JIA|四川农业大学陈宗奎副教授课题组基于机器学习构建智能决策系统提升中国西南地区稻-油、稻-麦和稻-蒜轮作系统综合效益的研究

文摘   三农   2024-09-18 16:53   北京  

稻-油、稻-麦和稻-蒜轮作是中国西南地区常见的轮作模式,在确保该地区生态和经济效益以及应对全国粮食安全问题等方面发挥了重要的作用,但该地区的稻谷产量和农业经济效益等比全国平均水平低21%—33%。利用机器学习构建智能决策系统分析各轮作系统投入产出特征,有利于获得更好的综合效益,但相关研究较少。

近期,四川农业大学水稻研究所作物高产生理与栽培技术团队陈宗奎副教授课题组完成的题为“Strategies for improving crop comprehensive benefits via a decision-making system based on machine learning in the rice‒rape, rice‒wheat and rice‒garlic rotation systems in Southwest China的研究在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文),JIA) 2024年9期正式发表
该研究利用data-intensive approach法,基于机器学习构建智能决策系统,为提升西南地区稻-油、稻-麦、稻-蒜轮作的综合效益提供策略。研究结果表明,在稻-蒜系统中,高肥料投入的基础上增加种子投入可提高产量和肥料偏生产力,最终实现最佳综合效益的概率为10%;在稻-油系统中,增加氮肥用量并且减少钾肥用量可以获得更高的产量但易增加温室气体排放,导致该系统仅实现次优效益且概率为8%;在稻-麦系统中,减少氮肥和磷肥的施用可以增加产量和肥料偏生产力,但实现最佳综合效益的概率仅为8%。基于随机森林模型的预测分析,在稻-蒜系统中减少25%的氮肥、增加8%的磷肥和74%的钾肥;在稻-油系统中减少54%和36%的氮肥和钾肥,增加38%的磷肥;在稻-麦系统中减少4%的氮肥并增加65%的磷肥和23%的钾肥,这些措施可以在不同程度上进一步提高轮作系统的综合效益。该研究结果为中国西南地区稻-油、稻-麦和稻-蒜系统中通过优化农业投入以获得更高的综合效益提供了新见解。

四川农业大学水稻研究所作物高产生理与栽培技术团队陈宗奎副教授为该文章的通讯作者,李芯蕊硕士为该文章的第一作者。该研究得到了国家博士后科学基金项目(2022M722301)、四川省博士后创新基金项目(BX202207)和四川省自然科学基金项目(2023NSFC0014、2024NSFSC1225)的支持。




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‍https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311923003477‍
Cite the article:

Xinrui Li, Xiafei Li, Tao Liu, Huilai Yin, Hao Fu, Yongheng Luo, Yanfu Bai, Hongkun Yang, Zhiyuan Yang, Yongjian Sun, Jun Ma, Zongkui Chen. 2024. Strategies for improving crop comprehensive benefits via a decision-making system based on machine learning in the rice‒rape, rice‒wheat and rice‒garlic rotation systems in Southwest China. Journal of Integrative Agriculture, 23(9): 2970-2988.



研究团队简介


马均教授(第二排右五)
陈宗奎副教授(第二排右四)
四川农业大学水稻研究所作物生理生态及栽培研究团队

四川农业大学水稻研究所作物生理生态及栽培研究团队马均教授领衔,专注于重穗型杂交稻高产机理及稀植优化栽培技术和水稻超高产强化栽培技术研究,并聚焦产业发展和地区特色融合,开展了杂交稻水肥耦合调控、机械化高效生产及资源高效利用的等理论与技术创新研究,在水稻高产优质栽培、机械化生产和资源高效利用等方面成效显著。2022年6月,马均教授在眉山示范基地向总书记汇报了四川水稻产业发展情况。团队成员共主持国家自然科学基金、国家863计划、国家科技支撑计划和国家重点研发计划等课题10余项,省部级科技项目20余项,研究经费达5000余万元;主持或主研完成的成果先后获得国家科技进步二、三等奖4项,省部级科技进步一等、二等和三等奖13项;完成四川省地方标准和主推技术10项;以第一作者、通讯作者在《Field crops research》、《Food Chemistry》、《中国农业科学》等期刊发表研究论文300余篇。其中,陈宗奎副教授主要开展四川盆地“弱光、寡照”的气候条件下低碳稻作体系下稻米品质形成的生理以及分子动力学机制等方面的研究,系统探究低碳措施综合运筹对土壤-植株系统内微生物和代谢组学以及热重特征对稻米品质、资源利用、环境效益和粮食安全的影响机制,构建弱光条件下绿色高效优质栽培技术理论体系。累计以第一作者发表SCI论文17篇,为Agricultural water management和Journal of the Science of Food and Agriculture等期刊的审稿人,入选2022年度“天府峨眉计划”青年科技人才项目。


| 图文由四川农业大学水稻研究所作物生理生态及栽培研究团队提供



Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.6,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持


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