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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

    结晶磷回收联合A/O工艺处理猪场沼液工艺特性

    徐微薛亦婷吴成杰朱结坤...
    208-216页
    查看更多>>摘要：厌氧发酵广泛用于猪场废水的前端处理,该过程将产生大量沼液.在中国受土地消纳能力限制,相当一部分猪场沼液不得不经处理后达标排放.猪场沼液含有高浓度污染物,目前仍缺少高效的处理工艺.化学磷回收与A/O工艺均已有较好应用基础,该研究尝试联合结晶磷回收与A/O系统设计了一套具有工程可行性的猪场沼液处理工艺,并以实际猪场沼液为处理对象,探究了该工艺的污染物去除效能与机制.A/O系统缺氧、好氧反应器水力停留时间(HRT,hydraulic retention time)分别为 3.4、8.6 h,硝化液回流比为 200%,结晶反应器HRT为 15min.试验结果表明,所设计工艺获得了较好的污染物去除效果,TP(总磷)、NH4+-N、TN(总氮)、COD(化学需氧量)的去除率分别达到91.20%、94.67%、83.28%和 96.18%;工艺同时实现了磷的高效回收,磷回收率(结晶单元对TP去除的贡献率)达到93.44%.缺氧、好氧单元对COD、TN、NH4+-N的去除贡献率分别为 75.24%、47.66%、17.30%与 24.76%、30.92%、62.75%;该工艺条件下,缺氧单元发生了明显的厌氧氨氧化过程,好氧单元可能通过同步硝化反硝化、厌氧氨氧化等过程实现了部分TN的去除.结晶单元主要结晶产物为MgNH4PO4,同步去除了部分TN、NH4+-N,去除贡献率分别为21.39%、19.92%.该研究可为猪场沼液处理及资源回收提供参考.

    沼液氮A/O生物脱氮厌氧氨氧化部分反硝化同步硝化反硝化MAP磷结晶

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    基于"源-汇"理论的深圳河湾流域非点源污染风险评价

    李洪庆陈明慧程飞飞宋红艳...
    217-224页
    查看更多>>摘要：非点源污染影响因素复杂,实时监测与模拟具有难度,而景观生态风险评价从景观格局与生态过程的角度为区域污染风险评价与识别提供了新的思路.以深圳河湾流域为案例,基于"源-汇"理论,通过源汇景观识别、景观空间负荷对比指数评价污染风险,且与实地监测污染物数据进行数值与空间相关性分析,验证其结果准确性与科学性.研究结果表明:1)污染物监测数据表明流域内雨季总氮、总磷平均浓度超标率为 12.99%、11.89%,非雨季超标率为 8.61%、9.44%,雨季风险高于非雨季,5、7、9、10、12、13号子流域水环境质量相对较差,下游污染风险高于上游,沿海污染风险高于非沿海.2)非点源污染风险指数法评价结果表明 7、9、10、12、13号子流域处于污染高风险区,集中在布吉河流域与福田河下游,占流域总面积的 16.93%.3)两种风险结果具有一致性,数值上具有高度显著性,空间上具有聚集性.基于"源-汇"理论的非点源污染风险指数法适用于区域非点源污染风险评价.

    土地利用"源-汇"理论非点源污染风险指数污染风险深圳河湾

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    澳大利亚、新西兰、新加坡废弃物资源化利用对中国的启示

    沈秀丽张辉孟海波丛宏斌...
    225-230页
    查看更多>>摘要：针对中国废弃物资源化利用污染物排放高、机械化水平低等问题,该文在实地调研的基础上,梳理了澳大利亚、新西兰、新加坡等 3个国家的废弃物处理技术体系,总结了 3个国家在技术创新、平台建设、人才培养、推广应用等方面的典型经验和做法,目的是为中国农业废弃物清洁高效利用提供借鉴.澳大利亚、新西兰是世界重要的农业大国,均建立了较为完善的农业废弃物循环利用体系,澳大利亚构建了"资源化+"技术体系,新西兰构建了"源头减量+过程控制"协同处理技术体系,新加坡探索构建了城市生活垃圾厌氧发酵资源化新技术,该研究从科研团队协作、科研投入、成果推广应用等方面提出对策建议,助力推进我国废弃物资源化利用和循环农业发展.

    废弃物资源化利用源头减量过程控制技术模式

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    黄河中游地区生态安全格局时空演变及优化策略

    王争磊乔家君刘海龙王改艳...
    231-239页
    查看更多>>摘要：把握生态安全格局动态变化的趋势和特征,识别亟需修复的生态区域,对维系区域生态安全,促进区域可持续发展具有重要意义.基于形态学空间格局分析方法并叠加国家自然保护区筛选生态源地,使用电路理论模型识别生态廊道、生态夹点区和生态障碍区,构建黄河中游地区 2000-2020年的生态安全格局并分析其时空动态变化特征.结果表明:生态源地的数量和面积基本保持稳定,东部盆地和山区分布密集,西部高原分布较为稀疏.生态廊道由 2000年的96条演变为 2020年的 103条,密集分布在山地广布的东部,西部生态廊道稀疏且跨越距离较长.生态夹点区面积保持稳定,障碍区面积呈小幅下降趋势,夹点区和障碍区以源地和廊道连接的区域及廊道的中间位置分布最为密集.生态安全格局呈现东南密集、西北稀疏的空间格局,夹点保护区在西部廊道稀疏区域变动频繁,障碍修复区集中分布在人类活动强度较大的盆地或平原,源地保护区稀疏的区域更需要稳定的"中转站"以维持长距离的廊道连接,廊道数量和长度呈增加趋势,生态安全格局整体朝着良好方向发展.黄河中游地区东部和西部生态安全格局的空间差异是由东部集中分布的高强度人类活动与生态环境良好的山区、西部脆弱的生态环境与不合理的开发活动共同作用所导致的.针对黄河中游生态安全格局存在的具体问题及实际生态状况,提出了保护与修复生态源地、生态廊道等生态要素的措施.研究结果可为黄河中游地区生态安全格局的优化及生态环境高质量发展提供科学参考与借鉴.

    生态模型安全格局电路理论形态空间格局时空演变黄河中游地区

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    基于可耕性评价与多目标权衡的耕地布局优化

    黄炳元黄秋昊阳艳郑锦浩...
    240-249页
    查看更多>>摘要：为探索各种空间因素作用下耕地未来空间布局的发展方向及其管控策略,该研究以位于长三角地区的常州市为例,采用机器学习算法构建了土地资源可耕性评价模型,并分别用PLUS模型和InVEST模型计算城市发展潜力和生境保护潜力,最后使用蚁群优化算法实现权衡多目标的耕地空间配置模拟并划定优化分区.结果表明:1)通过土地资源可耕性评价发现,常州市不可耕作区中有 168.25 km2 现状为耕地,高度可耕作区中有 254.11 km2 为非耕地,耕地资源分布存在明显的不均衡性.2)对比不同情景下的耕地空间配置结果,确定城市发展-生境保护-集中耕作情景取得了最理想的效果,平均可耕作潜力为 0.9387,有助于优化耕地资源合理布局.3)统筹耕地空间配置结果与土地利用现状将常州市划分为核心保护区、质量提升区、潜力储备区、建设缓冲区、生态保育区共 5区并提出差异化的优化管控策略.该研究的技术路径和结果对于重新认识区域耕地资源本底、有效调节土地资源错配具有参考意义.

    耕地布局优化多目标权衡机器学习蚁群优化算法常州市

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    立体空间视角下景观生态风险时空演化及影响因素分析

    魏鹏余敦胡海洋雷凯星...
    250-261页
    查看更多>>摘要：综合探究修河流域景观生态风险时空演化特征及其影响因素对构筑区域国土空间生态屏障,优化生态风险管理机制具有重要意义.该研究以平原山地混合分布典型区修河流域为例,以 2002、2007、2012、2017、2022年为研究时点,在测度景观生态风险指数的基础上,借助空间自相关、地形梯度分级等模型综合探究区域景观生态风险时空演化特征,并采用最优参数地理探测器识别其影响因素.结果表明:1)2002-2022年,修河流域景观生态风险指数呈下降趋势,低风险与中-低风险区域共增加 491.89 km2,高风险与中-高风险区域共减少 926.17km2,生态风险基本由高风险向低风险等级转移.2)修河流域景观生态风险在水平尺度上呈空间正相关性,局部集聚特征主要以"高-高""低-低"为主;垂直空间上,景观生态风险呈明显地形梯度效应,高风险区在低地形梯度范围内呈优势分布,低风险区在中高地形梯度范围内呈优势分布.3)景观生态风险易受多维因素的影响,各时期地形因子、人类干扰指数、年均温等因素的影响效应始终较强;因子间的交互作用后对景观生态风险的解释力显著增强.研究结果可为流域生态风险管控及生态空间布局优化提供有益参考.

    土地利用景观生态风险时空演化影响因素修河流域梯度效应最优参数地理探测器

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    基于高光谱深度特征的油菜叶片锌含量检测

    周鑫王坚赵春江孙俊...
    262-271页
    查看更多>>摘要：为了实现油菜叶片锌含量的快速无损检测,该研究采用一种基于高光谱成像技术结合深度迁移学习算法的高精度检测方法,通过无土栽培的方式,设置 10个不同胁迫类别(2种不同硅浓度环境结合 5个不同锌胁迫梯度),获取无硅环境和有硅环境中重金属锌胁迫下总计 4 000个油菜叶片样本.利用高光谱成像设备采集油菜叶片样本高光谱图像信息,并将整个叶片作为感兴趣区域获取其平均光谱信息.通过对比不同预处理后光谱对硅作用下油菜叶片锌含量预测性能,确立标准正态变量变换(standard normalized variable,SNV)算法作为最佳预处理方法,并对SNV处理的光谱数据进行进一步分析.利用堆叠自编码器(stacked auto-encoder,SAE)对预处理后的最佳光谱数据进行降维,并与传统的降维算法进行比较.最后,对最优SAE深度学习网络进行迁移学习,得到迁移堆叠自编码器(transfer stacked auto-encoder,T-SAE)模型,验证无硅环境和有硅环境中深度学习模型之间的可迁移性.结果表明,基于SAE提取深度特征的支持向量机回归(support vector machine regression,SVR)模型对无硅环境或有硅环境中油菜叶片中锌含量的预测效果较好.无硅环境和有硅环境中所建立的SNV-SAE-SVR模型性能较佳,预测集的决定系数(Rp2)、均方根误差(RMSEP)和相对分析误差(RPD)分别为 0.850 7、0.034 66 mg/kg和 2.607,0.876 6、0.028 54 mg/kg和 2.732.此外,基于T-SAE提取深度特征的SVR模型能有效实现无硅环境和有硅环境中锌含量的预测,最佳SNV-T-SAE-SVR模型预测集的Rp2、RMSEP和RPD分别为 0.881 0、0.027 48 mg/kg和 2.966.研究结果表明,深度迁移学习方法结合高光谱成像无损检测技术能够有效实现油菜叶片锌含量检测.

    无损检测重金属硅环境深度学习迁移学习高光谱图像

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    基于KPCA与KLPP及Wilks统计量的留兰香三维荧光数据特征提取与鉴别分析

    殷勇徐非凡于慧春袁云霞...
    272-280页
    查看更多>>摘要：为实现留兰香产地的快速鉴别,该研究提出了一种核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)与核局部保持投影(kernel locality preserving projections,KLPP)及Wilks Λ统计量序贯融合的特征波长提取策略,在此基础上鉴别 5个产地的留兰香.首先,在采集 5个产地 300个留兰香样本的三维荧光数据后,运用三角形内插值法去除原始光谱中的瑞利散射和拉曼散射,并运用SG(Savitzky-Golay)对数据进行平滑预处理.然后,对预处理后的荧光光谱数据分别利用KPCA、KPCA+KLPP、KPCA+Wilks Λ统计量、KPCA+KLPP+Wilks Λ统计量 4种方法提取特征激发波长和特征发射波长.接着,按特征激发波长从小到大顺序将其对应的特征发射波长光谱值首尾相连转换成行向量;4种方法从 300个样本中各得到 1个 300行的特征波长光谱值矩阵.再者,运用Fisher判别分析(fisher discriminant analysis,FDA)对特征波长光谱值矩阵进行数据可分性融合,生成可分性FD(fisher discriminant)变量.选取前 4个累计判别能力达到 99%的FD变量作为鉴别模型的输入向量.最后,用支持向量机(support vector machine,SVM)算法分析 4个FD变量,分别得到对应于 4种特征提取波长方法的FDA+SVM鉴别结果,其正确率分别为 92.00%、96.00%、94.67%、100%.结果表明,所提出的KPCA+KLPP+Wilks Λ统计量序贯融合的特征波长提取策略能够有效减少三维荧光光谱数据的冗余,并能表征原始荧光数据的信息特征,实现了 5种留兰香产地的正确鉴别.该研究可为后续利用三维荧光光谱开展留兰香重要组分量化分析提供一定的基础.

    荧光光谱判别分析模型留兰香核主成分分析

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    太阳能多热源热泵干燥系统多目标优化

    侯峰芦岩何汀孙红闯...
    281-291页
    查看更多>>摘要：为提高太阳能联合空气源热泵干燥系统的经济效益、环保效益以及太阳能利用率,提出了一种太阳能多热源热泵(solar assisted multi-heat source heat pump,SMSHP)干燥系统.采用模糊层次分析法,该研究选取集热器倾角、集热器面积、水箱容积、热泵功率、水泵流量、空气流量为变量,以SMSHP干燥系统的经济性、系统性能、节能性为优化目标,建立SMSHP干燥系统基于模糊层次分析法的多目标优化模型,得到SMSHP干燥系统的多目标优化函数,并通过正交试验法选出 25组优化组合.另外,基于TRNSYS软件搭建了SMSHP干燥系统仿真模型,将 25组优化组合参数下的系统进行仿真分析,得出最优参数组,并通过TRNSYS仿真模型验证了最优参数组的实用性和可靠性.研究结果表明,最优参数组为:集热器倾角为35°、集热器面积为40 m2、水箱体积为1.5 m3、热泵功率为10 kW、集热泵流量为2700 kg/h、空气流量为 3500 m3/h,此组参数下,SMSHP干燥系统成本降低了 4.78%,系统性能提高了 17.08%,节能性提高了 9.41%,各项指标综合提升了 6.27%.该研究从多影响因素出发,采用模糊层次分析法对太阳能多热源热泵干燥系统进行多目标优化分析,对提高系统的综合性能具有重要的指导意义.

    太阳能多热源热泵干燥系统TRNSYS模糊层次分析法

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    基于LF-NMR的玉米种子PEG引发效果及水分吸收规律

    张春梅孟静武罗斌康凯...
    292-299页
    查看更多>>摘要：聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)是一种常用的种子引发剂,利用PEG调节种子在引发过程中的水分吸收,是提高种子引发效果的关键.为探究不同PEG引发浓度和引发时间条件下玉米种子水分吸收对引发效果的影响,该研究采用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术动态监测不同浓度PEG引发下玉米种子水分相态变化情况,分析种子水分吸收和引发效果的关系,并结合机器学习算法构建玉米种子引发效果预测模型.结果表明:随着引发时间的增加(0～48 h),结合水含量呈现先增加后逐渐趋于稳定的趋势,而自由水含量则持续上升,总水含量呈现先增加后逐渐减缓的趋势.结合水含量刚进入滞缓阶段,即A21 信号幅值基本不再增加,可作为判断玉米种子适宜引发时间的一个指标.此外,利用高斯过程回归(gaussian process regression,GPR)算法结合核磁参数和引发条件构建的模型,对玉米种子发芽率预测的R²达到 0.920,能够快速检测种子的引发效果.通过LF-NMR检测种子引发过程中的水分变化能够实现最优引发条件的快速筛选,该研究为玉米种子引发参数设置和引发效果快速评价提供了新思路.

    核磁共振聚乙二醇水分玉米种子

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