基于Java 的稻虾综合种养决策支持系统研究与开发

江军梁 李阳阳 陈泽 郭哈伦 陈林荣 窦志 高辉

（扬州大学/江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏扬州225009；第一作者：1054779361@qq.com；*通讯作者：gaohui@yzu.edu.cn）

2017 年中央“一号文件”明确提出，要“推进稻田综合种养和低洼盐碱地养殖”。农业农村部计划到2020 年，发展稻渔综合种养200 万hm2以上，约占全国耕地总面积的1.67%。目前，稻田综合种养已是湖北、湖南、安徽、江苏、江西等省主要的绿色生态可持续农业发展模式，其中稻虾综合种养规模最大、产业链条最长、产业发展力最强、社会关注度最高，催生了“盱眙经验”“潜江经验”等。与水稻常规种植相比，稻虾种养模式综合效益提高50%以上[1]，不仅可以丰富农产品供给，还能提升农产品质量，明显促进农民增收。但在大面积稻虾综合种养实践中，还存在着水稻品种选用不合理、水稻机械化种植方式不明确、稻田综合种养技术规范不明晰与贯彻实施不到位、中高端稻米供给不足、大规格淡水小龙虾缺少、资源利用率不高、生产效益不稳等诸多问题，十分需要科学合理的信息系统支撑，以加快先进适用技术的普及推广。目前在稻虾综合种养决策支持系统研发方面国内外尚少见文献报道。

为此，基于水稻机械化轻简化精确定量栽培技术、稻虾综合种养技术规范和最新研究进展等[2-3]，研发了基于Java 的稻虾综合种养决策支持系统，以为稻田综合种养产业可持续高质量发展提供技术支撑。

1 系统开发方法与功能

1.1 系统开发方法

系统在Inte（lR）Core（TM）i7-7700HQ CPU、16 G内存计算机、中文Windows 10 操作系统上进行开发。经测试，该系统适用于所有Intel i3-4170 及以上CPU、2 G 及以上内存且操作系统为Windows 的计算机。开发过程中遵循了软件设计基本原理，选用Java 面向对象编程语言，结合水稻精确定量栽培、淡水小龙虾绿色生态健康养殖、稻虾综合种养技术规范等技术成果，构建了数据库及知识库，进而集成开发了稻虾综合种养决策支持系统。

1.2 系统主要功能

系统集成了稻田施工、水稻种植、淡水小龙虾养殖、产品信息、文献推荐等多方面数据信息知识，构建了发展历程、技术规范、决策支持、产品中心、知识园地、其他功能等模块。系统功能框架与主要内容见图1。

2 系统程序实现与应用

在开发前期进行了全面的系统功能需求分析，收集了大量的稻虾综合种养文献资料，并进行了系统梳理归纳，进而基于Java 开发了界面简洁、功能全面、操作简便的稻虾综合种养决策支持系统。系统主界面见图2。

2.1 “发展历程”模块

《四时食制》《岭表录异》《齐民要术》《青田县志》等书籍中皆有关于稻田综合种养的相关记载，但主要集中在记述稻田养鱼状况及其技术。而“水稻-淡水小龙虾”综合种养是近年在我国多省兴起的稻田综合种养方式，发展时间相对短，但发展速度快。该系统对我国稻虾综合种养发展历程作了较为系统全面的介绍。

2.2 “技术规范”模块

稻虾综合种养模式在我国稻田综合种养体系中发展面积最大、产业链条最长、市场产值最高。但其对田间工程改造（环沟面积小于10%）、水稻单产有着严格的规定。水稻栽培技术和淡水小龙虾养殖要点也不同于常规单一水稻栽培或淡水小龙虾养殖。该系统根据相关政策法规与有关稻虾综合种养研究成果，着重介绍了施工规范、栽培规范、养殖规范（图3）。

图3 技术规范界面

图4 决策支持界面

2.3 “决策支持”模块

该系统根据水稻精确定量栽培技术成果[4-5]和稻虾综合种养条件下水稻优质高产形成规律，优化研制了包括水稻基本苗决策（图4）、肥料运筹决策、精准植保决策等在内的决策支持功能，让用户仅需输入基础变量即可得到所需的决策数据。同时，该系统为淡水小龙虾养殖提供了虾苗放养量决策、饲料投放量决策、精准防治淡水小龙虾疾病决策、水质评价决策[6]等支持。

南粳5718 为江苏省推广面积较大、适于稻田综合种养的优质高产粳稻品种之一。结合各地区该品种田间生产情况，以该品种为例进行基本苗决策支持的展示。南粳5718 的具体参数配置为单位面积适宜穗数：25 万/667 m2；主茎总叶数：16 叶；伸长节间数：6 个；移栽时的秧苗叶龄数：4；移栽至始蘖间隔的叶龄数：2；分蘖发生率：0.75；应变比率：1.25（如图4 所示）。点击“计算”按钮后得到：适期移栽所需基本苗为6.5573 万/667 m2。

稻虾综合种养主要特点为降肥药、优生态、高效益，因此该系统综合考虑了稻虾生产成本以及收入构成[7]，研制了经济效益计算模块，帮助用户算好经济账、走稳市场路，可快捷高效求算稻虾综合种养收益状况。

2.4 “产品中心”模块

该模块旨在推荐稻虾综合种养大面积生产上常用的产品，主要包括适宜稻虾综合种养的优质籼粳稻品种、水质净化剂、新型肥料、生物农药、物理防控产品等（图5）。例如，由于目前生物农药受温光雨水等影响较大，其很难达到常规农药的防治效果[8]，因此在稻虾综合种养条件下，田间管理上需配合使用太阳能灭虫灯、粘虫板、性诱剂、香根草、芝麻等物理方法，直接诱杀害虫或诱使害虫聚集在非适宜生存的环境产卵，以达到治理虫害的目的[9]。通过该模块的产品推荐，使用户能及时知晓生产实际需要的产品。

2.5 “知识园地”模块

与水稻常规栽培相比，稻虾综合种养模式下稻田土壤结构和养分含量有显著差异[10]，且前茬淡水小龙虾的田间生理活动也造成了田间杂草及微生物群落的变化[11-12]。以江苏省盱眙县为例，第一季淡水小龙虾一般在6 月中下旬捕捞完成，水稻则推迟至6 月底至7月初栽插，11 月上旬前须成熟收获，为此，在适宜水稻品种的选用、栽插方式的选择、大田水肥运筹、病虫草害绿色防治等方面区别于水稻常规栽培。因此，针对如上技术问题，该模块汇集推荐了相关模式图与文献资料（图6），帮助用户拓宽视野、增长知识与自主学习提高。

此外，该系统配套研制了“智能工具”与“系统帮助”模块，其中“智能工具”包括记事本、计算器、语音助手等，“系统帮助”包括下载安装说明、使用说明、功能说明，并附软件使用说明书。

图5 产品中心界面

图6 知识园地界面

3 结论和讨论

在前人研究和课题组多年科研实践的基础上，本文基于Java 编程语言及其平台，研究与开发了“稻虾综合种养决策支持系统V1.0”。该系统集基础知识科普、精准决策支持、相关产品推荐、专家知识获取等功能于一体，较为全面客观地反映了稻虾综合种养现有研究成果，已经被江苏盱眙龙虾产业发展股份有限公司、安徽省天长市农业科技推广中心等试用，同时已获国家版权局计算机软件著作权（2019SR1369214），可为种养大户、家庭农场、农民专业合作社、农技推广部门等提供信息化指导培训平台支撑。

但该系统目前仅为电脑版，为紧跟手机APP 迅猛发展的势头，下一步将继续深入研究开发，将该决策支持系统适配至安卓系统，以使其界面更友好、功能更完备、性能更灵巧。同时，系统尚缺少用户交流模块，可在后期增加交流提问页面，让全国各地用户交流稻虾综合种养心得，互助解决所面临的生产经营问题。此外，该系统目前仅可为稻虾连作模式提供技术指导支持，而针对稻虾共作模式还少有涉及，有待研究完善。