杨 方，郭耀东，温日宇，逯张禹，潘大丰

（1.山西省农业科学院农业科技信息研究所，山西太原030006；2.山西省农业科学院玉米研究所，山西忻州034000）

在以往示范推广工作中，我们发现，农民种植玉米存在2大突出问题：一是选什么品种，一般是听宣传；二是粗放式施肥，一般靠自我感觉把握施肥种类与数量。前者忽视了土壤、水、肥等客观条件；后者常常出现绝对施肥量不足或过量，或者相对施肥量不足或过量现象。绝对施肥量不足，满足不了玉米生长的需要，绝对施肥过量，不仅造成浪费还会造成地下水污染和大气升温[1-4]；相对施肥量不足和相对施肥过量，氮磷钾各肥料元素不能平衡利用[5]，同样会造成浪费和达不到应有的增产效果[6]。总之，二者是制约玉米生产经济效益提高的主要瓶颈。

本研究设计开发了一套玉米种植技术咨询服务系统，旨在指导农民根据自己的土地、气候条件，科学选用品种、精准施肥，从而提高土地产出率，增产增效，助推农民增收。

1 系统设计依据

1.1 数据基础

山西省农业科学院玉米研究所玉米种植技术推广课题组长期从事玉米品种示范推广工作，在山西省忻州市累计推广超过33.3万hm2。自2006年开始，我们进行了大量的测土施肥基础工作，走访忻州市忻府区20个乡镇、村和街道，对7 583个地块进行了土壤样品采集与制备以及土样养分测试（采样深度为0～20 cm），积累了完备详尽的地块基础资料，最终整理形成测土配方施肥采样地块基本情况调查表、测土配方施肥土壤测试结果表等原始数据。同时，根据气候、土质、水源等自然条件，筛选出207个适宜当地种植的高产高效玉米品种[7]。

1.2 养分平衡法

玉米是高耐水肥且需肥量大的高产作物，实施平衡施肥是发挥玉米大幅增产的重要措施[8]。本系统以养分平衡法（又称目标产量法）为理论基础，采用土壤养分有效校正系数方法，根据玉米目标产量需肥量与土壤供肥量之差，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。

需施肥量（kg/hm2）＝（目标产量×单位产量需养分量－土壤供肥量）/（肥料养分含量×当季利用率）×15（1）

土壤供肥量（kg/hm2）＝土壤养分测定值×0.15×校正系数×15（2）

根据我们多年研究和推广经验，公式（1）中单位产量需养分量确定为：N＝0.025 7，P＝0.008 6，K＝0.021 4；肥料养分含量×当季利用率确定为：N＝0.207，P＝0.024，K＝0.25。

对于施肥量合理性检验问题，以尿素为例，采取以下处理方法：若利用公式（1）计算出的尿素用量≥600 kg，以600 kg施肥；若≤300 kg，以300 kg施肥；若介于300～600 kg之间，按实际计算值施肥。对于公式（2）中的校正系数，以纯氮为例，采取以下处理方法：若土壤养分测定值≥100，则校正系数为0.45；若≥60，则校正系数为0.61；若＜60，则校正系数为0.72。

1.3 施肥方案设计

1.3.1 单性肥施肥计算方法 尿素含氮率采用46%，过磷酸钙含磷率采用14%，硫酸钾含钾率采用50%，则可计算出尿素施肥量为全生育期总用量（N）/0.46，过磷酸钙、硫酸钾施肥量依此类推。

1.3.2 复合肥施肥计算方法 按照目标产量划分3个层次，即目标产量≥12000kg/hm2；9000kg/hm2≤目标产量＜12 000 kg/hm2；目标产量＜9 000 kg/hm2。同时采用以磷定氮的方法，如果按照公式（1）计算出所需过磷酸钙量≥0视为缺磷，否则视为不缺磷；如果按照公式（1）计算出所需硫酸钾量≥300视为缺钾，否则视为不缺钾，最终确定氮磷钾比例。具体内容参照表1，2，3。

（1）目标产量12 000 kg/hm2以上复合肥选肥方法列于表1。

（2）9 000 kg/hm2≤目标产量＜12 000 kg/hm2复合肥选肥方法列于表2。

表1 12 000 kg/hm2 以上地块的复合肥氮、磷、钾比例

表2 9 000～12 000 kg/hm2 地块的复合肥氮、磷、钾比例

（3）目标产量9 000 kg/hm2以下复合肥选肥方法列于表3。

表3 9 000 kg/hm2 以下地块的复合肥氮、磷、钾比例

1.4 基于规则的知识表示

本系统采用了基于规则的知识表示，知识采用产生式表示：IF（前提1）&（前提2）&……THEN（结论1），其中，IF子句部分为前件，THEN子句部分为后件[9]。

将规则以产生式的形式存储在知识库中[10]，以“智能推荐适宜品种模块”为例，规则是：如果地块的地貌类型为高原，并且不具备灌溉条件，则推荐生育期小于120 d、具有抗旱性、产量在4 500～6 750 kg/hm2之间的玉米品种。则产生式是：IF landform==“高原”AND irrigation==“不满足”THEN SELECT dryAnti==1 AND growthSeason<120 AND 4 500≤yield≤6 750。其中，landform表示“地貌类型”，irrigation表示“灌溉条件”，dryAnti表示“品种抗旱性”，growthSeason表示“品种生育期”，yield表示“品种产量”。

2 系统设计

2.1 总体架构及采用的语言

本系统采用主流B/S架构（Browser/Server，即浏览器/服务器），即在Browser客户端实现极少数事务逻辑，把显示逻辑交给Web浏览器，以构成瘦客户端，在Server服务器端实现主要的事务逻辑。B/S架构的系统优点是用户使用简单，有Web浏览器即可，无需安装其他软件。本系统开发语言以VS2008C#为主，兼用JavaScript语言，数据库采用Access。

2.2 类与方法的设计

从提高系统运行效率、精简代码角度考虑，我们构建了2个使用频率较高的类为DataBase类和Conl类。前者是访问数据库类，用于隔离数据访问层和业务逻辑层，主要提供打开数据库、关闭数据库、建立数据集、建立虚拟表、更新数据库等功能；后者是常量类，主要提供统一的变量访问方式，便于日后代码管理与维护。

同时，设计了7个主要方法。一类用来计算玉米生育期内纯氮（磷、钾）需求量（computeN，computeP，computeK）；一类用来计算并检验尿素（过磷酸钙、硫酸钾）实际需求量（verObjUrea，verObjCal-SupP，verObjPotSulph）；一类用来计算底肥施用量、追肥施用量（get_tjdf，get_tjzf）。

3 数据库设计

测土配方施肥采样地块基础数据从2006年开始整理至今，时间跨度较大，存在一些数据录入不准确问题。为保证数据的真实性和有效性，通过仔细辨别并剔除了2 000多条不完整或错误的地块信息。最终形成3个基本表：测土配方施肥采样地块基本情况表、测土配方施肥土壤测试结果表和玉米品种基本情况表（Excel格式）。

测土配方施肥采样地块基本情况表主要包括：统一编号、调查组号、采样调查人、采样日期、采样深度、乡（镇）名称、村名称、农户名称、地块名称、地块位置、北纬、东经、海拔、地貌类型、坡向、常年降雨量、常年有效积温、常年无霜期、排水能力、灌溉能力、水源条件、灌溉方式、常年产量水平、地块面积等。测土配方施肥土壤测试结果表主要包括：统一编号、取样层次、pH值、阳离子交换量、电导率、水溶性盐分总量、有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、缓效钾、速效钾、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌等。玉米品种基本情况表主要包括：品种名称、生育期、千粒质量、耐旱性、丝黑穗病、大斑病、茎穗腐病、适宜留苗密度、审定、选育单位、产量表现、蛋白、脂肪、淀粉等。

通过把以上Excel文件转换为Access数据格式，形成tb_blockBasic（测土配方施肥采样地块基本情况表），tb_blockFertility（测土配方施肥土壤测试结果表）和tb_cornSeed（玉米品种基本情况表）3个Table，字段类型主要有文本、数字2种类型，将地块“统一编号”作为主键。

4 系统功能

4.1 功能简介

进入访问平台后，（1）首先，选取某个地块；（2）系统根据该地块自然属性，为用户推荐一个品种集合（以产量表现排序）；（3）选取品种完成后，系统推荐一个最佳的目标产量以供用户参考，输入预期目标产量；（4）最后，系统将生成一份针对该地块的玉米选种施肥方案，提供详细的玉米种植技术咨询信息。

4.2 系统模块

本系统主要包括选取地块、智能推荐适宜品种、智能推荐适宜目标产量、玉米种植技术咨询方案4大模块，呈递进关系，使用时通过“下一步”或“后退”方式操作。

4.2.1 选取地块模块 用户通过三级联动下拉列表框方式，依次选择乡镇名称、村名称、地块名称，然后在弹出的GridView表格里选择农户，确定“地块—农户”的一一对应关系（存在同一地块归属多个农民现象）。

4.2.2 智能推荐适宜品种模块 系统将根据所选地块的地貌类型、灌溉能力等信息，从品种表智能挑选生育期、产量、抗旱性等符合该地块的品种供用户选择，同时，提供品种详细信息，如生育期、耐旱性、丝黑穗病、大斑病、茎穗腐病、选育单位、产量表现等供用户参考。

4.2.3 智能推荐适宜目标产量模块 系统将根据用户所选地块条件、所选品种产量表现等信息为用户提供一个最佳目标产量值，也可通过点击“产量标签”（50进制）选择目标产量。

4.2.4 玉米种植技术咨询方案模块 其分为土壤养分测试数据、玉米推荐选种施肥方案2部分。其中，土壤养分测试数据部分显示乡镇、村、地块名称、农户姓名、北纬、东经、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等基础信息；玉米推荐选种施肥方案显示所选品种、目标产量、留苗密度、全生育期总用量（纯氮、五氧化二磷、氧化钾），为用户提供详细的复合肥和单性肥的施肥方案，其中，复合肥施肥方案提供基肥氮、磷、钾比例以及基肥数量和追肥数量，单性肥施肥方案提供基肥数量（尿素、过磷酸钙、硫酸钾）和追肥数量。

5 开发中存在的技术问题及解决办法

5.1 Cookie 页面间传递值出现乱码

在VS2008环境里，通过IE浏览器访问Cookie正常，但发布成网站后，Cookie在页面间传递值时出现“未将对象引用设置到对象的实例”错误。查看Server 2003系统中的Cookies日志，发现传递中英文字符的Cookie值显示正常。但在“解决方案资源管理器”中“ASP.NET配置”启用调试后，发现“请求Cookies集合”、“响应Cookies集合”中的中文字符显示乱码。ASP.NET使用Cookie传递中文字符串时，必须进行URL编码和解码，否则就会乱码，导致传递失败[11]。编码使用HttpUtility.UrlEncode（String），解码使用HttpUtility.UrlDecode（String），最终问题可以得到解决。

5.2 无刷新的三级下拉列表框联动

从简单易用、减轻服务端网络负载角度考虑，系统采用jQuery+XML异步请求技术实现乡镇、村、地块三级无刷新联动[12]。根据忻州市忻府区行政区域规划、地块归属关系（覆盖20个乡镇、村和街道），把7 583条地块记录整理为XML格式文件实现联动关系，结合编写JavaScript脚本，利用jQuery技术实现了三级无刷新联动功能。

6 结论

本系统现已投入运行，访问地址http://202.97.135.76:8081/welcome.aspx，系统以实测土壤养分数据、区域示范推广经验为基础，结合养分平衡理论，因地制宜为忻州市忻府区当地农民提供了一个科学选种、科学施肥平台。实践应用证明，此平台有利于提高玉米产量和质量、实现节本增效、增加农民收入。我们下一步工作将结合GIS，GPS等技术完善该系统，提高其地图化、可视化、直观化程度，进一步扩大测土范围，为更加广大的玉米种植户提供服务。

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