基于无人机低空遥感的水稻田间杂草分布图研究

目的 获取水稻田的低空遥感图像并分析得到杂草分布图,为田间杂草精准施药提供参考。方法 使用支持向量机(SVM)、K最近邻算法(KNN)和AdaBoost 3种机器学习算法,对经过颜色特征提取和主成分分析(PCA)降维后的无人机拍摄的水稻田杂草可见光图像进行分类比较;引入一种无需提取特征和降维、可自动获取图像特征的卷积神经网络(CNN),对水稻田杂草图像进行分类以提升分类精度。结果 SVM、KNN和AdaBoost对测试集的测试运行时间分别为0.500 4、2.209 2和0.411 1 s,分类精度分别达到89.75%、85.58%和90.25%,CNN对图像的分类精度达到92.41%,高于上述3种机器学习算法的分类精度。机器学习算法及CNN均能有效识别水稻和杂草,获取杂草的分布信息,生成水稻田间的杂草分布图。结论 CNN对水稻田杂草的分类精度最高,生成的水稻田杂草分布图效果最好。     

一次性施N对地膜水稻生长发育及产量的影响

【目的】探索一次性不同施N量对地膜水稻生长发育和产量的影响。【方法】以优质水稻“两优6326”为材料,在水稻覆膜前,分别一次性施用0(CK),75,150,225,300 kg/hm²N肥,插秧后每周调查1次分蘖数,在始穗期前1周、齐穗期前1周和收获期前1周测定水稻光合参数、叶绿素含量,并于收获期统计水稻产量,通过经济效益曲线拟合,分析最佳施N量。【结果】施N量的增大,可以增加地膜水稻叶片叶绿素含量,增强光合作用,促进地膜水稻分蘖,水稻产量也相应增加。除了净光合速率外,施用N肥对气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率、叶片温度等光合参数总体上均无显著影响。当施N量为300 kg/hm²时,叶片叶绿素含量在始穗期前1周最高,为48.38 mg/g,水稻分蘖数高达44.42个/穴;当施N量为225 kg/hm²时,水稻有效穗数和产量均最高,分别为225.60万株/hm²和10 172.25 kg/hm²,与施Ｎ量300 kg/hm²差异不显著。【结论】经济效益曲线拟合结果显示,地膜覆盖栽培水稻时,一次性最佳施N量为285.37 kg/hm²,此时理论产量达10 062.57 kg/hm²。     

农机虚拟装配分类检测网络数据集构建方法

目的 虚拟装配在工业中可节约生产成本,提升机械部件生产效率。现有的虚拟现实引擎缺乏自动建立碰撞体功能,无法完整还原实际装配过程中的物理属性;通用化构建零件网格实体是提升虚拟装配实用性、精确性及通用性的重要途径。方法 以批量农机部件为样本对象,设计批量预处理算法及改进采样相关算法,通过构建三维模型样本的图片数据集,训练人工智能分类检测网络,从图片中分类并检测相关参数,实现自动构建碰撞体功能。结果 经过优化算法处理训练得到的分类检测网络从图片分类零件种类的精度在98%以上,从图片检测零件各项碰撞体构建参数的精度在98%以上;未经优化处理训练的网络不收敛。结论 本研究方法可以有效提升人工智能分类检测网络的识别精度及训练效率,结合碰撞体参数化构建程序,可提升碰撞体建模精度。     

粳稻冠层叶绿素含量PSO-ELM高光谱遥感反演估算

目的 叶绿素含量是表征粳稻生长状态的重要指示信息,利用无人机高光谱遥感技术及时获取区域尺度的粳稻叶绿素含量。方法 以2016—2017年沈阳农业大学辽中水稻实验站粳稻无人机遥感试验数据为基础,利用连续投影算法(SPA)进行有效波段的提取,提取的特征波段分别为410、481、533、702和798 nm。将提取出的特征波段作为输入,利用极限学习机(ELM)和粒子群优化的极限学习机(PSO-ELM)分别建立粳稻冠层叶绿素含量反演模型。在PSO-ELM模型中,针对PSO算法的种群规模(p)、惯性权重(w)、学习因子(C₁、C₂)、速度位置相关系数(m)这5个参数进行了优化。结果 确定了最优参数：p为80,w为0.9~0.3线性递减,C₁和C₂分别为2.80和1.10,m为0.60。利用优化后的ELM和PSO-ELM所建立的粳稻冠层叶绿素含量模型的决定系数分别为0.734和0.887,均方根误差分别为1.824和0.783。结论 利用优化后的PSO-ELM建立的粳稻叶绿素含量反演模型精度要明显高于单纯利用ELM建立的反演模型,前者具有较好的粳稻叶绿素含量反演能力。本研究为东北粳稻叶绿素含量反演无人机遥感诊断提供了数据支撑和应用基础。     

喷施锌肥对汉中市水稻产量及稻米品质的影响

通过研究喷施锌肥对汉中市水稻产量及稻米品质的影响,旨在筛选适宜于汉中水稻的锌肥用量,从而为提高水稻产量及稻米品质提供科学依据。本研究以汉中市主栽水稻品种之一宜香优2115为研究对象,共设置6个处理,分别为Zn0（不施锌肥）、Zn1（锌肥施用量0.3 kg/667 m²）、Zn2（锌肥施用量0.6 kg/667 m²）、Zn3（锌肥施用量0.9 kg/667 m²）、Zn4（锌肥施用量1.2 kg/667 m²）、Zn5（锌肥施用量1.5 kg/667 m²）,测定水稻喷施锌肥后的产量、构成因素和水稻品质。各处理间产量结果表明Zn5> Zn4 > Zn3> Zn2> Zn1 > Zn0。其中,施锌肥Zn5试验小区水稻单产最高,为10 018.5 kg/hm²,较Zn0增产1 947.0 kg/hm²;较Zn0相比,施用锌肥的各处理能显著提高水稻成熟期的有效穗和穗粒数,并且有效穗和穗粒数会随着施入锌肥的量增大而不断增加,并且处理Zn5的水稻有效穗和穗粒数均为各处理中最大。喷施锌肥能够提高米糠、糙米和精米中的锌含量,主要表现为米糠>糙米>精米,处理Zn3是最佳浓度处理。     

新型植物源有机药肥对水稻的肥效及防虫效果

目的 研究新型植物源有机药肥(烟渣有机药肥和茶皂素有机药肥)在水稻上的肥效以及对水稻害虫的防治效果,促进水稻栽培过程中化肥、农药双减的实现。方法 水稻田间试验设计3个处理：常规施肥(对照)、烟渣有机药肥+80%常规施肥、茶皂素有机药肥+80%常规施肥。测定水稻产量,分析水稻稻谷、秸秆养分吸收以及土壤速效养分含量,并在水稻分蘖期调查有机药肥对稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis和白背飞虱Sogatella furcifera的防治效果。结果 与常规施肥相比,烟渣有机药肥和茶皂素有机药肥的部分替代施用分别提高水稻产量22.29%和18.58%,稻谷N、P和秸秆K吸收量显著提高,水稻收获后的大田土壤速效养分含量无显著差异。植物源有机药肥对稻纵卷叶螟和白背飞虱有明显的防治效果,其中烟渣有机药肥和茶皂素有机药肥对稻纵卷叶螟的防效分别达到81.27%和51.09%,对白背飞虱的虫口减退率分别为55.74%和37.70%。结论 施用新型植物源有机药肥能部分替代化肥并减少化学农药的使用,增加水稻产量,减少虫害,促进农业可持续生产。     

肥西县环巢湖区域水稻“3414”肥效试验

为了确定肥西县黄白土田水稻种植的最佳氮、磷、钾施肥配比,实施了水稻“3414”肥料效应田间试验研究。结果表明,按照氮、磷、钾肥料折纯量,即N、P2O5、K2O分别为192.05 kg/hm²、67.5 kg/hm²、52.5 kg/hm²的配方施肥量,水稻产量达10380.59 kg/hm²,较不施用肥料处理产值增幅达87.73%,为水稻生产最佳配方施肥量。     

基于YOLOv5改进模型的杂交稻芽种快速分级检测

目的 提高杂交稻种子活力分级检测精度和速度。方法 提出了一种基于YOLOv5改进模型(YOLOv5-I)的杂交稻芽种快速分级检测方法,该方法引入SE (Squeeze-and-excitation)注意力机制模块以提高目标通道的特征提取能力,并采用CIoU损失函数策略以提高模型的收敛速度。结果 YOLOv5-I算法能有效实现杂交稻芽种快速分级检测,检测精度和准确率高,检测速度快。在测试集上,YOLOv5-I算法目标检测的平均精度为97.52%,平均检测时间为3.745 ms,模型占用内存空间小,仅为13.7 MB;YOLOv5-I算法的检测精度和速度均优于YOLOv5s、Faster-RCNN、YOLOv4和SSD模型。结论 YOLOv5-I算法优于现有的算法,提升了检测精度和速度,能够满足杂交稻芽种分级检测的实用要求。     

基于知识图谱的水稻病虫害智能诊断系统

目的 利用知识图谱对水稻病虫害领域复杂的异构数据信息进行结构化存储,建立病虫害间语义关系,为水稻病虫害关联检索及智能诊断提供理论依据。方法 首先提出一种面向水稻病虫害的知识图谱构建方法和基于图的水稻病虫害检索算法,通过引入节气实体实现水稻病虫害的预警。其次提出基于确定性因子(Certainty factor,CF)模型和知识图谱相结合的知识推理方法,利用CF与水稻病株症状的结合实现水稻病虫害的诊断。结果 利用命名实体识别模型,得出病、虫害名称及危害症状实体的准确率分别为0.92、0.90及0.87,进一步构建包括1 972个实体及5 226个实体关系的垂直领域知识图谱。通过自主开发的智能诊断系统进行案例分析,试验表明,诊断算法正确率达到86.25%。结论 该系统有效地解决了水稻病虫害领域数据检索、预警与诊断中知识的复杂性及不确定性的问题,有较强的实用价值和推广前景。     

灵山县水稻肥料利用率试验研究

为探索不同土壤质地种植水稻氮、磷、钾的肥料利用率,优化施肥配方,以肥料低投入,达到高产出、提高经济效益的目的,特设置本试验。结果表明,水稻在常规施肥全肥区施用纯氮195 kg/hm_²、纯磷60 kg/hm_²、纯钾150 kg/hm_²,水稻氮、磷、钾肥利用率分别为39.45%、16.97%、40.41%。     

测土配方施肥对水稻经济性状、产量及经济效益的影响

2008～2010年在江西省吉安市13个县(市、区)开展了测土配方施肥田间试验,研究了当前生产条件下水稻测土配方施肥、常规施肥对水稻主要经济性状及产量和经济效益的影响,结果表明:与常规施肥处理相比,测土配方施肥处理的早、中、晚稻平均增产分别为524.85、798.50、647.15 kg/hm2,平均增收分别为475.45、1296.90、886.55元/hm2。水稻测土配方施肥比常规施肥具有明显的增产和增收作用。     

基于气候年型的河南省冬小麦产量预测

气候变化是影响小麦产量的重要因素,因此科学划分气候年型,对于准确预测小麦产量至关重要。利用河南省15个气象站点（市、县）1984—2018年的温度数据划分暖温年、平温年、冷温年,依据降雨数据划分湿年、平水年、干年,组合成9种气候年型并分析其规律;结合小麦产量数据划分出丰产年、平产年、低产年,分析气候年型和产量年型的关系。然后结合地形土壤、气象等因素把河南划分为豫北麦区、豫中东部麦区、豫西麦区、豫南麦区和南阳盆地5个麦区。在此基础上,利用HP滤波法分离出气象产量和趋势产量,以气象因子驱动并利用BP神经网络构建模型预测气象产量,利用一元线性回归模型建模得到趋势产量,把两者产量叠加得出实际产量,从而实现小麦产量的预测。结果表明：河南省积温年型以暖温年、正常年型为主,降雨年型分布比较均匀,气候年型中以正常年和干年为主,暖湿年小麦高产频率最高,为76.9%,冷湿年小麦低产频率最高,为67.9%;积温是影响小麦产量波动的主要因素,暖年年型下小麦更容易丰产,冷年时小麦低产概率较高;利用气象产量和趋势产量分别建模叠加得出的小麦产量和实际产量相比,豫北、豫中东、豫西、豫南和南阳盆地五大麦区各模型的平均相对误差分别为0.31%、0.36%、0.58%、0.48%、0.38%,说明利用HP滤波和BP神经网络技术预测小麦产量是可行的。     

不同施肥处理对晚稻经济性状、产量及经济效益的影响

为客观评价晚稻测土配方施肥技术的效果,2008—2012年在江西省吉安市13个县（市、区）,以晚稻品种为试验材料,在大田条件下设置测土配方施肥、常规施肥、空白不施肥3个处理,研究了施肥处理对晚稻经济性状、产量及经济效益的影响。结果表明：在主要经济性状上,测土配方施肥处理比常规施肥处理和空白处理具有明显优势（空白处理区的结实率除外）;测土配方施肥处理产量最高,平均达到7478.6 kg/hm2,比常规施肥处理和空白处理分别平均增产547.0 kg/hm2、2899.8 kg/hm2;测土配方施肥处理经济效益最好,平均达到15236.2元/hm2,比常规施肥处理和空白处理分别平均增收1061.8元/hm2、4724.8元/hm2。在本试验条件下,测土配方施肥处理为最佳施肥处理,更适合当地推广应用。     

重庆市县域农村贫困化空间分异及影响因素探析

以重庆市为研究区,使用重庆市涉及扶贫开发任务的33个区县2014—2018年县域农村贫困数据,采用探索性空间数据分析(ESDA),刻画农村贫困化空间关联格局,构建影响县域农村贫困化空间分异的指标体系,并运用地理加权回归模型对县域农村贫困化的空间分异影响因素进行回归分析和探讨.研究结果表明:①总体来看,研究时段内重庆市县域农村贫困化热点区域整体空间格局稳定,高值区主要分布于巫溪、城口、酉阳和彭水等渝东北和渝东南区域的相关区县,而主城区和渝西地区的区县贫困发生率相对较低,呈现显著的空间差异性;从时间序列上来看,研究时段内各区县农村贫困发生率明显呈现下降态势,区县间的差距在缩小;②重庆市2014-2018年全局Moran’s I指数均达到显著的空间正相关,县域农村贫困化呈现出明显的空间集聚现象;③通过GWR模型进行回归分析发现,县域农村贫困化空间分异影响因素中,海拔高度、人均耕地资源面积、 25°以上耕地面积比重和区位水平、未通客运班车村比重、农村居民人均纯收入、文盲人口比、因残致贫人口比重等8个显著的解释变量对县域农村贫困化起到了直接或间接的影响,且各影响因素在不同区域上表现出的影响力不尽相同.     

粮食生产潜力中长期预测的验证

应用全国、31个省、6个典型地区和16个典型县的数据对粮食生产潜力中长期预测的"综合预测模型"进行了系统性的验证和讨论。研究结果如下:(1)预测误差大小反映中长期生产潜力的预测精度,预测误差大的主要原因是经济发达地区高产农田被大量占用或蔬菜、水果面积大幅度增加而短期内使粮食单产下降;(2)就"综合预测模型"中长期生产潜力预测精度而言:国家级大于省级和地区级、省级和地区级大于县级;不同省、不同地区、不同县之间预测精度差别比较大,这与境内气候的互补性和农田抗御自然灾害的能力有关;(3)粮食生产潜力中长期预测"综合预测模型"是科学的、准确的和实用的,可作为今后粮食生产潜力预测的理论和方法基础。     

广东地方水稻品种营养品质分析及其生态地理分布研究

以广东省112个市(县)为基本单位,利用GIS平台软件分析研究了广东地方稻种资源营养品质的生态地理分布结果表明,西南稻作区蛋白质和赖氨酸含量相对高于广东其他地区;中南稻作区高蛋白或低蛋白含量、高赖氨酸或低赖氨酸含量的水稻品种资源出现频率都较高,各级种质的蛋白质含量均十分丰富,说明该稻作区的各级资源营养品质的含量均十分丰富,是高营养品质水稻育种和生产的较佳区域。     

水稻农业气象指数保险产品设计——以浙江省为例

【目的】设计水稻农业气象保险指数产品,为水稻政策性农业保险可持续发展提供技术支撑。【方法】利用水稻产量灾损与气象因子、大气环流指数的密切关系,建立单季稻产量灾损模型。利用长序列的历史气象资料,基于Beta方法,计算全省各县(市)各级灾损的风险概率,设计不同诱发系数下的纯保险费率及保费,综合区域产量指数保险和气象指数保险优点,设计水稻农业气象指数保险合同。【结果】依据水稻减产风险概率,确定沿海台州、温州、舟山、宁波地区中18个县(市)的诱发系数为7.5%,兰溪等16个县(市)的诱发系数为5.0%,嘉兴等34个县(市)的诱发系数为2.5%;确定了3个区域不同诱发系数下的纯保险费率及保费;依据诱发系数及灾损模型,设计了农业气象保险指数的合同。【结论】农业气象保险指数依据保险经营需求设计,充分运用气象部门水稻产量预测的成熟技术,采用客观的气象数据定损,是水稻农业保险方案的重要创新。该指数的运用,有助于降低逆选择,基本解决传统农业保险中理赔时效低、成本高以及理赔准确度低的弊病,促进农业保险的可持续发展。     

广东省主导品种广 8 优 165 在肇庆市的推广应用

在肇庆市鼎湖、高要、四会、怀集、封开、德庆、广宁等县(市、区)建立广8优165推广应用示范点,并采用多种形式对广8优165进行宣传推广,促进广8优165在肇庆市的推广应用。肇庆市怀集县岗坪镇兴义村田间现场测产结果显示,广8优165比博优998增产412kg/hm~2,增产率为5.19%;广8优165比湛优226增产558kg/hm~2,增产率为7.03%。据统计,2013—2017年广8优165在肇庆市累计推广应用面积达28067hm~2,平均产量7210kg/hm~2,生产广8优165优质稻谷总产量202277t,创造总经济效益68774万元、新增纯收益4316万元,经济效益十分显著。广8优165十分适合肇庆市的气候环境条件,适宜在全市范围内大面积推广,广8优165的推广应用将促进肇庆市优质水稻产业的健康稳定发展,提高水稻种植的产量和效益。     

云南省水稻白叶枯病BP神经网络测报技术研究

 人工神经网络对复杂非线性问题映射能力强,能提高预测的准确度,为水稻白叶枯病害的防治工作提供指导。因此,本研究基于水稻白叶枯病害发生、危害与温度、湿度、降雨等气象因素相关的特点,利用人工神经网络建立云南省勐海县和石屏县水稻白叶枯病害BP神经网络预测模型,预测病害的发生程度。经实例验证,BP神经网络预测模型预测准确度达到80%以上,较逐步回归模型高。研究表明在勐海、石屏建立水稻白叶枯BP网络预测模型是可行的,并具有较高预测准确度,对防治工作有较高应用价值。     

粮食生产潜力短期预测的“趋势-波动模型”的验证

应用全国、31个省、6个典型地区和16个典型县的数据对粮食生产潜力短期预测的"趋势-波动模型"进行了系统性的验证和讨论。研究结果表明:(1)预测误差大小反映短期生产潜力的预测精度,预测误差大的主要原因是经济发达地区高产农田被大量占用和(或)蔬菜、水果种植面积大幅度增加而短期内使粮食单产下降;(2)小趋势修正方法是"趋势-波动模型"中不可缺少的一部分,它能将大趋势预测不能包括的短期如气象因素、科技投入、社会因素等影响纳入预测中,提高预测精度;(3)就我国近些年来的实际情况而言,越是经济发达的地区短期生产潜力的波动越大;同样发达地区短期潜力存在增加-下降-回升阶段;(4)就短期生产潜力预测精度而言:国家级大于省级、省级大于地区级、地区级大于县级;不同省、不同地区、不同县之间预测精度差别比较大,这与境内气候的互补性和农田抗御自然灾害的能力有关。