世界农业工程学科研究进展及发展趋势

为准确了解世界农业工程学科的演进发展过程,把握学科未来发展方向,为中国农业工程学科发展提供借鉴,为农业强国建设和中国式现代化提供学科支撑,该研究基于Web of Science核心数据,精选世界农业工程领域的30种期刊,采用文献计量学方法和可视化图谱软件,绘制了1965-2021年6个时段(1965-1970年、1971-1980年、1981-1990年、1991-2000年、2001-2010年、2011-2021年)的世界农业工程学科研究相关图谱。结果表明:世界农业工程学科主要研究内容经历了从水、土壤、多孔介质、畜禽粪污处理及环境污染控制等传统学科领域到生物质资源生产、预处理、厌氧消化,藻类培养,木质纤维素利用,人工神经网络、人工智能、物联网、计算机信息、光谱、大数据、“3S”等技术在农业中应用(精准农业、智慧农业、垂直农业等)等学科交叉研究的深度转化。从研究产出量看,20世纪,美国在世界农业工程研究领域处于领先地位,其次为加拿大和英国;21世纪,中国、印度和巴西跻身前列,2011-2021年中国跃升至首位。农业工程交叉学科的特点日趋突出,相关学科交叉研究期刊的载文量和影响力逐渐提升。基于这种发展趋势,对中国农业工程学科未来发展提出建议:根据中国式现代化发展需求和农业强国建设需求,系统布局和规划学科整体发展;加强与发达国家和新兴发展中国家在农业、生物系统工程、环境工程、水土资源、计算机、电子信息技术等领域合作;以农业强国建设目标引领农业工程学科发展。研究为新时期中国农业工程学科创新发展提供了重要参考,为中国式农业现代化提供了有力的科技与人才支撑。

基于CART重要度排序和混合ELM模型的蒸散预测

准确地预测区域蒸散有助于区域水资源的合理利用,减少水资源浪费。为从多项气象因子中筛选出核心因子,构建少因子蒸散预测模型,高效精确预测蒸散,该研究在九大农业区选取23个典型站点,搜集降水量、日照时数等8个气象因子数据,使用分类回归树(classification and regression tree,CART)对气象因子进行重要度排序。基于排序结果,选取排序前3~5项气象因子,基于极限学习机(extreme learning machine,ELM)模型对蒸散进行预测。同时,使用遗传算法(genetic algorithm,GA),粒子群算法(particle swarm optimization,PSO),麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)对ELM模型进行优化,并使用这3种优化算法(GA-ELM、PSO-ELM、SSA-ELM)构建少因子混合优化蒸散预测模型。结果表明:1)基于CART算法重要度排序结果,蒸散的主要影响因子依次是降水量、日照时数、平均本站气压、日最高气温、平均相对湿度。2)3种优化算法预测模型中,PSO-ELM模型的预测精度最高,23个站点的蒸散预测的均方根误差为6.608~22.077 mm/d,纳什效率系数为0.824~0.998,R2为0.908~0.995,平均绝对误差为5.075~16.677 mm/d。3)ELM模型在云贵高原区和四川盆地及周边地区有较好的适用性,3种优化算法在华南区和云贵高原区有较好的适用性,其中PSO-ELM模型的适用性最高。研究结果可为中国九大农业区域的作物需水量计算提供参考。

生态文明时代农业工程学科内涵探讨

生态文明时代农业工程学科面临新的机遇与挑战。该研究依据生态文明时代的新思想与新要求,提出了生态文明时代农业工程学科新的内涵,探讨了农业工程学科研究对象、理论体系和研究方法等学科要素的演变。生态文明时代农业工程学科的研究对象从农业生物系统向农业生态系统拓展、理论体系融入生态文明理念、研究方法应具备系统工程思维,并对国内外农业工程学科探索实践的事例进行了分析,为社会持续繁荣的农业文化伦理形态提供技术支撑,使农业工程学科成为推进人、自然、社会和谐共生、良性循环、全面发展的科学力量。

中英涉农工程类人才培养模式与机制对比

简要介绍了英国工程类人才培养标准,深度关联分析了英国教育学位体系与工程类人才、教育课程体系与工程专业能力的对应关系。在此基础上,以中国农业大学和英国哈珀亚当斯大学为例,系统对比中英农业工程和机械工程专业大学本科人才培养模式、培养目标和课程体系等。在高等教育革命性变化的新形势下,该研究结论对于我国探索新的教育培养模式与机制,助力新工科建设具有重要意义。

基于WoS文献计量学和知识图谱的农业机器人进展与趋势

随着物联网、大数据、人工智能等技术的进步,全球农业机器人研究迅速发展。为了解全球农业机器人的发展现状,该研究基于Web of Science(WoS)核心数据,利用知识图谱可视化软件,绘制农业机器人研究领域知识图谱。研究表明:农业机器人研究大致可以分为4个发展阶段,当前农业机器人研究进入加速发展期,逐步向多功能、智能化自主无人系统发展;中国与美国,美国与西班牙以及中国和日本之间的合作最为密切;中国农业机器人相关研究“量质齐增”,尤其是水果采摘机器人,取得较多成果。最后对中国农业机器人的发展提出了几点建议,加强基础研究,实现高水平科技自立自强;提升农业机器人的智能化水平,适应不同作业环境,保证作业性能的稳定性、高质量和高效率;制定扶持引导政策,加大投入,加强研发和人才队伍建设,推动农业机器人技术与装备的可持续健康发展与应用。

基于BP神经网络的广东省针阔混交异龄林立地质量评价

【目的】针阔混交异龄林的地位指数计算一直是立地质量评价中的难点,国内外对针阔混交异龄林的地位指数模型的研究较少,为建立更精确的针阔混交异龄林地位指数模型,把神经网络模型引入针阔混交异龄林的立地质量评价。【方法】以广东省针阔混交异龄林为研究对象,建立基于神经网络方法的林分优势高模型以及针阔混交林地位指数模型,除年龄因子外,加入了海拔、坡度、坡向、坡位、土壤厚度、腐殖层厚度等立地因子,另外考虑针叶树种与阔叶树种的断面积比重对针阔混交异龄林样地地位指数的影响,并建立针阔混交异龄林的地位指数的计算模型。【结果】针阔混交林的地位指数的最大值为21.4 m,最小值为6.1 m,平均值为13.7 m,中位数为13.6 m,标准差为3.2 m,地位指数的最大值与最小值的差值为15.3 m。【结论】从结果中可以反映出,广东省地貌复杂且破碎,山多平地少,立地状况差异较大;另外由于广东省林地树种及树种比例具有复杂多样性的特征,导致基准年龄的差异较大。故地位指数的变异较大。本研究在计算针阔混交林的地位指数时,加入了海拔、坡度、坡向、坡位、土壤厚度、腐殖层厚度等立地因子,提高了针阔混交林地位指数的预估精度。研究结果为针阔混交异龄林地位指数的计算提供了精度更高的方法。

英国科研质量评估体系及其对中国科技评价的借鉴

为学习借鉴英国科技成果质量评估知识和经验,为中国的科技创新和人才培养提供参考,研究英国的科研质量评估方法体系,分别介绍英国大学的科研评估考核(RAE)、科研卓越框架(REF)以及科研影响评分系统(RAISS)三种科研评估体系。重点研究英国科研卓越框架评估体系(REF)的创新特征,分析基于REF评估结果的科研质量拨款模式及其具体操作方法。科研卓越框架(REF)是英国在以往六次大规模科研评估基础上进行了较大改革的全新科研评估制度,旨在进一步推动国家科技创新,提升大学科研的国际竞争力。文章总结英国科研卓越框架的基本特征及其创新,进而探析评估体系改革的内在价值取向。在此基础上,提出借鉴英国科研评估体系的有益经验推动中国科技创新和科研工作内涵式发展的建议。研究结果对于中国的科技评价体制机制改革具有重要借鉴意义,将有助于推动建立定性与定量相结合的科学合理的科技成果评价体系,对完善中国的科研经费分配办法也具有现实意义。

乡村振兴水平评价指标体系构建及实证

乡村振兴战略是新时代做好“三农”工作的总抓手,对乡村振兴水平进行评价是保证乡村振兴战略稳步推进和乡村振兴效果的前提。因此,建立一套科学合理的乡村振兴水平评价指标体系,对于乡村振兴水平的监测评价具有重要意义。该研究通过对文献中评价指标的统计分析,采用频数分析法并结合专家咨询以及实地调研等方式,围绕着“产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕”5个方面提出乡村振兴水平的评价指标体系。并对山东省肥城市安庄镇、王庄镇、桃园镇、汶阳镇、孙伯镇5个乡镇进行实证研究,乡村振兴水平评价的各评价指标权重根据层次分析法与德尔菲法进行确定,采用综合评价法建立了乡村振兴水平评价模型并计算其乡村振兴水平。安庄镇、王庄镇、桃园镇、汶阳镇以及孙伯镇的乡村振兴水平指数分别为0.8507、0.8488、0.8442、0.8112和0.7810。总体来说,安庄镇、王庄镇、桃园镇、汶阳镇的乡村振兴水平较好,孙伯镇的乡村振兴有水平略低于以上4个乡镇。在乡村振兴战略实施的背景下,乡村振兴水平评价指标及评价模型的研究不仅对科学地度量乡村振兴的发展水平,也对乡村振兴水平进行监测预警及纠偏有着重要的意义,对于乡村振兴战略的顺利实施与稳步推进具有积极的促进作用。

高地隙施药机自动驾驶系统研制与试验

针对农业自动导航、电动自动转向、农机自动控制、精量施药控制等关键技术的集成应用问题,该研究以高地隙喷杆喷雾机为平台,基于机电液一体化控制与软硬件标准化,研制了用于高地隙施药机的自动驾驶系统。根据底盘机构和工作原理设计了电控执行机构,实现发动机启停、转向、油门调节、车速调节、液泵启停、喷杆伸缩的自动控制。设计了基于CAN总线的整车通信控制网络,实现手动遥控和自动导航2种模式的自由切换。设计了基于姿态测量的定位误差校正方法,补偿导航定位过程中因机体倾斜造成的位置测量误差,提出地头转弯过程中的直线作业路径规划方法,以提高调头的准确性并保证邻接行的上线精度。在验证自动操控机构和通信控制网络稳定性的基础上进行了手动遥控和自动导航的对比试验。结果表明:作业速度3.6 km/h时,遥控操作和自动导航2种模式下横向偏差最大值分别为20.81和8.84 cm,航向偏角最大值为7.86°和2.48°、横向偏差的均方根误差最大值为7.47和4.66 cm。该研究设计的高地隙施药机自动驾驶系统能够实时准确执行手动遥控和自动导航2种模式下的操作指令,自动导航模式下的路径跟踪精度较高,满足田间施药作业需求。

加强数字农业建设推进信息化与农业现代化深度融合

随着科技的快速发展,信息技术已经渗透到各个领域。发展数字农业,推进信息化与农业现代化的深度融合,是当前的发展方向。党和国家领导人高度重视“三农”问题,注重信息与通信技术在现代农业全产业链的应用,很多的主张和智慧体现在党的纲领性文件十九大报告中,为我们提供了科学的理论指导和行动指南。通过检索十九大报告的关键词,发现一些热词多次被提到,体现了报告的重点、特点,以人民为中心,坚持和加强党的全面领导,用新思想、新理念,迎接新时代,肩负新使命,开启新征程。十九大报告14次提到“农业”(其中2次农业现代化和1次农业农村现代化),16次提到“农村”,6次提到“农民”,2次提到“三农”,表明党对“三农”工作的高度重视,强调实施乡村振兴战略的重要性;报告9次提到“网络”,7次提到“信息”,4次“互联网”,表明党中央高度重视推动网络、信息技术和互联网等在现代农业里的应用。

农业农村信息化发展水平测度及发展策略——以山东省肥城市为例

在国家推动乡村振兴和建设农业农村现代化的时代背景下,农业农村部等部门提出了建立农业农村信息化发展水平监测评价机制,开展定期监测。为了对农业农村信息化发展水平进行测度,需要建立农业农村信息化发展水平评价模型。基于组合赋权法对农业农村信息化发展水平评价指标的权重进行确定,并建立数学模型对农业农村信息化发展水平指数进行计算。以山东省肥城市的10个乡镇2019年数据为研究对象,经农业农村信息化发展水平评价模型测算,山东省肥城市2019年10个乡镇的农业农村信息化发展水平指数从高到低依次为:石横镇(0.5711)、安驾庄镇(0.5635)、边院镇(0.5609)、汶阳镇(0.5542)、桃园镇(0.5498)、王庄镇(0.5483)、湖屯镇(0.5390)、安临站镇(0.5314)、孙伯镇(0.5244)、潮泉镇(0.5109)。根据研究结果与实地调查提出,肥城市的10个乡镇农业农村信息化发展水平指数具有较大提升的空间,要将精准农业与数字农业的相关技术应用在传统粮食作物种植业;在目前中央倡导的“一村一品”“一县一业”的政策指导下,要因地制宜,发展特色产业,推进肥城桃种植数字化,并将人工智能、大数据等现代技术应用在肥城桃种植、投入品管理、质量溯源及销售等各个环节中。针对“谁来种地”的问题,提出将信息技术应用于农业农村社会化服务,建立农业农村社会化服务终端平台,主要通过手机终端搭建农户与农业农村社会化服务组织的桥梁,对接农业社会化服务,全面提升农业农村信息化水平。另外,要努力提高畜禽养殖业信息化水平并加强农民的手机培训力度。

中文期刊开放获取转型后可持续发展策略

开放科学成为全球科学发展的趋势,开放内容越来越多样。期刊开放获取出版作为开放科学的一种形式,直接影响出版业的生态。本文聚焦于科技期刊开放获取出版,为中文科技期刊进行开放获取转型后的可持续发展提供策略。首先对现状进行分析,并提出了包括积极探索特色化开放获取模式,尝试开放同行评议,开辟数据出版等新型出版模式,广泛加入多种开放获取网络平台,以及创新商业模式、提高盈利能力5条策略。本文可为中文科技期刊转型为开放获取出版期刊后的可持续发展提供参考。

开放获取论文版权侵权主要方式与对策建议

期刊的开放获取出版模式越来越得到世界范围内的广泛认可。论文开放获取后随之带来的侵权纠纷风险值得关注。介绍开放获取期刊主要采取的版权模式,分析开放获取论文版权侵权典型行为案例,通过案例解析,从出版商、作者、读者和公众利益相关者角度分别提出保护开放获取论文版权的对策,从政策制度角度提出完善中国开放获取期刊出版版权制度的建议,从而促进期刊开放获取出版的高质量快速发展。

Looking back to 2022,and looking forward to 2023--From the Editor-in-Chief

In 2022,we experienced an eventful and fruitful year facing the global pandemic of COVID-19 and many uncertainties.All the 182 papers published in the International Journal of Agricultural and Biological Engineering(IJABE)in 2022 have been indexed and abstracted by the Web of Science Core Collection and other famous indexing databases in a timely manner.The total number of DOI resolutions of IJABE papers in the past 12 months from January 2022 to January 2023 reached 113116,with increasing international resolutions.The Fourth Term IJABE International Editorial Board was updated,and more outstanding young researchers,scientists,and scholars were recruited to be included in the editorial board.IJABE keeps bursting with new vitality.

日本以农协为主推进智慧农业发展经验及对中国的启示

日本农业面临严峻的农业人口老龄化与农业人口减少的问题,且以小型田块和山地耕地居多,农业劳作不便。为了解决上述问题,保障粮食供应,振兴地方经济,日本正大力发展智慧农业。日本农协协助制定了新的农业基本法以及农林水产信息化战略以支持农业的发展,并在农业机械自动化、农用信息系统、农村网络改造、农用航空、植物工厂等方面开展了大量的科技创新与应用,推动了日本现代农业的发展,日本以140.4万人且主体为老龄人口的核心农户实现了近1.3亿人口的主要粮食自给自足。日本农协多层级、多部门、全方位覆盖农业流程的服务,为智慧农业的落地助力。纵观日本智慧农业的发展历程与成效,借鉴其成功经验,对中国农业发展提出如下建议:应当创新农业体制机制,打通信息、人力、资源的流通渠道;优化农村营商环境,发挥好地方、高校、企业等不同主体的优势,立足乡村振兴角度对智慧农业技术进行长期的实证化研究;借鉴日本农协在农业生产、销售、推广、管理上的经验,因地制宜,积极探索,夯实根基,有助于推进中国乡村全面振兴,加快农业农村现代化和建设智慧农业强国。

新刊发展面临的主要困难与学术影响力提升路径

【目的】总结新刊快速提升学术影响力的举措,为新刊持续提升学术影响力提供参考。【方法】通过开展问卷调查获取新刊发展面临的困难,通过组织座谈和线上调研,总结新刊发展中针对困难采取的解决对策。【结果】新刊在初创期面临的困难基本一致,最为困难的三点为:难以组约到匹配期刊发展定位要求的优质稿件;难以调动编委主动参与办刊的积极性;论文发表后关注度低,下载量和被引频次不理想。即组约优质稿、提升专家参与办刊的热情和提高文章关注度是新刊普遍面临的共性难题。【结论】新刊提升影响力的主要路径有:面向研究热点,多措并举组约优质稿件;考核与激励并重,激发编委队伍的办刊积极性;创新传播模式,依托多种媒体和出版平台提高内容传播力。科技期刊学术影响力提升应贯穿于整个期刊运营过程,通过不断实践,探索出一条适合自己的高水平办刊道路。

如何推进人才振兴为乡村振兴提供支撑

进入新时代,在打赢脱贫攻坚战消除绝对贫困后,就要全面推进乡村振兴,这也是中国"三农"工作重心的历史性转移。基于"人才是第一资源"论述了乡村振兴关键在乡村人才振兴。人才振兴既是乡村振兴的重要内容,又是全面推进乡村振兴重要前提、关键与支撑。分析了乡村人才总量不足、结构不合理、高层次人才匮乏等现状、问题和乡村振兴人才供需矛盾。基于乡村人才振兴必要性、乡村人才现状和供需矛盾,提出全面推进乡村人才振兴的8项对策措施。提出乡村人才振兴是一个长期持续的过程,要不断完善政策法规和体制机制,立足长远、久久为功、开门纳谏、西学东渐、博采众长、为我所用,努力推进乡村人才振兴和人才兴农,为乡村全面振兴提供强大人才支撑。

引导我国科技工作者在国内期刊发表论文的策略

当前我国科技论文外流现象严重。论文外流的主要原因是高校科研院所学术评价机制偏向于被SCI、EI等检索的国际期刊论文。我国已意识到国内期刊发展的重要性和必要性,倡导把论文写在祖国大地上。为了引导我国科技工作者将优秀论文发表在国内高质量期刊上,实现我国建设世界一流期刊强国的计划,本文提出了引导策略,包括结合论文引证标准化指数(PCSI)建立合理的学术评价机制,编委团队和青年专家带头在国内高质量期刊发表论文,拓展国内期刊运营模式,建立期刊论文奖励机制,以及编辑挖掘国内优秀论文等。

IJABE SWAT Special Issue:Innovative modeling solutions for water resource problems

The Soil and Water Assessment Tool(SWAT)ecohydrological model is used worldwide to evaluate hydrological and water quality concerns across a plethora of watershed scales and environmental conditions.The ten studies featured in this special issue confirm the global utility of SWAT,which include applications of the model in Brazil,China,Ethiopia and the United States.The range of applications reported in the special issue mirror broader trends in the extensive existing SWAT literature and provide valuable insights regarding input data sensitivity,testing,scenario analysis,software development and other important SWAT-related advancements.Brief summaries of these ten studies in this SWAT special issue are provided,highlighting key procedures and findings for each application.A brief description of SWAT structure and historical development is also given including a complete listing of key documentation and enhancements for every major release of the model between the early 1990s to the present time.This overview will serve as a guide to better reading and understanding of the ten research papers in this SWAT special issue of IJABE.

Thoughts on developing small/medium size no-till equipment for conservation agriculture in Asia:Summary of post-publication peer review comments

Traditional agriculture bases most of its operations or practices on soil tillage,which causes likely occurrence of water and soil erosion and sediment runoff.In order to conserve soil,water and environment,Conservation agriculture(CA)is increasingly adopted to replace traditional tillage agriculture to achieve sustainable and profitable agriculture and subsequently improve the livelihoods of farmers.CA holds great potential for all sizes of farms and agro-ecological systems,but its adoption is most urgently required by smallholder farmers,especially those short of laborers.Small/medium size no-till machines and implements are the key to CA adoption.A review article on small/medium size no/minimum-till seeders in Asia published in IJABE triggers a lot of scientific conversation on how to develop suitable no-till equipment among peer experts.This paper presents a collection of these post-publication peer review comments including commentary,questions,answers,suggestions,critical thinking,etc.The authors of the review article also provide response,summary of the review comments and their own standpoints.This open post-publication review and commentary may add value to the published review article and provide new ideas useful for future research and development of CA equipment.