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期刊信息/Journal information
农业工程学报
中国农业工程学会
农业工程学报

中国农业工程学会

朱明

半月刊

1002-6819

tcsae@tcsae.org

010-65929451，65910066转2503、3503

100125

北京朝阳区麦子店街41号

农业工程学报/Journal Transactions of the Chinese Society of Agricultural EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《农业工程学报》是由中国农业工程学会主办的全国性学术期刊,自2005年始为单月刊。编委会名誉主任:汪憨华院士,编委会主任兼主编:杨邦杰教授《农业工程学报》为全国中文核心期刊,在最新版的《中文核心期刊要目总揽》中位居"农业工程类"期刊榜首；2001年入选中国期刊方阵"双效"期刊；被中国科协主办的《中国学术期刊文摘》选为首批收录期刊；先后被美国工程索引(EI Page one)、英国国际农业与生物中心(CAB International)、检索系统、数据库收录。
正式出版
收录年代

    基于超分辨率重建和Transformer的退化草地空斑定位方法

    陆健强常虎虎兰玉彬王量...
    203-212页
    查看更多>>摘要：无人机补播是草地修复的有效手段之一.针对无人机作业过程中,空斑定位精度不高导致的效率低下、工作量大等问题,该研究提出一种基于无人机图像超分辨率重建和Transformer的退化草地空斑定位方法YOLOFG(YOLO for Gap).首先基于YOLOv5s网络框架,在模型颈部设计联级特征纹理选择模块,强化模型特征纹理细节聚焦力,解决无人机空斑影像尺度变化大、纹理模糊问题;其次,以ShuffleNetV2构建主干网络,嵌入信息交互Transformer自注意力结构,提取像素间更多差异化特征,以提升模型对空斑边缘像素的精确捕获能力;最后,基于空斑锚框信息建立无人机位姿信息和空间平面的成像模型,实现目标空斑的精准定位.试验结果表明,YOLOFG模型平均精度均值为96.57％,相较于原始YOLOv5s模型提升3.84个百分点;参数量约为6.24 M,比原始模型降低约11.2％.与YOLOv4、YOLOv7、YOLOv8模型相比,检测精度分别提高11.86、9.65、6.82个百分点.空斑定位的平均误差为0.4404 m,满足无人机作业对草地空斑精准定位的需求,可为开展退化草地植被恢复与重建工作提供技术支持.

    退化草地空斑无人机Transformer超分辨率重建

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    水稻群体分蘖动态模型构建与应用

    王小卉李绪孟唐启源邹丹...
    213-221页
    查看更多>>摘要：为定量分析水稻群体茎蘖数量动态变化过程及分蘖动态特征,该研究使用双Logistic模型分别描述分蘖发生与死亡过程,建立水稻群体分蘖动态模型;根据水稻分蘖过程的时序特征定义描述分蘖过程的特征指标,并推导出分蘖特征指标的计算式;基于不同基因型品种的种植方式、种植时期、种植密度下水稻分蘖动态数据集检验模型优度和适应性;并应用分蘖动态模型和指标探索分蘖动态对种植密度的响应规律.结果表明,所建模型对不同基因型水稻品种在不同种植方式、种植时期和种植密度下的分蘖动态数据拟合优度较好,标准均方根误差SRMSE服从均值小于5％的Gamma分布,并且99％的SRMSE小于10％.基于所建模型计算的分蘖特征指标(包括模型参数)对种植密度有很好的响应;留一法检验表明模型的预测性较好,观测值与模拟值的R2=0.96.所建模型能够精确描述水稻茎蘖数量演变过程,具有很好的拟合优度、适应性和可解释性,可用于分析基因、环境、农艺措施对分蘖动态的影响,分蘖特征指标可望成为分析基因与环境互作的重要表型参数,对指导水稻精准栽培也有重要理论价值和实际意义.

    水稻模型分蘖动态双Logistic模型种植密度参数拟合

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    作物茎秆膨胀收缩监测柔性可穿戴传感器研制与试验

    颜小飞孙传京杜太生程强...
    222-227页
    查看更多>>摘要：作物茎秆膨胀和收缩变化与其水分状态密切相关,实时监测茎秆的膨胀和收缩变化能够及时掌握作物水分状态,对指导灌溉、提高农业水资源利用率具有重要意义.目前,对于作物茎秆膨胀和收缩变化的监测主要采用基于线性微位移测量原理的传感器,通过测量茎秆的膨胀和收缩引起的位移变化来反映水分状态,存在体积大、价格高、安装不便等问题.为此,该研究提出了一种基于压阻效应的柔性可穿戴传感器,采用柔性压力电极作为传感元件,贴附在作物茎秆表面,通过监测茎秆膨胀和收缩引起的压力变化来反映作物的水分状态,压力检测电路和数据采集电路将作物茎秆的压力信号转换成电信号进行输出和存储.首先在实验室环境下对传感器性能进行测试和标定,然后在温室环境下将传感器安装在番茄茎秆上观测番茄茎秆的压力变化,并与线性微位移传感器观测结果进行比较,最后在充分灌溉和水分亏缺2种条件下观测番茄茎秆的膨胀和收缩变化.结果表明,柔性压力传感器稳定性测试的平均相对变化率为0.109％;弯折前后引起的输出变化非常小,可以忽略不计;标定结果的决定系数大于0.99,最合适的工作压力范围为2～100 kPa;实验室环境下,柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值之间的决定系数为0.955 1;温室环境下,充分灌溉组中柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值变化趋势一致,两者之间的决定系数为0.767 2,亏缺灌溉组中两类传感器输出值均因水分亏缺而呈现下降趋势,输出值之间的决定系数为0.851 9.本文所设计的柔性可穿戴压力传感器不仅能够实时监测番茄茎秆的膨胀和收缩变化,还可以对番茄亏水胁迫进行诊断,为实现高效节水灌溉提供重要的技术支撑.

    传感器压力感知柔性可穿戴茎秆膨胀和收缩茎秆直径测量亏水诊断

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    基于温湿度异布的日光温室冬季主动通风策略设计与验证

    宋成宝柳平增刘兴华魏珉...
    228-238页
    查看更多>>摘要：针对日光温室冬季自然通风热量损失大、降湿效率低的问题,该研究在揭示室内温湿度空间异布特征基础上,提出主动通风策略,提高保温降湿效能.通过搭建包含28个温湿度传感器的日光温室物联网监测平台,深入分析了室内温湿度空间分布规律.结果显示,温室上下区域积温差值可达300 ℃,白天日照时段的相对湿度差值达20个百分点,且呈现温度上高下低、湿度上低下高的空间异布特征,自然通风模式下室内上部高温低湿空气优先与室外干冷空气置换导致其保温降湿效能低下.基于此,该研究提出了主动通风排湿策略,利用安装于温室底部的轴流风机改变气流方向,强迫下部区域低温高湿空气从风机口优先向外排出,使上部区域高温低湿空气逆向沉积保留在室内,有效排湿的同时降低热量损耗.主动通风实地试验结果显示,相比于受室内外气候影响可控性差的自然通风,主动通风率可在0～30 m3/(m2·h)之间无级调节,有利于通风的精准控制;晴朗、多云、阴雨3种典型天气下主动通风的日平均温湿比均高于自然通风,体现出较好的气象适应能力和稳定性;其中,晴朗天气下日均温度可提高2.0～2.7 ℃,日均相对湿度可降低15～17个百分点,日均温湿比可提高31.1％～32.9％,保温排湿效能改善明显.同时,主动通风策略的投入产出比为2.62,能够以较低的投入获得理想的经济收益,经济可行性较好.该研究所提出的主动通风排湿策略可以有效提高保温排湿效能,技术合理性和经济可行性良好,可为日光温室冬季微气候调控提供理论参考和解决方案.

    日光温室温度湿度主动通风温湿度异布保温降湿

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    填埋场生物炭-甲烷氧化菌改性覆层的甲烷氧化特性

    李明玉孙文静丁梧秀何朋立...
    239-246页
    查看更多>>摘要：填埋场覆盖层是一种控制甲烷逃逸的最简单可行办法,然而一般的土质覆盖层工程特性差,与微生物甲烷氧化菌的甲烷氧化效能低.生物炭施加到土体中能够改变土体的微环境和微生物活性,进而可影响生物氧化甲烷的效能.为了研究生物炭-甲烷氧化菌改性土的甲烷氧化效率,该研究使用甲烷检测仪,测定不同pH、甲烷浓度、土样干密度和生物炭掺量下,有菌和无菌土样的甲烷降低率的变化规律.结果表明:当无机盐培养液的pH值为7时,甲烷氧化菌具有较高的氧化效能;pH值为9时,甲烷氧化菌的甲烷降低率小于pH值为7时.在一定初始甲烷浓度下,甲烷氧化菌的氧化效能随着初始甲烷浓度的增大而增大,但当初始甲烷浓度超过一定值时会抑制甲烷氧化菌的氧化效能,生物炭掺量和干密度均会影响甲烷氧化菌甲烷削减效能.随着生物炭掺量的增加,生物炭-甲烷氧化菌改性土的甲烷氧化效率是逐渐增大的;在干密度和生物炭掺量为1.20 g/cm3和15％时,无菌和有菌两种工况的甲烷降低率降幅较明显,分别为10.38％和39.72％.由此表明添加生物炭改变了填埋场覆盖层土体的微环境,提高了甲烷氧化菌的甲烷氧化效能,该研究对填埋场温室气体减排、大气污染防治及土体固碳减排具有重要学术意义和实际价值.

    生物炭微观结构垃圾填埋场甲烷氧化菌甲烷降低率

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    临界温度下循环喷油量对柴油机冷起动和排放特性的影响

    雷基林李道硕王东方杨朗建...
    247-254页
    查看更多>>摘要：为探明循环喷油量对小型农用柴油机冷起动特性和排放性能的影响规律,同时寻求其临界温度下的最佳循环喷油量,该研究以一款直列双缸高压共轨柴油发动机为研究对象,利用环境模拟舱整机试验平台,通过多次预试验测得海拔2000 m下,该机不开启预热装置能够成功起动的临界温度为-5 ℃.在此工况下,采用3次喷射方式,通过改变主喷油量研究循环喷油量对该机冷起动特性和排放性能的影响.结果表明:较大或较小的循环喷油量均会导致柴油机冷起动时间增加,甚至起动失败;随着循环喷油量增大,冷起动时间先减小后增加,循环喷油量为20 mg时冷起动时间最短,且HC、CO排放峰值均最低,分别为12984和3 008 mg/L;增大或减少循环喷油量均会导致HC和CO排放峰值增加.循环喷油量较大时,CO排放峰值显著增加,并且峰值出现时刻提前.改变循环喷油量对NOx排放峰值有较大影响,循环喷油量为30 mg时NOx排放峰值最小,为368 mg/L.综合考虑,海拔高度2 000 m,环境温度-5 ℃工况下该柴油机起动的最佳循环喷油量为20 mg.研究结果可为柴油机冷起动特性和排放优化提供支撑.

    柴油机排放冷起动循环喷油量

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    2000-2020年三峡库区腹地人地耦合土地系统演变机制

    汪荣李阳兵邵景安郑骆珊...
    255-264,封3页
    查看更多>>摘要：该研究基于人地耦合土地系统转型研究框架,采用耦合协调度模型、景观指数与二元Logistic回归模型等方法,探究人地耦合视角下三峡库区腹地土地系统演变规律,揭示其影响机制,从而归纳人地耦合土地系统数量—景观格局—功能转型模式.研究结果表明:1)2000-2020年,三峡库区腹地人类活动强度由逐渐增强转变为逐渐减弱,人地耦合关系总体表现为向协调型平缓发展.在空间上,呈现出中部与东北部趋于协调型、北部趋于拮抗型、南部变化不明显的分异特征;2)人地耦合土地系统数量—景观格局—功能形态发生了明显的变化.拮抗区和失调区耕地总体减少,减少量分别为21 263、40 029 hm2.其中,拮抗区林地恢复性增长,增长量为89 648 hm2.失调区林地呈先增加后减少的波动变化,总体增长16 054 hm2.协调区果园明显扩张,增长量为13 856 hm2;斑块破碎化程度改善,趋于规则;土地系统由单功能主导向多功能转变;3)研究区人地耦合土地系统转型模式呈现多元化,可归纳为:拮抗区:林地恢复-斑块聚集不规则-生态;失调区:林地缩减-斑块聚集规则-生态主导;协调区:果园扩张-斑块聚集、整体规则-生态经济;4)距离与地形是影响土地系统演变的决定性因素,主导因子之间交互产生叠加效应,共同促进土地系统的变化.研究揭示了三峡库区人地耦合关系发展规律与土地系统转型模式,对促进山区土地资源合理利用与人地协调发展具有现实意义.

    土地利用景观格局演变相关性三峡库区

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    中国"三生"空间功能异质性评价、时空演变及分区调控

    王乐熊昌盛田宇周斌雄...
    265-275页
    查看更多>>摘要：科学识别生产、生活、生态空间时空演化特征及其内在相互关系,对实现国土空间优化布局和可持续发展具有重要意义.该研究结合多源时空数据,对2000-2020年中国陆域"三生"空间功能进行异质性评价与时空演变分析,揭示了中国市域"三生"空间的聚集性与协调性特征,并据此提出了相应分区调控方案.结果表明:1)中国生产空间功能整体呈现"东高西低、大聚集小分散"的空间格局;生活空间功能呈现沿胡焕庸线两侧东高西低的空间格局;生态空间功能呈现"腹地高沿海低"的格局.2)2000-2020年间中国市域"三生"空间功能呈现较强的聚集性分布特点,且正相关类型以集群形式出现,负相关类型多零星分布于各地.3)2000-2020年间中国市域"三生"空间功能耦合协调度整体沿胡焕庸线呈现自西向东有序发展的格局,其时空演变具有波动特征.此外,该研究根据2020年中国市域"三生"空间聚集性及协调性特征,提出了两种针对性的分区管控方案并进行对比分析,能够为中国国土空间优化与高质量发展提供参考.

    土地利用"三生"空间空间异质性时空演变空间聚集性耦合协调性

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    名优茶连续式理条机参数优化设计与试验

    李兵方赛弟朱勇方立旭...
    276-287页
    查看更多>>摘要：针对传统茶叶理条做形装备主要依靠经验法设计,存在做形质量不佳的问题,该研究运用数值法对连续式茶叶理条机结构与作业参数进行优化,以改善连续式理条机的理条作业性能.通过对连续式理条机进行运动学分析,得到锅槽速度、加速度表达式,并探究锅槽运动与茶叶理条状态之间的关系;通过研究茶叶在连续式理条机锅槽内的运动规律和受力情况,建立茶叶-正U形槽动力学模型,分析了茶叶在锅槽运动周期内各阶段的受力特点及对茶叶成形的作用;运用EDEM软件建立茶叶理条仿真模型,对影响茶叶成形的曲柄转速、锅槽振幅、锅槽倾角、凸棱个数和凸棱高度等关键设计参数进行仿真模拟,得到上述因素作用下茶叶颗粒的平均速度、平均受力与做形时间的关系曲线,并以仿真结果为依据设计三因素三水平正交试验,以成条率、碎茶率为评价指标,利用Design-Expert软件进行数据处理与回归分析,并对优化结果进行验证试验.仿真结果表明:曲柄转速、锅槽振幅和凸棱个数等对理条质量影响较大,茶叶纵向占比率随理条时间增加而升高,促使茶叶主茎脉轴线方向受力形成条状外形;以曲柄转速为195r/min、锅槽振幅为99 mm、凸棱个数为2的最优参数组合进行验证,成条率为87.39％,碎茶率为1.85％,与优化结果基本一致.研究结果可为连续式茶叶理条机优化设计提供理论参考.

    动力学模型茶叶理条机EDEM正交试验参数优化

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    猪肉油炒过程传质参数测定及其对烹饪过程控制的影响

    陈晓青李静鹏余冰妍夏旭...
    288-297页
    查看更多>>摘要：为提升油炒数值模拟的可靠性及准确度,揭示可控操作对烹饪过程参数的影响及关键过程参数对烹饪的影响.通过无量纲水分含量分析解法,测定了中式油炒猪里脊肉过程中的表面传质系数(surface mass transfer coefficient,hm)和有效水分扩散系数(effective moisture diffusion coefficient,Deff),分析了预热油温及样品比表面积Ω对hm及Deff的影响;基于已构建的油炒热质传递数学模型、成熟值理论,对比了hm和流体-颗粒表面传热系数(fluid-to-particle surface heat transfer coefficient,hfp)对烹饪成熟控制的影响.结果表明:与油炸过程类似研究的文献数据相比,该研究中hm值偏大在 5.927×10-6～2.481×10-5m/s 之间,Deff 在 6.281×10-9～4.148×10-8 m2/s 之间,Deff活化能(Ea)在 24.2～30.6 kJ/mol范围内;预热油温、比表面积Ω对hm及Deff有显著影响(P＜0.05),预热油温越高hm和Deff越大,比表面积Q和hm越大,Deff越小;hm对烹饪成熟控制影响较小,而hfp是烹饪成熟控制的关键过程参数.研究结果为油炒过程模拟提供了重要参数,为烹饪过程控制提供依据.

    中式烹饪油炒表面传质系数有效水分扩散系数猪里脊肉

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