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期刊信息/Journal information
农业机械学报
中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院
农业机械学报

中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院

任露泉

月刊

1000-1298

njxb@caams.org.cn

010-64882610，64882231

100083

北京德外北沙滩1号6信箱

农业机械学报/Journal Transactions of the Chinese Society for Agricultural MachineryCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由中国科协主管、中国农业机械学会和中国农业机械化科学研究院主办的国家级学术期刊，农业工程类中文核心期刊，美国工程信息公司（EI）收录期刊。主要刊登农业机械、农业工程、农用动力和能源、农产品及食品加工机械、农机化以及有关边缘学科的基础理论、设计制造、材料工艺、测试仪器与手段的研究成果及发展动向,反映学科最新研究成果和学术水平。同时还将及时提供中国农业机械学会举办的国内外学术活动信息，可供农机乃至机械行业中、高级技术人员、大专院校师生及科研单位的有关人员阅读参考。
正式出版
收录年代

    基于3D CNN-BiLSTM-ATFA网络和步态特征的奶牛个体识别方法

    司永胜宁泽普王克俭马亚宾...
    315-324页
    查看更多>>摘要：针对基于花纹的奶牛个体识别中纯色或花纹较少的奶牛识别准确率较低的问题,本文提出一种基于步态特征的奶牛个体识别方法.首先,将DeepLabv3+语义分割算法的主干网络替换为MobileNetv2 网络,并引入基于通道和空间的CBAM注意力机制,利用改进后模型分割出奶牛的剪影图.然后,将三维卷积神经网络(3D CNN)和双向长短期记忆网络(BiLSTM)构建为3D CNN-BiLSTM网络,并进一步集成自适应时间特征聚合模块(ATFA)生成3D CNN-BiLSTM-ATFA奶牛个体识别模型.最后,在30 头奶牛的共1242 条视频数据集上进行了奶牛个体识别实验.结果表明,改进后 DeepLabv3+算法的平均像素准确率、平均交并比、准确率分别为 99.02%、97.18%和99.71%.采用r3d_18 作为3D CNN-BiLSTM-ATFA的主干网络效果最优.基于步态的奶牛个体识别平均准确率、灵敏度和精确度分别为94.58%、93.47%和95.94%.奶牛躯干和腿部不同部位进行加权特征融合的个体识别实验表明识别准确率还可进一步提高.奶牛跛足对步态识别效果影响较为明显,实验期间由健康变为跛足和一直跛足的奶牛个体识别准确率分别为89.39%和92.61%.本文研究结果可为奶牛的智能化个体识别提供技术参考.

    奶牛个体识别步态特征3DCNNBiLSTM

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    基于改进YOLO v8s的羊只行为识别方法

    王旺王福顺张伟进刘红达...
    325-335,344页
    查看更多>>摘要：羊只站立、行走、采食等日常行为与其健康状况密切相关,高效、准确的羊只行为识别有助于疾病检测,对实现羊只健康预警具有重要意义.针对目前羊只多行为识别检测大多基于传感器等接触式设备,羊只活动受限,行为具有局限性,且群体养殖环境下,羊只行为多样、场景复杂、存在遮挡等造成的行为识别精度低等问题,提出了一种基于改进YOLO v8s的羊只行为识别方法.首先,引入SPPCSPC空间金字塔结构增强了模型的特征提取能力,提升了模型的检测精度.其次,新增P2 小目标检测层,增强了模型对小目标的识别和定位能力.最后,引入多尺度轻量化模块PConv和EMSConv,在保证模型识别效果的同时,降低了模型参数量和计算量,实现了模型轻量化.实验结果表明,改进YOLO v8s模型对羊只站立、行走、采食、饮水、趴卧行为平均识别精度分别为 84.62%、92.58%、87.54%、98.13%和87.18%,整体平均识别精度为90.01%.与Faster R-CNN、YOLO v5s、YOLO v7、YOLO v8s模型相比,平均识别精度分别提高12.03、3.95、1.46、2.19 个百分点.研究成果可为羊只健康管理和疾病预警提供技术支撑.

    羊行为识别YOLOv8s轻量化

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    辣椒叶片水分胁迫高光谱特性研究

    王东孙欣张岳阳夏鹤宁...
    336-344页
    查看更多>>摘要：为精准判别作物需水程度,以生长期辣椒为实验样本,对辣椒进行不同程度的水浸、干旱等水分胁迫处理,分析不同水分胁迫程度下辣椒叶片的高光谱响应特性.样本分为重度干旱、轻度干旱、轻度水浸、重度水浸等4 个水分胁迫组和一个实验对照组,共5 个数据组,每组20 株辣椒,待各组叶片外观出现明显差异时,分别采集各组辣椒叶片的叶绿素荧光参数与高光谱数据.比较多元散射校正(MSC)、SG卷积平滑滤波和标准正态变换(SNV)3 种不同的预处理方法对背景信息干扰的消除效果.采用SPA算法和CARS算法提取对水分胁迫敏感的特征波长.建立预测辣椒叶片不同水分胁迫程度的支持向量机(SVM)、BP神经网络、径向基函数(RBF)和随机森林(RF)模型.结果说明,SG-SPA-RFB为预测辣椒叶片水分胁迫程度的最优组合,其训练集准确率为 99.02%,测试集准确率为94.00%.本研究为判断辣椒植株水分胁迫状态提供了一种便捷可靠的无损检测方法.

    辣椒水分胁迫高光谱图像特征波长神经网络叶绿素荧光参数

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    区域粮食虚拟水流动经济社会影响效应分析

    佟佳骏孙世坤马佳乐阴亚丽...
    345-356,385页
    查看更多>>摘要：虚拟水流动是水资源在空间上再分配的一种重要表现形式,作为虚拟水的载体,粮食贸易运输过程中伴随着虚拟水的流动.中国人口和资源与粮食生产呈现明显的空间错位,虚拟水流动格局、水土资源分布、经济社会发展情况的空间匹配度较差.在现阶段虚拟水-实体水耦合分析探究粮食虚拟水流动资源环境效应的基础上,增添其对经济社会的影响效应分析,可以进一步优化资源调配,促进区域可持续发展.本研究以中国大陆31 省份为研究区,以省级行政区划为研究单元,分析了 1997-2021 年间粮食虚拟水流动的时空演变格局;通过空间聚类分析以及虚拟水-经济社会化数据耦合分析明确了粮食虚拟水调运的空间聚类情况,解析了主要输入和输出省份粮食虚拟水的调运量与经济社会发展的相关关系;选取9 个主要经济社会影响因子,将灰色关联度和集对分析方法结合探讨了经济社会影响因子对粮食虚拟水流动影响效应的空间差异.结果表明:粮食虚拟水流动总体呈现从"缺水"的北方流向"富水"的东南区域,从经济欠发达地区流向经济发达地区的趋势,且经济社会系统在一定程度上影响了粮食虚拟水的流动.根据经济社会因子对不同省份粮食虚拟水流动的影响效应,将各省份粮食虚拟水流动的经济社会关联类型划分为产业关联型、社会关联型和资源关联型.综上,促进区域间协调发展与产业结构优化将是解决我国粮食虚拟水流动伴生的自然环境与经济社会负反馈效应的重要解决途径.

    粮食虚拟水流动区域社会经济差异灰色关联度分析集对分析影响效应分析

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    新疆典型绿洲灌区土壤理化性状与盐分离子分布特征

    李云霞王国栋刘瑜吕宁...
    357-364,414页
    查看更多>>摘要：土壤盐渍化和耕地质量下降严重制约新疆绿洲灌溉农业可持续发展,研究土壤理化性状与盐分离子分布特征是盐碱地改良与综合利用和绿洲灌溉农业高质量发展的前提和基础.以北疆玛纳斯河灌区、南疆阿克苏河灌区和喀什噶尔河灌区(阿克苏-喀什噶尔河灌区)为研究对象,定量分析了土壤(0～500 cm)养分含量、含盐量及其离子组成分布特征.结果表明:玛纳斯河灌区和阿克苏-喀什噶尔河灌区土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮含量均呈现随土层深度增加而逐渐降低的趋势.玛纳斯河灌区表层土壤(0～30 cm)和 0～100 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效钾、全氮含量和pH值平均值高于阿克苏-喀什噶尔河灌区,100～500 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效钾、全氮含量平均值低于阿克苏-喀什噶尔河灌区.阿克苏-喀什噶尔河灌区表层土壤(0～30 cm)全盐量和电导率平均值比玛纳斯河灌区分别高 21.14%和 8.53%,60～100 cm 土层比玛纳斯河灌区分别低 17.55%和16.50%.玛纳斯河灌区和阿克苏-喀什噶尔河灌区土壤阳离子均以Na+和Ca2+为主,阴离子均以SO2-4、Cl-为主,Na+和SO2-4 分别为玛纳斯河灌区和阿克苏-喀什噶尔河灌区含量最高的盐基离子.玛纳斯河灌区表层土壤(0～30 cm)53.85%属于盐渍土,30～60 cm土层50.00%属于中度和重度盐渍土,60～100 cm土层 25.00%属于重度盐渍土,硫酸盐型盐渍土占主导地位,其次是氯化物-硫酸盐型盐渍土.阿克苏-喀什噶尔河灌区表层土壤(0～30 cm)78.26%属于盐渍土,其中重度盐渍土占比最高,30～60 cm土层60.86%属于轻度和重度盐渍土,60～100 cm土层39.13%属于非盐渍土,氯化物-硫酸盐型盐渍土占比最高,其次是硫酸盐型盐渍土.研究结果可为新疆绿洲灌区盐碱地综合利用和作物精准施肥提供科学依据.

    绿洲灌区土壤盐渍化土壤盐分盐分离子

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    近20年黄河流域甘肃段植被覆盖度变化与驱动因素分析

    田云刘俊艳白爽孙建欣...
    365-372,404页
    查看更多>>摘要：黄河流域甘肃段作为我国重要水源涵养区和北方防沙带建设区,掌握其植被变化及驱动力对流域生态保护和高质量发展具有重要意义.基于2001-2022 年MODIS NDVI数据集,利用像元二分法、变异系数、趋势分析法、Hurst指数和地理探测器,分析了近20 年来黄河流域甘肃段植被变化趋势及驱动力.结果表明:2001-2022 年黄河流域甘肃段FVC在波动中呈上升趋势,植被生长呈向好趋势.近20 年间黄河流域甘肃段近 1/2 区域具有相对高-高波动性,主要集中分布在流域北部的黄土高原区,中波动性、相对低-低波动性主要分布在甘南高原区和陇南山地等区域.黄河流域甘肃段大部分地区植被呈改善趋势,少部分区域表现为退化,未来植被变化将呈反持续性.驱动力分析表明降水量、植被类型和土壤类型对黄河流域甘肃段植被覆盖起主导作用.

    黄河流域甘肃段植被覆盖度驱动因素Hurst指数地理探测器

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    农田水位与施氮对拔节孕穗期受涝后冬小麦的调控效应

    何平如俞双恩丁继辉马韬...
    373-385页
    查看更多>>摘要：为探明拔节孕穗期受涝后农田水位与施氮对冬小麦生长、产量、籽粒品质、水氮利用及氮磷负荷的调控效应,于2020-2021 年在南京市江宁区开展测坑种植试验.以冬小麦品种"扬麦25"为试验材料,在冬小麦拔节孕穗期受涝后设置高、中、低3 个农田水位(即受涝1d后农田水位3d内降至-40、-60、-80 cm)和低、中、高3 个施氮量(160、190、220 kg/hm2),以不受涝且常规施氮190 kg/hm2 处理作为对照.结果表明,涝渍条件下,冬小麦株高、干物质量、产量、水分利用效率、籽粒粗蛋白含量、籽粒赖氨酸含量均随农田水位的降低和施氮量的增加而逐渐增大,氮肥偏生产力随农田水位的降低和施氮量的减小而逐渐增大,总氮、总磷等污染物负荷随着农田水位的降低而逐渐增大.与对照处理相比,试验设计农田水位下,增施氮肥(220 kg/hm2)可以缓解涝渍对冬小麦植株的不良影响,促进冬小麦干物质量和产量分别增加4.76%～23.81%、2.75%～9.19%;中、高农田水位下氮肥减施(160 kg/hm2)导致冬小麦分别减产2.20%和14.00%,水分利用效率分别下降 4.55%和 9.74%;低农田水位可以降低因氮肥减施导致的减产效应,使得冬小麦产量和氮肥偏生产力分别提高 3.98%、23.49%.农田水位越高,其控水期间综合涝渍程度越大,对应产量越低.此外,短期内涝对提高籽粒粗蛋白含量具有积极效应,与对照处理相比,各处理对应粗蛋白含量提高11.50%～20.21%.综上,以高产、高效、减污、提质为目标,建议冬小麦拔节孕穗期5cm水层受涝1d后,农田水位3d内降至-80 cm,施氮量为220 kg/hm2.研究结果可为中国南方以及类似易涝易渍农业区冬小麦种植及涝渍灾害修复提供理论依据.

    冬小麦品质涝渍胁迫农田水位排水面源污染调控效应

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    节水灌溉减氮配施生物炭对水稻光合特性与水氮利用的影响

    张作合周利军李浩宇孔凡丹...
    386-395,438页
    查看更多>>摘要：为阐明节水灌溉减氮配施生物炭对水稻光合特性及水氮利用的影响,采用田间小区试验与微区试验结合的方法,应用15N示踪技术,以B0N1(不施用生物炭+常规施氮水平)作为对照,设置B1N2(减氮10%+12.5 t/hm2 生物炭)、B2N2(减氮10%+25 t/hm2生物炭)、B1N3(减氮 20%+12.5 t/hm2 生物炭)、B2N3(减氮 20%+25 t/hm2 生物炭)、B1N4(减氮30%+12.5 t/hm2生物炭)、B2N4(减氮30%+25 t/hm2生物炭)等处理,观测水稻植株叶片的光合特性参数以及干物质积累和耗水过程,并建立光合特性参数与水分利用效率(WUE)、氮肥吸收利用率(NUE)、干物质量及产量之间的关系.结果表明:节水灌溉下适量减氮配施生物炭可以增加叶面积指数(LAI)、叶绿素含量(SPAD)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr),减小气孔限制值(Ls);而过量减施氮肥或施加生物炭均会增加Ls,减小LAI、SPAD、Pn、Gs和Tr;与B0N1 处理相比,B1N2 处理植株干物质总积累量提高14.79%,而B2N4处理降低16.02%;B1N2 处理水稻NUE、产量、WUE显著高于B0N1 处理(P<0.05),分别提高 12.92%、9.95%、12.58%,B2N4 处理水稻NUE、产量、WUE显著低于 B0N1 处理(P<0.05),分别降低 22.87%、18.20%、5.66%;WUE与光合特性参数(除LAI-分蘖期、SPAD、Tr-灌浆期外)均呈显著或极显著正相关,与Ls均呈极显著负相关(P<0.01);NUE、干物质量、产量与光合特性参数(除LAI-分蘖期、SPAD-分蘖期、Tr-灌浆期外)均呈显著或极显著正相关,与Ls均呈显著或极显著负相关.综合来看,B1N2 处理最优,即节水灌溉下减施10%氮肥配施12.5 t/hm2生物炭有利于提高水氮利用率和产量,研究结果可为节水灌溉减氮配施生物炭模式在寒地黑土稻田的应用提供理论依据和技术支撑.

    稻田节水灌溉减氮生物炭光合特性同位素示踪技术

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    基于TiDE-PatchTST模型的柑橘冷藏效率时序预测模型优化

    杨信廷郭向阳韩佳伟刘彤...
    396-404页
    查看更多>>摘要：柑橘低温贮藏过程中果实温度波动是引发果品品质安全风险与增加制冷能耗的关键因素,同时果品品质与制冷能耗也是评判柑橘冷藏效率的重要评价指标,实现两者动态预测可为科学预知与精准优化柑橘冷藏效率提供可靠支持.本文提出一种基于PatchTST的柑橘冷藏效率时序预测模型.首先,基于自注意力机制和独立预测方法(Channel independent,CI)构建基础PatchTST模型;其次,通过融合基础PatchTST模型与TiDE模型中的协变量特征提取模块,实现对多元时序数据集中全部序列的特征提取,并有效改进模型预测精度;最后,基于皮尔森相关性分析方法定量分析冷库制冷参数与能耗、柑橘温度的相关性,确定TiDE-PatchTST模型输入参数,并基于5 000 组实验数据实现多种模型训练与测试,对比验证 TiDE-PatchTST 模型的准确性与优越性.结果表明,基于 TiDE-PatchTST模型的冷库能耗预测值与实验值平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别为 3.645 W·h 和10.421 W·h,柑橘温度预测值与实验值的MAE和RMSE分别为0.034℃和0.042℃,相比Transformer模型,能耗预测的MAE和RMSE 最高分别下降 41.43%和 39.27%,柑橘温度预测的 MAE 和 RMSE 最高分别下降 46.03%和28.81%.本研究可为柑橘冷藏过程温度波动与能耗动态感知与优化调控等提供可靠方法支持与参考.

    柑橘冷藏效率时序预测模型优化PatchTSTTiDE

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    基于YOLO v7-RA的火龙果品质与成熟度双指标检测方法

    徐婷婷宋亮卢学鹤张海东...
    405-414页
    查看更多>>摘要：已有火龙果检测方法仅针对单一性能指标,难以满足农业真实场景的需要,为此提出了一种精准高效的火龙果品质与成熟度双指标检测方法.首先,利用自适应鉴别器增强的样式生成对抗网络扩充火龙果图像,建立复杂环境火龙果数据集.采用伽马变换进行图像增强,凸显火龙果特征,降低光照环境的影响.其次,提出了YOLO v7-RA模型.通过设计ELAN_R3 替代ELAN(Efficient layer aggregation network)模块,减少主干网络对重复特征的提取,增强模型对细粒度特征关注度,提高双指标检测准确率.融入混合注意力机制(Mixture of self-attention and convolution,ACmix),增强模型对特征的提取和整合能力,降低杂乱背景信息干扰.最后,通过实验验证了YOLO v7-RA模型的检测性能.实验结果表明,该方法精准率为 97.4%,召回率为 97.7%,mAP0.5 为 96.2%,FSP 为74 f/s,实现了检测精度与检测速度的均衡.即使在遮挡情况下,YOLO v7-RA模型检测精准率仍达到91.4%,具有较好泛化能力,能够为火龙果智能化采摘的发展提供技术支持.

    火龙果深度学习品质成熟度StyleGAN2-ADAYOLOv7

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