廣東省典型作物輪作優化組配專家系統

葉延瓊, 王悅, 章家恩,*, 孔旭暉, 秦鐘

廣東省典型作物輪作優化組配專家系統

葉延瓊1,2,3,4, 王悅1, 章家恩1,2,3,4,*, 孔旭暉1,2,3,4, 秦鐘1,2,3,4

1. 華南農業大學資源環境學院, 廣州 510642 2. 廣東省生態循環農業重點實驗室, 廣州 510642 3. 廣東省現代生態農業與循環農業工程技術研究中心, 廣州 510642 4. 農業部華南熱帶農業環境重點實驗室, 廣州 510642

基于廣東省60余種典型作物的生長屬性、經濟效益等基礎數據, 借助Visual Studio 2012運行平臺, 使用C sharp編程語言結合Access數據庫, 開發構建了廣東省典型作物輪作優化組配專家系統V1.0(中國計算機軟件著作權登記號: 2018SR1064279)。此系統可以根據作物的生長屬性, 篩選出某地適宜種植的作物庫, 并根據優選的各種作物的生育期進行優化組合, 輸出可選的作物輪作組配方案; 在此基礎上, 根據作物的經濟效益及相關特定判斷規則, 輸出適宜某地區作物輪作的優化組配方案, 進而為生產者提供作物輪作模式的多元及優化選擇。

專家系統;作物輪作; 優化; 廣東省

0 前言

作物輪作是指在同一地塊上有順序地輪換種植不同作物或輪換采用不同復種方式的種植方式[1], 按種植方式主要分為旱地輪作(如豆麥輪作、糧棉輪作等)和水旱輪作(如稻菜輪作、稻煙輪作等)[2-4]。作為一類重要的農業增產增效技術, 作物輪作在世界農業發展中發揮著重要的作用[5]。在我國, 通過不斷實踐探索, 也逐漸形成了北方以豆麥輪作為主, 南方以糧菜、糧肥輪作為主的典型輪作模式[6]。大量研究發現, 科學合理的輪作可產生顯著的經濟效益、生態效益和社會效益[5], 如輪作使得土壤的團聚度增加, 表層土壤有機質、全氮、速效氮和速效磷的含量上升, 同時也能改善土壤pH值[7-8], 防治或減輕作物病害[9], 從而利于作物生長發育, 增加作物產量。

專家系統是將人類專家的知識和經驗以知識庫的形式存入計算機, 并模仿人類專家解決問題的推理方式和思維過程, 運用知識庫對現實中的問題做出判斷和決策[10,11]。農業專家系統是應用人工智能技術, 根據農業領域的專家知識、技術、試驗數據和模型, 模擬農業專家就某一復雜農業問題進行啟發式推理、判斷以及決策的智能型計算機系統, 并通過推理來解決相關的農業問題[12,13]。農業專家系統是農業信息技術發展的一個重要組成部分, 具有廣泛的應用發展前景[14,15], 涉及栽培、灌溉、施肥、雜草和病蟲害控制等領域[16]。早在1978年, 世界上最早的農業專家系統—大豆病害診斷專家系統(PLANT/DS)在美國問世[11], 到20世紀80年代中期, 隨著農業信息技術的不斷發展, 農業專家系統在國際上得到快速發展, 并從單一的病蟲害防治轉向生產管理、經濟分析、生態環境監測等領域[17]。我國農業專家系統的研究始于20世紀80年代初期, 在包括國家科技攻關等在內的各種科研項目的資助以及各級政府的支持下, 在農業領域相繼開展了大量專家系統的研究、開發以及推廣應用, 取得了可喜成績[12,18]。進入21世紀, 我國農業專家系統應用領域更加廣泛, 主要涉及作物病蟲鼠害形態識別[19]、畜牧業發展[20]、作物高產栽培[21], 作物智能化管理[22]、作物病蟲害診治[23], 雜草識別[24],油茶種植[25]、芒果生產[26]等領域的農業專家系統的應用。上述農業專家系統的開發應用, 一定程度上促進了農業科技成果的轉化, 為發展高產、優質、高效農業作出了積極貢獻。

廣東地處亞熱帶季風氣候區, 光、熱、水資源豐富,適宜種植水稻、蔬菜、甘蔗等栽培作物以及荔枝、龍眼、菠蘿等熱帶亞熱帶水果, 且形成了廣東地區典型的“稻—稻—菜”等多樣化栽培模式。但改革開放以來, 受經濟利益的驅動, 全省耕作制度發生了明顯變化, 單一化種植盛行, 連作現象較為普遍, 土壤酸化板結與連作障礙問題突出, 病蟲害增多, 產量和質量下降。同時, 在省內許多地區, 冬季與早春閑置的耕地較多, 導致資源浪費。因此, 如何合理利用全省的土地資源, 保障全省的糧食安全和生態環境安全, 全面推動綠色農業發展？成為全省農業發展面臨的一個現實問題。為此, 本研究以廣東省現有的輪作模式為基礎, 全省各地區適宜種植的作物為對象, 建立作物屬性數據庫、作物經濟效益數據庫、專家知識庫以及輪作原則標準庫, 開發構建了“廣東省典型作物輪作優化組配專家系統”。通過專家系統的構建, 篩選輸出適宜性強且經濟效益高的輪作模式, 進而為廣東省推廣合理高效的輪作模式、開展優化作物輪作生產等提供科學的決策依據與實踐參考。

1 研究區概況

廣東地處中國大陸最南端, 陸地范圍位于北緯20°09′—25°31′, 東經109°45′—117°20′之間。自東至西依次與福建省、江西省、湖南省、廣西壯族自治區接壤; 毗鄰香港、澳門特別行政區; 西南端隔瓊州海峽與海南省相望。廣東地貌類型復雜多樣, 山地、丘陵、臺地和平原面積分別占全省土地總面積的 33.7%、24.9%、14.2% 和 21.7%。地勢北高南低, 北部多為山地和丘陵, 南部則為臺地和平原。2019年, 全省常住人口11521萬人, 實現地區生產總值107671億元, 其中第一產業增加值4351億元、第二產業增加值43546億元、第三產業增加值59773億元, 三次產業結構比重為4.0:40.5:55.5[27]。

長期以來, 廣東就有在冬季稻田輪作種植白菜、菜心、芥菜、蘿卜等蔬菜的習慣。如在粵西地區的雷州、茂名等地, 主要以雙季稻—冬種模式最為典型, 現有輪作模式主要有“稻—稻—辣椒、稻—稻—甜玉米”等[28]; 在珠三角的珠海、惠州等地, 主要以冬種蔬菜和綠肥作物為主, 包括“稻—稻—西芹、稻—稻—菜心、稻—稻—馬鈴薯”等[29]; 在粵北的英德、連山、始興等地, 主要以單季稻水旱輪作為主, 現有模式包括“甜玉米—晚稻、以及煙稻輪作”等[30]; 而在粵東的汕頭、潮州等地, 則主要以冬季傳統種植為主, 代表性的輪作模式主要有“早稻—晚稻—包心芥菜[31]、稻—稻—馬鈴薯[32]”等。

2 廣東省典型作物輪作優化組配專家系統設計

2.1 系統設計原則

(1)科學性原則: 專家系統設計需充分考慮基礎數據庫的準確性和可靠性, 以及專家知識庫構建和邏輯運算的科學合理性。

(2)可修改原則: 專家系統設計應充分考慮數據庫的結構和內容, 以及系統功能模塊的可修改性, 包括對后臺數據庫結構進行更新、數據庫中所有數據源的更新、設置說明、指導用戶修改等, 以滿足用戶的實際應用需要。

(3)實用性原則: 專家系統設計的最終目的是應用于生產實踐。本專家系統的設計采用圖形用戶界面, 通過菜單、對話框、按鈕等進行人機對話, 力求做到簡單、方便和實用。

2.2 系統設計思路

本專家系統(中國計算機軟件著作權登記號: 2018SR1064279),針對用戶輸入的多項數據進行運算, 對所有數據庫中的每條數據進行多級多層條件判斷, 并將不符合條件的逐步刪除, 符合條件的則保留, 進而得到不同需求條件下的相關結果輸出。具體設計思路與運行流程如圖1所示。

2.3 系統目標

廣東省典型作物輪作優化組配專家系統設計擬實現以下目標: ①提供用戶輸入地區(廣東省21個地級市)適宜種植的作物清單。②提供用戶輸入地區滿足各類條件的輪作模式及優選輪作模式。包括: 所輸入地區的輪作組配方案(有水稻、水旱輪作)、輪作組配優選方案(有水稻、水旱輪作)、輪作組配方案(無水稻、非水旱輪作)、輪作組配優選方案(無水稻、非水旱輪作)。③提供用戶輸入地區的現有輪作模式, 并可與專家系統推理運算輸出的系列優選輪作模式相比較, 供用戶選擇。④實現數據更新與修改, 設置“一票否決”條件, 將用戶需求優先考慮, 輸出與地區資源條件相匹配并滿足用戶需求條件的最優作物輪作模式。

2.4 系統用戶要求

廣東省典型作物輪作優化組配專家系統面向的用戶是: 可獲得所在種植地區相關數據的種植戶或生產經營者以及種植模式決策者。系統用戶需提供地區屬性, 例如地名、有效積溫、日照時數、最熱平均氣溫、最冷平均氣溫、年降雨量、年均相對濕度、可投入資金及可投入勞動力信息, 才可以進行專家系統的使用。如果系統用戶無法提供以上信息, 該專家系統則無法進行運算而輸出上述各種組配方案。如用戶輸入的信息不準確, 輸出結果也將無法保證科學性、準確性和針對性。因此, 本專家系統的用戶必須準確掌握輸入地區的基本屬性數據, 并具備一定的農業知識, 以確保專家系統能夠正確運算、推理與科學輸出結果。

2.5 系統開發及運行環境

系統開發環境包括: 1)系統開發平臺: Visual Studio 2012; 2)數據庫(Access)運行環境: 要求穩定、快速; 3)系統語言(C sharp): 能實現快速開發, 維護方便。系統運行環境包括: 1)操作系統: Windows7/8/10; 2)軟件環境: Microsoft .NET Framework 4.5, Excel 2013及以上版本; 3) 硬件環境: 2GB以上內存, 512MB以上硬盤剩余空間。

3 系統構成

3.1 基礎數據庫的建立

本專家系統的作物數據庫主要存儲作物生長習性和經濟屬性的基礎數據, 所有數據均由Access數據庫保存, 系統運算所需數據均要從相應數據庫中調取, 因此數據庫的完善與準確十分重要。根據作物的種植面積和經濟效益, 本研究搜集了廣東省60余種典型種植作物, 包括早稻、晚稻、玉米等傳統糧食作物, 大豆、馬鈴薯、花生等經濟作物, 菜心、芥藍、大白菜等葉菜類蔬菜以及黃瓜、西紅柿、茄子等瓜果類蔬菜作物等。同時搜集每種作物的生態屬性數據和經濟屬性數據: 其中生態屬性數據包括作物最適宜生長溫度范圍、耐受最低溫、耐受最高溫、生長需求年積溫、年降雨量、日照時數、年均溫、空氣濕度、以及作物生育期數據, 相關數據信息主要來源于相關作物栽培學[33]和蔬菜栽培學著作[34]并結合網絡資料查詢。水旱輪作中水稻生育期限制了部分蔬菜生育期的匹配范圍, 因此作物生育期數據根據輪作作物類型有所調整。經濟屬性數據包括粵西、粵北、珠三角、粵東地區作物產品的市場價格、平均畝產量、畝均投入及所需勞動力數量。其中市場價格數據主要來自于綠果網[35]以及惠農網[36]上有關廣東省各地市的作物及蔬菜價格; 平均畝產量、畝均投入及所需勞動力數量則主要通過《廣東省農村統計年鑒》[37]、《廣東省統計年鑒》[38]等搜集整理以及調查等方式獲取。

圖1 廣東省典型作物輪作優化組配專家系統運行流程

Figure 1 Operation flow of the Crop Rotation Optimization Expert System in Guangdong province

本專家系統基本信息數據庫結構主要由作物屬性表(表1)、作物經濟屬性表(表2)、不宜輪作模式屬性表(表3)、各地區現有輪作模式屬性表(表4)以及用戶信息表(表5)構成。

表1 作物生長屬性結構表

表2 作物經濟生產屬性結構表

表3 不宜作物輪作模式屬性結構表

表4 各地區現有作物輪作模式屬性結構表

表5 專家系統用戶信息結構表

3.2 知識庫的建立

本專家系統的知識庫包括系統運算過程中的判斷決策標準, 并將數據庫之間的數據進行邏輯運算。其中系統知識庫規定: 所輸入地的氣候等環境數據指標與作物生長需求相匹配, 且必須全部滿足, 才可輸出結果進行下一步運算; 作物生育期匹配判斷運算條件為所組配的作物生育期之間的交集是空集, 且其并集小于等于一年才可輸出結果, 并進行下一步運算; 單位面積作物輪作最佳經濟效益判斷運算方法是將每種參與輪作的作物經濟效益相加, 進行從大到小排序, 進而輸出經濟效益最優的作物輪作模式。此外, 專家系統知識庫還設置一票否決判斷條件, 即針對所輸入地區的實際問題, 從勞動力、水資源、資金等方面設定優先考慮條件。知識庫為專家系統的運算、輸出提供科學的邏輯規則, 使得系統輸出結構更加合理、更加符合實際。

3.3 標準庫的建立

標準規則庫能夠減少用戶的盲目性, 以及篩選出專家系統運算而得到的不合理組合。本專家系統遵循“選取吸收土壤養分不同的作物輪作、選取高矮不同、根系深淺不同的作物互相輪作、無相生相克的作物進行輪作”等基本原則和標準, 設置了不宜輪作的作物庫。將輸出作物輪作組配模式與不宜輪作的作物庫進行比對, 若存在不適宜輪作的作物組合, 則此組配模式將被刪除。根據農業科學的相關理論知識和生產實踐經驗, 專家系統中設置的不宜輪作作物的判斷標準設置為:

(1) 茄科和葫蘆科作物(如番茄、南瓜、西瓜等瓜類)不能與煙草輪作;

(2) 同科蔬菜不宜輪作, 如番茄、茄子、辣椒和甜椒等; 白菜、菜心、花椰菜、西蘭花、白蘿卜、櫻桃蘿卜和薺菜; 洋蔥、大蔥、韭菜和蒜; 紅蘿卜、西芹; 各種豆類不宜輪作; 各種瓜類不宜輪作。

將以上原則按輪作模式標準格式載入到專家系統中, 作為不宜輪作模式標準庫, 與系統輸出結果做差比較, 進而篩掉不宜輪作的種植模式。

3.4 系統運行界面

系統壓縮包解壓后打開目錄, 雙擊groupin Debuggroup.exe(圖2)即可啟動軟件。也可建立目錄快捷方式進入“廣東省典型作物輪作優化組配專家系統”界面(圖3)。

點擊“開始”按鈕進入用戶登錄/注冊界面(圖4a), 彈出登錄界面, 第一次使用的用戶輸入用戶名、密碼之后點擊注冊界面, 填寫相關信息, 注冊成功后便可進入使用(圖4b)。已經注冊過的用戶直接點登錄。密碼格式要求6—18位, 第一位必須為字母。通過用戶名與密碼, 記錄用戶的歷史輸入信息, 智能彈出輸入用戶上一次輸入的內容, 進而加快用戶輸入效率。彈出登錄成功界面(圖4c), 點擊確定進入系統主界面。

圖2 專家系統啟動路徑

Figure 2 Thestarting path of the Expert System

圖3 廣東省典型作物輪作優化組配專家系統界面

Figure 3 Interface of the Crop Rotation Optimization Expert System in Guangdong Province

圖4 系統用戶登錄/注冊界面

Figure 4 System user login / registration interface

4 專家系統輸出結果案例分析

廣東省典型作物輪作優化組配專家系統可以根據不同地區輸入的相關數據, 運算輸出相應的模式建議。下面以粵西的湛江地區為例, 展示專家系統的輸出結果。

輸入湛江地區的屬性數據(圖5a), 系統運算結果顯示湛江地區適宜種植的作物有: 早稻、晚稻、空心菜、芥藍、生菜、大白菜、番茄、冬瓜、黃瓜、胡蘿卜、辣椒、苦瓜、絲瓜、四季豆、韭菜、茼蒿等共17種(圖5b)。輪作組配方案117條記錄, 主要輪作模式有四季豆—早稻—晚稻、早稻—晚稻—辣椒、早稻—晚稻—胡蘿卜、黃瓜—早稻—晚稻等(圖6a)。其中, 輪作模式中效益最高的是黃瓜—空心菜—晚稻—大白菜(圖6b)。非水旱輪作模式有節瓜—茼蒿、四季豆—辣椒、苦瓜—胡蘿卜、四季豆—生菜等32種(圖7a)。其中經濟效益最高的是黃瓜—大白菜。與現有模式相同的模式有黃瓜—節瓜、早稻—晚稻—辣椒(圖7b)。

圖5 用戶輸入湛江地區屬性數據界面(a)和系統輸出的湛江地區適宜種植作物清單界面(b)

Figure 5 Attribute data interface input by user in Zhanjiang area(a) and the crop’s list suitable for planting output by the Expert System in Zhanjiang area(b)

圖6 系統輸出的湛江地區輪作模式界面(a)和系統輸出的湛江地區輪作優選模式界面(b)

Figure 6 Rotation mode interface output by the Expert System in Zhanjiang area (a) and interface of crop rotation optimization mode output by Expert System in Zhanjiang area(b)

圖7 系統輸出的湛江地區非水旱輪作模式界面(a)和湛江地區優化輪作模式與現有輪作模式對比界面(b)

Figure 7 Interface of non-paddy-upland rotation mode output by the Expert System in Zhanjiang area (a) and comparison interface between optimized rotation mode and existing rotation mode in Zhanjiang area(b)

5 討論

廣東省典型作物輪作優化組配專家系統能夠輸出滿足廣東省各地區作物生長條件的系列輪作模式, 可在一定程度上指導廣東省現有輪作模式單一化向多樣化栽培的優化調整問題, 為農業生產經營者選擇理想的輪作模式提供決策咨詢服務。但因專家系統適用的區域范圍有限(僅為廣東省),且基礎數據庫構建還存在不完善之處, 導致系統存在一些不足, 需要在今后的工作中加以進一步研究:

(1)氣候條件和經濟效益是決定作物輪作方式的主要因素, 但耕地類型(山地、丘陵、臺地和平原)、土壤類型和理化性狀、植物病蟲害防治(化感、趨避性等)、田間作業的難易程度等也是影響作物輪作的重要要素, 因此在后續研究中, 還需考慮增加氣象數據、土壤理化性質、耕地類型以及田間作業難易程度等數據庫的構建。

(2)本專家系統中涉及的行政區僅限于廣東省的21個地級市, 未能細化到縣級及以下類別, 也未能區分山地、丘陵、臺地和平原等生態環境差異, 適宜作物輪作方案的地理單元可能過大, 導致輸出結果與實際生產應用可能存在較大差距。因此, 在今后的研究中, 需要進一步細化研究的地理單元, 考慮更多更細致的生態環境條件。

(3)本專家系統中的作物數據庫主要是針對廣東省內典型作物進行選擇性的數據搜集, 很多非典型作物在構建原始作物數據庫時被排除, 且作物數據庫并未按照地區作物種植面積的大小進行統計。因此, 今后需對專家系統的作物數據庫進行擴充和完善, 即擴大系統的作物覆蓋范圍, 并設置用戶參考數值, 同時開展部分田間試驗(尤其是一些新作物輪作組合)的驗證工作, 盡量做到系統輸出結果更加科學、更能滿足實際需求、更具可操作性。

6 結論

通過收集廣東省60余種典型作物的相關數據, 建立了作物生長屬性數據庫、作物經濟效益數據庫、專家知識庫以及輪作原則標準庫。基于Visual Studio 2012平臺, 構建了“廣東省典型作物輪作優化組配專家系統V1.0”。專家系統可完成以下功能: 通過輸入所在地區的屬性數據, 根據作物生長屬性, 可以輸出地區適宜種植作物清單; 根據適宜種植作物生育期匹配, 可以輸出地區可供選擇的輪作組配方案; 根據農作物生產的經濟效益數據庫進行運算, 可輸出地區經濟效益較優的作物輪作組配的優化方案; 通過設置“一票否決”判斷功能, 例如可將勞動力需求、資金規模以及當地種植習慣等作為一票否決的條件而刪除不適宜上述條件的輪作模式; 將系統輸出的某地區作物輪作組配方案與該地區現有輪作模式庫以及不宜輪作模式庫進行比對, 進而可刪除并篩選得到切合當地實際需求的輪作模式。此外, 系統還設置了用戶可選擇性修改數據庫的功能, 對于用戶有異議的輸出結果, 系統可給出原始數據進行參照校核或修正, 以進一步提高專家系統輸出結果的科學性及準確性。

[1] 曹敏建. 耕作學(第二版)[M]. 北京: 中國農業出版社, 2013.

[2] 黎秀娟, 黃礎平. 桂西北稻薯輪作模式與紅薯高產栽培技術[J]. 廣西農學報, 2012, 27(1): 71–72.

[3] 劉沛松, 李軍, 賈志寬, 等. 不同草田輪作模式對土壤養分動態的影響[J]. 水土保持通報, 2012, 32(3): 81–85.

[4] 周春火. 不同復種方式對水稻生長發育和土壤肥力影響研究[D]. 南昌: 江西農業大學, 2012.

[5] 黃國勤. 論作物輪作的效益[J]. 耕作與栽培, 2008, (4): 1–3.

[6] 楊濱娟, 黃國勤, 陳洪俊, 等. 稻田復種輪作模式的生態經濟效益綜合評價[J]. 中國生態農業學報, 2016, 24(1): 112–120.

[7] TAMSINA J. Productivity and management of rice–wheat cropping systems: issues and challenges[J]. Field Crops Research, 2001, 69(2): 93–132.

[8] 熊云明, 黃國勤, 王淑彬, 等. 稻田輪作對土壤理化性狀和作物產量的影響[J]. 中國農業科技導報, 2004, 6(4): 42–45.

[9] MAITI D, SINGH R K, VARIAR M. Rice-based crop rotation for enhancing native arbuscular mycorrhizal (AM) activity to improve phosphorus nutrition of upland rice (L.)[J]. Biology and Fertility of Soils, 2012, 48(1): 67–73.

[10] 張彬露. 農業專家系統概述與優化研究[J]. 農村經濟與科技, 2020, 31(15): 341–343.

[11] 陳步英. 專家系統在農業中的應用[J]. 中外企業家, 2020, (19): 135.

[12] 周智浩, 王宏燕. 智能化農業專家系統開發設計與研究[J]. 現代化農業, 2011, (10): 48–50.

[13] 石琳, 陳帝伊, 馬孝義. 專家系統在農業上的應用概況及前景[J]. 農機化研究, 2011, (1): 215–218.

[14] 吳潤方, 王魯. 農業專家系統應用綜述[J]. 科技廣場, 2016, (3): 179–181.

[15] KikasT, BunceR G H, KullA, et al. New high nature value map of Estonian agricultural land: Application of an expert system to integrate biodiversity, landscape and land use management indicators[J]. Ecological Indicators, 2018, 94: 87–98.

[16] Ganesan V. Agricultural expert system for the diagnosis of pests and diseases[C]//Fifth International Workshop on Artificial Intelligence in Agriculture, Cairo, Egypt, 2004.

[17] 劉衛華, 張順, 許家來, 等. 農業專家系統應用現狀與前景展望[J]. 農業災害研究, 2015, 5(2): 52–54.

[18] 于涵, 張會波, 林思伽. 我國農業專家系統研究進展[J]. 現代化農業, 2015,(7): 59–61.

[19] 姚玉霞, 陳桂芬, 侯元村, 等. 水稻病蟲害診治智能化專家系統[J]. 吉林大學學報(信息科學版), 2003, 21(4): 378–381.

[20] Liang T g, Chen Q g, Ren J z. A GIS-based expert system for pastoral agricultural development in Gansu Province, PR China[J]. New Zealand Journal of Agricultural research, 2004, 47: 313–325.

[21] 米湘成, 鄒應斌. 水稻高產栽培專家決策系統的研制[J]. 湖南農業大學學報(自然科學版), 2002, 28(3): 188–191.

[22] 閆玉棟, 張德富, 閆政敏. 小麥管理專家系統在生產中的應用[J]. 中國種業, 2004, (12): 48–49.

[23] 張敏. 基于模糊理論的甜瓜病蟲害診治專家系統研究[J]. 安徽農業科學, 2011, 39(24): 15170–15171.

[24] 肖桂云, 秦樹文. 基于模糊推理的壩上地區溫室雜草識別專家系統的開發[J]. 農機化研究, 2012, 34(5): 188–190.

[25] 周妮, 丁湘陵, 錢瑩晶. 農業專家系統在武陵山片區油

茶種植中的應用[J]. 懷化學院學報, 2017, 36(5): 50–53.

[26] 李貴利, 周淼, 杜邦, 等. 攀枝花市芒果農業專家系統的建立與應用[J]. 攀枝花科技與信息, 2014, 39(3): 35–38.

[27] 廣東省統計局. 廣東統計年鑒（2020）[M]. 北京: 中國統計出版社, 2020.

[28] 何春玲, 趙宇, 張德偉, 等. 茂名市雙季稻辣椒甜玉米一年四熟輪作套作栽培模式(R/OL). (2020-03-19) [2020-12-30]. https://www.sohu.com/a/381460201_120046892.

[29] 肖婉琦, 陳薇. “稻-稻-薯”高效產糧模式釋放“粵西糧倉”超百萬畝土地潛能[N/OL].南方農村報, 2020-04-28 [2021-01-18].http://wap.nfncb.cn/show-730-1197287-1.html.

[30] 許井養. 粵北山區現代煙稻輪作農業模式和關鍵技術[J]. 廣東農業科學, 2010, 37(6): 48–49.

[31] 吳悅宏, 李歆華, 林維平. 粵東地區冬種包心芥菜技術[J]. 上海蔬菜, 2006, (2): 33–33.

[32] 李小波, 索海翠, 安康, 等. 粵東沿海雙季水稻施肥減量對冬種馬鈴薯的影響[C]//2017中國作物學會馬鈴薯專業委員會會議, 貴州畢節, 2017.

[33] 王榮棟, 尹經章. 作物栽培學(第2版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2015.

[34] 程智慧. 蔬菜栽培學各論[M]. 北京:高等教育出版社, 2010.

[35] 綠果網[R/OL]. (2020-08-15)[2021-01-20]. https://www. lvguo.net/baojia/area/2500.

[36] 慧農網[R/OL]. (2020-08-20)[2021-01-20]. https://www. cnhnb.com/hangqing/q-0-0-0-19/.

[37] 廣東省統計局. 廣東統計年鑒(2016—2018年)[M]. 北京: 中國統計出版社, 2018.

[38] 廣東農村統計年鑒編輯委員會. 廣東農村統計年鑒(2016—2018年)[M]. 北京: 中國統計出版社, 2018.

Typical Crop Rotation Optimization Expert System in Guangdong province

YE Yanqiong1,2,3,4, WANG Yue1, ZHANG Jia’en1,2,3,4,*, KONG Xuhui1,2,3,4, QIN Zhong1,2,3,4

1. College of Natural Resources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China 2. Guangdong Provincial Key Laboratory of Eco–Circular Agriculture, Guangzhou 510642, China 3. Guangdong Engineering Research Center for Modern Eco-agriculture and Circular Agriculture, Guangzhou 510642, China 4. Key Laboratory of Agro-Environment in the Tropics, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Guangzhou 510642, China

Based on the basic data of over 60 typical crops’ growth attributes and economic benefits in Guangdong province, the “Guangdong Province's Typical Crop Rotation Optimization Expert System V1.0” was established by using the Visual Studio 2012 platform and the C sharp language programming combined with Access database. The Expert System can output the list of appropriate crops to be planted in the specific areas of Guangdong province according to the crop growth attributes; then it can further combine growing season of the recommended crops to provide crop rotation matching schemes for the appropriate crops in the corresponding areas; after that, it can also present a final optimal crop rotation plan by considering with better economical incomes for the specific area according to the crop market price database. This Expert System can provide diversified and optimal options of crop rotation mode for producers and related decision-makers.

Expert System, crop rotation, optimization, Guangdong province

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.06.009

S126

A

1008-8873(2022)06-073-09

2021-03-26;

2021-05-09

廣東省現代農業產業技術體系建設項目(2018LM1100, 2019KJ105); 廣東省科技計劃項目(2016A020210094, 2017A090905030); 廣東省惠城區絲苗米產業園、連山縣絲苗米產業園及羅定市絲苗米產業園等科技支撐服務項目

葉延瓊(1976—), 女, 博士, 副教授, 主要從事GIS、生態服務與生態規劃方面的教學與研究工作, E-mail: llyeyq@scau.edu.cn

通信作者:章家恩, 男, 博士, 教授, 博士生導師, 主要從事生態學等方面的教學與研究工作, E-mail: jeanzh@scau.edu.cn

葉延瓊, 王悅, 章家恩, 等. 廣東省典型作物輪作優化組配專家系統[J]. 生態科學, 2022, 41(6): 73–81.

YE Yanqiong, WANG Yue, ZHANG Jia’en, et al. Typical Crop Rotation Optimization Expert System in Guangdong province[J]. Ecological Science, 2022, 41(6): 73–81.