科研产出
智慧设施园艺研究进展与前沿热点
《农业工程 》 2025
摘要：智慧设施园艺旨在将现代化技术应用于设施农业生产中，实现生产的自动化、数字化、网络化和智能化。为全面了解智慧设施园艺国内外研究动向、前沿和热点议题，采用文献计量学方法，以Web of Science中核心论文集为检索平台，依据2002—2022年智慧设施园艺领域781篇研究文献分析全球研究趋势、主要研究内容及前沿热点。结果表明，智慧设施园艺在2017年后迅速发展，2018—2022年发文量占发文总量的74.56%；总体上智慧设施园艺呈现以农学和工程学为主导的多学科交叉研究方向，发文量最多的5个国家依次为中国、美国、韩国、西班牙和意大利；我国发文量进入世界前15的机构有中国农业大学、农业农村部、中国科学院、南京农业大学和北京市农林科学院，占前15机构发文量的32.34%；聚类分析发现，智慧设施园艺研究聚焦于基于自动化技术的水肥管控和机器人作业，基于物联网监测耦合机器学习和视觉技术的作物生长监测，以及温室能源管理系统，其中计算机视觉技术作为一项涉及模式识别、图像处理和机器学习的技术，实现设施园艺作物生长监测、病虫害识别及品质监测等，是近年来智慧设施园艺研究的前沿热点。
关键词： 智慧设施园艺 文献计量学 计算机视觉技术 智能化 智慧农业 设施农业
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基于多模态融合大模型架构Agri-QA Net的作物知识问答系统
《智慧农业(中英文) 》 2025
摘要：[目的/意义]随着农业信息化和智能化的快速发展，多模态人机交互技术在农业领域的重要性日益凸显。本研究提出了一种基于多模态融合的大模型架构Agri-QA Net，旨在针对甘蓝作物的农业知识，设计多模态专业问答系统。[方法]该模型通过整合文本、音频和图片数据，利用预训练的BERT (Bidirectional Encoder Representations from Transformers)模型提取文本特征，声学模型提取音频特征，以及卷积神经网络提取图像特征，并采用基于Transformer的融合层来整合这些特征。此外，引入跨模态注意力机制和领域自适应技术，增强了模型对农业领域专业知识的理解和应用能力。本研究通过收集和预处理甘蓝种植相关的多模态数据，训练并优化了AgriQA Net模型。[结果和讨论]实验评估表明，该模型在甘蓝农业知识问答任务上表现出色，相较于传统的单模态或简单多模态模型，具有更高的准确率和更好的泛化能力。在多模态输入的支持下，其准确率达到了89.5%，精确率为87.9%，召回率为91.3%,F1值为89.6%，均显著高于单一模态模型。[结论]案例研究展示了Agri-QA Net在实际农业场景中的应用效果，证明了其在帮助农民解决实际问题中的有效性。未来的工作将探索模型在更多农业场景中的应用，并进一步优化模型性能。
关键词： 多模态融合 人机交互 农业知识问答 甘蓝作物 大语言模型
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批次化生产提升母猪繁殖效率的实践探索
《黑龙江动物繁殖 》 2025
摘要：为探讨批次化生产对母猪繁殖效率的影响，试验采集了2个规模猪场批次化转型前后各3年的繁殖生产数据，对比分析年均基础母猪存栏、年均配种母猪数、年均分娩母猪数、配种分娩率、平均窝产总仔数、平均窝产健仔数、平均窝断奶仔猪数、母猪年产胎次和母猪年均提供断奶仔猪数（PSY）。结果表明：批次化转型后在保持产房满负荷运行的前提下，两个猪场的年均基础母猪存栏极显著减少（P<0.01），但年均配种和分娩母猪数、窝产总仔数均显著增加（P<0.05或P<0.01），平均窝产健仔数、平均窝断奶仔猪数显著增加（P<0.05）或呈现增加趋势（P>0.05），母猪年产胎次和PSY均极显著增加（P<0.01）。说明科学合理地实施母猪批次化生产，能有效提升猪场繁殖生产水平和盈利能力，促进养猪业节本增效。
关键词： 批次化生产 母猪繁殖 年产胎次 母猪年均提供断奶仔猪数 繁殖效率
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基于数据-物理混合模型的菇房空调节能控制方法
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对模型预测控制在菇房节能控制中存在纯数据驱动温度预测模型可解释性差、优化求解速度慢等问题，该研究提出了一种基于数据-物理混合模型的菇房空调节能控制方法。首先，使用门控循环单元神经网络（gated recurrent unit neural network, GRU）与注意力机制（attention）作为预测模型，将菇房内部热平衡方程纳入损失函数中，实现基于数据-物理混合模型的菇房温度预测方法。然后，基于模型输出与参考轨迹的偏离程度和设备控制量建立目标函数。最后，利用改进型Adam算法快速地求解出空调在控制时域内的最优控制序列，实现菇房空调能耗最优控制。试验结果表明：与纯数据驱动的GRU模型相比，本文所提出的菇房温度预测模型，预测精度提高18%，均方根误差可控制在0.10℃内。与自适应矩估计（adaptive moment estimation,Adam）优化算法相比，改进型Adam算法适应度值降低6%，与带精英策略的快速非支配排序遗传算法相比（non-dominated sorting genetic algorithmⅡ, NSGA-Ⅱ）运算时长减少81%。与传统的阈值控制方法相比，本文所提出的模型预测控制方法跟踪精度提高63%，控制精度的均方根误差平均降低了73%，空调能耗平均降低了12%。该研究为菇房空调的节能控制提供了有效的控制方法。
关键词： 节能 模型预测控制 深度学习 数据-物理混合驱动模型 菇房
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基于SNP芯片的二系杂交小麦亲本遗传多样性分析
《麦类作物学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：二系杂交小麦是中国目前杂交小麦的主要类型。为解析二系杂交小麦亲本之间的遗传多样性和亲缘关系，本研究利用小麦90K SNP(single nucleotide polymorphism)芯片对123份二系杂交小麦亲本进行全基因组扫描，分析品种间的遗传距离及多样性。结果表明，小麦21条染色体上SNP位点的多态性比率达到82.40%。每条染色体分布895～6 165个多态性位点，这些多态性位点在亚基因组间分布呈现B>A>D,在7个同源群间的分布呈现5>3>1>2>7>6>4。123个杂交小麦亲本间的遗传距离为0.001～0.513,平均为0.369。其中60个不育系的遗传距离在0.001～0.499之间，平均为0.324; 63个恢复系的遗传距离在0.002～0.513之间，平均为0.372;60个不育系与63个恢复系之间的遗传距离在0.225～0.511之间，平均为0.387。聚类分析可将所有材料分为4个不同类群。综合SNP和供试材料类型分析，不育系与恢复系之间的遗传距离最大，其次是恢复系之间，不育系之间遗传距离最小。基于遗传距离和亲缘关系分析发现，供试二系杂交小麦亲本遗传差异整体偏小，部分亲本有近交趋势，需要拓宽遗传基础和增加亲本的遗传多样性，以提高杂交小麦育种水平。
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北京市设施温室智能环境调控技术研究与应用
《农业工程 》 2025
摘要：论述设施温室智能环境调控技术的架构、内容、创新点，分析该技术在北京市设施农业的应用成效及前景展望。针对北京市设施农业生产中生产智能化、管理智慧化水平较低造成的作业方式粗放、运行能耗大、劳动生产效率低等一系列问题，研发适宜设施农业的高集成、高精度、低功耗和低成本的新型物联网监测装备，构建北京市设施动态监测网络，实现设施农业大数据“全息感知”。研发设施农业智能化控制中枢和设施农业智能化控制设备，实现智能化调控设施环境，打造高效能智能园区，极大节省人力成本、降低劳动强度、提高工作效率。搭建生产管理系统，为设施生产主体提供数字农场、生产种植、监测控制、产销管理、质量管理和农资管理等服务，有助于实现设施蔬菜生产的标准化和智能化，促进园区农产品产量提升和品质提高。设施温室智能环境调控技术通过创新集成一系列农业物联网关键技术和智能装备，形成技术应用的整体效应，有效推动设施农业智能化生产和数字化管理进程，依托技术创新促进设施农业高质量发展，推进乡村全面振兴。
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不同营养液温度对植物工厂生菜品质及干烧心的影响
《中国农业大学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为促进人工光植物工厂中生菜（Lactuca sativa L.）的生长，降低生菜干烧心的发生率，以‘意大利’‘绿雅’生菜为试材，采用营养液培养法，设置3个不同营养液的温度：T1(16℃)、T2(21℃)、T3(26℃)，分析不同的营养液温度对生菜品质以及干烧心情况的影响。结果表明：随着液温的升高，生菜的各项品质逐渐升高，在26℃时达到最大。与16℃相比，营养液温度在26℃时，‘意大利’‘绿雅’生菜可溶性糖含量增加66.79%和66.98%，根系活力增加105.83%和107.15%，总酚含量增加21.86%和18.75%，类黄酮含量增加33.17%和35.35%。2种生菜在液温26℃时，叶绿素含量和净光合速率均达到最大值，与其它处理差异显著（P<0.05）。液温的升高降低了干烧心的发生率以及烧心的严重程度。综上，当营养液温度为26℃时生菜的品质提升最大，本研究对设施蔬菜高品质生产具有重要意义。
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不同砧木嫁接对品质番茄植株生长和果实风味的影响
《北方园艺 》 2025 北大核心
摘要：以品质番茄“京采8号”为接穗，采用“果砧1号”和“砧爱1号”2个番茄砧木对其进行嫁接，测定了生长期植株株高、生物量和叶绿素含量，以及果实营养和风味品质，明确嫁接对高品质番茄植株生长和果实品质的影响，以期为高品质番茄的优质安全生产提供参考依据。结果表明：相比不嫁接处理，砧木嫁接，尤其是“砧爱1号”,显著促进叶片叶绿素b合成和植株生长(单株生物量提高了73.88%)、提高了果实产量(132.14%)和可溶性固形物含量(30.00%),但是降低了果实中挥发性物质的种类和含量。这说明砧木和接穗之间的信息交流和信号传导不仅影响植株生长和生理变化，也影响了果实营养和风味品质。
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