分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2023-11-13 合作期刊: 《干旱区科学》
摘要：Climate warming has led to the expansion of arable land at high altitudes, but it has also increased the demand for water use efficiency (WUE). To address this issue, the development of water-saving irrigation technology has become crucial in improving water productivity and economic returns. This study aimed to assess the impacts of three irrigation methods on water productivity and economic returns in wolfberry (Lycium barbarum L.) cultivation on the Tibetan Plateau, China during a two-year field trial. Results showed that subsurface irrigation with ceramic emitters (SICE) outperformed surface drip irrigation (DI) and subsurface drip irrigation (SDI) in terms of wolfberry yield. Over the two-year period, the average yield with SICE increased by 8.0% and 2.3% compared with DI and SDI, respectively. This improvement can be attributed to the stable soil moisture and higher temperature accumulation achieved with SICE. Furthermore, SICE exhibited higher WUE, with 14.6% and 4.5% increases compared with DI and SDI, respectively. In addition to the agronomic benefits, SICE also proved advantageous in terms of economic returns. Total average annual input costs of SICE were lower than the other two methods starting from the 8th year. Moreover, the benefit-cost ratio of SICE surpassed the other methods in the 4th year and continued to widen the gap with subsequent year. These findings highlight SICE as an economically viable water-saving irrigation strategy for wolfberry cultivation on the Tibetan Plateau. Thus, this research not only provides an effective water-saving irrigation strategy for wolfberry cultivation but also offers insights into addressing irrigation-related energy challenges in other crop production systems.
分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2023-10-17 合作期刊: 《干旱区科学》
摘要：The unreasonable nitrogen (N) supply and low productivity are the main factors restricting the sustainable development of processing tomatoes. In addition, the mechanism by which the N application strategy affects root growth and nitrate distributions in processing tomatoes remains unclear. In this study, we applied four N application levels to a field (including 0 (N0), 200 (N200), 300 (N300), and 400 (N400) kg/hm2) based on the critical N absorption ratio at each growth stage (planting stage to flowering stage: 22%; fruit setting stage: 24%; red ripening stage: 45%; and maturity stage: 9%). The results indicated that N300 treatment significantly improved the aboveground dry matter (DM), yield, N uptake, and nitrogen use efficiency (NUE), while N400 treatment increased nitrate nitrogen (NO3–-N) residue in the 20–60 cm soil layer. Temporal variations of total root dry weight (TRDW) and total root length (TRL) showed a single-peak curve. Overall, N300 treatment improved the secondary root parameter of TRDW, while N400 treatment improved the secondary root parameter of TRL. The grey correlation coefficients indicated that root dry weight density (RDWD) in the surface soil (0–20 cm) had the strongest relationship with yield, whereas root length density (RLD) in the middle soil (20–40 cm) had a strong relationship with yield. The path model indicated that N uptake is a crucial factor affecting aboveground DM, TRDW, and yield. The above results indicate that N application levels based on critical N absorption improve the production of processing tomatoes by regulating N uptake and root distribution. Furthermore, the results of this study provide a theoretical basis for precise N management.
分类： 农、林、牧、渔 >> 土壤学 提交时间： 2023-10-17 合作期刊: 《干旱区科学》
摘要：Leguminosae are an important part of terrestrial ecosystems and play a key role in promoting soil nutrient cycling and improving soil properties. However, plant composition and species diversity change rapidly during the process of succession, the effect of leguminosae on soil physical-chemical and biological properties is still unclear. This study investigated the changes in the composition of plant community, vegetation characteristics, soil physical-chemical properties, and soil biological properties on five former farmlands in China, which had been abandoned for 0, 5, 10, 18, and 30 a. Results showed that, with successional time, plant community developed from annual plants to perennial plants, the importance of Leguminosae and Asteraceae significantly increased and decreased, respectively, and the importance of grass increased and then decreased, having a maximum value after 5 a of abandonment. Plant diversity indices increased with successional time, and vegetation coverage and above- and below-ground biomass increased significantly with successional time after 5 a of abandonment. Compared with farmland, 30 a of abandonment significantly increased soil nutrient content, but total and available phosphorus decreased with successional time. Changes in plant community composition and vegetation characteristics not only change soil properties and improve soil physical-chemical properties, but also regulate soil biological activity, thus affecting soil nutrient cycling. Among these, Leguminosae have the greatest influence on soil properties, and their importance values and community composition are significantly correlated with soil properties. Therefore, this research provides more scientific guidance for selecting plant species to stabilize soil ecosystem of farmland to grassland in the Loess Plateau, China.
分类： 农、林、牧、渔 >> 土壤学 提交时间： 2023-10-17 合作期刊: 《干旱区科学》
摘要：Restoration of mining soils is important to the vegetation and environment. This study aimed to explore the variations in soil nutrient contents, microbial abundance, and biomass under different gradients of substrate amendments in mining soils to select effective measures. Soil samples were collected from the Bayan Obo mining region in Inner Mongolia Autonomous Region, China. Contents of soil organic matter (SOM), available nitrogen (AN), available phosphorus (AP), available potassium (AK), microbial biomass carbon/microbial biomass nitrogen (MBC/MBN) ratio, biomass, and bacteria, fungi, and actinomycetes abundance were assessed in Agropyron cristatum L. Gaertn., Elymus dahuricus Turcz., and Medicago sativa L. soils with artificial zeolite (AZ) and microbial fertilizer (MF) applied at T0 (0 g/kg), T1 (5 g/kg), T2 (10 g/kg), and T3 (20 g/kg). Redundancy analysis (RDA) and technique for order preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) were used to identify the main factors controlling the variation of biomass. Results showed that chemical indices and microbial content of restored soils were far greater than those of control. The application of AZ significantly increases SOM, AN, and AP by 20.27%, 23.61%, and 40.43%, respectively. AZ significantly increased bacteria, fungi, and actinomycetes abundance by 0.63, 3.12, and 1.93 times of control, respectively. RDA indicated that AN, MBC/MBN ratio, and SOM were dominant predictors for biomass across samples with AZ application, explaining 87.6% of the biomass variance. SOM, MBC/MBN ratio, and AK were dominant predictors with MF application, explaining 82.9% of the biomass variance. TOPSIS indicated that T2 was the best dosage and the three plant species could all be used to repair mining soils. AZ and MF application at T2 concentration in the mining soils with M. sativa was found to be the most appropriate measure.
分类： 农、林、牧、渔 >> 农、林、牧、渔业科学其他学科 提交时间： 2023-09-05 合作期刊: 《农业图书情报学报》
摘要： 目的/ 意义 不同合作者在科研合作中扮演不同角色，承担相应职责。区分科研合作对象中的不同角色，对于科研人才评价和人力资源配置具有重要意义。本文基于 H 指数的测算方式，使用合作次数来识别科学家合作关系中的核心合作者。 方法/ 过程 以中国与G7 国家计算机领域高产科学家为研究对象。首先，识别出核心合作者并分析其规模与占比。其次，基于 H 指数拟合公式提出核心合作者人数的估算公式。最后，利用该式比较理论值与实际值的差异。 结果 / 结论 研究发现，在核心合作者的规模与占比上，各国核心合作者人数普遍为 3 耀7 人，且比例均不超过 10%。核心合作者人数可使用发文量与 篇均合作者人数的幂次方乘积来估算，美国、德国和英国的核心合作者占比更低，人才的流动和交流较为频繁，而意大利、日本和中国的核心合作者人数占比偏高，表明人才流动性不足，科研合作相对固化。
分类： 农、林、牧、渔 >> 畜牧、兽医科学 分类： 医学、药学 >> 军事医学与特种医学 提交时间： 2023-08-28
摘要：本文总结1例痛风性关节炎急性发作患者行金黄散贴敷疗法的护理体会。基于中医辨证，通过采用金黄散外用贴敷治疗，结合健康教育、饮食指导等综合护理干预，使患者达到疼痛缓解的效果。
分类： 农、林、牧、渔 >> 土壤学 提交时间： 2023-08-26 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要：农田防护林作为提高生态环境效益的有效农业管理方式，对改善土壤理化性质、改善生态环境，提高作物产量具有重要意义。在河套灌区选择三种典型农田防护林（4行林带、5行林带和8行林带）测量了2019—2021年生长季农田内距防护林0.3 H、0.7 H、1 H、2 H、3 H和4 H处0~100 cm的土壤性质和防护林与农田的植被属性，测算了土壤水分储量（SMS）和土壤养分储量[碳储量(SCS)、氮储量(SNS)和磷储量(SPS)］。结果表明：（1）不同防护林系统水平方向上的土壤容重和土壤黏粒含量差异显著，在垂直方向上土壤属性均有显著差异。（2）防护林具有较好的保水性和养分供应功能，其中4行林带的土壤水分储量和养分储量高于其他林带，分别为SMS 237.44 mm、SCS 544.93 g·m-2、SNS 953.72 g·m-2和SPS 859.04 g·m-2。（3）4行林带的整体长势比较好，其平均树高为30.06 m，胸径为0.41 m，且4行防护林的作物产量最高，为15.75 t·hm-2。（4）冗余分析结果显示，不同防护林系统中，环境因子与生态系统功能之间存在密切关系，土壤特性与土壤水分和养分储量关系密切，另外，植被属性与SNS和SPS基本呈负相关。综上所述，4行林带的水分养分供给能力最强，本研究结果可为生态脆弱地区的防护林建设和生态修复提供有效的理论依据。
分类： 农、林、牧、渔 >> 土壤学 提交时间： 2023-08-26 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要：快速监测区域土壤盐渍化信息，对于盐渍化治理与生态环境保护具有重要意义。本文以Sentinel-2A和Landsat8 OLI遥感影像为数据源，以银川平原为研究区，利用谷歌地球引擎（Google Earth Engine，GEE）平台，基于随机森林算法，通过建立光谱指数特征与地面实测土壤含盐量之间的关系，进行土壤含盐量估算。结果表明：GEE能够为土壤含盐量预测提供可靠的数据支撑；以Sentinel-2A为数据源建立的随机森林模型具有更好的预测精度（R2=0.789，RMSE=1.487），优于Landsat8 OLI，可用于土壤含盐量高分辨率遥感估算，能够为大尺度土壤含盐量监测工作提供理论支撑。
分类： 农、林、牧、渔 >> 土壤学 提交时间： 2023-08-26 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要：塔里木河生态输水使流域两岸洪水漫溢强度增加，进而对河岸胡杨林生态系统碳循环产生了重要影响。以塔里木河中游周期性洪水漫溢区胡杨林为研究对象，测定并分析河岸胡杨林洪水漫溢过程中漫溢前（W1）、漫溢第4 d（W2）、漫溢第17 d（W3）和退水后（W4）4个不同阶段1 m土体有机碳及活性组分含量的变化特征。结果表明：（1）SOC（土壤有机碳）含量在漫溢前均高于漫溢后；洪水漫溢对0~20 cm土层SOC含量的影响较20~100 cm土层显著；在同一阶段内，随着土层的深入，SOC含量呈降低趋势。（2）0~10 cm及40~100 cm土层的土壤DOC（可溶性有机碳）、MBC（微生物生物量碳）含量在漫溢第4 d较漫溢前均显著升高，但随着漫溢时间的延长，其含量逐渐降低，且各阶段间差异显著(P<0.05)；同一土层随漫溢时间的延长DOC/SOC、MBC/SOC差异显著(P<0.05)。（3）漫溢前0~10cm土层EOC（易氧化有机碳）含量高于漫溢后，其他土层EOC含量则表现为漫溢期高于漫溢前及退水后；0~10 cm、20~60 cm土层EOC/SOC在不同漫溢阶段间差异显著(P<0.05)。（4）漫溢前至漫溢第17 d SOC与DOC含量呈极显著正相关（r＞0.69，n=15），退水后EOC和DOC呈显著正相关（r=0.54，n=15），漫溢前SOC和DOC含量与漫溢后各阶段含量之间相关性显著。综上所述，塔里木河中游洪水漫溢过程对河岸胡杨林SOC及活性组分分布产生了显著影响，并且各组分的敏感土层不同，SOC以0~20 cm土层影响最为显著，DOC、MBC以0~10 cm及40~100 cm土层影响最为显著，EOC则为20~60 cm土层影响最为显著，其变化规律具有森林和湿地的双重特征。
分类： 农、林、牧、渔 >> 土壤学 提交时间： 2023-08-25 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要：水分利用效率（WUE）是农田生态系统碳水循环的重要指标，对指导农业灌溉和提高水分生产力有重要意义。宁夏灌区是我国地处干旱气候带的大型灌区，其中，玉米种植面积最大。在涡度通量观测农田生态系统实际蒸散发（ET）的基础上，利用氢氧稳定同位素法将蒸散发分割为土壤蒸发（evaporation，E）、植物蒸腾（transpiration，T），并通过光能利用模型估算宁夏引黄灌区典型玉米农田生态系统的总初级生产力（GPP），计算群体水分利用效率WUET=GPP/T、生态系统水分利用效率WUEET=GPP/ET 以及固有水分利用效率（Intrinsic Water Use Efficiency）IWUEVPD=（GPP·VPD）/ET三种水分利用效率，进而从函数响应关系、相关性以及敏感性三个方面分析不同水分利用效率与气温、饱和水汽压差（VPD）、CO2浓度、光合有效辐射以及土壤含水量等环境因子之间的关系。结果表明：宁夏引黄灌区玉米农田生态系统生长季的实际蒸散发变化呈单驼峰型，作物蒸腾与实际蒸散发的变化趋势相一致。WUET在生育期内呈“W型”变化，WUEET与IWUEVPD在生育期内呈“单峰型”变化，三种WUE的峰值出现在抽雄期，分别达到5.90 kg C·m-3·H2O、5.02 kg C·m-3·H2O和32.90 kg C·hPa·m-3·H2O，灌浆后期三种水分利用效率开始降低，玉米成熟晚期由于蒸腾微弱所以WUET略有增加。WUET、WUEET和IWUEVPD与土壤含水量显著正相关，相关度和敏感性最强；VPD与三种WUE显著负相关，相关度和敏感性最强次之；气温、光合有效辐射以及CO2浓度与三种WUE的负相关性但不是敏感因素。因此，在宁夏引黄灌区土壤水分和VPD是影响玉米农田生态系统WUE的关键因素。
分类： 农、林、牧、渔 >> 土壤学 提交时间： 2023-08-25 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要：为探究沙漠化逆转过程中林地土壤呼吸速率和通量变化趋势及其主要影响因子，本文选择毛乌素沙地林龄为9 a、18 a和30 a杨柴人工灌木林和未造林流动沙地（CK），用Li-8100A土壤碳通量监测系统对土壤呼吸速率进行定位观测，并对主要环境影响因子进行了测定。结果表明：（1）土壤呼吸速率和通量均在植物生长季5—10月呈现出先升高后降低的单峰曲线变化规律，最高值出现在7月。（2）土壤呼吸速率和通量随杨柴林龄增长呈持续增加趋势，而呼吸速率温度敏感性（Q10）则呈持续下降趋势。生长季5—10月杨柴林各样地土壤呼吸平均速率大小为：30 a(2.16 μmol·m-2·s-1)＞18 a(1.98 μmol·m-2·s-1)＞9 a(1.41 μmol·m-2·s-1)＞CK(0.24 μmol·m-2·s-1)；土壤呼吸碳通量值大小顺序为：30 a(365.74 g C·m-2)＞18 a(313.63 g C·m-2)＞9 a(218.66 g C·m-2)＞CK(40.08 g C·m-2)。（3）CK、9 a和18 a样地土壤呼吸速率季节性变化主要受土壤温度和水分的耦合作用(P＜0.01)，而30 a样地的主控因子为土壤温度(P＜0.01)。（4）土壤呼吸碳通量与植被生物量、土壤有机碳和全氮含量均呈显著正相关关系(P＜0.05)。
分类： 农、林、牧、渔 >> 土壤学 提交时间： 2023-08-25 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要：探究阿拉善高原土地砾化地区的地表砾石覆盖度（Gc），单位面积地表砾石质量（Gm），0~5 cm、5~10 cm土层深度的砾石质量含量［Gmc(0~5 cm)、Gmc(5~10 cm)］特征及其相关关系，为其砾化土地的监测与评估奠定指标基础。野外采集阿拉善高原土地砾化地区的砾石样品，测定其Gc、Gm、Gmc(0~5 cm)和Gmc(5~10 cm)。通过单因素方差分析、邓肯多重比较、一元线性回归和相关性分析，探究阿拉善高原的土地砾化特征。结果表明：（1）阿拉善高原各样地总的Gc（Gm）的平均值为39.49%（3544.04 g·m-2）。（2）粒径为4~8 mm和8~16 mm的Gc（Gm）要显著高于其他粒径的Gc（Gm）（P<0.05），且粒径为4~8 mm的Gc（Gm）变异系数最小，最为稳定。（3）阿拉善高原各样地在空间分布格局上呈现出Gc和Gm由东向西、由南向北逐渐增大的分布规律。（4）不同粒径（总）的Gm和Gc均呈极显著的一元线性回归关系（P<0.01），Gm也可以很好的评价土地砾化程度。并根据Gc的砾化程度分级阈值确定了相应的Gm的砾化程度分级阈值。（5）除2~4 mm和>32 mm的粒径外，其他粒径的Gc、Gm与0~5 cm土层内Gmc的相关性要明显大于与5~10 cm土层内Gmc的相关性，总的Gc、Gm与0~5 cm土层内Gmc的相关性要明显大于与5~10 cm土层内Gmc的相关性。（6）确定了砾化土地类型之一的戈壁地表砾石覆盖度阈值为25%。研究结果可为阿拉善高原和其他区域砾化土地的监测和评估奠定指标基础。
分类： 农、林、牧、渔 >> 土壤学 提交时间： 2023-08-25 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要：降雨是湿地水资源补给量和土壤呼吸的重要扰动因子，全球气候变化导致的未来极端降雨变率增大对湿地生态系统有着重要影响。为探究极端降雨频率下青藏高原湿草甸土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量及化学计量比的变化特征，本文以青藏高原东北边缘碌曲县尕海-则岔自然保护区境内的湿草甸土壤为研究对象，设置空白对照（CK：0 mm）、每周浇灌一次（DF1：25 mm×19次）、每两周浇灌一次（DF2：25 mm×9次）、每三周浇灌一次（DF3：25 mm×6次）和每四周浇灌一次（DF4：25 mm×4次）5种处理，分析极端降雨频率下0~40 cm土层土壤SOC、TN和TP化学计量特征的变化规律。结果表明：在不同降雨频率下，土壤SOC含量随降雨频率增加而增加，TN和TP含量则与之相反。在土壤垂直剖面上，SOC和TN含量均随土层深度增加而降低，TP含量随土层深度增加无显著变化；C:P和N:P均随土层加深有所降低，而C:N随土层加深无显著变化；C:N、C:P和N:P在不同降雨频率间差异不显著；此外，随着时间的推进，土壤SOC含量在生长季不同月份呈现先增后减的变化趋势，TN含量则呈现先减后增的变化趋势，而TP含量呈“M”型变化趋势。因此，随着全球降雨格局变化程度持续增加，较高的降雨频率会加剧高寒湿草甸浅层土壤氮磷含量的流失，造成高寒湿草甸水环境富营养化的危害加剧。
分类： 农、林、牧、渔 >> 土壤学 提交时间： 2023-08-25 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要：为揭示呼伦贝尔沙地樟子松人工林土壤细菌相互关系，以呼伦贝尔沙地不同林龄樟子松人工林（25 a、34a和43 a）为研究对象，以沙质草地为对照，采用分子生态网络分析法对不同土层（0~10 cm和10~20 cm）土壤细菌群落进行比较分析。结果表明：（1）从25 a到43 a，土壤细菌网络总边数增多，平均路径长度降低。土壤深度由0~10cm到10~20 cm，人工林土壤细菌网络总边数减少，平均路径长度升高。与沙质草地相比，人工林土壤细菌网络总边数较少。（2）25 a人工林关键菌种隶属于嗜酸菌目（Acidimicrobiales）、RB41 和MB-A2-108，34 a人工林关键菌种隶属于Gaiellales，43 a人工林关键菌种隶属于Gaiellales、RB41、Subgroup_7、Subgroup_6、和DA101_soil_group，草地关键菌种隶属于匿杆菌门（Latescibacteria）。（3）全氮、氨氮、微生物碳含量和脲酶酶活性对土壤细菌网络中具有高中介中心性的部分细菌有显著正相关影响（P<0.05）；转化酶和过氧化氢酶活性、土壤含水量以及速效磷含量对土壤细菌网络中具有高中介中心性的部分细菌有显著负相关影响（P<0.05）；土壤有机质对土壤细菌网络中具有高中介中心性的部分细菌既有显著正相关影响又有显著负相关影响（P<0.05）。樟子松人工林从25 a到43 a，土壤细菌网络愈加复杂和紧密，土壤深度由0~10 cm到10~20 cm，网络复杂性和紧密度降低；与草地相比，人工林土壤细菌网络复杂性较低。43 a人工林土壤细菌网络关键菌种类型数量最多。另外，土壤细菌网络受土壤有机质影响最大。研究结果有助于深入理解呼伦贝尔沙地樟子松人工林土壤细菌群落，并为呼伦贝尔沙地樟子松人工林的可持续经营提供科技支撑。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2023-08-14 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要： ［目的/意义］人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术已在学术和工程应用领域掀起了研究高潮，在 地球物理参数和农业气象遥感参数反演方面也表现出了强大的应用潜力。目前大部分AI技术在地学和农学的应用 还是“黑箱”，没有物理意义或缺乏可解释性及通用性。为了促进AI在地学和农学的应用和培养交叉学科的人才， 本研究提出基于AI耦合物理和统计方法的地球物理参数反演范式理论。［方法］首先基于物理能量平衡方程进行 物理逻辑推理，从理论上构造反演方程组，然后基于物理推导构建泛化的统计方法。通过物理模型模拟获得物理 方法的代表性解以及利用多源数据获得统计方法代表性的解作为深度学习的训练和测试数据库，最后利用深度学 习进行优化求解。［结果和讨论］ 判定形成具有通用性和物理可解释的范式条件包括：（1） 输入与输出变量（参 数） 之间必须存在因果关系；（2） 输入和输出变量（参数） 之间理论上可以构建闭合的方程组（未知数个数少于 或等于方程组个数），也就是说输出参数可以被输入参数唯一确定。如果输入参数（变量） 和输出参数（变量） 之 间存在很强的因果关系，则可以直接使用深度学习进行反演。如果输入参数和输出参数之间存在弱相关性，则需 要添加先验知识来提高输出参数的反演精度。此外，本研究以农业气象遥感中的关键参数地表温度、发射率、近 地表空气温度和大气水汽含量联合反演作为案例对理论进行了证明，分析结果表明本理论是可行的，并且可以辅 助优化设计卫星传感器波段组合。［结论］ 本理论和判定条件的提出在地球物理参数反演史上具有里程碑意义。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2023-08-14 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要：［目的/意义］ 农机装备是先进农业生产理念落地的物质支撑，如何提升农机装备设计制造水平及运维管 控能力，充分发挥装备性能，是智慧农业未来发展所面临的核心问题。数字孪生是一种融合多种信息技术、促进 虚实交互融合的先进理念，有助于更加清晰地认识农机装备及其运行过程，从而解决从设计到回收阶段的复杂性 问题，进而全方位地提升农机装备作业质量，更好地满足农业生产需求。［进展］ 首先围绕数字孪生在农机装备领 域的应用，总结数字孪生的研究动态，分析农机装备数字孪生的概念与内涵，提出系统性的体系架构。然后从宏 观发展、系统实现、项目实施多个角度阐述农机装备数字孪生的实现路线。最后介绍农机装备数字孪生的典型应 用场景和案例。［结论/展望］ 数字孪生为农机装备转型升级提供了新方法，为提升农业机械化生产水平提供了新 途径，为实现智慧农业提供了新思路。本文可为农机装备数字孪生相关研究工作的开展提供参考，为数字孪生赋 能智慧农业和智能装备奠定理论基础。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2023-08-14 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要：［目的/意义］ 农业环境动态多变、动植物生长影响因子众多且互作关系复杂，如何将分散无序信息理解 生成生产知识或决策案例是世界性难题。农业知识智能服务技术是应对农业数据低秩化、规则关联度低和推理可 解释性差等现状，提升农业生产全过程综合预测和决策分析能力的核心关键。［进展］ 本文综合分析了感知识别、 知识耦合、推理决策等农业知识智能服务技术，构建由云计算支撑环境、大数据处理框架、知识组织管理工具、 知识服务应用场景组成的农业知识智能服务平台，提出一种基于知识规则和事实案例相结合的农情解析与生产推 理决策方法，构造产前规划、产中管理、收获作业、产后经营等全链条知识智能应用场景。［结论/展望］ 从农业 多尺度农情稀疏特征发现与时空态势识别、农业跨媒体知识图谱构建与自演化更新、复杂成因农情多粒度关联与 多模式协同反演预测、基于生成式人工智能的农业领域大语言模型设计、知识智能服务平台与新范式构建等方面 对农业知识智能服务技术发展趋势进行总结，对实现农业生产由“看天而作”到“知天而作”转变具有技术支撑 作用。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2023-08-14 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要：［目的/意义］为实现不同部位牦牛肉快速、准确识别，本研究提出了一种改进的残差网络模型，并开发 了一种基于智能手机的牦牛肉部位识别软件。［方法］首先对于采集到的牦牛里脊、上脑、腱子、胸肉的原始图像 数据集采用数据增强的方式对其进行扩充，共得到的牦牛肉部位图像17,640张；其次，采用在原网络模型残差块 之后融入轻量级卷积块注意力模块（Convolutional Block Attention Module，CBAM），以加强对不同部位牦牛肉图像 关键细节特征的提取；将原模型最后的全连接层进行改进，以减少后续网络层的连接数，防止出现过拟合，减少 识别图像所需的时间；然后，采用不同的学习率、权重衰减系数和优化器来验证对网络收敛速度和准确率的影响； 最后，开发了移动端App，将改进后的模型部署到移动端。［结果和讨论］通过消融实验，探究出在CBAM、 SENet、NAM、SKNet四种注意力机制模块中，改进效果最好的是CBAM。将改进后的ResNet18_CBAM模型在包含 牦牛里脊、上脑、腱子、胸肉4种不同牦牛肉部位的数据集上进行了试验测试，结果表明，改进后的残差网络模 型在测试集上的识别准确率为96.31%，比改进前的原网络模型提高了2.88%。在手机端的实际场景测试中，牦牛 里脊、上脑、腱子、胸肉的识别准确率分别达到了96.30%、94.92%、98.04%、96.49%。该结果表明，改进后的 ResNet18_CBAM模型可在实际应用中识别不同部位牦牛肉且具有良好的结果。［结论］本研究成果有助于保障牦 牛肉产业的食品质量安全，也为青藏高原地区的牦牛肉产业智能化发展提供技术支撑。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2023-08-14 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要：［目的/意义］目前，对于防风药材产地和品质的鉴别方法主要是根据其物理或化学特征，其方法需对中 药材进行分离提取，存在耗时长，费用高，专业性强，技术难度大等问题，不利于推广应用。随着深度学习的不 断发展，其无需人工提取特征、分类精度高等优点被广泛应用在中药材的识别之中。［方法］针对大多数卷积神经 网络模型在识别防风药材时计算量大、精度低的问题，本研究提出了一种改进的ShuffleNet V2的轻量级防风道地 性识别模型。在不降低网络性能的情况下调整模型架构，减少模型参数量和计算量，用沙漏残差网络（Hourglass Residual Network） 代替传统残差网络，同时引入SE（Squeeze-and-Excitation） 注意力机制，把具有附加信道注意 力的沙漏残差网络嵌入到ShuffleNet V2中，使用SiLU激活函数替换 ReLU 激活函数，丰富局部特征学习，从而提 出轻量化的中药防风道地性识别模型 Shuffle-Hourglass SE。为了验证本文所提出模型的有效性，选用VGG16、 MobileNet V2、ShuffleNet V2和SqueezeNet V2四种经典网络模型进行对比实验。［结果和讨论］结果表明，本研究 提出的模型Shuffle-Hourglass SE获得了最佳性能。在测试集上取得95.32%的准确率、95.28%的召回率，F1分数达 到95.27%，测试时间、模型大小为246.34 ms和3.23 M，不仅在传统CNN网络中是最优的，在轻量级网络中也具 有较大优势。［结论］本研究所提出的模型在保持较高识别精度的同时占用较少的储存空间，有助于在未来的低性 能终端上实现防风道地性的实时诊断。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2023-08-14 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要：［目的/意义］荒漠植物的准确识别是其认识和保护过程中不可或缺的任务，是荒漠生态研究与保护的基 础。自然条件下野外荒漠植物图像的机器视觉自动分类识别可有效提升植物资源调查效率、降低人为主观因素影 响，对荒漠植物的精准分类、多样性保护和资源化利用具有重要意义。［方法］以自然环境下的整株荒漠植物图像 为研究对象，构建新疆干旱区荒漠植物图像数据集，以EfficientNet B0—B4网络为基础网络，提出一种融合迁移学 习和集成学习的荒漠植物图像识别算法，并在公开数据集Oxford Flowers102上进行对比验证。［结果和讨论］基于 EfficientNet B0网络的单一子模型的 Top-1准确率最高可达 93.35%，最低为 92.26%，软投票Ensemble-Soft 模型、硬 投票 Ensemble-Hard 模型以及加权投票法集成的 Ensemble-Weight 模型的准确率分别为 93.63%、93.55%和 93.67%， F1 Score 和准确率相当；基于 EfficientNet B0—B4 网络的单一子模型的 Top-1 准确率最高可达 96.65%，F1 Score 为 96.71%，而 Ensemble-Soft 模型、Ensemble-Hard 模型以及 Ensemble-Weight 模型的准确率分别为 99.07%、98.91%和 99.23%，相较于单一子模型，精度进一步提高，F1 Score 与准确率基本相同，模型性能显著；在公开数据集Oxford Flowers102上进行对比试验，3个集成模型相比 5个子模型准确率和F1 Score 最高提升了 4.56%和 5.05%，最低也提 升了 1.94%和 2.29%，证明了本研究提出的迁移和集成学习策略能够有效提高模型性能。［结论］ 本方法可提高荒 漠植物的识别准确率，通过云端传输至服务器后，实现荒漠植物的准确识别，为真实野外环境下植物图像识别精 度低、模型鲁棒性及泛化性弱等问题提供解决思路。服务于野外调查、教学科普以及科学实验等场景。
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