农业元宇宙：关键技术、应用情景、挑战与展望

元宇宙这一新兴概念受到了产、学、研各界的广泛关注。农业与元宇宙的结合将极大地推动农业信息化和智能化发展,为农业智能化转型升级提供新动能。为深入分析元宇宙在农业领域的应用研究可行性,本文首先分析了农业元宇宙的概念,以及区块链、非同质化代币、5G/6G、人工智能、物联网、三维重建、云计算、边缘计算和扩展现实等元宇宙农业应用的关键技术。接着讨论了元宇宙在虚拟农场、农业教学系统和农产品追溯系统三个农业应用领域的主要情景,最后总结了农业元宇宙面临的系统建立、通信基础、硬件设备和运营等方面的主要挑战,并展望了未来的发展方向。本文可为元宇宙在农业的应用研究提供指导。     

盐城市典型地块周边土壤重金属污染及环境质量风险评价

评估工业园区、交通要道、城镇郊区及港口区等典型地块周边土壤重（类）金属污染风险,可为其周边土壤农业利用提供依据。以盐城市域西部复垦地块、老204国道-城镇工业园典型区块以及沿海港口区周边农用地74个点位及所种植物（小麦、大麦与芦苇）为对象,进行锌（Zn）、铜（Cu）、镉（Cd）、铬（Cr）、镍（Ni）、铅（Pb）、汞（Hg）、砷（As）的检测及其环境质量风险评价。结果表明,所测点位土壤8种元素均超出江苏省土壤元素地球化学基准值,超出点位在30%以上的元素分别是Cd(100.00%)、Cu(75.68%)、Zn(60.81%)、As(51.39%)、Hg(36.00%);参照GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的筛选值,Cd、As超标,超标率分别为66.67%、4.00%;以管制值为参照,仅Cd超标,超标率为20.27%。单项污染指数与综合污染指数结果表明,老204国道-城镇工业园典型区块及以西土壤Cd中重度污染点位多,环境质量风险较高;以东点位为Cd轻度污染,风险较低。对8种重（类）金属有效态含量及植物中相应元素检测,结果显示,这8种元素含量均...     

畜牧业传统养殖与区块链养殖对比研究

应用区块链技术已成为促进畜牧业发展的重要手段。介绍畜牧业传统养殖流程（包括采购、生产、销售3个步骤）和区块链养殖流程（一个大循环和一个小流程）,并从经济效益、食品安全、市场竞争、物流运营、生产管理、环境保护及个性化服务等方面对这两种养殖模式进行了比较分析。结果表明：区块链养殖相对于传统养殖具有明显的应用优势。     

基于区块链技术的数字农业应用平台

开展区块链基础软件体系研究、农业产业链与区块链映射模型研究,可解决农业产业链条长、生产经营分散、产供销信息不畅通、市场价格数据分析难及成本提高等问题。结合DCEP数字货币支付方式,建立农业产业链共享交换机制,打造跨部门、跨环节信息互联互通的统一通道,与第三方区块链平台及业务管理系统进行对接,形成跨越生产方、物流方、渠道方、零售方、监管方、服务方及消费者等多方取得共识的农业产业信息集成应用。实现农业种植、养殖、加工、运输和销售等多环节全流程信息透明、安全、共享,打造农业行业生态,形成国家公链,推动农业数字资产提供有效支撑,促进农业专业化、精细化、智能化和产业化发展。     

基于区块链技术的农产品质量溯源系统结构设计

农产品质量溯源平台对于农产品质量监管及食品质量保障具有重要作用.农产品质量监管涉及领域广、方面杂,且在质量监管过程中农户与企业参与力度不足,导致部分信息在收集过程中存在可靠性差、准确度低的问题.针对上述问题,从区块链核心技术出发,借鉴现有企业质量溯源经验,提出了一种使用联盟链的质量溯源系统.     

基于区块链的粮油食品全供应链信息安全管理原型系统

粮油食品供应链具有全生命周期长、环节复杂、危害物种类多、信息多源异构等特点。基于区块链技术构建了一种新型的粮油食品供应链信息安全管理模型,研究并提出适用于粮油食品供应链的双模数据存储机制和管理供应链信息的智能合约,以保证信息存储和传输的安全可靠。在此基础上,基于Hyperledger Fabric设计了一种粮油食品全供应链信息安全管理原型系统,该系统能够实现粮油食品全供应链信息采集、查询、监控、追溯等功能,并通过具体的应用案例进行了验证和分析。     

延川南区块煤层气田排采井精细化排采研究

延川南区块煤层气产能建设已经展开，需要对煤层气井生产动态特点进行总结，优化现有排采管理模式。在分析煤层气井生产资料的基础上，将排采阶段划分为排水降压和产气2个阶段（其中排水降压阶段又划分为观察液面、平稳降压和稳压排水3个阶段，产气阶段划分为限制产气和稳产气2个阶段），针对不同排采阶段产液和产气特点，制定了相应的管理方法，实现了排采管理的定量化，有效地指导了生产管理。     

具有高价值密度的农业物联网数据区块链压缩存储方案

针对现有区块链物联网体系主要采用链上存储摘要链下保留原始数据的存储方式中链上无法直接获得真实数据的问题，提出了一种具有高价值密度的农业物联网数据区块链压缩存储方案。首先，边缘服务器将收集的同一批数据聚合到同一批事务中；其次，设计离群值可处理的自适应有损压缩方法，在满足用户保真度要求的前提下降低数据冗余；最后，压缩数据上链，实现区块链上物联网数据的高价值密度存储。与现有方案相比，该方案能提高链上存储真实物联网数据的效率。试验结果表明，在使用自适应压缩方法压缩数据时，针对不同的数据集会自适应选取k值，在满足用户重建精度的前提下，获得良好压缩效果，减少链上存储空间，提高了数据价值密度；相对于风速之类频率较高的数据，温湿度、二氧化碳等变化频率较低的数据可以获得较高的压缩比；当假设正常数据压缩比为10:1时，该方案可节省约85%的链上存储空间，相应的价值密度提高了约85%。该研究可为农产品溯源过程中的物联网数据高效存储提供解决方案，为实现分布式农业物联网数据压缩存储提供技术支持。