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    2021年第37卷第23期
    [摘要] (236) [HTML] (0) [PDF 2.35 M] (498)
    摘要:
    针对现有蓖麻收获装备采摘损失率较高、对低矮植株收获适应性差的问题,该研究结合蓖麻植株的生理特性,设计一种圆盘切割式蓖麻采摘装置。该装置配套于水稻或玉米联合收获机,通过双圆盘刀对蓖麻植株进行切割分离,再经过收割机的清选完成蓖麻收获。通过对装置关键部件的受力及作业原理分析,设计其关键结构参数。并以割茬高度差和采摘损失率为评价指标,以刀盘结构、刀盘转速、前进速度为试验因素进行三因素三水平的正交试验,在保证割茬高度差的前提下,以采摘损失率为主要指标,利用综合平衡法确定较优参数组合。田间验证试验表明:刀盘结构类型为波浪形,刀盘转速为600 r/min,前进速度为1.1 m/s时,平均割茬高度差为0.85 mm、平均采摘损失率为3.13%,切割过程平稳、损失率低,对种植农艺适应性好,满足蓖麻收获的田间作业要求。该研究可为蓖麻收获装备的研究和设计提供参考。
    2021,37(23):10-18, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.002
    [摘要] (123) [HTML] (0) [PDF 2.89 M] (430)
    摘要:
    针对国内蚕豆机械化收获作业中存在的含杂多、损失大、破碎高等难题,该研究对集切割、输送、脱粒、清选、收集于一体的蚕豆联合收割机的关键部件进行设计。首先对4DL-5A型蚕豆联合收割机关键部件进行设计与分析,确定割台装置、脱粒装置、清选装置主要工作参数,然后采用二次正交旋转组合试验方法设计试验并用Design-Expert进行数据处理,以含杂率、损失率、破碎率作为响应指标,重点研究4DL-5A型蚕豆联合收割机收获作业中前进速度、滚筒转速和风机转速对响应指标的影响规律,建立含杂率、损失率和破碎率的回归数学模型,通过响应曲面方法分析各因素交互作用影响,对回归模型进行多目标优化,得出4DL-5A型蚕豆联合收割机作业参数的最优组合为:前进速度0.57 m/s,滚筒转速400.45 r/min,风机转速1265.16 r/min,此时,含杂率3.23 %,损失率3.00 %,破碎率2.72 %。对优化参数进行田间试验验证,测得含杂率3.49 %,损失率2.87 %,破碎率2.83 %,与优化值相对误差分别为8.05 %、4.33 %、4.04 %,结果较吻合。该研究结果可为蚕豆联合收割机设计、结构改进和作业参数调整提供参考。
    2021,37(23):19-27, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.003
    [摘要] (225) [HTML] (0) [PDF 5.01 M] (508)
    摘要:
    农机跨区作业是提升农机利用率、实现小农户和现代农业发展有机衔接的重要途径。该研究基于16 938台雷沃小麦联合收割机2020年5-6月作业数据,从省、市、县尺度揭示了全国小麦联合收割机跨区作业空间流动规律。首先运用大数据分析方法实现小麦联合收割机跨区作业空间流动可视化,考察跨区作业流量、时空及首位联系格局;然后运用社会网络分析法从网络密度、中心性以及群组聚类等维度探究了小麦联合收割机跨区作业网络结构及内部特征。结果表明:1)不同尺度下小麦联合收割机时空分布格局存在异质性。随尺度细化,小麦联合收割机流量依次呈现块状、带状、核心聚集形态,形成"河南-河北-山东"为主的省级三角形空间格局和以南阳、驻马店、咸阳、西安为核心的散射状市级空间格局,中短距离地区间联系强度逐渐增强。2)"三夏(夏收、夏种、夏管)"农忙期间小麦联合收割机作业重心随小麦成熟期大规模自南向北移动,作业规模整体呈现"M"形并在5月中下旬至6月中上旬达到高峰。3)河南既是小麦联合收割机主要输出地,也是主要跨区作业目的地,但作为目的地的空间指向性更强。4)跨区作业网络在省级层面联系程度最紧密,河南、河北及山东居于网络中心,南阳、驻马店、周口、商丘、保定、聊城、菏泽、邯郸等市中心性较强。5)在若干子网络中,河南、河北省内跨区作业为主的分组作业规模最大,平均跨区距离分别为248和238 km,以其为中心形成的县级凝聚子群联系最密切。该文研究结果系统揭示了全国小麦联合收割机跨区作业的时空流动特征及作业网络结构特征,不仅有利于在宏观上把握农机跨区作业空间流动规律,还有利于机手、农机企业和政府优化行为决策,提高跨区作业调度及组织效率。
    2021,37(23):28-34, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.004
    摘要:
    针对在中东大西洋海域作业的远洋中型单拖渔船缺乏捕捞小型中上层鱼类手段的现状,该研究通过分析大型中层拖网和中国近海大网目拖网的结构特点和水动力参数,综合大型中层拖网和近海大网目拖网的设计参数,优化设计了网口网目尺寸为12 m、网口周长分别为552、456和360 m 共3个规格的试验网,并进行模型试验和海上生产试验。结果表明:在拖速为2.31 m/s时,模型试验测得552型试验网(网口周长552 m)在L/S袖端间距L与长纲长度S之比为0.35、0.40、0.45 3种水平下的平均阻力为151.82 kN,网口高度为28.74 m;456型(网口周长456 m)的平均阻力为135.60 kN,网口高度为24.96 m;360型(网口周长360 m)的平均阻力为70.76 kN,网口高度为20.20 m。试验船在中东大西洋海域生产试验时,552型试验网平均拖速为2.06 m/s,平均每小时产量为0.13 t,456型试验网平均拖速为2.26 m/s,平均每小时产量为0.77 t,360型试验网平均拖速为2.52 m/s,平均每小时产量为1.13 t。中型拖网渔船使用中层拖网捕捞游泳能力较强的小型中上层鱼类,需要较高的拖速,作业拖速为2.31~2.57 m/s时产量较好。试验网具部分(不计网板、曳纲)的功率消耗占主机额定功率的11%~16%。研究结果有助于设计适合中国远洋中型拖网渔船的中层拖网。
    2021,37(23):35-41, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.005
    [摘要] (101) [HTML] (0) [PDF 3.34 M] (265)
    摘要:
    为了揭示超声波高频振动条件下农机触土部件与土壤的相互作用力学特性,构建了该条件下农机触土部件运动理论模型,基于所建模型,分析了高频振动条件下触土部件与土壤间相互作用中的接触分离条件和冲击碎裂效应,理论上解析了超声波振动条件下触土部件碎土与降阻机理。设计建立了超声波振动触土部件土槽试验系统,试验研究了超声波高频振动条件下触土部件工作阻力和碎土特性。试验结果表明,超声波振动激励下,触土部件工作阻力比无振动状态明显降低,土壤硬度越大,其降阻率越高,当土壤硬度由1 MPa增加到4 MPa时,降阻率从22%上升到43%;在土壤含水率15%~30%范围内,含水率越低,降阻率越大,当含水率超过30%后,随含水率的增加,降阻率略有增大。由于超声波高频振动激励下工作的触土部件对土壤的冲击碎裂和能量传递作用,能够使其瞬时工作阻力的波动稳定性得到改善和获得更强的碎土作用。在土壤硬度为1 MPa时,工作阻力的波动稳定性改善不显著,随土壤硬度的增大,工作阻力波动度降低率明显增加,当土壤硬度为2.5和4 MPa时,对应工作阻力波动度降低率达37.1%和54.3%。该研究可为高频低幅振动农机触土部件应用方案的实施提供技术支撑。
    2021,37(23):42-51, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.006
    摘要:
    秸秆还田对于培育地力、提高作物品质与产量具有重要意义,然而在中国南方水稻种植区稻麦轮作耕作方式下,小麦秸秆还田后出现了水稻田面水质恶化的问题。该研究设置不同秸秆还田以及不同进气量的微纳米加气灌溉6个处理,开展水稻盆栽试验,观察分析水稻生育期内稻田水化学指标以及氮磷损失的变化规律。结果表明:水稻田面水与渗漏水中化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)浓度以及氮磷浓度的起伏变化主要受施肥因素影响;秸秆还田条件下水稻田面水COD浓度、总氮(Total Nitrogen,TN)浓度、铵态氮(NH4+-N)浓度、硝态氮(NO3--N)浓度均有所提升,总磷(Total Phosphorus,TP)浓度有所降低;水稻渗漏水COD浓度、NH4+-N浓度在秸秆还田后会有所升高,TN浓度、NO3--N浓度会有所降低;微纳米加气灌溉有利于降低秸秆还田后稻田水的COD浓度、TN浓度、NH4+-N浓度,其最优去除率可达19%、31%、45%。秸秆还田有利于提高稻田氮磷利用率,但是会增加氮素损失量,微纳米加气灌溉可以有效减少小麦秸秆还田后稻田的氮磷损失量,综合考虑改善稻田水COD浓度、减少氮磷损失以及保证水稻产量,推荐使用0.7 L/min进气量的微纳米气泡水对小麦秸秆还田后的水稻进行灌溉。该研究结果可为秸秆还田条件下稻麦轮作区水稻灌溉管理提供理论和技术指导。
    2021,37(23):52-60, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.007
    摘要:
    为了探究秸秆生物反应堆对寒冷地区温室葡萄根系周围土壤微环境及生长的影响,在温室内开展了葡萄秸秆生物反应堆栽培试验,共设计了4个处理(秸秆2.4×104 kg/hm2+发酵菌种配比2‰、秸秆3.6×104 kg/hm2+发酵菌种配比2‰、秸秆2.4×104 kg/hm2+发酵菌种配比3‰、秸秆3.6×104 kg/hm2+发酵菌种配比3‰),并以常规栽培作为对照。结果表明:1)在葡萄行间设置秸秆生物反应堆的当年,地温得到了明显提升,且生物反应堆中发酵菌种配比越高,则秸秆在前期发酵越快,地温变幅越大,但秸秆生物反应堆处理对下一年地温的影响微小;2)葡萄行间秸秆生物反应堆处理可以有效提高土壤中细菌和真菌数量,且反应堆中秸秆用量较高的处理(3.6×104 kg/hm2)对应的土壤细菌数量与秸秆用量较低的处理(2.4×104 kg/hm2)之间的差异达到显著水平(P<0.05),但秸秆生物反应堆处理对土壤放线菌的影响相对较小;3)在秸秆生物反应堆处理的当年,土壤脲酶活性大幅升高,增幅在38.5%~68.4%,但在下一年其活性相对稳定,而土壤蔗糖酶的活性却表现出持续升高的趋势,且在反应堆中秸秆用量相同的条件下,生物发酵菌种配比为2‰和3‰处理之间的差异并不显著(P>0.05);4)在葡萄行间设置秸秆生物反应堆,可以有效提高葡萄根系活力和产量,在处理的当年,葡萄产量增幅为11.5%~17.2%,且还能促进下一年增产,增幅为9.6%~15.7%。综上,在葡萄行间设置秸秆生物反应堆处理后,根系周围土壤微环境得到明显改善,对葡萄生长产生了积极的效应,且生物反应堆中秸秆用量为3.6×104 kg/hm2、发酵菌种配比为2‰时处理效果较佳。该研究结果对寒冷地区温室葡萄生产具有一定的指导意义和参考依据。
    2021,37(23):61-72, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.008
    摘要:
    为探究中国东北地区日光温室种植条件下滴灌水肥一体化对葡萄生长、产量和水肥利用效率的影响,以3年生的"醉金香"葡萄为供试材料,2017-2019年在日光节能温室中开展了水肥一体化试验。试验设置3个灌水水平(W1~W3):W1~W3灌水控制下限分别为田间持水率的50%、60%、70%,灌水上限统一为田间持水率的90%,设置3个施肥水平:低肥F1(60%CK)、中肥F2(75%CK)、高肥F3(90%CK)和对照(CK,灌水控制上下限为田间持水率的80%~90%、施肥量为N-P2O5-K2O为260-119-485 kg/hm2),共计10个处理。结果表明:1)果实膨大期是水肥一体化对新梢生长调控最为主要的时期,其与开花坐果期也是利用水肥对葡萄叶面积指数进行调控最关键的时期。对于生长指标而言,W3F1、W2F3、W2F2等处理均为相对于CK的正向处理,即优于该处理或与该处理无显著性差异(P>0.05)。2)W3F2、W3F1、W2F3、W3F3等处理的叶片净光合速率和蒸腾速率均是相对于CK的正向处理。瞬时水分利用效率变化范围在1.60~3.74 μmol/(mmol)之间,W2F2、W3F1、W3F3均为相对于CK的正向处理。3)灌水和水肥交互作用对产量的影响达到极显著水平(P<0.01)。W3F2、W3F1、W3F3、W2F3处理为相对CK的产量正向处理,过高的灌溉、施肥水平会导致葡萄水分利用效率和肥料偏生产力的显著降低。W1F2、W3F1处理下,水分利用效率和肥料偏生产力分别达到最大值。综合考虑,W2F3处理可在保证肥料偏生产力未产生下降的同时,生理指标、产量、水分利用效率达到与最优水平无显著性差异,推荐作为该研究最优处理,即灌水控制上下限为田间持水率的60%和90%,施肥量为CK的90%,可在节水21.19%~23.27%,节肥7.52%的基础上,实现稳产型温室葡萄生产。研究为温室葡萄,特别是中国东北冷寒区温室葡萄水肥一体化下最优灌溉施肥模式提供参考。
    2021,37(23):73-81, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.009
    摘要:
    微喷带灌溉具有节水省工、价格低廉、对动力要求低等优点。大田灌溉过程中,作物各生长期株高不同,各器官对水滴打击的耐受度不同,会对微喷带灌溉效果产生影响。为探究微喷带水量空间分布影响因素,该研究使用激光雨滴谱仪测量微喷带喷洒水滴的直径、个数和灌水强度,分析喷射角度(40°、60°及两孔组合)和工作压力(20、24、28和32 kPa)对水滴直径及分布的影响。结果表明:1)40°时的灌水强度峰值在17.9~23.0 mm/h,工作压力增大时灌水强度峰值波动不大。喷射角度为60°时,灌水强度峰值随着工作压力的增大逐渐降低。两孔组合灌溉时,微喷带的灌水强度与单孔相比略有增高,存在两个峰值。2)同一喷射角度下,水滴直径会随着工作压力的增大而减小;相同工作压力下,随着喷射角度的增大,微喷带喷洒水滴的直径分布范围略有减小。3)喷射角度和工作压力均会影响喷洒水滴在空间上的粒径分布,喷洒水滴直径分布范围为0~2.50 mm,占比较多的水滴直径集中在0.45~1.25 mm。本研究着重探究微喷带喷洒水滴的灌水强度和直径的空间分布,以期为微喷带的合理设计和推广应用提供基础理论支撑。
    2021,37(23):82-89, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.010
    摘要:
    针对当前无人机热红外遥感提取冠层温度不准确、监测作物水分胁迫状况精度不高的问题,该研究以不同水分处理的拔节期夏玉米为研究对象,利用无人机获取试验区域热红外和可见光图像资料,分别采用Otsu算法、EXG-Kmeans算法和Otsu-EXG-Kmeans算法获取冠层区域图像,并对提取结果进行精度评价,而后采用最优算法求得对应作物水分胁迫指数(Crop Water Stress Index,CWSI),通过分析CWSI同土壤含水率相关关系以及CWSI日平均变化趋势来监测玉米水分亏缺状况。结果表明:1)相比于其他方法,Otsu-EXG-Kmeans算法对冠层温度提取精度更高(用户精度为95.9%),提取的冠层温度更接近实测温度(r=0.788),可以准确获取图像冠层温度。2)相比于冠层温度,CWSI与土壤含水率的相关性更高(r= -0.738),CWSI日平均变化趋势更符合实际情况,可更加精确地监测玉米缺水状况。该研究为无人机遥感精准监测作物水分胁迫状况提供参考。
    2021,37(23):90-99, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.011
    摘要:
    不同地表条件下土方量估算对土壤侵蚀量监测以及高标准农田工程建设具有重要意义,但基于地基激光雷达(Terrestrial Laser Scanning,TLS)的估算精度尚需求证。在江西省鹰潭市红壤生态实验站获取了7种不同地表条件下(植被覆盖度、砾石含量、地形起伏)填/挖土前后两期TLS数据,采用移动曲面拟合滤波与反距离加权插值方法计算填/挖土方量并验证,分析了TLS测站数量、位置与点云间距对计算精度的影响。结果表明:1)TLS在不同地表条件下估算土方量误差为1.69%~18.17%;2)在保证土方量计算精度的前提下,植被覆盖度小于1%、20%~30%的样方可分别将测站数量减少至2个和3个,低地势测站位置更有利于获取地表完整信息;3)TLS计算土方量的精度随点云间距增加而降低,近地表无覆盖、有覆盖的样方最优点间距分别为1~8和1~4 cm。研究为估算厘米级土体三维时空变化研究提供技术支持,为TLS野外观测设置提供依据。
    2021,37(23):100-107, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.012
    摘要:
    为了进一步提升基于离散元法对免耕作业机具与土壤互作关系研究的准确性,以华北麦玉两熟区免耕壤土为研究对象,基于离散元软件(Discrete Element Modeling,DEM)扩展的The Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion非线性弹塑性接触模型开展常年免耕农田土壤离散元仿真模型参数标定研究。应用Plackett-Burman 设计敏感性分析试验,选择对土壤压板试验沉陷量影响显著的关键参数(即土壤颗粒恢复系数、土壤颗粒-颗粒静摩擦系数、土壤颗粒表面能和土壤颗粒-颗粒塑性变形比),以土壤压板试验沉陷量为评价指标,应用Box-Behnken 试验建立了沉陷量与4个显著性参数的二次多项式回归模型,以物理试验得到的实际沉陷量6.2 mm为目标值,对显著性参数进行寻优,得到最优组合为:土壤颗粒恢复系数为0.47,土壤颗粒-颗粒间静摩擦系数为0.62,土壤颗粒表面能为6.12 J/m2,土壤颗粒塑性变形比为0.41。最后通过标定优化的参数进行土壤颗粒应力传递试验,与室内试验结果对比发现,仿真的土壤颗粒接触传力特性与实际土壤压实过程中应力传递差别较小,误差范围在9.21%以内,并对比分析仿真和实测的土壤应力传递特性曲线的拟合情况,两者之间的决定系数R2为0.91,表明两条曲线的拟合相似度较高,验证了免耕土壤参数标定的准确可靠,参数标定后的离散元免耕土壤模型精确度高。研究可为快速构建免耕模式下的土壤离散元模型及免耕农机装备优化提供技术支撑。
    2021,37(23):108-116, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.013
    摘要:
    近年来,高山峡谷区地质灾害频频发生,给人民生命和财产安全带来严重威胁。针对现有地质灾害评价方法存在地质灾害数据时效性差、不准确以及需进行大量评价因子权值计算等弊端,该研究提出一种联合SBAS-InSAR(Small Baseline Subsets- Interferometric Synthetic Aperture Radar)和PSO-BP(Particle Swarm Optimization-Back Propagation)算法来对高山峡谷区地质灾害危险性进行评价的方法。首先利用SBAS-InSAR技术获取得到研究区升降轨形变量,引入高分辨率影像等作为辅助识别,得到研究区地质灾害数据;然后,选取高程、坡度、升降形变速率等12个评价因子与是否为高危险区构建PSO-BP模型,对模型进行训练、验证并保存模型;利用保存好的模型得到研究区的地质灾害指数,通过ArcGIS自然间断点分级法结合专家参与进行危险性分级,最终得到研究区地质灾害危险性评价结果。试验结果表明:利用升降轨结合的方式对高山峡谷地质灾害进行识别,避免了单一轨道存在SAR成像几何畸变造成部分地质灾害不能识别或识别结果不全面等问题;利用SBAS-InSAR技术并结合高分辨率影像等辅助信息,可有效识别出活跃的泥石流、滑坡、崩塌和潜在地质灾害,解决了现有地质灾害点数据源时效性差、不准确等弊端;利用PSO-BP算法能跳过大量评价因子权值计算等弊端;为验证该研究方法的有效性,选择信息量法和组合赋权法进行定量和定性比较,结果表明,该研究方法有效的提高了地质灾害危险性评价的准确度,信息量法、组合赋权法和该研究方法的AUC(Area Under The Curve)值分别为0.694、0.721、0.785,准确率为73.3%、76.2%、79.8%。利用该方法能更为有效的对高山峡谷区地质灾害进行危险性评价,为防灾减灾事业及政府部门决策提供参考。
    2021,37(23):117-126, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.014
    摘要:
    淮河流域是中国农业旱涝灾害发生最为频繁的地区之一。研究该区农田旱涝时空格局特征,建立主要粮食作物农田旱涝动态监测方法,并提升其时效性与精细化水平,能为区域农田水资源合理调配提供参考。该研究选取1971-2020年淮河流域173个气象站点逐日气象观测数据和土壤水分数据,针对区域土壤及主要种植作物相关特性,优化了农田水分收支项,并计算了站点日尺度标准化前期降水蒸散指数(Standardized Antecedent Precipitation Evapotranspiration Index,SAPEI)。对SAPEI在淮河流域农田旱涝监测中的适用性进行评价,同时基于SAPEI分析了淮河流域50 a农田旱涝时空特征。结果表明:基于三参数log-Logistic概率分布拟合方法适用于淮河流域SAPEI的计算。SAPEI能较真实地反映面上逐日农田旱涝变化,有93%样本计算的Kappa系数超过0.6,与实际田间土壤墒情旱涝等级一致性程度达到高度一致或者几乎完全一致。基于SAPEI的旱涝时空分布特征显示年平均SAPEI呈上升趋势,总体表现出干旱趋于缓和;冬小麦生育期呈下降趋势,在1992年发生突变,由正常逐渐转变为偏旱;一季稻生育期正负波动明显;夏玉米生育期呈上升趋势,其中2001-2010年指数持续大于0,处于明显偏湿时段。从空间分布来看,流域大部分站点干旱呈现缓和趋势。SAPEI在淮河流域农田旱涝监测中具有较好的适用性,基于该指数开展旱涝监测和评估,能有效预防并减轻农田旱涝对作物影响,并为防灾减灾措施的制定提供决策依据。
    2021,37(23):127-135, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.015
    摘要:
    针对当前育种群体小麦条锈病表型分析手段单一、效率低下等问题,该研究提出了一种基于无人机低空遥感和多光谱成像技术的群体小麦田间条锈病高通量表型动态分析方法。该方法利用无人机采集自然发病的育种群体小麦(共600个样本,516个基因型)冠层多时相的光谱图像,并提取22个植被指数作为后续分析的表型,同时按照发病后的时间顺序与传统条锈病人工鉴定标准记录条锈病发病阶段和发病严重度数据;使用随机森林算法建立22个光谱植被指数同条锈病发病阶段与病害严重度的分类模型,并筛选出对上述两个分类问题敏感的植被指数;同时,使用随机蛙跳算法对特征进行筛选以降低仅使用随机森林算法对特征筛选的偶然性,并将随机蛙跳算法给出被选择概率排名在约前1/3的特征作为SVM算法的输入,构建发病阶段与病害严重度模型以验证随机蛙跳算法对特征筛选的有效性;综合两次特征选择的结果,分别筛选出对发病阶段和病害严重度敏感的3个植被指数,并基于这些指数响应的时间序列分析了群体中6个参考品种发病动态的差异。对条锈病发病阶段的分类模型构建中,随机森林和SVM模型测试集的F1分数分别为0.970和0.985;对条锈病严重度等级分类中,二者的F1分数为0.740和0.780,表明通过所建立的模型可以实现对群体小麦发病阶段和病害严重度等级的分类,且随机森林算法和随机蛙跳算法都能够筛选出对条锈病发病阶段和病害严重度敏感的特征。筛选出的差分植被红边指数(Difference Vegetation Index - Rededge,DVIRE)的响应对病害胁迫较为敏感,可用于同时描述田间条锈病发病阶段和严重度。该研究提出的高通量表型分析方法,基于无人机成像光谱提取的植被指数对群体小麦田间条锈病进行时间序列动态分析,能够精准量化群体小麦受条锈病胁迫状态,并可为其他作物抗病育种的表型分析提供一定的参考。
    2021,37(23):136-144, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.016
    摘要:
    小麦是世界上重要的粮食作物,其产量的及时、准确预估对世界粮食安全至关重要,小麦穗数是估产的重要数据,因此该研究通过构建普适麦穗计数网络(Wheat Ear Counting Network,WECnet)对灌浆期小麦进行精准的计数与密度预估。选用多个国家不同品种的麦穗图像进行训练,并且对数据集进行增强,以保证麦穗多样性。在原始人群计数网络CSRnet基础上,针对小麦图像特点构建WECnet网络。在网络前端,通过使用VGG19的前12层进行特征提取,同时与上下文语义特征进行融合,充分提取麦穗的特征信息。后端网络使用不同空洞率的卷积加大感受野,输出高质量的密度图。为了验证模型的可迁移性与普适性,该研究通过基于全球小麦数据集训练好的模型对无人机实拍的麦田图像进行计数。试验结果表明:在全球小麦数据集上,WECnet训练模型的决定系数、均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)与平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)分别达到了0.95、6.1、4.78。在无人机拍摄图像计数中,决定系数达到0.886,整体错误率仅为0.23%,平均单幅小麦图像计数时间为32 ms,计数速度与精度均表现优异。结果表明,普适田间小麦计数模型WECnet可以对无人机获取图像中小麦的准确计数及密度预估提供数据参考。
    2021,37(23):145-152, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.017
    摘要:
    基于机器学习方法建立的作物产量估测模型常因过拟合等问题导致泛化性能偏低,产量估测精度不高。该研究以河南省为研究区,分别对不同波段地表反射率数据采用均值法和频率直方图法构造样本特征集作为输入变量,结合随机森林(Random Forest,RF)算法建立冬小麦遥感估产模型。研究结果表明,频率直方图法预测效果优于均值法,平均绝对误差和均方根误差分别为660和860 kg/hm2,决定系数最高达到0.83,达极显著水平(P<0.01);7个地表反射率波段中,近红外1波段表现最好;单个合成指数中,归一化水分指数的表现要优于归一化植被指数;波段组合中,归一化植被指数和归一化水分指数的组合验证效果最优,平均绝对误差和均方根误差分别为444和527 kg/hm2,决定系数为0.89,达极显著水平(P<0.01),其组合预测效果在4月15日至22日时段内表现最佳,该时段对冬小麦产量的影响最大。该研究通过采用基于频率直方图法构建样本特征结合随机森林算法建立冬小麦遥感估产模型,可为县域冬小麦遥感估产提供一种有效的解决方案。
    2021,37(23):153-160, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.018
    摘要:
    油菜育种考种和产量估测都需要测试油菜每角果籽粒数,现阶段油菜每角粒数仍然通过人工拨荚计数籽粒数量的方式获取,人工计数方式费时费力效率低下,已经远远不能满足现代化育种和产量估测需要。针对油菜每角粒数依靠人工计数的不足,该研究提出一种基于油菜角果长度图像识别的每角粒数测试方法。通过人工测量油菜角果长度和每角粒数,建立油菜角果长度与每角粒数之间的关系模型,通过扫描仪获取平铺状态下的油菜角果图像,角果图像经预处理和细化处理后利用击中击不中变换对角果的端点和交点进行检测,使用基于密度的具有噪声的空间聚类DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)算法去除多余的交点,对端点进行分类和配对并求出对应角果的长度,将角果长度代入油菜角果长度与每角粒数之间的相关性模型中得到每角粒数。结果表明,3个品种的油菜角果长度平均图像识别准确度为97.25 %,每角粒数平均预测准确度为83.87%。该方法实现了油菜每角粒数自动识别计数功能,提高了油菜每角粒数计数效率,对油菜育种考种和产量预测都具有重要意义。
    2021,37(23):161-168, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.019
    摘要:
    准确辨识水培芥蓝花蕾特征是区分其成熟度,实现及时采收的关键。该研究针对自然环境下不同品种与成熟度的水培芥蓝花蕾外形与尺度差异大、花蕾颜色与茎叶相近等问题,提出一种注意力与多尺度特征融合的Faster R-CNN水培芥蓝花蕾分类检测模型。采用InceptionV3的前37层作为基础特征提取网络,在其ReductionA、InceptionA和InceptionB模块后分别嵌入SENet模块,将基础特征提取网络的第2组至第4组卷积特征图通过FPN特征金字塔网络层分别进行叠加后作为特征图输出,依据花蕾目标框尺寸统计结果在各FPN特征图上设计不同锚点尺寸。对绿宝芥蓝、香港白花芥蓝及两个品种的混合数据集测试的平均精度均值mAP最高为96.5%,最低为95.9%,表明模型能实现不同品种水培芥蓝高准确率检测。消融试验结果表明,基础特征提取网络引入SENet或FPN模块对不同成熟度花蕾的检测准确率均有提升作用,同时融合SENet模块和FPN模块对未成熟花蕾检测的平均准确率AP为92.3%,对成熟花蕾检测的AP为98.2%,对过成熟花蕾检测的AP为97.9%,不同成熟度花蕾检测的mAP为96.1%,表明模型设计合理,能充分发挥各模块的优势。相比VGG16、ResNet50、ResNet101和InceptionV3网络,模型对不同成熟度花蕾检测的mAP分别提高了10.8%、8.3%、 6.9%和12.7%,检测性能具有较大提升。在召回率为80%时,模型对不同成熟度水培芥蓝花蕾检测的准确率均能保持在90%以上,具有较高的鲁棒性。该研究结果可为确定水培芥蓝采收期提供依据。
    2021,37(23):169-178, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.020
    摘要:
    针对基于可见光视频的奶牛跛行检测系统易受光线、环境变化因素影响的问题,该研究提出了一种基于热红外视频的奶牛跛行运动特征获取与检测的方法。该研究利用深度学习与传统图像处理方法,分别对热红外相机与可见光相机所拍摄的奶牛行走视频进行了奶牛跛行运动特征的提取检测。通过检测结果分析可知,相较于可见光图像,算法对于热红外图像中的奶牛跛行运动特征检测效果更好、准确率更高并且热红外图像可以有效减少光线等外界因素对特征提取的影响,利用深度学习与传统图像处理对运动特征检测的平均精度达到了90.84%与74.26%。研究利用弓背曲率分别针对热红外视频与可见光视频中的行走奶牛进行跛行检测试验,试验结果表明,针对热红外视频中的奶牛跛行检测精度为90.0%,Macro-F1为0.90;针对可见光视频中的奶牛跛行检测精度为83.3%,Macro-F1为0.83。研究表明热红外相机应用于计算机视觉奶牛跛行检测系统可以更好的实现奶牛跛行运动特征获取与跛行检测,有效提高检测准确性与鲁棒性。
    2021,37(23):179-185, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.021
    摘要:
    动物的姿态和行为与其自身的健康状况有着密切联系,检测动物骨骼关键点是进行动物姿态识别、异常行为分析的前提。针对现有的关键点检测方法对动物骨骼的识别准确率低、鲁棒性差等问题,该研究提出了一种引入Transformer编码器的动物骨骼关键点检测模型。首先,在HRNet网络的特征提取层中引入改进的Transformer编码器,用于捕捉关键点之间的空间约束关系,在小规模的羊数据集上有较优的检测性能。其次,引入多尺度信息融合模块,提高模型在不同维度特征上的学习能力,让模型可以适用于更多的实际场景。为了验证模型的有效性和泛化性,该研究采集并标注了羊的骨骼关键点数据集,并加入东北虎数据集ATRW共同作为训练集。试验结果表明,在羊和东北虎关键点数据集上,该模型分别取得77.1%和89.7%的准确率,均优于对比模型且计算量更小,单张图像检测时间为14 ms,满足实时检测的需求。使用牛、马等数据集进行跨域测试均能较好地检测出骨骼关键点,并分析了Transformer编码器的可解释性。该研究可为精确检测动物骨骼关键点提供一种有效的技术支持。
    2021,37(23):186-193, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.022
    摘要:
    为了研究奶牛粪固形物在不同干燥条件下的热风干燥特性,该研究选取干燥温度、粪层厚度和搅拌频率作为研究因素,研究了牛粪干基含水率和干燥速率随时间变化的规律,利用6种经典的薄层干燥模型对牛粪的水分比MR与时间t曲线进行拟合获取了最优干燥模型,计算得出有效扩散系数和干燥活化能,并通过正交试验获取了干燥效率最高的快速干燥工艺参数。结果表明:干燥温度越高,粪层厚度越小,搅拌频率间隔时间越短,干基含水率下降越快;干燥过程由加速干燥阶段、近似恒速干燥阶段和降速干燥阶段组成,加速干燥阶段时间较短,符合高湿多孔类型物料的干燥特性;模型Wang and Singh能够较好地反映牛粪干燥过程水分变化规律,且有效扩散系数最小为7.31×10-5 m2/h,最小活化能为14.596 kJ/mol;通过正交试验得出干燥温度为105 ℃、粪层厚度为6 cm、搅拌频率间隔为4 min时,干燥效率最高,为0.017 h/g。该研究结果可为后续牛粪快速干燥工艺优化及干燥设备设计提供理论依据和数据支撑。
    2021,37(23):194-199, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.023
    摘要:
    随着中国蛋鸡养殖规模化的快速发展,蛋鸡场排出的臭气已成为影响周边环境质量的重要因素,但有限的关于蛋鸡舍臭气特性的研究严重制约着臭气污染程度的量化和除臭措施的制定,因此该研究通过对2种不同类型蛋鸡舍(商品蛋鸡舍和种用蛋鸡舍)的臭气进行综合分析,以探究不同管理措施(无管理操作、喂料、喷雾消毒、清粪)对臭气组成及其对臭气贡献率的影响。结果表明,2种类型蛋鸡舍的臭气组成和浓度相似,蛋鸡舍内臭气成分的浓度从高到低为NH3、挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids,VFA)、挥发性含硫化合物(Volatile Sulfur Compounds,VSC)、酚类、吲哚类和胺类,对臭味贡献率从大到小为吲哚类、酚类、VSC、VFA、胺类和NH3。无管理操作和喂料过程中臭气组成和浓度相似,饲料的味道对蛋鸡舍臭气浓度影响较小。喷雾消毒和清粪过程中NH3、吲哚类和臭气浓度均显著增加(P<0.05)。此外,粪污在清粪带滞留期间,NH3浓度增加了6倍,胺类、VSC、吲哚类、酚类和VFA的浓度相对稳定。除NH3以外的其他成分主要来自肠道微生物的降解,对臭气贡献率高达99.99%,是臭味的主要来源。
    2021,37(23):200-208, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.024
    摘要:
    目前光伏-热电耦合系统模型多是基于能量守恒原理建立的一维传热模型,忽略了系统表面自然对流及自然辐射换热的影响,对非聚光光伏-热电耦合系统能量分析影响较大。该研究通过ANSYS建立了光伏-热电耦合模型,分析考虑系统表面对流及辐射换热后的系统能量传递过程,研究不同冷却模式下3种不同光伏电池的光伏-热电耦合系统特性,并通过试验对比仿真效率与测量效率,分析仿真模型误差。研究发现系统表面换热对非聚光光伏-热电耦合系统热通量影响主要与环境温度与光伏温度有关,光伏温度越接近环境温度,系统表面对流及辐射换热影响越小。考虑系统表面对流及辐射换热后,3种光伏-热电耦合系统在不同冷却模式下,光伏背板热通量最多减少22.60%。系统表面对流及辐射换热对自然风冷散热模式的光伏-热电耦合系统精度影响最大,光伏背板热通量至少减少9.21%。当冷却效果较好时系统表面对流及辐射换热会导致光伏背板热通量增加,最多增加7.17%。非聚光模式下GaAs光伏-热电耦合系统受辐照度影响最小,600~1 400 W/m2辐照度范围内效率最多减少0.12%。该文所建模型仿真效率最大绝对误差为-0.299 5%,最大相对误差为-3.032 0%,较为适用于非聚光模式的光伏-热电耦合系统特性分析。
    2021,37(23):209-215, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.025
    摘要:
    水热炭化可以显著改善污泥的脱水性能,促进污泥的无害化、减量化、资源化利用,但目前污泥水热炭化技术的工业化应用鲜有报道。该研究基于工程规模的污泥水热炭化系统开展研究,重点研究了系统工程设计和控制逻辑,开展了系统参数测试,分析了污泥炭、气相和水相的理化性质和组分分布,并在此基础上进行了系统能量平衡分析。结果表明,系统污泥年处理量达1.4×104 t,水热炭化后的三相产物分别为污泥炭28.57%,水相70.00%,气相1.43%,污泥脱水率达75%,综合整个生产系统,系统加热能为454.22 MJ/t,动力耗能为64.80 MJ/t,连续水热炭化工程系统能耗比为83.83%,能量回收率为66.68%,系统具有较高的能耗比。该研究可为生物废弃物连续水热炭化技术的研发和推广应用提供重要的工程依据。
    2021,37(23):216-224, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.026
    摘要:
    西南地区受云、雨天气的影响,高质量的光学数据难以获取,合成孔径雷达数据可以全天时全天候地工作,但其重访周期较长,因此在多云多雨地区协同光学与雷达数据开展土地覆盖变化检测,可以弥补单一遥感数据源的不足,对国土资源调查评估及全球变化研究具有重要的意义。该研究基于2019年眉山地区Sentinel-2光学数据对2016年和2019年全极化Radarsat-2数据生成的差异影像进行面向对象引导分割,提取对象级多维特征,并提出FSO-RF变化检测框架,该框架利用样本间距离度量可分性特征空间优化(Feature Space Optimization, FSO)方法来优化特征空间,结合面向对象的随机森林(Random Forest,RF)分类器实现土地覆盖变化检测,与现有的变化检测算法对比,该研究的变化检测框架在精度上有较大提升,在试验区的准确率达到92.90%,通过抽取具有代表性的样区进行检验,两个样区变化检测结果的准确率分别为95.08%和88.16%。该研究提出的算法框架可以很好地满足城镇、农田等不同地物类别的变化检测需求,在国土资源监测中具有一定的应用价值。
    2021,37(23):225-234, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.027
    摘要:
    地形因子深刻制约山地型遗产区土地利用时空变化和资源配置。基于Google Earth 0.55m×0.55m 高精度历史影像,目视解译更新和野外验证得到哈尼梯田遗产核心区2005、2010、2015、2020年4期土地利用数据,通过计算转移矩阵、信息图谱、分布指数、地形位指数(TI)、面积-高程积分指数(HI)、坡长坡度指数(LS)、地形湿度指数(TWI),以期从较长时间尺度和完整空间范围揭示区内土地利用时空变化特征及地形梯度效应。结果表明:1)研究区土地利用类型以乔木林和水田为主,平均占比分别为33.79%、25.28%,从2005-2020年,园地、水域、道路、人工林、房屋建筑、乔木林面积持续增加,增长率分别为148.32%、147.27%、138.76%、118.68%、70.58%、12.73%,减少最多的是裸地,其次是草地、旱地、水田和灌木林地,减少率分别为-54.01%、-29.58%、-28.56%,-16.56%、-10.87%。2)土地利用信息图谱类型以稳定型、持续变化型和反复变化型为主,占比分别为37.43%、25.36%、18.41%,对应的最大图谱类型分别为水田→水田→水田→水田、草地→草地→灌木林→乔木林、水田→旱地→水田→水田。3)研究区土地利用图谱在表征地表演化动力、侵蚀强度和潜在土壤水分空间分异的HI、LS、TWI指数上具有显著地形梯度效应,有效揭示了地形梯度影响土地利用信息图谱的动力机制。结合土地利用信息图谱的地形梯度效应特征,未来应进一步引导遗产区土地利用类型向增强"点(村寨)-轴(水系、沟渠)-面(森林和梯田)"的主体联系和不同地形梯度区差异发展、互为补充的方向转变,进而提升梯田系统景观完整性和生态服务功能,维系民族文化传统和实现可持续发展。
    2021,37(23):235-246, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.028
    摘要:
    在推进高质量发展的关键时期,产业结构与土地利用效率的耦合协调发展对科学化城市管理和城市发展具有重要意义。该研究以长江经济带沿线108个地级及以上城市为研究对象,在测算2006-2018年产业结构合理化(Industrial Structure Rationalization, ISR)、产业结构高级化水平(Industrial Structure Advanced level, ISA)以及城市土地利用效率(Land Use Efficiency, LUE)的基础上,采用耦合协调度模型及空间自相关模型分析城市产业结构与土地利用效率耦合协调性的时空格局及空间关联特征。结果表明:1)产业结构合理化与土地利用效率的耦合协调度(DRE)整体处于勉强协调阶段且随时间协调度呈现上升态势;产业结构高级化水平与土地利用效率协调性(DAE)处于勉强协调向初级协调转变阶段。2)DRE和DAE整体上都呈现"下游、中游、上游"的空间分布格局,区域之间的协调度差异随时间推移有所减小。3)全局自相关结果表明:DRE 和DAE存在着显著的空间自相关性,其中DRE的空间自相关性随时间逐渐减弱,而DAE则变化不明显。局部空间自相关结果表明:DRE的HH类型区主要在苏浙皖交界区域小范围集聚,L-L集聚区主要分布在长江上游四川东部、贵州西部及云南西南部的部分城市,L-H聚集区零星分布长江中下游各区域的交界地区,H-L聚集区几乎不出现;DAE的H-H集聚区主要分布在江苏和浙江境内,L-L集聚区零星分布在上游地区、安徽北部及期与江西交界地区,L-H聚集区分布在江苏淮安、浙江舟山和安徽宣城市,H-L聚集区个别年份出现个别城市。研究认为,要针对产业结构与土地利用效率中低耦合协调度匹配类型,从解决"低水平陷阱"入手,实施差异化的土地与产业调控政策;除此之外,也要充分考虑产业结构合理化、产业结构高级化与土地利用效率联动发展的空间关联性,因地制宜的实施发展策略。
    2021,37(23):247-255, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.029
    摘要:
    实施耕地休耕是巩固提升粮食产能和促进农业可持续发展的重要举措,亟需科学合理地确定我国可休耕耕地规模,为深入实施"藏粮于地"战略和扩大耕地休耕制度试点提供理论依据。该研究基于粮食安全与生态安全双重约束构建粮食主产区耕地休耕最大规模测算仿真模型,同时提出休耕规模弹性边界的确定方法并以江苏省为实证区域进行仿真预测。结果表明:当前江苏省在兼顾粮食主产区的粮食调配任务且考虑区域耕地资源可持续利用状况的基础上,仍能保有10.16%的耕地资源来支撑耕地休耕制度的实施;仿真期内区域耕地资源面积可能会由于城市快速扩张和耕地保护不力出现大幅减少,并对区域耕地休耕条件环境产生影响;同时耕地资源可持续利用状况和休耕规模适宜程度的恶化导致江苏省休耕规模弹性边界从2017年的9.93%缩减至2036年的4.81%,区域粮食安全稳定状态终将被打破。建议充分利用粮食主产区的耕地资源基础积极有序推广开展耕地休耕工作,深入部署"藏粮于地"战略以巩固提升粮食产能;建立休耕规模与生态安全挂钩的指标预警体系以实现对休耕实施方案的宏观动态调节;统筹休耕与其他耕地保护政策的正向联动,创造耕地保护政策体系内部的正向溢出效应。
    2021,37(23):256-263, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.030
    摘要:
    为研究振动磨机磨介的密度、尺寸、形状等特征对小麦麸皮超微粉碎效果的影响,构建具有控温功能的振动粉碎试验平台,基于振动磨机振动特性相同原则设计试验方案,开展小麦麸皮振动冲击粉碎试验。结果表明:磨介密度在麸皮超微粉体产量方面引起的差异率为50.05%;磨介尺寸引起的最大差异率为49.64%;磨介形状引起的最大差异率为70.07%。当磨介质量相同时,低密度氧化锆磨介的麸皮超微粉产量高于高密度不锈钢磨介,且氧化锆磨介的麸皮微粉品质优于不锈钢磨介。随着磨介尺寸的增大,麸皮超微粉体产量呈现出先减小后增大的非线性特征,而麸皮微粉品质却一直下降。随着粉碎时间的增加,圆柱形磨介和球形磨介的麸皮微粉品质先提升后下降,而麸皮超微粉产量却近似呈线性增加,且圆柱形磨介的超微粉产量始终大于球形磨介。球形磨介微粉品质劣化速度大于柱形磨介,但当粉碎时间为1.0 h时,两种磨介的麸皮微粉品质差异率仅为2.26%。磨介特征明显改变了小麦麸皮超微粉碎效果,研究结果在振动磨机超微粉碎性能调控方面具有潜在应用前景。
    2021,37(23):264-272, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.031
    摘要:
    为精准监控采后蜜桃预冷效果以提高商业经济价值,该研究以大久保蜜桃为研究对象,建立了包含衬垫和果实内部热源项的单箱多层CFD-WIHS(Computational Fluid Dynamics-With Internal Heat Source)传热传质数值模型。通过对比试验结果发现该模型预测果温时的最大均方根误差为1.668 °C,平均绝对百分比误差为13.65%,验证了该建模方法的可行性和通用性。在此基础上,利用高精度三维时空温度及流场分布数据,构建了GA-BPNN采后蜜桃预冷效果网络预测模型。该模型在冷藏转移时间和整体预冷均匀度方面的网络预测与测试值之间决定系数达0.962 5和0.863 8,且均方根误差和平均绝对百分比误差较BP模型分别低了30.22%、32.84%以及21.91%、39.45%,GA-BPNN比BP神经网络模型能更好表达采后蜜桃预冷效果与主控因素之间的非线性关系。研究结果为中小型果园实时监控蜜桃采后预冷均匀性和冷却时间以保障果实最佳预冷品质提供可靠的依据。
    2021,37(23):273-279, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.032
    摘要:
    为了揭示成熟度对果蔬干燥特性和品质的影响,以冬枣为试验材料,根据色泽和质构将原料分为白熟期I,半红期II和全红期III 3个成熟度,研究了成熟度对冬枣的理化性质、细胞超微结构、干燥动力学和干燥品质的影响。研究发现:随着成熟度的增加,红绿值a*、可溶性固形物、可滴定酸、总糖及还原糖含量不断增加,而亮度值L*、黄蓝值b*、维生素C含量和硬度不断下降。随着成熟度的增加,冬枣表皮细胞的中胶层逐渐溶解,细胞内容物降解,产生质壁分离现象。与成熟度I和II相比,成熟度III的果实干燥时间分别减少了20%和10%。与新鲜冬枣相比,经真空脉动干燥后的冬枣脆片脆度和褐变指数增加,而维生素C含量、复水能力和总糖、还原糖含量下降。对干燥后冬枣脆片的微观结构观察显示冬枣脆片呈现疏松多孔的结构,且随着成熟度的增加,表面孔隙直径不断增大、排列从有序向无序转变。结果表明,成熟度对冬枣理化性质、干燥动力学和干燥品质有显著(P<0.05)影响;干燥前对冬枣进行不同成熟度分级,综合干燥效率和品质,全红期果实更适于干燥加工。研究结果可为冬枣加工提供参考。
    2021,37(23):280-287, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.033
    摘要:
    该研究以新鲜蛋黄为原料,利用快速腌制模具,探究在咸蛋黄的上表面添加食盐单侧腌制过程中,食盐添加量和腌制时间对咸鸡蛋黄快速腌制过程中形貌特征和理化性质变化规律的影响。借助多种仪器分析手段对蛋黄腌制过程中形貌与物性的变化、水分及盐分的迁移规律进行了表征。低场核磁及成像结果表明:在腌制过程中,蛋黄中的水分不断向外迁移,含水率显著降低,当增加食盐的添加量和延长腌制时间,会加快水分的迁移速率;原子吸收结果表明:增加食盐添加盐量越多和腌制时间越长盐分迁移速率越快,质构、色差结果共同表明咸蛋黄腌制过程中,由于水分的向外迁移和盐分的向内渗入,使得蛋黄的蛋白质发生聚集使颜色加深;同时与市售整个腌制后分离的鸡蛋黄产品相比,当腌制时间为7d,添加盐量为3%;腌制时间为3d,添加盐量为5%时,所得的样品与市面的成品咸鸡蛋黄的感官品质及量化指标差异不显著(P<0.05),为咸蛋黄单侧腌制技术提供理论的可行性。
    2021,37(23):288-295, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.034
    摘要:
    为探寻一种油料蛋白提取方法,该研究以双低冷榨菜籽饼为原料,碱性电解水为溶剂,通过单因素与响应面试验确定了碱性电解水提取冷榨菜籽饼分离蛋白(Alkaline electrolyzed water extracted Rapeseed Protein,ARP)的优化条件,并与相同条件下碱溶酸沉法提取菜籽分离蛋白(Ultrapure water extracted Rapeseed Protein,URP)的结果进行对比。结果表明: 提取工艺各环节因素对菜籽蛋白提取率影响的主次顺序分别为:碱性电解水pH值、温度、料液比、时间;提取优化工艺条件为温度45 ℃、碱性电解水pH值11.5、料液比1:10 g/mL和提取时间60 min,蛋白质提取率为59.34%。与相同条件下碱溶酸沉法相比,碱性电解水提取的菜籽分离蛋白游离巯基和二硫键含量高、表面疏水性强、粒径小、ζ电位绝对值大,同时其提取率、溶解性、持油性、乳化性和起泡性均显著得到改善(P<0.05);此外,ARP内源荧光光谱强度更高,二级结构更有序。由此可知,该研究结果为碱性电解水提取冷榨菜籽饼蛋白提供参考,不仅提高了提取率,而且最大程度地减少了对菜籽蛋白结构和功能特性的破坏。
    2021,37(23):296-300, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.035
    摘要:
    为研究进水管的设置距离和角度对双管进水式圆形循环水养殖池水动力特性的影响,该研究通过模型试验的方法,利用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)测量了不同进水管设置方式下养殖池内的流场。试验设计了3组进水管距池壁距离(进水管与池壁的最近距离,即进水管设置距离d),每组距离工况下设计了8组进水角度(出水方向与养殖池切线形成的锐角,即进水管设置角度α)。利用PIV技术测量了不同工况下距离池底1 cm水层的流场,从水动力特征量(平均流速vavg和速度均匀系数U)分析进水管设置方式对养殖池水动力特性的影响。试验结果表明进水管设置方式明显影响养殖池的水动力特性:d=0时,随着α的增加,平均流速整体呈现先增大后下降的规律,在α=45°时取得最大值,但流场均匀系数随角度的增加而逐渐增加;d=1/4 r(r为养殖池半径)时,随着α的增加,平均流速和流场均匀系数都先缓慢增加然后再下降,分别在α=40°和30°时取得最大值;d=1/2 r时,随着α的增加,平均流速和流场均匀系数整体都呈现逐渐下降的趋势。综合比较24个试验工况的平均流速vavg和速度均匀系数U,建议将进水管设置为d=1/4 r,α=30°~40°,以期使养殖池内水动力特征有利于固体颗粒物的运动汇集,提升养殖池的集排污能力。本文研究成果可以为工厂化循环水圆形养殖池进水管设置方式提供参考。
    2021,37(23):301-306, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.23.036
    摘要:
    针对中国西北地区沟栽葡萄春季防寒布上方大量覆土影响防寒布回收的问题,该研究设计了一种水平卧式刷辊清土装置,用于清除防寒布上方埋土。首先,通过理论分析确定了清土总成结构和工作参数取值范围。进一步,基于EDEM-RecurDyn耦合仿真建立柔性清土总成-土壤作用模型,模拟清土作业过程。以清土率和清土总成的转动扭矩为试验指标,设计Plackett-Burman和Box-Behnken仿真试验,以清土率最大和扭矩最小为优化目标,获得最优参数组合为:机具前进速度0.3 m/s、转速550 r/min、安装角30°、叶片偏角0°,清土率和扭矩预测值分别为86.72%、73.36 N·m。最后,采用最优参数组合进行田间试验,结果表明,清土率和扭矩分别为84.12%和78.62 N·m,与仿真优化结果的相对误差分别为3.0%和7.2%。研究结果可为防寒布辅助埋土防寒模式下清土机械研究提供技术参考。
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    2022-01-21 , DOI:
    摘要:
    为探究每年7-8月洪涝淹没对水稻生长的后效影响,以Ⅱ优898为试验对象,在安徽新马桥农水试验站开展为期两年的水稻淹涝胁迫试验。试验设置了具有不同淹水深度(1/2淹、3/4淹、全淹)和淹水持续时间(5d、7d、9d)组合的9个试验组,以及平行对照的正常组。在淹水胁迫结束后,对后胁迫时期水稻的叶片光合特性、根系生长情况、植株干物质分配和相应产量进行了多次观测。结果表明,淹涝胁迫在一定程度上抑制了叶片气孔导度和光合速率,但在胁迫解除后会逐渐恢复甚至出现补偿现象,其恢复进程受前期淹涝程度影响;1/2淹组的平均气孔导度和光合速率(两年均值)相比于正常组甚至增加了1.8%,而全淹组则减少了9.6 %。同时,淹涝胁迫使水稻的干物质分配策略更倾向于叶和茎,并随着前期淹涝程度加重而愈发明显;在复水后第20天,1/2淹组的平均茎叶干物质分配系数(两年均值)相比于正常组增加了7.9%,而全淹组则增加了32.9%。试验发现,水稻产量与其在后胁迫时期的茎叶干物质分配系数、平均气孔导度和平均光合速率存在明显的相关关系,相关系数(r)分别为0.875,0.520和0.703;水稻产量随着茎叶干物质分配系数的增加、叶片气孔导度和光合速率的减小而减少。本研究针对拔节-孕穗期发生的淹涝胁迫,重点对后胁迫时期水稻的光合特性及干物质分配策略进行了分析,初步探讨了水稻涝害减产的潜在机理,为提出稻田涝后减灾管理措施提供了一定的理论依据。
    2022-01-20 , DOI:
    摘要:
    研究施肥对砂姜黑土可溶性碳淋失风险的影响,对有机肥的可持续利用有重要意义。该研究依托33 a的长期试验,分析不施肥(CK)、常规施肥(MF)、化肥+低量小麦秸秆(MFL)、化肥+高量小麦秸秆(MFH)、化肥+猪粪(MFP)和化肥+牛粪(MFC)6种施肥方式对土壤剖面(0~60 cm)理化性质、微生物性状、可溶性有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)和可溶性无机碳(Dissolved Inorganic Carbon,DIC)含量与分布的影响,以期探寻可持续的有机肥利用方式。结果表明,长期增施有机肥后0~60 cm剖面各土层有机碳、微生物量碳(Microbial Biomass Carbon,MBC)和微生物量氮(Microbial Biomass Nitrogen,MBN)均有不同程度提升,而对土壤全氮、容重和pH的影响主要发生在0~20 cm表层。与MF处理相比,增施有机肥0~20 cm和20~40 cm土层DOC含量均有显著提高,而对40~60 cm土层无显著影响(P > 0.05)。相对而言,0~60 cm各土层DIC的含量均有显著提升(P < 0.05),整体呈现:MFC > MFP > MFH > MFL > MF > CK的变化趋势。长期增施有机肥后0~60 cm各土层DOC的UV280吸收值和芳香性指标(Aromaticity Index,AI)分别较MF处理均有显著提高,其中以MFC处理最为显著,0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土层DOC的AI指数分别提高71.2%、153.3%和38.1%,差异显著(P < 0.05),这说明长期增施有机肥后土壤剖面DOC结构发生明显改变,芳香化合物含量提高,化合物结构变得更加复杂。逐步线性回归模型表明,土壤剖面DOC和DIC分布主要受pH和MBC的共同影响,且pH的影响强度大于MBC,而土壤剖面DOC化学结构受MBC的影响。总体而言,外源有机物料投入的类型和数量是影响土壤剖面可溶性碳分布的重要措施,长期增施农家肥的碳淋失风险高于秸秆还田。因此,秸秆还田是一种推荐的有机培肥方式,可有效降低碳淋失风险。
    2022-01-19 , DOI:
    摘要:
    为进一步明确干燥方式对调理猪肉干品质特性的影响及其机制,分别采用热风干燥(Hot air drying, HAD)、真空冷冻干燥(Vacuun freeze drying, VFD)和对流烤箱干燥(Convection oven drying, COD)等方式制备调理猪肉干,对干燥特性、剪切力、色泽、水分活度、感官特性、蛋白质体外消化率等品质指标进行测定,并结合水分迁移规律、微观结构、蛋白质氧化特性等指标和化学计量学方法,揭示干燥方式对其品质变化的影响。结果表明:干燥方式对调理猪肉干的干燥速率、剪切力、水分活度、色泽、蛋白质体外消化率等均有显著影响(P<0.05),其中COD处理通过热对流的形式不断产生热循环,由内而外加快了样品中水分的迁移和蒸发,使干燥速率提升33%,VFD处理组样品剪切力、水分活度、红度值(29.96 N、0.637和2.49)远低于其它2组,而亮度值、色彩强度值和蛋白质体外消化率较高,扫描电镜显示VFD处理会导致样品形成疏松多孔的结构,改变了其内部水分状态和分布,破坏了肌细胞色素,且有效暴露出蛋白酶的部分接触位点,合理解释了以上指标变化的本质原因。此外,低场核磁共振显示结合水是调理猪肉干内部水分的主要组分,而COD样品中结合水的弛豫时间(T2b)最短,表现为持水力最佳,同时其蛋白质氧化、交联和聚集程度较低,使得体外消化率和感官得分最高,进一步综合PLSR和AHC分析结果,可知采用COD处理能有效保证加工后的调理猪肉干具备更好的品质,该结果为调理猪肉干在干燥过程中的品质控制及高效加工提供了理论基础。
    2022-01-19 , DOI:
    摘要:
    采用低温等离子体与不同载体负载的Fe2O3催化剂耦合,对降解磷化氢进行了研究。考察了低温等离子体与Fe2O3催化剂耦合对磷化氢的降解效果,分析了降解产物及反应机理。结果表明,单一低温等离子体降解磷化氢过程中,随着放电时间延长,降解产物磷酸积累形成局部放电,降低了降解效果;放电区域加入载体改变了放电状态,提高了放电的均匀性和磷化氢的降解效率;不同载体负载Fe2O3后,进一步提高了磷化氢的降解率,其顺序为Fe2O3/Al2O3 > Fe2O3/ZSM-5 > Fe2O3/TiO2 > Fe2O3/SiO2 >Fe2O3/ZrO2 > Plasma alone,当输入功率58 W,单一等离子体降解率29%,Al2O3降解率31%,Fe2O3/Al2O3降解率100%;反应后催化剂的比表面积降低,表面有含磷物质生成,Fe3+含量增加。
    2022-01-19 , DOI:
    摘要:
    为了探究亚麻籽油中脂质的真实属性和发掘其有价值的脂质分子,该研究基于超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用技术(Ultra High Performance Liquid Chromatography-Quadrupole Time-of-Flight Spectroscopy, UHPLC-QTOF-MS)技术表征了亚麻籽油的脂质轮廓。结果表明:在正离子模式下检测到15个脂质分子小类共668种脂质分子;在负离子模式下检测到31个脂质分子小类共404种脂质分子;共有7个脂质分子小类脂质在正、负离子下均被检测到;在亚麻籽油中首次检测到甜菜碱脂、甘油糖脂、神经节苷脂、鞘磷脂、神经酰胺、羟基脂肪酸的脂肪酸酯、酰基肉碱和植物固醇,它们都具有特殊的生物学功能。多元变量统计分析结果表明每两个品种亚麻籽油间相对定量值差异显著的脂质分子均超过200种(P<0.05),并筛选出6种甘油磷酸肌醇、1种甘油磷酸胆碱、1种甘油磷酸乙醇胺和1种三酰基甘油作为亚麻籽A油的标志性脂质分子;6种三酰基甘油和1种半单酰基甘油磷酸酯作为亚麻籽B油的标志性脂质分子;1种神经节苷脂和1种硫代异鼠李糖甘油二酯作为亚麻籽C油的标志性脂质分子。总之,该研究在亚麻籽油中鉴定出39个脂质分子小类共1 072种脂质分子,其中有22个脂质分子小类共415种脂质分子首次在亚麻籽油中检测到,此外不同品种亚麻籽油在脂质分子层面存在显著差异(P<0.05),这些脂质分子作为标志物,可用于植物油的品质判别、营养评价,真伪鉴别和安全性评价等,同时该研究也为其他植物油的分析提供方法参考。
    2022-01-19 , DOI:
    摘要:
    摘 要:针对顶风机型木材干燥窑内部风速流场分布不均匀问题,基于发明问题解决算法ARIZ(Algorithm for Inventive-Problem Solving,ARIZ)对干燥窑从优化窑体结构、调整锯材间隙、改善导流方式3个方向进行了分组改进设计,每组包含4个方案,共得到了12个几何方案模型;采用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真对比分析了不同模型的风速流场,利用逐项耦合迭代法确定了调整锯材间隙和增设导流板两个改进方向能够解决窑体内部风速流场分布不均匀问题;采用监测点风速差值、速度不均系数等4项评价指标,对84个监测点风速数据进行数值计算和对比分析后迭代出将窑体结构的四角优化为曲面化设计,调整锯材间隙为上宽下窄的非等距形式,并在预留气道中增加三块平面导流板来改善导流方式的综合性改进设计方案为最优方案。该方案的风速差值为-0.058m/s更趋近于0,平均速度提升了15.66%,速度不均系数M降低了72.70%;结果表明,采用ARIZ对干燥窑结构进行迭代改进设计的方法可有效解决窑体内部风速流场分布不均匀问题。
    2022-01-18 , DOI:
    摘要:
    为了寻求保障农业生产和环境友好的适宜施氮量,利用内蒙古河套灌区进行了2年的田间试验对DNDC模型进行了率定与验证,模拟并研究了影响硝态氮淋失量和植株吸氮量的关键因素,以及玉米施氮量阈值。结果表明:1)DNDC模型可以较好地模拟玉米产量及氮素吸收利用情况,率定和验证过程中玉米产量、叶面积指数和收获时土壤0~20 cm土层土壤硝态氮累积量ENS与R2均大于0.75,NRMSE分别为9.26%~9.57%、13.49%~17.51%、7.99%~16.50%;2)硝态氮淋失量随施氮量增加而增加,而植株吸氮量随施氮量增加呈先快速增长后逐渐趋于稳定的趋势。当施氮量从50 kg/hm2增加到200 kg/hm2时,植株吸氮量增加了61.48%;而当施氮量从200 kg/hm2增加到300 kg/hm2时,植株吸氮量仅增加了5.92%。3)随追肥次数增加,硝态氮淋失量逐渐降低,植株吸氮量逐渐增加,综合考虑玉米产量和硝态氮淋失量,临界施氮量为200 kg/hm2,且分别在拔节期、抽雄期和灌浆期进行追肥为较优的施肥方案。研究可为减少河套灌区地下水环境污染及资源浪费提供技术支撑。
    2022-01-18 , DOI:
    摘要:
    农业干旱监测问题对农业生产具有重要影响,因此精确监测农业干旱具有现实意义。该研究基于MOD16A2全球蒸散产品,计算作物缺水指数(Crop Water Stress Index,CWSI),结合地表温度、植被指数、降水量以及土壤湿度等多源遥感数据为自变量,3个月时间尺度的标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI-3)为因变量,基于偏差校正随机森林算法构建山东省2000—2019年作物生长季(4—10月)的偏差校正随机森林干旱状况指数(Bias-corrected Random Forest Drought Condition Index,BRF-DCI)。并分析CWSI对于构建山东省农业干旱监测模型的影响。结果表明:加入CWSI后,所提出的BRF-DCI指数与SPEI-3观测指数的决定系数为0.72~0.85,优于未加入CWSI之前;加入CWSI后提高了干旱监测等级的准确率;BRF-DCI指数能较好地拟合各月份的SPEI-3指数,决定系数均在0.94以上;BRF-DCI指数能够准确反映山东省典型干旱年的干旱情况,有效监测山东省农业干旱情况。该研究对山东省农业旱情监测及旱灾防御具有较大的应用潜力。
    2022-01-18 , DOI:
    摘要:
    探明稻田生态系统蒸散发(ET)组分特征对于提高稻田水分利用效率、实现农业节水具有重要意义。本研究利用涡度相关系统对长江中下游典型双季稻田水碳通量进行了连续2年(2017-2018)的观测,使用潜在水分利用效率(uWUE)法将稻田ET分解为植株蒸腾(T)和棵间蒸发(E),揭示了稻田生态系统ET及其组分的季节变化特征,并使用小型蒸渗仪/涡度相关法观测结果对uWUE法进行了评估。结果表明:早晚稻T/ET均呈先增大后减少的趋势,水稻生育期T/ET在0.49-0.62之间,其中早稻季T/ET明显低于晚稻季。通过比较uWUE法和小型蒸渗仪/涡度相关法两种ET组分分解方法发现,uWUE法与小型蒸渗仪/涡度相关法法估算T/ET差异主要在水稻生长前期和阴天;在其他时期,uWUE法和小型蒸渗仪/涡度相关法法估算的T/ET显著线性相关(R2=0.852,P<0.01),表明uWUE法可以较好的模拟稻田ET组分。以上研究成果可为uWUE法在稻田生态系统的应用以及长江中下游稻田节水灌溉和水资源优化配置提供依据。
    2022-01-17 , DOI:
    摘要:
    沟谷侵蚀是黄土高原河流泥沙的主要来源,对土地资源的破坏性极大。为评估黄土高原丘陵沟壑区冲沟的中长期发育速率,本文选取黄土高原丘陵区第一副区绥德县枣林坪流域为研究区,使用1968年的KH-4B卫星影像、2021年高分7号卫星影像及立体像对,估算近53年来冲沟的发育速率,探究冲沟体积-面积关系。结果表明:1)在35条调查的冲沟中,有10条没有明显增长,其余25条发育冲沟的沟长增长在0.09-0.93 m/a之间,均值为0.30 m/a;面积增长在0.74-51.93 m^2/a之间,均值为14.03 m^2/a。冲沟发育的主要部位在其支沟沟头。2)冲沟体积和面积具有良好的幂函数关系:V=0.0866A^1.4726,判定系数R2=0.934。使用该模型及1968和2021年冲沟面积,计算得到25条发育冲沟的体积增长量均值为161.21 m^3/a,最大值为723.62 m^3/a。3)历史影像KH-4B覆盖面积广,在提取冲沟边界,估算冲沟沟长和面积发育速率等方面,具有较高的适用性,但其立体像对生成数字高程模型(DEM)精度较低,难以用于提取冲沟的沟深和体积。
    2022-01-11 , DOI:
    摘要:
    农用地既是重要的生产空间,也是乡村生态空间重要的生态要素,面向山水林田湖草全要素综合治理修复的要求,科学划分农用地生态修复区域对新时期农村全域土地综合整治具有重要意义。该研究立足于国土空间治理背景下农业空间生态修复目标与要求,构建涵盖“生态功能、投入、耗散”3个维度的农用地生态修复评估框架,选取苏南地区为研究区,以500 m×500 m空间格网为评价单元,综合运用经济社会数据空间化、地理空间分析、数理统计分析等方法在2010年和2018年两个时间断面下进行农用地生态修复潜力测算,并提出生态修复分区方案,探讨相应的修复对策。研究结果表明:1)同一时间断面下,苏南地区农用地生态修复指数及生态功能、投入、耗散的空间分异显著。2)2010-2018年苏南地区农用地生态修复指数明显提升,两者相差0.018,生态功能变化呈现出区域差异性,投入与耗散表现为降低态势。3)遵照潜力测算结果将苏南地区划分迫切修复区、优化提升区、重点管控区、协调发展区4个大区,每个大区包含综合因素型、功能约束型、耗散约束型、投入约束型4个小区,形成15个农用地生态修复分区,并提出针对性修复对策。研究结果可为长江中下游平原的农用地生态修复评估创新思路,并希冀对国土空间生态修复规划编制与差异化管理提供借鉴价值。
    2022-01-07 , DOI:
    摘要:
    作物是影响农田景观格局和生态功能的最主要因素,种植制度与农田景观优化对集约化农业的可持续发展影响显著。本研究主要利用2013—2019年Landsat 8 OLI影像,基于主成分分析法—随机森林分类法(PCA-RF)解译遥感影像,结合转移矩阵和景观指数法,以河北吴桥为典型案例研究了海河低平原复种指数、种植模式的空间分布特征及其变化动态,在此基础上分析了农田景观破碎度和多样性的变化特征。结果发现,PCA-RF法解译研究区种植模式总体精度达91%以上,Kappa系数高于0.86,效果较好;研究区复种指数从163%上升至174%,一熟转变为两熟区的面积是两熟转变为一熟区面积的1.64倍;麦玉两熟面积保持稳定,棉花一熟面积缩减了80.93%,而粮林复合种植模式的面积增长了64.54%;棉花一熟是转变为麦玉两熟的主体模式,占麦玉两熟转入面积的81.15%;同时,麦玉两熟和棉花一熟是转变为玉米一熟的主体模式,分别占玉米一熟转入面积的46.43%和41.43%;研究区香农多样性指数上升8.57%,麦玉两熟和棉花一熟的分离度指数显著增大。结果表明,7年来,棉花一熟转变为麦玉两熟导致研究区复种指数提升;棉花一熟缩减且转变为其他模式和种植模式增多导致农田景观多样性增加;同时,麦玉两熟和棉花一熟的破碎度增大导致农田景观破碎度增大,不利于主体模式的进一步规模化生产。
    2022-01-06 , DOI:
    摘要:
    为了揭示成熟度对果蔬干燥特性和品质的影响,以冬枣为试验材料,根据色泽和质构将原料分为I,II和III 3个成熟度,研究了成熟度对冬枣的理化性质、细胞超微结构、干燥动力学和干燥品质的影响。研究发现:随着成熟度的增加红绿值a*、可溶性固形物、可滴定酸、总糖及还原糖含量不断增加,而亮度值L*、黄蓝值b*、维生素C含量和硬度不断下降。随着成熟度的增加,冬枣表皮细胞的中胶层逐渐溶解,细胞内容物降解,产生质壁分离现象。与成熟度I和II相比,成熟度III的果实干燥时间分别减少了20%和10%。经真空脉动干燥后,冬枣脆片脆度和褐变指数增加,而维生素C含量、复水能力和总糖、还原糖含量下降。对干燥后冬枣脆片的扫描电镜观察显示冬枣脆片呈现疏松多孔的结构,且随着成熟度的增加,表面孔隙直径不断增大、排列从有序向无序转变。研究表明,成熟度对冬枣理化性质、干燥动力学和干燥品质有显著影响;干燥前对冬枣进行成熟度分级,综合干燥效率和品质,全红期果实更适于干燥加工。
    2022-01-06 , DOI:
    摘要:
    为探寻一种植物蛋白提取新方法,本研究以双低冷榨菜籽饼为原料,碱性电解水为溶剂,通过单因素与响应面试验确定了碱性电解水提取冷榨菜籽饼分离蛋白(Alkaline electrolyzed water extracted rapeseed protein,ARP)的优化条件,并与相同条件下碱溶酸沉法提取菜籽分离蛋白(Ultrapure water extracted rapeseed protein,URP)的效果进行对比。结果表明: 提取工艺各环节因素对菜籽蛋白提取率影响的主次顺序分别为:碱性电解水pH值、温度、料液比、时间;提取优化工艺条件:温度45℃、碱性电解水pH值11.5、料液比1:10 g/mL和提取时间60 min,蛋白质提取率为59.34%。与相同条件下碱溶酸沉法相比,碱性电解水提取的菜籽分离蛋白游离巯基和二硫键含量高、表面疏水性强、粒径小、ζ电位绝对值大,同时其提取率、溶解性、持油性、乳化性和起泡性均显著得到改善(P<0.05);此外,ARP内源荧光光谱强度更高,二级结构更有序。由此可知,本研究为菜籽蛋白提取提供了一种新的策略,不仅提高了提取率,而且最大程度地减少了对菜籽蛋白结构和功能特性的破坏。
    2022-01-06 , DOI:
    摘要:
    为了摸清安徽庐江废弃矿区土壤重金属含量及其来源情况,通过区域网格布点划分,以大矾山为中心向周围扩散,最终确定50个典型特征点位,分析测定土壤重金属元素砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)、锰(Mn)、镍(Ni)含量,应用UNMIX模型进行土壤重金属源解析,并结合ArcGIS地统计模块中的普通克里金插值法分析土壤重金属空间分布,进一步验证源解析结果的准确性。结果表明:①研究区0~10 cm和10~20 cm土壤中As、Cd、Cu、Mn和Ni含量的平均值分别为47.38、2.03、30.89、77.76、4.08 mg/kg和50.62、2.24、30.82、71.39、3.62 mg/kg。除Mn和Ni 外,As、Cd和Cu含量的平均值均高于当地背景值,10~20 cm 土层中As、Cd含量的中位值是土壤污染风险筛选值的1.28、7.17倍。②研究区0~10 cm土层重金属的3大污染源,源1对Cu的贡献占主导作用,为铜矿业活动污染源,贡献率为5.75%;源2对Mn、Ni贡献率较高,为燃煤污染源,贡献率为49.86%;源3对As、Cd的贡献高于其他重金属,为岩石风化作用,贡献率分别为44.39%。③研究区10~20 cm土层重金属2大污染源分别为土壤母质和垃圾堆放造成的混合源(源1)、淋滤作用和矿石开采及运输所导致的混合源(源2),其贡献率分别为47.46%、52.54%,其中土壤母质和垃圾堆放的混合源主要影响Mn和Ni,淋滤作用和矿石开采及运输的混合源对As、Cd和Cu的贡献率较高。④根据研究区土地利用类型及人类活动形式,发现UNMIX受体模型和空间分析相结合能够全面地解析土壤重金属来源。本研究可为大矾山废弃矿区开展土壤重金属污染修复治理提供理论依据。
    2022-01-06 , DOI:
    摘要:
    飞地经济打破区域界限实现资源互补,飞地产业的发展更是连接了空间的分离。青藏高原因长期粗放的游牧方式和自然灾害等因素,不断造成高寒草地退化,严重限制草地畜牧业的可持续发展。长期以来,青藏高原在畜牧业提质增效和转型升级的关键时期,面临生态环境压力大、草畜资源时空配置失衡等问题的掣肘,直接影响畜产品的均衡供应,阻碍了高附加值畜产品市场竞争力,致使农牧民持续增收乏力。本文着眼“飞地经济”发展举措,在综述青藏高原畜牧业发展局限性的基础上,以生产效率和经济效益提升为目标,探讨青藏高原畜牧业发展路径,提出“飞地畜牧业”发展模式。针对该模式,开展了以牦牛和藏羊为研究对象的远地饲养研究,短期适应性研究证明牦牛和藏羊能够适应江淮分水岭地区冷季气候特点,实现冷季体重正增长,且藏羊表现出较好的繁殖适应性,在引入后第一年开始产羔;同时,牦牛经过两年的适应,首次实现了在江淮分水岭地区的繁殖。因此,“飞地畜牧业”产业发展模式具有成为青藏高原畜牧业发展新路径的巨大潜力,将为保障国家生态体系建设、加快高原畜牧业转型升级、满足市场供需关系等提供科技支撑。
    2022-01-05 , DOI:
    摘要:
    为了研究奶牛粪固形物在不同干燥条件下的热风干燥特性,选取干燥温度、粪层厚度和搅拌频率作为研究因素,研究了牛粪干基含水率和干燥速率随时间变化的规律,利用6种经典的薄层干燥模型对牛粪的水分比MR与时间t曲线进行拟合获取了最优干燥模型,计算得出有效扩散系数和干燥活化能,并通过正交试验获取了干燥效率最高的快速干燥工艺参数。结果表明:干燥温度越高,粪层厚度越小,搅拌频率间隔时间越短,干基含水率下降越快;干燥过程由加速干燥阶段、近似恒速干燥阶段和降速干燥阶段组成,加速干燥阶段时间较短,符合高湿多孔类型物料的干燥特性;模型Wang and Singh能够较好地反映牛粪干燥过程水分变化规律,且有效扩散系数最小为8.24×10-5 m2/h,最小活化能为12.81 kJ/mol;通过正交试验得出干燥温度为105 ℃、粪层厚度为6 cm、搅拌频率间隔为4 min时,干燥效率最高,为0.0170 h/g。该研究结果可为后续牛粪快速干燥工艺优化及干燥设备设计提供理论依据和数据支撑。
    2021-12-31 , DOI:
    摘要:
    为明确粮食主产区耕地格局动态变化特征及其空间驱动因素。该研究以下辽河平原典型区沈阳市为研究区,运用变化轨迹分析法、重心迁移模型和景观格局指数,揭示1980-2000年和2000-2018年耕地格局变化特征,并从空间要素角度出发,运用随机森林算法识别不同区域尺度耕地格局变化空间驱动因素。结果表明:1)1980-2000耕地格局相对稳定,耕地重心向西南方向迁移;2000-2018年耕地流失严重,耕地重心向西北方向迁移,迁移速度加快。2)2个研究时段内耕地变化均具有转入转出双向特征,1980-2000年耕地转入与耕地转出速度缓慢,2000-2018年耕地转出面积远高于耕地转入面积,耕地转出区域以城区周边为主。3)不同区域尺度空间驱动因素重要性大小存在差异,空间距离要素、地理空间要素和政策因素对耕地格局变化起主要驱动作用,高程和坡度对耕地格局变化的影响较小。研究证实了随机森林算法能够有效量化耕地格局变化空间驱动因素,研究结果可为构建耕地保护长效机制提供借鉴与参考。
    2021-12-30 , DOI:
    摘要:
    为实现苹果多产地多品质指标的现场快速无损检测与评价,本研究基于可见近红外光谱技术研发低成本、低功耗、小型化的苹果品质手持式无损检测终端。检测终端集成宽谱LED光源和水果特征响应窄带光电探测器,接入物联网云端数据系统,实现检测数据上传和模型的远程更新维护。利用研制的检测系统可有效获取不同产区苹果500 ~ 1 050 nm波长范围内的漫反射光谱,在优选光谱预处理和特征波长提取算法的基础上,分别建立了多产地苹果可溶性固形物含量、硬度和维生素C含量的通用检测模型,模型的预测相关系数分别为0.926、0.798和0.704,预测均方根误差分别为0.585 %、1.405 kg·cm-2和0.968 mg·100g-1。将通用检测模型载入云端数据系统作为云模型,检测样本时调用云模型进行计算并反馈至检测终端。通过多个产地独立样本的验证表明,该系统可满足苹果产业现场无损检测的实际需求,为手持式光谱检测仪的实用化设计提供参考。
    2021-12-30 , DOI:
    摘要:
    保障冰鲜水产品的质量安全是提升水产行业供求效益的关键环节之一。传统的水产品新鲜度检测方法存在破坏样本、操作复杂、检测效率低等问题,冷链储运的发展急需一种快速、无损的鱼肉新鲜度检测技术。本文以冰鲜鲳鱼为研究对象,提出基于计算机视觉的鲳鱼新鲜度评估方法,为鱼肉冷链储运系统智能化发展提供技术支持。首先,建立冰鲜鲳鱼新鲜度等级图像数据集。其次,针对数据集规模小的问题,结合迁移学习方法训练基于CNN(Convolutional Neural Network)网络提高模型的泛化能力,并选择实验效果最优的VGG-19(Visual Geometry Group 19)为分类算法主模型。最后,针对VGG-19分类网络结构复杂的问题,优化全连接层数量及结构,该优化模型的鲳鱼新鲜度识别准确率高达99.79%,准确率提升了1.05%,全连接层参数量降低了97%,占空间降低了443.9 MB,时间效率、空间效率也均有提升。此外,为进一步理解模型对鲳鱼新鲜度等级的判定依据,本文利用类激活映射方法对鲳鱼新鲜度分级结果进行可视化,实验表明鲳鱼腹部特征是对新鲜度分级最有效的信息。
    2021-12-29 , DOI:
    摘要:
    实施耕地休耕是巩固提升粮食产能和促进农业可持续发展的重要举措,亟需科学合理地确定我国可休耕耕地规模,为深入实施“藏粮于地”战略和扩大耕地休耕制度试点提供理论依据。本文基于粮食安全与生态安全双重约束构建粮食主产区耕地休耕最大规模测算仿真模型,同时提出休耕规模弹性边界的确定方法并以江苏省为实证区域进行仿真预测。结果表明:当前江苏省在兼顾粮食主产区的粮食调配任务且考虑区域耕地资源可持续利用状况的基础上,仍能保有一定比例耕地资源能够支撑耕地休耕制度的实施;仿真期内区域耕地资源面积可能会由于城市快速扩张和耕地保护不力出现大幅减少,并对区域耕地休耕条件环境产生影响;同时耕地资源可持续利用状况和休耕规模适宜程度的恶化导致江苏省休耕规模弹性边界不断缩减,区域粮食安全稳定状态终将被打破。建议充分利用粮食主产区的耕地资源基础积极有序推广开展耕地休耕工作,深入部署“藏粮于地”战略以巩固提升粮食产能;建立休耕规模与生态安全挂钩的指标预警体系以实现对休耕实施方案的宏观动态调节;统筹休耕与其他耕地保护政策的正向联动,创造耕地保护政策体系内部的正向溢出效应。
    2021-12-29 , DOI:
    摘要:
    在世界遗产地管理过程中实时了解土地利用动态变化,有助于准确把握社会、经济、文化过程对人地关系地域系统的影响并及时做出反应。基于Google Earth 0.55×0.55m 高精度历史影像,目视解译和野外验证得到哈尼梯田遗产核心区2005、2010、2015、2020年四期土地利用数据,通过计算转移矩阵、地学信息图谱、分布指数、地形位指数、面积—高程积分指数(HI)、坡长坡度指数(LS)、地形湿度指数(TWI)等,首次从较长时间尺度和完整空间范围系统阐述哈尼梯田世界遗产核心区土地利用时空变化特征及地形梯度效应。结果表明:(1)土地利用类型以乔木林和水田为主,平均占比分别为33.79%、25.28%,从2005 ~ 2020年,园地、水域、道路、人工林、房屋建筑、乔木林面积持续增加,增长率分别为148.32%、147.27%、138.76%、118.68%、70.58%、12.73%,减少最多的是裸地,其次是草地、旱地、水田和灌木林地,减少率分别为-54.01%、-29.58%、-28.56%, -16.56%、-10.87%。(2)土地利用信息图谱类型以稳定型、持续变化型和反复变化型为主,占比分别为37.43%、25.36%、18.41%,最大图谱类型分别为水田→水田→水田→水田、草地→草地→灌木林→乔木林、水田→旱地→水田→水田。(3)前期变化型在地形位指数、HI、LS梯度上呈波动增大,在TWI梯度上呈波动减小,持续变化型在地形位指数梯度上呈波动减小,在LS梯度上反之,后期变化型在地形位指数梯度上呈波动减小,在其他综合地形指数梯度上无显著变化,反复变化型和中间变化型在LS梯度上呈波动增加,在TWI梯度上呈波动减小,稳定型反之。研究结果可为哈尼梯田遗产核心区为土地利用规划和遗产管理,实现可持续健康发展提供数据和理论支撑。
    2021-12-28 , DOI:
    摘要:
    国土空间分类是建立国土空间规划体系并监督实施的基础。本文综合应用地理探测器q统计和地理时空分析法,基于土地利用及其功能的时空异质性和动态耦合性,建立了一种国土空间分类体系构建方法,并以四川省邛崃市为例,开展了县域国土空间分类体系构建及其与土地利用分类体系的衔接关系研究。结果表明:1)2010-2020年,邛崃市土地利用优势国土空间功能存在时空异质性,土地利用与其优势国土空间功能在空间分布上存在耦合性,二者耦合度以及与地类耦合的国土空间功能结构均存在时间异质性,这证实在国土空间分类体系构建中考虑土地利用及其功能的时空异质性和动态耦合性的必要性;2)邛崃市国土空间分类体系由3个一级空间类型、7个二级空间类型和14个三级空间类型组成,不同于国土空间分类理论框架体系,进一步证实土地利用及其功能的时空异质性和动态耦合性会影响国土空间分类结果,基于土地利用及其功能的时空异质性和动态耦合性构建的国土空间分类体系更符合实际,可以避免定性分析理论构建产生的偏差;3)建立了国土空间类型与土地利用类型的对应关系,实现“虚”的国土空间功能通过“实”的土地利用得以表达,为利用历史数据和成果资料提供了有效途径。研究可以为当前国土空间规划与管理提供参考。
    2021-12-27 , DOI:
    摘要:
    水环境监测是切实推进生态文明建设的重要方面。生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand,BOD)是在微生物存在下水体有机物生化降解所需的氧量。作为反映水中有机污染物含量的重要指标,在城镇、工业和农业农村环境等领域的监测工作中均不可忽视。该文剖析了国内外关于BOD检测的标准和方法,总结了“一代”稀释接种法和“二代”微生物电极法以及可能成为“三代”的更加与时俱进的测试方法。同时,对比分析了国内外标准排放限值的制定力度,从国家标准、地方标准、行业标准三个方面全面梳理了现行BOD标准体系建立的结构和框架,深入剖析了地方强制标准在国家法规、地方政策引导下建立的影响因素和执法部门监管、人民群众监督下实施的推动关系。从标准分布、制定力度、检测方法的迭代三个方面提出了标准体系的重点发展方向和制修订建议,以期为推动中国水环境保护和水资源利用提供支撑。
    2021-12-27 , DOI:
    摘要:
    摘 要:为缓解鸡粪厌氧发酵过程中产生的氨氮抑制,采用投加镁磷盐的方式,在厌氧发酵过程中原位脱除氨氮,考察鸟粪石沉淀法脱除氨氮对鸡粪厌氧发酵过程的影响及镁磷盐的利用效率。试验向稳定运行的半连续厌氧反应器内投加MgCl2·6H2O和K2HPO4·3H2O,理论脱除速率为3 000 mg/d。第一次加盐脱除氨氮后,试验组反应器内氨氮浓度由2 937 mg/L降低至1 466 mg/L,平均产甲烷量为0.39 L/g,相较对照组的0.33 L/g提高了18%,镁磷盐利用率为91%;第二次加盐脱除氨氮后,试验组氨氮浓度由2 232 mg/L降低至762 mg/L,平均产甲烷量为0.33 L/g,相较对照组的0.30 L/g提高了10%,镁磷盐利用率为90%。研究表明鸟粪石沉淀法能较好的与厌氧发酵过程相耦合,在脱除氨氮缓解抑制的同时,提高系统甲烷产量,并回收部分氮磷资源。
    2021-12-27 , DOI:
    摘要:
    中国拥有丰富的农作物秸秆和畜禽粪污等农业废弃物资源,农业生物质能技术是促进农业废弃物资源有效利用的重要途径,既能够解决农业废弃物的环境污染问题、减少因焚烧或无序堆放排放温室气体,又能够替代化石能源减排CO2、提升土壤固碳能力,未来在“双碳”背景下发展潜力很大。该文基于LCA全生命周期评价方法,研究8种不同生物质能技术的温室气体排放因子,核算农业生物质能转化与利用过程消耗能源的排放、抵扣化石能源减排、副产物土壤碳汇3个方面,并基于秸秆和畜禽粪污两大类农业废弃物资源禀赋及能源化利用潜力,预测3种不同情景下,农业生物质能替代化石能源的潜力,以及减排温室气体的贡献。结果表明,从减排因子看,热解炭气联产和规模化沼气/生物天然气技术的温室气体减排贡献最大,其次为成型燃料、捆烧供暖、生物质发电、炭化和燃料乙醇等技术,而户用沼气的减排贡献相对较小,8种不同生物质能技术的温室气体减排贡献分别为3.47、3.20、2.57、2.63、2.58、2.48、2.42 tCO2e/tce;基于现有政策及规划情景、技术水平提升情景、能源需求结构变化情景等三种不同情景下,评价农业生物质能对温室气体减排贡献潜力。结果显示,2030年替代化石能源潜力为6490×104~7664×104 tce,温室气体减排贡献为1.97×108~2.34×108 tCO2e;2060年替代化石能源潜力为9073×104~10763×104 tce,温室气体减排贡献为2.79×108~3.36×108 tCO2e。本研究为实现农业农村领域碳达峰碳中和目标提供数据支撑。
    2021-05-12 , DOI:
    摘要:
    乳酸菌发酵作为果蔬汁的一种绿色加工技术,不仅可以赋予产品独特的风味,还可以转化其中的活性物质,提高产品的营养价值和保健功效。该研究以湖北杂交枸杞为原料,使用6种乳酸菌(植物乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌及发酵乳杆菌)进行发酵,研究发酵前后枸杞果汁理化特性、主要活性成分及体外抗氧化变化,并利用主成分分析进行综合评价优选出理想的发酵菌株。结果表明,6种乳酸菌在枸杞果汁中生长良好,活菌数均能达到10.0 lg CFU/mL 以上。发酵后的枸杞果汁中总糖和还原糖含量显著降低(P<0.05),且植物乳杆菌和嗜热链球菌产酸能力更强,发酵后总酸含量达6.74、6.07 g/kg。与未发酵枸杞果汁相比,经植物乳杆菌、嗜热链球菌、鼠李糖乳杆菌和发酵乳杆菌发酵的枸杞果汁中总酚含量增加了13.76%~28.07%,而嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌发酵后无显著性差异(P>0.05)。6种乳酸菌发酵后枸杞果汁中总黄酮含量增加了55.80%~161.97%。发酵枸杞果汁的抗氧化活性与发酵前相比均有显著提高(P<0.05)。基于主成分分析的综合评价函数显示经植物乳杆菌、发酵乳杆菌发酵的枸杞果汁品质更优,适宜作为开发枸杞高值化绿色加工饮品的发酵剂。
    2021-05-12 , DOI:
    摘要:
    日光温室现行的温度调控方法对太阳能无法进行有效利用,造成大量浪费,在极端天气条件下不能取得良好效果,无法持续为植物提供适宜的生长环境。为解决上述问题,更好地改善温室墙体性能,本研究以复合无机相变材料为主体,再配以水泥、锯末等原料,制备成相变材料模块,并进行相关试验,测试相变材料水泥模块的蓄放热性能。而后将其固定于日光温室后墙骨架上,采集温室内温度数据,来研究其在实际生产环境中的蓄放热效果。结果表明F1水泥模块由6.4℃升到35℃单位体积蓄热量为92.6MJ/m3;F2水泥模块温度由7.6℃升到35℃单位体积蓄热量为102.1MJ/m3;F3水泥模块温度由8.3℃升到32℃单位体积蓄热量为95.1MJ/m3。F1水泥模块温度由35℃降到5.4℃单位体积放热量为75.8MJ/m3;F2水泥模块温度由35℃降到5.9℃单位体积放热量为92.5MJ/m3;F3水泥模块温度由32℃降到7.8℃单位体积放热量为84.2MJ/m3。在夏季不同天气条件下,三种相变材料都可吸收大量热量,降低温室温度峰值;在冬天夜间又可释放大量热量,提高温室最低温度,使植物始终处于环境相对适宜、温度变化较为平缓的生长环境中。
    2021-02-24 , DOI:
    摘要:
    为探究玉米秸秆、市政污泥的单一及其混样的热解特性和交互作用,基于热重分析法,在升温速率(10℃/min、20℃/min和30℃/min)下,对玉米秸秆、市政污泥及混样进行热重试验,同时采用Coats-Redfern积分法研究动力学特性。结果表明:玉米秸秆与市政污泥的热解特性差异大,残余率相差18.57个百分点,综合热解指数相差35.73×10-5,活化能E相差35.31~46.88kJ/mol。随着市政污泥的含量从10wt%到90wt%,热解起始温度由360.3℃下降至440.3℃,混样主热解区间由277.7~360.3 ℃变长,并且向高温区偏移,残余率由33.69%增加至45.83%,最大失重速率由7.88%·min-1下降至3.11%·min-1,综合热解指数由8.5×10-5下降至1.7×10-5。表明市政污泥虽改善了混样的热解起始温度,但同时也使热解区间增宽,残余率增加,失重速率变缓,综合热解指数降低。混样综合热解指数均不同程度低于相应理论值,表明二者共热解存在抑制作用。玉米秸秆单独热解过程所需活化能E大于市政污泥。升温速率增加低温段、高温段活化能不同程度增加。市政污泥比例从10wt%提高到90wt%,热解活化能由66.01~46.16kJ/mol降低至44.47~17.04kJ/mol。该研究可为玉米秸秆和市政污泥的利用提供基础支撑。
    2021-01-26 , DOI:
    摘要:
    为了实现谷物联合收割机收获时实时在线检测谷物的蛋白质含量并记录采样地理位置信息,研发了一种基于近红外光谱原理的谷物蛋白质含量在线检测系统,系统主要由近红外光谱传感器模块、螺旋采样输送机构、控制模块、GPS/北斗定位模块、工控显现一体机等组成。谷物联合收割机近红外光谱式蛋白质含量在线检测系统工作时,当联合收割机出粮搅笼排出的谷物经过螺旋采样输送机构,采样机构的步进电机根据检测速率要求由控制器控制并间断进行谷物输送,控制器同时控制近红外光谱传感器在步进电机停止转动时进行光谱采样,谷物的近红外光谱和GPS/北斗定位模块位置信号等数据由RS485总线传输至上位机。编制了近红外传感器和采样机构等的控制与数据处理分析软件,经谷物蛋白质含量预测模型处理后,将谷物蛋白质、采样位置信息等实时显示在终端上并保存。为了验证谷物蛋白质含量预测模型及在线检测系统的性能,开展了室内标定和田间系统动态测试试验,小麦蛋白质含量预测模型的决定系数R2为0.865,绝对误差范围为-0.96~1.22,相对误差范围在-7.30%~9.53%,预测标准差RMSEP值为0.638;水稻蛋白质含量预测模型的决定系数R2为0.853,绝对误差范围为-0.60~1.00,相对误差范围为-8.47% ~ 9.71%,预测标准差RMSEP值为0.516。系统田间测试试验表明,小麦蛋白质含量的最大相对误差为-6.69%,水稻蛋白质含量的最大相对误差为-8.02%,采样分析时间间隔对系统测试精度的影响不显著,系统稳定性和检测精度达到田间谷物蛋白质在线检测需要,为精准农业作业提供了科学依据。
    2021-01-26 , DOI:
    摘要:
    为研究发酵条件对甘肃河西产区本土酒酒球菌(Oenococcusoeni, O.oeni)酯酶累积活性的影响,以及在苹果酸-乳酸发酵(Malolactic fermentation,MLF)过程中对霞多丽干白葡萄酒酯类香气物质的影响,试验以甘肃省葡萄与葡萄酒工程学重点实验室鉴定保存的2株本土O.oeniGF-2、ZX-1和商业菌株VP41为供试菌株,在模拟酒中动态监测苹乳发酵过程中菌株的不同碳链长度底物(C2、C4、C6)酯酶活性,分析比较不同发酵条件(初始pH值、乙醇浓度、SO2添加量、发酵温度)对菌株产酶规律的影响关系和特点;通过微酿试验探讨供试菌株对霞多丽干白葡萄酒香气品质的修饰效应。结果表明,在不同pH值条件下,本土O.oeni菌株的酯酶活性明显高于商业菌株VP41,其中ZX-1的最大酯酶活性比VP41的高出约63.42%;乙醇浓度8%时,所有供试菌株均产生了最大酯酶活性,且本土O.oeni菌株具有更强的产酶能力;在不同SO2添加量影响下,两株本土O.oeni的酯酶累积活性均显著高于VP41的酶活性(P<0.05);18℃、22℃发酵温度下,GF-2的酯酶活性显著高于菌株VP41(P<0.05)。复合发酵试验结果表明:供试菌株的总酯酶活性依次为ZX-1>GF-2>VP41;虽然影响各菌株酯酶活性的主次因素不同,但所有供试菌株的最佳产酶条件均为乙醇浓度12%、pH3.6、SO2添加量30 mg/L、发酵温度22℃,其中以ZX-1的酯酶活性最高为620.973mU/mL,表现出较强的葡萄酒生境适应能力。对霞多丽干白葡萄酒微酿试验的分析显示:MLF后的酒样中共新增6种酯类物质(乙酸戊酯、乙酸庚酯、3-羟基丁酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、反式-2-己烯酸乙酯、反式-4-癸烯酸乙酯),其中本土O.oeni发酵后的酒样中检测出2种具有果香味的特有香气物质(乳酸异戊酯、甲酸辛酯)。与商业菌株VP41相比,经本土GF-2、ZX-1发酵的酒样具有更浓郁的品种香和良好的余香持久性。综合分析,本土与商业O.oeni菌株均可以成功完成MLF,尤其是ZX-1具有较强的产酯酶能力且受发酵条件的影响显著,可有效提升霞多丽干白葡萄酒中的果香和花香类化合物含量,明显增强酒体的地域风格和典型性,更适宜作为甘肃河西走廊产区干白葡萄酒的MLF发酵剂。
    2020-11-04 , DOI:
    摘要:
    不同垫料生产方式因工艺差异导致垫料存在生物安全隐患,不利于垫料技术的推广,滚筒发酵具有高温、快速等优势,探讨其垫料生产过程的致病菌变化特征,可为解决产业问题提供支持。该研究以滚筒好氧发酵生产牛粪再生垫料过程为研究对象,采用平板培养法对夏季和冬季垫料生产过程中滚筒不同位置处奶牛乳房炎主要致病菌(大肠杆菌、链球菌、金黄色葡萄球菌和克雷伯氏菌)数量进行检测,同时检测了物料的理化特性,并进一步探究了影响奶牛乳房炎致病菌变化的主要因素。结果表明,夏、冬季滚筒发酵生产牛粪再生垫料过程中筒仓内温度较稳定,滚筒内部温度可维持在65 ℃以上;成品垫料的含水率均低于45%;链球菌和克雷伯氏菌在垫料成品中均未检出,夏季垫料成品中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌检测数量高于冬季;Pearson相关性分析结果表明,在选取的理化指标中影响致病菌数量变化的最主要因素为滚筒温度,其次为总碳。该研究为滚筒发酵生产牛粪再生垫料的技术应用及推广提供支撑。
    2020-10-21 , DOI:
    摘要:
    为研究爆炒中食品多孔介质热/质传递机制及烹饪成熟和品质变化规律,考虑收缩-水分损失关系,基于多孔介质理论,结合傅里叶定律、牛顿冷却定律和达西定律,构建了爆炒中有蒸发、考虑收缩的食品含湿非饱和多孔介质热/质传递数学模型,开展了爆炒数值模拟。考虑收缩后模拟值与实测温度历史(LSTD=4.40℃)、平均含水率(LSTD=1.42%)和体积收缩率(LSTD=1.05%)吻合更为良好。模拟分析了爆炒热/质传递对颗粒表面蒸发、收缩、内部压力、水分和温度分布的影响机理及火候控制手段的作用,结果表明:爆炒强对流传热使颗粒蒸发剧烈造成水分损失;收缩主要由水分损失引起,可以增大传热效率并影响颗粒内部压力变化,由成熟值理论研判,蒸发收缩对烹饪成熟起到促进作用,并有利于提高烹饪品质,是爆炒技术优势的一部分;火候控制手段通过改变颗粒特征尺寸、能量传递速率和流体-颗粒的换热时间/接触面积对颗粒成熟时间和含水率等烹饪品质产生极显著(P<0.01)影响。
    2020-09-15 , DOI:
    摘要:
    秸秆捆烧技术是实现农业秸秆能源化清洁利用的有效途径之一,引起了人们的广泛关注。该文综述了秸秆捆烧技术最新研究进展,简述了秸秆捆燃烧反应原理和秸秆捆燃烧特性,重点分析了秸秆捆烧过程中颗粒物、NOx和CO等污染物产生及减排方法,系统总结了国内外秸秆捆烧技术类型、原理及特点等研究进展。通过全球文献检索,分析了秸秆捆烧技术研究技术热点、主要研究机构以及发展趋势。并评价了秸秆捆烧供暖运行成本,对秸秆捆烧技术发展提出建议,为实现秸秆清洁能源化利用提供参考。
    2020-08-05 , DOI:
    摘要:
    基于工质相变换热和无泵循环思路,提出了一种动力电池冷热双向热管理系统。以某款三元锂电池为研究对象,试验测试了冷热双向循环热管理系统的散热和加热工况。结果表明:该系统能实现电池箱低温工况加热与高温工况散热的运行切换管理。散热工况下,换热板采用4根竖管比单根蛇形管的散热能力强;冷凝器侧强制风冷散热与自然对流散热相比,能将系统一换热功率提高10%~44.2%,系统二换热功率提高20%~48.6%;电池箱温度为60℃时,自然对流散热系统换热板的最大温差小于2 ℃,强制对流散热系统换热板的最大温差小于1℃;在电池初始温度25℃时,1C、2C、3C放电倍率下,放电结束强制对流散热在能将8块电池的平均温度分别降低2.1 、3.9 、4.7 ℃。加热工况下,多组试验电池箱的升温效果一致性较好。考虑车辆行驶中换热板的倾斜影响,受制于工质的流量分配,散热工况时温度均匀性优于加热工况。
    2020-04-17 , DOI:
    摘要:
    为提高木基石膏复合材料的力学性能,以杉木刨花为增强相,以建筑石膏为连续相,采用三聚氰胺-脲醛树脂(MUF)粘结初步成型和增湿固化两阶段的免加石膏缓凝剂制备方法,开展了MUF用量和木材/石膏质量比对木基石膏复合材料物理力学性能影响试验,并与相应产品标准、结构板材标准及现有文献进行对比。结果表明,试验范围内,MUF用量与木基石膏复合材料力学性能呈正相关关系,木材/石膏质量比的影响较小;MUF用量为15%及以上时,其力学性能满足《LY/T 1598-2011石膏刨花板》产品标准的要求;MUF用量为21%及以上时,除顺纹抗弯强度,其余性能符合《LY/T 1580-2010定向刨花板》结构板材标准的规定;MUF用量为33%及以上时,复合材料达到《GB/T 35216-2017 结构胶合板》结构板材标准中E5.0-F16.0强度等级。抗弯性能试验中,石膏板为脆性破坏,木基石膏刨花板具有一定的延性性能。综合强度和成本,MUF用量为33%、木材/石膏质量比为0.30为较优的制备工艺。优化制备工艺条件下,复合材料的内结合强度、静曲强度、弹性模量、位移延性系数和24 h吸水厚度膨胀率分别为1.28 MPa、16.5 MPa、7350 MPa、1.64和1.23%。采用该两阶段制备方法,木基石膏复合材料中石膏晶体形态细长,且随着MUF用量的增加,晶体交错搭接、叠合现象明显,接触面积增加,晶体结构更加致密,石膏连续相强度增加;MUF用量提高,石膏在刨花表面的覆盖量明显增加,刨花增强相与石膏连续相之间界面性能显著改善。研究结果可为木基石膏复合材料力学性能的进一步提升提供参考,并为其产品的工程应用提供数据支撑。
    2020-03-25 , DOI:
    摘要:
    充分利用太阳能,提高太阳能热泵系统能效比,提出了一种蓄能型内插热管式太阳能热泵系统,可实现太阳能分季节最大化利用。搭建了系统性能试验台,在南京地区开展了2年的试验研究,对比分析了相近环境条件下充灌或未充灌相变材料的系统其瞬时集热效率、平均集热效率、系统性能系数和供水水温等随太阳辐射波动性的变化规律。结果表明在冬季白天相近的太阳辐射强度、太阳辐射波动性和环境温度下,充灌相变材料系统的瞬时集热效率波动性比未充灌的系统小近60%,平均集热效率高出未充灌的系统25%以上。夜间工况下,充灌相变材料系统的COP可达3.0以上,且能更快达到供热水温50℃,时间缩短了20%以上。研究结果可为太阳能热泵系统的推广应用提供理论依据。
    2019-10-16 , DOI:
    摘要:
    柱层析法是根据混合物中各组分的理化性质差异,利用混合物中各组分在固定相和流动相中分配系数不同,经过多次分配将组分分离纯化。淀粉在高压湿热冷藏回生后经淀粉酶水解得到回生淀粉,用碱液打开回生淀粉氢键使回生淀粉溶解,然后用盐酸调节溶液至中性,加正丁醇沉淀得到分子量分布范围较窄的直链淀粉,上清液加乙醇沉淀得到分子量分布范围较窄的支链淀粉。为了进一步窄化甘薯直、支链淀粉分子量分布范围,采用柱层析法对其进行分离。实验结果表明,粒径为1-3 mm的人造沸石适合分离支链淀粉,粒径为4-6 mm的人造沸石适合分离直链淀粉。经柱层析分离,甘薯直、支链淀粉组分总制备率均大于2.4%。经大沸石分离,聚合度大的直链淀粉分子依赖沸石表面吸附,洗脱速度快,先被洗脱下来;聚合度较小的直链淀粉分子进入沸石孔隙内部,吸附力大,后被洗脱下来。经小沸石柱层析分离,甘薯支链淀粉组分F1b中分子量小、均一度高的组分先洗脱下来;甘薯支链淀粉组分F2b中分子量大、均一度低的组分先洗脱下来,说明甘薯直、支链淀粉的分支度对采用沸石柱层析法分离淀粉组分也有一定得影响。X射线衍射表明,甘薯直链淀粉组分在18.9°、23.4°、27.2°、29.3°、32.3°、33.8°出现强衍射峰,甘薯支链淀粉组分在21.6°、22.9°、23.9°、26.5°、27.1°、29.3°、34.1°、35.8°、39.5°附近也出现了明显的衍射峰,此时甘薯直、支链淀粉的分子量分布指数(PDI)接近1.0。人造沸石柱层析可制备出分子量分布范围极窄的甘薯直、支链淀粉,该类淀粉表现出类似金属盐的X射线衍射峰,可作为深入研究淀粉大分子空间结构变化的材料。显微图片显示直链淀粉是由多个线型分子聚集在一起的,呈典型的“柳条”状,支链淀粉呈典型的“树枝”状。本文研究结果提供了一种大量制备分子量分布范围极窄的直、支链淀粉的简单、高效方法,为深入探索淀粉大分子聚集过程形态变化创造了有利条件。
    2019-10-16 , DOI:
    摘要:
    为全面了解转鼓式反应器固态发酵食醋过程中主要成分和风味物质的动态变化规律,该文对反应器发酵食醋过程进行跟踪取样,利用高效液相色谱、固相微萃取技术、气相色谱-质谱联用技术,对酒精、总酸、还原糖、氨基态氮、有机酸、挥发性风味物质含量变化进行实时监测,结合主成分分析方法,探究食醋不同发酵阶段的风味物质差异。结果表明,酒精含量在发酵0~4天内迅速增加,随后逐渐下降至零;总酸含量呈现先快速上升后缓慢上升的趋势;还原糖含量呈先快速下降后逐渐上升,最后逐渐下降的趋势;氨基态氮呈现先快速上升后缓慢上升的趋势;乙酸和乳酸是主要的有机酸,整个发酵过程中,乙酸含量持续增加,乳酸含量呈先上升后下降趋势,其他有机酸含量较少,发酵期间变化波动相对较小;共检测出64种挥发性风味物质,包括酯类25种,醇类12种,酸类6种,酚类5种,醛类5种,酮类6种,杂环类5种;发酵前、中、后期的重要挥发性物质分别是醇类化合物、酯类和醛类化合物、酸类化合物。该结果为推进转鼓式固态发酵食醋反应器的实际生产应用提供了理论基础和数据参考。
    , DOI:
    摘要:
    动物的姿态和行为与其自身的健康状况有着密切联系,检测动物骨骼关键点是进行动物姿态识别、异常行为分析的前提。针对现有的关键点检测方法对动物骨骼的识别准确率低、鲁棒性差等问题,该研究提出了一种引入Transformer编码器的动物骨骼关键点检测模型。首先,在HRNet网络的特征提取层中引入改进的Transformer编码器,用于捕捉关键点之间的空间约束关系,在小规模的羊数据集上有较优的检测性能。其次,引入多尺度信息融合模块,提高模型在不同维度特征上的学习能力,让模型可以适用于更多的实际场景。为了验证模型的有效性和泛化性,该研究采集并标注了羊的骨骼关键点数据集,并加入东北虎数据集ATRW共同作为训练集。试验结果表明,在羊和东北虎关键点数据集上,该模型分别取得77.1%和89.7%的准确率,均优于对比模型且计算量更小,单张图像检测时间为14ms,满足实时检测的需求。使用牛、马等数据集进行跨域测试均能较好地检测出骨骼关键点,并分析了Transformer编码器的可解释性。该研究可为精确检测动物骨骼关键点提供一种有效的技术支持。
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    摘要:
    2010,26(11):1-7, DOI:
    [摘要] (32356) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9025)
    摘要:
    当今农业水管理所面临的问题和挑战与50年前有着显著差别。当前发展农业水管理的目的是在水资源稀缺状况下,在满足全球不断增长的食物需求的同时,达到增加农民收入、发展农村经济、减少贫困、应对气候变化、保护生态环境等。为此,应从跨学科、跨部门的角度出发,审视和改善与农业水管理发展相关的策略与对策,其中包括加快发展节水农业、维系生态系统服务功能、加大灌溉投入、提升雨养农业、提高农业水分生产率、减少农业贫困人口、减轻或预防土地和水环境质量下降、降低废水灌溉风险、加强政策和制度建设等。改善农业水管理、增加农业生产力的各种努力取决于对上述发展策略与对策的合理选择及其彼此间的利益权衡。
    2013,29(14):203-209, DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2013.14.026
    [摘要] (26568) [HTML] (0) [PDF 392.78 K] (6194)
    摘要:
    三峡蓄水后,水流减缓,自净力减弱,主要支流绿藻虐生;库区新生消落区出露成陆时正直多雨炎热潮湿的夏季,基本丧失拦截、消纳和过滤农业面源污染的功能,加重了长江污染。该文在研究库区优势特色农业发展和生态环境建设的基础上,将库区水域、消落区和生态屏障区作为整体,运用循环经济理论,研究建立库岸柑橘、消落区湿地牧场、水域天然渔场3条环库绿色经济带,集成4链交叉的多链循环经济组网模式,创立5层阻隔拦截和吸收消纳面源污染的工艺技术,围绕库区各主要农业产业发展,把前端废弃物作为内生要素进入后端生产活动中,在注重环境保护的形势下,凝练出多业共生耦合农业循环经济模式和"345"推进方法。创建的巫山大昌湖特色循环农业生态示范园区,实现了三峡库区柑橘、生猪、草食牲畜、长江鱼4大特色产业共生、要素耦合、整体循环、综合利用的产业生态链,推动了三峡库区生态文明建设,满足了库区特色农业发展、农移民增收和国家战略水资源库保护需求,可为大型水库区生态农业发展和水资源环境保护提供参考。
    2007,23(5):150-153, DOI:
    [摘要] (20874) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7736)
    摘要:
    应用L-M优化算法BP神经网络,通过用苹果机械特性指标(压缩时的最大力、屈服力、弹性模量)预测苹果贮藏品质(硬度、水分、可溶性固形物、总酸)的方法,建立贮藏品质的人工神经网络模型。用试验所测的机械特性指标为输入,苹果贮藏品质为输出来确定网络的拓扑结构,训练建立的BP神经网络。仿真结果表明:该神经网络模型用机械特性指标能预测苹果贮藏品质,同时通过5组非样本数据来验证该神经网络,模型的预测值与实测值的相对误差在5%以下,能够满足工程应用中预测苹果贮藏品质的精度要求。
    2007,23(2):1-5, DOI:
    [摘要] (17966) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5549)
    摘要:
    在土壤侵蚀和水土流失研究中,坡面径流流速是径流计算、土壤侵蚀预报中不可缺少的水动力参数,目前尚无广泛应用的径流流速测量仪,研究快速的径流流速测量具有重要意义。该文基于互相关理论,建立了基于虚拟仪器Lab VIEW的径流流速的测量系统,并采用自制的电导式传感器,研究了两传感器间距对测量系统的影响,测量了5个泥沙含量水平下的径流流速。结果表明:测量系统适用的泥沙含量范围为0~250 kg/m3,测量误差为4.5%;若以染料示踪法测量的流速作为标准值进行修正,修正后的测量误差为3.81%。
    2016,32(1):46-53, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.01.006
    [摘要] (17577) [HTML] (0) [PDF 5.12 M] (3570)
    摘要:
    研究旨在设计出一套农用车辆自动导航控制系统,让机器人代替农民进行田间作业,实现农用车辆自动驾驶,从而可以有效提高农业机械的作业精度、生产效率和使用安全性,并且为精细农业研究提供技术支持,改善农业生产的方法。该文通过GPS/INS(global positioning system/ inertial navigation system)组合导航技术实时获得载体的导航信息(位置、速度、航向、姿态),根据导航信息与预设轨迹参数计算出载体的目标前轮转向角,并以该目标前轮转向角与当前前轮转角的差值作为控制输入,实现对转向执行电机的精确控制,从而实现载体的路径跟踪控制。同时对整个系统的软硬件进行设计,并对系统控制策略进行仿真和试验验证。最终结果表明,本文所设计的组合导航系统定位精度高,其定位精度可达到0.1~0.5 m;路径跟踪系统误差小,当车速分别为0.5 m/s和1 m/s时,路径跟踪的最大横向误差分别为0.16 m和0.27 m ;整个系统响应速度快,可达到0.1s。通过将GPS/INS组合导航技术与线控转向技术相结合,能够实现农用车辆的自动驾驶。
    2019,35(18):143-150, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.18.018
    [摘要] (17266) [HTML] (0) [PDF 3.96 M] (5534)
    摘要:
    为了实现自然环境下刺梨果实的快速准确识别,根据刺梨果实的特点,该文提出了一种基于改进的Faster RCNN刺梨果实识别方法。该文卷积神经网络采用双线性插值方法,选用Faster RCNN的交替优化训练方式(alternating optimization),将卷积神经网络中的感兴趣区域池化(ROI pooling)改进为感兴趣区域校准(ROI align)的区域特征聚集方式,使得检测结果中的目标矩形框更加精确。通过比较Faster RCNN框架下的VGG16、VGG_CNN_M1024以及ZF 3种网络模型训练的精度-召回率,最终选择VGG16网络模型,该网络模型对11类刺梨果实的识别精度分别为94.00%、90.85%、83.74%、98.55%、96.42%、98.43%、89.18%、90.61%、100.00%、88.47%和90.91%,平均识别精度为92.01%。通过对300幅自然环境下随机拍摄的未参与识别模型训练的刺梨果实图像进行检测,并选择以召回率、准确率以及F1值作为识别模型性能评价的3个指标。检测结果表明:改进算法训练出来的识别模型对刺梨果实的11种形态的召回率最低为81.40%,最高达96.93%;准确率最低为85.63%,最高达95.53%;F1值最低为87.50%,最高达94.99%。检测的平均速度能够达到0.2 s/幅。该文算法对自然条件下刺梨果实的识别具有较高的正确率和实时性。
    2016,32(9):130-135, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.09.018
    [摘要] (17049) [HTML] (0) [PDF 361.61 K] (2349)
    摘要:
    为了探讨不同秸秆还田模式对土壤有机碳(total organic carbon,TOC)及活性碳组分的影响,设置了秸秆不还田(CK)、秸秆直接还田(CS)、秸秆转化为食用菌基质,出蘑后菌渣还田(CMS)和秸秆过腹还田(CGS)4种还田模式。通过田间小区试验,研究了不同秸秆还田模式下,土壤有机碳及活性组分的变化规律。结果表明不同秸秆还田模式均提高了土壤有机碳含量,但不同还田模式下土壤有机碳含量差异不显著(P>0.05),和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤有机碳质量分数分别增加9.0%、23.9%和26.7%。不同秸秆还田模式也提高了土壤活性碳组分含量。在不同秸秆还田模式下,土壤溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)含量表现为CS>CMS>CGS>CK,且不同处理间差异显著(P<0.01)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤DOC质量分数分别增加64.6%、29.4%和8.9%。土壤微生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)含量表现为CMS>CGS>CS>CK,且差异显著(P<0.05)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤MBC质量分数分别增加28.9%、84.7%和59.3%。土壤易氧化态碳(easily oxidizable carbon,EOC)含量表现为CMS>CS>CGS>CK,且差异显著(P<0.01)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤EOC质量分数分别增加24.1%、55.7%、和9.3%。不同秸秆还田模式显著影响土壤活性碳组分在总有机碳中占的比例,改变土壤有机碳质量。在不同秸秆还田模式下,DOC/TOC表现为CS>CMS>CK>CGS、MBC/TOC表现为CMS>CGS>CS>CK、EOC/TOC表现为CMS>CS>CK>CGS,且不同处理间均差异显著(P<0.01)。从提高土壤质量角度,推荐秸秆-菌渣还田模式,在该模式下,土壤MBC/TOC和EOC/TOC均最大,土壤碳素有效性高、易于被微生物利用,有利于作物生长。从提高土壤固碳角度,推荐秸秆过腹还田模式,在该模式下,土壤DOC/TOC最小,且土壤有机碳含量最高,有利于碳的固定和保存。该研究结果可为秸秆合理高效利用、改善农业土壤碳库质量提供参考。
    2015,31(16):78-85, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.16.012
    [摘要] (16782) [HTML] (0) [PDF 522.80 K] (2699)
    摘要:
    偏航工况水平轴风力机存在典型的动态特性,为了提高动态载荷特性的预测精度,该文采用计算流体力学方法(computational fluid dynamics,CFD)研究了MEXICO(model experiments in controlled conditions)风轮在偏航角0、15°、30°、45°工况下的整机气动性能。数值模拟得到的叶片截面压力系数分布、载荷系数随方位角变化规律以及轴向入流时速度分布与试验测量值均吻合较好。当偏航角在30°以内时,采用CFD方法计算的轴向载荷系数的相对误差在±5%以内,切向载荷系数的相对误差在±15%以内;当偏航角达到45°时,轴向载荷系数的相对误差超过±15%,切向载荷系数的相对误差接近±30%,同时偏航运行时速度分布与试验测量相差较大。偏航运行时叶根处的翼型升阻力迟滞特性较叶尖处显著,但叶根处攻角变化范围小于叶尖处。采用动量叶素法进行风力机性能预测时必需充分考虑该特性。该研究为工程预测模型的建立和偏航工况风力机设计运行提供了参考。
    2015,31(9):201-208, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.09.031
    [摘要] (16583) [HTML] (0) [PDF 3.61 M] (3671)
    摘要:
    为提高温室夏季降温环境性能,提出了一种基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的温室湿帘-风机系统的降温环境优化设计方法。采用太阳射线追踪法来模拟太阳辐射对夏季温室内流场环境的影响,并结合温室内作物的多孔介质模型,构建并求解温室三维非稳态模型,模拟了湿帘-风机降温下的温室内部温度场与速度场分布情况。模拟结果与试验测量的温度值和风速值进行了对比,其平均误差分别在4%和6%以内,验证了建立的温室CFD模型的准确性。结合正交试验方法,基于CFD模型对不同温室长度、湿帘面积和风机速度参数条件下的室内降温环境进行了优化设计。根据模拟优化获得的不同配置方案结果,建立了温室长度、湿帘面积和风机速度参数的拟合结果,为夏季华东沿海地区Venlo型温室湿帘-分机降温系统的设计提供了可靠的理论依据。
    2015,31(15):201-207, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.15.028
    [摘要] (16526) [HTML] (0) [PDF 772.45 K] (2408)
    摘要:
    为比较秸秆批式发酵和半连续发酵工艺的产沼气效果,以水稻秸秆为单一发酵底物,开展了室内中温批式发酵和半连续发酵对比试验,以容积产气率和原料产气率为特征指标,研究不同料液浓度对秸秆批式和半连续发酵产沼气的影响,以期获得秸秆沼气工程适宜的运行参数。结果表明,批式发酵容积产气率随着TS浓度的增加而增加,但增幅逐渐减少;与静态批式发酵相比,间歇搅拌有助于提高批式发酵容积产气率,特别对高TS浓度处理容积产气率的提升效果更加明显;而半连续进料条件下更有利于高TS浓度处理容积产气率的提高,但各处理原料产气率均随着固物滞留时间(solid retention time,SRT)缩短而逐渐降低。综合考虑产气情况及工程应用实际,建议秸秆批式发酵底物质量分数不超过8%,而半连续发酵TS质量分数8%时SRT设计为20 d(容积产气率1.00 m3/(m3·d)),若发酵TS质量分数6%时,SRT设计为15 d,容积产气率0.75 m3/(m3·d),该运行参数为秸秆沼气工程发展提供了理论依据。
    2015,31(16):96-101, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.16.014
    [摘要] (16336) [HTML] (0) [PDF 395.08 K] (2290)
    摘要:
    为提高高速电磁阀动态响应速度,采用近似模型方法,以建立电磁阀多物理场零维近似耦合模型,实现其性能高效预测及优化。首先创建了柴油机电控单体泵高速电磁阀电磁力有限元计算模型,并通过与试验对比验证了模型的精度。结合面中心复合设计、嵌套中心复合设计、最优拉丁超立方设计与二次多项式响应面模型、Kriging模型、径向基函数模型,构建了18组电磁力近似模型。分析了不同样本点集大小、试验设计方法及近似方法对近似模型精度的影响。得出近似模型的精度随着样本点集的增大并非呈现单调递增的关系;而最优拉丁超立方试验设计与Kriging模型、径向基函数模型具有良好的适应性。构建高速电磁阀工作气隙、驱动电流、线圈匝数、副磁极半径、衔铁厚度、衔铁半径等关键参数的电磁力近似模型最佳方案是最优拉丁方试验设计与Kriging模型的组合,样本点集大小为二次多项式响应面模型所需最少样本点数的1.5倍,模型复相关系数、平均绝对误差、均方根误差值分别为0.97、0.06、0.09。该研究为高速电磁阀多物理场零维近似耦合模型的建立及其优化提供了参考。
    2015,31(18):34-40, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.18.006
    [摘要] (16327) [HTML] (0) [PDF 8.13 M] (3174)
    摘要:
    在先离散后脱粒工艺基础上,为探究玉米果穗的低损伤离散,该文利用玉米离散试验系统对鸡喙啄取玉米籽粒的过程进行试验研究。结果表明,鸡喙接触玉米籽粒后,籽粒离鸡喙越近,推力的水平分力越大,籽粒运动越明显,越容易从果穗上分离下来,籽粒离鸡喙越远,推力的水平分力越小,籽粒越难与果穗分离;离散过程中,籽粒遵循"组砌规律"进行力的传递,传递的范围近似为"塔形",脱离果穗的籽粒的运动类似于斜抛运动;玉米果穗在果穗切线方向上的受力最大,其次是玉米果穗轴线方向上的受力,垂直于试验台方向上的受力最小;验证试验结果:玉米果穗的平均离散率为67.53%,平均离散损伤率为0.16%,表明模仿鸡喙的离散辊对玉米果穗有较好的离散效果,且损伤率低。该研究对低损伤玉米脱粒系统的设计提供了仿生学思路。
    2017,33(7):164-170, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.021
    [摘要] (16141) [HTML] (0) [PDF 6.90 M] (3149)
    摘要:
    准确掌握农作物的空间种植分布情况,对于国家宏观指导农业生产、制定农业政策有重要意义。针对黑龙江省玉米与大豆生育期接近、光谱特征相似,较难区分的问题,以多时相16 m空间分辨率高分一号(GF-1)卫星宽覆盖(wide field of view, WFV)影像为数据源,选择归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)、增强植被指数(enhanced vegetation index, EVI)、宽动态植被指数(wide dynamic range vegetation index, WDRVI)、归一化水指数(normalized difference water index, NDWI)4个特征,结合实地调查样本点,采用随机森林分类算法,提取黑龙江省黑河市嫩江县玉米与大豆种植面积。研究表明,区分玉米与大豆的最佳时段为9月下旬至10月上旬,即大豆已收获而玉米未收获的时段,在4个待选特征中,NDVI、NDWI与WDRVI指数组合表现最佳;随机森林算法与最大似然算法、支持向量机算法相比,分类精度更高,其总体分类精度为84.82%,Kappa系数为77.42%。玉米制图精度为91.49%,用户精度为93.48%;大豆制图精度为91.14%,用户精度为82.76%。该方法为大区域农作物的分类提供重要参考和借鉴价值。
    2015,31(20):268-273, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.20.037
    [摘要] (16013) [HTML] (0) [PDF 6.48 M] (5046)
    摘要:
    针对农畜产品检测现场的需求,基于可见/近红外光谱检测技术和嵌入式系统,开发了灵活方便的猪肉品质无损检测装置。该装置利用卤素灯作为光源,新型光导探头和微型光谱仪采集肉样光谱信息,通过ARM(advanced RISC machines)控制处理器进行集中控制和数据的处理;在内嵌linux操作系统上,采用Qt开发工具,设计出人性化的交互界面,并将猪肉品质的检测结果输出到装置触摸屏上。为了建立多品质无损检测数学模型,获取了猪肉里脊在400~ 1 000 nm波长范围内的光谱数据,通过国标方法测得猪肉里脊主要品质参数颜色(L*、a*、b*)和pH值,采用标准正态变量变换(standard normalized variate, SNV)和Savitzky-Golay(S-G)平滑对光谱数据进行预处理,并结合理化数据建立偏最小二乘(partial least squares regression, PLSR)模型。用全交叉验证法选取PLSR建模的主成分数。pH值、L*、a*和b*的预测相关系数为0.88、0.90、0.97和0.97,预测标准差为0.19、1.77、1.17和0.63。通过现场试验表明,轻便式多品质无损检测装置具有较高的检测精度,满足于猪肉的颜色和pH值等品质参数检测的要求。
    2014,30(8):257-264, DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2014.08.030
    [摘要] (15914) [HTML] (0) [PDF 4.73 M] (2863)
    摘要:
    水相法同时提取花生油脂和蛋白质工艺中往往形成可观的乳状液,经蛋白酶破乳可回收相当量的油脂,但得到的顽固乳状液十分稳定,需进一步研究其特性方可加以利用。该文对该顽固乳状液中可能起主要稳定作用的界面蛋白的电泳性质、疏水性质、乳化活性及乳化稳定性进行了研究,并通过激光共聚焦显微镜对顽固乳状液的微观结构进行了观察。结果表明,水相取油工艺碱提过程中,温度和pH值的协同作用,使含疏水性碱性亚基较多的蛋白质的构象发生变化,疏水基团暴露,表面吸附能力增强,促使乳状液稳定性提高。经酶解离心后,顽固乳状液中的油滴数量和油滴粒径大小明显降低,降解后形成的小分子亚基依赖二硫键的作用形成肽段聚集并紧紧吸附在油滴表面,形成黏弹性的膜,使得顽固乳状液稳定存在。应用超声辅助、冷冻解冻、热、极端pH值、乙醇辅助等方法处理顽固乳状液。结果显示,冷冻解冻和乙醇辅助处理可有效地使顽固乳状液中的油滴聚集。在乙醇体积分数为50%的条件下,乙醇辅助处理可使顽固乳状液的破除率达90%以上,从而使全工艺流程总游离油提取率从原来的88%提高到93%,极大地推进了水相法提取花生油脂工艺的产业化发展。
    2016,32(8):278-284, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.08.039
    [摘要] (15892) [HTML] (0) [PDF 1.43 M] (2616)
    摘要:
    为了辅助一种近海捕贝作业平台的方案决策,使其达到较佳经济效果,以解决近海扇贝养殖捕捞生产中的能耗大、劳动强度高、捕捞效率低以及捕捞效果差的问题,该文根据给定的营运条件、捕捞能力和贝类资源情况,对其进行了技术经济论证研究。选取捕贝平台的拖网主机功率、平台跨距、平台锚次横移时间、平台总建造成本、平台拖网速度作为论证的参数,以单位面积捕捞油耗、单位捕捞成本、捕捞效率为经济评价指标,建立了近海捕贝作业平台技术经济论证模型。基于该模型利用比较论证方法对渔船捕捞方式与捕贝作业平台捕捞方式进行了经济性计算,然后对选取的技术经济参数进行了敏感性分析。结果表明:当平台拖网主机功率400~470 kW、平台跨距0.5~3.0 km、平台锚次横移时间2.0 h以下、平台捕捞拖网速度1.4 kn以上、平台总建造成本低于2750万元时,平台捕捞方案比渔船捕捞方案具有明显的优势。实例计算证明,利用该文提出的技术经济论证模型,通过比较分析论证方法,可得到捕捞作业平台的技术参数范围,为新型近海捕贝作业平台的技术参数设计与实施提供参考。
    2016,32(12):107-114, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.12.016
    [摘要] (15861) [HTML] (0) [PDF 413.47 K] (1888)
    摘要:
    针对灌区水资源调度系统中的不确定性和复杂性,该文以红兴隆灌区为研究区域,构建区间两阶段模糊随机规划模型,并将其应用到灌区地表水和地下优化配置中,模型以灌区多水源联合调度系统收益最大为目标函数,引入区间数、模糊数、随机变量表示系统中的不确定性,对地表水和地下水在各作物之间配水目标进行优化。通过计算得到不同水源向不同作物配水的最优配水目标值及最优配置水量,模型不仅可以充分考虑到不确定性因素对系统收益的影响,而且可以将经济效益与处罚风险进行权衡。以2006年红兴隆灌区作物种植情况及灌溉情况为例进行研究分析,得到系统最大收益值在1 355.144×106~2 371.792×106元之间,该优化结果以区间形式给出,可以为决策者提供更为宽裕的决策空间,从而获得最为科学的决策方案。
    2016,32(5):120-125, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.05.017
    [摘要] (15817) [HTML] (0) [PDF 3.29 M] (2347)
    摘要:
    为研究新疆焉耆盆地平原区地下水污染现状,2014年在焉耆盆地平原区设置42个采样点,采集42组地下水样本,测定样本中溶解性总固体(total dissolved solids,TDS)及阴阳离子含量,并利用SPSS软件及MAPGIS地理信息系统分析其时空动态。结果表明,1999年与2014年地下水TDS总体存在显著差异性;对地下水中TDS与宏量阴、阳离子组分及pH值之间的关系进行分析,地下水TDS与SO42-、Cl-、K++Na+、Mg2+、Ca2+具有显著相关,相关系数在0.717~0.964之间,与宏量阴离子SO42-、Cl-相关性明显大于阳离子,相关系数分别为0.963及0.964。在时间尺度上,1983-2014年地下水TDS均值整体呈现先升高再有所降低而后又升高再降低的趋势,均值由1983年305.0 mg/L上升至1999年1773.1 mg/L后又降低至2014年589.44 mg/L;在空间尺度上,1999-2014年地下水TDS<1 g/L区域面积变化呈增加的趋势,面积由1999年2 011.7 km2增加至2014年2 229.3 km2,与1999-2014年地下水TDS均值呈下降趋势相对应。研究区地下水TDS变化主要原因有2方面:一是地下水水位由2000年4.98 m下降至2014年7.34 m,地下水水位下降促使土壤及其下层沉积物中的钙、镁易溶盐、难溶盐及交换性钙镁由固相向水中转移使更多的钙镁离子进入地下水中,使地下水TDS增高,同时地下水位下降导致水中溶质浓缩也会造成TDS增高;二是生活及工业污水的排放导致大量Cl-、SO42-和部分Mg2+、Ca2+进入地下水中,造成TDS升高,这与TDS中Cl-和SO42-占主导地位相吻合。
    2017,33(12):66-73, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2017.12.009
    [摘要] (15801) [HTML] (0) [PDF 5.69 M] (2924)
    摘要:
    针对目前雾化栽培领域所用喷嘴无法兼具雾滴粒径细小及大雾化量特性的问题,该文设计了一种带阶梯型谐振腔的流体动力式Hartmann低频超声雾化喷嘴,为了使喷嘴喷雾方向可控,对雾化区域进行了流场主动控制,即在喷雾出口区域设置了圆锥罩,通过数值模拟研究了小尺寸阶梯型谐振腔的振动特性,对其雾化效果进行了试验对比。结果表明:在相同参数条件下,当阶梯型谐振腔第二级阶梯孔与第一级阶梯孔深度比超过2时,其谐振频率达到了传统圆柱型谐振腔谐振频率的1.6~1.7倍;圆锥罩的加入使得腔内流体压力振幅变大,初段起振特性更优;阶梯型谐振腔两级阶梯孔孔径比是影响阶梯腔谐振特性的重要因素,阶梯孔孔径比的改变会使阶梯型谐振腔的谐振模式由"回流模式"转变为"尖声模式"或使谐振现象消失;带阶梯型腔体的低频超声雾化喷嘴比带普通圆柱型腔体喷嘴的雾化效果更好,在0.1 MPa~ 0.5 MPa的进气压力下,前者比后者雾滴粒径小2~6 ?m;阶梯型谐振腔式超声雾化喷嘴在加装圆锥罩之后,低压时的雾滴粒径随供气压力变化更大,而在高压时,其雾化效果与没有加装圆锥罩的阶梯型谐振腔式超声雾化喷嘴相比基本一致;索太尔平均粒径SMD(Sauter mean diameter)随Laval管出口与谐振腔之间的距离的变大呈现出先变小后变大的趋势,SMD的变化趋势与腔内声压级SPL的变化趋势基本一致。雾化量为2 L/h下时,阶梯腔式超声雾化喷嘴的最小雾滴粒径为42 μm。该研究可为阶梯腔式超声雾化喷嘴在雾化栽培领域的应用提供参考。
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    2009,25(8):288-293, DOI:
    [摘要] (1755) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (117272)
    摘要:
    为了研究微波辅助泡沫干燥方法对黑加仑果浆脱水的适用性,该文选择了合适黑加仑果浆起泡添加剂,并研究了起泡黑加仑果浆的微波干燥特性。选择食品级单甘酯和大豆分离蛋白作为起泡剂,发现其添加量对黑加仑果浆起泡特性有显著的影响,添加6.0%单甘酯和3.0%大豆分离蛋白作为起泡剂,以0.5%的羧甲基纤维素10 mL作为稳定剂,结果表明,加入这组添加剂的果浆在搅拌6 min时,得到的泡沫果浆具有较高膨胀性和稳定性。采用微波辅助泡沫干燥方法对起泡黑加仑果浆进行干燥,试验发现,随着初始微波强度的增大和料层厚度减小,物料的干燥强度显著增加。对比试验的结果表明,微波泡沫干燥速度及干品的色泽品质均优于热风泡沫干燥的。在连续带式微波干燥设备中,起泡黑加仑果浆推荐工艺参数为:初始微波强度14.0 W/g,料层厚度5 mm。因此,微波辅助泡沫干燥技术适用于黑加仑果浆脱水加工。
    2021,37(12):20-27, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.12.003
    [摘要] (383) [HTML] (0) [PDF 5.55 M] (57996)
    摘要:
    为研究双蜗壳泵内压力脉动情况,该研究以某大型双蜗壳双吸泵为研究对象,通过三维非定常计算对不同隔板起始位置对水力性能、叶轮径向力、蜗壳内各点压力脉动的影响进行研究。研究结果表明,采用双蜗壳结构后,设计点效率下降4%~5%;径向力大小在叶轮旋转过程中呈周期性变化,径向力大小受隔板起始位置影响较大,因此需要合理布置隔板起始位置;隔舌附近各点压力分布均呈现明显的周期性波动变化,隔舌后测点压力峰值、平均值及脉动值要远小于隔舌前测点,仅为隔舌前测点相应值的25%~50%,而且随着隔板起始位置后移,隔舌附近各点压力波动逐渐减弱;综合考虑水力性能及压力脉动影响,隔板起始点应布置于自隔舌点以叶轮中心为圆心向蜗壳出口方向旋转200°位置,该结构下水力效率最高,径向力最小,研究结果可以为大型双蜗壳双吸泵水力性能改进及结构优化提供一定的理论支持。
    2021,37(19):7-17, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.19.002
    [摘要] (293) [HTML] (0) [PDF 8.68 M] (51211)
    摘要:
    利用拖拉机排气余热能够有效降低燃油消耗,其中基于有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC)的余热能量转换效率最高。该研究根据拖拉机实际空间尺寸,试制了一种板翅式蒸发器用以回收柴油机排气余热。基于移动边界法建立排气与工质对流传热数值模型,结合台架试验数据验证模型有效性,并定量分析了柴油机全工况下蒸发器热力性能。为提高蒸发器传热量和适用范围,采用CFD仿真和BP神经网络进一步分析非设计工况时蒸发器传热特性,并对结构与工质参数进行优化。结果表明:1)蒸发器热力性能随转速和负载增大而提高,最大传热量为69.89 kW,在中低转速负载工况下,蒸发器出现传热不稳定现象;2)增加接管倒角和改变翅片形状,在蒸发器尺寸不变条件下传热量可提高5.2%,传热面积增大0.19 m2;3)通过优化流道、工质流量和进口温度,能够改善中低负载工况热力性能,如柴油机1 500 r/min时,工质流量可在0.03~0.08 kg/s范围变化,最大传热量可达19.46 kW。研究结果可为蒸发器实际应用于拖拉机及与柴油机工况匹配提供参考。
    2021,37(1):68-76, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.009
    [摘要] (1128) [HTML] (0) [PDF 5.25 M] (40252)
    摘要:
    为了快速获取柑橘树冠信息,提升柑橘园精准管理,该研究基于无人机平台获取了柑橘数码和多光谱影像,分析了无人机影像反演柑橘树冠信息的效果。首先利用无人机数码影像及分水岭算法进行柑橘单木分割,然后构建柑橘树冠层高度模型,提取柑橘株数、株高、冠幅投影面积等结构参数信息,进而利用无人机多光谱影像获取柑橘的8种常用植被指数,采用全子集分析法筛选柑橘冠层氮素含量的敏感植被指数,构建基于多元线性回归的冠层氮素遥感反演模型,进行以冠幅为基本单元的柑橘树冠层氮素含量遥感制图。研究结果表明:柑橘的单木识别准确率在93%以上,召回率在95%以上,平均F值为96.52%;柑橘树的反演株高与实测株高具有较强的相关性,决定系数R2为0.87,均方根误差为31.9 cm;单株冠幅投影面积与人工绘制的冠幅面积的决定系数,除果园A在12月的结果较低(R2为0.78)外,其余均在0.94及以上;采用全子集分析法筛选的柑橘冠层氮素敏感植被指数为归一化植被指数(NDVI)、绿色归一化植被指数和冠层结构不敏感指数,所建立的多元回归模型的决定系数R2达0.82,均方根误差为0.22%,相对误差为6.59%。综上,无人机影像在柑橘树冠参数信息提取方面具有较好的应用效果,能够快速有效地提取柑橘树冠参数信息。该研究可为使用无人机平台进行果园精准管理提供技术支撑。
    2013,29(19):88-97, DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2013.19.011
    [摘要] (2253) [HTML] (0) [PDF 560.68 K] (39338)
    摘要:
    该文针对直接采用20世纪90年代初确定的中国主要作物的作物系数估算作物需水量存在的主要问题,分析了作物系数需要校正的原因:Penman修正式和Penman-Monteith公式在计算ET0时差异较大,且对生育期较长的越冬作物的影响要高于生育期较短的夏季作物。同时利用河南省18站多年气象资料,分析了引起两公式差异的因素:辐射项处理的不同是引起两公式差异的主要原因。秋冬季,采用两公式计算的月ET0、ETrad值差异均高于春夏季,空气动力学项对ET0值的影响与风速有关,较高的风速可能导致空气动力学项的影响高于辐射项;采用Penman-Monteith公式计算ETrad值时,受季节、站点情况影响小,稳定性高,18站均表现为:平均气温对ETrad的影响最小,1、11、12月相对湿度对ETrad的影响较大,2-10月日照时数对ETrad的影响较大。并根据2种不同的ET0估算方法的关系,提出了基于Penman-Monteith公式的作物系数校正方法,对于提高作物需水量的估算精度有重要意义。
    2011,27(3):242-247, DOI:
    [摘要] (2094) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (19699)
    摘要:
    为规模化生产与塑料地膜除草和保墒等同、价格相当的生物质基生物降解地膜提供技术支撑,该文对用水稻秸秆纤维制取地膜的工艺进行了探讨。以水稻秸秆纤维为主要原料,添加KP浆板(木材纤维)、湿强剂、松香以及矾土等环保助剂,利用常规抄纸工艺,采用五因素五水平1/2实施正交旋转中心组合试验设计的方法,以打浆度、混合比、定量、湿强剂、调节剂为影响因素,选取干抗张力、湿抗张力、施胶度为性能指标,进行了试验研究。研究结果表明:在定量90 g/m2,调节剂0.2%,湿强剂0.8%,混合比低于 68%,打浆度大于45°SR的参数组合下,水稻秸秆纤维地膜的干抗张力大于30 N,湿抗张力大于10 N,施胶度大于100 s。优化后的参数可满足地膜田间覆盖机械性能要求。
    2011,27(3):254-259, DOI:
    [摘要] (2248) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (19644)
    摘要:
    为研究采用固体碱催化剂催化制备生物柴油的相关技术,以棉籽油为对象,选用Na3PO4/MgO负载型固体碱为催化剂,以棉籽油的生物柴油转换率为指标,通过单因素和正交试验,分析催化剂的最佳制备工艺,并对催化剂进行X射线衍射、扫描电镜和热重表征分析。在此基础上对该催化剂催化棉籽油制备生物柴油的工艺进行探讨。研究结果表明,催化剂的最佳制备工艺为:Na3PO4负载量32%,焙烧温度600℃,焙烧时间3 h,共混温度70℃;使用优选的催化剂制备生物柴油的工艺条件为:反应时间2.5 h,反应温度70℃,醇油摩尔比15∶1,催化剂用量5%;催化剂的活性与Na3PO4晶相有关。
    2020,36(11):39-48, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.11.005
    [摘要] (851) [HTML] (0) [PDF 8.24 M] (17263)
    摘要:
    单纵轴流谷物联合收获机清选装置内部流场对筛面风速分布和清选效果具有显著影响。该研究以雷沃重工RG-60型联合收获机为研究对象,通过田间试验测试了清选装置上筛面风速分布情况,结果表明上筛面右侧的风速大于左侧,风速分布均匀性差,造成振动筛左侧的脱出混合物堆积现象,不利于清选作业。为解决上述问题,对清选装置内部脱出混合物的受力和运动速度进行分析,利用Hyper Works软件对清选装置内部的风速分布进行仿真,结果表明风机前出风口和尾筛中部的风速最大值为8.6 m/s,筛面右侧风速偏大,左右两侧风速平均差值为2.6 m/s,试验和仿真结果的各测点风速变化规律一致。对清选装置的结构进行仿真优化,并进行优化后联合收获机田间试验,结果表明当清选装置右侧挡风板逆时针转动30°时上筛面风速分布最均匀,风速最大值为8.7 m/s;左右两侧流场对称分布,筛面各测点的风速比优化前平均提高2 m/s;小麦籽粒损失率为0.89%,含杂率为0.37%;水稻籽粒损失率为1.85%,含杂率为0.51%,清选效果良好。研究结果为单纵轴流收获机清选装置结构设计提供了参考。
    2014,30(3):205-214, DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2014.03.027
    [摘要] (2505) [HTML] (0) [PDF 11.40 M] (17105)
    摘要:
    农村居民点利用低效化是城乡转型进程中乡村地域系统演化的一种不良过程,对其进行空间重构成为合理利用土地资源、扎实推进新农村建设、重构乡村空间、促进城乡一体化发展的突破口。该研究引入共生理论,通过分析农村居民点空间重构共生系统,明确重构原则与步骤,构建农村居民点空间重构策略,对整村推进示范村重庆市合川区大柱村予以实证,构筑了生产功能型、服务功能型、生活功能型3种农村居民点组团并在村域尺度下予以空间表达,形成"一轴一带三团"的村域空间布局。结果表明,共生理论对于农村居民点空间重构具有较强的适用性;基于共生策略的农村居民点空间重构既能确保农村居民点的互联互通,又能尊重农户主体地位,实现村域"资源共享、环境共建",发挥村域资源优势,提高农村居民点利用效率,为丘陵山区整村推进与美丽乡村建设提供一种新思路。
    2021,37(16):127-135, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.016
    [摘要] (507) [HTML] (0) [PDF 22.64 M] (16168)
    摘要:
    为使采摘机器人能够全天候在不同光照、重叠遮挡、大视场等果园复杂环境下对不同成熟度的果实进行快速、准确识别,该研究提出了一种基于改进YOLOv3的果实识别方法。首先,将DarkNet53网络中的残差模块与CSPNet(Cross Stage Paritial Network)结合,在保持检测精度的同时降低网络的计算量;其次,在原始YOLOv3模型的检测网络中加入SPP(Spatial Pyramid Pooling)模块,将果实的全局和局部特征进行融合,提高对极小果实目标的召回率;同时,采用Soft NMS(Soft Non-Maximum Suppression)算法代替传统NMS(Non-Maximum Suppression)算法,增强对重叠遮挡果实的识别能力;最后,采用基于Focal Loss和CIoU Loss的联合损失函数对模型进行优化,提高识别精度。以苹果为例进行的试验结果表明:经过数据集训练之后的改进模型,在测试集下的MAP(Mean Average Precision)值达到96.3%,较原模型提高了3.8个百分点;F1值达到91.8%,较原模型提高了3.8个百分点;在GPU下的平均检测速度达到27.8帧/s,较原模型提高了5.6帧/s。与Faster RCNN、RetinaNet等几种目前先进的检测方法进行比较并在不同数目、不同光照情况下的对比试验结果表明,该方法具有优异的检测精度及良好的鲁棒性和实时性,对解决复杂环境下果实的精准识别问题具有重要参考价值。
    2021,37(1):223-232, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.027
    [摘要] (1349) [HTML] (0) [PDF 6.54 M] (14504)
    摘要:
    针对传统人工检测哈密瓜表面缺陷效率低等问题,提出利用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)对哈密瓜表面缺陷进行快速检测。对原始图像进行主成分分析(Principal Components Analysis,PCA)、奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)和二值化等预处理操作,通过数据扩充得到正常、霉菌、晒伤和裂纹的哈密瓜图像各2 500幅。构建一种改进的类似VGG卷积神经网络模型,将预处理后的图像输入模型,并使用随机梯度下降(Stochastic Gradient Descent, SGD)优化器进行算法优化,为探究CNN模型的特征提取原理,将改进的类似VGG模型每层卷积的特征进行可视化,最后利用开发的哈密瓜表面缺陷检测软件对模型进行试验验证。研究结果表明:图像预处理算法提高了模型的鲁棒性和泛化能力,改进的类似VGG模型优于AlexNet和VGG-16模型,其训练集和测试集准确率分别为100.00%和97.14%;对比预处理前后4类哈密瓜卷积特征可视化结果表明,随着卷积层层数的增加,哈密瓜表面缺陷特征越来越明显,图像预处理后卷积层特征提取效果优于原始图像提取效果。软件测试结果表明:静态下哈密瓜缺陷检测速率达到0.7 s/幅,识别准确率达到93.50%。研究结果可为哈密瓜表面缺陷在线检测技术提供理论依据和技术参考。
    2013,29(23):268-275, DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2013.23.037
    [摘要] (1517) [HTML] (0) [PDF 1.94 M] (13823)
    摘要:
    为了制备稳定的澄清芦柑果汁,该文基于Box-Behnken试验设计,探讨了壳聚糖浓度、澄清温度、澄清时间对果汁澄清度的影响;建立了二次多项式回归模型,分析模型的有效性与因子间的交互作用,并对壳聚糖澄清芦柑果汁的工艺参数进行了优化。结果表明:壳聚糖澄清芦柑果汁的最佳工艺参数为:壳聚糖浓度0.80 g/L、温度59℃和时间71 min。在此最佳工艺条件下果汁透光率达到97.8%,且试验结果与模型预测值(98.3%)相吻合,所得回归模型拟合情况良好(R2=0.9886),达到设计要求。进一步对经壳聚糖澄清后的芦柑果汁的相关指标进行测定,发现果汁中可溶性固形物、维生素C及总酸含量依次从11.30±0.15%、31.33±3.25 mg/100mL、0.71±0.00 g/100mL略降为9.50±0.25%、21.8±5.28 mg/100mL、0.51±0 g/100mL,而总酚、果胶、蛋白质质量浓度依次从990.3±8.02 mg/L、366±4.70 μg/mL、595.53±20.62 μg/mL减少为557.87±4.67 mg/L、186.24±44.32 μg/mL、26.42±0.30 μg/mL有较明显下降,但澄清后的果汁非生物稳定性很好。该试验用响应面法优选出的澄清工艺合理可行,为芦柑果汁深加工及果汁产品开发提供了理论依据。
    2021,37(1):213-222, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.026
    [摘要] (1191) [HTML] (0) [PDF 4.66 M] (12531)
    摘要:
    针对目前生姜机械化播种难以实现"种芽朝向一致"农艺要求的问题,该研究提出了一种基于深度学习的生姜种芽快速识别及其朝向判定的方法。首先,构建生姜数据集。其次,搭建YOLO v3网络进行种芽的识别,包括:使用Mosaic等在线数据增强方式,增加图像的多样性,解决小数据集训练时泛化能力不足的问题;引入DIoU(Distance Intersection over Union)边框回归损失函数来提高种芽识别回归效果;使用基于IoU的K-means聚类方法,经线性尺度缩放得到9个符合种芽尺寸的先验框,减少了先验框带来的误差。最后进行壮芽的选取及其朝向的判定。测试集中的结果表明,该研究提出的生姜种芽识别网络,平均精度和精准率、召回率的加权调和平均值F1分别达到98.2%和94.9%,采用GPU硬件加速后对生姜种芽的检测速度可达112帧/s,比原有YOLO v3网络的平均精度和F1值分别提升1.5%和4.4%,实现了生姜种芽的快速识别及其朝向的判定,为生姜自动化精确播种提供了技术保证。
    2019,35(23):135-141, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.23.017
    [摘要] (636) [HTML] (0) [PDF 1.77 M] (11997)
    摘要:
    黄土高原退耕还林(草)工程实施后,生物结皮广泛发育,显著影响坡面产流。已有大量研究探索了生物结皮对径流的影响,但相关结论存在较大分歧。该研究以黄土高原典型生物结皮坡面为研究对象,通过人工模拟降雨试验,研究了生物结皮坡面产流过程。结果表明:生物结皮坡面较裸土坡面显著降低了初始产流时间,裸土初始产流时间是生物结皮坡面的1.59~3.04倍。生物结皮盖度与初始产流时间之间呈显著的负相关关系;降雨15 min时与60 min时生物结皮对坡面径流的影响发生逆转,90 mm/h的雨强下,当降雨历时为15 min时,生物结皮坡面较裸土增加75.42%的径流;当降雨历时为60 min时,生物结皮坡面径流量较裸土降低52.42%;生物结皮影响了土壤水分入渗速率,导致生物结皮坡面与裸土坡面随降雨历时变化的产流特征出现差异,裸土坡面降雨60 min时的入渗率较15 min时降低了34.30%,高盖度生物结皮坡面降低了6.38%;生物结皮对坡面入渗产流的影响与降雨历时有极大的关系,降雨历时不同,很可能得到截然相反的结论,考虑生物结皮因素的野外降雨试验,降雨历时应不少于45 min。研究结果为解释生物结皮影响坡面入渗产流方面存在的分歧提供了科学依据,进一步明确了干旱半干旱地区生物结皮的水文效应。
    2016,32(17):127-135, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.17.018
    [摘要] (3393) [HTML] (0) [PDF 15.27 M] (11793)
    摘要:
    该文针对农业信息服务中冬小麦种植面积调查业务的现状与需求,提出了一种基于NDVI(normal difference vegetation index)时间序列的冬小麦NDVI加权指数(WNDVI,weighted NDVI index)影像算法,可在训练样本、验证样本选择的基础上实现冬小麦面积的自动提取,并以河北省安平县及周边地区2013-2014年度冬小麦面积提取为例,采用GF-1/WFV(wide field view)数据进行了算法实现。算法的主要思路是在时序影像基础上,通过冬小麦NDVI加权指数影像的构建,扩大冬小麦地类与其他地类的差异,结合自适应的阈值获取方法,区分冬小麦地类,获取冬小麦作物面积。算法包括冬小麦时间序列影像的获取、基于网格的样本点设置、构建冬小麦NDVI加权指数影像、迭代确定冬小麦NDVI加权指数提取阈值、精度验证这5个部分。影像的获取根据冬小麦的生长时间确定,保证每月1景GF-1/WFV无云影像,并进行预处理及NDVI计算;同时将研究区划分为一定数量的网格,每个网格再等分为2×2个子网格,根据目视解译、专家知识、实地调查等方法,确定左上网格中心点及右下网格中心点的地物类型。统计该期所有左上网格点冬小麦及其他地物的NDVI均值,冬小麦NDVI大于其他地物的将该期影像的权值设置为1,否则设置为?1,将所有时相NDVI影像进行加权平均,即可获取冬小麦NDVI加权指数影像。获取冬小麦NDVI加权指数影像后,还需设置合适的阈值提取冬小麦。该文选用右下网格点目视解译分类结果作为阈值提取依据,具体方法是将冬小麦指数从小到大按照一定间隔划分,作为冬小麦NDVI加权指数提取阈值,将各阈值二值法运用,与右下网格点的冬小麦提取的目视解译结果对比,精度最高的就是最优冬小麦NDVI加权指数分割阈值。在所有网格中,以初始识别获取的冬小麦面积为准,等概率选择10个样方作为精度验证样方进行验证。精度验证结果表明分类总体精度达到94.4%,Kappa系数达0.88。该文通过构建冬小麦NDVI加权指数,将比较复杂的多个参数转换为一个参数,并且农学意义明确,相比传统的NDVI时序影像进行冬小麦面积的提取,具有自动化程度高、面积提取精度高、分类结果稳定的特点,已经在全国农作物面积遥感监测业务中进行了应用。
    2020,36(23):171-180, DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.23.020
    [摘要] (602) [HTML] (0) [PDF 3.89 M] (11047)
    摘要:
    针对花生荚果人工分级效率低、机械分级不精确等问题,该研究提出一种基于迁移学习的卷积神经网络花生荚果等级图像识别方法。利用翻转、旋转、平移、对比度变换和亮度变换等操作,对获取的5个等级花生荚果图像进行数量扩充和预处理,得到花生荚果等级图像数据集;对比分析了GoogLeNet、ResNet18和AlexNet 3种基本模型下花生荚果图像分级识别的性能;通过迁移AlexNet卷积层对花生荚果等级识别模型进行了改进,用批归一化替换局部响应归一化且将激活函数置于批归一化层前后不同位置,设计了4种不同的识别训练模型;对改进的4种AlexNet模型进行迁移学习对比试验和超参数学习率优化试验,研究了非饱和激活函数和改进的非饱和激活函数对模型性能的影响。试验结果表明,在满足测试精度的基础上AlexNet模型所用训练时间最少;基于AlexNet的改进模型的迁移学习中学习率是需要优化的超参数,合适的学习率能够加快模型的训练并提升识别能力;改进模型中批归一化的引入及网络参数的减少,缩减了220 s训练时间,模型性能提高。所构建的花生荚果等级识别模型(Penut_AlexNet model,PA模型)对花生荚果5个等级分类识别准确率达到95.43%,该模型对花生荚果等级识别具有较高的准确率,也可为其他农产品精确分级提供参考。
    2008,24(8):232-235, DOI:
    [摘要] (9261) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (10845)
    摘要:
    研究了5种土地处理系统中的常用填料(天然沸石、陶粒、北京土壤、蛭石和砾石)对磷酸盐的吸附和解吸特征,结果表明蛭石与土壤对磷酸盐的吸附效果明显(吸附量分别为1.38 mg/g和1.24 mg/g),陶粒与沸石的磷酸盐吸附效果次之(分别为1.12 mg/g和1.18 mg/g),砾石的磷酸盐吸附效果最差(0.9 mg/g)。5种填料在振荡12 h均达到吸附平衡,吸附量随初始磷浓度的增加而增加。砾石的解吸率最高,北京土壤与沸石的次之,蛭石与陶粒的最低。在所研究的五种填料中,从磷吸附量和解吸率来看,蛭石是较好的磷吸附填料。
    2015,31(z1):237-246, DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2015.z1.028
    [摘要] (2800) [HTML] (0) [PDF 10.15 M] (10710)
    摘要:
    以"感知"为基础的物联网技术迅速发展及产业化逐步渗透到各行各业,包括畜牧业在内的农业物联网的发展也十分迅猛。该文重点从家畜编码规范及标识技术,家畜养殖环境及体征行为远程监测,母猪精细饲喂智能装备及种畜(种猪、奶牛)养殖过程数字化监管与云计算平台构建等多个方面,综述物联网技术在畜牧业领域的应用环节、效果及存在的局限性。综述表明,在感知标识层,关于家畜标识的国际标准主要包括动物管理系列标准ISO/TC 23/SC 19,它负责制订动物管理RFID(radio frequency identification)方面标准,包括ISO 11784/11785和ISO 14223标准,但3个标准内涵的分工不同,而中国的标准包括国家规范、地方标准及企业内部规范,具体包括农业部第67号令,上海地方标准(DB31/T341-2005)和新疆地方标准(DB 65/ T3209-2011)2个动物电子标识规范,以及北大荒及亿利源企业的肉牛内部编码规范。在感知传输层,主要基于不同类型的传感器感知家畜舍环境参数(温湿度、光照强度、氨气及CO2浓度等)及体征行为(视频、质量,体表温度等)。在数据传输层,采用无线公网(2G/3G/4G)网络对家畜舍环境数据及个体的行为状态数据实施远程传输,而视频数据及大量的生产过程数据采用有线网络传输到Internet网路数据库;在数据应用层,典型的应用包括通过移动智能手机终端,依据对采集数据的分析及预警,对远程的环境控制设备(风机、灯电暖、水泵等)进行智能开启与关闭;其次是奶牛繁殖场及种猪养殖场云计算平台的开发与数据挖掘分析应用,以及基于传感器技术及机电控制技术的母猪电子自动与精确饲喂设备的开发与应用。最后,该文从微观到宏观剖析了中国畜牧业物联网当前在技术、产品、应用、政策及认识层面存在的不足,并给出相应的技术与政策建议。综合认为,中国畜牧业发展的现代化需要物联网技术的支撑,物联网技术也必须在领域的应用中寻找正能量,促进畜牧业物联网产业的发展。
    [摘要] (2626) [HTML] (0) [PDF 2.10 M] (9384)
    摘要:
    基于农机农艺结合的观点与理论,以辽宁西部地区的主栽花生品种为研究对象,应用万能材料物理试验机和红外线快速水分测定仪等仪器设备,研究了两段式收获条件下的花生秸秆与果柄水分变化及其力学性质,揭示了花生果柄抗拉强度、质量含水率与田间晾晒时间的内在关系;得到了含水率在8.48%~65.68%范围内的花生果柄自身与2个节点的抗拉强度及变化规律,获得了花生果柄抗拉强度与含水率变化的回归方程;初步确定了试验条件下辽西地区花生捡拾前的最佳晾晒时间为3~5 d,此时花生植株各部位水分基本降至10%~20%,秧柄节点及柄自身的抗拉强度为10~15 N,果柄节点抗拉强度为7~9 N。研究结果可为设计两段式花生收获机的花生捡拾装置与摘果装置、确定两段式花生收获最佳捡拾摘果时间提供必要的参考依据,同时也为深入研究花生捡拾与摘果损失与损伤机理提供必要的参考。
    2006,22(2):127-131, DOI:
    [摘要] (1664) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9341)
    摘要:
    为了解决在种猪体重测量中传统方法所遇见的问题,该研究初步探讨了一种新方法,即把计算机视觉技术应用到种猪饲养管理中,通过数字图像分析技术,测量和计算种猪的投影面积,并分析其与体重的相关性,为种猪体重测量提供了新的依据。结果显示去除头部和尾部后剩余身体部分的投影面积和体重的相关性极大,相关系数可达到0.94,再与人工测量的结果进行对比,相对误差不超过2.8%。试验证实了利用这种无接触的方法来估测种猪的体重,可以减少人力物力,避免由于猪的应激反应而给生产带来的损失,在种猪的科学饲养管理中具有实用意义。
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    1999,15(3):33-38, DOI:
    [摘要] (2635) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (2013)
    摘要:
    对一块面积为1hm麦田内的98个观测点取样分析,测定了代表不同土壤含水率水平下的两个时期土壤表层和底层的NH-N、NO3-N、Olsen-P、表层有机质和全氮等养分。应用地统计学的方法对所取的数据进行了分析,结果表明底层土壤的NH-N、表层土壤的有机质服从正态分布;其余养分基本上服从对数正态分布;按一定的精度和置信水平确定了合理的取样数目。通过半方差函数分析,发现这些养分在一定范围内存在空间相关性;采用Kriging方法对未测点进行了估值,绘制了等值线图,并对两个时期的养分动态的空间变异进行了初步分析。该成果可用于提高氮肥利用率和精确农业(施肥)的研究和实践。
    2003,19(2):210-213, DOI:
    [摘要] (1470) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (1786)
    摘要:
    土地整理效益研究是土地整理理论及实践研究的一个重要组成部分,分析土地整理活动对经济发展、生态环境、社会发展等引起的效应,不仅可以丰富土地整理的理论,而且对规范与指导土地整理的实践活动也具有重要现实意义。土地整理具有效益的统一性,土地整理的经济效益表现为土地整理活动对国民经济与整理区农户的影响;土地整理的生态环境效益表现为土地整理活动对自然生态系统结构、功能与环境的影响;土地整理的社会效益表现为土地整理活动对农村社会环境、社会经济与自然资源合理利用的贡献与影响;土地整理的景观效益表现为土地整理活动对农村景观的影响;而土地整理的综合效益为土地整理经济效益、生态环境效益、社会效益与景观效益的综合。
    2009,25(12):211-217, DOI:
    [摘要] (3276) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (3310)
    摘要:
    中国秸秆资源估算存在着统计不完全、草谷比取值不当等问题。该文采用草谷比法,选取经过订正的秸秆草谷比,对中国秸秆资源进行了全面系统的估算。估算结果表明:随着农业综合生产能力的提高,中国秸秆总产量总体上呈不断增长之势;目前中国是世界第一秸秆大国,2005年全国秸秆总产量达到84 183.12万t;稻草、玉米秸、麦秸依然是中国的主要作物秸秆类型;稻壳、玉米芯、蔗渣、甜菜渣等农产品初级加工副产品具有可观的新能源开发前景。
    2002,18(1):22-26, DOI:
    [摘要] (1309) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (1768)
    摘要:
    高分子化学材料的保水剂,具有高倍吸水和保水能力,种类较多。该研究测定了钠类保水剂主要化学特性改土保土效应。通过田间试验,分析其对作物产量和肥料利用率的影响。研究表明,保水剂溶液钠离子和电导度随其浓度增加而增加,但增幅较小,对pH值影响不大。钙、镁等二价离子对聚丙稀酸钠保水剂的吸水力拮抗作用明显,与尿素混用无不良效果。土壤加入保水剂后,其保水能力增加,改善结构,沙壤土较重壤土更显著。当土壤中保水剂含量在0.005%~0.01%范围时,土壤团聚体增加量明显。在-0.5MPa土壤水势压内,含保水剂0.5%的土壤中90%水分可为植物根系利用。研究认为,保水剂保水作用主要表现4方面:自身保水、改良土壤结构增加土壤保水、促进植物生长提高肥料利用率、缓慢释水减少蒸发。田间试验发现,穴施15kg/hm2的保水剂的玉米和马铃薯分别增产22%和16%,投产比为1∶3.5和1∶4.2。保水剂与尿素或尿素磷肥混合使用于玉米,可分别提高尿素和磷肥利用效率18.72%和27.06%。
    2007,23(9):276-282, DOI:
    [摘要] (3120) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (3044)
    摘要:
    该文在综合评价中国生物质能资源、产业发展和政策环境的基础上,分析未来生物质能产业发展趋势。中国具有丰富的生物质资源,生物质能产业初具规模:沼气产业基本形成,燃料乙醇年生产能力已达到102万t,开发了甜高粱茎秆等非粮作物生产燃料乙醇的技术,秸秆直燃发电示范工程正式并网运行;促进生物质能产业发展的宏观政策环境逐渐形成。因此得出结论:未来中国生物质能产业发展的重点是沼气及沼气发电、液体燃料、生物质固体成型燃料以及生物质发电;促进生物质能产业发展的政策环境将进一步完善;技术水平进一步提高;将有更多的大型企业参与;生物质能产业必将成为中国国民经济新的增长点。
    2008,24(12):291-296, DOI:
    [摘要] (3375) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (3843)
    摘要:
    该文应用不同的秸秆资源评价指标,通过文献分析和实地调查,对中国主要农作物秸秆资源进行了调查与评价。结果表明,2006年全国5种主要农作物秸秆的理论资源量为4.33亿t。其中,可能源化利用资源量约1.76亿t,呈“两高两低”的分布特点,即人均资源量“北高南低”、单位播种面积资源量“东高西低”。依据各区的秸秆资源分布特点,可将全国划分为重点开发利用区(东北区、蒙新区和华北区)、适度开发利用区(西南区、长江中下游区和华南区)、限制开发利用区(黄土高原区和青藏区),建议对各区采取不同的开发利用措施。
    2004,20(5):1-5, DOI:
    [摘要] (1574) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (1915)
    摘要:
    该文界定了生物质、生物质产品、生物质资源和生物质产业的概念和范围,分析了中国生物质资源的潜力。针对中国当前“三农”问题和未来10~20年能源安全等重大需求,综述了国内外生物质产业发展的4个取向:生物质发电、生物质液体燃料、生物质有机高分子材料和能源农林业。简述了现代农林工生物质能一体化系统的生物质产业发展模式。发展生物质产业对于解决农民增收问题、加快农业工业化进程和促进农村小康社会建设等具有重要意义。
    1999,15(2):74-78, DOI:
    [摘要] (1476) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (1724)
    摘要:
    对美国生产的BP保水剂在土壤中的试验结果表明,BP保水剂有极强的吸水保水能力,对无离子的吸水能力为38.7mL/g,含盐量在0~0.1%范围内,溶胀度变化最大,在0.1%盐水中的溶胀度仅为蒸馏水的63%,吸持的有效水占2/3以上;BP保水剂施加到土壤中可改善土壤物理水分性状,土壤持水性能显著增大,在0.01~1.5MPa土壤水势范围内,砂土和重壤土较轻壤土和中壤土有显著增加;土壤中施加BP保水剂,土壤饱和导水率显著降低,土壤蒸发性能无显著变化,土壤团聚作用增强;其中砂土增加效果显著;BP保水剂加入砂土中盆栽种植小麦试验表明,加入BP保水剂,可使小麦幼苗株重、根系长度和根重有明显的增加,根冠比明显增大,根系营养状况良好,对小麦生长有明显的促进作用。
    2005,21(8):169-173, DOI:
    [摘要] (1765) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5944)
    摘要:
    该文依据中国农业废弃物数量大、品质差、价格低、危害多的污染特点和农业废弃物作为能源、肥料、饲料和材料的资源化利用现状,分析了农业废弃物的资源潜力以及在资源化过程中的限制因素和技术瓶颈,并结合中国社会、经济发展的目标,提出农业废弃物资源化的发展战略思路和战略重点,发展生态农业、走循环经济的对策;提出了依靠政策引导、技术支撑和资金投入,大力发展生物质经济的保障措施。
    2006,22(11):269-272, DOI:
    [摘要] (2121) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (2678)
    摘要:
    农用地膜良好的增温保墒效果已对中国农业产生了重大的、积极的作用,但同时随着地膜覆盖技术的普及,残留农用地膜也已经带来了一系列的负面影响,大量的残留地膜破坏土壤结构、危害作物正常生长发育并造成农作物减产,进而影响到农业环境,通过对中国有关地膜残留研究文献的综述,对农用地膜的应用现状、残留地膜的分布特征及影响因素,以及残留地膜的危害特点进行了综合分析,并针对目前存在的实际情况,提出了农用地膜残留污染的防治技术措施。
    2007,23(5):81-87, DOI:
    [摘要] (2246) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (3978)
    摘要:
    农村居民点变化的驱动力研究是农村居民点内在演化规律研究的重要组成部分,可科学指导当前农村居民点整理活动。该文以北京山区为研究区域,基于GIS以及相关数理统计软件,使用Logistic回归模型从空间角度深入分析了农村居民点变化的内部和外部驱动力。研究结果表明农村居民点变化是在原有居民点的分布基础上,以一定的自然、区位等内部驱动因子为背景,受社会经济等外部驱动因子的综合影响而发生。可以认为农村居民点变化是一个由其自然资源条件、区位可达性及社会经济基础条件综合影响下的区位择优过程。应依据不同区域驱动因子的不同发展态势,探寻不同的农村居民点整理模式,加强新农村建设过程中农村居民点用地的管理。
    2002,18(4):155-158, DOI:
    [摘要] (2333) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (1836)
    摘要:
    采用平台扫描仪获取叶片的数字图像,建立运用数字图像处理技术测定蔬菜叶面积的方法。同时与目前较常用的交叉网格法、CID仪器法、复印称重法和生产上常用的直尺法进行比较分析。结果表明:图像处理方法和上述传统的叶面积测定方法的测定结果呈极显著的线性相关关系,适用于叶面积的测量工作;和其它方法相比具有准确、快速、适用范围广、容易普及等优点,适用于科研和生产推广使用。试验还得出采用直尺法时,油菜和空心菜的叶面积的校正系数分别为0.792和0.818。
    2003,19(2):39-44, DOI:
    [摘要] (1476) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (1633)
    摘要:
    以一块面积约为13.3 hm2的冬小麦田为研究区,利用GPS接收机定位,按50 m×50 m设置网格,共取63个采样点,测定土壤表层(20 cm)内的土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、容重、田间土壤含水率和电导率,研究麦田土壤特性的空间变异规律。采用传统统计学和地统计学相结合的方法对所取的数据进行了分析,利用Arcview3.2软件的空间分析功能,绘制了表达这些土壤特性随机性和结构性的半方差图和空间分布图。研究结果表明:所有土壤特性均服从正态分布;土壤容重具有弱变异强度,其它土壤特性具有中等变异强度;土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾和电导率具有很强的相关性,土壤容重、速效磷和含水率具有中等强度的空间相关性,土壤特性的相关距变化范围为246.8~426.8 m。该成果可为农田的定位施肥、灌溉以及其它的农田精细管理提供依据。
    2002,18(1):165-168, DOI:
    [摘要] (1093) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (1564)
    摘要:
    回顾中国近期农用地评价研究的发展状况,分析并比较了新编国家农用地分等定级规程和耕地地力等级规程中提出的方法体系、思想基础和实践意义。农用地分等定级评价已经从查田定产、土壤性质、基础地力等单纯对土地自然状态的研究,发展到人地一体的资源价值管理评价。中国现行农地评价方法有农业部的耕地地力等级划分体系和国土资源部的农用土地分等定级评价体系。两大体系在评价指标的解析性、成果应用的目标层次和操作实施的前后衔接上存在着区别。目前,农用土地分等定级评价已在全国开展,其方法体系的不断完善具有更重要的实际应用意义
    2006,22(2):27-32, DOI:
    [摘要] (2159) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (2461)
    摘要:
    通过中科院栾城农业生态试验站3种不同降水年型的田间灌水试验,研究了不同供水条件对冬小麦根系分布、产量及水分利用效率的影响,旨在为华北地区冬小麦建立优化灌溉制度,提高水分利用效率,达到节水增产目的提供理论依据。试验结果表明,冬小麦根系主要集中分布在80 cm以上土层,随土层深度的增加,根长密度呈指数下降;综合分析根系对不同土层的水分吸收、作物耗水组成及产量、水分利用效率与总耗水的关系,提出华北地区冬小麦最佳灌水方式是:丰水年灌0水、平水年灌1水(拔节水)、枯水年灌2水(拔节水和抽穗水),次灌水量60~75 mm,具有明显的节水增产效益。
    2000,16(3):24-27, DOI:
    [摘要] (2130) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (1876)
    摘要:
    作物调亏灌溉是建立在作物与水分关系基础上的一种节水高产灌溉技术。根据陕西长武、甘肃民勤等地的田间试验资料分析了适度缺水对作物产量的有益效应,表明调亏灌溉的适宜时段应该在作物的早期生长阶段。陕西长武和甘肃民勤小麦和棉花的试验结果表明,其水分亏缺程度可达到田间持水量的45%~50%,而对作物的产量没有不利影响,但可明显提高作物水分利用效率。并且讨论了调亏灌溉目前存在的一些问题。
    2005,21(7):168-174, DOI:
    [摘要] (1534) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (1977)
    摘要:
    阐述了构建家畜和畜产品可追溯系统对于食品安全和国际贸易的重要性和必要性,介绍家畜和畜产品可追溯系统的构成和特点,比较不同类型的畜体标识方法,归纳可追溯系统所涉及的信息网络等技术,回顾发达国家和地区可追溯制度建设和可追溯系统的实施情况,指出制约可追溯系统应用的主要问题。以及介绍中国进行可追溯系统试点研究的进展,提出家畜标识制作的新工艺与新方法,指出可追溯系统的发展方向和趋势,为建立适合中国国情的家畜和畜产品可追溯系统提供参考。
    2002,18(2):49-52, DOI:
    [摘要] (1185) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (1514)
    摘要:
    以山东省黄河冲积平原低肥力潮土为供试土壤。14年缸栽定位试验结果表明,长期秸秆还田改善了土壤的理化性状。土壤有机质、孔隙度、速效氮、锌、铁、锰、酶活性等理化指标与秸秆还田量呈显著正相关;与土壤容重呈负相关;并与气候、作物生长季节、土壤质地等因素有关。秸秆还田与化肥配施改土培肥效果更佳
    2000,16(5):26-30, DOI:
    [摘要] (1368) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (3476)
    摘要:
    作物系数是计算作物需水量必不可少的参数。该文介绍了FAO近期推荐的确定作物系数的2种计算方法,一种是比较简单实用的分段单值平均法,另一种是比较复杂但相对准确的双值作物系数法。用河北省雄县灌溉试验站的冬小麦、夏玉米田间土壤水分观测资料计算作物实际腾发量,对上述2种确定作物系数的方法进行了检验。计算的作物系数与雄县试验站的实测结果基本接近,从而初步证明了在缺少实测资料的情况下可以采用FAO推荐的方法确定华北地区主要作物的作物系数
    2004,20(1):7-12, DOI:
    [摘要] (1535) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (1487)
    摘要:
    该文综述了国内温室控制系统模式的研究现状,介绍了几种典型的温室控制系统模式,指出了制约温室控制系统研究的主要问题:成本高,没有达到智能化的要求。该文提出了建立具有分布式结构的基于CAN总线的温室控制系统模式,可以降低成本,为解决温室控制系统智能化问题提供了有效的途径。提出未来温室控制系统的发展趋势——高层管理与控制网络化;现场检测与控制单元的现场总线化;温室调控系统的行业标准化。
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