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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

    双滚筒式收后地表残膜回收机设计与试验

    张学军康梦晨史增录鄢金山...
    1-13页
    查看更多>>摘要：针对残膜回收机存在的拾净率低、含杂率高等问题,该研究设计了一种双滚筒式残膜回收机,适用于秋收后地表残膜回收,采用机械拾膜、气力与机械协同脱膜方式完成作业过程.对捡膜和脱膜过程进行动力学分析,确定捡膜装置和脱膜装置的关键结构参数以及工作参数范围,根据滚轮中心运动轨迹设计并优化正反向凸轮轨道,得到凸轮结构参数,获得捡膜装置不漏捡的条件.运用气流特性分析软件模拟脱膜装置内部流场,分析得出气流运动形成的"O"形旋流利于残膜与杂质的分离.以机具前进速度、捡膜滚筒转速和脱膜滚筒转速为试验因素,残膜拾净率及回收混合物含杂率为试验指标,进行单因素试验,得到响应面试验水平的较优区间,并进行响应面试验,得出较优工作参数为机具前进速度6.72 km/h,捡膜滚筒转速56.70 r/min,脱膜滚筒转速569.78 r/min.田间试验结果表明,机具前进速度6.7 km/h、捡膜滚筒转速57 r/min、脱膜滚筒转速570 r/min时,平均残膜拾净率为86.1％,平均回收混合物含杂率为39.2％;相较于已有回收机的残膜拾净率(85.03％)提高了 1.07个百分点,各项指标满足收后地表残膜回收要求.

    农业机械设计试验双滚筒残膜回收

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    面向播种过程离散元仿真的玉米颗粒建模方法

    陈泽仁刘正彬关威郭建波...
    14-22页
    查看更多>>摘要：为实现基于离散元法的玉米播种过程数字化重现,改善播种机械的性能,需要构建相应的玉米颗粒群体模型.该研究对东北地区常见的玉米品种的颗粒形状、尺寸分布进行统计分析,提出了一种通用的玉米颗粒形状分类方法;在此基础上,基于球填充构建了相应的玉米颗粒群体离散元法建模方法,并以吉平1和平安11两个品种玉米为研究对象,通过堆积试验和筛分试验对填充球数目进行了优化.仿真结果表明,当马齿形、球锥形和类球形玉米颗粒模型的填充球数目分别为10～14、18和1时,玉米颗粒离散元法模型群体特性与实际玉米颗粒群体特性相一致,初步证明了所提玉米颗粒群体建模方法的有效性;最后,基于所建立的玉米颗粒群体模型进行了内窝孔排种器排种过程仿真,对其排种轮转速进行了优化,仿真优化结果与试验结果一致,进一步验证了本文所提出的玉米颗粒群体建模方法的有效性.研究结果可为播种机械数字化设计提供一定参考.

    玉米离散元法播种群体建模内窝孔排种器

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    基于深度强化学习的收割机省内协同调度优化策略

    李子康张璠滕桂法李政...
    23-32页
    查看更多>>摘要：针对目前多机多地块间调度作业存在效率低、成本高等问题,该研究构建了以收割机地块间转移成本最小为目标的协同调度模型,设计了基于深度强化学习的收割机协同调度优化算法(inter-regional collaborative optimization scheduling algorithm based on deep reinforcement learning,DRL-ICOSA).首先分析收割机调度作业的马尔可夫决策过程,构建基于注意力机制的策略网络和价值网络,在随机采样策略中引入动态高斯噪声,以避免训练初期陷入局部最优,同时提高网络模型的鲁棒性;接着采用近端策略优化算法(proximal policy optimization,PPO)训练网络模型;最后利用测试集验证DRL-ICOSA算法,得到收割机优化调度方案.基于有效作业时长40和24 h、农机调度中心位于作业区域中心和区域边缘的4种组合作业场景下,采用DRL-ICOSA算法、遗传算法(genetic algorithm,GA)、粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)和模拟退火算法(simulated annealing,SA)计算调度策略并进行对比分析.试验结果表明:当调度中心位于区域中心或边缘时,有效作业时长为40 h,DRL-ICOSA算法相较于GA、PSO和SA算法,平均调度成本降幅不少于13.9％;有效作业时长为24h,平均调度成本降幅不少于11.5％.当作业时长为40或24 h时,调度中心位于区域中心,DRL-ICOSA算法相较于GA、PSO和SA算法,平均调度成本降幅不少于12.3％;调度中心位于区域边缘时,DRL-ICOSA算法相较于GA、PSO和SA算法,平均调度降幅不低于11.5％.因此,有效作业时长为40或24 h、调度中心位于区域中心或边缘时,相比其他3种算法,DRL-ICOSA算法均能计算得到最低的调度成本.这一研究结果可为收割机省内协同作业提供科学合理的调度方案.

    农业机械优化算法路径规划深度强化学习协同调度

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    加气滴灌旋流式微纳米气泡发生装置成泡特性及结构优化

    王剑王夺王秀礼王新坤...
    33-43页
    查看更多>>摘要：加气滴灌在作物提质增产和提高水肥利用效率方面展现出优势,为提高气体在水中的稳定性,该研究设计了旋流式微纳米气泡发生装置,从与内腔相切的进口流道引入气液混合流,利用椭球形内腔迫使液体旋流,并在两端喷孔处螺旋向外喷出,形成剪切作用破碎气泡.通过正交试验、高速摄影和纳米粒度分析技术,研究装置内腔结构(长轴、短轴、进口直径和喷孔直径)对气泡特征(数量、粒径和均匀度)和溶氧量的影响.试验结果表明:1)随着装置运行,60～250 μm的大气泡粒径分布不变,10～60 μm的小气泡平均粒径在运行2 min内增加20％.装置停止1 min后,100µm以上的大气泡消散,停止3 min后,水中60 μm以下的微气泡数量减少约70％,留下直径小于30 μm的微纳米气泡悬浮于水中.2)装置各结构中,喷孔直径和短轴对微气泡生成阶段的影响最显著,长轴对停止后水中60 μm以上的大气泡平均粒径、均匀度,以及小气泡数量影响最大,进口直径虽在运行时和停止后均对微气泡数量影响最小,但依然达到显著水平(P＜0.05).纳米级与微米级气泡生成特征上表现一致.3)溶氧试验中,水中含氧量变化分为三个阶段:运行增氧阶段、溶氧衰减阶段、溶氧稳定阶段.溶氧增加与衰减过程受进口直径影响最大,而稳定后的溶氧效果受短轴和长轴影响显著.装置溶氧效果与气泡生成效果呈正相关,且同结构尺寸在气泡生成和溶氧效果上的表现一致.以气泡个数多、粒径小、均匀度和溶氧量高为目标,得到长轴80mm、短轴45 mm、进口直径12mm、喷孔直径3 mm为最优参数组合.研究结果可为加气滴灌中新型加气设备的设计与研制提供参考.

    灌溉试验优化微纳米气泡粒径溶解氧

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    杂交粳稻茎秆力学性状与理化特征对抗倒伏能力的影响

    杨洪伟张丽颖唐志强于丰华...
    44-52页
    查看更多>>摘要：倒伏严重影响着水稻的产量和品质,为探究田间自然栽培条件下杂交粳稻茎秆力学性状与理化特征对抗倒伏能力的影响,研究选取北方地区生产上主要推广的弯曲穗型杂交粳稻品种辽优2006(LY2006)、辽优5218(LY5218)、辽优5 273(LY5273)为供试对象,易倒伏常规粳稻品种农林313(NL313(CK))为对照,测量其农艺性状和微观组织构成等理化指标,并通过弯曲试验及拉伸试验,测定其茎秆最大抗折力、断裂弯矩、抗弯截面系数、单茎自重质量矩、弯曲强度、杨氏弹性模量、惯性矩等力学指标,并研究测量的理化指标及力学指标与倒伏指数之间的相关关系.结果表明:供试对象的倒伏指数和对照之间存在极显著差异(P＜0.01),供试对象抗倒伏性显著高于对照.供试对象和对照在株高、基部节间长度、组织构成等理化指标及力学指标间均存在极显著差异(P＜0.01),供试对象的株高、单穗鲜质量均大于对照,因此,在相同的栽培条件下,并不是株高越矮、穗越轻,抗倒伏能力就越强.缩短基部节间长度、延长叶鞘长度、提高组织厚度及维管束面积、增加纤维素、木质素及钾元素含量等均能有效提升水稻植株的抗倒伏能力.研究还发现,水稻植株的抗倒伏能力与其茎秆最大抗折力、断裂弯矩、抗弯截面系数、弯曲强度、杨氏弹性模量之间存在极显著正相关(P＜0.01),与单茎自重质量矩、惯性矩之间存在极显著负相关(P＜0.01),选取其作为水稻植株抗倒伏能力的参考指标是可行的.研究结果可为北方杂交粳稻抗倒伏品种选育、改良及抗倒伏农艺性状调控提供综合的数据支持和理论支撑.

    力学性质抗倒伏能力农作物改良杂交粳稻茎秆特性

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    东北典型黑土区耕地侵蚀沟形态系统分类方法构建

    李全峰李吉程于明鹏张鹏...
    53-61页
    查看更多>>摘要：侵蚀沟形态分类是认识其发展现状和潜在危害的重要方法,探究耕地侵蚀沟形态分类特征和分布特征对把握耕地侵蚀沟防治重点,预防坡耕地水土流失具有重要意义.针对现有侵蚀沟形态分类体系指标获取难、分类结果不完整等问题,利用遥感解译数据,根据系统分类和信息科学理论,结合东北黑土区现实需求,构建了耕地侵蚀沟系统分类方法,并在典型黑土耕作区海伦市进行了验证.结果表明:1)海伦市耕地侵蚀沟具有小面积、大宽度、短长度的特点,Ⅰ类和Ⅱ类为数量最多的一级分类;Ⅱ类四等微型沟(Ⅱ4T)和Ⅱ类四等小型沟(Ⅱ4S)在二级和三级分类中数量居多,易通过高标准农田建设进行治理.2)地形要素下耕地侵蚀沟形态分布差异明显,需要特别关注在高程180～＜240m,坡长35～＜55 m,坡度2°～6°,西南坡区域内的Ⅰ 4T、Ⅱ4S、Ⅱ4T等发育程度较低的侵蚀沟向更高发育程度的Ⅳ4M、V4M等类型转变,建议结合农田建设及时采取综合防治措施,以防止耕地侵蚀沟的潜在破坏.3)构建的"类+等+型"耕地侵蚀沟分类定级方法,兼顾指标的易获取性和方法的易操作性,能够精准、直观地揭示耕地侵蚀沟的形态特征及其危害情况,可为侵蚀沟和黑土耕地的协同综合治理提供方法借鉴.

    侵蚀分类遥感形态特征耕地东北黑土区

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    基于NGO-CNN-SVM的高标准农田灌溉工程施工成本预测

    韩坤王惟璐黄雪峰李鹏海...
    62-72页
    查看更多>>摘要：为提高高标准农田项目施工成本的预测精度,控制施工成本在合理范围,减少投资风险,该研究从单体灌溉工程施工成本预测角度出发,通过随机森林(random forest,RF)筛选出高标准农田灌溉工程施工成本的关键影响因素,结合卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)和支持向量机(support vector machine,SVM)两种模型的优点,通过北方苍鹰优化算法(northern goshawk optimization,NGO)对模型里的惩罚因子和核参数进行寻优,构建基于NGO-CNN-SVM的施工成本预测模型.通过辽宁省2018-2023年高标准农田工程中灌溉工程的施工成本数据,选取样本决定系数R2、平均绝对误差MAE、平均绝对百分比误差MAPE和均方根误差RMSE作为精度指标进行分析,结果表明:基于NGO-CNN-SVM的施工成本预测模型在渠道工程中MAE低于0.615万元,RMSE低于0.512万元,R2达到0.968以上,相对误差小于4.210％;在进水闸工程中MAE低于0.610万元,RMSE低于0.536万元,R2达到0.966以上,相对误差小于4.410％;在桥涵工程中MAE低于0.494万元,RMSE低于0.477万元,R2达到0.970以上,相对误差小于3.548％,并相比较于反向传播神经网络,CNN和CNN-SVM模型,NGO-CNN-SVM模型的预测结果均最优.通过特征选择、模型融合、算法优化以及不同模型对比表明NGO-CNN-SVM模型具有更高的预测准确率和泛化性,可为高标准农田灌溉工程施工成本预测提供理论依据.

    高标准农田灌溉随机森林北方苍鹰优化算法卷积神经网络支持向量机施工成本

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    基于多时相土壤线一致性修正的土壤含水率反演

    徐冉文铭赵红莉郝震...
    73-80页
    查看更多>>摘要：传统上依赖改进型垂直干旱指数(modified perpendicular dryness index,MPDI)进行土壤水分反演时每个时期的影像反演都需要依赖于地面实测数据进行校准.为降低土壤含水率反演对实测数据的依赖,该研究利用2020-2021年间的哨兵2号卫星数据,分析了近红外与红光波段特征空间中土壤线斜率的变化及其影响因素.并推导了土壤线斜率变化对土壤含水率反演的影响,揭示了 MPDI反演土壤含水率时每期都依赖实测数据校准的根本原因,最终提出了一种土壤线一致性修正方法.基于这种修正,该研究构建了一个能够多时相比较的再修正干旱指数(re-modified perpendicular drought index,RPDI).结果表明,经过统一率定的RPDI与土壤含水率的回归方程在不同时相的影像上均适用,反演结果显示了良好的精度,率定集决定系数R2为0.49,无偏均方根误差为2.88％,验证集决定系数R2为0.54,无偏均方根误差为3.05％,与MPDI每期单独构建回归方程反演相比,RPDI基于统一方程反演与其保持了相近的精度水平,极大减少了在遥感土壤含水率估算中对地面实测数据的依赖,有效提升了遥感技术在土壤水分监测中的应用价值.研究可为光学遥感数据在大范围连续土壤水分反演领域的应用研究提供参考.

    土壤含水率修正遥感RPDIMPDI特征空间土壤线斜率

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    呼伦贝尔草原切沟形态发育特征与体积估算模型

    郭明明刘欣陈卓鑫万兆凯...
    81-90页
    查看更多>>摘要：呼伦贝尔草原是中国北方极其重要的生态屏障,过度放牧己导致该区域切沟不断形成和发育,加剧了草场退化和破碎化,但尚未见有关该区切沟侵蚀研究的报道.因此,该研究通过对呼伦贝尔草原核心区136.22 km2区域内所有切沟进行逐条野外实测,获取了切沟长度L、宽度TW、深度D、面积A、体积V、横断面积Ac、宽深比RWD、长宽比RLW等形态参数,研究了切沟形态特征及其体积估算模型.结果表明:切沟数量密度和沟壑密度GD分别达1.15条/km2和0.27 km/km2,0.94‰的草场因沟蚀而消失.切沟整体表现为狭长、宽而浅形状,8个切沟形态参数的变化呈中、强度变异,平均 L、Tw、D、A、V、Ac、RWD、RLW分别为 231.80 m、3.12 m、1.26 m、820.49 m2、1 099.46m3、3.39 m2、2.68、101.93,坡面沟和谷底沟的数量比为11:9,谷底沟8个形态参数是坡面沟的1.06～4.78倍.切沟TW、D、RWD接近正态分布,L、A、V.Ac、RLW呈偏左分布,这8个形态参数分别主要分布在1.0～4.0m、0.5～1.2m、1.0～3.5、0～200m、100～600 m2、30～300 m3、0～3 m2、3.55～60 范围,占比分别为 77.9％、68％、77.9％、63.5％、56.4％、46.8％、57.7％、46.1％;沟蚀强度显著受地形影响,GD和地表割裂度GLD随坡度先增大后减小,9°时沟蚀最严重,阳坡和半阳坡GD、GLD分别是阴坡和半阴坡的4.3倍、3.7倍;V-A幂函数关系预测切沟体积优于V-L幂函数关系,建议作为呼伦贝尔草原切沟体积估算模型.研究可为呼伦贝尔草原沟蚀防治及草原可持续利用提供科学支撑.

    切沟地形模型形态参数呼伦贝尔草原

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    理化复合参数和神经网络结合的冬小麦长势遥感监测

    马爽张卓然张钧泳骆秀斌...
    91-99页
    查看更多>>摘要：准确、及时地监测区域作物长势状况对农业规划和政策的制定与调整具有重要的意义.遥感技术作为一种收集大面积作物长势信息的有效手段,正日益受到关注.为提高冬小麦长势遥感监测的准确性和全面性,该研究基于田间实测的冬小麦拔节期地上鲜生物量(aboveground fresh biomass,AFB)、叶面积指数(leaf area index,LAI)、叶片叶绿素相对含量(soil and plant analyzer development,SPAD)和叶片氮含量(leaf nitrogen content,LNC)4 种生长相关理化参数,利用熵值法获取各参数权重构建冬小麦理化复合参数(physico-chemical composite parameter,PCCP).利用显著性检验和籽粒产量数据分析复合参数在量化冬小麦长势方面的性能.然后,以Sentinel-2A作为数据源,分析不同遥感指数与LAI、SPAD、AFB、LNC和PCCP的相关性.选取相关性较高的遥感指数作为反向传播(back propagation,BP)人工神经网络(artificial neural networks,ANN)的输入,建立冬小麦长势遥感监测模型,对PCCP进行估计.评价模型精度并用于监测研究区冬小麦长势分布特征.赋权结果表明,作物物理参数的权重大于生化参数,其中LAI的权重最大,为0.387,AFB和SPAD次之,LNC的权重最小,为0.105;PCCP性能评估结果表明,与单一理化参数相比,PCCP值能更好地揭示作物长势状况的差异,其与最终籽粒产量的相关性更好,决定系数提高0.035～0.468,均方根误差减少46.2～520.0 kg/hm2;在遥感监测过程中,PCCP比单一理化参数有更好的应用潜力,BP-ANN长势遥感监测模型模拟PCCP精度较高,在测试集中决定系数为0.830,均方根误差为0.080;研究区冬小麦总体长势稳定且分布集中,呈现"中部差,南北好"的空间分布特征.因此,构建作物理化复合参数用于量化作物长势是提高长势监测可靠性和准确性的一种有效方式,可为冬小麦田间管理提供科学依据,服务于发展智慧农业和建设农业强国的战略需求.

    遥感人工神经网络长势监测理化复合参数冬小麦

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