全 文 ：看麦娘(Alopecuras aequalis)综合
防治专家系统 AWES
涂修亮1　胡秉民2　陈　建1　吴文华1　程功煌1
(1 湖北大学生命科学学院 , 武汉 , 430062;2浙江农业大学基础课部 , 杭州 , 310029)
摘 要　看麦娘综合防治专家系统 AWES 以系统论观点作为看麦娘综合防治的核心 , 在系统水平上研
究整个系统的行为和响应.AWES 是由基于领域专家经验的知识库和基于看麦娘与小麦竞争的经验模型 、
竞争动态的模拟模型构成.系统确立了看麦娘综合防治的生态经济阈值为 26.7 株/ m2 , 强调在生态经济阈
值以上进行防治 , 系统可预测由于看麦娘竞争而引起的小麦产量损失 , 模拟竞争动态.系统界面友好 , 具
有维护功能.
关键词　看麦娘;综合防治;专家系统;生态经济阈值
分类号　S451.1;TP18
专家系统是一种运用计算机获取人类知识 、解决需要专家才能解决的问题的系统[ 1] .专家系统
是本世纪 60年代人工智能走向实用化研究的一个分支 , 因此也可称之为象专家一样思考的计算机系
统.自 60年代第一个根据输入的质谱仪数据列出所有可能的分子结构的计算机专家系统 DENDRAL
(美国斯坦福大学研制)[ 2]诞生以来 , 各式各样的专家系统相继研究成功并投入使用.专家系统的农
业应用始于本世纪 70年代 , 基于领域专家经验或基于数学模型的专家系统为农业生态系统的科学管
理提供了有力的工具[ 3 ～ 8] , 农业专家系统的成功应用是人工智能与农业科学共同发展的结果.
看麦娘(Alopecuras aequalis)属冬季一年生杂草 , 主要危害亚热带冬麦区的稻麦轮作田 , 看麦娘
还是稻叶蝉 、稻蓟马等害虫的中间寄主.看麦娘与小麦几乎同时出苗 , 并立即达到发生高峰 , 次年 4
～ 5月种子开始成熟脱落 , 是较难防除的主要麦田杂草之一.研究杂草与作物的竞争关系 , 是为了更
好地扬利抑弊 , 对农田生态系统实施科学管理 , 在杂草综合治理技术方面国内的研究相对比较深入 ,
国外在杂草与作物的竞争结果分析和竞争机理的探讨方面则走在前列[ 9] .我国的植保方针是 “预防
为主 , 综合防治” , 科学地总结这些研究成果 , 建立专家系统 , 进而指导农业生产实践 , 是本研究的
目的.AWES是结合看麦娘和小麦的竞争结果分析及竞争机理的模拟 , 结合领域专家经验而建立的
看麦娘综合防治专家系统 , 它对于麦田杂草科学管理 , 建立 “两高一优” 农业生产体系 , 实现农业可
持续发展具有十分重要的意义.
1　AWES的开发生成
1.1　AWES 的设计思想　系统论的观点是杂草综合治理的核心 , 将农田杂草作为农业生态系统的一
个重要组成部分 , 在系统水平上研究整个系统的行为和响应 , 对麦田杂草看麦娘实施综合治理.治理
的关键在于根据小麦和看麦娘的生育动态以及当地的生产水平确定看麦娘防治的生态经济阈值和选择
最佳的防治时期 , 并采取有效的防治措施.通过田间试验研究 , 建立看麦娘和小麦不同密度对小麦产
量的影响模型 、 小麦群体的生长发育动态模型和看麦娘防除的生态经济阈值模型[ 9] , 通过专家知识
搜集咨询 , 选用恰当的综合治理方案.
　　　　　
收稿日期:1998-05-05涂修亮 , 男, 1967年生 , 博士 , 讲师浙江省自然科学基金及湖北大学人才基金资助项目
第 20卷第 4期
1998年 12 月
湖北大学学报(自然科学版)
Journal of Hubei University(Natural Science Edition)
Vol.20　No.4
Dec.1998
图 1　AWES 的总体结构
1.2　AWES 的结构设计　专家系统一般由知识库 、
推理机和用户接口 3部分组成 , 知识库是系统的核
心.AWES 由用户接口 、 知识获取子系统 、 解释子
程序 、知识库 、 推理机和系统维护机 6大功能模块组
成 , 其总体结构如图 1所示.
AWES 知识库是由基于领域专家的看麦娘综合
防治经验和基于看麦娘与小麦竞争的经验模型构成 ,
其中领域专家经验通过查阅公开发表的有关看麦娘综
合防治成果获得 , 看麦娘与小麦竞争的经验模型和模
拟模型通过大田试验建立[ 9] .模型涉及看麦娘密度和小麦密度在潜在生产条件下对小麦产量损失的
非线性关系 , 并动用麦夸尔特方法进行拟合 , 阈值模型考虑了市场价格 、 防治成本和看麦娘的正效
应.规则匹配采用产生式规则 , 其基本结构为:
“ IF 前提 , THEN 动作”
“前提” 部分决定对应规则是否可用的模式 , 而 “动作” 改变数据库的内容 , 一旦规则匹配成功 ,
则该规则被控制系统(推理机)选用.系统维护机则完成数据维护 、 知识更新等一系列工作.
欢迎使用看麦娘综合防治专家系统 AWES
系统功能(请选择)
1　分析竞争结果
2　模拟竞争动态
3　实施科学管理
继续 　　　返回 　　　退出
图 2　AWES 专家系统用户界面
AWES是在中文 Window s 3.2 环境中开发生成的运用
Visual Basic 3.0建立用户界面和规则 , 执行计算 , 最后形成
可脱离Visual Basic环境的 EXE执行文件.AWES 采用系统
菜单和人机对话的方式 , 在 Visual Basic环境中采用 DDE 和
DLL方式连接有关应用程序 , 界面友好.图 2和图 3 所示
的是 AWES的用户界面和各级菜单.
1.3　AWES 的功能　通过专家知识的搜集确定 , 看麦娘的
综合治理应包括播前管理和播后管理 , 根据看麦娘的生物学
特性及其发生规律 , 防治看麦娘的危害 , 需要做到 3个结合:一是农业裁培 、 化学防治和人工防治相
结合;二是化学防除 “三草” (即播前草 、苗后草 、 沟光草)相结合;三是田内和田外相结合 , 注意
及早清除整个农田环境的看麦娘.具体要做到以下几方面的工作:播前通过精选麦种 、 合理轮作等措
施可减少看麦娘的发生;在小麦播种后通过早施分蘖肥等措施来提高小麦的竞争能力;确保在生态经
济阈值水平以上进行防治 , 并确立防治最佳时期 , 系统建议在小麦二叶一心期.
AWES 专家系统主菜单和各级子菜单
数据管理　 竞争结果分析　 竞争动态模拟　 管理方案 退出
输入杂草数据
输入作物数据
原始数据输出
数据库维护　
产量模型　　
产量损失模型
亩穗数模型　
穗粒数模型　
千粒重模型　
生态经济阈值
光合作用模型　　
呼吸作用模型　　
干物质积累与分配
作物物候发育　　
产量预测　　　　
农业措施
化学措施
综合管理
防治时期
图 3　AWES 专家系统菜单
通过试验研究和建模分
析 , 在浙江地区 , 看麦娘的
生态经济阈值为 26.7 株/
m
2 (据 1996年生产条件).
系统规定 , 当看麦娘密度大
于这一数值时应采取化学防
治措施 , 同样 , 可根据生产
条件的变化和市场的变化 ,
确定新的条件下的生态经济
阈值 , 对知识库进行更新.AWES 还可根据需要对小麦和看麦娘的群体发育进行模拟 , 预测由于看
麦娘的竞争而引起的小麦产量损失 , 知识库面向专家用户 , 用户可以根据需要增加或删除有关知识和
规则 , 并对知识进行检验.
2　讨　论
2.1　AWES 是一个功能齐全 、使用方便的看麦娘科学管理专家系统 , 它适用于不同层次的用户.在
新的 IPM 战略下(即通过建立农民田间技术学校 ,由研究人员 、技术推广人员以及农民技术员培训农
395第 4 期 涂修亮等:看麦娘(Alopecuras aequalis)综合防治专家系统 AWES 　　　　　　　
民 ,使农民成为 IPM 专家),建立看麦娘科学管理的专家系统并进而为农业生产提供决策 , 意义十分重
大.
2.2　专家系统可及时总结专家经验以及各方面的研究成果 , 并对农业生产实践进行指导.随着许多
相关学科的进一步发展 , 有关农田杂草的生物学特性 、杂草的综合防治 、 杂草与作物竞争的过程及动
态的模拟等方面的研究逐步深入 , 及时总结新的研究成果 , 不断补充和更新其知识库 , 对 AWES 专
家系统进行升级 , 及时为农业生产提供咨询决策 , 同时随着计算机网络的普及 , 专家系统还可对农业
生产进行远程诊断和提供咨询 , 专家系统的农业应用前景十分广阔.
2.3　AWES 基于领域专家经验和数学模型 , 与单一的基于经验或基于模型的专家系统相比是一大改
进.
2.4　AWES 有待进一步在生产实践中验证和改进.
参 考 文 献
1　Turan E.Decission Suppor t and Exper t Sy stems:Management Support Systems.3rd Edition.New York:Macmillan Pub-
lishing Company , 1993.
2　李德华.专家系统原理.武汉:华中理工大学出版社 , 1993.
3　Jones P.Agricultural Applications of Expert Systems Concept.Agricultural Sy stems , 1989 , 31:3 ～ 18
4　Lemmon H.Comax:a Expert System fo r Co tton Crop Management.Science , 1986 , 222:29～ 33
5　Lundkvist A.Predicting Optimal Application T ime for Herbicides From Estimated G row th Rate of Weeds.Agricultural Sy s-
tems , 1997 , 54:223 ～ 242
6　由振国 , 肖立新.化学除草计算机专家系统的研制.杂草科学 , 1993 , 4:34 ～ 39
7　梁文举 , 闻大中 ,沈善敏等.下辽河平原多熟种植农业生态模式专家系统设计 Ⅰ 设计思想.应用生态学报 , 1996 , 7
(3):321 ～ 325
8　欧阳达 , 陶炳炎.上海地区小麦赤霉病预测专家系统.中国农业气象 , 1996 , 12(1):1 ～ 4
9　涂修亮.看麦娘和小麦竞争关系的模拟研究及看麦娘综合防治专家系统:[博士学位论文] .杭州:浙江农业大学生物
系 , 1997.
AWES:a Expert System for Alopecuras aequalis Integrated Management
Tu Xiuliang1　Hu Bingmin2　Chen jian1　Wu Wenghua1　Cheng Gonghuang1
(1Faculty of Life Science , Hubei University , Wuhan , 430062;
2 Department of Basic Courses , Zhejiang Ag ricultural University ,Hangzhou , 310029)
Abstract　The expert sy stem AWES view ed on the sy stem theroy fo r Alopecuras aequalis integrated
management , the reaction of the w hole sy stem was discussed at the system level.The expert sy stem was
based on heuristic know ledge and empirical model and simulation model of Alopecuras aequalis and wheat
competition.The ecoeconomics threshold of A lopecuras aequalis was 26.7 plant/m2.The IPM act ion
should be taken above this level , the expert sy stem w as able to predict the yield loss of w heat and simulate
the plant development by competit ion.The expert system had a good GUI and can be elevated.
Key words　Alopecuras aequalis;IPM;Expert sy stem;Ecoeconomics threshold
(责任编辑　游　俊)
396　 湖北大学学报(自然科学版) 1998 年第 20 卷