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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

    气候变化背景下农田土壤碳储量评估方法研究进展

    王磊高阳沈振
    1-11页
    查看更多>>摘要：气候变化对自然和社会生态系统产生了深远影响.农田土壤碳储量作为陆地碳库的重要组成部分,不仅影响全球气候变化,也关系到农业可持续发展和全球粮食安全.通过梳理相关文献,探讨气候变化对农田土壤碳储量的影响,探究农田土壤碳储量评估方法的优缺点及其适用性.论文总结了气候变化单因子(气温升高、降水模式变化、二氧化碳浓度升高、大气氮沉降和各种极端天气事件)及其多因子联合(温度-降水、温度-降水-二氧化碳和二氧化碳-氮沉降-臭氧)对农田土壤碳储量的影响,分析了包括统计分析方法、基于机理的过程模拟模型方法和组合模型方法的农田土壤碳储量评估方法优缺点.最后,从关注微生物介导的土壤碳储存机制、聚焦气候变化多因子交互效应、发展综合模拟模型、模型不确定性研究4个方面提出了未来研究方向.

    气候变化农田土壤碳储量模型

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    葡萄园有机肥链式反转开沟施肥机研制与试验

    谭好超马帅沈聪聪马俊龙...
    12-23页
    查看更多>>摘要：针对葡萄园有机肥施用深度浅,施肥不均匀等问题,该研究设计了一种链式反转开沟施肥机.该机采用先切后抛的形式,实现开沟施肥回填一体化作业,开沟深度为600 mm,通过理论分析确定了影响切土角的关键参数,构建了正置和侧置式两种施肥模式的仿真模型,并分析了两种模式的排肥规律.通过单因素试验,分析了刮板高度、角度和间距对法向接触力和变异系数的影响,并优选了刮板高度、角度和间距,分别为20 mm,90°和180 mm.田间试验表明,排肥变异系数为8.34％,与仿真结果的误差为2.32个百分点,排肥量为0.8～6kg/m;两次试验的开沟深度稳定性系数分别为93.57％和92.58％,开沟宽度一致性系数分别为96.16％和95.04％,满足农艺要求.研究结果可为其他果园施肥机设计提供理论参考.

    有机肥葡萄果园施肥反转刮板开沟刀

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    基于多柔体动力学的葡萄挑藤机构参数优化与试验

    沈聪聪马帅谭好超马俊龙...
    24-33页
    查看更多>>摘要：针对目前中国北方露地葡萄栽培区缺乏春季葡萄藤上架作业机械的问题,该研究提出了曲柄摇杆式挑藤机构,该机构采用曲柄摇杆结构带动推藤杆和挑藤杆运动,推藤杆用于聚拢葡萄藤,挑藤杆按照既定轨迹进行挑藤.采用Matlab软件对挑藤杆的挑藤轨迹进行了参数优化,得到较优的挑藤轨迹.通过物理试验和计算确定了挑藤机构的弹簧预紧力、弹性系数等结构参数,分析了挑藤过程.其次,基于多柔体动力学(multi-flexible-body dynamics,MFBD)仿真技术建立了葡萄藤的柔性体模型与挑藤作业模型,以前进速度、弹簧预紧力和曲柄转速为试验因素,以平均挑藤角度和角度变异系数为评价指标,设计Box-Behnken仿真试验并进行回归分析.依据多目标优化原则,得到最佳参数组合;进一步基于土槽试验,验证曲柄摇杆式挑藤机构优化结果的准确性.仿真优化结果表明,当前进速度为0.2 m/s,弹簧预紧力为128 N,曲柄转速为67 r/min时,其平均挑藤角度最大、角度变异系数最小,分别为40.6°和6.0％.土槽试验的挑藤机构平均挑藤角度为43.2°,与仿真挑藤角度相对误差为6.4％,角度变异系数为14.8％.土槽试验结果表明仿真优化结果可靠,挑藤角度准确且挑藤均匀性较好,满足葡萄藤上架的角度要求.该研究可为后续葡萄藤挑藤绑藤一体机的研制提供参考.

    农业机械葡萄藤仿真葡萄挑藤机构曲柄摇杆结构RecurDyn

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    茶园自走式修剪机接触式循垄导航系统设计与试验

    马丽娜徐扬杰罗承铭李梁晴...
    34-43页
    查看更多>>摘要：针对现有自走式茶园修剪机自动化程度低、驾驶员操控难度大等问题,该研究结合茶垄轮廓边界结构化特点,提出一种接触式自动循垄导航系统及其控制算法.设计了基于激光测距传感器的接触式自动循垄检测机构,通过分析修剪机相对于茶垄的4种位姿状态,推导出修剪机的运动学导航模型,进而获取修剪机的位姿信息.基于运动学导航模型设计LQR(linear quadratic regulator,线性二次型调节器)算法控制器,以检测机构实时获取的修剪机位姿信息为输入,经导航控制器计算后输出转向信号至步进电机实现自动纠偏.茶园田间试验结果表明,修剪机以0.2、0.4与0.6m/s速度进行自动循垄,最大绝对偏差不超过0.134 m,平均绝对偏差最大值不超过0.107 m,标准差最大值不超过0.105 m,平均绝对偏差与标准差随着行驶速度的增大而增大,但均不超过0.15 m,满足自走式修剪机在实际茶园环境下的循垄精度要求.研究结果可为茶园自走式修剪机的自动导航提供技术参考.

    茶导航自走式修剪机接触式自动循垄运动学模型LQR算法

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    基于相邻争夺算法的无人机多架次植保作业路径规划

    沈跃张凌飞沈亚运储金城...
    44-51页
    查看更多>>摘要：为了提高植保无人机作业效率,减少无人机作业损耗,该研究针对传统粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法在规划植保作业路径时容易陷入局部最优,能耗最优方案的搜索能力低下等问题,该研究提出一种基于相邻争夺(adjacent competition,AC)算法的植保无人机作业路径规划算法.首先,对所有粒子设置作业距离范围,以防止单次作业距离过长或过短的极端情况;其次,在作业距离范围内随机分配每个粒子的作业距离,作为搜索的初始值;最后,相邻粒子相互争夺作业距离间接改变各架次作业距离,搜索出最优路径.相邻争夺算法保证了植保无人机作业总距离一定,对搜索方向进行先验且保证特殊点不被遗漏,避免算法陷入局部最优解.使用Matlab软件对420m×200m的模拟植保场地进行算法仿真验证,传统粒子群算法常陷入局部最优解,在10次规划中相较于遍历出的能耗最优规划方案增加了 16.16％～38.14％的能耗,本文提出的相邻争夺算法规划结果的能耗远低于传统粒子群算法,算法具有更强的搜索能力.使用RflySim仿真平台搭建植保无人机模型和420mx200m的作业场地,在虚拟环境下比较传统粒子群算法与相邻争夺算法规划结果的模拟跟踪情况,相邻争夺算法规划结果的能耗相较传统粒子群算法减少了 25.15％.420 mx200 m作业场地实际飞行试验中,相邻争夺算法规划结果的能耗相较传统粒子群算法减少了 34.48％,更适应多架次植保作业.

    植保无人机粒子群算法相邻争夺算法搜索能力能耗最优

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    低温等离子木质钙钛矿柴油机尾气净化器设计与试验

    王迎辉郭秀荣张昊男杜丹丰...
    52-63页
    查看更多>>摘要：为有效提高低温等离子体(non-thermalplasma,NTP)协同木质钙钛矿型催化剂净化柴油机尾气的效能,首先,设计了以刚玉管和木质钙钛矿型催化剂为介质的介质阻挡放电反应器(dielectric barrier discharge,DBD),建立了DBD反应器的二维仿真模型,采用COMSOL软件等离子体模块计算DBD反应器不同参数条件下活性物种的数密度,通过分析得出较优的反应器内部参数;其次,设计了低温等离子木质钙钛矿柴油机尾气净化器总体结构,建立了基于压力损失的数值模型,分析不同DBD布置形式对排气背压的影响;最后,搭建发动机台架以对该净化器的净化性能进行试验验证.研究结果表明:当净化器输入电压为15 kV,填充率为30％,DBD并联个数为20,反应器长度为0.16m时,尾气净化器的排气背压满足国标要求,可实现碳烟颗粒物(particulate matter,PM)、NOx、CO和HC的同时净化.当发动机转速为2 600r/min、发动机负荷为50％时,净化器对PM、NOx、CO和HC的净化效率分别为92％、64％、72％和61％.该研究结果可为NTP协同催化在净化汽车尾气净化领域的应用提供理论参考.

    NTP木质钙钛矿DBD参数尾气净化器数值模型试验

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    荞麦搓碾剥壳机理分析与剥壳单元织构化改进

    范斌阮宏宝金天顺杜文亮...
    64-74页
    查看更多>>摘要：荞麦剥壳是荞麦米加工工艺的核心环节,目前上下砂盘式荞麦剥壳机剥壳机理不明,加之剥壳间隙精准度低,荞麦剥壳姿态随机性强,导致单次剥壳效率低、剥壳后碎仁率偏高.为解决上述问题,该研究以6QB-150荞麦剥壳机为研究对象,开展荞麦搓碾剥壳机理分析与试验研究,通过对荞麦搓碾剥壳过程的机理进行分析与数学建模,研究了荞麦在剥壳过程中可能存在的剥壳姿态,并建立了相应的数学模型;并使用EDEM(engineering discrete element method)软件对改进剥壳单元后荞麦剥壳过程的运动状态进行分析,探究不同纹理结构对荞麦剥壳过程的影响;最后选取等效粒径(近似于荞麦宽、高尺寸)介于4.6～4.8 mm范围的荞麦开展剥壳性能试验.试验结果表明:当剥壳间隙大于等于荞麦等效粒径且小于荞麦长度尺寸时,端压撕搓是荞麦搓碾剥壳过程中主导剥壳机制,且剥壳效率最高;另外上砂盘工作区域表面纹理以三角形织构化改进后,当下砂盘转速为950r/min,剥壳间隙为4.9 mm时,单次剥壳整仁率为44.03％,碎仁率为5.59％,相较于未改进的剥壳单元,采用规则的三角形凸起结构一定程度降低荞麦剥壳姿态的随机性,其单次剥壳整仁率提高了 16.98％.该研究可为荞麦加工装备优化升级提供理论依据和技术支撑.

    谷物农业机械纹理荞麦剥壳机理EDEM仿真

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    柱塞式注肥泵内流动瞬态特性数值模拟与试验

    康邵暄黎耀军严海军王晶晶...
    75-83页
    查看更多>>摘要：柱塞式注肥泵是水肥一体化系统肥液注入的关键设备,为探明柱塞往复运动过程中柱塞式注肥泵的内部流动特征及外特性,该研究基于RNG k-ε湍流模型和动网格技术,构建注肥泵内流动三维动态数值模拟模型,对不同柱塞行程比和往复频率工况的泵内瞬态流动进行非定常数值模拟,预测柱塞泵外特性并分析额定工况的泵内流场特征,通过与试验数据及理论计算结果的对比,验证数值模拟模型的可靠性.结果表明:不同行程下模拟所得的时间平均流量与试验结果最大相对误差为3.58％,数值模拟所得瞬时流量大小及变化趋势与理论计算结果吻合良好,最大相对误差为3.17％;泵排出、吸入过程的初始阶段,分别存在进、出口单向阀阀芯闭合滞后现象,伴随形成回流;受阀芯闭合滞后导致的回流影响,注肥泵瞬时流量存在突变,其突变时刻与阀芯闭合时刻一致;注肥泵平均流量与柱塞行程和往复频率均呈线性正相关,泵容积系数随柱塞行程的减小而降低,但随柱塞往复频率的变化不明显,变频调控可更准确调节注肥泵流量,是水肥一体化系统中注肥流量调节的优选方式.研究结果可为柱塞式注肥泵设计与运行调控提供依据.

    泵试验柱塞式注肥泵单向阀动网格数值模拟

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    气候变化条件下海河平原作物灌溉策略优化模拟

    谭丽丽冯璞玉刘德立乔学瑾...
    84-93页
    查看更多>>摘要：定量化评估未来气候变化条件下农田水分利用和作物产量变化,并探究适应气候变化的灌溉策略对水资源紧缺粮食主产区的农业可持续发展具有重要意义.该研究应用改进的SWAT(soil and water assessment tool)模型与CMIP6(coupled model intercomparison project phase 6)的大气环流模式(general circulation model,GCM)相结合的方法,在3种共享社会经济路径(SSP 1-2.6,SSP2-4.5和SSP5-8.5)下评估了未来时期(2041-2070年)海河平原实际蒸散量、灌溉量、地下水净使用量(net groundwater use,NGU)和作物产量的变化情况,探究了未来气候情景中适宜的作物灌溉策略.结果表明:1)与历史时期(1971-2000年)相比,未来时期区域年实际蒸散量增加5.5％、年灌溉量和年地下水净使用量分别减少5.9％和25.8％.在SSP5-8.5情景下,年实际蒸散量的增幅最低,年灌溉量和年地下水净使用量的减幅最高.2)相较于历史时期,未来时期冬小麦和夏玉米产量分别增加14.3％和6.5％,其中夏玉米产量增幅随温室气体排放情景的增强而降低.3)在未来气候情景中,雨养夏玉米结合冬小麦拔节期进行灌溉(灌水定额为25 mm,根据自动灌溉系统确定灌水频率)或可最大限度地实现该区地下水资源恢复.从确保粮食安全的视角,推荐雨养夏玉米与冬小麦在拔节期和灌浆期灌溉相结合.研究结果可为区域农业水资源合理规划、可持续的粮食生产政策的制定提供参考.

    气候变化地下水灌溉SWAT模型CMIP6作物产量海河平原

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    生物炭辅配硫酸铵对土壤氮素淋溶的影响

    闫双堆郭探文韩莹刘宇...
    94-102页
    查看更多>>摘要：为探究添加生物炭对硫酸铵肥料中氮素释放性能的影响.通过土柱淋溶模拟试验研究不同炭肥比(1:3、1:4、1:5)下制备的生物炭-硫酸铵肥料(BC-AS1/3、BC-AS1/4、BC-AS1/5)的氮素淋失特征.结果表明:1)添加生物炭能够有效吸附硫酸铵肥料,减缓硫酸铵的氮素释放速率.3种不同炭肥比下,BC-AS1/4处理的生物炭-硫酸铵颗粒表面最为光滑紧密,成型性最好;2)与常规硫酸铵处理AS相比,不同炭肥处理均显著改善了土壤保水保肥性能,减少了土壤无机氮淋失.其中BC-AS1/4处理的铵、硝态氮累积淋出量相较于AS处理分别降低80.83％、11.56％,表现出最小的淋出速率和累积淋失量,缓释效果最好;3)相较于常规硫酸铵处理AS,不同炭肥处理均提高了土柱土壤氮素累积.其中BC-AS1/4处理表现出最好的养分固持效果;4)各土层土壤有机碳含量与土壤全氮呈正相关关系,生物炭-硫酸铵肥料中碳的投入能够有效提高土壤养分的持有能力.综上,生物炭-硫酸铵肥料能够有效减缓氮素释放速率,减少氮素养分淋失,提高土壤养分持有能力,有利于提高肥料利用效率.其中炭肥比为1:4时生物炭与硫酸铵结合效果最好,表现出最佳的缓释效果及培肥特征.

    生物炭氮素淋溶硫酸铵炭肥比缓释性能

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