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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

    基于垄间背景剔除优化小麦赤霉病遥感监测精度

    朱文静戴世元冯展康邵长峰...
    219-229页
    查看更多>>摘要：为探究麦田垄间背景对无人机多光谱小麦赤霉病监测精度的影响,该研究以江苏省镇江市农科院灌浆期小麦为研究对象,利用大疆M600 Pro无人机搭载RedEdge-MX多光谱相机获取小麦冠层多光谱影像.通过筛选与小麦赤霉病相关性最高的植被指数(vegetation indexes,VIs):MSR和CRI2植被指数,并采用大津法(Nobuyuki Otsu method,OTSU)、阈值分割法和支持向量机(support vector machine,SVM)等方法对小麦赤霉病遥感图像进行精细化语义分割,降低田块边缘阴影背景和染病麦穗之间的误判率.试验结果表明:目视解译阈值分割法剔除背景的效果最好(总体精度:92.06％,Kappa系数:0.84),OTSU阈值分割法(总体精度:90.52％,Kappa系数:0.81)效果次之.采用偏最小二乘回归分别建立小麦病情指数(disease index,DI)与VIs、纹理特征(texture features,TFs)和VIs&TFs小麦赤霉病监测模型,其中VIs&TFs模型监测精度最高,剔除垄间背景前预测模型训练集的决定系数(coefficient of determination,R2)为0.73,均方根误差(root mean square error,RMSE)为 5.52,相对分析误差(relative percent deviation,RPD)为 2.01,验证集的R2为0.68,RMSE为6.21,RPD为1.96;剔除垄间背景后VIs&TFs模型监测精度依然最高,训练集的R2为0.75,RMSE为5.58,RPD为2.13,验证集的R2为0.77,RMSE为7.13,RPD为2.11.综上所述,基于垄间背景特征的精细化语义分割有效地提高了小麦赤霉病的监测精度,可以直观地了解小麦病情分布情况,可对后续变量施药提供参考依据.

    无人机遥感小麦病害语义分割特征提取

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    基于RCH-UNet的新疆密植棉花图像快速分割及产量预测

    刘祥田敏梁金艳
    230-239页
    查看更多>>摘要：针对复杂棉田环境下传统图像分割技术存在分割精度低、实时性弱和鲁棒性差等问题,该研究以脱叶期新疆密植棉花为对象,结合低空无人机遥感平台,提出一种RCH-UNet(resnet coordinate hardswish UNet)棉花产量快速预测模型.将 UNet 中传统的 CBR(convolution batch normalization ReLU)下采样模块替换为 ResNet50,同时将 CA(coordinate attention)注意力机制和hardswish激活函数引入UNet,以提高图像特征的提取能力,增强图像分割效果.基于无人机采集的棉花图像数据集评估RCH-UNet模型性能.试验结果表明,在该研究构建的棉花图像数据集上,RCH-UNet模型的棉花分割交并比达到92.79％,像素准确率达到96.22％,精确率为96.30％,与原始U-Net、PSPNet和DeepLabv3相比,像素准确率分别提高了 9.85、17.67、6.31个百分点.通过RCH-UNet提取棉花像素比和灰度共生矩阵提取纹理特征,结合岭回归分析构建多因素棉花产量预测模型,模型的R2为0.92,预测产量与实际产量平均绝对百分比误差为9.254％.研究结果可为新疆密植棉花产量预测提供技术支持.

    深度学习图像处理语义分割UNet自注意力机制密植棉花产量预测

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    控释掺混肥对麦玉轮作体系农田温室气体排放和硝态氮残留的影响

    曹兵高玮李洪杰王学霞...
    240-250页
    查看更多>>摘要：为阐明控释肥对冬小麦-夏玉米轮作体系作物产量、温室气体排放和硝态氮残留的影响,该研究以郑单958(夏玉米)和济麦22(冬小麦)为供试材料,设不施氮对照(CK)、常规施氮(FFP)、优化施氮(OPT)、含30％控释尿素的控释掺混肥(夏玉米)和含50％控释尿素的控释掺混肥(冬小麦)(CRBF1)、含50％控释尿素的控释掺混肥(夏玉米)和含70％控释尿素的控释掺混肥(冬小麦)(CRBF2)共5个处理,对比分析了不同处理的冬小麦、夏玉米及周年产量、温室气体排放和土壤硝态氮残留的差异.结果表明,施氮可显著提高麦玉轮作系统单季和周年作物产量(P＜0.05).与FFP相比,CRBF1和CRBF2处理的夏玉米、冬小麦和周年产量分别提高了 1.4％～3.0％、1.9％～3.4％和1.6％～3.1％(P＞0.05).施氮显著增加了麦玉轮作体系的土壤N2O和CO2的周年排放(P＜0.05).CRBF1和CRBF2处理的土壤N2O周年排放总量较FFP处理显著降低了 27.7％～34.6％(P＜0.05).施氮显著增加了麦玉轮作体系的周年全球增温潜势(GWP)(P＜0.05).CRBF1和CRBF2处理的周年GWP较FFP处理降低了 4.2％和5.7％,其中CRBF2处理差异显著(P＜0.05).施氮降低了麦玉轮作体系的周年温室气体排放强度(GHGI).CRBF1和CRBF2处理的周年GHGI较FFP处理降低了 5.6％～8.6％(P＞0.05).与FFP相比,CRBF1和CRBF2处理的100～200 cm 土层硝态氮残留降低30.6％～34.3％(P＜0.05),减少了硝态氮淋失风险.综上所述,控释掺混肥在稳定作物产量、减少温室气体排放和土壤硝态氮残留方面具有积极作用,研究结果可为麦玉轮作体系的轻简高效氮肥管理提供数据支持和理论支撑.

    产量温室气体排放冬小麦-夏玉米轮作控释掺混肥硝态氮残留

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    秸秆过滤养猪废水UASB厌氧发酵及微生物群落分析

    关正军王秋雁贾兴江束勇...
    251-259页
    查看更多>>摘要：养猪废水成分复杂,所含悬浮性固体对其生物发酵过程影响显著;利用经过粉碎压实后的玉米秸秆对养猪废水进行负压抽滤,吸附截留废水中的悬浮性固体.再利用上流式厌氧污泥床(UASB,up-flow anaerobic sludge bed/blanket)反应器对过滤后的养猪废水进厌氧发酵,探究发酵过程中随着有机负荷的增加,化学需氧量(COD,chemical oxygen demand)去除率、pH值、产气量的变化规律,并采用高通量测序技术分析最优负荷时厌氧消化污泥中的细菌与古菌群落组成.过滤试验表明,在过滤压差为40kPa、滤层厚度为15cm、滤料压实度为1.6倍密度时有较好的过滤效果,此时总固体(TS,total solid)、挥发性固体(VS,volatile solid)、COD 的去除率分别为 33.08％、28.05％、23.01％.厌氧发酵试验结果表明,在温度为(35±1)℃时反应器稳定运行的最高负荷为11.00 kg/(m3·d);反应器处理效果最优的负荷为10kg/(m3·d),此时进水COD浓度为5 000mg/L、COD去除率为76.46％、容积产气率为1.51 m3/(m3 d).高通量测序结果表明,厌氧发酵过程由多种微生物菌群协同作用,主要的细菌群类是Firmicutes、Bacteroidota,主要古菌群类为Halobacterota,且高效产甲烷菌分布丰富.试验结果可为利用作物秸秆过滤养猪废水进行以废治废的技术应用提供依据.

    过滤微生物群落养猪废水玉米秸秆UASB厌氧发酵

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    原料和热解温度对生物油分子蒸馏分离特性的影响

    孙志景易维明张德俐林鹏...
    260-268页
    查看更多>>摘要：针对生物油组分复杂,难以直接应用的问题,该研究开展了不同生物油的分子蒸馏馏分分布规律的研究,并考察了不同原料和温度对生物油分子蒸馏分离特性的影响.热解液化试验结果表明,生物油组分以酸、醛、酮、酚、糖为主.随着热解温度的升高,松木生物油中轻质组分产率由21％不断降低至11％,而秸秆生物油中轻质组分产率稳定在20％左右.高温生物油各组分的平均分子自由程两极化程度加强,600 ℃制备轻质油蒸出比例最高,可以达到92％(松木)和86％(秸秆).酚类化合物中酚羟基的数量可以影响其分离特性,较高的热解温度促进了酚羟基的产生,从而使酚类物质从蒸出部分(distillation fraction,DF)向残留部分(residual fraction,RF)中转移.分子蒸馏技术能够实现对不同生物油的有效分离,得到的DF中主要包含酸、酮和小分子酚类,RF则以糖和大分子酚为主,除了羟乙醛和苯并呋喃等化合物外,生物油中的大部分化合物的富集程度都可以达到90％以上.该研究可为快速热解生物油的分离及其后续提质研究提供一定的参考.

    生物油热解分子蒸馏分离特性生物质

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    后备母猪对人工光照强度的偏好性选择

    葛绍娟郑炜超李修松王浩...
    269-276页
    查看更多>>摘要：为明确人工光环境下后备母猪的适宜光照强度,该研究搭建了一套猪舍光环境偏好性选择系统,以LED白光(400～700 nm)为人工光源,设置4种光照强度(40、100、350、1 200 lx),每7 d为一个周期对单元猪舍对应的光照方案进行调整,光照时长16 h,以24头二元杂交后备母猪为试验对象,进行了为期28 d的试验,探究后备母猪对人工光环境光照强度的偏好性选择规律.结果表明,在猪只数量的时空分布方面,相较于40、350、1200 lx,后备母猪在开灯期间表现出对100 Ix光照强度的显著性偏好(P＜0.05),占整体数量29.33％±1.14％;猪群对其余3种光照强度的偏好呈现明显的节律性,表现为开灯后和关灯前3 h对40 lx光照强度的偏好显著高于350、1 2001x(P＜0.05);在猪只活跃度方面,开灯后的前6h,较强光照组(350lx:37.97％±3.47％和1 200lx:35.42％±4.04％)的猪只活跃度显著高于较弱光照组(40 lx:27.90％±8.44％和100 lx:23.94％±3.79％);在猪只采食方面,较强光照(350、1 200 lx)组后备母猪的饲料消耗量和采食时长均高于较弱光照组(40、100 lx).由此,建议后备母猪舍的照明制度中设置一定的光照过渡阶段,以100 lx光照强度为主,开灯后和关灯前3 h使用40 lx较弱光环境避免刺激,此外,可在09:00-11:00增加2 h较强光照(350 lx)增加猪只活动量.该研究结果可为后备母猪舍光环境精准调控提供理论参考依据.

    猪光环境光照强度偏好性行为活跃度

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    基于灰水足迹的长江经济带耕地利用生态效率时空分异特征

    柯新利杜丹妮刘姿媚
    277-287,封3页
    查看更多>>摘要：长江经济带面临水生态环境污染制约下的农业发展困境,水环境约束下耕地利用生态效率的提升成为平衡耕地利用中经济效益与生态效益的关键手段,对于探索生态可持续的耕地利用模式、实现农业绿色发展具有重要意义.该研究以灰水足迹为视角,基于SBM-Undesirable模型、空间自相关分析及马尔可夫链模型探明2000-2020年长江经济带耕地利用生态效率时空格局及演变趋势.研究表明:1)长江经济带2000-2020年平均灰水足迹值呈现先增后减趋势,2015年后下降态势更为明显.在空间上呈现为"东西高,中部低"的空间分布特征,灰水足迹高值区域主要集中在粮食主产区省份.2)2000-2020年长江经济带耕地利用生态效率持续下降,效率均值处于0.5～0.8之间,存在较大提升空间.在空间上呈现高值区域多沿水系分布的特点.3)长江经济带市域耕地利用生态效率存在显著空间正相关性,以研究时段演变趋势来看,耕地利用生态效率的演进存在路径依赖,难以实现"跨越式"提升.因受到邻域背景影响,在空间上易显现出"俱乐部收敛"现象,"高-高集聚"与"低-低集聚"分布更为常见.可在农业生产重点区域采用差异化精准农业模式,需重视区域间动态协同发展,完善联防联治的面源污染防控机制,积极引导耕地利用生态效率高值区域逐步形成集中连片,同时对于耕地利用生态效率低效区提供财政与政策支持.研究结果可为各地区探索耕地利用可持续发展模式与农业生产活动中水生态环境保护提供参考依据.

    土地利用生态效率灰水足迹农业生产演变趋势SBM-Undesirable模型长江经济带

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    基于生态保护红线的生态安全格局构建与国土空间修复分区

    罗莎莎赖庆标王旭东王修成...
    288-297页
    查看更多>>摘要：国土空间生态修复分区有助于针对生态服务、农业生产、居民生活等功能分类施策,具有提高生境质量、保障区域生态安全、促进区域可持续发展的重要作用.该研究以福建省三明市为研究区,采用生态保护红线划定方法全域识别生态源地,构建生态源地扩展阻力评价体系,采用最小累积阻力模型判别生态廊道和生态节点,提取生态断裂点,从而构建三明市生态安全格局.根据生态安全等级划分和"三生空间"范围界定,进行生态修复分区,并提出针对性生态修复和保护建议.研究结果:1)三明市生态源地共有34处,面积2 185.44km2,约占三明市国土面积9.5％,围绕中部盆地分布于周边丘陵山地,北部为密集区.2)判别重要生态廊道和一般生态廊道分别为12和70条,提取重要生态节点和一般生态节点分别为30和47个,提取生态断裂点66个.三明市生态安全格局完整,生态安全水平总体较高,但南部地区廊道稀疏却断裂点密集,网络连通性较低.3)划分生态安全等级、叠加"三生空间"范围,将三明市划分成核心重点区(16.13％)、监测预警区(25.04％)、缓冲过渡区(35.53％)、保育防护区(23.30％)四大类12类生态修复小区.在此基础上,针对不同修复分区提出生态防护建议,以期达到南方丘陵地区维护区域生态安全、实现城市高质量发展的目标.

    生态保护红线生态安全格局生态修复分区三明市

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    环鄱阳湖城市群土地利用功能转型及其驱动机制

    丁孝媛叶长盛胡海平肖蔚...
    298-308页
    查看更多>>摘要：快速城镇化背景下,推进土地利用高质量转型是实现区域可持续协同发展的重要路径.该研究基于土地利用主导功能,运用综合指数法、耦合协调度模型和时空地理加权回归模型(geographically and temporally weighted regression,GTWR)等方法,分析了环鄱阳湖城市群土地利用功能转型的时空演变特征、耦合协调水平及其驱动机制.结果表明:1)2000-2020年,环鄱阳湖城市群土地利用功能指数从0.20上升到0.55,持续优化提升,但总体上处于中低水平,土地利用功能水平表现为阶段性的变化特征;土地利用功能指数逐渐呈现出中西高、东部低的空间格局.2)生产-生活-生态功能及生产-生活功能的协调度指数持续上升,其余耦合度及协调度指数均呈波动发展的趋势,耦合协调度指数呈现中部和西南部高、东北和西北部低的空间分布格局;以低质量转型为主,平均占比约为50％,功能转型质量有所提升,中西部区县的土地利用功能转型质量要明显优于北部和东部区县.3)不同影响因子的驱动作用存在显著的空间差异.人口密度和城镇化水平的正向驱动作用持续增强,二三产业占比的负向驱动作用增强,人均GDP、人均固定资产投资和人均粮食产量的影响力趋于减弱.应根据各区县土地利用功能的转型阶段,实行差别化的发展政策,补齐区县发展短板,提升功能系统间的耦合协调度.研究结果可为提高区域用地效率,促进土地利用多功能协同发展提供参考和决策依据.

    土地利用功能转型时空格局耦合协调关系驱动机制环鄱阳湖城市群

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    饲料原料种类在线识别系统设计与试验

    牛智有于重洋田敏刘梅英...
    309-316页
    查看更多>>摘要：入仓原料种类识别是饲料生产过程中的关键环节之一.目前,入仓原料主要通过人工取样的方式,依靠工人感官经验识别原料种类,以确保原料正确入仓.为了实现饲料原料种类在线自动取样和识别,提高饲料加工的自动化水平,该研究设计了一种多通道饲料原料自动取样装置,应用机器视觉技术,搭建了原料种类在线识别系统.该系统主要由取样单元、样品输送单元、图像采集单元等组成;采用Arduino Uno为系统控制核心,设计了控制流程和控制线路;在ArduinoIDE开发环境下编写了控制程序;运用卷积神经网络的方法构建了饲料原料种类识别模型CAM-ResNet18;基于PyQt5环境开发了饲料原料种类在线识别系统软件,包括上位机人机交互软件系统和下位机自控控制系统.上位机系统软件通过串口与下位机控制器通讯,实现对饲料原料种类在线取样识别装置的自动控制.通过模型嵌入和系统集成,对系统的基本功能、识别准确率和识别时间进行测试.饲料原料种类在线识别系统运行正常可靠,实现了饲料原料入仓过程中的自动取样、图像采集、种类识别、结果反馈、一键报警的全环节智能操作.系统性能测试中,饲料原料种类识别准确率为98％,取样识别周期为10.13 s.研究结果表明开发的饲料原料种类在线识别系统可以实现入仓饲料原料在线取样和种类识别功能,可为饲料加工中饲料原料种类的自动识别提供方法和技术支撑.

    饲料原料种类识别机器视觉自动取样卷积神经网络

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