大田作物

评估遥感模型在不同水稻基因型间的可转移性，用于氮肥监测和产量预测。

用无人机图像修复残膜遮挡并预测卷曲程度，评估棉田残膜污染。

研究高速离心式玉米排种器充种与回种的协同机理，基于耦合数值模拟。

提出Swin-SPVDNet混合CNN-Transformer网络，实现甘薯病毒病轻量级实时检测。

提出迁移学习与多分支中间融合深度网络，利用多尺度多模态遥感监测小麦氮浓度。

提出基于绿蓝通道特征增强的水稻幼苗光水胁迫诊断方法。

Yingjie Song、Yi Song、Qiusu Wang 发表论文。基于2012—2023年中国粮食主产县面板数据,将2020年"国家数字乡村试点项目"作为准自然实验,采用双重差分模型评估该政策对粮食安全韧性的影响及其机制。结果显示:数字乡村发展对粮食安全韧性具有显著驱动效应,在南方地区、劳动资源丰富地区、经济发展水平较低地区效应更显著。机制分析表明,数字乡村发展通过规模化粮食经营和农业技术进步增强粮食安全韧性;资源配置效率和财政透明度对数字乡村发展影响粮食安全韧性起正向调节作用。

原文标题: Artificial intelligence for food security or digital inequality? Quantifying the global trade-offs between agricultural productivity, social inclusion, sustainable livelihoods, and responsible land stewardship。作者: Moussa El Jarroudi (University of Liège, SPHERES Research Unit)。作者基于来自112个国家1276项研究的全球证据综合，挑战「技术成功自动带来粮食系统转型」的广泛假设，提出「人工智能粮食安全悖论理论(AIFSP Theory)」新概念框架，认为算法性能、生产力、运营效率的提升往往超过相应的粮食安全、生计韧性、社会公平和环境可持续性收益。结合系统综述方法与分层贝叶斯荟萃分析、网络荟萃分析、结构方程模型、可解释机器学习与至2050年的蒙特卡罗模拟，并开发「人工智能-粮食安全-公平-土地责任指数(AI-FSELR)」多维度框架。结果显示：虽然AI技术显著提升农业生产力(+24.8%)、资源利用效率(+18.9%)与农场收入(+13.8%)，但粮食安全(+8.6%)与社会公平(+5.4%)的收益较小。治理质量、数字可及性、推广服务、可负担性与农民培训成为比算法复杂性更重要的社会成果决定因素。未来情景表明，到2050年包容性和治理驱动的AI路径可使社会效益增加40%以上。

新疆农业大学邱浩等学者在《MDPI Agronomy》发表论文,提出低成本快速构建田间棉花3D点云并评估冠层性状的技术堆栈。针对传统3D数据采集成本高、处理时间长、运营效率低等瓶颈,集成快速重建算法与基于地面控制点(GCP)的尺度恢复机制,能够以低成本和短时间从UAV航拍图像生成真实尺度3D点云。仅使用141张UAV影像和约20分钟重建时间即可高效重建两个5.5m×5.5m棉花小区的高质量尺度精确点云,在重建效率和点云完整性方面均显著优于SfM-MVS和Instant-NGP;研究进一步量化分析收获期冠层高度变异系数、孔隙度分布和冠层体积分数,为精准栽培管理与机械化兼容种植提供数据支持。

学者Gao等在《Nature》子刊《Humanities and Social Sciences Communications》发表论文,基于2010—2022年30个省份的面板数据,采用熵值法测算农业数字化与粮食安全水平,运用耦合协调度模型与相对发展模型识别协调类型及演化特征;基于Dagum基尼系数和Moran I指数考察耦合协调度的空间分异特征;最后运用障碍度模型识别约束耦合协调度提升的障碍因素。研究发现:(1)耦合协调度与相对发展水平呈上升趋势,呈粮食主销区大于粮食主产区大于粮食产销平衡区格局;(2)空间动态差异方面,总体差距逐步缩小,三大功能区之间差距是主要来源;(3)主要障碍因素为数字化技术应用、数字发展活力、资源安全与质量安全。

华北大学Zhang等基于EfficientNet与FPN多尺度特征融合构建田间害虫智能检测框架:EfficientNet作为轻量级注意力嵌入骨干网络提取层次特征,集成多尺度检测与分层FPN融合以提升微小、不显眼的害虫识别性能。在37种田间作物常见害虫上的实验表明,所提模型在IoU阈值0.5下的平均精度([email protected])达到98.89%、平均识别错误率1.57%、平均推理时间仅0.048秒/图像,在检测精度和实时性能间取得平衡,为田间害虫监测提供轻量、可靠、自动化的监测解决方案,促进数据驱动、精准的害虫管理,推动可持续绿色精准农业。

中国农科院烟草所病虫害绿色防控创新团队首次揭示微量生物源纳米碳(BNC)通过HY5介导的地上-地下信号传导与根际微生物组重塑,实现花生氮肥减施30%不减产的全新机制。BNC通过增强光合电子传递、缓解氧化胁迫,激活硝酸盐与铵转运蛋白促进氮吸收,并重编程根系分泌物招募硝化螺旋菌、芽单胞菌等氮循环微生物。田间试验氮肥利用率提高16.0%、温室气体排放降低34.8%。BNC源自农业废弃物、成本极低、可降解、可穿透植物屏障,有望作为农药或生物农药的纳米载体,实现靶向递送与缓释减量。

江苏省农科院玉米研究中心联合南京市蔬菜科学研究所鲜食玉米育种团队,利用快中子诱变技术创制玉米突变体,经大规模系统筛选与精准鉴定,获得"糯甜同粒"新型种质资源,实现同一籽粒中甜味与糯性的时空动态结合。研究通过图位克隆与等位互补测验鉴定控制该性状的关键基因,结合转录组学与代谢组学等多组学手段系统解析其调控糯甜同粒表型的分子机制,针对优良等位变异设计功能性分子标记,通过回交选育将其导入优良糯玉米自交系,最终育成性状稳定、均匀一致的新型糯甜玉米组合"苏糯味甜218"。

中国农业科学院作物科学研究所特色农作物优异种质资源发掘与创新利用创新团队联合国内外单位,构建全球首个高质量绿豆图泛基因组。从全球580份绿豆种质资源中筛选出11份代表性材料,组装构建首个绿豆图泛基因组,鉴定出调控黄酮代谢合成、增强绿豆抵抗害虫豆象的关键基因。前者通过启动子插入及编码区突变调控黄酮积累,与荞麦黄酮合成调控机制一致;后者启动子缺失变异增强基因表达、抑制关键抗虫降解酶活性、维持种皮结构完整。成果发表在《自然·遗传学(Nature Genetics)》。注:本成果基于11份代表性核心种质,实际育种应用仍需更广泛的验证。

稻田定点杂草管理相比传统广域喷药可大幅减少除草剂用量,但现场部署受三大挑战制约:冠层下GNSS退化的稳健作物行导航、稻与形态多样化杂草的实时视觉区分、将稻误识为杂草的不可逆错误代价。本研究提出AgriNav,围绕四个ROS耦合模块构建集成自主拖拉机系统:用于稻检测的WeedDet PyTorch重实现、并行轻量级168万参数CNN-FPN变体(带非对称类加权)、通过硬编码置信门否决保护稻类的逆逻辑判别模块,以及融合GNSS/IMU/轮式里程计的6状态恒定速度转向率扩展卡尔曼滤波。主要系统级贡献是LiDAR-相机融合桥,利用导航LiDAR做ROI约束、世界坐标投影、地面平面滤波和双向置信融合,无额外硬件成本。

种子活力是种子质量与发芽潜力的关键指标,传统活力检测方法如四唑染色具有破坏性且需3-7天高强度人工操作,成为大规模播前筛选的关键瓶颈。本研究提出SeedFocusNet,集成浅层特征提取模块与基于Focal Loss的分类骨干网络,旨在增强对难以区分的高活力种子的识别。超参数通过Optuna框架结合贝叶斯优化在验证集上自动优化,ResNet50被选为最优架构。在测试集上对高活力种子识别的精确率达到74.39%,召回率达到54.46%。温室出苗实验进一步验证了SeedFocusNet筛选出的种子在同一品种内不同储藏时长下均表现出更高的出苗率。

为满足大豆-玉米带状复合种植中差异化施药需求,本研究开发了基于实时处方图解析、时空喷嘴匹配与延时补偿的带状变量喷药系统。使用ArcMap生成具有预定施药量级别的模拟处方图,基于高精度RTK-BDS定位建立田间坐标转换模型并结合SRAM预加载实现快速处方矩阵寻址;开发喷嘴空间位置预测模型与前向延时补偿控制算法,减少动态作业中由定位偏移、执行器响应滞后和液压延迟引起的边界错位。带状变量喷药试验中延时补偿后平均边界偏移由0.69米降至0.29米;大豆与玉米带不同施药量级下平均流量控制精度均超95%,流量变异系数均低于6%。

设置7组氮肥分施处理,对地面高光谱与UAV多光谱协同监测进行评估;N3分施方案在拔节期UAV-NDVI与籽粒产量相关性最强(r=0.717,p<0.01),实现产量最大化与叶养分动态同步。

提出全局-局部双流融合网络,叠加注意力机制+Grad-CAM可视化+大语言模型农艺建议;Dataset-1准确率99.55%、五折交叉验证98.91%±0.47,跨数据集九类公共病害准确率达90.80%。

北京市农林科学院联合中国农业科学院烟草研究所在山东滨海盐渍区开展 14 块玉米与 13 块大豆试验,基于 UAV 多光谱与偏最小二乘路径建模(PLS-PM)融合基线土壤盐分与叶面积指数、株高、SPAD、覆盖度,构建盐胁迫响应指数 SSRI;SSRI 与产量呈显著负相关(r=−0.670 至 −0.764),EN 模型在玉米拔节期 R²=0.774、PLSR 在开花期 R²=0.819,生成的空间 SSRI 地图可捕捉田间异质性,为盐渍农业 UAV 作物胁迫监测与精准管理干预评估提供概念验证框架。