小流域综合治理决策专家系统知识库的建立

知识库是专家决策系统的核心组成之一,本文用规则表示法产生规则建立小流域综合治理决策专家系统知识库,其过程包括知识获取,知识整理,知识形式化与形成知识库几个方面。     

基于产量反应和农学效率的马铃薯智能化推荐施肥

【目的】我国马铃薯种植区存在盲目施肥、过量施肥、养分比例不平衡等现象,进而导致肥料利用率低、养分损失大等。通过开展田间试验,利用基于产量反应和农学效率的马铃薯养分专家系统进行推荐施肥,并以农民习惯施肥和常规测土施肥推荐结果对该系统的有效性进行验证,为不同生产条件下的马铃薯生产提供简便易行、高效的推荐施肥方法。【方法】于2017—2020年,在马铃薯主产区共9省份开展了239个田间试验,每个试验包括6个处理,分别为基于马铃薯养分专家系统推荐施肥(NE)、农民习惯施肥(FP)、土壤测试施肥(ST),以及基于NE的不施氮、不施磷和不施钾处理。调查马铃薯产量、经济效益、养分利用率和表观养分平衡。【结果】我国马铃薯主产区施用氮、磷和钾肥的平均产量反应分别为8.1、4.8和5.2 t/hm²,农学效率分别为45.2、51.1和35.1 kg/kg,相对产量分别为0.73、0.83和0.82。与FP和ST处理相比,NE处理的氮肥用量分别降低了24.4%和4.2%,磷肥用量分别降低了32.3%和1.9%,但钾肥用量均增加了4.9%;马铃薯产量分别提高了2.63和0.62 t/hm...     

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。     

作物生态平衡施肥决策系统的研究

本文阐述生态平衡施肥的概念、原理及意义，按照生态平衡施肥原理建立生态平衡施肥决策系统，介绍系统设计、系统功能以及系统运行环境。系统能快速测定土壤养分状况，给出不同土壤以及生态因子的生态平衡施肥方案，为推广生态平衡施肥、生产和供应高效专用肥料提供保障。     

基于组件式地理信息系统的作物推荐施肥决策系统的实现

以新疆兵团农十二师五一农场为研究对象,选用组件式GIS技术来开发作物推荐施肥决策系统。分析了组件式地理信息系统开发的原理以及开发过程中PowerBuilder与MapX集成技术的实现方法,同时介绍了该系统总体结构、实现流程和部分功能。     

基于HPC开发平台的农业专家系统知识库的构想

研制出基于Windows CE的HPC开发平台，并在该平台的基础上开发出一系列面向农户的HPC农业专家系统。本文介绍了HPC农业专家系统知识库的构建策略，即科学性与实用性的统一，兼顾分类与分层方法，整体连续与分散平行方法并用，增加输入参数系统的宽容性。作者对农业HPC专家系统的应用前景进行了展望。     

基于WebGIS的小麦精准施肥决策系统

为发展小麦精准施肥技术,在测土配方施肥技术基础上,利用Web Services、元数据、空间插值和AJAX技术,结合VS2005、ArcGIS 9.3和SQL Server 2005等软件,在.NET平台上构建了“基于WebGIS的小麦精准施肥决策系统”,系统采用4层架构设计,具有信息查询与定位、施肥决策、处方信息发布与共享等功能;系统定量计算了河南滑县22个乡镇的小麦精准施肥数据,实现了小麦处方信息的Web在线实时决策和发布,以及处方图的制作、生成和发布的半自动化。结果表明,基于元数据的处方图可以脱离GIS平台的限制,实现处方信息的多源和多系统自由共享。     

基于GIS技术的新疆棉花施肥专家系统

对集成地理信息系统(GIS)技术应用于新疆棉花施肥专家系统(ES)进行了研究和探讨,通过Internet访问该专家系统界面, 用户可以得到农田地块的地理信息,进行棉田施肥推荐;同时可进行农田肥力的综合查询和专题图制作。该专家系统的建立不仅推进了新疆地区平衡施肥信息化的进程,也为精准农业的实践提供决策支持。     

基于GoogleMap和WebGIS的区域桃园施肥决策系统的建立与应用

采用总量控制、分期调控的施肥策略,并结合桃树生长规律建立了基于目标产量和土壤肥力的施肥决策模型,同时利用GoogleMap和WebGIS强大的地图服务功能,构建了一个实用化的区域桃园施肥决策系统。系统采用分布式B/S结构,在专题空间数据库和模型数据库支撑下,实现了数据维护更新,GoogleMap和GIS信息浏览查询,肥力评价与推荐施肥决策4个主要功能。系统所运用的施肥决策模型在北京市平谷区桃园进行了4 a的试验验证,结果表明：与传统施肥处理相比,采用推荐施肥决策模型,平均增产27.5%,果实着色度、总糖、可溶性固性物和固酸比均显著提高,同时氮磷钾养分投入量分别降低33.5%,2.7%和9.6%。该系统探索了基于GoogleMap和WebGIS的施肥系统新模式,对区域养分管理具有较高的适用性。     

统计分区施肥系统模型的建立及应用

通过对一定区域内耕地产量和土壤养分含量进行统计分析,建立统计分区模型(Statistic Division Fertilization Model,简称SDFM),并依据模型参数划分高、中、低产量区间和土壤养分含量区间。在区域内进行多点实验,获取它们的区域适宜施肥量。然后在区域适宜施肥量的基础上,利用决策点实际产量和土壤养分值进行调整,得到最终施肥推荐结果,从而对施肥量进行决策。以农安县2006~2011年产量和养分采样点数据为原始数据,利用目标产量养分平衡法和统计分区施肥模型进行了决策对比。结果显示:统计分区模型决策结果出现异常值的概率只有2%,而目标产量法对氮肥、磷肥和钾肥的决策结果异常值出现概率分别为45%,47%和47%。可见统计分区施肥很大程度地提高了决策结果的精度,可在县级以下的测土配方施肥中进行推广。     

土壤测试实验室数据自动采集处理与推荐施肥系统

为了提高测土配方施肥中土壤测试的工作效率和测试数据采集、处理的准确性,针对土壤养分测试技术的工作流程,经过多年的研究与实践,应用计算机技术、数据库技术和网络技术,研制设计了土壤样品测试数据的自动采集、分析、入库和计算机自动对作物进行推荐施肥的分析控制系统。该系统已广泛应用于我国的测土配方施肥。     

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。     

养分专家系统推荐施肥对苏北地区水稻产量和肥料利用率的影响

苏北地区水稻集约化种植体系中存在氮肥施用过量、施肥时期与肥料配比不合理、肥料利用率低等现象,是农民收益增加和农业可持续发展的限制因子。为科学、系统地指导苏北地区稻田施肥,提高水稻养分利用效率并降低环境风险,本研究基于地块土壤性状、产量目标及养分管理措施等信息,运行水稻养分专家系统(Nutrient Expert System, NE)进行施肥推荐,并通过田间试验比较了NE推荐施肥对苏北地区水稻产量、经济效益、养分吸收、肥料利用率的影响。试验共设置5个处理,分别为水稻养分专家系统推荐施肥(NE),基于NE处理的减氮(NE-N)、减磷(NE-P)和减钾(NE-K)处理,以及农民习惯施肥(FP)。结果表明:与FP处理相比, NE处理的氮、磷肥偏生产力分别提高44.77%和6.32%,其中氮肥偏生产力达到显著水平(P0.05);钾肥偏生产力显著降低33.55%(P0.05);氮肥、钾肥回收利用率显著提高4.91%、19.35%,磷肥回收利用率与FP处理基本相同。相比于FP处理,NE处理在减少氮肥投入,保证氮、磷、钾肥平衡施用的条件下,水稻增产2.23%,增收6.24%,但差异不显著;水稻植株籽粒中磷和钾积累量分别增加10.32%和51.63%,其中后者达显著水平(P0.05)。综上所述,水稻养分专家系统在苏北地区依据地块信息和智能化施肥系统,指导优化了氮、磷、钾肥的施用量和施用方法,促进了水稻对氮、磷、钾养分的吸收和利用,提高了肥料利用率,具有较好的增产增收效果,可以在苏北地区推广应用。     

柑橘营养施肥推荐专家系统的建立与验证

为解决橘园果农经验施肥投入不平衡导致的果实品质降低的问题，构建基于果实品质综合评价的营养施肥推荐专家系统。通过2019—2020年连续两年定点跟踪，建立果实膨大期树体矿质营养和果实成熟期果实品质指标原始数据库，构建了基于果实综合品质指标的果实膨大期优质叶片养分适宜标准生成算法、基于“以产定量、总量控制和分期调控”原则的标准含量适宜偏差百分数有效养分配方矫正算法和基于当地肥料农资供应库的复混配方推荐算法，实现果实膨大期优质叶片养分适宜标准生成、橘园营养状况评价、有效养分施肥配方推荐以及基于当地肥料农资数据库的复混配方推荐4个主要功能。2021年度进行系统推荐施肥方案效果验证，结果表明：广安龙安柚产区以中产园区平均产量作为目标产量的矫正施肥方案效果最佳，龙安乡橘园矫正施肥方案的氮、钾和磷肥投入分别降低40.3%、43.6%和1.3%，崇望乡橘园矫正施肥方案的氮、钾和磷肥投入分别降低27.1%、30.8%和78.8%。该系统有效避免了化肥投入不平衡所致果皮着色延迟以及氮钾肥投入偏低导致果实偏小和果肉着色延迟，显著提高龙安柚产区果实综合品质，对柑橘叶片养分矫正配方施肥技术推广有较高适用性。     

基于知识图谱与案例推理的水稻精准施肥推荐模型

目前水稻种植户的施肥行为存在一定的盲目性,会造成肥料浪费和环境污染等问题,对此该研究提出了一种基于知识图谱和案例推理的水稻精准施肥推荐模型,包括推荐定性的施肥方案和定量的施肥量两个阶段。首先,使用PairRE模型获取图谱中全部实体和关系的低维向量表示,并在此基础上依据待种植的水稻品种进行知识推理以得到定性的施肥方案;然后,结合实体向量检索出k个相似案例,通过k个案例进行组合预测,得出具体施肥量数值。由中国知网获取166个环境指标数值明确、施肥过程记录完整的水稻施肥事件用于模型的验证,结果表明,与测试事件的实际施肥方案相违背的部分仅占比10.76%;对于氮肥施用总量、磷肥施用总量、钾肥施用总量和氮肥基叶肥与穗肥运筹比例的预测精度分别达到了92.85%、82.61%、79.17%和90.92%。该施肥推荐模型能够输出详细的施肥方案和精确的施肥量,算法过程可解释性较强,可为水稻精准施肥推荐系统的设计提供支撑。     

小麦生产管理知识模型系统

A knowledge model with temporal and spatial characteristics for the quantitative design of a cultural pattern in wheat production, using systems analysis and dynamic modeling techniques, was developed for wheat management, as a decision-making tool in digital farming. The fundamental relationships and algorithms of wheat growth indices and management criteria to cultivars, ecological environments, and production levels were derived from the existing literature and research data to establish a knowledge model system for quantitative wheat management using Visual C^＋＋. The system designed a cultural management plan for general management guidelines and crop regulation indices for timecourse control criteria during the wheat-growing period. The cultural management plan module included submodels to determine target grain yield and quality, cultivar choice, sowing date, population density, sowing rate, fertilization strategy, and water management, whereas the crop regulation indices module included submodels for suitable development stages, dynamic growth indices, source-sink indices, and nutrient indices. Ewluation of the knowledge model by design studies on the basis of data sets of different eco-sites, cultiwrs, and soil types indicated a favorable performance of the model system in recommending growth indices and management criteria under diverse conditions. Practical application of the knowledge model system in comparative field experiments produced yield gains of 2.4% to 16.5%. Thus, the presented knowledge model system overcame some of the difficulties of the traditional wheat management patterns and expert systems, and laid a foundation for facilitating the digitization of wheat management.     

论植物营养智能化递释系统与精准施肥

化学肥料的增产效应受报酬递减率的制约,随着单位面积施肥量的增加,其投入产出效率和有效利用率将会持续降低,养分流失所引发的水体与面源污染也将愈发突出。因此智能化控释肥料的开发与应用是促进环境友好型、可持续农业发展的重要途径。应用纳米技术,特别是以纳米材料为肥料载体或控释介质构建植物营养智能化递释系统,有利于突破智能化肥料发展的关键技术瓶颈。本文基于纳米材料学与纳米药物学的观点,针对植物营养智能化递释系统的构建、养分释放与靶向传输的智能化调控机理、智能化肥料设计与精确施肥等理论问题进行了综合评述与讨论。     

德惠市农田黑土肥力评价及施肥措施研究

对吉林省德惠市黑土农田土壤5项指标综合评价的结果表明,土壤速效钾含量、阳离子交换量处于良好级,速效磷含量、土壤有机质含量处于中等级,全N含量处于差级,pH在不同地块差异明显。土壤保肥、耐肥性能好,但土壤肥力严重退化。因此,在施肥上应遵循增施有机肥,增N、控P、保K,配合施用中微量元素的原则,保持黑土的持续生产能力。