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3s技术在精准农业中的应用


一、实习目的:
通过实习, 使学生充分运用课堂上所学的基本理论知识, 将多门专业课程 (土 壤学、植物营养学、土壤农化分析、施肥原理与技术、资源遥感与信息技术等) 内容有机结合,学会并掌握利用 3S 技术进行土壤肥力调查与精准施肥管理。

二、实习内容: 实习内容:
完成给定区域内土壤肥力水平状况调查的田间布点、GPS 空间精确定位、取 样、室内化验分析,利用 GIS 相关软件的空间插值、图像叠加等功能生成各养分 含量分布图,据此形成施肥方案,指导精准施肥。

三、实习时间:2011 年 12 月 19 日-2011 年 12 月 30 日 实习时间: 四、实习地点:生命科技实验站、资源与环境实验室、数码互动教室 实习地点: 五、组织形式:集中分组进行。本组成员: 组织形式: 六、实习过程 1、采集土壤样品 、
在学校农场内采集土壤样品,我们在一个范围区内,以西南方向的点为平面 坐标的原点,然后分别向北、向东进行布点以 4×3 的分布形式进行采样,同时用 GPS 仪进行定位,并记录。 土样采集完成后,送回实验室,将各土样倒出,尽量碾碎平铺在报纸上,去 除一些植物的根系及较大的石砾,并做好相应的标签,放在阴凉通风处,风干, 备用。

2、土壤样品的处理 、
将各风干后的土样,先用四分法取 50g 左右,然后倒在橡胶板上,去除一些 杂物,分别用木棒和胶塞把土壤磨细,使之全部通过 1mm 的筛子,然后将土样 保存在纸包中,做好记录。

3、实验室化验分析 、
①土壤有效磷含量的测定 土壤有效磷含量的测定 基本方法:0.5mol/LNaHCO3 法 基本步骤: (1)称取通过 1mm 筛的土样 2.50g 于具塞三角瓶中,加入 0.5mol/LNaHCO350mL, 再加入活性炭 0.3g,塞紧瓶塞,在震荡机上震荡 30 分钟,立即用无磷滤纸过滤于 干燥的三角瓶中,同时做好标签。 (2)准确吸取滤液 3.0mL,于 50mL 容量瓶中,同时补加碳酸氢钠至 10mL,加入 蒸馏水约 30mL,然后准确加入钼锑抗试剂 5mL,充分摇匀,待排除二氧化碳后, 定容至刻度,再充分摇匀,同时,做一空白对照,并做好标签记录。 (3)放置 30 分钟后在分光光度计上 700nm 波长下进行比色。 (4) 标准曲线绘制

分别准确吸取 5ug/mL 磷标准溶液 0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL 于 150mL 三角瓶中,再加入 0.5mol/LNaHCO310mL,准确加水使各瓶的总体积达到 45mL, 摇匀;最后加入钼锑抗试剂 5mL,混匀显色,绘成标准曲线。 最后归纳得工作曲线为:y=(x+0.0013)/0.5230,其中 y 为待测液磷的质量浓 度 ug/mL,x 为吸光值。 ②土壤速效钾含量的测定 土壤速效钾含量的测定 基本方法:NH4OAc 浸提,火焰光度法 (1)称取通过 1mm 筛的土样 5.0g, 150mL 具塞三角瓶中, 于 加中性 1mol/LNH4OAc 溶液 50.0mL(液土比为 10),盖上塞子,在震荡机上震荡 30 分钟,然后过滤于干 燥的小三角瓶中,做好标签,然后上机测定即可。 ③实验结果见下表: 实验结果见下表: 编号 经度 纬度 速效钾 ug/g 有效磷 ug/g 1--1 119.18012 39.71091 220 32.06 1--2 119.1801 39.71097 230 17.75 1--3 119.18007 39.71108 220 25.56 39.71117 240 25.56 1--4 119.18001 39.71094 220 19.06 2--1 119.18022 2--2 119.1802 39.71102 230 13.20 2--3 119.18018 39.71112 220 25.56 39.71119 230 58.08 2--4 119.18011 3--1 119.1803 39.71096 230 36.62 3--2 119.18028 39.71104 230 1.50 3--3 119.18026 39.71112 210 26.86 3--4 119.18024 39.7112 230 17.10

4.专题图制作 专题图制作
1.将最后的计算结果输入 EXCEL 表中 2.数据格式的转换:将 excel 的数据格式转换为 shp 文件

(1)首先将 excel 生成点

在 ArcMap 中 Tools→Add x,y data 选择路径为 sheet1, Field 选择 X, Field X Y 选择 Y→Ok。 (2)然后将生成的点转换成 shp 文件 右击 sheet1→Data→Export Date→选择保存的路径存储为.shp 格式。

5.空间插值 空间插值

通过栅格插值运算生成表面主要有三种实现方 5.1 在 ArcGIS 9 栅格分析模块中, 式:反距离权重插值,样条函数插值和克里格插值,此次制图,我们选择反距离 权重插值法。 5.2 调入数据 (1) Spatial Analyst 下拉菜单中选择 Interpolate to Raster, 在 在弹出的下一级菜单 中点击 Inverse Distance Weighted 命令, 弹出 IDW 对话框。 (2)在 Input points 的下拉菜单中选择被用来进行插值的离散点数据; 5.3 土壤速效钾养分含量分布图的制作 (1)生成分布图 ) 调入数据后,在 Z value field 的下拉菜单中选择字段“速效钾 ug/g”→ Power 栏中的幂指数 2 不需改动→Search radius type 栏中选择 Variable 搜索半径类型→ ,其余项目不需改 在 Number of points 中输入搜索的最近点的个数(缺省值为 12) 动。 (2)专题图的制作 ) 生成图后选择 View 下的 Layout 命令,输出图片。然后通过 Insert 下的各种命 令对专题图进行制作,包括图名、图例、指北针、制图人、制图时间,最后对图 例颜色加以修改,使之更明显。最后通过 File 下 Export Map 命令将制作完成的专 题图输出保存为.jpg 格式。 (3)土壤速效钾养分状况分布图结果如下 )土壤速效钾养分状况分布图结果如下:

5.4 土壤有效磷养分含量分布图的制作 (1)生成分布图 ) 调入数据后,在 Z value field 的下拉菜单中选择字段“有效磷 ug/g”→ Power 栏中的幂指数 2 不需改动→Search radius type 栏中选择 Variable 搜索半径类型→ 在 Number of points 中输入搜索的最近点的个数(缺省值为 12) ,其余项目不需改 动。 (2)专题图的制作 ) 生成图后选择 View 下的 Layout 命令,输出图片。然后通过 Insert 下的各种命 令对专题图进行制作,包括图名、图例、指北针、制图人、制图时间,最后对图 例颜色加以修改,使之更明显。最后通过 File 下 Export Map 命令将制作完成的专 题图输出保存为.jpg 格式。

(3)土壤有效磷养分含量分布图结果如下: )土壤有效磷养分含量分布图结果如下:

5.5 土壤磷肥施状况分布图的制作

(1)选择 Spatial Analyst 菜单下的 Raster Calculator 来计算施肥量,在 Layers 下选择需要计算施肥量的数据, 然后在表格下方内输入计算公式: 以冬小麦为例, 五氧化二磷=(1.3-0.001*测定值)*8kg (2)土壤磷肥施用状况分布图结果如下:

七、实习结果分析与建议
3S 技术是农业进行抽样调查,获取作物生长各种影响因素的主要技术手段之一,它在农 业中已经得到了广泛的应用,其中尤以精细农业为代表。 从这次的试验结果分析中我们可以看出,实验地块的土壤中有效钾含量比较丰富,不用施用 钾肥,以免造成浪费;速效磷含量不足,需要进行科学施肥以满足作物需求。施用磷肥时,

首先应根据土壤的供磷状况确定施用量,集中施用;其次,可配合使用有机肥,培肥土壤, 提高土壤中磷的有效性。

八、实习心得体会
这次实习时间虽然短暂,但收获颇多。 在实习中,我们严格按照操作规范进行,按时且准确的完成了实习要求。通过这次实习, 我们更加的熟练了 ARCGIS 软件的操作,也更加了解到 3S 技术的重要性及应用的广泛性。 在实习过程中我们不但巩固了课堂上所学遥感的理论知识,也为以后的实践打下了坚实的基 础,真正做到了理论联系实际。同时在实习过程中我们意识到了自己专业知识的不足,通过 合作克服了许多困难,进一步体会到了团结就是力量的真谛,增进了师生关系和同学之间的 友谊,这也为我们以后的工作打下坚实的基础。 专业实习使我们的知识得到巩固和开拓,使我们更容易将所学与实践联系起来,使我们 认识到自身知识缺漏,必须重拾课本虚心请教老师弥补自身不足。 实习使我们更加明确自己的努力方向,必须充分利用好图书馆的资料网络来加深自己的 专业涵养。只有这样我们才能在日益激烈的竞争中展现出我们自己的特长,实现我们自身的 价值。 实习期间,我们始终保持了积极、主动、严谨的工作学习态度,遵守老师的要求,虚心 学习,也有幸得到老师的教诲与指导以及同学的帮助,这使原本对遥感知之甚少的我学到了 很多相关知识,通过动手动脑,理论联系实际,我的实践能力得到了提高,并让我尝试去做 并力求做好从未做过的事。因为,无论做什么事都会有这样那样的困难,都需要一定的时间, 作出一定的努力去适应。


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