中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (27): 54-70.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0747
许佳1(), 郑建华2(
), 何鹏1, 古乐1, 霍耀1, 汤顺杰1
收稿日期:
2024-12-09
修回日期:
2025-04-09
出版日期:
2025-09-25
发布日期:
2025-10-07
通讯作者:
作者简介:
许佳,女,1996年出生,四川遂宁人,助理馆员,硕士研究生,研究方向:知识服务与科学计量学。通信地址:610060 四川省成都市锦江区净居寺路20号附101号 四川省农业科学院农业信息与农村经济研究所,E-mail:xujia_tjnu@163.com。
基金资助:
XU Jia1(), ZHENG Jianhua2(
), HE Peng1, GU Le1, HUO Yao1, TANG Shunjie1
Received:
2024-12-09
Revised:
2025-04-09
Published:
2025-09-25
Online:
2025-10-07
摘要:
本研究旨在深入剖析设施番茄生长模型与智能种植技术的主要进展,为设施番茄产业的可持续发展提供科学参考。采用文献计量学方法,结合InCites和VOSviewer工具,从国家、机构、作者及研究主题等维度,全面回顾与分析该领域的研究成果与发展趋势。结果显示,近20年来,全球对设施番茄的研究关注度显著增加,中国、西班牙和加拿大等国家的研究尤为活跃。国外研究侧重于环境可持续性与资源高效利用,而中国研究则聚焦于水肥一体化与土壤微环境调控。生长模型方面,解释性模型展现出更强的优势。智能感知与决策技术在灌溉施肥、病虫害监测、果实识别与采摘等环节显著提高了生产效率和产品质量,并优化了生产管理模式,为农业自动化和智能化奠定了基础。未来研究方向应包括:深化生长模型研究,提升预测精度和适应性;推动智能化技术集成应用,促进设施番茄种植的智能化升级;加强抗逆性品种选育和精准灌溉施肥技术研发;推进病虫害识别技术的精准化和智能化。
许佳, 郑建华, 何鹏, 古乐, 霍耀, 汤顺杰. 设施番茄生长模型与智能种植技术:研究进展与未来展望[J]. 中国农学通报, 2025, 41(27): 54-70.
XU Jia, ZHENG Jianhua, HE Peng, GU Le, HUO Yao, TANG Shunjie. Growth Models and Smart Planting Technologies for Greenhouse Tomatoes: Research Progress and Future Prospects[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(27): 54-70.
姓名 | 所属机构 | 发文量 /篇 | Q1 期刊论文 | 被引频次 /次 | CNCI值 | 国际合作论文 百分比/% | 国内合作论文 百分比/% | 国家 /地区 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
龚雪文 | 华北水利水电大学 | 14 | 10 | 297 | 2.39 | 14.29 | 71.43 | 中国 |
Rieradevall, Joan | 巴塞罗那自治大学 | 13 | 12 | 671 | 1.86 | 38.46 | 61.54 | 西班牙 |
杜太生 | 中国农业大学 | 13 | 11 | 696 | 3.03 | 53.85 | 30.77 | 中国 |
Katsoulas, Nikolaos | 塞萨利大学 | 13 | 11 | 196 | 0.83 | 61.54 | 7.69 | 希腊 |
康绍忠 | 中国农业大学 | 11 | 9 | 552 | 3.00 | 36.36 | 36.36 | 中国 |
Hao, Xiuming | 加拿大农业与农业食品部 | 10 | 2 | 42 | 5.60 | 40 | 50 | 加拿大 |
Fatnassi, H. | 法国国家航天研究院 | 10 | 5 | 356 | 1.33 | 80 | 0 | 法国 |
林杉 | 中国农业大学 | 10 | 10 | 400 | 2.53 | 90 | 10 | 中国 |
葛建坤 | 华北水利水电大学 | 10 | 7 | 165 | 2.10 | 20 | 70 | 中国 |
Gabarrell, Xavier | 巴塞罗那自治大学 | 10 | 9 | 312 | 1.93 | 50 | 40 | 西班牙 |
姓名 | 所属机构 | 发文量 /篇 | Q1 期刊论文 | 被引频次 /次 | CNCI值 | 国际合作论文 百分比/% | 国内合作论文 百分比/% | 国家 /地区 |
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龚雪文 | 华北水利水电大学 | 14 | 10 | 297 | 2.39 | 14.29 | 71.43 | 中国 |
Rieradevall, Joan | 巴塞罗那自治大学 | 13 | 12 | 671 | 1.86 | 38.46 | 61.54 | 西班牙 |
杜太生 | 中国农业大学 | 13 | 11 | 696 | 3.03 | 53.85 | 30.77 | 中国 |
Katsoulas, Nikolaos | 塞萨利大学 | 13 | 11 | 196 | 0.83 | 61.54 | 7.69 | 希腊 |
康绍忠 | 中国农业大学 | 11 | 9 | 552 | 3.00 | 36.36 | 36.36 | 中国 |
Hao, Xiuming | 加拿大农业与农业食品部 | 10 | 2 | 42 | 5.60 | 40 | 50 | 加拿大 |
Fatnassi, H. | 法国国家航天研究院 | 10 | 5 | 356 | 1.33 | 80 | 0 | 法国 |
林杉 | 中国农业大学 | 10 | 10 | 400 | 2.53 | 90 | 10 | 中国 |
葛建坤 | 华北水利水电大学 | 10 | 7 | 165 | 2.10 | 20 | 70 | 中国 |
Gabarrell, Xavier | 巴塞罗那自治大学 | 10 | 9 | 312 | 1.93 | 50 | 40 | 西班牙 |
维度 | 描述性模型 | 解释性模型 |
---|---|---|
模型精度 | 在模型构建的特定条件下,精度较高;但外推到新条件时, 模型精度显著下降 | 在特定条件下,精度可能略低于经过精细校准的描述性 模型;但在环境变化时,仍能保持相对稳定的精度 |
可解释性 | 可解释性低。模型参数通常缺乏明确的生物学意义, 被视为“黑箱”,难以揭示作物生长的内在机制 | 可解释性高。模型基于已知的生理生态机制构建, 参数具有明确的物理或生物学意义,能有效解释模拟结果 |
数据需求 | 数据需求相对较低。主要依赖特定环境下的作物生长数据, 用于统计回归分析 | 数据需求高。需要大量详尽的生理、生态和环境数据 来支撑复杂的机理过程 |
计算复杂度 | 计算复杂度低。模型结构简单,通常由少量数学方程组成, 计算速度快,适合在线实时控制 | 计算复杂度高。模型结构复杂,涉及多个相互作用的子模块,计算量大,对计算机性能要求较高 |
适用范围 | 适用范围窄。模型基于特定条件建立,难以推广到其他品种、 地点或环境条件,外推能力弱 | 适用范围广。基于普适的生理生态原理,可适用于不同品种、地点和环境条件,具有较强的通用性和外推能力 |
模型耦合潜力 | 模型耦合潜力低。由于模型参数的特定性和缺乏机制基础, 与气候模型、经济模型等的耦合能力有限 | 模型耦合潜力高。模块化的结构设计使其易于与土壤模型、病虫害模型、经济模型等进行耦合,构建更复杂的综合系统 |
维度 | 描述性模型 | 解释性模型 |
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模型精度 | 在模型构建的特定条件下,精度较高;但外推到新条件时, 模型精度显著下降 | 在特定条件下,精度可能略低于经过精细校准的描述性 模型;但在环境变化时,仍能保持相对稳定的精度 |
可解释性 | 可解释性低。模型参数通常缺乏明确的生物学意义, 被视为“黑箱”,难以揭示作物生长的内在机制 | 可解释性高。模型基于已知的生理生态机制构建, 参数具有明确的物理或生物学意义,能有效解释模拟结果 |
数据需求 | 数据需求相对较低。主要依赖特定环境下的作物生长数据, 用于统计回归分析 | 数据需求高。需要大量详尽的生理、生态和环境数据 来支撑复杂的机理过程 |
计算复杂度 | 计算复杂度低。模型结构简单,通常由少量数学方程组成, 计算速度快,适合在线实时控制 | 计算复杂度高。模型结构复杂,涉及多个相互作用的子模块,计算量大,对计算机性能要求较高 |
适用范围 | 适用范围窄。模型基于特定条件建立,难以推广到其他品种、 地点或环境条件,外推能力弱 | 适用范围广。基于普适的生理生态原理,可适用于不同品种、地点和环境条件,具有较强的通用性和外推能力 |
模型耦合潜力 | 模型耦合潜力低。由于模型参数的特定性和缺乏机制基础, 与气候模型、经济模型等的耦合能力有限 | 模型耦合潜力高。模块化的结构设计使其易于与土壤模型、病虫害模型、经济模型等进行耦合,构建更复杂的综合系统 |
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[3] |
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|
[5] |
农业农村部国家发展改革委财政部自然资源部关于印发《全国现代设施农业建设规划(2023—2030年)》的通知[EB/OL].2023-06-09. https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202306/content_6887551.htm.
|
[6] |
陈蕾, 聂莹, 赵继春. 我国设施种植业从机械化到智能化的发展及思考[J]. 中国农机化学报, 2022, 43(10):78-85.
|
[7] |
李天来, 齐明芳, 孟思达. 中国设施园艺发展60年成就与展望[J]. 园艺学报, 2022, 49(10):2119-2130.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2022-0700 |
[8] |
高浩, 黎贞发, 潘学标, 等. 中国设施农业气象业务服务现状与对策[J]. 中国农业气象, 2010, 31(3):402-406.
|
[9] |
彭致功, 张宝忠, 刘钰, 等. 基于灌溉制度优化和种植结构调整的用水总量控制[J]. 农业工程学报, 2018, 34(3):103-109.
|
[10] |
曾艳, 李征, 张静涵, 等. 不同施肥类型下设施农业土壤质量的累积特征[J]. 江苏农业科学, 2016, 44(6):465-469.
|
[11] |
耿海英, 杨立英, 沈哲思. 不同学科分类体系对机构科研影响力评价的影响研究[J]. 图书情报工作, 2022, 66(23):104-114.
doi: 10.13266/j.issn.0252-3116.2022.23.011 |
[12] |
|
[13] |
杨世琼, 杨再强, 蔡霞, 等. 高温高湿胁迫下设施番茄光响应曲线的拟合[J]. 生态学杂志, 2018, 37(7):2003-2012.
|
[14] |
|
[15] |
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[16] |
|
[17] |
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[18] |
|
[19] |
|
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
|
[23] |
|
[24] |
Michigan State University Department of Horticulture. Why should greenhouse growers pay attention to vapor-pressure deficit and not relative humidity?[EB/OL].2015-07-30. https://www.canr.msu.edu/news/why_should_greenhouse_growers_pay_attention_to_vapor_pressure_deficit_and_notrelativehumidity?
|
[25] |
李静. 几种植物叶片气孔导度与植物激素对大气湿度的响应[D]. 济南: 山东大学, 2014.
|
[26] |
|
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
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[32] |
|
[33] |
|
[34] |
|
[35] |
doi: 10.1093/pcp/pcp034 pmid: 19246458 |
[36] |
|
[37] |
|
[38] |
|
[39] |
|
[40] |
|
[41] |
吴江莉. 高浓度CO2对C3作物生长发育的影响研究[D]. 杨凌: 西北大学, 2013.
|
[42] |
孙培良, 邱东凤, 谢志明, 等. 日光温室内不同浓度CO2对番茄产量的影响[J]. 中国农学通报, 2018, 34(13):64-67.
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb17030201 |
[43] |
陶丽, 崔世茂, 宋阳, 等. CO2加富对番茄株高、茎粗及光合作用的影响[J]. 北方农业学报, 2019, 47(3):102-107.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1197.2019.03.19 |
[44] |
孙培良, 冯彩波, 谢志明. 设施番茄产量和品质对不同浓度CO2的响应[J]. 沙漠与绿洲气象, 2023, 17(6):161-165.
|
[45] |
LawnWorld. Optimizing Tomato Growth: pH Levels for Soil[EB/OL]. 2024-04-03. https://www.lawnworld.com/optimizing-tomato-growth-ph-levels-for-soil/.
|
[46] |
邹温馨, 苏卫华, 陈远学, 等. 长期施氮对酸性紫色土氨氧化微生物群落及其硝化作用的影响[J]. 中国农业科学, 2022, 55(3):529-542.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.03.009 |
[47] |
王莹, 周珺, 孙德龙, 等. 不同量化肥与有机肥配施对设施番茄栽培土壤硝化潜势和pH的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2023, 29(4):602-613.
|
[48] |
曹玉鑫, 曹红霞, 王萍, 等. 营养液浓度对番茄生长、品质以及耐贮性的影响[J]. 食品科学, 2018, 39(7):63-70.
doi: 10.7506/spkx1002-6630-201807010 |
[49] |
孙茜, 王湛, 徐凡, 等. 设施番茄营养液调控技术研究现状与展望[J]. 中国瓜菜, 2023, 36(4):12-18.
|
[50] |
|
[51] |
柳美玉, 曹红霞, 杜贞其, 等. 营养液浓度对番茄营养生长期干物质累积及养分吸收的影响[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2017, 45(4):119-126,133.
|
[52] |
|
[53] |
|
[54] |
伍袁泉, 赵闯, 王若诗, 等. 中国蔬菜生长模型研究进展[J]. 应用生态学报, 2024, 35(12):3507-3517.
doi: 10.13287/j.1001-9332.202412.015 |
[55] |
|
[56] |
|
[57] |
|
[58] |
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[59] |
|
[60] |
|
[61] |
|
[62] |
|
[63] |
|
[64] |
|
[65] |
高若星, 李银坤, 郭文忠, 等. 寡日照天气对设施番茄生长影响模拟研究[J]. 上海交通大学学报(农业科学版), 2018, 36(6):83-91.
|
[66] |
|
[67] |
|
[68] |
|
[69] |
李俊良, 张经纬, 王丽英, 等. 根层调控对设施番茄生长及氮素利用的影响[J]. 中国蔬菜, 2011(Z1):31-37.
|
[70] |
高兵, 任涛, 李俊良, 等. 灌溉策略及氮肥施用对设施番茄产量及氮素利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2008(6):1104-1109.
|
[71] |
高兵, 李俊良, 陈清, 等. 设施栽培条件下番茄适宜的氮素管理和灌溉模式[J]. 中国农业科学, 2009, 42(6):2034-2042.
|
[72] |
黄绍文. 设施番茄水肥一体化技术[J]. 中国蔬菜, 2013(13):40-41.
|
[73] |
黄绍文, 唐继伟, 张怀志, 等. 设施蔬菜生产全程精准施肥解决方案的制订与实施[J]. 中国蔬菜, 2017(7):5-8.
|
[74] |
|
[75] |
|
[76] |
|
[77] |
|
[78] |
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[79] |
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|
[81] |
|
[82] |
|
[83] |
|
[84] |
|
[85] |
|
[86] |
文晔, 王松妍. GIS技术在精准农业模式的应用与研究[J]. 经纬天地, 2020(5):73-75.
|
[87] |
李红, 汤攀, 陈超, 等. 中国水肥一体化施肥设备研究现状与发展趋势[J]. 排灌机械工程学报, 2021, 39(2):200-209.
|
[88] |
岳焕芳, 周孝秋, 安顺伟, 等. 设施番茄轻简式智能灌溉施肥机的应用[J]. 节水灌溉, 2020(3):85-87,91.
|
[89] |
孟繁超, 吕昊峰, 董静, 等. 智能灌溉施肥对设施番茄水氮利用效率的影响[J]. 灌溉排水学报, 2022, 41(S1):7-12.
|
[90] |
|
[91] |
|
[92] |
|
[93] |
王铭慧, 张怀清, 樊江川, 等. 基于深度学习网络实现番茄病虫害检测与识别[J]. 中国农业大学学报, 2023, 28(11):165-181.
|
[94] |
卢丁伊慧, 张战泓, 张卓, 等. 番茄褪绿病毒病预测预报模型的建立[J]. 植物保护, 2021, 47(3):144-149.
|
[95] |
石钰杰, 马子玥, 杨秀玲, 等. 警惕番茄褐色皱纹果病毒在我国的传播和危害[J]. 植物保护, 2022, 48(6):42-48.
|
[96] |
杜亚茹, 黄媛, 杜鹏飞, 等. 基于多模态融合技术的番茄灰霉病智能协同诊断模型研究[J]. 中国农机化学报, 2023, 44(11):115-122.
|
[97] |
|
[98] |
张燕, 田国英, 杨英茹, 等. 基于SVM的设施番茄早疫病在线识别方法研究[J]. 农业机械学报, 2021, 52(S1):125-133,206.
|
[99] |
吴华瑞. 基于深度残差网络的番茄叶片病害识别方法[J]. 智慧农业, 2019, 1(4):42-49.
|
[100] |
曹跃腾, 朱学岩, 赵燕东, 等. 基于改进ResNet的植物叶片病虫害识别[J]. 中国农机化学报, 2021, 42(12):175-181.
|
[101] |
|
[102] |
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[103] |
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|
[116] |
|
[117] |
|
[118] |
|
[119] |
|
[120] |
吕志远, 张付杰, 魏晓明, 等. 采用组合增强的YOLOX-ViT协同识别温室内番茄花果[J]. 农业工程学报, 2023, 39(4):124-134.
|
[121] |
张俊宁, 毕泽洋, 闫英, 等. 基于注意力机制与改进YOLO的温室番茄快速识别[J]. 农业机械学报, 2023, 54(5):236-243.
|
[122] |
林森, 许童羽, 葛禹豪, 等. 基于改进YOLOv5l的设施番茄3D信息检测方法[J]. 中国农机化学报, 2024, 45(1):2,274-284.
|
[123] |
|
[124] |
|
[125] |
赵春江, 范贝贝, 李瑾, 等. 农业机器人技术进展、挑战与趋势[J]. 智慧农业(中英文), 2023, 5(4):1-15.
|
[126] |
|
[127] |
李兴旭, 陈雯柏, 王一群, 等. 基于级联视觉检测的樱桃番茄自动采收系统设计与试验[J]. 农业工程学报, 2023, 39(1):136-145.
|
[1] | 黄文茵, 张白鸽, 常静静, 陈潇, 李静, 陈雷, 赵俊宏, 罗谋雄, 宋钊. 外源肌醇对盐胁迫下番茄产量和品质的影响[J]. 中国农学通报, 2025, 41(9): 73-80. |
[2] | 王成, 李国瑞, 狄建军, 罗蕊, 李明静, 黄凤兰. 蓖麻菌酶生物肥对樱桃番茄生长、产量及品质的影响[J]. 中国农学通报, 2025, 41(8): 69-75. |
[3] | 王丽丽, 朱诗君, 卢晓红, 金树权. 木霉菌W1生物有机肥对滨海番茄种植的影响[J]. 中国农学通报, 2025, 41(7): 100-106. |
[4] | 王铭铰, 毛瑞清, 旷娜, 陈玉梅, 邹丹, 张明, 肖芳曦, 刘桂. 水稻镉吸收及调控研究进展[J]. 中国农学通报, 2025, 41(6): 94-99. |
[5] | 马玲, 张祎洋, 李亚娇, 马思艳, 王静, 马燕, 吴龙国. 基于高光谱成像技术的土壤含水量检测研究[J]. 中国农学通报, 2025, 41(5): 157-164. |
[6] | 包兴胜, 刘平山, 王志明, 刘欣, 车建美, 郑雪芳, 王阶平, 吴仁烨, 刘波. 菌草家园—微生物农业综合生产系统的构建[J]. 中国农学通报, 2025, 41(5): 119-129. |
[7] | 郭莹, 王仁杰, 徐蓓蓓, 张忠义, 蔡红明, 张红艳, 高珏晓, 夏海波, 陈嘉景. 3种果型番茄主要风味物质分析[J]. 中国农学通报, 2025, 41(4): 149-155. |
[8] | 曹军, 王茂森, 王国铸, 赵杰, 王建明, 郑思思, 陶弢, 赵怡宁, 张才喜, 纠松涛. 梨SSR指纹图谱身份证的研究进展与展望[J]. 中国农学通报, 2025, 41(4): 25-30. |
[9] | 刘威, 蔡卫佳, 王昊, 罗桂杰, 刘旭. 食叶草研究进展[J]. 中国农学通报, 2025, 41(3): 36-41. |
[10] | 马前涛, 田文涛, 温婕, 马智斌, 张云娟, 赵丽菊, 禹昊辰, 刘宛, 宋志姣. 错季番茄品种在潞江坝地区的适应性研究[J]. 中国农学通报, 2025, 41(22): 47-56. |
[11] | 常长越, 颜宏, 卢雨欣, 秦涛, 白亚妮. 植物盐胁迫研究进展[J]. 中国农学通报, 2025, 41(22): 82-88. |
[12] | 刘孟朝, 高贤彪, 张国新, 高翔, 段鹏伟, 刘宏久. 关于在环渤海滨海重盐碱地发展设施农业的建议[J]. 中国农学通报, 2025, 41(21): 161-164. |
[13] | 王赫. 中国光肩星天牛综合防治研究进展[J]. 中国农学通报, 2025, 41(20): 121-127. |
[14] | 王恒杰, 戴梦杨, 王倩, 熊信宇, 王灿莉, 袁向阳. 环境胁迫因子对鱼类健康影响的研究进展[J]. 中国农学通报, 2025, 41(2): 157-164. |
[15] | 廖慧, 张金凤, 张华, 张西西, 宋利娜, 张华丽, 舒健骅. 月季花器官变异的研究进展[J]. 中国农学通报, 2025, 41(19): 49-55. |
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