基于多源數(shù)據(jù)的田塊尺度精準管理分區(qū)研究.pdf

1、隨著糧食產(chǎn)量的不斷提升，農(nóng)用化肥的研發(fā)、銷售、施用也在不斷加強，但與此同時突顯出的問題也越來越多，化肥的過量施用便是最突出的問題之一。過量施肥不僅造成肥料資源的浪費，更是對農(nóng)業(yè)生態(tài)造成了大量的面源污染，降低了農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟效益，甚至降低農(nóng)作物的生產(chǎn)品質(zhì)。因此，科學(xué)合理有效的提高肥料利用率，對農(nóng)業(yè)生態(tài)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展都具有重大而現(xiàn)實的意義。精準管理分區(qū)便是提高肥料利用率最有效的方法之一。精準管理分區(qū)就是把特定的區(qū)域分成獨立的小單元，每個單元內(nèi)

2、具有相同的特性，然后對不同屬性的單元進行變量施肥。傳統(tǒng)的精準管理分區(qū)大多以田間土壤網(wǎng)格采樣為主，通過分析影響作物生產(chǎn)的土壤理化性質(zhì)或產(chǎn)量數(shù)據(jù)來劃分精準管理分區(qū)。田間土壤網(wǎng)格采樣，需要消耗大量的人力、物力、財力，并且時效性差，難以大規(guī)模推廣，實用性較差。而采用遙感技術(shù)劃分精準管理分區(qū)比田間網(wǎng)格采樣具有更大的優(yōu)勢，不需要在田間消耗大量的時間、降低變量施肥成本，并且具有更高的時效性，適合大規(guī)模推廣試驗。
　　本文選取黑龍江省北安市紅星農(nóng)

3、場為試驗區(qū)，根據(jù)往年作物產(chǎn)量記錄，選取作物長勢差異明顯的大豆種植地塊進行研究。在大豆播種前期的裸土地塊上進行田間網(wǎng)格采樣，采取土壤樣本，并分析土壤的理化性質(zhì)。分別以土壤理化性質(zhì)和遙感影像為數(shù)據(jù)源對田塊劃分精準管理分區(qū)。首先以土壤樣本的理化性質(zhì)為數(shù)據(jù)源，結(jié)合ISODATA分區(qū)算法劃分精準管理分區(qū);其次，考慮到田塊的地形起伏很大，結(jié)合土壤理化性質(zhì)和高程、坡度、坡向進行ISODATA劃分精準管理分區(qū);然后，分別以單一時期的裸土和作物生長期的高

4、分一號遙感影像進行面向?qū)ο蠓指?最后，用多時相植被指數(shù)影像進行面向?qū)ο蠓指顒澐志珳使芾矸謪^(qū)。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)以土壤理化性質(zhì)劃分精準管理分區(qū)效果較好?；谕寥赖睦砘再|(zhì)，利用ISODATA分區(qū)算法劃分精準管理分區(qū)，精準管理分區(qū)內(nèi)變異性以土壤理化性質(zhì)的空間變異性為判斷依據(jù)。劃分精準管理分區(qū)后土壤理化性質(zhì)的變異系數(shù)在2.3％到70％之間，相對于整個地塊，土壤理化性質(zhì)有不同程度的下降，并且精準管理分區(qū)各單元之間具有一定

5、的空間異質(zhì)性。因此，以土壤理化性質(zhì)為數(shù)據(jù)源劃分精準管理分區(qū)有一定的效果。
　　(2)結(jié)合地形數(shù)據(jù)劃分精準管理分區(qū)可以提高精度。試驗區(qū)的地形起伏較大，不同的地形對于施入的化肥流向有一定的影響。因此，在綜合考慮地形數(shù)據(jù)的情況下再次進行ISODATA分區(qū)。分區(qū)結(jié)果顯示土壤理化性質(zhì)的空間變異性同樣得到下降，并且結(jié)合地形數(shù)據(jù)的精準管理分區(qū)劃分結(jié)果略好。
　　(3)基于多尺度分割并以裸土?xí)r期遙感影像為數(shù)據(jù)源劃分精準管理分區(qū)效果最好?；?/p>

6、多尺度分割的精準管理分區(qū)精度更高，更適合變量施肥。本文對裸土?xí)r期地塊的高分一號影像進行多尺度分割，并評價最優(yōu)分割尺度。結(jié)果表明，土壤理化性質(zhì)的變異性有較大幅度的下降，并且各精準管理分區(qū)間的空間異質(zhì)性得到提升，優(yōu)于以土壤理化性質(zhì)劃分的精準管理分區(qū)。
　　(4)基于裸土影像的精準管理分區(qū)比基于多時相植被指數(shù)的精準管理分區(qū)具有更高的精度。在對比分析了5月1日的裸土?xí)r期影像、7月16日作物生長期遙感影像和4月1日、5月20日、7月16日、