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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

    蚕蛹性腺图像在线采集与雌雄自动识别分选装置设计与优化

    李光林秦威郭峰李丽...
    204-214页
    查看更多>>摘要：针对当前蚕蛹雌雄鉴别环节人工劳动强度大、蚕蛹雌雄识别分选装置准确率和效率不高、适用品种范围小等问题,根据雌雄蚕蛹性腺特征差异是区别不同品种蚕蛹雌雄的可靠依据,该研究设计了一种蚕蛹性腺图像在线采集与雌雄自动识别分选装置.首先,在对蚕蛹基本物理特性参数大量统计的基础上,对振动排序上料机、蚕蛹输送滑轨和蚕蛹翻转拍照装置进行了结构设计与理论分析.在识别方法和计算机硬件条件不变基础上,对装置中蚕蛹排序输送螺旋倾角、滑轨倾角和转动棒带动蚕蛹旋转转速进行了优化设计,以提高装置的识别分选速度.并设计了以SIEMENS-S7-200SMART-ST30为控制器,基于激光、光电传感器检测的信息融合控制系统.分选装置工作性能优化结果为:螺旋倾角为15.62°,滑轨倾角为31.77°,转速为21.09 r/min,单粒蚕蛹平均分选时间为5.13 s,准确率为95.97%,破损率为0.07%.样机试验结果表明,在最优参数下,利用卷积神经网络的全新轻量级雌雄识别分类模型,单粒蚕蛹平均分选时间为5.03 s,分选准确率为 96.47%,破损率为 0.09%,满足蚕蛹雌雄识别分选实际应用要求.该蚕蛹性腺图像在线采集与雌雄自动识别分选装置能够实现蚕蛹自动排序上料、蚕蛹带性腺图像在线采集、自动识别与雌雄自动分选的一体化,提高了蚕蛹雌雄自动识别分选的效率和准确率.研究结果可为雌雄蚕蛹自动识别分选装置的研发提供理论依据和技术支持.

    机器视觉在线采集蚕蛹性腺图像雌雄分选翻转拍照装置正交试验

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    电场调控激光诱导石墨烯基重金属电化学检测装置的研制

    刘畅王园袁修华刘东...
    215-223页
    查看更多>>摘要：为了快速、精准分析农田重金属,该文设计了一款基于施加电场与激光诱导石墨烯(laser-induced graphene,LIG)电极阵列的功能核酸比率电化学检测装置,用于农田中典型重金属离子Hg2+、Pb2+的分析.该装置主要包括电场施加模块与LIG电极阵列传感器两个部分,前者以AT89S52单片机作为主控芯片、DAC0832作为电压输出端口,设计单片机控制电压输出的电场施加装置,实现了可编程电压的稳定输出;后者则通过结合CO2 激光直写和环氧树脂转印技术,提出了LIG电极阵列的快速制备方法,并进一步构建了LIG基功能核酸比率电化学传感器.在检测过程中,通过调控施加电场的性质,该装置实现了Hg2+、Pb2+在传感器表面的快速特异性富集以及响应信号的稳定获取,其对Hg2+、Pb2+检测限分别低至 8.5×10-12 mol/L(4.25×10-11 mg/L)和 4.6×10-13 mol/L(2.22×10-12 mg/L),实现了农田灌溉用水中Hg2+、Pb2+的现场精准检测.该装置利用施加电场与LIG阵列传感器,实现了重金属离子的快速、精准、现场分析需求,对于农田环境重金属污染的监测及治理具有重要意义.

    重金属污染检测便携式装置电化学传感器电场调控汞、铅离子

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    基于UNMIX模型和多元地统计模拟的土壤重金属的来源解析及空间预测

    杨清可王磊李平星吕立刚...
    224-234页
    查看更多>>摘要：为摸清江苏省太仓市土壤重金属来源和污染情况,开展土壤表层样品采集和重金属含量分析,选取新型受体(UNMIX)模型解析重金属的来源和贡献,并采用地累积指数和多元地统计技术,实现重金属污染的定量评价和空间预测.结果表明:1)As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的含量较高,超过全国和江苏省土壤重金属背景值;Cd、Cu、Hg、Pb和Zn的富集程度较高,而As、Cr和Ni的富集系数正常,与自然基础水平相近.2)8 种重金属元素呈现岛状的空间分布特征,并在部分区域存在高值区,表明人类活动对土壤环境具有负面效应.3)土壤重金属受到交通-工业源、自然-农业源、工业-自然源和农业-工业源的综合影响,贡献率分别为 35.18%、27.32%、20.26%和 17.24%.其中Hg、Pb、Ni、Cu和Zn主要来源于交通-工业源,Cr、Zn和Cu主要源自自然-农业源,As和Ni主要为工业-自然源,Cd主要为农业-工业源.4)Cd、Hg和Ni,污染程度最高,60.38%以上的点位达到轻度污染及以上等级;As、Cu和Zn,污染居中;Cr和Pb的影响较低.5)Ni、Cd和Hg的污染面积最大,分别达到 107.42、75.56和 55.02 km2,且潜在污染空间成片分布.该研究作为土壤基础调查的核心,可为土壤环境管理和重金属污染修复提供科学依据.

    土壤重金属UNMIX模型来源解析空间预测太仓市

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    镧改性生物炭高效去除水中磷酸盐特征与机理分析

    程福龙张祚胡雯雯冉沿莹...
    235-244页
    查看更多>>摘要：生物炭(biochar,BC)应用于水体中磷的去除不仅有助于缓解水体富营养化,还有利于解决固体废物处理问题,达到以废治废的目的.然而,吸附性能较差严重限制了生物炭在水体除磷方面的应用.因此,该研究采用热解-水热法成功合成了一种镧(La)改性生物炭(La-modified biochar,LBC)除磷吸附剂,考察了制备参数(包括La与BC质量比、水热时间和水热温度)、吸附时间、初始磷浓度、pH值、共存离子对LBC吸附磷酸盐性能的影响,并分析了饱和吸附磷酸盐的LBC在水中的磷酸盐缓释性能.此外,采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)表征技术研究了LBC对磷酸盐的吸附机理.试验结果表明,LBC对磷酸盐的吸附能在 1h内快速达到平衡,由Langmuir模型拟合得到的最大吸附量可达 136.4 mg/g,吸附速率和吸附量优于大多数已报道的镧改性生物炭吸附剂,这可能主要是因为LBC表面的镧物种呈球状多孔结构,能够提供丰富的磷酸盐吸附位点.此外,LBC在pH值为 3～7范围能保持稳定的磷酸盐吸附性能,而在碱性环境下会受到抑制.LBC在含有常见共存阴离子的溶液中,对磷酸盐表现出较高的选择性.XRD、FTIR和XPS表征结果证实,LBC对磷酸盐的吸附机理包括静电吸引、LaPO4 沉淀和La-O-P内球络合.饱和吸附磷酸盐的LBC在 15d内可以有效进行连续的磷酸盐释放,且La浸出量可忽略不计.该研究可为农林业废物资源化利用、富营养化水体缓解和高效镧改性生物炭除磷吸附材料的合成设计提供新的思路.

    生物炭水体富营养化镧磷酸盐吸附

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    球黏土对单及多组分重金属离子的吸附效果

    陈榕王彪郝冬雪高晋宁...
    245-253页
    查看更多>>摘要：重金属污染水的防范和治理一直是国际上的难点和热点研究课题.吸附法具有经济可行和环境友好等优点,被认为是去除水中重金属离子的最佳技术.球黏土具有潜在的高吸附性能,为进一步探索利用球黏土治理重金属污染水的可行性,该研究通过单组分与多组分重金属离子的批式吸附试验,重点考察球黏土对Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Cr6+的吸附效果和竞争吸附关系.单组分离子吸附试验表明,球黏土对重金属离子的吸附量遵循先快速增加后缓慢增长,随pH值的增大而增大,随初始浓度增加而增加,直至吸附饱和的规律.最佳吸附平衡时间为 90 min;最佳溶液pH值为 5.pH值对球黏土吸附 5种重金属离子的影响程度由大到小依次为Zn2+、Cd2+、Cr6+、Cu2+、Pb2+,当pH值从 2增到 5时,Zn2+吸附量提高了 184%.球黏土对 5种离子Pb2+、Cr6+、Zn2+、Cd2+、Cu2+的饱和吸附量分别为 311.847、301.437、263.213、195.435和 179.635 mg/g.通过动力学模型和等温线模型拟合,吸附数据更加符合准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型,说明吸附过程为单层吸附,吸附方式为化学吸附,最大吸附量依次为Pb2+(497.593 mg/g)＞Cr6+(442.868 mg/g)＞Zn2+(339.376 mg/g)＞Cd2+(290.039 mg/g)＞Cu2+(194.941 mg/g).多组分离子吸附试验表明,球黏土对4种离子的吸附量同样呈先快速后缓慢增长,直至平稳的趋势.各离子在球黏土的活性位点上表现出的竞争能力由强到弱依次为Cr6+、Zn2+、Cd2+、Cu2+.通过等温线模型拟合,发现多组分重金属离子吸附数据更加符合Langmuir等温吸附模型,吸附方式和吸附过程与单组分一致,各组分的最大吸附量与单组分相比有所下降,但吸附总量却大大增加,说明球黏土对多组分重金属离子具有良好的吸附能力.与其他原生矿物材料相比,球黏土对重金属离子具有更大的吸附量,该研究成果可为球黏土作为吸附剂的利用和推广提供理论依据和数据支持,具有较大的现实意义.

    重金属等温线动力学球黏土单组分吸附多组分吸附

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    热水解对鸡粪和牛粪厌氧消化及重金属风险的影响

    任征然王佳伟高金华文洋...
    254-261页
    查看更多>>摘要：为探究热水解预处理对鸡粪和牛粪在厌氧消化过程中产气效率的提升作用以及对消化残渣中重金属形态变化及潜在生态风险的影响.该研究以鸡粪和牛粪为处理对象,采用热水解处理技术,开展了连续中温厌氧消化试验.考察了热水解对畜禽粪污可生化性和重金属迁移风险.该研究还评估了连续施用厌氧消化鸡粪和牛粪 15a后土壤中重金属的积累量和Hakanson潜在生态风险指数.试验发现,鸡粪中木质纤维素含量占干固体总量的 25%,牛粪为 57.7%.热水解处理能够增强牛粪中木质纤维素的水解,热水解后木质纤维素的降解率为 19.2%;但热水解对鸡粪的木质纤维素水解影响不明显,降解率仅为 5.3%.鸡粪挥发性固体(volatile solid,VS)产气率为 482 L/kg,热水解后产气率提升了 12.4%;牛粪产气率为 321 L/kg,热水解后产气率提升了 31.2%.仅通过热水解不能降低鸡粪中重金属的迁移风险;而经过厌氧消化后,除Hg和Ni外,其他重金属迁移风险均降低到了低风险水平.牛粪经过热水解和厌氧消化处理后重金属向残渣态转换,但迁移风险没有明显改善.连续施用鸡粪和牛粪 15a后,土壤未出现的重金属积累,且 15a内总潜在生态风险等级处于低风险.该研究结果可为鸡粪和牛粪的能源化、无害化处理以及土地利用应用提供了理论依据和数据指导.

    积累迁移风险生物降解性Hakanson潜在生态风险指数

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    拱架送/回风方式对日光温室冬季作物冠层区热环境的影响

    胡万玲陈冲管勇马乔乔...
    262-272页
    查看更多>>摘要：传统日光温室被动的热环境调控模式难以满足温室作物冠层区空气温度和速度调控需求,且能源利用效率低下.为了改进日光温室热环境精准调控方法和提高温室能源利用效率,该研究结合日光温室围护结构特点,提出了一种日光温室拱架的送/回风方法,并基于温室作物多孔介质模型,建立了拱架送/回风系统温室的数值传热模型.采用空气温度与速度不均匀系数、气流速度适宜区面积比、能量利用系数以及累计有效积温等评价参数,研究了下送上回、中间回风和上送下回等 3种温室拱架送/回风方式对日光温室冬季作物冠层区热环境的影响.结果表明,与中间回风和上送下回通风方式相比,下送上回通风方式对不同作物冠层高度处的空气温度和速度调控的结果最优,且不同作物冠层高度处气流速度适宜区面积比和累计有效积温都最大.当采用下送上回通风方式时,与送风干管风速为 9、11和 12 m/s相比,送风干管风速为 10 m/s的能量利用系数最大,在作物冠层高度 0.4、0.6、0.8和 1.0 m处的能量利用系数分别为 0.976、0.982、0.985和 0.987,并且不同作物冠层高度处的空气温度不均匀系数和速度不均匀系数也都最小.因此,下送上回通风方式的推荐送风干管风速为10 m/s.该研究可为日光温室热环境的精准调控提供参考.

    日光温室拱架数值分析送/回风方式热环境能量利用系数作物冠层区

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    不同覆盖对圣女果秸秆简化静态堆肥与腐殖化进程的影响

    林嘉聪韩卓雅王定美麦力文...
    273-283页
    查看更多>>摘要：热带圣女果种植分布广,产生的秸秆废弃物难收储.在热带高温多雨气候条件下,如何高效、简单、低成本实现圣女果秸秆的就地无害化与腐殖化还田,是热带圣女果秸秆废弃物处置利用面临的重要难题之一.该研究以构建秸秆简化、就地的静态堆肥工艺为目标,模拟了polytetrafluoroethylene(PTFE)分子膜、polyvinyl-chloride(PVC)塑料膜、无覆盖(即干秸秆原料)3种不同覆盖所形成的静态环境对堆肥理化性质与腐殖化进程的影响,结合冗余-相关性分析与二维相关傅立叶红外光谱阐明腐殖化的影响规律及其关键组分的分子结构演化机制.结果表明:3种覆盖下≥50℃高温期持续时间均超过 5d;促进产热-蓄热-保温能力上,由高到低顺序依次为:分子膜、无覆盖、塑料膜.秸秆堆肥过程中酸碱度、电导率、氮磷钾、容重升高,大颗粒破碎,小颗粒占比提高.覆盖塑料膜堆肥有效积温相对较低,有机碳损失相对较低,堆肥后有机碳降幅分别为 20.12%(分子膜)、4.63%(塑料膜)与 16.13%(无覆盖).相比于无覆盖,分子膜覆盖可以显著加快堆肥腐殖化进程;塑料膜覆盖堆肥虽能实现一定程度腐殖化,但腐殖化率最低.3种处理下腐殖化指数分别为 15.61%(分子膜)、9.95%(无覆盖)、6.17%(塑料膜).二维相关光谱表明木质纤维素分解产生的醌、醛、酮、多酚类化合物与氨基聚合,多酚缩合可能是秸秆腐殖酸合成的主要途径.分子膜与塑料膜覆盖下,重点调控物料结构与养分,并提高温度,是提高腐殖化效果的关键.

    堆肥腐殖化圣女果秸秆分子膜覆盖

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    菜籽饼超微粉酶解制备抗氧化活性肽

    翟晓娜胡龙彪李媛媛梁亮...
    284-291页
    查看更多>>摘要：为探究菜籽饼超微粉直接酶解制备抗氧化肽技术,该研究以菜籽饼超微粉为原料,利用碱性蛋白酶、风味蛋白酶对其进行酶解,通过测定 2,2'-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)自由基清除能力、1,1-二苯基-2-苦基肼自由基清除能力和总抗氧化能力表征酶解产物体抗氧化活性,使用膜分离、Sephadex G-15凝胶层析对酶解产物进行分离纯化,利用高效液相色谱-串联质谱联用技术分析鉴定抗氧化活性组分的氨基酸序列.结果表明,风味蛋白酶酶解产物的肽含量较高,并以分子量小于 1 kDa肽段为主,碱性蛋白酶解产物以 5～10 kDa肽段为主,但同等浓度下(1 mg/mL)的碱性蛋白酶酶解产物抗氧化活性较高;膜分离后,同种酶解产物中低分子量(＜1 kDa)组分具有更好的ABTS自由基清除能力和总抗氧化活性;通过凝胶层析分离纯化得到的高抗氧化活性组分 J3经氨基酸序列鉴定,结合PeptideRanker生物活性预测筛选得到 5个肽段,肽段的N-端均为苯丙氨酸且肽段中疏水性氨基酸的含量占比达 50%以上.该结果可为深入开发菜籽饼蛋白资源提供理论参考.

    酶膜菜籽饼风味蛋白酶碱性蛋白酶膜分离氨基酸序列抗氧化活性

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    2000-2020年中国耕地旱改水空间格局演变及其适应性管理

    郭维红蒋非非马静朱新华...
    292-303页
    查看更多>>摘要：灌溉农业对粮食高产稳定至关重要.近 20年中国大力推行旱改水型农田整治,但旱改水的空间格局不清、旱改水转换适宜性不明,限制了旱改水适应性管理及耕地科学保护和永续利用.为此,利用2000-2020年5期30 m×30 m遥感数据,揭示中国耕地旱改水空间格局及其转换特征,并构建地形、气候、土壤与耕作 4个维度的适宜性评价体系,评估旱改水工程实施的空间匹配效果,探索适应性管理分区与策略.结果表明:1)2000-2020年全国旱改水耕地面积达1 297.04万hm2,占耕地总面积的 7.31%,主要分布于黑龙江东部、河南中部、四川东部和江苏中部;2)2000-2020年全国旱改水耕地中 17.70%为勉强匹配,11.54%为不匹配,旱改水工程实施的总体效果不佳;3)未来应划分不同的旱改水适应性管理分区,按适宜性优先级制定针对规划、利用和服务的差异化旱改水整治策略,研究可为耕地保护、国土空间生态保护和修复规划及两区划定等提供科学依据.

    土地整治耕地灌溉旱改水保护适宜性评价适应性管理

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