[目的]粮食安全是国之大者,在全国粮食供应处于紧平衡状态的背景下,综合分析区域间粮食供需匹配状况,对于保障国家粮食安全具有重要意义.[方法]文章基于国家统计数据、利用通用的折算方法,估算了不同地区的粮食需求总量、粮食产需比和粮食供应缺口等.[结果]全国粮食供应存在缺口,但口粮供给绝对安全;不同地区粮食需求构成差异显著,饲用粮是大部分地区最主要的粮食消耗路径;全国19地粮食产量难以实现自给自足,地区间产需状况存在失衡;全国1/3地区能够产生余粮,北方地区为粮食安全做出贡献;但从当前粮食供需情况来看,区域粮食产需失衡情况仍整体可控.[结论]未来应进一步提升我国粮食综合生产能力,加快构建更加完备和系统的粮食生产补偿机制,着力推动全国粮食生产布局优化调整.
[目的]文章旨在介绍人工智能技术在种植业领域的应用现状和发展方向,分析当前面临的挑战,并提出相应的建议.[方法]首先,将人工智能技术在种植业中的应用分为农情智能感知技术、农情信息通信技术、农情信息处理技术、农情智能装备和农情智能管理.其次,针对应用中存在的问题进行分析,并指出当前中国人工智能技术在种植业领域发展所面临的挑战.最后,提出相关建议以应对这些挑战.[结果]人工智能技术在种植业领域的应用已经取得了显著成效,可以优化种植策略,提高效率,降低成本,减少浪费和损失.然而,在应用中仍面临一些挑战,主要集中在数据资源掌握与应用、技术开发与核心技术以及认知理念与管理方式三方面.[结论]为了进一步推动人工智能技术在种植业中的应用,实现农业高质量发展,该文提出以下建议:一是重视数据管理与保护,确保数据的质量和安全;二是强化关键技术研发能力,加强人工智能在种植业中的核心技术研究;三是完善监管与复合人才的培养机制,建立健全的政策法规和培训体系.
[目的]草原刈割利用是我国最常用的草原利用方式,刈割强烈影响草原生态系统呼吸(Re)和甲烷(CH4)的排放,但对草甸草原的影响大小及机制尚未定论.[方法]文章利用静态箱-气相色谱连用,分析了刈割对呼伦贝尔羊草草甸草原Re和CH4排放的影响.[结果](1)与对照相比,刈割处理组2021年和2022年的Re(P＜0.01)和CH4(P＜0.05)通量显著降低,平均分别降低45.0％和1.2％;2021年刈割和对照处理的Re分别为(10.66±0.24)mg/(m2·h)和(6.05±0.16)mg/(m2·h);2022年刈割和对照处理的Re分别为(11.52±0.38)mg/(m2·h)和(6.29±0.27)mg/(m2.h);2021年刈割和对照处理的CH4排放量为(0.43±0.01)mg/(m2.h)和(0.40±0.01)mg/(m2·h);2022年刈割和对照处理的CH4排放量为(0.43±0.01)mg/(m2·h)和(0.41±0.01)mg/(m2·h).(2)刈割处理的土壤温度(P＜0.05)和土壤湿度(P＜0.01)显著增加.(3)函数拟合分析表明地上生物量与Re正相关,土壤湿度与CH4通量正相关.[结论]呼伦贝尔羊草草甸草原中,刈割处理会显著降低生态系统呼吸和CH4通量,这对于了解和掌握刈割处理下羊草草甸草原温室气体排放特征及其影响机制,准确评估草原生态系统温室气体排放具有重要意义,为草原生态系统碳管理和可持续利用提供了重要依据.
[目的]深入了解国家智慧农业发展现状,找准制约其现阶段发展的主要问题,对助力我国农业高质量发展、推进农业强国建设具有重要意义.[方法]文章对重庆市、河北省两地11个县(区、市)智慧农业应用场景进行实地走访调研,系统分析了数字化技术和智能设施装备在大田生产、设施种植、畜禽养殖和水产养殖等领域的发展现状,以及智慧农业应用落地存在的难点.[结果]现阶段我国智慧农业发展在各地虽取得了一定成效,但在硬件设施、数据管理和技术推广等方面仍存在不少亟待解决的问题.[结论]提出加大智慧农田基础设施建设、加强智慧农业关键技术装备研发、推广农业农村大数据公共平台基座、实施智慧农业人才培养计划、制订实施农业农村数据管理办法、建设智慧农业集成应用示范基地等六方面应对举措,以推动我国智慧农业高速发展.
[目的]全面评价草地生态系统质量,筛选确定草地参照生态系统.[方法]文章基于遥感数据,从生态系统结构、生态系统功能与生态系统服务三方面选取指标构建生态系统质量评价体系及综合指数;引入Holdridge生命地带模型,进行生态地理分区;基于生态系统质量评价和生态地理分区结果对草地各分区开展参照生态系统筛选和质量评估;选取各个生态区前10％的值作为质量基线,高于质量基线的区域选为参照生态系统.[结果](1)2000-2020年甘孜州草地生态系统的质量呈现出北部低南部高的趋势.(2)草地生态系统可划分为34个生态区,剔除面积小于10 km2的分区,在后续草地参照生态系统筛选中涉及27个分区.(3)基于生态系统综合评价、生态系统结构、生态系统功能和生态系统服务筛选出的草地参照生态系统的面积分别为5 328.75 km2、5 323.75 km2、5 274.75 km2和5 274.25 km2.[结论]为受损草地生态系统确定参照生态系统,分析评价生态系统退化程度并判断其恢复能力,以及研究区的生态修复计划、目标和最终评估提供依据与基准.
[目的]深入研究北京等特大型城市农产品供需平衡情况,服务于特大型城市重要农产品稳产保供.[方法]文章基于北京市居民蔬菜消费调研数据和全市蔬菜供应长期监测数据,利用系统的折算方法,测算北京市居民蔬菜消费需求量、分析蔬菜市场供应情况,构建蔬菜供需平衡表.[结果](1)北京市人均蔬菜消费量为每日1.142 kg,人均每年蔬菜消费量为416.83 kg.(2)北京市蔬菜供应包括本市自产、外埠进京两部分,批发市场是主要的供应渠道.(3)基于蔬菜需求和供应的分析,构建了北京市蔬菜供需平衡表.其中,北京市蔬菜供应中自产蔬菜约占供应总量的12.6％,外埠进京蔬菜约占87.4％;外埠进京蔬菜中批发市场渠道年净供应量约占供应总量的75％;商超电商等约占12％.(4)根据供需动态均衡理论,以北京市流动人口规模100万人测算,北京市每年蔬菜需求量约为950万t,平均每日需求量约为2.6万t.[结论]为了切实保障北京市居民蔬菜消费安全,需要稳定和提高本地蔬菜生产能力,做好外围蔬菜供应保障,日常监测和重点监测并重,优化蔬菜流通渠道、保障蔬菜消费的便利和安全.
[目的]苹果采摘机器人在果园作业过程中,不仅需要精准地确定果实的位置,还需要对苹果的生长方向进行精准检测,这样才能够实现机械爪规划出仿人式采摘的抓取方式,实现果实的高效采摘.[方法]文章提出了一种基于改进Openpose的方法,实现了对自然生长状态下果实生长方向的精准检测.改进方案主要从两个方面进行,首选是通过ShuffleNet V2和CA注意力机制相融合的方式替换原VGG19结构,降低主干的参数量,然后是结合单个苹果关键点的特征对该模型进行了去除部分PAF分支的优化改进策略.[结果]改进后的Openpose在各个指标上,全面超过了原Openpose,其运行速度是改进前的6.56倍,对于mAP、mAP-s、mAP-b、AP50 和 AP75 这些参数,分别增长 9.18％、8.50％、11.56％、1.67％和6.35％,并且在各项指标上超越了 AlphaPose和CFA算法.[结论]经过对Openpose模型改进前后的对比和现有算法对比,证明了该文算法在自然场景下对果实生长方向检测的优越性和鲁棒性.
[目的]随着土壤调查数据体量增大,已有分析制图效率无法满足成果产出需求,需要一套数据分析制图软件集合,降低土壤调查数据的分析制图门槛,提高制图效率,助力土壤调查成果的有效沉淀.[方法]文章基于B/S架构的软件设计模式,采用了 WebGIS技术用于处理用户与制图要素的交互,采用了虚拟化技术用于算法环境的隔离,采用流式文件读写技术处理大体量数据的输入输出,采用了 WebGL渲染着色技术用于制图成果的可视化,从算法和应用两个维度设计了土壤制图工具各组件的逻辑关系与交互模式.[结果]设计实现了土壤调查成果制图软件,集成了 IDW反比例加权插值算法,克里格插值算法和随机森林算法等算法函数,开发了土壤质量评价,土壤肥力评价和土壤适宜性评价等功能模块,实现了操作步骤原子化,计算过程固定化,计算参数可配置.[结论]在保证精度的前提下,有效降低了土壤制图难度,提高土壤制图的效率.
[目的]为农业绿色发展提供时空大数据、环境监测数据、作物生长数据等数据支撑.[方法]文章利用遥感解译技术、地理信息技术、空间数据可视化技术,开发了一套农业绿色发展数据移动采集系统.系统支持在手机移动端搭建绿色农业试验基地实场景,实时采集各类实验和环境数据,并查看数据曲线;运用模型对实验采集的各类数据运算后进行评价、分析和排名.[结果/结论]系统使用方便,传输稳定,可靠性高,有效提高研究人员的工作效率,系统可应用于绿色农业多场景多类型数据的采集,包括试验基地和实验方案等基础数据,大气、土壤、水质等物联网环境数据,作物长势、叶面积指数、植株高度等作物生长数据等.
[目的]果树冠层信息是反映果树生长状况的重要参数,准确提取果树的冠层信息对于果园的精细管理十分必要.[方法]文章以苹果树和桃树为研究对象,利用无人机遥感获取果园影像数据,首先通过Mask R-CNN实例分割算法对果园果树冠层进行逐一分割,同时提取果树冠幅和冠层面积信息.然后利用果园正射影像结合QGIS软件,对果树冠层位置信息进行提取和可视化并通过目视解译对果树冠层参数信息提取结果进行评估.[结果]当交并比为0.5时,模型检测分割结果最优,测试集语义分割精确度为66.3％,目标检测精确度达到63.9％.总体冠层面积实测值与模型预测面积之间的平均相对误差为12.44％,均方根误差为0.5 m2.冠幅实测值与模型预测的面积之间的平均相对误差为16.39％,均方根误差为0.39 m,在一定范围内验证了模型对冠层面积和冠幅信息提取的可靠性.[结论]结合无人机遥感数据和Mask R-CNN实例分割算法可有效地将果树冠层分割出来,并且能够较为准确地提取果树冠层的相关参数信息,可为果园的精细管理提供一定的技术支撑.
[目的]农作物空间分布信息是支撑相关科学研究与政策制定的重要依据.当前农作物空间分布遥感分类在理论和技术方法方面取得了长足的发展,但仍面临一些难题,包括地面样本数据的获取困难、作物特征选择存在主观性和冗余、特征构建过程中缺乏针对性和代表性等,导致农作物空间分布遥感分类的效率与精度不足.[方法]针对这些问题,文章开展快速、准确、低成本的样本获取、特定作物分类的最优特征构建与优选,并分别选择多个研究区开展实证研究.样本获取方面,开发基于"视田"众包的样本获取平台,通过迭代更新的任务采集和历史样本库的方式高效获取地面样本.作物分类方面,提出遗传规划算法为不同作物提取差异化的特征,通过遗传进化思想实现定制化特征的构建,能够在原始特征的基础上构建高层次特征.[结果]在北方地区,利用"视田"众包工具,由8名工作人员2天内完成了位于义县、辽中区、新民市及开原市4个区域的水稻、玉米、大豆和花生的样本采集,内业工作人员同步进行分类并迭代样本需求,分类的总体精度均大于90％,kappa系数均高于0.87.在南方地区,位于湖北省枝江市区域的春秋两季作物分类结果的总体精度均大于94％,kappa系数均高于0.86.[结论]该文提出了一套快速、高效开展农作物遥感分类的技术体系:利用众包采集快速扩大样本数量,同时利用遗传规划算法提高样本训练效率.在不同区域、不同作物类型研究区应用,可实时、准确生产农作物空间分布图,总体效果稳定,在支撑科学研究与政策制定方面具有较强的应用前景.
[目的]将作物时空分布数据应用于核事故农业风险决策支持系统,体现遥感作物制图在核事故农业风险决策中的重要性.[方法]文章以大亚湾核电基地为研究案例,对其周边地区的作物轮作系统进行遥感制图;作物时空分布数据经后处理,上传至核事故农业风险决策支持系统,实现作物样本任务的自动生成,以及放射性核素浓度的时空分布模拟.[结果]提出的遥感制图方法可以在耕地破碎、云雨繁密区识别作物轮作系统,快速、准确地提供大范围作物时空分布数据.经过处理的作物时空分布数据,能够方便地应用于决策支持系统,辅助完成特定或优先区作物样本任务点的自动生成,以及放射性核素浓度时空分布的模拟.[结论]遥感作物制图与核事故农业风险决策支持系统相结合,可进一步提高采样的有效性,提升放射性核素空间和时间分布模拟与预测的准确性.从而帮助决策者制定核污染监测和评估策略、修复计划,科学指导农业生产的恢复.未来,有必要深入研究遥感作物制图在核事故农业风险决策中的应用,充分发挥遥感技术与数据的优势,规避核事故对农业生产带来的风险.
[目的]苹果产量的早期预测对于市场供需关系、果农、消费者都有重要的影响,准确预估苹果产量具有重要的理论和应用意义.[方法]文章提出了一种利用卷积神经网络和长短期记忆网络进行苹果产量预测的方法.利用由果树图像数据中获得的果树苹果数量,和由果园无人机图像获取的果树树冠面积作为特征信息,再经过该文提出的卷积—长短期记忆网络,获得每棵果树的预估产量.[结果]该文使用5种评价标准,分别是预测误差概率密度、预测绝对误差、均方误差(MSE)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE),经过实验验证,该文所述方法的均方根误差RMSE最优可以达到9.16.[结论]该文所述方法依据果树的图像与果园的无人机图像,可以较好地预估苹果产量,为大规模果园产量预测提供技术支撑.
[目的]为实现对农业农村各类数据资源统一管理与服务,支撑农业农村大数据体系建设,为农业农村业务工作提供决策支撑.[方法]文章利用物联网设备、业务信息采集、智慧城市时空大数据平台数据共享等多种方式,结合农业农村业务中涉及的农业、乡村振兴、经营主体等数据,采用数据治理方法,融合成为动态更新的农业农村时空"一张图",为市-县区-乡镇-农企/合作社/家庭农场提供四级服务,基于大数据分析,探索了产业关联、农业计划指导、乡村振兴建设、农业经营主体等方面的分析应用.[结果/结论]基于GIS技术、物联网技术和大数据分析等新一代技术,通过农业农村数据融合治理与共享应用分析,不仅为农业农村大数据建设提供基础,而且为农业农村的高效管理、科学决策提供有效支撑,促进数字乡村的建设.
[目的]虫害是影响荔枝产量与品质的重要制约因素,基于深度学习的荔枝虫害识别可以为荔枝种植过程中的虫害防治工作提供技术支持,对提高荔枝产量及品质,提高果园生态安全具有重要作用.[方法]文章针对目前荔枝虫害识别领域存在的问题,为提高虫害目标识别精度和效率,以荔枝蝽象为目标虫害,提出一种基于YOLOv4的目标检测方法,首先使用专业摄像头、大型数据库、智能虫情测报灯3种方式采集荔枝虫害图像,配合数据增强方法,用LableImg平台进行数据标注,制作一个特征丰富的数据集,在CSP Dark net框架下进行网络模型训练,得到荔枝虫害识别模型.[结果]基于深度学习的荔枝虫害识别技术在广州从化荔枝现代农业产业园进行应用,取得了较好的应用效果,证明该技术可以实现真实复杂环境中荔枝虫害的有效识别.[结论]基于深度学习的荔枝虫害识别模型,能够实现虫害的科学监测,降低农户对于虫害的投入成本,减少化学农药的使用,改善荔枝生长的环境,进一步实现荔枝生产绿色化要求,增加作物的经济价值.
[目的]干旱区土地资源中耕地作为农业生产、生态环境保护和社会稳定之基,掌握耕地变化是合理配置与利用各类土地资源类型,有效保护耕地,实现可持续发展的重要基础.[方法]文章以新疆南部典型绿洲城市和田市为例,以1990年、2000年、2010年和2018年的Landsat遥感影像为基础,采用耕地变化动态度、耕地利用转移矩阵对和田市耕地时空变化进行分析;经过皮尔逊相关性分析方法对耕地变化的影响因子进行实证分析.[结果]①1990-2018年间,和田市建设用地面积增加了 58.68 km2,增幅达34.39％;耕地面积减少了47.06 km2,减幅达27.58％;林地、水域和未利用地的面积变动相对比较小,依次为9.23 km2、-7.5 km2和-13.35 km2.②研究期间,有38 km2的耕地被城市建设用地所占用,耕地对城市空间扩展的贡献度最大.③皮尔逊相关性分析结果表明,耕地变化与人口和GDP之间具有较强的负相关关系,因此,人口增长和经济发展是导致和田市耕地面积减少的重要原因.同时,自然因素和政策因素在耕地变化有一定的促进与保护作用.[结论]人口规模增加和经济增长会导致建设用地面积大幅度增加,最终表现为城市空间扩展日益显著,而这些最终以占用大量有限的耕地来实现.
[目的]监测近20年安达市土地盐碱化的时空演变特征,为盐碱地的改良提供参考依据.[方法]以2002年和2020年Landsat影像为数据源,在GIS和RS的技术支持下,通过非监督分类和目视解译相结合,评估安达市土地盐碱化程度并分析其空间分布规律.[结果]①土地盐碱化的程度呈减缓趋势,盐碱地总面积减少81.3 km2,盐碱地主要类型由轻度盐碱地转化为中度盐碱地.②盐碱地斑块数减少20块,聚合度减少,分离度增加,景观格局呈现破碎化趋势.③轻度盐碱地主要转移为非盐碱地,中度盐碱地主要转移为轻度盐碱地,重度盐碱地主要转移为中度盐碱地.④盐碱地重心总体向西南迁移8 km,盐渍化程度由东北向西南扩张.[结论]安达市盐碱地受社会—生态系统的影响,通过禁牧和开垦种稻等措施,土地盐碱化程度减轻.
[目的]在蛋鸡养殖中,如球虫病和传染性法氏囊病等鸡肠道疾病发病率高,严重影响鸡舍饲料的利用率,增加了养殖成本.为在密集的蛋鸡笼养环境中使用肠道疾病智能化诊断方法,实现多种肠道疾病的分类识别,[方法]文章根据病理粪便的差异,提出了基于多尺度卷积的对鸡肠道疾病进行分类的算法.首先,实验共采集正常粪便、稀便、绿便和血便4类图像共1 834幅,建立蛋鸡粪便数据集.为减少过拟合的出现,对数据集进行了数据增强,扩充数据集至5 128幅.其次,对VGG16模型进行改进,使用全局平均池化代替全连接层,同时引入了 3×3和5×5的多尺度卷积和通道注意力机制,将SE模块插入到多尺度卷积的末端,构建了一个基于多尺度卷积的蛋鸡肠道疾病识别网络VGG-MSC.[结果]VGG-MSC的各项指标较VGG16均得到提高,其中在蛋鸡粪便数据集上的分类准确率达到了98.04％,较VGG16提高了 1.75％,可为鸡的肠道疾病诊断提供有效的决策支持.[结论]以深度学习为基础,该方法能够实现对鸡肠道疾病的智能诊断,有利于及早发现并预防鸡肠道疾病,为畜禽养殖提供信息化服务,推动蛋鸡产业持续高质量发展.
[目的]为智慧果园管理和综合服务提供技术支撑.[方法]传统的数据库无法满足智慧果园多模态数据融合和全场景查询分析等问题,文章通过分析智慧果园数据来源和应用逻辑,以都市龙泉驿现代农业园区为示范应用,从多级数据局部存储策略、冷热数据存储和空间数据存储等方面探索了存储策略,提供了一站式数据库解决方案.[结果]该解决方案满足果园数据高效存储、管理的需求,结果显示YMatrix充分发挥了其高吞吐、低延迟、高并发、准实时数据加载等优点.[结论]该研究为数字农业和果园数字化基础设施建设和农业数字孪生建设提供技术参考,为实现现代化智慧农业提供经验.
[目的]基于乡村振兴以及乡镇旅游业加速发展的背景下,对大熊猫国家公园内卧龙镇主要的旅游资源和经济社会状况进行分析,评价汶川县卧龙镇整体的旅游韧性.[方法]文章通过对卧龙镇的基础资料分析研究和实地踏勘,从安全防控、生态环境、旅游模式、服务人群四个方面综合评价研究区旅游韧性.[结果]卧龙镇整体旅游韧性亟需提升,安全防控韧性较差,减灾防灾的应急能力和医疗服务保障力较弱;生物多样性较好,但随着经济发展生态韧性不断减弱,一定程度上限制了旅游的发展;卧龙镇服务人群韧性较其他几项韧性稍强,但在增加就业岗位,扩大市场客源方面也需加强.[结论]针对4个不同的方面提出提升乡镇旅游韧性的建议,提出构建防减灾技术支撑体系、绿色交通体系、基础设施体系、服务保障体系四大支撑体系;生态方面集约用地,避免旅游过度开发,建立多元治理体系;经济韧性发展上多元产业,强化农旅融合,提升产业链韧性.改善原有的乡镇旅游模式,使得乡镇的本土风貌、人文特色依托于乡镇旅游得以传承.
