新疆棉花气象服务平台功能设计与服务应用

通过构建气象站点实况数据库、气象网格数据库、气象预警数据库、历史气象数据库、农田小气候站点数据库、服务产品数据库、棉花气候适宜度评价数据库，建立新疆棉花气象数据服务平台，实现棉花监测预报、灾害预警、气候图表、棉田技术服务、我的棉田五大功能，开展基于位置的格点实时数据、预报预警数据查询、历史气象数据的统计以及精细化的气象为农服务产品业务服务。推动新疆棉花气象服务向精准化、个性化、数字化发展，提升新疆棉花气象服务水平。     

基于Android手机的田间棉花产量预测系统设计

棉花是我国的重要经济作物,棉花产量预测有助于经济调控和调节种植模式,提高生产收益。目前,传统人工测产方法存在劳动强度大,测量精度底等问题。为解决这一问题,选用喷洒脱叶剂后的棉花图像为研究对象,并构建相关数据集,同时以单位面积中的棉花株数、棉铃数和单铃籽棉质量的计算公式和改进的YOLO v5算法模型为核心算法,设计基于Android移动端的棉花产量预测系统。通过选择手机拍照或选择调用相册两种方式获取图像信息,对目标图像进行数据分析处理,实现棉花的产量预测。以图像中棉花的检测框检测出棉花棉铃,根据不同的土壤类型,自动计算出每公顷的棉花产量,与实际产量对比显示,实际产量和预测产量的籽棉和皮棉平均误差为122.01 kg/hm²和57.98 kg/hm²,且模型在手机端的精度较高,准确率P和召回率R为90.95%和73.16%,与原YOLO v5模型相比,提升19.58、16.84个百分点,在3种类型的手机上进行对比检测后,系统运行时间平稳,产量预测结果相差不大。结果表明,设计的棉花产量预测系统在田间测产结果和算法运行性能较为良好,可以为棉花产量的预...     

特早熟棉区棉花膜下滴灌灌溉制度

农十师南部灌区184团属新疆特早熟棉区,在传统灌水方式和种植方式下,作物生长期短,产量低,一直属于风险棉区.针对北疆荒漠区棉花膜下滴灌技术,分析当地棉花生长、需水规律,各生育期适宜土壤含水率,计划湿润层深度,制定出合理的节水灌溉制度.建议秋冬季土壤保墒采用棉田带茬灌水技术,为春季早播创造条件,延长生育期,充分利用当地光热资源,使北疆特早熟棉区适时早播、棉花长势稳定高产质优.同时提出灌溉制度的拟定应包括全生育期灌水量和非生育期灌水量.     

南疆地区提高棉花产量及品质的方法研究

棉花是新疆最大的特色支柱产业,种植棉花已经成为新疆各族农民脱贫致富奔小康的主要途径.但近年新疆南疆棉区棉花生产中有不同程度的早衰现象发生,且有日益加重之势,已成为制约南疆棉花产量提高和品质改善的重大障碍.     

降雨年型对南通棉花生产的影响

通过对南通棉区降雨量和棉花产量的长系列资料的整理分析，揭示棉花生育期各时段的雨量与产量的关系，运用统计学的聚类分析方法，将生育期的雨量划分为特征鲜明的若干年型．用水量平衡方法进一步分析降雨年型对棉花生产的影响，最后建立统计模型，进行降雨（丰、歉）年型的预测。     

滴灌土壤湿润区对棉花生长及产量的影响研究

针对棉花作物,以桶栽试验为基础,通过控制滴头流量得到不同宽度的土壤湿润区,观测了棉花相应的生长状况及产量。试验结果表明,棉花的生长发育和产量与滴灌土壤湿润区的大小密切相关,宽的土壤湿润区可以使棉花的生长发育提前,其株高、叶面积、产量都比窄的土壤湿润区条件下的棉花相应指标高;宽的土壤湿润区下的棉花叶面积衰老速度比窄的土壤湿润区下的棉花叶面积衰老速度慢。另外,随着土壤湿润区变宽,土壤耗水深度变浅,棉花单铃重、衣分和单株产量增加,但单株铃数减少。     

基于DSSAT模型的南疆膜下滴灌棉花生长与产量模拟

目前关于膜下滴灌棉花的灌水定额制定仍以田间灌溉试验为主,而考虑播期土壤含水率及采用模型的方法确定膜下滴灌棉花灌水定额的研究较少。本文通过2017、2018年两季的新疆南疆地区棉花大田试验,利用2017、2018年棉花开花期、成熟期的土壤含水率、叶面积指数、生物量和籽棉产量实测数据对DSSAT-CROPGRO-Cotton模型进行参数校正和验证。试验共设计了24、30、36mm 3个膜下滴灌棉花灌水定额水平,并采用验证的DSSAT-CROPGRO-Cotton模型对1.2θFC、1.1θFC、θFC、0.9θFC、0.8θFC、0.7θFC、0.6θFC和0.5θFC（θFC为田间持水率）8个不同初始土壤含水率条件下的膜下滴灌棉花的生长及产量进行了模拟。结果表明,模型经过参数校正和验证后对土壤含水率、棉花物候期、叶面积指数和籽棉产量的模拟值与实测值吻合度较好,能够满足大田膜下滴灌棉花的模拟精度要求,但对生物量的模拟与实测值偏差较大。同时,基于验证的DSSAT-CROPGRO-Cotton模型对不同初始土壤含水率及灌水定额条件下的棉花籽棉产量和生物量进行了模拟。结果表明,棉花籽棉产量和生物量模拟值达到最大值的初始土壤含水率为0.8θFC~θFC。同时,要保证棉花生育期灌溉定额在330～396mm之间。模拟结果在南疆地区的棉花播期及生育期灌溉管理中可供借鉴使用。     

基于机器视觉的棉花氮素营养诊断系统设计与试验

采用数码相机和CCD数字摄像头为图像监测设备,融合机器视觉技术,集成数字图像处理技术、农业物联网技术、Web远程控制技术、信息传输服务技术和数据库管理技术等构建了远程服务系统平台。通过2年试验对棉花的生长状况进行实时跟踪监测,获取其冠层图像,运用数字图像处理技术对棉花群体冠层图像进行分割,筛选棉花长势监测与氮素营养诊断反应敏感的特征颜色参数覆盖度,构建了覆盖度与棉花地上部总含氮量间的关系模型。研究结果表明,覆盖度与棉花地上部总含氮量间指数函数模型相关性最高,其决定系数为0.978,根均方差为1.479 g/m~2。依据棉花覆盖度与氮素营养诊断的最佳模型,搭建了棉花长势长相监测中心(田间监测)、网络信息服务控制中心(服务器)、图像分析与数据处理中心、决策诊断与评价中心以及用户浏览中心,形成一个大型环式"一网三层五中心"棉花监测管理诊断体系,初步实现对棉花生长信息和氮素营养状况快速准确的监测与诊断。     

山东省棉花机械化生产农艺模式研究

为研究山东省棉花标准化、规范化、机械化种植模式,建立机采技术的品种选育、耕作模式、栽培制度、管理技术与机具配备系统,本文在研究山东省棉区主要的农艺模式和种植习惯的基础上,结合“华北棉区棉花全程机械化关键技术与农艺技术研究与示范”项目试验成果.提出了山东省棉花机械化生产农艺模式.     

我国棉花收获机械应用现状及展望

阐述了棉花收获机械的重要性,重点分析了国内外棉花收获机械行业发展现状,提出了国内棉花收获机的差距和存在的主要问题,指出了需优化关键零部件制造工艺、整机装备质量检测等,自主开发采棉指等关键核心零部件和适合我国农场和农户需求的棉花收获机系列产品,提升棉花收获装备技术水平,满足新疆内陆棉区机采棉需求,逐步熟化适应黄淮海、长江流域棉区机采棉要求,实现规模化标准化生产,逐步替代进口。      

卫星遥感技术在气象为农服务中的应用

该文简要回顾了国内外学者在卫星遥感方面所做的相关工作，主要介绍的国内外学者研究内容有卫星遥感资料、图像的处理和订正、对地面目标物的识别、农作物产量预报、卫星遥感的发展状况、建立卫星遥感资料库、建立预报模型、降水监测、地温监测、冻土监测、灾害监测、气体监测、卫星云图应用和不同类型卫星遥感技术相互融合使用等内容。该文在简要介绍卫星遥感技术监测原理的基础上，分析了卫星遥感技术在气象为农服务中的应用现状，提出了在气象为农服务的工作中亟需加强卫星遥感技术应用，阐述了要结合农业气象服务产品加强卫星遥感技术在农业气候区划、农作物种植规划、农作物生长期监测管理、病虫害防治、灾害防御、农作物产量预报、防御火灾以及农业气象服务效益评估等方面的应用。强调要强化卫星遥感技术的应用，最大程度地开发和利用卫星遥感数据，使卫星遥感技术在农业生产实践中能够趋利避害和发挥出更大的作用。      

近40年气候变化对石河子棉区棉花生长发育的影响

为了阐明石河子地区气候环境对棉花生长发育的影响,利用石河子地区4个气象站点1981—2018年气象资料,通过气候倾向率、M-K突变分析、生理发育时间等方法分析计算气候环境和棉花生长发育变化特征。结果表明:1981—2018年石河子地区棉花产量和单位面积产量均呈显著增加趋势,增加率分别为1.4万t/a和57.9 kg/hm2;石河子地区平均气温和最低气温均呈显著增加趋势,气候倾向率分别为0.32和0.51 ℃/10a,而最高气温以0.18 ℃/10a的速率不显著增加;最高气温≥35 ℃日数主要分布在6—8月,7月高温日数最高;最低气温＜12 ℃的日数主要分布在4月和9月;无霜期呈显著增加趋势,气候倾向率为6.4 d/10a;播种期呈现显著提前趋势,提前速率为－0.48 d/a;棉花生理发育时间呈显著增加趋势,倾向率为2.4 d/10a,突变年份在1997年。      

格点天气预报数据与机理模型耦合的冬小麦干旱预警方法

为了开展大范围的冬小麦干旱预警,以中国北方冬小麦区为实例,构建了土壤水分动态预报模型,结合未来10 d高精度天气要素预报、土壤自动水分观测和冬小麦发育期观测数据,建立了北方冬小麦区干旱预警系统。利用该系统对2018年4—5月进行逐日的冬小麦干旱预警,对干旱预警产品的分析表明:系统对未来10 d土壤相对湿度预报的决定系数在0. 63～0. 91之间,均方根误差在5. 6%～18. 2%之间,预报时效越近,准确率越高。从不同的干旱等级预测准确率看,对于干旱等级较高的重旱和特旱预报准确率较高,轻旱和中旱的预报准确率略低。该系统基本满足冬小麦干旱预警需求,对国家级农业气象部门大范围农业干旱监测和预警业务是有益的补充。     

不同滴灌方式下咸水灌溉对棉花根系分布的影响

通过大田试验研究了不同滴灌方式利用咸水灌溉对棉花根系分布的影响。结果表明,2种滴灌方式下土壤中的水分和盐分在1 m土体内随土壤深度的增加和咸水浓度的增加而增加,且由于滴头的洗盐作用,地表滴灌和地下滴灌方式下土壤中的水盐分布深度均有所下移。正是由于水盐在土壤有这样的分布特征,2种滴灌方式下不同盐度咸水灌溉后,作物不仅可以感受到变化了的环境信息,而且自发地改变结构形态、空间构型,即增加根长、根干重、根半径以及根表面积,对盐胁迫做出适应性的根系形态变化。     

农业生态园区气象预警服务平台开发与应用

农业发展规划与气象信息密不可分,为了将气象信息,尤其是将气象灾害预报及时地发送到农民手中,并及时地帮助当地农民制定有效的防灾计划,避免经济损失,开发出了农业生态园区气象预警服务平台。该平台的开发以Div+CSS为主,以JavaScript、VB和ASP等多种技术为辅,主要功能有实时气象汇报、预报、农业气象决策服务信息和科技指导。      

基于温-湿-CO融合传感的棉垛阴燃预警系统设计

棉花是关系国计民生的战略物资,同时棉纤维是各类天然纤维中最具燃烧危险性的一种。依据籽棉垛内部阴燃起火机理,分析选定棉垛火情预警监控要素;研制了基于多传感阵列的籽棉垛温湿度、CO浓度实时监测的阴燃预警与火情防控设备;基于LabVIEW开发了移动电脑上位机数据监控程序。试验证明,系统可以实时监测不规则棉垛内部的温湿度及CO气体信息态,可以为评定棉垛内部状态以及判定棉垛阴燃安全状态提供重要依据。      

考虑气象因子的不确定性灌溉水资源优化配置

基于不确定性区间作物水分生产函数,选取春小麦、玉米、棉花和白兰瓜这4种典型作物,建立不确定性条件下灌溉水资源优化配置模型,并将气象因子(蒸发蒸腾量和相对湿度)的不确定性引入其中,以反映气候变化对灌区配水的影响.结果表明,在石羊河流域民勤地区,玉米单方水经济效益较低,故其优化灌溉定额相比现状灌溉定额变化较大.棉花是单方水经济效益最大的作物,其次是白兰瓜,所以当可用水量短缺时,在确保粮食安全的前提下,为降低因灌溉缺水而带来的经济损失,要优先保证棉花和白兰瓜灌溉用水.引入气象因子的灌区水资源优化配置模型区间优化配水定额范围更广,反映出气象因子对灌区配水的影响.本研究验证了不确定性方法在实际应用的可行性,可为灌区水资源合理分配提供更可靠的科学依据.     

基于椭球函数的棉花叶倾角分布动态模

根据试验资料,在系统分析棉花冠层叶倾角时空分布规律的基础上,将整个生育期分为4个生长阶段,并利用高斯五点距离法将冠层分为5层,用椭球分布函数模拟不同生育阶段、不同高度层上的叶倾角分布密度.模型能较全面地反映整个生育期冠层不同高度上的叶倾角分布情况,且方便用于分层的光合作用模型.利用不同播期的试验资料对模型进行验证,叶倾角频率分布的模拟结果与1:1直线之间的决定系数R2和均方根误差(RMSE)分别为0.945和6.3%,表明模型具有较好的预测性和实用性.     

荔枝病虫害图像识别技术研究和应用

荔枝是广东岭南特色水果产业之一，又是广东十大特色作物之一。尽管近年来荔枝现代生产技术有了较大的提高，但广东气候条件容易引起病虫害发生，对露天生长的广东荔枝的产量和品质造成严重的不利影响，阻碍荔枝产业发展和种植户增收。做好荔枝病虫害防治工作，对推进荔枝品牌产业发展、荔枝种植户增收具有重要现实意义。该文采用卷积神经网络算法开展荔枝病虫害图像识别技术的研究与应用，主要包括两个方面内容。一是探讨荔枝病虫害图像识别技术。二是以广州智慧农业气象服务平台为载体，探索构建新型的病虫害气象防御体系，也就是给荔枝种植户既提供荔枝病虫害图像智能识别服务，又提供病虫害小百科知识、防治建议，更为种植户构建“个人空间”，实现靶向预警，并逐步构建个性化荔枝基地病虫害预测预警模型，探索荔枝病虫害预测诊断相结合的服务模式。因此，既探讨图像识别技术如何实现又研究立体式防御措施是该文的创新点。      

新疆棉花膜下滴灌基于消退指数的土壤水分预报方法研究

根据北疆膜下滴灌棉花全生育期土壤水分观测数据,研究了不同深度的棉田土壤水分消退指数随作物生长时间的变化规律,探讨了棉花生育期土壤水分预报的经验递推方法,实验结果分析表明:棉花生育期消退指数在不同深度都呈现先增大后减小变化趋势,并且随其深度的增大而减小,其离散程度也随深度有所变化;利用消退指数法对40和60cm层土壤贮水量进行预报,预报误差最小为0.16%,预报所需资料少,结果可靠,精度较高,是一种适合新疆棉田土壤水分预报的实用方法。