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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

    农业灌溉水资源优化配置研究进展

    时荣超郭文忠
    1-13页
    查看更多>>摘要：水资源短缺是制约农业可持续发展的关键因素,因此农业灌溉水资源的优化配置对于保障粮食安全和水安全具有重要意义.该研究基于农业灌溉水资源优化配置的主要类型,对单一作物灌溉优化决策、多作物水土资源优化配置和灌溉渠系水资源优化调度 3个方面的研究进展进行了系统综述.同时指出了当前农业灌溉水资源优化配置中存在的主要问题和未来研究方向,研究认为当前的农业灌溉水资源优化配置应在如下 4个方面进行完善:1)建立更具生理意义的作物水分-产量-品质模型;2)在气候变化和人类活动的情景下实现农业灌溉水资源的优化配置;3)构建全面考虑水源、渠系、灌区面积、作物配置以及生育阶段的系统性农业灌溉水资源优化配置模型;4)建立以棵间蒸发最小为目标的动态灌溉优化决策模型.研究可为中国的粮食安全和水安全提供理论指导.

    模型作物水资源灌溉优化决策非充分灌溉节水调质渠系

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    生物质能与冷热电气联产耦合系统研究进展

    张东姜钰湛李浩然柏建华...
    14-28页
    查看更多>>摘要：当前冷热电联产系统广泛与生物质气化、生物质厌氧发酵、生物质直燃等生物质能利用技术相耦合.合理耦合后不仅能发挥生物质资源储量大、分布广、可再生、低污染、利用方式多样等优点,更因生物质资源相较太阳能、风能等独有的可运输、可储存特点,可轻松实现冷热电的高效稳定输出,克服当前太阳能、风能等可再生能源利用时,由于可再生能源自身固有的时间不稳定性、空间不稳定性所带来的系统稳定性差的问题.凭借高能源利用率、低污染、运行稳定等优点,将生物质能利用技术与冷热电联产系统耦合越来越受到研究人员的青睐.该文综述了耦合生物质资源能源化利用的冷热电气联产系统的发展基础、系统集成、系统运行模式、系统多维评价及系统优化,结合当前研究现状,从多方面预测了相关系统的发展方向,为相关系统的推广与发展提供参考.

    生物质再生能源优化系统集成冷热电联产

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    基于统计学模型的沟道侵蚀敏感性评估的研究进展与展望

    刘从坦范昊明
    29-40页
    查看更多>>摘要：侵蚀沟的发生通常会造成区域严重的环境破坏和经济损失.开展沟道侵蚀敏感性评估有助于相关部门采取合理有效的措施抑制并降低沟蚀的发生,对改善区域环境、维持粮食生产能力,保障经济健康发展具有重要意义.该文从沟道侵蚀敏感性评估流程、数据基础以及统计学模型的应用 3个方面,系统地介绍了该方向的研究进程,列举了各分类下统计学模型的优缺点,分析了该方向的相关研究进展,对比了不同研究之间的应用条件,并指出,未来研究还需实现迁移学习和时间序列模型在沟道侵蚀敏感性评估中的应用,以及深度学习模型与侵蚀沟发育物理机制相互融合,从而为改进和加强统计学模型与沟道侵蚀敏感性评估之间交叉应用,推动土壤侵蚀学科发展,为区域发展规划奠定理论与技术基础.

    侵蚀模型敏感性评估迁移学习物理机制交叉应用

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    齿板式棉秆扶拔装置设计与试验

    张佳喜杨锐王振伟候聪飞...
    41-50页
    查看更多>>摘要：针对新疆地区棉秆整株拔取难、拔断率、漏拔率高的问题,该研究设计一种齿板式棉秆扶拔装置,以不入土拔取棉秆,减少对地膜影响.齿板式棉秆扶拔装置由V型齿板组、扶禾皮带、调节装置等组成.采用解析法对V型齿板组、扶禾皮带夹秆运动过程进行分析,建立V型齿板组夹秆点速度方程和扶秆轨迹,结合棉花种植农艺要求得到齿板转速大于前进速度,夹持皮带水平分速度大于前进速度,确定工作参数范围.为了探明各参数对拔秆效果的影响,以拔断率、漏拔率为指标,以前进速度、齿板转速、皮带线速度为试验因素,使用Design Expert 13设计三因素三水平二次回归正交试验.结果表明,皮带线速度大于 0.85 m/s、前进速度大于 0.8 m/s时对拔断率、漏拔率影响最大.响应曲面优化试验得出装置的最佳参数组合为:前进速度 0.63 m/s、齿板转速 58.57 r/min、皮带线速度 0.71 m/s,此时拔断率、漏拔率分别为3.90%和4.34%.田间试验结果表明:前进速度0.65 m/s、齿板转速58 r/min、皮带线速度0.71 m/s时,拔断率、漏拔率分别为 3.87%、4.48%与理论预测值相对误差在 5%以内,优化结果可靠.研究结果可为棉秆整株起拔装置设计提供参考.

    农业机械优化棉秆齿板响应面

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    稻麦油兼用高速气送集排器螺旋斜置式搅种装置研制

    李晓冉廖庆喜廖宜涛王磊...
    51-61页
    查看更多>>摘要：针对稻麦油兼用气送式集排器高速作业时搅种装置易伤种、影响排种稳定性等问题,该研究设计了一种螺旋斜置式柔性搅种装置.基于Hertz接触理论分析确定了搅种装置影响种子破损的主要因素为搅种棒材质、顶端结构及搅种转速.通过EDEM仿真试验对比分析了梯形和圆弧形搅种棒与种群接触力随时间的变化趋势,明确了搅种棒安装方式对供种性能的影响,结果表明,圆弧形搅种棒与种群接触的切向力和法向力均小于梯形搅种棒,搅种棒倾斜角度为 45°时供种稳定性较优.开展台架单因素试验确定了性能较优的搅种转速比范围,结果表明,水稻和小麦种子在搅种转速比范围1.0～2.0内性能较优,油菜种子在搅种转速比范围0.5～1.5内性能较优.开展三因素三水平二次旋转正交组合试验,构建了稻麦油种子破损率、供种速率及其稳定性变异系数的回归模型,明确了作业速度在 10～14 km/h范围内搅种转速的较优匹配关系并进行田间验证试验.田间验证试验结果表明,当作业速度为 12 km/h,在较优参数组合下,稻麦油总排量稳定性变异系数分别为 1.92%、1.27%和 1.14%,1 m2 内成苗总株数变异系数分别为 15.47%、12.98%和 17.93%,符合稻麦油兼用高速作业标准要求.研究结果可为稻麦油兼用型排种器实现高速低损播种作业的参数设置提供依据.

    农业机械试验稻麦油兼用高速气送式集排器搅种装置螺旋斜置

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    曲柄-滑道-弹齿滚筒式花生捡拾机构设计与参数优化

    许涛刘志侠高连兴梁港平...
    62-71页
    查看更多>>摘要：为进一步解决花生捡拾过程植株漏捡、掉果损失等问题,该研究在分析捡拾过程中曲柄-滑道式弹齿滚筒捡拾机构弹齿摆动、花生植株运动规律基础上,建立凸轮理论滑道,运用目标函数法对机构进行了优化设计.以弹齿在地面铲拾距离最大和护板半径最小为目标函数,采用非支配排序遗传算法对捡拾机构参数中的弹齿铲拾段初始安装角、弹齿捡拾长度、曲柄夹角、滚筒半径、上护板倾角、弹齿长度进行了优化求解.利用ADAMS软件建立了机构模型并进行了仿真分析,获得弹齿摆角和齿端运动轨迹仿真曲线,验证了机构参数的正确性和可行性.通过对比仿真分析,较优化前弹齿捡拾长度增大至 135 mm、护板直径减小至 159 mm,铲拾面积增加近 30%.制作样机并进行田间试验,获得捡拾装置最优工作参数为:前进速度为 48.0 m/min,转速为 45 r/min,弹齿入土深度为 17 mm.在花生植株含水率 15%～17%的两段收获条件下,花生植株捡拾率为 99.1%,掉果损失率为 1.85%.研究结果可为两段式花生捡拾收获机捡拾装置的研究提供参考.

    农业机械优化花生弹齿滚筒式捡拾装置凸轮滑道设计目标函数法

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    应急供水多级泵意外停机水力过渡过程瞬态特性

    司乔瑞夏欣武凯鹏邓凡杰...
    72-81页
    查看更多>>摘要：应急供水多级泵的意外停机会引起系统性能参数的剧烈变化,严重威胁供水安全.为了探究多级泵停机水力过渡过程内部流场的瞬态效应,该研究建立了基于叶轮转动平衡方程的泵停机过程转速预测方法,数值模拟分析了意外停机过程中多级泵内部流动特性.研究结果表明:在意外停机过程中,多级泵分别经历水泵工况、制动工况、反转工况以及飞逸工况 4个阶段,转速呈现先减小至 0后沿负方向增大的趋势,最后稳定在飞逸转速-4210 r/min附近;流量呈现先减小至 0后沿负方向增大的趋势,然后再沿正方向增大,最终稳定在飞逸流量-14.32 kg/s附近;扭矩呈现先减小再增加,最后减小并稳定在零点附近.泵内流量和转速的大小、方向不断变化引起叶轮流道内流体的流动分离和回流,伴随着涡的形成、发展和破碎等时空演变;熵产值的变化与多级泵内不稳定流动密切相关,由湍流耗散所带来的损失起主导作用,在达到飞逸工况后湍流耗散熵产占比约 65.2%,能量损失主要发生在叶轮流道内,且制动工况中内流场的损失较大;多级泵首级流道内监测点压力变化最为剧烈,各级监测点的压力脉动系数波动幅值随着级数的增加呈减小趋势;压力脉动振幅主导频率与多级泵转速呈现正相关关系,主导分量对应于叶轮流道的叶片通过频率,且沿着流体流动方向压力脉动频率振幅逐渐增大,压力脉动的频率特性可以反应出意外停机过程中流量的不稳定变化.研究成果可为应急供水系统安全稳定运行提供理论指导.

    离心泵瞬态效应内部流动意外停机熵产分析

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    全方位数字宽带多波束渔用声呐研制

    李国栋汤涛林张玉涛王志俊...
    82-90页
    查看更多>>摘要：针对远洋渔业捕捞作业过程中对于高效、高精度探测扫海的需求,该研究结合全方位数字宽带多波束技术具有长距离、高分辨率目标探测的特点,采用宽带技术和多波束技术抑制界面混响、体积混响的干扰,及提升探测目标分辨率,提出一种基于可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的分布式信号处理系统架构,实现多个扇区独立探测扫海,通过水声学理论仿真分析方法,确定影响系统性能的换能器阵尺寸、最大探测距离和最优工作频点 3个主要参数之间的相互制约关系,并结合国内典型渔船现状确定渔用声呐关键参数,优选探测信号频段为 20～30 kHz.进一步分析噪声、界面混响、体积混响对探测性能的影响,采用基于FPGA的"并行+串行"宽带波束成形实现算法方案,使运算过程中片上存储资源使用量降低 90%;采用Delta-Sigma调制技术提升发射信号信噪比,将 20～30 kHz内的噪声调整到 50 kHz以上频段;提出基于两点递推插值一步预测的波束稳定改进算法,实现在渔船大幅度摇摆下实时波束稳定误差小于 1.6°(-0.8°～+0.8°).研制渔用声呐圆柱型换能器阵、高集成度接收机和发射机、256通道多通道信号处理机等核心部件,并进行系统集成,最终系统实现 256个独立的接收和发射通道,支持 20～30 kHz频段信号,具备水平360°全方位及垂直近 70°的扫描探测能力.选择远洋围网渔船进行海上试验,结果表明:系统性能稳定,环境目标探测结果清晰连续,对目标强度为 0dB鱼群的探测距离达到 1550m以上.所研制的全方位数字宽带多波束声呐关键指标满足海洋渔业捕捞场景需要,可大幅度提升渔业捕捞探测性能,为下一步大规模自主量产奠定基础.

    渔业声呐多波束宽带Delta-Sigma调制

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    鸟粪石基载镁生物炭对干湿交替灌溉水稻产量与品质的影响

    李妍琦吴奇宫福征官玉...
    91-103页
    查看更多>>摘要：鸟粪石(MgNH4PO4·6H2O)普遍存在于镁改性生物炭对废水氮磷去除后的回收产物中,其可以作为缓释肥料使用.为探究鸟粪石基载镁生物炭(struvite-based magnesium modified biochar,MAP-BC)在农田中的应用效果以及对不同灌溉和施肥模式的适用性,该研究依托大田试验,以东研 18号(粳稻)为供试材料,设置常规淹灌(ICF)、干湿交替(IAWD)2种灌溉模式,以及常规施肥(conventional fertilization,N1B0)、常规施肥+5 t/hm2 MAP-BC(conventional fertilization +5 t/hm2 MAP-BC,N1B1)、常规施肥+10 t/hm2 MAP-BC(conventional fertilization +10 t/hm2 MAP-BC,N1B2)、减施氮磷肥 25%+5 t/hm2 MAP-BC(25%less nitrogen and phosphate fertilizer+5 t/hm2 MAP-BC,N3/4B1)和减施氮磷肥 25%+10 t/hm2 MAP-BC(25%less nitrogen and phosphate fertilizer+10 t/hm2 MAP-BC,N3/4B2)5种施肥模式.结果表明:与ICF相比,IAWD显著提高了乳熟期叶片叶绿素含量,并显著降低了 2021年无效分蘖数(P＜0.05);MAP-BC不仅能够高效弥补减施氮磷肥对水稻叶绿素含量的不利影响,还具有一定的超补偿效果;MAP-BC中高纯度的鸟粪石组分通过缓释氮磷素,保障了对植株氮磷养分的长期供应.与N1B0 相比,N3/4B2 不仅可以满足水稻生长后期对氮磷养分的需求,还使穗部吸氮量和吸磷量分别显著增加(P＜0.05)4.77%～7.06%和 4.26%～12.69%;与N1B0 相比,施加 10 t/hm2 MAP-BC使 2a的最高分蘖数和最终分蘖数分别显著增加(P＜0.05)6.75%～9.64%和13.16%～16.88%;2 a试验中,在IAWD模式下,与N1B0 相比,N1B1 和N1B2 的产量分别显著提高(P＜0.05)了7.66%～8.43%和 11.49%～12.64%,并且 10 t/hm2 的MAP-BC可以弥补减施 25%氮磷肥对产量造成的不利影响;IAWD模式下N3/4B1 和N3/4B2 可以显著降低消减值、垩白粒率和垩白度,显著提高崩解值,从而显著改善(P＜0.05)水稻外观品质与食味值;此外,N1B1 和N1B2 较N1B0 处理显著提高(P＜0.05)稻米蛋白含量 2.66%和 5.79%,表明施用MAP-BC有助于改善稻米的营养品质.因此,在IAWD模式下减施氮磷肥 25%配施 10 t/hm2 MAP-BC可在节水条件下实现减施氮磷肥、增产、提质,从而为水稻绿色高效生产提供理论依据.

    灌溉肥料水稻鸟粪石基载镁生物炭叶绿素氮磷吸收产量品质

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    减氮配施生物炭对北疆小麦产量品质及固碳减排的影响

    杨卫君杨梅郭颂宋世龙...
    104-111页
    查看更多>>摘要：为研究生物炭在北疆灌区农田应用的稳产增产及固碳减排综合潜力,探索农田氮肥优化施用途径,该研究于2021年 4月—2022年 7月在新疆奇台设置常规施氮(N1:300 kg/hm2)、氮肥减量 15%(N2:255 kg/hm2)、氮肥减量30%(N3:210 kg/hm2)、单施生物炭(B:20 t/hm2)、常规施氮+生物炭(N1B)、氮肥减量 15%+生物炭(N2B)、氮肥减量 30%+生物炭(N3B)7个处理,分析两季小麦(春小麦、冬小麦)种植期间不同处理下麦田土壤有机碳含量、土壤呼吸速率、小麦品质及产量变化.结果表明,与单施常规氮肥相比,施用生物炭后土壤总有机碳(soil total organic carbon,SOC)、活性有机碳(active organic carbon,AOC)、碳库管理指数(carbon pool management index,CPMI)和小麦产量、籽粒水分及蛋白(干基)含量均呈提高趋势.综合表现以氮肥减量 15%配施生物炭(N2B)处理最优,较氮肥常规单施(N1)相比,AOC、SOC均有显著提高,2 a产量分别显著提高 22.12%、36.17%(P<0.05).与常规施氮相比,氮肥减量 15%配施生物炭(N2B)处理下,2022年冬小麦蛋白(干基)、面筋(湿基)、Zeleny沉降值均有提高,而 2021年各处理间差异不显著(P>0.05).同时,除单施生物炭(B)处理(2021年)和除单施生物炭(B)及减氮 15%(N2)处理外(2022年),其他处理下土壤CO2 累积排放量较单施常规氮肥均有所升高.综上,氮肥减量15%(255 kg/hm2)配施 20 t/hm2 生物炭时其农田土壤固碳减排效果及小麦产量品质综合表现较好,建议作为北疆灌区麦田氮肥优化配施生物炭的理想施肥方案.

    氮生物炭土壤呼吸有机碳小麦产量品质

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