农业科研单位信息化工作的实践与思考——以中国农业科学院农业资源与农业区划研究所为例

信息化工作是科研单位科技创新的重要组成部分。该文通过展示中国农业科学院农业资源与农业区划研究所近年来推进信息化工作的实践和探索,提出了新形势下农业科研单位信息化工作需要加强前瞻研究、坚持需求导向、打造保障环境、加强队伍建设的相关建议。

落实“藏粮于地”战略 提升耕地科技创新水平——以中国农业科学院实施“沃田科技行动”为例

耕地是粮食生产的命根子,是支撑粮食增产潜能发挥的重要载体。国家“十四五”规划中明确指出,要深入实施“藏粮于地”战略,坚持最严格的耕地保护制度,强化耕地保护和质量提升。2023年中央一号文件提出,要“加强耕地保护”“加强高标准农田建设”,党中央对耕地问题的重视程度达到前所未有的高度。文章通过分析当前我国耕地资源形势、存在的问题,提出了我国耕地利用的科技创新需求,以中国农业科学院推动实施“沃田科技行动”为例,从“七块地”科技提升、耕地科技创新平台建设、耕地基础性长期性工作等方面阐述了耕地科技创新战略任务和实施路径,并提出了加快推动耕地科技创新的建议,以期全面提升我国耕地质量,增强耕地科技自主创新能力。

黄河重大国家战略背景下山东沿黄地区农业水资源集约利用研究

为进一步推动沿黄地区农业水资源集约利用,笔者对山东沿黄9市25个县(区)地下水和地表水使用情况、农业灌溉模式等进行系统调研分析,借鉴发达国家经验和前人研究成果,力求通过系统性、前瞻性和全局性视角,综合农业技术、设施管护、行政管理、科技创新、理念转变等多方因素,提出促进农业水资源集约高效利用的对策和建议。研究认为,应以县域为单位做好水资源利用总体规划,将农业节水灌溉要求落实到县域规划和农业发展等各环节,通过科学调整乡村产业布局、推广先进节水技术,让有限的黄河水资源发挥最大效益。

“一带一路”背景下农业科研院所与埃塞俄比亚合作成效浅析——以中国与埃塞俄比亚旱作玉米技术合作为例

为了提升埃塞俄比亚玉米产业发展水平,响应“一带一路”倡议,执行科技部对发展中国家科技援助项目,河北省农林科学院生物技术与食品科学研究所联合多家科研单位开展了中国与埃塞俄比亚国家抗旱玉米栽培联合技术研究与示范工作。文章阐述了科技合作立项背景、科技合作的重要意义,以及科技合作的主要内容及取得的成效,如引进种质资源、筛选抗旱玉米杂交种、筛选抗旱投入品、配套栽培技术研究与示范等,并提出了建立长期科技合作及交流机制、鼓励科研单位主动“走出去”、加强储备国际科技合作人才等建议,以期为农业科研院所更好地开展国际科技合作提供借鉴。

关于改进科技项目组织管理方式的思考与建议--以中国农业科学院探索推行“揭榜挂帅”制度为例

“揭榜挂帅”制度是一种以结果为导向的科研管理组织模式,是完善现行科技管理体制机制的重大举措,已写入2020年政府工作报告和国民经济和社会发展第十四个五年规划。文章围绕新时代国家农业科技战略需求,结合农业科技发展规律,阐述了“揭榜挂帅”组织管理方式的内涵和重要意义,剖析了国内外“揭榜挂帅”模式的实践探索及存在的问题,并以中国农业科学院为例,分析了推行该制度的可行性,提出了意见建议。

新时期加强我国耕地科技原始创新的战略思考——基于中国农业科学院耕地科技创新分析

加强耕地科技创新对保障国家粮食安全,促进耕地可持续利用,提高农业质量效益和竞争力具有重要意义。文章以中国农业科学院为例,分析了耕地科技创新的现状和存在的问题,梳理和总结了目前耕地科技创新的趋势和方向,指出了今后耕地科技创新的重点任务,并提出了做好顶层设计、加强体制机制创新、强化基础条件建设、加强人才队伍建设和加快科技成果转化与应用等提升耕地科技创新能力的建议。

气候变化背景下农业低碳发展:国际经验与中国策略

在全球共同应对气候变化的时代背景下,探索国际视野下农业温室气体减排的先进经验,对于中国践行气候变化国际合作倡议、推动自身农业可持续发展实现具有重要现实意义。以美国、欧盟和日本等国家为对象,分别梳理其农业低碳发展的主要做法、最新行动和取得成效,据此,结合中国特色农业发展的基本理念,提出农业低碳发展的中国策略。研究表明:1)较之于同为新兴经济体的印度,2020年中国在农业温室气体排放总量和人均排放量上与其相近,但中国的单位GDP排放量[44.52 t∙(106$)^(−1)]远低于印度[278.11 t∙(106$)^(−1)];较之于同作为人口大国的美国,中国在排放总量方面较高,但中国的人均排放量(0.46 t∙cap.−1)明显低于美国(1.15 t∙cap.^(−1))。中国必须充分考虑自身作为人口大国和发展中国家的现实,科学合理地展开农业温室气体减排目标规划。2)美国主要在法律法规完善、财政税收和减排补贴、清洁能源开发及推广、碳排放权和碳汇市场交易等方面做出积极探索,其2020年人均农业温室气体排放量较1990年下降19.58%;欧盟的先进做法主要体现在法律法规完善、财税支持和生态保护补偿、管理创新和技术创新等方面,其2020年人均排放量同比1990年下降29.03%;日本主要在可再生能源推广、管理创新和技术创新、粮食生产保障和气候适应等方面展开行动,其2020年人均排放量同比1990年下降29.17%。3)农业低碳发展的中国策略旨在保障粮食供给、减少温室效应和实现生态价值。据此,提出持续完善相关法律法规体系、加大财税扶持和绿色金融支持、加强管理创新和科技创新、加快能源结构调整和转型升级以及逐步完善碳交易市场机制5个方面的政策启示。

中国北部冬小麦安全种植的农业气候因子及其阈值

【背景】基于农业气候指标判定冬小麦安全种植界线,是科学合理利用资源、避免冷冻灾害、保障冬小麦稳产高产等重要参考依据。然而,地处冬小麦种植敏感地带的中国北部,由于全球气候变化导致的极端气候事件增多,加剧了冬小麦安全种植的波动性,亟需在大区域尺度明晰影响冬小麦安全种植的农业气候因子,并确定其阈值范围。【目的】开展冬小麦安全种植的农业气候因子及其阈值研究,为冬小麦适应气候变化的可持续生产及布局提供科学依据。【方法】以冬小麦安全种植敏感性较强的中国北部为研究区,基于中高空间分辨率冬小麦空间分布和地面气象观测数据,运用核密度估计、地理探测器等方法模型,揭示实际冬小麦种植北界空间格局特征,定量分析农业气候因子对实际冬小麦种植北界形成的影响,并探测关键气候因子的影响阈值。【结果】(1)全长约2 200 km的实际冬小麦种植北界,由西南向东北波动变化,而农业气候因子在正宁—旬邑—铜川—白水—合阳—韩城—稷山一线的波动变化较为剧烈;(2)越冬期负积温、最冷月平均气温、年极端最低气温和越冬前积温是影响实际冬小麦种植北界形成的关键因子(q>0.45),农业降水因子对冬小麦种植的影响较小(q<0.19),但与气温因子之间的交互影响力较强(q>0.57);(3)明确越冬期负积温≥-620℃·d、最冷月平均气温≥-8℃、年极端最低气温≥-22℃和越冬前积温≥529℃·d,作为中国北部冬小麦安全种植北界气象参数;(4)潜在冬小麦种植北界相较于实际冬小麦种植北界向北移动了约107 km,两者存在约23.39×10~3 km^(2)的冬小麦扩种空间。【结论】确定影响中国北部冬小麦安全种植的关键农业气候指标和阈值,可较好判定冬小麦潜在安全种植区。研究成果可为冬小麦种植如何韧性应对气候变化,合理调整农业种植布局提供理论参考和技术支撑。

适应农业新需求,构建我国肥料领域创新体系——中国科学院学部咨询报告

通过本项目组的调研,总结出在农业新形势下,我国肥料产品、技术和政策体系仍存在以下问题:肥料产品与农业需求不匹配;技术集成无法满足农业现代化的需求;肥料经营体制不利于科学产品和技术落地;技术服务供应能力和需求不匹配;管理政策制约。解决的思路:通过肥料产品创新、技术创新、有机替代、精准施肥、体制机制创新、完善政策法规,系统构建我国肥料领域创新体系。具体建议:构建以农业需求为导向的国家化肥产品新体系,促进农业高产、土壤培肥、环境保护和资源可持续利用协调发展;加强有机肥资源高效利用,推动化肥有机替代减量;加强施肥技术服务能力建设;加强肥料科学领域的基础研究和前沿探索;加强国家绿色肥料体系建设;建议国家设立肥料重大科技专项,为上述建议的实施提供强有力的支撑和保障。

深度学习在农业领域的研究与应用

深度学习是目前人工智能领域最重要的技术之一,在学术领域和工程应用中掀起了研究高潮。鉴于深度学习在农业领域的应用潜力和重要性,通过对深度学习有关文献的研究,详细描述了深度学习的概念,结合典型深度神经网络的结构特征,对其特点、优缺点、变体及应用现状进行了综述;重点介绍了深度学习在语音识别、农业场景目标检测、农业图像语义分割领域的发展和应用;分析了深度学习在农业领域应用中存在问题和未来重点研究方向。

深度信念网络在农业信息领域中的应用研究

中国是农业大国,随着农业信息化和现代化的快速发展,农业信息领域更偏向于数据的挖掘和分析。深度信念网络是由多个受限玻尔兹曼机堆叠形成的深层神经网络模型,可以自动提取农业信息领域数据特征,具有操作简便、对计算机硬件要求较低的优点,在农业信息领域数据分析方面得到广泛应用,尤其是在农作物疾病和杂草识别检测、农作物产量预测、土壤性质预测和降水预报以及畜牧生产和管理等领域的应用表现出色,为农业信息领域数据处理和分析提供了新方向。在阐述深度信念网络在农业信息领域发展概况的基础上,介绍了深度信念网络的重要应用,分析了深度信念网络在农业信息领域的优势和缺陷,最后对深度信念网络在农业信息领域的应用前景了进行展望。

中国农业资源环境若干战略问题研究

21世纪中叶我国将处于全面实现现代化和走向全球化时期,在此期间我国将面临人口老龄化、劳动力不足和资源短缺。这一时期是人与资源矛盾最尖锐时期,也是环境治理最艰难时期。为确保粮食与食物安全、资源安全与生态环境安全,中国工程院成立重大咨询项目"中国农业资源环境若干战略问题研究",旨在"分析形势,寻找对策"。依据中央的"创新、协调、绿色、开放、共享"的新发展理念,提出"全面实施农业创新驱动战略""深入推进农业可持续发展战略"和"实施农业走出去的全球化战略"三大战略方向,八项战略性转变,十六条有关资源节约、环境保护、结构调整、区域布局等战略性措施和十项重大工程。

卷积神经网络在农业遥感图像语义分割中的应用综述

卷积神经网络是一种特殊的人工神经网络,通过卷积核遍历图获取更多的目标特征信息。近年来,遥感技术发展迅速并被广泛应用于土地利用分析、作物分类识别、作物生长监测和病虫害检测,卷积神经网络为提取农业遥感图像的有效信息提供了新方法。卷积神经语义分割网络可根据语义信息对遥感图像像素点进行标注分割,在计算机计算能力逐步提高的前提下,分割网络结构优化,深度加深,分割准确率提高,性能提升。针对实际需要网络侧重于模块化设计改进,在土地利用分析和农作物分类识别应用中,改进的网络分割边缘细化、清晰,且像素准确率较高。在作物生长监测和病虫害识别方面,模块化改进使网络可高效实现分割任务、满足实际需要,卷积神经网络对农业遥感图像信息的语义分割为农业现代化和精细化管理提供了信息支撑。

农业支持水平及政策结构变动的国际比较分析——基于欧盟、美国、澳大利亚、日本、韩国、巴西、中国的考察

把握国际农业支持政策最新变化趋势,对于中国农业支持政策的调整和制定具有重要借鉴意义。本文运用OECD政策评估体系,对比分析了发达经济体和新兴经济体的农业支持水平与支持政策结构变动。研究发现:(1)发达经济体农业支持总量投入相对稳定,同期中国农业支持总量迅速增加,但农业支持强度与发达经济体相比仍有一定差距。(2)在农业总支持结构中,生产者支持仍是样本经济体农业支持政策的主流趋势,农产品主要出口国由生产者支持转向消费者支持倾向显著。(3)从生产者支持结构看,生产者保护政策由价格支持向经营者直接补贴转变已成为全球发展的必然方向。在直接补贴方式上,新兴经济体倾向于与生产挂钩的农业投入品政策使用,发达经济体侧重农业环境保护相关脱钩政策使用,且脱钩政策具有农产品针对性、工具多样性特点。(4)从一般服务支持结构看,发达经济体较为注重对农业知识与创新、农业基础设施建设和维护以及农产品营销和推广的支持;新兴经济体巴西与之类似,农业知识与创新是其一般服务支持的重点;在中国,一般服务支持的大部分主要投向公共储备和基础设施。在此基础上,本文从加大农业支持力度、优化农业支持结构等方面对中国农业支持政策调整提出了相关建议。

中国农村信息化、农业产业化与乡村生态化耦合协调发展

新时代,推动农村信息化、农业产业化与乡村生态化“三化”融合发展是实现农业农村现代化的必然选择,也是全面推进乡村振兴战略的重要抓手。该研究分析了中国农村信息化、农业产业化、乡村生态化三者之间的耦合协调关系,在建立相关指标体系基础上,采用熵值法、耦合协调度模型、空间相关性分析及空间面板回归模型,探究2010—2019年中国省域“三化”综合评价水平和耦合协调度的时空分异特征与影响因素。结果表明:①研究期内农村信息化、农业产业化与乡村生态化的综合评价水平整体呈上升趋势,具有明显的地区发展不平衡和系统性差异。②“三化”耦合协调度不高,其均值保持勉强协调型,但整体呈增长态势,且存在明显的空间非均衡性分布特征,初级协调型省份数量从3个增加至11个。③“三化”耦合协调度存在显著的空间正向自相关关系和空间聚集特征,空间关联类型以H-H和L-L集聚为主;冷热点区则具有聚合式面状分布和迁跃性特征。④“三化”耦合协调程度主要受人均GDP、城镇化水平、农业财政支出和农村居民恩格尔系数的显著影响,并存在空间溢出效应;各因素对东中西部地区耦合协调度的影响具有异质性。对此,提出坚持分类施策,逐步缩小“三化”地区差异和系统差异;加强跨区域协作,提升“三化”耦合协调发展水平;注重多源驱动,增强协调发展动力等建议。

利益相关者影响农业水价的机制研究

针对农业水价综合改革推进工作中利益相关方众多,相关政策与各方利益诉求背离,阻碍了改革工作有序推进的问题,利用利益相关者理论进行分析,明确了农业水价利益相关者的分类、利益关系、利益诉求以及利益相关者影响农业水价的机制,初步建立起农业水价利益相关者研究的理论体系;利用Mitchell评分法和专家打分法,实现了对改革中各方利益的定量评估。研究结果表明:农业水价利益相关者的利益诉求差异显著,协调好各方利益关系有利于突破改革困境;利益评价结果整体呈现“政府>农户>社会机构”“供给方>使用方>支援保障方”的情况,改革中应强调政府部门的主体责任;为更好地引导农户、农民用水协会及社会机构参与和配合改革工作开展,需要提供合理的政策支持和宣传引导。

我国东北地区农业功能区划研究

本文在分析农业功能区划分的指导思想、目标和原则的基础上,设置了农产品供给功能、就业和社会保障功能、文化功能、生态功能和障碍因素等5个农业功能分区指标组,采用逐步判别聚类法完成东北农业功能指标的空间聚类,将东北地区划分为东北平原国家农产品生产基地区、辽东城乡一体化发展区、农牧交错生态脆弱区、长白山老爷岭林地区、大小兴安岭林地区、呼伦贝尔草原牧区等6个农业功能区,并分析提出了各区功能定位和东北农业可持续发展政策建议。

中国农业应对气候变化关键技术研究进展及发展方向

应对频发的极端天气气候灾害,是全球和中国农业可持续发展研究中的重要议题。中国农业在应对气候变化中采取了积极政策和科学措施,在保障粮食九连增和国民经济持续高速发展方面做出了重要贡献。本文通过对气候变化在中国农业影响事实进行了具体分析,对"十一五"期间国家科技支撑计划农业领域等有关项目在适应和减缓气候变化方面的主要研究进展和成果进行了总结和分析。结果表明,气候变化对农业发展带来机遇与挑战并存,中国研制和推行的减缓和适应气候变化关键技术发挥了不同程度的作用,并相继建立了气候变化对中国农业影响评估模型和方法,指明了今后中国农业应对气候变化科技发展的方向。

面向2050年我国农业资源平衡与国际进口潜力研究

受农业高质量发展、食物消费结构转型升级、气候变化的多重影响,我国农业资源供需平衡日益趋紧,因而统筹利用国际国内两种资源、两个市场,保障我国中长期粮食安全至关重要。本文在对比分析国内、国际农业资源的基础上,研究了我国2035年和2050年的粮食消费需求、消费结构、供给结构,分析了未来农业资源供需缺口以及虚拟水、虚拟耕地的可进口潜力与进口来源地,据此展望了我国农业水土资源利用的目标。研究表明:我国虚拟耕地进口将在2048年前后达到峰值,需进口虚拟耕地近6.147×10^(7)hm^(2);虚拟水进口量在2045年前后达到峰值,虚拟水进口量为1.136×10^(8)m^(3)(以蓝水估算),约为2017年全国农业总用水量的30%;可增加的耕地进口潜力主要来自南美洲和非洲。

广西香蕉精细化农业气候区划与应用研究

笔者在研究广西香蕉生产现状和生态适宜性基础上,密切结合广西香蕉生产实际,筛选出广西香蕉精细化农业气候区划指标。运用广西90个气象站点1971—2000年的气候资料和台站地理信息,1:250000地形数据,建立区划指标的空间分析模型,按1km×1km细网格对区划指标进行小网格推算,采用GIS技术和权重法,在精细化农业气候区划系统平台上,将广西香蕉进行了精细化农业气候区划,分为最适宜区、适宜区、次适宜区和不适宜区4大区域。在此基础上,对照广西香蕉生产现状,进行农业生产上科学布局与生产结构调整的对策措施研究,旨在为农业生产提供参考。