取您要计算配方卡的具体农户或其土壤样品编号，如图所示： 5）选择要种植的农作物名称：种植作物的种类选择根据耕地地力评价结果和当地生产条件等，因地制宜做出抉择。如图所示：6）输入作物产量数值：根据正常产量的范围填写往年产量：如果输入的值超出正常产量范围的最高值，则以正常产量范围的最高值计算目标产量；如果输入的值低于正常产量范围的最低值，则以正常产量范围的最低值计算目标产量，如图所示：7）在第三步中选择农田的土壤类型，得出配方卡，如图所示：2.2.2 土壤养分检测数据查询 根据对乡镇、村庄、农户以及年份的选择来查询该土壤的检测数据。1）首先选择您要查询的年份（默认为2006年），然后选择您要查询的城镇名称，如图所示：2）进入该城镇后，选择您要查询的村庄名称，如图所示：3）选择编号或者农民姓名，确定农田的准确位置，如图所示：2.2.3、土壤墒情数据发布系统该系统可及时显示当天所有区县以及所有站点的不同土层土壤含水量数据；通过区县名称、站点名称以及起始和结束时间来查询符合条件的土壤墒情数据。具体步骤为：1）点击土壤墒情数据发布系统，进入墒情页面，此页面显示所有区县里的所有站点的墒情数据，如图所示：2）点击墒情查询按钮，进入查询页面，如图所示：土壤墒情查询分以下几种情况：当进入页面时，不做任何操作，点击查询按钮，则是查询出所有区县的所有站点的所有数据信息；当只选择区县名称而不操作其它控件时，则是查询该区县的所有站点的所有信息；当选择区县名称和站点名称，不选择时间时，则是查询该区县的该站点的所有信息；当选择了区县、站点名称以及起始时间和结束时间时，则是查询该区县的该站点在某一段时间内的所有信息； 2.2.4、系统后台系统管理公告管理功能：对首页显示公告信息的查询以及删除不合理公告；批量生产配方卡功能：通过对乡镇、村庄、农作物以及平均目标产量的选择，批量生产并导出符合该条件的所有施肥配方卡；站点信息设置功能：对各个区县采集站点的管理；土壤墒情数据录入功能：对各区县以及各个站点所采集到土壤墒情数据的手工录入； 1）输入用户名、密码以及验证码，登陆到后台系统，如图所示：2）点击公告管理按钮,进入公告管理页面，如图所示：详细说明如下：在标题或内容中填写公告关键字，点击查询按钮，便可查询出是否有相关的公告信息；如果发现公告过期或作废，需要删除，则点击列表中的删除按钮，便可删除；4）批量生成配方卡是生成一个城镇所有的配方卡，并可以导出，如图所示：4）得出查询结果，如图所示：第一步、选择您要批量生成的城镇名称；第二步、选择您要种植的农作物；第三步、选择土壤类型；第四步、填写该乡镇平均的目标产量；第五步、点击导出配方卡按钮，把该乡镇所有配方卡信息导出。5）站点信息设置功能可以添加区县和站点的，如图所示：第一步、填写采集器号码，点击查询按钮，如果已经存在该采集器号码，则其信息就会显示在对话框中，只能对该信息进行修改；如果该采集号码不存在，则可继续填写信息，进行添加；第二步、信息填写完整后（注：采集器号码，区县名称，站点名称，站号为必填内容），点击添加按钮进行添加，如弹出