基于农业遥感技术的《植物营养诊断与施肥》课程教学改革模式研究

张明聪 金喜军 王孟雪 任春媛 张玉先 丁希武

摘 要：《植物营养诊断与施肥》是一门综合性较强的农学学科，其发展与现代科学技术水平密切相关，课程体系建设应与时俱进，符合现代农业生产需求。该文探讨了植物营养诊断与施肥课程改革模式，旨在建立符合黑龙江垦区生产需求的课程体系，从而达到立足当地，服务生产的目的。

关键词：植物营养诊断与施肥；教学改革；教学效果

中图分类号G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）13-0160-03

《植物营养诊断与施肥》是高校农业资源与环境系本科生的专业基础课程，是评价、诊断和指导作物施肥的一门综合课程，也是实施科学施肥的主要理论依据，它包括作物缺素症状诊断、土壤诊断、根外诊断、代谢诊断、物理化学诊断等[1]。近年来，随着黑龙江省农垦总局各农场测土配方施肥项目的发展，植物营养诊断技术也获得了快速发展，利用植物营养诊断进行科学施肥，已经在水稻、玉米、大豆和马铃薯等主要农作物得到了广泛应用，不仅增加了作物单产，而且减少了化肥的投入量，使农户获得了可观的经济效益，也降低了化肥对环境的污染[2-3]。植物营养诊断与施肥课程是以植物营养学和作物施肥原理与技术课程中演变而来的，逐渐发展成为一门综合性、系统性、实用性的课程，其影响渗透到包括遥感技术、植物生理、植物病理、分子生物学、水土保持等多个学科领域，成为当前农业生产中必不可少的组成部分[4]。

遥感技术首先是在军事上发展起来的，随着科学技术水平的进步，遥感技术得到了快速的发展，各领域的科学家开始着手研究遥感技术，使遥感技术的应用领域也越来越广泛和深入。遥感技术与农业科学有关的领域主要有：大田作物航拍遥感诊断施肥、大田作物的遥感测产与长势监测、遥感解析土壤类型分布、农业资源调查与评价、植物保护中某些病虫害调查与监测等。近年来，通过卫星对农作物拍摄遥感图像进行诊断施肥工作已取得了较好的成绩，遥感图像可以反应植物养分状况、土壤类型分布、田间长势、作物分布，提供农作物施肥表征和土地的利用现状，为农业部门统计作物布局提供可靠的参考资料，达到作物高产优质和生态安全的目的。

遥感技术已经从传统的专业化技能逐渐向多元化多方面进行发展，从当前社会的发展与对人才的需求角度出发，借助课程改革对农业遥感技术在植物营养诊断与施肥课程在教育教学、社会实践和科研创新三方面的有机结合，充实课程的内容，增加课程的实用性和学生学习的兴趣，使学生在学习过程中从理论、实践操作和科研的角度，对遥感技术有充分的认识，能够在实践中应用遥感技术的方法、手段和思路去分析并解决植物营养诊断与施肥方面问题的能力[5]。本文旨在探讨农业遥感技术在植物营养诊断与施肥课程建设中，如何更好地完成教育教学、社会实践和科研创新三位一体的角色，增加教学环节的实用性，拓展学生的视野，增强科研创新的能力。

1 课程教学改革的必要性

《植物营养诊断与施肥》课程是以植物营养学和作物施肥原理与技术为基本出发点，结合农业生产实际形成的一门综合性课程，通过判明作物的营养丰缺状况，分析导致植物营养丰缺的原因，提出有效的施肥方案。显然，植物营养诊断不仅是科学施肥的基本依据和技术保障，同时也是植物营养和作物施肥原理与技术理论服务于农业生产实际最实质性的内容。植物营养诊断是手段，合理施肥是途径，高效、低耗、高产和优质是目的。《植物营养诊断与施肥》课程与农业生产紧密相关，对于研究农作物的生长规律、养分利用效率及解决我国的粮食问题有着重要的意义。然而，随着社会科技的不断发展以及农业课程教学改革的深入，农业类高等院校需要培养出更多具有创新开拓精神的实用型的高级人才，这就必须在相关课程的教学改革方面进行广泛的探索和与深入的实践。为了提高该门课程的教学效果及教学质量，增强学生利用植物营养诊断原理及理论解决生产实际的能力，笔者对“者对在相关课程的教学改革方面进行广泛的探索和与教学方法和实验课实践教学等进行一系列的改革与探索，在实施教改项目的过程中按照社会发展、科技进步等客观要求，兼顾本课程所涉及农学类专业的专业课程安排，充分发挥该课程在农学类各专业建设与发展中的重要作用，立足于学以致用，为农业经济发展服务，以达到更好的教学效果[6]。

2 农业遥感技术在课程建设与学生培养的切合点

2.1 高科技融入植物营养诊断与施肥课程的教学过程 随着遥感技术的发展以及遥感技术与农业的紧密结合，对农业资源与环境专业学生培养提出了新的要求，培养高素质的创新人才是时代赋予高等学校的使命，也是高校实施素质教育的根本途径。而建立高素质的创新型人才培养模式需要建立完善的、适合的创新课程教学体系。在植物营养诊断与施肥课程教学过程中，引入遥感学科知识以及植物营养学在遥感学科上的应用。例如：植株各器官营养状况的改变直接影响着作物的冠层颜色和叶片透光率，缺氮植株叶片颜色变浅，透光率增加，冠层颜色偏黄绿色，而植物冠层颜色状况通常情况下都与叶片叶绿素含量呈正相关关系，其含量的变化影响了叶片冠层的光吸收和反射强度，由于叶绿素对可见光的有效吸收，在可见光波段冠层的光反射随着植株缺氮状况的增加而增强，接收装置接收到反射光，经处理即可形成遥感图像，通过遥感图像的解译即可诊断出植物缺素的症状，可见农业遥感技术直观和方便，广大农业科技工作者在电脑前即可诊断出作物的田间长势。因此，植物营养诊断与遥感技术在专业技术领域有很多相重叠的理论知识，为农业遥感技术更好的融入植物营养诊断与施肥课程奠定基础，使学生及时掌握农业遥感学科发展的新方向，形成人才培养的创新性与遥感课程教学的相互支撑。

2.2 社会需求多是促进遥感技术与课程建设的切入点 多学科日新月异的交叉发展，不断加强各学科在多领域的融合，遥感技术作为一门专业性较强的课程，其应用领域也越来越广泛和深入[7]。遥感技术已经从专一的技术服务逐渐走进社会化的发展中，因此借助课程改革对遥感课程在教育教学、社会实践和科研创新三方面的有机结合。教师在教授过程中，使学生从基础理论、动手能力和科研创新的角度，对遥感技术理论有充分的了解和思考，令学生能够掌握应用遥感技术的手段和方法，具有解决植物营养缺失问题的能力。如果该改革应用得当，必然为黑龙江的农业生产实践开辟一条新的道路。现阶段，许多国家将植物营养诊断作为农业生产现代化的重要手段广泛地应用于各种农作物中，已取得了较好的效果。依靠遥感技术的理论，应用计算机处理遥感图像、解译数据与植物生长的各种参数相结合，制定具体的施肥方案，为诊断的准确性与预测预报打下坚实基础；在欧美等一些发达国家有专门进行营养诊断的职能机构，现已发展到商品生产的应用阶段，这些成果的推广以及机构的运行均需要农业遥感专业技术方面的人才，大多学校一般只开设植物营养诊断与施肥课程，而对遥感技术课程一般只对专业性较强的专业开设。因此，把满足社会对专业性人才的需求作为促进植物营养诊断课程建设的切入点，更好地将农业遥感技术融入该课程体系做出贡献[8]。

2.3 科研、教学与实践在课程改革中有机结合 高等学校对本科生科研素质的培养不够重视，科研意识薄弱，实践能力欠缺，不能适应时代的发展要求，所以科研、教学与实践的有机结合是植物营养诊断与施肥课程建设中重要的环节。科研是教学的基础，教学是科研成果的传播途径，实践是检验科研和教学的方法和手段。对高等学校教师而言，只懂得教育教学显然远远不够，尤其对于讲授自然科学课程的教师而言，只教学不做科研，教学内容陈旧，课堂信息量不足，导致教学质量难以提高。实践和科研经验的积累，有助于教师教学能力的提高，提高课堂的教学效果，增加学生对本课程的兴趣，如将基于遥感的植物营养诊断与施肥研究，基于遥感的土壤养分盐碱地的空间变异特征，基于遥感的土壤养分估测，基于遥感的作物产量评估等科研成果融入教学内容，使课堂教学信息更加丰富，课堂气氛更加活跃，增强学生对知识的掌握程度。

相对而言，教育教学要比科研要容易一些，但是没有科研过程的钻研和付出注定没有教学的精彩。如将黑龙江省黑土分布、各农场不同植株养分的遥感图像引入课堂教学中，用远红外及卫星影像分析黑龙江农垦各农场地表温度和土壤湿度的研究引入到热红外遥感教学，这些科研项目使学生能深切感受到理论知识就在我们身边。而这些知识如果没有教育教学、科研创新和社会实践三位一体的指导，无法凭空想象，学生很难理解，直接影响高校人才培养目标的实现。

完善社会实践教学环节，积极与本专业相关的企业及实习基地联系，走农场进基层，让学生一见到农作物首先诊断农作物缺素症状，告诉该地块农户应多施哪些肥料可高产，使学生更多的接触农业生产第一线的人员，提高学生的实践能力，从而使学生在课程学习中了解现代化农垦的栽培制度和先进的管理经验，为今后走入社会打下坚实基础，真正使学生在校学习期间实现“城市白领”到“合格农民”的转变。当然，任何一门学科的起步与发展都不是一日之功，需要有长远的规划和循序渐进的过程，只有这一过程日趋完善，改革后的课程体系才能为地区经济发展和社会繁荣培养更多优秀的人才。

3 结语

随着科学技术水平的不断提升，植物营养诊断与施肥技术也得到了快速发展。农业遥感课程作为植物诊断与施肥课程建设的一部分，在教学和实践过程中将农业遥感技术融入该课程体系中，从教育教学、科研创新和社会实践三位一体有机结合的途径去努力，必然在校院和植物营养诊断与施肥学科建设打好良好的基础，在专业拓展和专业发展中，取得稳步增长，增加同学们接触生产第一线的机会，增加实践单位对本校植物营养诊断与施肥课程的了解，增加同学们就业的方向，不断革新教育模式，为学生营造良好的学习和实践氛围，激发学生学习热情，提升学生实践动手能力，加深学生对课程的熟悉程度，使学生真正喜欢植物营养诊断课程，提升学生自主学习能力和探究学习的能力。只有这样，才能为高校农业资源与环境专业的持续发展和植物营养学科建设思路的拓展提供有效的支撑，也为黑龙江垦区培养农业遥感技术层面的专业人才作出应有的贡献。

参考文献

[1]周建，王旭.植物营养诊断研究进展及在我国经济植物中的应用[J].安徽农业科学，2005，33（12）：2400- 2401.

[2]张明聪，孙文相，罗翔宇，等.启动氮加追氮对大豆钾素积累分配规律的影响[J].大豆科学，2013，32（5）：665-669.

[3]张明聪，刘元英，罗盛国，等.养分综合管理对寒地水稻抗倒伏性能的影响[J].中国农业科学，2010，43（21）：4536-4542.

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[8]贾良良，寿丽娜，李斐，等.遥感技术在植物氮营养诊断和推荐施肥中的应用之研究进展[J].农业工程科学，2007，23（12）：396-401.