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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

    考虑冻拨影响的寒区渠道衬砌冻胀破坏力学模型分析

    李瀚翔王正中陆立国刘铨鸿...
    103-112页
    查看更多>>摘要：地下水浅埋或窄深式衬砌渠道,渠顶竖向冻胀对渠道低温稳定性影响较大,容易产生衬砌断裂、整体上抬冻害,而现有渠道冻胀工程力学模型仅分析渠坡法向冻胀.该研究考虑了渠顶竖向冻胀引起的冻拔与渠坡法向冻胀共同作用,建立了考虑冻拔的渠道冻胀工程力学模型.以冻胀敏感土质为例,应用渠道水-热-力三场耦合数值模拟,研究不同渠坡倾角、不同宽深比、不同地下水位条件下冻胀情况,以探明渠道衬砌冻拔机理,明确冻拔产生时竖向与法向冻胀分布规律.提出了冻拔破坏发生的临界坡长、临界地下水位、冻拔危险位置计算方法,同时给出了冻拔状态下渠道衬砌板内力、渠坡抗冻拔强度等计算方法.结果表明:衬砌冻拔最大拉应力与冻深和渠坡倾角正相关,与地下水位负相关.经数值模型验证,最大拉应力误差为1.5％,冻拔位置误差在16.01％以内.宁夏灌区土质条件下,冻结线半径函数斜率范围为1.047～4.040.模型解释了小型渠道易整体冻拔上抬及宽浅式渠道抗冻拔优越的原因,可以对渠道衬砌抗冻胀结构进行定量分析,为工程设计、规范修订提供参考.

    渠基冻胀冻拔力学模型冻胀破坏临界坡长

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    土壤湿度对近红外光谱反演剖面有机质精度的影响

    周鹏孔一诺郝珊珊印祥...
    113-123页
    查看更多>>摘要：为深入分析土壤湿度对近红外光谱反演剖面土壤有机质(soil organic matter,SOM)精度的影响,该研究依据水分张力这一指标,将土壤划分为风干状态、1.500、0.330、0.100、0.033 MPa和饱和状态共6种湿度水平,在所选16个地点分别采集深度约150 cm剖面土壤芯柱为研究对象,采用7种方法对所测剖面土壤光谱吸光度进行光谱预处理,选择较佳的预处理方法.同时,采用连续投影算法(successive projection algorithm,SPA)和竞争性自适应重加权-连续投影算法(competitive adaptive reweighting-successive projection algorithm,CARS-SPA)筛选特征波长.构建基于全谱及特征波长的SOM近红外光谱反演模型,并将其与标准正态变量变化(standard normal variate,SNV)预处理方法相结合.结果表明:1)SPA-PLSR模型和CARS-SPA-PLSR模型的精度均优于基于全谱的PLSR模型;2)SNV-SPA-PLSR模型在饱和、风干状态下预测效果更好,而SNV-CARS-SPA-PLSR模型在水分张力分别为0.033、0.100、0.330和1.500 MPa时预测精度更高;3)不同土壤湿度水平近红外光谱"一对一"式预测SOM模型难以满足实际应用,经过对比研究,选用水分张力为1.500 MPa时构建的SNV-CARS-SPA-PLSR模型分别预测6组土壤湿度水平和混合样本集中SOM取得效果最好.该研究结果对各湿度水平下估算SOM含量有一定的指导作用,并为提高不同土壤湿度水平间剖面SOM近红外光谱反演模型的适用性提供参考.

    土壤湿度有机质近红外光谱水分张力竞争性自适应重加权-连续投影算法

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    中国典型大范围持续干旱事件对大气环流的响应

    张晗硕杨肖丽任立良吴凡...
    124-132页
    查看更多>>摘要：在全球气候变化和人类活动强度增加的双重驱动下,频繁、广发的大范围极端干旱事件给中国经济社会发展和生态环境造成了严重影响.为分析中国干旱的时空动态演变特征,该研究采用标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)结合干旱历时、干旱面积以及干旱烈度,构建了一种基于持续干旱栅格概念的大范围持续干旱事件识别方法,研究1961-2020年中国历史大范围持续干旱事件的时空动态演变特征及其对大气环流的响应机制.研究发现:过去60年中国共发生了 47场大范围持续干旱事件,平均持续干旱历时为7.14个月,平均持续干旱面积为28.66％,平均持续干旱烈度为-2.86;1980-2010年间每10 a发生的干旱事件平均持续干旱面积出现连续扩大趋势,在1970-2020年间每10a发生的干旱事件平均持续干旱历时集中在4～8个月之间;海洋尼诺指数(Oceanic Niño Index,ONI)与中国大范围持续干旱事件的发生表现出较强的相关性,ONI与SPEI3之间主要存在16～48月的共振周期,当强拉尼娜事件发生时会导致中国春季降水的减少,增加中国发生春旱的频次.研究结果有助于进一步理解中国干旱的成因和规律,提升防旱抗旱政策的科学性和精准性.

    干旱SPEI持续干旱栅格大范围持续干旱事件大气环流ONI

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    免耕技术对三大粮食作物的区域产量效应及其影响因素的Meta分析

    王雪佟丙辛李长青孙志梅...
    133-142页
    查看更多>>摘要：免耕是保护性耕作的核心技术之一,了解免耕对中国粮食作物产量的影响对于保障国家粮食安全和推广应用免耕技术具有重要意义.该研究通过收集整理1995-2023年间国内外公开发表的文献数据,以传统耕作(翻耕、旋耕、耙耕,深度＜18 cm)为对照,应用Meta分析方法,定量研究了免耕对中国三大粮食作物产量及产量构成的总体和区域影响,并对其影响因素进行了解析.结果表明:1)在全国范围内,免耕对小麦、玉米和水稻三大粮食作物的产量影响均不显著,但按区域分析,免耕分别显著提高了西南和西北区4.1％和2.2％的小麦产量,显著降低了东北、西北和东南区2.4％、2.6％和3.5％的玉米产量,显著降低了东南区1.0％的水稻产量,而对华北区的小麦、玉米产量以及对其他区域的小麦和水稻产量影响均不明显.2)免耕提高或降低作物的产量效应主要是显著提高或降低了有效穗数的结果,而对穗粒数和千粒质量影响相对较小.3)年均降水量是造成免耕小麦和玉米产量区域性差异的主要因素,贡献度分别为12.7％和13.6％,土壤有机碳含量是影响免耕水稻产量区域性差异的主要因素,贡献度为16.2％.在年均温度≤10 ℃、年均降水量≤400mm、土壤养分含量较低(有机碳含量≤10g/kg、全氮含量≤1 g/kg)的西北区,免耕显著增加了一年一熟制和连作种植下的小麦产量.较低年均降水量(≤400 mm)虽然能促进西北区玉米产量的提升,但该区较高的土壤pH(pH＞8)及一年一熟或两年三熟的玉米种植模式,均会导致免耕玉米产量的显著降低;东北区和东南区玉米产量的降低则又分别受低温(≤10 ℃)和高温(＞15℃)的影响.较高的年均降水量(＞800mm)、土壤养分含量(有机碳含量＞15g/kg、全氮含量＞1.5g/kg)和氮、钾肥投入量综合影响东南区免耕水稻的产量效应.因此,免耕技术的应用需要综合考虑作物类型、区域气候、土壤肥力特征和种植制度等因素.研究结果可为免耕技术在不同农区粮食作物上的推广应用提供科学依据.

    免耕作物产量产量构成Meta分析

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    基于可编辑区块链的农产品供应链追溯高效存储查询模型

    陈枫赵春江杨信廷罗娜...
    143-152页
    查看更多>>摘要：基于区块链的农产品追溯系统可有效解决农产品追溯的信任问题.然而,区块链的不可篡改性和全冗余存储导致了区块链节点存储数据量的持续增加,提高了区块链设备的门槛,限制了农产品区块链追溯系统的大规模落地应用.针对农产品区块链追溯系统的高存储量问题,该研究提出了一种基于可编辑区块链的农产品供应链追溯高效存储查询模型.首先,针对农产品追溯数据的周期特性,总结了农产品供应链追溯信息生命周期.其次,通过卸载超出生命周期的追溯数据降低数据存储量,研究农产品可编辑区块链存储模型.最后,通过计数布隆过滤器降低了农产品可编辑区块链数据卸载后假阳率高的问题,提高了农产品可编辑区块链追溯系统的查询效率.试验结果表明,在系统运行60个月时,模型的存储量为传统农产品区块链追溯系统的48.70％.当区块数据量为1 000条,数据卸载量为30％时,模型的假阳率较传统模型下降了 21个百分点,数据查询效率提高了 19.02％.该研究为农产品区块链追溯系统的规模化落地应用提供了解决方案.

    区块链农产品追溯存储高效查询

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    基于改进YOLOv8的田间复杂环境下蓝莓成熟度检测

    田有文覃上声闫玉博王佳晖...
    153-162页
    查看更多>>摘要：为了快速精确识别田间复杂环境下的蓝莓果实的成熟度,该研究基于YOLOv8提出了一种蓝莓成熟度轻量化检测模型(MSC-YOLOv8).首先,为了有效减少参数量,提高模型的运行速度,采用MobileNetV3为主干特征提取网络进行特征信息的提取,有利于田间复杂环境下的检测.其次,在主干特征提取网络中插入卷积注意力机制模块(convolutional block attention module,CBAM),以提高深度学习网络对蓝莓特征提取的能力.最后,引入 SCYLLA-IoU(SIoU)作为YOLOv8的边界框回归损失函数,以解决真实框与预测框角度不匹配的问题,进一步提高蓝莓成熟度识别的准确率.通过试验得出改进的MSC-YOLOv8模型相较于YOLOv8平均精度均值(mean average precision,mAP)提升了 3.9个百分点,单张图片平均检测时间比原YOLOv8减少了 3.97 ms.改进的MSC-YOLOv8模型在蓝莓数据集上取得了较优的结果,与SSD和CenterNet模型对比,mAP分别提升了 4.6和1.1个百分点,在检测速度和准确率方面均有优势.该研究可为田间复杂环境下蓝莓机器人采摘提供技术支持.

    蓝莓YOLOv8MobilenetV3CBAM成熟度损失函数

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    基于改进YOLOv8和多目标跟踪的鱼苗计数方法

    申阳王冲宇赵佳怡都令炜...
    163-170页
    查看更多>>摘要：水产养殖业中鱼苗的数量检测是一个重要环节.针对传统的人工计数方法效率低、精度差、易造成鱼苗应激和损伤等问题,该研究以体长20～50 mm的草鱼苗为检测对象,提出了一种基于改进YOLOv8和多目标跟踪的小鱼苗计数方法.根据鱼苗目标小且检测速度要求高的特点,在YOLOv8算法中引入了 P2小目标检测层,同时在检测头前添加GAM(globalattention mechanism)注意力机制,并将目标识别损失函数优化为 Inner-SIoU(inner-SCYLLA-intersection over union)损失函数以加快模型的收敛速度、提高对小目标和重叠目标的识别准确率;然后,针对检测识别到的鱼苗目标,结合多目标跟踪算法实现了一种适用于小鱼苗的跟踪计数方法.最后通过设计鱼苗计数试验平台、采集制作数据集、训练计数模型并进行计数试验验证该计数方法的优点和性能指标.试验结果表明,平均计数精度、平均绝对误差、均方根误差分别为 97.16％、3.67、5.26,各项指标优于 YOLOv5+DeepSORT、YOLOv8+DeepSORT、YOLOv8+StrongSORT、YOLOv8+ByteTrack、YOLOv8+BoT-SORT等方法.该研究方法能够以更快的速度和更高的准确性统计视频中小鱼苗数量,为工厂化水产养殖的鱼苗快速准确计数、生物量估计等奠定了基础.

    水产养殖机器视觉鱼苗计数YOLOv8多目标跟踪

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    集成Sentinel-1/2和环境变量的新疆农田土壤含盐量反演

    巴亚岚张智韬谢坪良樊帅龙...
    171-179页
    查看更多>>摘要：土壤盐渍化是危害农业生产和生态环境的重要因素,快速精准获取农田土壤盐分信息对农业可持续发展和土地资源管理具有指导作用.为了提高卫星遥感在植被覆盖条件下的土壤含盐量预测精度,该研究以新疆生产建设兵团农八师为研究区域,分别在2023年7月和8月采集土壤表层(0～20cm)样本,并获取同步卫星影像.通过Sentinel-1雷达信息、Sentinel-2多光谱信息与环境变量的不同组合构建数据集A(极化指数、光谱指数)、B(极化指数、环境变量)、C(光谱指数、环境变量)、D(极化指数、光谱指数、环境变量),采用自适应提升(adaptive boosting,AdaBoost)、梯度提升回归树(gradient boost regression tree,GBRT)和极端梯度提升树(extreme gradient boosting tree,XGBoost)3种集成学习算法,构建基于不同数据集的土壤含盐量反演模型.结果表明,1)基于数据集D构建的所有模型预测精度普遍高于数据集A、B、C构建的模型,环境变量与雷达数据、多光谱数据的协同使用可以有效提高模型精度;2)地形因子和地表温度可作为研究区土壤盐分预测的有效特征变量,其中海拔与表层土壤含盐量的相关性最高;3)在所有数据集中,XGBoost模型性能最优,GBRT次之,AdaBoost模型验证误差较大,其中D-XGBoost模型精度最高,其验证集决定系数为0.72,均方根误差为2.40g/kg,平均绝对误差为1.29g/kg;4)基于多种来源变量组合的集成学习算法具有强大的非线性拟合能力,XGBoost能够更好地模拟土壤含盐量与遥感信息和环境因子之间复杂的非线性关系,并获得理想的拟合结果.该研究结果可为新疆地区土壤含盐量实时动态监测和当地土地资源可持续利用提供有效的技术手段.

    土壤含盐量Sentinel-1/2环境变量集成学习

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    融合语义分割和三维点云分析的果园障碍物实时重构方法

    林桂潮徐垚曾文勇王明龙...
    180-187页
    查看更多>>摘要：针对果园障碍物识别和重构存在实时性差的问题,该研究以番石榴果园为例,提出了融合语义分割和三维点云分析的果园障碍物实时重构方法.首先,以DeepLabV3+为基础,使用MobileNetV3-large作为骨干网络以实时提取特征图,结合上下文Transformer注意力丰富特征图细节和语义信息,进一步提出基于Sobel算子的边缘辅助损失函数以提升障碍物分割精度;在此基础上,运用体素化法将枝干三维点云重构为大量立方体,构建基于欧式聚类的果实三维重构方法,设计一种融合逆投影变换和交并比的重构评价指标.试验结果表明:该方法对障碍物语义分割的平均交并比为77.2％,比Xception-DeepLabV3+提高7.0个百分点;平均帧速为78.8帧/s;该方法对枝干和果实的重构交并比分别为56.6％和65.7％,平均重构时间分别为0.84 s和0.34 s.该研究实时性和精度较高,满足水果采摘机器人实时避障作业需求.

    果园三维点云障碍物语义分割DeepLabV3+体素化

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    低资源场景下苹果种植领域实体关系联合抽取模型

    张宇李书琴
    188-195页
    查看更多>>摘要：由于苹果种植领域实体关系联合抽取任务标注成本高昂以及与专业领域的强相关性,提高模型在低资源场景中的抽取性能至关重要.针对这一问题,该研究提出了一种基于强化学习的实体关系联合抽取模型.模型包含实体识别模块和基于强化学习的关系抽取模块.引入强化学习的训练架构,通过关系生成器生成伪标签,训练一个策略网络以最大化伪标签数据与有标签数据在梯度方向上的相似性,同时鼓励模型在伪标签数据上进行优化,提高模型对未标注数据的泛化能力.为了验证该研究模型的效果,将其与主流的低资源场景下关系抽取模型在苹果种植领域语料库进行了对比,结果表明在标注数据占比达到30％时,该研究模型的F1值达到了 88.71％,相对其余基线有较大提升,与MetaSRE相比提高了 2.8个百分点.此外,在公开数据集TACRED上,该模型在低资源场景下也能对实体关系进行有效抽取,F1值达到了 59.93％.该模型通过梯度模拟算法的奖励反馈机制得到可泛化的显式信号,相较于直接采用标记数据训练模型得到的隐式信号更具有指导意义,且不会导致逐步漂移问题,实现了低资源场景下实体关系的快速抽取,为苹果种植领域知识图谱高效快速构建提供了解决办法.

    苹果联合抽取实体识别关系抽取强化学习

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