基于链式结构的农业重大科研平台建设研究——以岭南现代农业科学与技术广东省实验室为例

依托农业产业链构建创新链,依托创新链优化学科链,可以有效解决力量分散、重复和低水平研究,进而优化农业科技资源配置,助力解决农业现代化进程中的“卡脖子”问题。基于链式结构和学科逻辑,以岭南现代农业科学与技术广东省实验室为例,从创新链、学科链、产业链和资源配置等维度,探讨农业重大科研平台的建设思路。

中国大田无人农场关键技术研究与建设实践

智慧农业是现代农业的发展方向,无人农场是实现智慧农业的重要途径。为了探索和推广无人农场在现代农业中的应用,华南农业大学对大田无人农场的关键技术进行了深入研究,包括无人农场作业环境、作业对象和作业机械装备信息的数字化感知技术;土地整治、耕整、种植、播种、田间管理和收获方案的智能化决策技术;农机自动导航和农机精准作业的精准化作业技术;农作物生长、农机运维和农场经营管理的智慧化管理技术。2020年在广东增城创建全球首个无人农场,实现了五大功能,包括耕种管收生产环节全覆盖,机库田间转移作业全自动,自动避障异况停车保安全,作物生产过程实时全监控,智能决策精准作业全无人。取得了显著的经济、社会和生态效益,2021年广东增城水稻无人农场种植的优质丝苗米十九香产量达到9934.35 kg/hm^(2),比当地的平均产量高32%;2023年湖南益阳千山红镇再生稻无人农场两季产量达到17988 kg/hm^(2),说明了人不下田也能种地,也能种好地。截至2023年11月,在国内15个省启动了30个无人农场的建设,包括水稻、小麦、玉米和花生4种作物,实践结果证明了无人农场和智慧农业发展的巨大潜力,为解决“谁来种地”和“如何种地”提供了重要途径。

广东河源特色油茶产业现状与高质量发展对策

利用南方适宜地区的丘陵山地资源发展油茶产业是未来解决我国油脂行业自给率不足的一个重要途径。河源市是广东省特色油茶产业发展重点区域,有多年种植油茶的传统。在国家政策的激励下,河源市特色油茶产业虽得到一定发展,但也面临机遇和挑战。通过文献调研和实地考察综述了河源市油茶产业的发展历程和发展现状,并针对当地油茶产业存在的良种资源缺乏、缺乏对油茶品种的科学性认识、配套资金补贴不充足、品牌知名度低、产业化程度不高等问题,结合当地实际情况,提出了推进油茶良种繁育基地建设、增加油茶产业资金扶持力度、加强科技创新推广成果转化、加强推广宣传并打造全国知名品牌、有效整合资源优化加工生产布局等相应对策,促进油茶产业高质量发展。

无人农机作业环境感知技术综述

推进农业装备智能化能够有效解决农业劳动力短缺的问题。环境感知是农业装备智能化的首要条件。然而,农业环境的动态变化和非结构化特性限制了无人农机的环境感知能力。该文对无人农机的作业环境信息感知技术进行全面梳理,首先介绍了无人农机作业环境的典型要素和各类感知传感器,并分析了不同传感器的优缺点,然后分别从障碍物感知、作物行感知和农田边界及高程信息感知等方面,对无人农机作业环境信息感知技术进行归纳总结,最后讨论了无人农机作业环境信息感知技术面临的挑战及发展趋势,旨在推动环境感知技术在农业领域的应用,促进农业机械的智能化转型。

广东地方猪遗传改良现状及新技术应用研究

该文综述广东地方猪品种种质资源及遗传改良技术应用情况,提出全面收集和科学保存广东地方猪遗传资源的思路,摸清广东生猪遗传改良现状和急需解决的问题,并提出建议,加强优良新品种的选育推广,实施前沿技术研究攻关计划。

宏转录组测序技术在一起仔猪病毒性腹泻疾病诊断中的运用及分析

为了确定2023年春季广西贺州地区猪场仔猪腹泻病原,采用宏转录组测序技术筛查该地区猪群发病和感染情况,为当地仔猪腹泻疾病的防控提供依据。采集2023年3月广西贺州地区10 km范围内6个相邻并同时暴发腹泻的猪场仔猪的肛拭子和粪便,运用MGISEQ 200测序平台进行宏转录组测序开展猪病原感染组学研究,系统性地筛查该区域仔猪腹泻的病原谱,使用实时荧光定量RT-PCR对最主要病毒进行确认,定量分析各病原的丰度并选取鉴定到的病毒基因序列进行系统发育分析,Pearson分析解析病原混合感染的相关性。结果显示:通过宏转录组测序技术在这些样品中共检测到17种致病性细菌、12种病毒和3种寄生虫。病毒以猪流行性腹泻病毒(porcine epidemic diarrhea virus, PEDV)代表的腹泻相关病毒为主,包括猪札幌病毒(porcine sapovirus, SaV)、猪嵴病毒(porcine kobuvirus, PKV)、猪星状病毒(porcine astrovirus, PAstV)、猪猴禽猪肠病毒(porcine sapelovirus, PSV)、轮状病毒A(rotavirus, RVA)等;细菌主要包括3种肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、3种乳杆菌科(Lactobacillaceae)、2种芽胞杆菌科(Bacillaceae)等;寄生虫包括两种滴虫和碘阿米巴原虫。来自5个场区的PEDV刺突基因(spike gene,S基因)系统发育分析显示,毒株均属于G2c簇群,毒株之间核苷酸相似性为99.99%,毒株S基因存在重组情况;其中,一发病猪场还检测到P[6]基因型的rotavirus A部分VP4序列,与人源轮状病毒的核苷酸相似性最高。此外,在4个猪场检测到2种以上的仔猪腹泻相关病毒,系统发育分析结果提示,此区域存在腹泻病原多谱系共同流行的情况。病原相关性分析显示,PEDV/PSV(P<0.001)、PEDV/猪环曲病毒(porcine torovirus, PToV)(P<0.001)和PEDV/PAstV(P<0.05)有显著的负相关,而PEDV/PKV(P<0.05)有显著的正相关。以上结果提示,在该地区相邻养殖区域中,仔猪腹泻的病原谱具有多样性,其中,直接致病病原是PEDV,同时,PEDV与样品中其他腹泻相关病毒之间存在关联。本研究较为全面地展示该地区仔猪腹泻病原的感染谱,并鉴定出导致腹泻发生最直接的病原体;同时也能分析小范围养殖区域内腹泻相关病原的相关性,为该区域仔猪腹泻疾病防控提供更加精准的参考和指导。

DNA信息存储核心技术及其发展

在过去的几十年里,互联网技术的发展和普及推动人类进入了数字信息时代,互联网已成为人类生活的重要组成部分。随着数字化生活方式的到来,人们每时每刻都在产生大规模的数字信息,如何将这些信息进行便捷有效的存储是个必须面对的问题。针对数据存储面临的种种问题,该文从现有的存储方式和存储介质出发,对当前存储领域进行深入研究,分析了DNA作为未来大数据存储介质的优势,以及DNA存储的核心技术和潜在的应用前景。另外,该文通过对DNA信息存储的核心技术进行剖析和讨论,提出了未来DNA信息存储发展的趋势和见解,以期对DNA信息存储发展提供新的思路。

肉品保鲜包装材料与新技术研究进展

目的 对现阶段肉品保鲜包装材料及相应的包装新技术进行研究总结,以期为肉类食品保鲜提供一定参考。方法 通过查阅国内外相关文献,总结当前肉类食品使用的包装材料及包装技术,综述真空包装、气调包装、智能包装的研究进展,分析其存在的优点和不足,并对其未来发展趋势进行展望。结论 包装可对肉品起到直接的保护作用,在一定程度上延长了肉品的货架期。新型包装材料及配套包装技术的应用对提升肉品质量和安全至关重要。未来更加安全高效便捷的新型肉类食品包装材料及不同包装技术间的结合会成为行业发展的大趋势。

宠物犬猫毛发质量的评定方法及营养调控技术研究进展

宠物犬猫的毛发质量是宠物主人尤为关注的问题,而在影响犬猫毛发质量的各种因素中,营养因素备受重视。目前主要的营养调控手段是通过调节宠物犬猫食品中的营养成分(矿物质、维生素、脂肪酸、氨基酸)比例或额外饲喂营养保健品来改善犬猫的毛发质量。科学合理的毛发质量评定方法可以更清晰地展现犬猫毛发质量的变化,有助于进一步判断营养调控是否有效改善了犬猫毛发质量。而由于现阶段对犬猫毛发质量评定方法的研究不够系统和深入,难以建立统一的标准,一定程度上限制了营养调控犬猫毛发质量的研究。本文综述近年来研究中所使用的宠物犬猫毛发质量评定的方法及营养调控技术的研究进展,以期为犬猫的美毛护毛饲粮配制和调控犬猫毛发质量的研究提供参考。

物联网技术在畜牧业中的应用进展

现代畜牧业是一种高投入、高产出和高收益的产业,需消耗大量的人力、物力等资源。随着物联网技术的不断发展,其在畜牧业中的应用越来越广泛,在物联网技术的支持下,现代畜牧业逐渐成为一种智慧型产业,因此,智慧型畜牧业是现代畜牧业的发展方向。该文通过介绍现代畜牧业的发展现状,分析物联网技术在畜牧业中应用的情况,给出发展建议,并对物联网技术在畜牧业中的应用进行了展望,以期为物联网技术在畜牧业中的应用与发展推波助澜。

现代鱼菜共生技术研究进展

随着水产养殖业的发展,规模化、集约化和高密度养殖在带来巨大经济效益的同时,也带来了诸多环境问题。目前,水产养殖业不仅大量消耗水资源和营养物质,也给生态环境带来极大负担。鱼菜共生技术的诞生,有效解决当下水产养殖带来的诸多问题。鱼菜共生技术是一种新型复合农业耕种体系,具有低碳节约、简单方便、产量高及不会产生二次污染等特点。该文围绕鱼菜共生技术的发展史、系统构成要素以及功能应用进行综述,并对未来鱼菜共生技术的发展方向进行展望。

高光谱成像技术结合集成学习的金钗石斛氮素检测

金钗石斛叶片氮素含量是实现其精准施肥的重要决策依据之一。传统的氮素含量检测方法耗时且有损样品,如何高效检测金钗石斛叶片氮素含量是种植企业日益关心的问题。为了快速、无损获取金钗石斛叶片氮素含量,以金钗石斛新鲜叶片为实验样品,在获取其402.6~1005.5 nm高光谱图像和氮素化学检测值后,经感兴趣区域(ROI)分割、光谱预处理,利用偏最小二乘回归(PLSR)、核岭回归(KRR)以及支持向量回归(SVR)等三种个体学习器算法,以及随机森林(RF)、Bagging和Adaboost等三种集成学习算法,针对金钗石斛的氮素含量进行建模。在此基础上构建基于金钗石斛新鲜叶片全波段光谱信息、经过竞争自适应加权算法(CARS)特征提取的特征波段光谱信息的回归预测模型,并进行预测精度对比。结果表明,在基于全波段光谱信息构建模型时,经过多项式平滑算法(SG)预处理的光谱数据建立的RF模型最佳(R_(CV)^(2)=0.9614、RMSE_(CV)=0.0818、R_(P)^(2)=0.9726、RMSE_(P)=0.0633),所有模型R^(2)都达到了0.90以上。基于CARS提取的特征波段构建回归预测模型,Bagging模型具有最高的精确度和稳定性,其中SG-CARS-Bagging预测效果最好(R_(CV)^(2)=0.9387、RMSE_(CV)=0.1000、R_(P)^(2)=0.9535、RMSE_(P)=0.0826),而个体学习器中的KRR和SVR模型精度明显下降。经过CARS算法特征提取去掉了一些重要波段,提高了建模的效率,但是模型的精度有所降低。因此在优化回归模型的特征参数时,必须始终考虑精度和效率之间的平衡。结果表明,RF、Bagging和Adaboost等集成算法比PLSR、KRR和SVR个体学习器算法具有更高的稳定性和预测精度,更适用于高光谱数据的分析与处理,在金钗石斛氮素营养监测方面具有明显优势。

基于酶介导双重指数扩增技术(EmDEA)的小火蚁快速检测方法的开发

小火蚁Wasmannia auropunctata是危害性最严重的入侵蚂蚁之一,对动植物、生态、经济甚至是人类都容易造成严重影响,是我国的重大检疫害虫之一。本研究为实现小火蚁的现场快速精准检测,通过自研程序筛选出小火蚁全基因组中的特异性片段,具有更高的特异性,基于酶介导双重指数扩增技术(EmDEA)筛选了适用的引物、RNA探针,全部反应所需时间小于20 min,并验证了其特异性和灵敏度。结果显示这种方法可在短时间内达到极高检测灵敏度与特异性,最低检出限约为4 ng。这种方法极大程度降低对设备的依赖,简单、快速、特异,为小火蚁的基层检测与现场诊断提供技术支持。

无人机遥感技术在竹林碳储量监测中的应用与展望

竹林作为一种重要的碳汇植被,具有生长迅速、碳固定效率高等优势,对减缓气候变化和碳排放具有重要意义。传统的竹林碳储量监测方法往往依赖地面调查,劳动强度大、效率低、范围有限,难以满足大面积、实时动态监测的需求。近年来,无人机遥感技术凭借其高效、灵活、覆盖广和成本较低的优势,逐渐在林业监测中得到广泛应用。基于此,综述了无人机遥感技术在林业监测中的最新应用进展,分析了不同类型传感器(如多光谱、超光谱、激光雷达等)在获取生物量、碳密度和碳储量信息方面的优劣,探讨了基于遥感数据和机器学习模型的竹林碳储量估算方法。结果表明:无人机遥感技术对于准确估算竹林碳储量具有巨大潜力和应用前景。研究还展望了无人机遥感技术在竹林碳储量监测中的未来发展方向,指出将无人机与地面观测、卫星遥感数据结合,构建多尺度、多源的数据融合方法,有望进一步提高竹林碳储量监测的精度和可靠性。同时,随着人工智能和大数据技术的进步,无人机遥感在竹林碳储量监测中的自动化和智能化应用将不断拓展,为实现精准碳管理和生态保护提供有力支撑。

广东省主要地源性饲料资源开发与应用

近年由于国际局势动荡、国际贸易关系复杂,我国畜禽常用饲料资源尤其是蛋白饲料资源短缺矛盾日益尖锐,因此,除常规饲料粮增产外,充分开发利用现有资源,因地制宜,实现种养结合,也是我国畜牧养殖业实现绿色可持续发展的路径之一。地源性饲料是指经过饲料化加工处理后可规模化饲用的地方性饲料资源,其开发与应用将有助于缓解饲料资源紧缺,降低饲料原料运输成本、减少环境污染及碳排放,降低养殖成本,实现生态养殖和循环健康发展。广东省农作物资源丰富,畜牧业发达,本文主要综述广东省地源性各类饲料资源及分布,对促进本省地源性非常规饲料资源的开发及在畜牧业上推广应用提供参考。

广东省主要地源性饲料资源开发与应用(二)

近年由于国际局势动荡、国际贸易关系复杂,我国畜禽常用饲料资源尤其是蛋白饲料资源短缺矛盾日益尖锐,因此,除常规饲料粮增产外,充分开发利用现有资源,因地制宜,实现种养结合,也是我国畜牧养殖业实现绿色可持续发展的路径之一。地源性饲料是指经过饲料化加工处理后可规模化饲用的地方性饲料资源,其开发与应用将有助于缓解饲料资源紧缺,降低饲料原料运输成本、减少环境污染及碳排放,降低养殖成本,实现生态养殖和循环健康发展。广东省农作物资源丰富,畜牧业发达,本文主要综述广东省地源性各类饲料资源及分布,对促进本省地源性非常规饲料资源的开发及在畜牧业上推广应用提供参考。

基于激光感知的农业机器人定位系统

为解决基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)的农业机器人和自动驾驶农机在机库、大棚等卫星信号弱或无环境下定位精度低甚至无法定位的问题,该研究提出了基于激光感知的农业机器人定位方法。采用二维激光雷达和激光接收器设计了基于激光感知的机器人定位系统,通过二维激光雷达发射扫描激光获取机器人上激光接收器的点云,同时激光接收器感应扫描激光,融合感应扫描激光时间差和激光接收器点云特征,得到移动激光接收器(即农业机器人)的定位。以全站仪测量为参照在大棚内开展验证试验,结果表明,在激光雷达扫描范围内,机器人行驶速度为0.8 m/s时,直线行驶时最大偏差绝对平均值为4.1 cm,最大均方根误差为1.5 cm;曲线行驶时最大偏差绝对平均值为6.2 cm,最大均方根误差为2.6 cm,满足农业机器人在农机库等环境中自动导航所需定位精度要求。

基于高光谱成像技术的青香蕉碰撞损伤检测

针对青香蕉早期轻微碰撞损伤无法用肉眼和RGB图像识别的问题,该研究利用光谱数据与图像信息,实现青香蕉早期轻微碰伤的检测和碰伤程度区分。通过高光谱成像仪获取碰撞损伤试验样品的光谱数据和图像信息,对原始光谱数据进行预处理和异常样本的剔除。通过特征波长提取,获取特征波长下的低维图像中创面区域像素点的分布数据,同时结合全像素点下的光谱反射率数据,将其作为BP神经网络模型的训练集和测试集,建立青香蕉碰撞损伤程度界定的无损检测模型。试验结果表明,利用高光谱技术可以识别肉眼不可见的轻微碰撞损伤,形成的BP神经网络检测模型的总体识别准确率为95.06%,并且可输出碰伤等级的可视化图像。研究为开发青香蕉碰伤快速无损检测系统提供理论依据。

化橘红干燥技术与设备研究现状及对策

化橘红烘干是其生产加工过程中非常重要的一个环节,通过调研化橘红干燥发展现状,合理分析该领域存在的科学与技术问题,为化橘红产业合理化发展提供参考和对策。根据化橘红自身特性,科学调研本领域应用的相关技术装备现状,通过结合化橘红传统干燥工艺和中草药领域现有的干燥方法,对比研究不同干燥方法及装备对化橘红有效成分和品质的影响,并充分考虑适应性和经济性等问题,浅析化橘红干燥装备的技术缺陷和不足,同时对该领域急需解决的关键技术和发展趋向进行合理分析。在当前化橘红干燥行业中,传统烘干房干燥设施和阳光生晒、阴干干燥设施的成本最低,微波干燥和热风干燥设备的效率最高,真空冷冻干燥和变温压差膨化干燥设备对化橘红的有效成分保留最多,但从效率、成本、有效成分损耗等各方面综合分析来看,各干燥设施或设备均存在不足之处,因此需要在探究并掌握化橘红传统干燥工艺流程及参数变化规律的基础上,建立化橘红干燥技术标准和品质等级标准,合理利用各干燥设备的优势,进行联合干燥,将各干燥方式的优势最大化。

土壤孔隙结构检测技术研究现状与展望

土壤孔隙是水气运移和生物运动的通道,在调节土壤肥力和生态功能中起着至关重要的作用。土壤孔隙结构的量化研究是认识土壤结构、明晰孔隙结构与宏观功能关系的前提。然而,受土壤自身复杂性的限制,目前土壤孔隙结构检测技术普遍存在精确度低、重复性差和操作复杂等问题。针对获取和量化土壤孔隙结构中的重点和难点,归纳了现有方法的优缺点、潜在误差源及应用场景。现有方法总体可分为两大类:间接法和直接观察法,间接法是利用土壤中水、气、声、热等特性获得孔隙直径、体积或孔固体表面积等信息,主要包括水分特征曲线法、压汞法、气体吸附法、声波法、热脉冲-时域反射法、变压法、回归分析法等;直接观察法可以通过几何可视化来直接观察土壤孔隙空间,并借助图像处理技术,从图像中提取大量的定量形态学和拓扑描述符进行评估,例如切片观察法、扫描电子显微镜技术、计算机断层扫描技术、核磁共振技术等。对表征土壤孔隙结构的定量化方法进行了总结,梳理了近5年常规统计法、地统计学和分形理论在土壤孔隙结构定量化研究上的应用和成果。最后对今后田间原位土壤孔隙结构检测的发展方向进行了展望,尝试为土壤孔隙结构的现场检测装置研发提供理论参考和新思路。