小麦养分专家系统推荐施肥对河北省冬小麦产量、养分效率和环境效应的影响

为评价小麦养分专家系统(Nutrient Expert,NE)推荐施肥对冬小麦产量效应、养分利用率和农田环境效应的影响,对2010~2014年期间在河北省开展的83个小麦试验进行了分析。结果发现:小麦养分专家系统推荐施肥量较农民习惯施肥量氮、磷肥分别降低了47.0%和10.4%,钾肥增加了102.0%;小麦养分专家系统推荐施肥较农户施肥增产在2.6%~13.0%之间,氮、磷、钾肥利用率分别为31.7%、10.9%和31.0%,氮肥偏生产力为47.9kg/kg,显著高于农民习惯施肥处理24.7 kg/kg;小麦养分专家系统推荐施肥的农田温室气体排放总量和排放强度分别为2 211 kg CO_2 eq/hm~2和332 kg CO_2 eq/t,显著低于农民习惯处理的3 720 kg CO_2 eq/hm~2和589 kg CO_2 eq/t。小麦养分专家系统推荐施肥提高了养分利用率、降低了农田温室气体排放,可以在河北省小麦主产区推广应用。     

精确农业智能决策支持平台的设计与实现

系统基于Internet/Intranet技术,研究并集成了精确农业中的关键技术——地理信息系统(GIS)和专家系统(ES),可以为精确农业实践提供决策支持。通过访问该系统,用户不仅可以得到基于农田地块的地理信息,进行农田肥力分析;同时可进行有关品种、施肥、灌溉、病虫草害防治等方面专家智能决策。系统具有可靠、易维护、安全和易操作等性能     

基于养分专家系统的农田养分管理技术在小麦玉米农田温室气体减排中的应用效果

为了评价基于养分专家系统(Nutrient Expert,简称NE)养分管理模式下的推荐施肥对农田环境效应的影响,对121个田间试验中基于NE养分管理模式和农民习惯管理模式下的农田温室气体排放量进行了分析。结果发现:NE养分管理模式在不降低作物产量的前提下,大幅度提高了农田氮肥偏生产力,显著降低了温室气体排放量。与农民习惯施肥处理相比,NE养分管理模式的N2O排放量在小麦和玉米季分别降低了60.8%和53.7%。而在总的农田温室气体排放当量中,NE养分管理模式的温室气体排放当量较农民习惯施肥处理(FP)在小麦和玉米季分别降低了40.8%和42.3%。农田温室气体排放当量与氮肥偏生产力间有显著的线性+平台关系,即在一定范围内温室气体排放量随着氮肥偏生产力的提高而降低。在本研究中,当排放量分别降低到2 350kg CO2eq/hm2(玉米)和1 888 kg CO2eq/hm2(小麦)时,随着氮肥偏生产力的增加温室气体排放量有趋于不变的趋势。总体来看,基于NE养分管理模式的推荐施肥技术在华北平原减少农田温室气体排放方面有很好的应用前景。     

PDA作物施肥通专家系统的技术研究

提出了一种新颖的基于Palm OS的PDA(Personal Digital Assistant,个人数字助理)作物施肥通的设计技术，构建了施肥专家系统的知识表，采用了模块化的编程技术，用C语言编写了基于PDA的作物施肥专家系统程序，并将程序固化在PDA存储器中。PDA施肥通内含小麦、玉米、水稻、棉花、油菜和烟草6种大田作物专家系统和一个可扩展的专家系统。它能选择不同的作物、不同的地区，根据土壤中养分的N、P、K或微量元素的含量，建立施肥指导方案，有效地解决了作物种植中科学施肥的问题，使肥料利用率大大提高。通过在农村基层的试验表明：PDA施肥通以其推荐施肥方案合理、体积小、便携性好、价廉和操作简便得到广泛使用。     

村级农田施肥专家系统设计与应用

[目的]实现田块尺度的施肥决策和精准施肥,达到测土配方施肥成果数字化延伸。[方法]采用GIS组件ArcEngine,将GIS,RS,GPS和农业专家技术进行集成,以遥感影像为索引,建立基于农户田块为基本管理单元的触摸屏村级农田施肥专家系统。并以犍为县定文镇炮房村为案例区进行了实际应用。利用四川省2005—2009年"3414"试验数据,结合区域实际,构建了系统的主要粮油作物推荐施肥模型。[结果]该系统不但实现了田块尺度的施肥决策和养分管理,同时还具备农田基本信息、缺素诊断、病虫害防治、政策法规和安全常识等查询功能。[结论]该系统具有界面友好,操作简单明了的特点,并在村级田块尺度上实现了精确施肥。     

WebGIS支持下的黑土农田施肥决策支持系统--以黑龙江省双城市为例

以双城市农田耕层0-20 cm采样数据和土壤图、区划图、土地利用图为基础,通过地统计学和空间叠加分析方法,生成了施肥管理图.并以长期田间试验和施肥模型为依据,建立了推荐施肥指导数据库和专家系统.在ArcGIS Server平台上,利用JAVA Script编程语言开发了双城市施肥决策支持系统.该系统可以在全市范围内按照不同的地力和养分等级进行施肥指导.系统操作简便,可视化程度高,可以帮助农户获得合理的施肥建议,可为决策者对区域土壤养分动态变化的监测和管理提供数据支持,为促进农村信息化建设、提高土壤肥力质量和作物产量,保护生态环境提供了基于GIS的信息化管理平台.     

基于组件式GIS的施肥专家决策支持系统开发和应用

通过田间试验建立基于土壤肥力的红壤旱地和水田的平衡施肥模型，利用组件式地理信息系统技术(Component Geographic Information System，ComGIS)，在Visual Basic环境下嵌入MapObjects，结合数据库技术、专家系统技术，针对典型红壤丘陵区－江西余江县开发了县级尺度的施肥专家决策支持系统。在管理余江县基础地理、土壤、农业经济等信息的基础上，分析了江西余江县土壤养分的空间变异，通过离散化技术生成施肥单元，基于施肥单元进行了县域尺度水田和旱地作物的施肥指导。     

基于产量反应的东北一季稻推荐施肥方法的可行性

  【目的】  推荐施肥是提高作物产量和肥料利用率的有效措施。基于产量反应的养分专家系统 (Nutrient Expert for Rice，NE) 易于操作，便于推广。通过大量田间试验，验证了其在东北一季稻上的应用效果。  【方法】  于2013—2018年在东北水稻主产区黑龙江省和吉林省共开展了115个田间试验，每个试验包括6个处理:1) 基于水稻养分专家系统推荐施肥处理 (NE)；2) 农民习惯施肥措施处理 (FP)；3) 基于测土配方施肥或当地农技部门推荐施肥的处理 (ST)；4)～6) 分别为基于NE的不施氮 (N)、不施磷 (P) 和不施钾 (K) 处理，用于计算养分利用率。水稻收获期调查产量，依据肥料成本，计算净效益和肥料利用率。  【结果】  NE、FP和ST处理间的水稻产量无显著差异 (P = 0.185)，但以NE处理的产量较高，平均为9068 kg/hm2，与FP和ST处理相比，分别增加了344和196 kg/hm2，其产量差随着NE系统不断优化趋于稳定。虽然NE处理的肥料成本 (TFC) 最高，但其净效益 (GRF) 比FP和ST处理分别高1043和537元/hm2，这部分效益都来自于产量的增量。养分回收率 (RE) 均以NE处理最高，与FP和ST处理相比，氮素回收率分别提高了3.3和2.3个百分点，磷素回收率分别提高了3.5和3.6个百分点，钾素回收率分别提高了7.3和4.6个百分点。与FP处理相比，NE处理的氮和磷的农学效率 (AE) 分别显著提高2.7 kg/kg (P = 0.022) 和4.1 kg/kg(P = 0.030)，3个处理的钾素农学效率无显著差异。肥料偏生产力 (PFP) 的大小与施肥量呈显著负相关，NE和ST处理N的偏生产力显著高于FP处理 (P = 0.004)，ST处理磷素偏生产力显著高于NE和FP处理 (P = 0.001)，但FP处理钾素偏生产力高于NE和ST处理，并与NE处理差异达到了显著水平 (P = 0.028)。  【结论】  与以常规测土施肥为基础的推荐施肥相比，基于产量反应的养分专家系统 (NE系统) 的推荐施肥量和比例更符合作物对养分的需求，在吉林和黑龙江两个省份的大田试验中均获得了相同或更高的水稻产量。由于NE系统无论是否进行土壤测试都可用来进行推荐施肥，因而是更加方便和可行的一季稻施肥推荐方法。     

广西甘蔗施肥专家系统的验证与应用效果研究

在分析、整理国内外甘蔗施肥经验、研究成果的基础上，运用专家系统的理论方法，设计出甘蔗施肥专家系统，指导农民合理施肥，系统能在多个专家水平级上进行施肥决策。由于我国种蔗面积分布广阔，土壤、气候、品种及耕种水平等差异大，在甘蔗合理施肥方面存在严重不规范问题，甘蔗施肥成果难于应用于生产实际。该项研究在解决这些问题的技术方面有较大突破。     

不同种植类型地下水污染与氮素时空变异特征分析

长三角地区地下水位埋深较浅,容易受到污染,受污染的浅层地下水又可能成为农田向环境输送污染物质的主要载体之一。通过对该地区不同种植类型农田(水田、露天菜地)地下水为期12个月的水质监测,分析了地下水水质特征和氮素水质指标(NO3-N、NH4-N)的时空变异特征,结果表明:研究区域农田浅层地下水已受到了污染。参照我国地下水质量标准(GB714848-93),发现SO42-和NH4-N是主要的污染指标。本区域地下水污染与农田施肥密切相关。同时发现研究区域地下水埋深与地下水中各无机离子没有明显相关性。0-300cm农田环境中地下水NO3-N下渗和反硝化作用都很明显。在相同的降雨、施肥状况(氮肥品种与用量、施肥方式)及土壤性质条件下,氮素在水田和露天菜地中均会很快流失,但水田比露天菜地更容易造成污染物的向下迁移,污染地下水。     

精准农业技术系统集成在新疆棉花种植中的应用

根据新疆生产建设兵团农业机械化、集约化、规模化生产的特点，结合新疆兵团棉花种植的实际情况和基础条件，利用GIS、RS、GPS、ES、MS等最新技术在棉花精准种植试验区开展研究工作。跟踪国内外精准农业的最新研究发展水平，在数字农业技术创新的基础上，整合国内已有的研究成果，利用信息技术对新疆现有的农业生产设备进行组装配套，研制、开发、集成具有新疆特色的数字农业技术体系与推广模式，进行规模化应用示范。在农田信息采集、处理和实施系统3个方面进行棉花精准种植信息系统集成研究，取得了初步成果：利用自主开发与引进的硬件平台，组装集成的配套技术体系，在棉花的精准播种、节水灌溉、变量施肥、病虫害预测预报与防治、长势监测等产前、产中管理决策中应用，形成一套适宜新疆的先进成熟的棉花生产管理智能化决策系统，同时与变量作业机具组装配套进行示范，该成果可为新疆及其它地区棉花精准种植提供参考模式，具有重大的推广意义，市场前景广阔。     

基于JSP的棉花施肥管理决策系统的设计与实现

根据膜下滴灌棉田水肥管理的要求,在建立施肥模型和施肥方案的基础上,综合气候条件、区域土壤肥力状况、棉花需肥规律、土壤供肥性能与施肥模型等众多因素,以新疆兵团农五师81团为系统试行和试验地点,利用JSP+SQL,构建了基于JSP的棉花施肥管理决策系统,实现了条田信息管理、智能化施肥决策和数据信息管理的集成。结果表明本系统可为用户提供科学合理的施肥方案,以较少的投入产生较大的经济效益。     

基于自适应判别深度置信网络的棉花病虫害预测

作物病虫害预测是病虫害防治的前提,利用深度学习预测作物病虫害是一个有效且具有挑战性的研究课题。该文针对深度置信网络(deep belief network,DBN)在作物病虫害预测中的训练耗时长和容易收敛于局部最优解等问题,将自适应DBN和判别限制玻尔兹曼机(restricted boltzmann machine,RBM)相结合,利用棉花生长的环境信息,提出一种基于自适应判别DBN的棉花病虫害预测模型。该模型由3层RBM网络和一个判别RBM(discriminative restricted boltzmann machine,DRBM)网络组成,通过3层RBM网络将棉花生长的环境信息数据转换到与病虫害发生相关的特征空间,通过自动学习得到层次化的特征表示,再由DRBM预测棉花病虫害的发生概率。该模型将自适应学习率引入到对比差度算法中,通过自动调整学习步长,解决了在传统DBN模型训练时学习率选择难的问题;在学习过程中通过在DRBM中引入样本的类别信息,使得训练具有类别针对性,弱化传统RBM无监督训练时易出现特征同质化问题,提高了模型的预测准确率。对实际棉花的"棉铃虫、棉蚜虫、红蜘蛛"虫害和"黄萎病、枯萎病"病害的平均预测准确率为82.840%,与传统BP神经网络模型(BPNN)、强模糊支持向量机模型(SFSVM)和RBF神经网络模型(RBFNN)分别提高19.248%,24.916%和27.774%。     

基于MapInfo的棉花土壤施肥推荐及信息管理系统的研究

本文以新疆兵团农五师81团为研究对象,针对土壤肥力信息数据在农业生产中的重要作用,应用MapInfo与Delphi集成技术和组件式GIS模块,依据区域土壤肥力差异、作物需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应等众多因素,建立了集棉田土壤养分信息管理、土壤模型施肥推荐、GIS图形信息管理于一体的新疆农五师81团棉田土壤肥力信息管理与施肥推荐决策系统。     

基于WebGIS的棉田土壤肥力信息管理及施肥决策系统

本文以新疆兵团农七师125团为例,针对土壤信息数据在农业生产中的重要作用,综合应用作物平衡施肥原理、数据库技术、WebGIS技术、Java技术及专家系统技术,依据区域土壤肥力、质地类型,不同棉花品种需肥特点等众多特点,以条田为操作单元,建立了集棉田土壤养分管理、专家施肥推荐、SQL信息查询以及远程土壤养分数据管理等功能于一体的新疆农七师125团棉田土壤养分信息管理与作物推荐施肥系统。     

不同毛管配置对水氮分布和机采棉根系生长的影响

通过田间试验,研究不同滴灌配置对机采棉根系生长、水氮运移和氮肥利用率的影响。设置3种滴灌毛管配置方式:(1)内嵌式滴灌毛管+夹管(EB);(2)内嵌式毛管+侧管(ES);(3)迷宫式毛管+侧管(LS);施氮(N)量均为300 kg/hm~2;同时,以ES处理不施氮肥为对照(CK)。结果表明:滴灌施肥24 h后,土壤水分及硝态氮均主要分布在0—40 cm土层。LS和EB处理水分和硝态氮在作物行下方的根区含量高,ES处理硝态氮分布向宽行偏移。90%以上棉花根系分布在0—30 cm土层,但EB处理根系分布更浅,其超过80%根系分布在15 cm以内土层;ES处理与LS、EB处理相比,根干物质量分别显著降低31.7%和25.5%;ES处理根长密度、根表面积、根体积显著高于LS和EB处理。LS处理显著增加产量和氮肥利用率,较ES处理分别增加9.4%和18.0%;EB处理产量和氮肥利用率也较ES处理分别增加6.5%和8.5%。机采棉使用迷宫式滴灌毛管并在侧管铺设毛管,水分和硝态氮分布与根系分布相匹配,能显著促进棉花根系生长,增加氮吸收量并提高产量和水氮利用效率。     

自PGCs分离克隆哺乳动物ES细胞的研究进展

原始生殖细胞（PGCs）是哺乳动物各级生殖细胞的祖细胞。PGCs在体外合适的培养条件下，可自我更新，形成具有ES特征的多能干细胞系，称作胚胎生殖细胞（EG细胞）。EG细胞高度类似于ES细胞，PGCs可作为哺乳动物ES细胞分离克隆的一个有效替代途径，本研究对自PGCs分离克隆哺乳动物ES细胞的研究进展及其相关问题作一简述。     

棉花膜下滴灌比例混合变量施肥系统的研发

根据膜下滴灌棉田水肥管理的要求,在建立施肥模型和施肥方案的基础上,研发适用于大田棉花膜下滴灌的比例混合变量施肥系统,该系统可通过计算机程序控制(CPC)、单板机时序控制(PLC)和遥控控制(Rc)等三种方法,实现变量控制施肥,控制部分可在24V的电压下工作,施肥器通过水流驱动无需动力,实现提高肥料利用率10%以上.     

基于WEB的棉花信息管理及施肥推荐决策支持系统建立研究

依据区域土壤肥力差异、作物需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应等众多因素,以新疆兵团农五师81团为系统试行和合作地点,建立棉田土壤养分信息管理、施肥推荐模型,利用SQL JSP Win2000构建综合性、数字化和智能化的基于WEB的棉花信息管理及施肥推荐决策支持系统,实现了条田信息管理、智能化施肥决策和数据信息管理的有机耦合与集成。系统于2005—2006年在农五师81团等用户中应用推广,其中2006年应用面积2.87万hm2,平均皮棉单产1806kg,比前3年平均1683kg增产123kg,增产率7.3%,每公顷节约化肥投入成本114元,合计节本增效1584万元。