甘肅馬鈴薯專家系統(tǒng)及其推廣應用探討

趙婧 柴守璽 李星

摘要：闡述了甘肅馬鈴薯專家系統(tǒng)的主要內(nèi)容和功能，分析了馬鈴薯專家系統(tǒng)的突出特點及其應用過程中面對的脅迫和應用前景。探討提出了甘肅馬鈴薯專家系統(tǒng)推廣應用的途徑：上手專業(yè)技術(shù)人員，成為技術(shù)工具;入戶新型經(jīng)營主體，成為良師益友;進入行業(yè)管理部門，成為決策依據(jù);加入農(nóng)業(yè)社會化服務組織，成為聯(lián)接媒介。

關(guān)鍵詞：甘肅;馬鈴薯;專家系統(tǒng);推廣應用

中圖分類號：S532? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? 文章編號：1001-1463（2019）06-0077-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2019.06.017

馬鈴薯是甘肅省三大糧食作物之一，在全省農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟中占有重要地位。全省馬鈴薯種植面積自 2011 年以來一直穩(wěn)定在 67.0 萬 hm2左右，總產(chǎn)量為 1 000 萬 t 左? ? 右[1 ]。2015年1月國家農(nóng)業(yè)部正式啟動馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略[2 - 3 ]，將馬鈴薯與水稻、小麥、玉米并列為中國四大主糧。隨著馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的提出和農(nóng)產(chǎn)品供求形勢的變化，馬鈴薯已由解決溫飽的糧食作物轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾募Z、菜、加工等多種用途的兼用作物，把馬鈴薯納入主食，有助于推進農(nóng)業(yè)供給側(cè)和需求側(cè)的有效對接。近年來，在各級政府的高度重視下，馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略正在實施之中，主糧化將成為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上的一次重大革命。馬鈴薯具有產(chǎn)量高、耐瘠薄、抗干旱、適應性強、避災減災、比較效益高等特點，現(xiàn)已成為甘肅實施新形勢下糧食安全戰(zhàn)略、保障糧食安全的主要糧食作物，具有良好的發(fā)展前景。尤其是隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的不斷深化，馬鈴薯也由抗旱救災作物發(fā)展成為支持農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展，促進農(nóng)民增收致富的經(jīng)濟作物，種植面積逐年擴大。為加快推動甘肅省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，通過對各地馬鈴薯專家系統(tǒng)進行分析[4 - 8 ]，在消化吸收各地研制經(jīng)驗的基礎(chǔ)上[9 - 10 ]，針對甘肅省馬鈴薯生產(chǎn)現(xiàn)狀及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題，并結(jié)合應用需求，我們將計算機技術(shù)與馬鈴薯相關(guān)的農(nóng)業(yè)知識進行有機的結(jié)合，開發(fā)出了甘肅馬鈴薯專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有清晰美觀的多媒體人機交互界面和方便的查詢與搜索功能，整個系統(tǒng)操作靈活、方便，易于掌握和推廣。甘肅馬鈴薯專家系統(tǒng)的廣泛應用，不僅填補了甘肅省馬鈴薯專家信息系統(tǒng)的空白，而且大大促進了新技術(shù)、新成果的推廣，對甘肅省的馬鈴薯生產(chǎn)具有深遠的意義。

1? ?系統(tǒng)內(nèi)容

甘肅馬鈴薯專家系統(tǒng)在吸納國內(nèi)相關(guān)省市成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上開發(fā)完成。在軟件設計中，以互聯(lián)網(wǎng)、移動設備為支撐，兼顧了理念的超前性、儀器的通用兼容性、系統(tǒng)的先進性、模式的集成性。在數(shù)據(jù)的收集及知識層面方面，縱向兼顧了推廣技術(shù)、專家知識和科技成果等各個方面;橫向涉及到省內(nèi)外、行業(yè)之間各個類型。在內(nèi)容層面上，包含了基本常識、知識角、栽培技術(shù)、相關(guān)企業(yè)介紹等。在時間層面上，貫穿到過去、現(xiàn)在、未來各個時期。在架構(gòu)構(gòu)建中，采用REST面向資源的架構(gòu)體系，按業(yè)務應用層、業(yè)務服務層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層4個層級構(gòu)建，每個層之間相互獨立，層和層之間自上而下交互，完成各自的功能[11 ]。在使用和互動平臺搭建中，兼顧了網(wǎng)絡的暢通、操作的簡便、運行的高效、維護的容易等因素。

2? ?系統(tǒng)特點

2.1? ?設計理念超前， 技術(shù)模式先進，軟件系統(tǒng)成熟

甘肅馬鈴薯專家系統(tǒng)，在系統(tǒng)的設計方面，對比篩選出了先進的結(jié)構(gòu)、對應的構(gòu)架、流暢的模塊、配套的設備。數(shù)據(jù)顯示方面，選擇了文字、圖片、聲音、影像、視頻等多個板塊，滿足了不同對象、不同設備和不同系統(tǒng)的需求，且條理清楚、層次分明，同時增加了互動交流板塊。應用軟件開發(fā)方面，所采用的技術(shù)數(shù)據(jù)、專家知識、科技成果都是經(jīng)過示范推廣的成熟技術(shù)，應用系統(tǒng)通過了嚴格的測試。因此，該系統(tǒng)具有設計理念超前、技術(shù)模式先進和軟件系統(tǒng)成熟的特點[7， 12 ]。

2.2? ?符合甘肅馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實際

甘肅馬鈴薯專家系統(tǒng)充分考慮了甘肅氣候生態(tài)類型復雜、土壤類型繁多、降雨稀少且分布不均、海拔差異較大，以及各地不同的種植習慣、生產(chǎn)條件等多方面因素。也充分考慮了現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、移動、信息技術(shù)，以及設施設備等現(xiàn)狀;同時考慮了農(nóng)業(yè)技術(shù)人員、種植農(nóng)戶的技術(shù)水平和科技素質(zhì)。系統(tǒng)貼近馬鈴薯生產(chǎn)的實際，具有符合甘肅馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的特點[13 ]。

2.3? ?滿足馬鈴薯規(guī)?；?、區(qū)域化種植要求

專家系統(tǒng)充分考慮了馬鈴薯種植大戶、家庭農(nóng)場和專業(yè)合作社等新型經(jīng)營主體大量涌現(xiàn)的趨勢，設計的信息決策模塊更加注重適度規(guī)模種植，集約經(jīng)營。也充分考慮了甘肅馬鈴薯河西、中部、隴東、隴南及高寒五大生產(chǎn)區(qū)域的特點，根據(jù)種植區(qū)的環(huán)境、氣候條件，決策馬鈴薯栽培管理技術(shù)措施，為馬鈴薯種植提供專家水平的指導。同時，系統(tǒng)突出了用戶品種選擇決策、播期決策、施肥決策、合理密植決策、病害診斷和蟲害診斷決策等重點需求，在指導本省馬鈴薯產(chǎn)地向優(yōu)勢區(qū)域集中、種植向規(guī)?；l(fā)展等方面具有明顯的特點[14 ]。

2.4? ?符合農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的要求

在專家系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)品種收集中，充分挖掘了多年的品種資源，全面收集了適宜于甘肅栽培的品種，兼顧馬鈴薯品種在早、中、晚不同熟期，菜用、熟食快餐、淀粉加工不同用途等類型。在指導種植戶選擇新優(yōu)馬鈴薯品種，優(yōu)化品種結(jié)構(gòu)和區(qū)域布局，充分發(fā)揮不同生態(tài)類型區(qū)域優(yōu)勢，挖掘馬鈴薯生產(chǎn)潛力，特別對滿足農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革和市場需求針對性極強，具有明顯特點。

2.5? ?設備通用， 操作方便

系統(tǒng)選擇了先進實用的儀器設備，充分考慮了不同設備的融合及不同媒介終端的兼容。決策推理模塊設計中，既考慮了單項內(nèi)容，又考慮了系統(tǒng)模式;既考慮了實物，又考慮了技術(shù);同時，選擇常規(guī)設施設備就能正常運轉(zhuǎn)，會用手機、電腦的人員就能使用[15 ]，具有設備通用，操作簡單方便的特點。

3? ?系統(tǒng)應用過程中面對的脅迫

3.1? ?自然條件差等客觀因素造成的脅迫

甘肅干旱、高寒等自然條件嚴酷，降水量少且分布不均，海拔高且差異大。加之土地類型多樣、交通設施落后、農(nóng)戶經(jīng)營規(guī)模小。這些都對馬鈴薯專家系統(tǒng)信息采集、數(shù)據(jù)整理、模塊集成及決策推理帶來影響。同時，由于干旱、霜凍、冰雹等自然災害頻發(fā)，對專家系統(tǒng)決策方案的落實也造成脅迫。

3.2? ?生產(chǎn)條件差帶來的脅迫

甘肅經(jīng)濟欠發(fā)達，生產(chǎn)條件較差，種植規(guī)?；潭鹊停柿λ讲町惔?，不同農(nóng)戶投入水平差異較大[16 ]。系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理，方案的決策，無法細化到各個層級及各種類型，針對性、精準性受到影響。受制于不同農(nóng)民的生產(chǎn)條件和管理水平的脅迫，專家系統(tǒng)決策方案的落實也會受到影響。

3.3? ?專業(yè)技術(shù)人員、 農(nóng)民科技水平造成的脅迫

甘肅地處內(nèi)陸，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展、科學技術(shù)進步等落后于中東部發(fā)達省區(qū)，不論是行政管理部門、社會各界，農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣從業(yè)人員，整體觀念、農(nóng)業(yè)科技意識比較落后，對馬鈴薯專家系統(tǒng)的開發(fā)和應用的認識程度較低，接受程度比較差，也是必須充分考慮的脅迫因素[17 ]。

3.4? ?市場波動，比較效益低等發(fā)展環(huán)境造成的脅迫

馬鈴薯種植集中在甘肅省干旱山區(qū)，產(chǎn)量相對比較低。同時，由于單位面積用種量和產(chǎn)品絕對數(shù)量都比較大，導致生產(chǎn)、運輸成本較高，比較效益低。另一方面，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的投資高、生產(chǎn)投入大、周期長、效益低，加之產(chǎn)品受到市場需求和價格波動的影響程度較高，直接影響著種植大戶和農(nóng)民種植馬鈴薯的積極性，影響著馬鈴薯生產(chǎn)投入和機械購置的主動性，影響著馬鈴薯專家系統(tǒng)的選擇和推廣應用的迫切性，這也是需要考慮的一個方面。

3.5? ?農(nóng)業(yè)投入品種類繁多、 質(zhì)量差異造成的脅迫

目前，市場供應的化肥種類繁多，有通用型，也有專用型，有無機的，也有有機的，但缺乏綠色生態(tài)產(chǎn)品。供應的地膜樣式雜亂，有寬幅的，也有窄幅的，有薄的，也有厚的，但缺乏功能性、低成本的可降解地膜。供應的農(nóng)藥品牌多樣，有晶體、粉劑、水劑和霧劑，但缺乏高效低毒低殘留的產(chǎn)品。供應的儀器設備、農(nóng)業(yè)機械款式多樣，質(zhì)量、作業(yè)效率相差懸殊，缺乏質(zhì)優(yōu)價低的產(chǎn)品。所有的農(nóng)業(yè)投入品，品牌雜亂，質(zhì)量參差不齊，給馬鈴薯專家系統(tǒng)開發(fā)數(shù)據(jù)采集處理和整理分析造成影響，同時對馬鈴薯專家系統(tǒng)決策方案的落實和成效的發(fā)揮帶來脅迫。

4? ?系統(tǒng)應用前景展望

4.1? ?馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展大勢所趨

在信息技術(shù)日益發(fā)展的今天，最大程度地將馬鈴薯生產(chǎn)與先進科學技術(shù)結(jié)合起來，使我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向高度綜合的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)是一個十分有用的工具。可以預見，用以農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)為重要手段的智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)指導農(nóng)戶，推廣先進的農(nóng)業(yè)技術(shù)，是未來社會農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別是馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢[18 ]。

4.2? ?推廣應用潛力巨大

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的推進，以家庭農(nóng)場、種植大戶和專業(yè)合作社為主的新型經(jīng)營主體的大量涌現(xiàn)，生產(chǎn)方式逐步發(fā)生轉(zhuǎn)變及栽培向標準化發(fā)展，種植向規(guī)模化邁進。農(nóng)村勞動力結(jié)構(gòu)也逐年發(fā)生變化，生產(chǎn)者向職業(yè)農(nóng)民轉(zhuǎn)變。同時，由于農(nóng)業(yè)技術(shù)人員數(shù)量相對缺乏，技術(shù)服務覆蓋面相對較小，無法滿足技術(shù)服務的需要。因此馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要專家系統(tǒng)，新型經(jīng)營主體渴望專家系統(tǒng)，這為馬鈴薯專家系統(tǒng)推廣應用提供了廣闊空間。

4.3? ?相關(guān)部門技術(shù)所需

馬鈴薯專家系統(tǒng)積累了全省馬鈴薯栽培多年的技術(shù)數(shù)據(jù)，匯集了幾乎所有專家的知識和科技成果，可分析推理出多種種植方 案[7 ]?？梢哉f專家系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣、科研和教學部門，農(nóng)業(yè)社會化服務組織，在技術(shù)推廣和科技項目實施中，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析、宏觀決策，以及組織技術(shù)觀摩交流、技術(shù)培訓的有型抓手、技術(shù)幫手和決策工具，可滿足馬鈴薯產(chǎn)業(yè)相關(guān)部門的多種現(xiàn)實所需。

4.4? ?生產(chǎn)者用戶的技術(shù)所求

馬鈴薯專家系統(tǒng)把信息服務、技術(shù)咨詢與提供優(yōu)質(zhì)專用品種、農(nóng)藥、化肥等技術(shù)物化手段相結(jié)合，即開藥方又抓藥，為農(nóng)民提供產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后的全程化服務，執(zhí)行容易。系統(tǒng)通過一個光盤，或現(xiàn)成的網(wǎng)絡和移動終端，就能進行高水平的技術(shù)服務，就能面對面的與知名專家互動交流，操作簡單，是廣大馬鈴薯種植戶的現(xiàn)實所求。

5? ?馬鈴薯專家系統(tǒng)的推廣應用途徑

5.1? ?上手專業(yè)技術(shù)人員， 成為技術(shù)工具

讓專業(yè)技術(shù)人員學習掌握專家系統(tǒng)，自覺應用馬鈴薯專家系統(tǒng)，指導他們的技術(shù)研發(fā)、科技成果轉(zhuǎn)化、技術(shù)模式集成，以及馬鈴薯生產(chǎn);作為手段遠距離開展技術(shù)服務;作為平臺支持專業(yè)技術(shù)人員相互交流，向?qū)＜易稍?，提高技術(shù)推廣效率，突破最后“一公里”瓶頸。

5.2? ?入戶新型經(jīng)營主體， 成為良師益友

通過培訓交流，讓種植大戶、家庭農(nóng)場、合作社等新型經(jīng)營主體了解馬鈴薯專家系統(tǒng)，從而利用專家系統(tǒng)決策主栽品種、選擇主推技術(shù)和區(qū)域模式，以及田間管理、病蟲害防控技術(shù)，并快捷、低成本購置農(nóng)業(yè)投入品。達到專業(yè)技術(shù)人員、專家進地、下田的目的，支持他們有效組織生產(chǎn)，實現(xiàn)增產(chǎn)增收的目標。

5.3? ?進入行業(yè)管理部門， 成為決策依據(jù)

馬鈴薯行業(yè)管理部門的領(lǐng)導和管理人員可利用專家系統(tǒng)篩選相關(guān)專家，謀劃制定發(fā)展規(guī)劃;了解發(fā)展動態(tài)，安排部署、調(diào)度馬鈴薯生產(chǎn);確定技術(shù)方案和防控措施，應對自然災害和病蟲害發(fā)生;掌握市場和加工信息，指導馬鈴薯產(chǎn)品銷售。支撐行業(yè)管理部門提高管理能力、組織手段和管理水平。

5.4? ?加入農(nóng)業(yè)社會化服務組織， 成為聯(lián)接媒介

依托馬鈴薯專家系統(tǒng)，構(gòu)建起馬鈴薯社會化服務組織、專業(yè)技術(shù)人員、農(nóng)業(yè)投入品的生產(chǎn)、運銷企業(yè)等多方協(xié)作機制，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，從而為社會化服務組織開展技術(shù)服務，制定最合理的技術(shù)方案，篩選最優(yōu)的設施設備，選擇優(yōu)質(zhì)的投入品，采取最佳組織措施。微觀上提高社會化服務組織的服務水平和效益，宏觀上降低成本、節(jié)約資源、減少殘留、提質(zhì)增效。

參考文獻：

[1] 甘肅農(nóng)村年鑒委員會.? 甘肅農(nóng)村年鑒[M].? 北京：中國統(tǒng)計出版社，2018.

[2] 陳廣海，李長忠，王天文，等.? 甘肅河西地區(qū)馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略探討[J].? 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2018（2）：71-75.

[3] 殷俊紅.? 農(nóng)業(yè)部：我國將啟動馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略[EB/OL].（2015-01-06）[2019-03-22] http：//www.ce.cn/cysc/newmain/yc/jsxw/201501/06/t20150106_4278203.shtml.

[4] 杜? ?珍，孫? ?振，韓忻燕，等.? 山西省馬鈴薯專家系統(tǒng)的研究開發(fā)[J].? 中國馬鈴薯，2001，15（6）：323-325.

[5] 劉喜平，熊范綸，宋? ?維.? 山西省應用農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的對策研究[J].? 科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，1999（5）：3-4.

[6] 謝? ?文，胡? ?輝.? 畢節(jié)地區(qū)馬鈴薯專家系統(tǒng)的開發(fā)與應用[J].? 貴州農(nóng)業(yè)科學，2005，33（6）：40-42.

[7] 張永恒，張? ?峰，吳敏寧，等.? 基于移動互聯(lián)平臺的的馬鈴薯生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].? 電子設計工程，2013，21（21）：11-14.

[8] 李莉婕，孫長青，岳延濱，等.? 貴州省馬鈴薯栽培管理專家系統(tǒng)的開發(fā)[J].? 農(nóng)技服務，2013，30（5）：520-521.

[9] 黃清艷，凌永勝.? 馬鈴薯專家系統(tǒng)開發(fā)應用簡述[J].? 農(nóng)業(yè)科技通訊，2009（12）：102-104.

[10] 王秀艷.? 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在圍場馬鈴薯產(chǎn)業(yè)上開發(fā)應用模式[J].? 中國馬鈴薯，2005，19（5）：301-302.

[11] 辜慶均. 基于網(wǎng)絡的馬鈴薯專家系統(tǒng)研究[D].? 重慶：重慶大學，2006.

[12] 陳? ?榮.? 馬鈴薯專家系統(tǒng)的研究與構(gòu)建[D].? 太原：太原理工大學，2003.

[13] 趙? ?婧，趙貴賓，熊春蓉，等.? 甘肅馬鈴薯專家系統(tǒng)開發(fā)與應用[J].? 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2017（7）：71-74.

[14] 周? ?匯.? 淺析農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)及其在生產(chǎn)中的作用[J].? 西南農(nóng)業(yè)學報，2003，16（b06）：200-205.

[15] 姜? ?立.? 馬鈴薯育種專家系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].? 沈陽：沈陽工業(yè)大學，2007.

[16] 許開錄.? 甘肅省農(nóng)業(yè)區(qū)域差異分析及經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)發(fā)展對策[J].? 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2009，30（2）：159-163.

[17] 岳? ?云.? 關(guān)于甘肅現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的思考[J].? 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2017（8）：62-66.

[18] 于? ?涵，張會波，林思伽.? 我國農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究進展[J].? 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2015（7）：59-61.

（本文責編：鄭立龍）