刘广明 , 杨劲松 , 何丽丹 , 余世鹏 , 姚荣江 , 吕真真
2011, 27(3):1-5.
摘要:针对全球性重大环境问题之一的土壤盐漠化,以新疆准噶尔盆地南缘典型盐漠带为例,以土壤盐分含量、地下水埋深、黏粒含量、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、土壤pH值等作为评价指标,应用模糊综合评判法构建了新疆典型干旱区土壤盐漠退化风险评价方法,并对研究区土壤盐漠退化风险进行综合评价。研究结果表明:研究区存在不同等级的土壤盐漠退化风险,且整体呈现出由南向北退化风险逐渐增强的规律性;土壤盐漠退化以中度、高度、中高度风险为主,分别占研究区总面积的46.56%、23.01%和20.95%,低风险和极高风险的分布面积小。该评价成果对于指导当地农业生产、合理利用土地资源具有一定的理论价值。
2011, 27(3):6-12.
摘要:为分析农田水分运移规律,以华北平原位山引黄灌区典型田间为研究对象,应用Hydrus-1D模型连续模拟了 2006-2009年的田间水分运移过程。对模型中表面阻抗的计算方法进行了改进,从而改善了蒸散发的模拟结果,与涡度相关系统的实测蒸散发数据对比表明了改进的合理性。对蒸散发的分析表明,对于种植季节性作物的农田,叶面积指数(leaf area index,LAI)是影响蒸散发季节变化过程的重要因素,而气象条件主要决定其在较短时间尺度(如一周)内的波动。与时域反射仪(time domain reflectometry,TDR)实测土壤含水率的对比表明,模型对土壤含水率的模拟精度较高。水量平衡分析结果表明,降雨和灌溉的80%由蒸散发消耗,在汛期农田通过排水发生田间渗漏损失。
2011, 27(3):13-18.
摘要:为了研究控制排水条件下土壤剖面NH4+-N和NO3--N之间的转化运移规律,2008、2009年在荆州丫角排灌试验站棉花生育期内进行大田暗管控制排水对比试验:2008年全生育期内固定排水出口埋深、2009年分生育阶段调整出口埋深。结果发现:无论调整出口埋深与否,NO3--N含量在土壤垂直剖面上都随土层深度增加而减少。NH4+-N含量2008年随土层深度增加无明显变化规律、2009年在20、40 cm处较60、80 cm高。控制排水小区表层和20 cm土层NO3--N含量较自由排水小区高;同层土控制排水小区NH4+-N含量比自由排水小区高。2008年各处理NO3--N含量高于2009年,NH4+-N含量低于2009年,NO3--N与NH4+-N同层土平均含量之比大于2009年。分生育阶段调整排水出口埋深可减小田间地下水位波动,更能使田间氮素形态稳定、减少氮素流失。
2011, 27(3):19-25.
摘要:定量描述农田土壤-作物系统中水氮迁移转化规律,对水氮资源高效利用和水土环境保护具有重要的意义。以土壤水、热和溶质迁移转化动力过程为基础,综合考虑气象因素变化和土壤水氮动态变化及其对作物生长的影响,构建了土壤水、热、氮迁移转化与作物生长耦合模拟模型。并应用该模型对2007-2008年冬小麦生育期内的土壤水分、氮素转化运移以及冬小麦产量、生物量、腾发量(ET)进行模拟,模拟结果与实测数据均吻合良好。可应用该模型模拟不同作物种类、不同灌水施肥条件下土壤水分与氮素动态变化过程和作物生长状况,进而获得农田水肥优化管理模式。
2011, 27(3):26-32.
摘要:活动流场模型分形特征参数控制着优先流的产生和发展,因此准确获得活动流场模型分形特征参数值对提高模型的模拟预测精度具有重要意义。该研究采用染色示踪方法,将优先流流场从流动背景中显示出来,通过数字图像分析和采样分析获得优先流流场和流场内土壤含水率的分布模式,根据活动流场模型本构方程拟合活动流场模型分形特征参数值;针对3种常见的入渗后染色区内土壤含水率分布模式,分别提供了相应的活动流场模型分形特征参数的计算方法。研究结果显示,1)由于入渗后土壤水重分布的影响,活动流场区域和染色区域在整个入渗深度范围并不完全重合,因此仅可选择活动流场与染色区域相重合深度范围内受土壤初始含水率影响较小的数据来拟合活动流场模型分形特征参数值;2)土壤质地对入渗后染色区内土壤含水率的分布模式有显著影响,细质地土壤中入渗后染色区土壤含水率沿入渗方向逐渐减小,粗质地土壤中入渗后染色区土壤含水率沿入渗方向先增大后减小。
2011, 27(3):33-36.
摘要:为了探讨中国北方冬小麦高效节水灌溉模式,采用了3种灌溉处理:在拔节期一次灌溉120 mm,在拔节期和抽穗期各灌溉60 mm及在拔节期、抽穗期和灌浆期各灌溉40 mm,研究了在总灌溉量为120 mm的情况下,灌溉频率对冬小麦产量及叶片水分利用效率的影响。结果表明,在冬小麦的拔节期和抽穗期各灌溉60 mm,显著提高乳熟期和蜡熟期旗叶的净光合速率和蒸腾速率;在拔节期和抽穗期各灌溉60 mm,显著提高了乳熟期和蜡熟期旗叶的水分利用效率。结果表明,以拔节期和抽穗期各灌溉60 mm处理的籽粒产量最高,增产的原因在于穗数的显著增加。综合考虑冬小麦的产量和水分利用效率,在总灌溉量为120 mm的情况下,以拔节期和抽穗期各灌溉60 mm为宜。
2011, 27(3):37-42.
摘要:通过大田免储水灌注水加保水剂播种玉米灌溉试验,分析了保水剂对土壤水分扩散规律及变化动态、玉米耗水量、水分生产效率和产量等指标的影响效果。结果表明,保水剂施量为2.5 g/m2的注水播种玉米(YB2.5)在全生育期都具有良好的保水效果,是既增产又节水的最佳处理;保水剂施量为1.5 g/m2和保水剂拌种处理只在播后101 d内可有效增加土壤含水率,之后保水效果逐步衰减;施量为0.5 g/m2处理与不施加保水剂处理相比,土壤含水率无明显提高,说明保水剂施量过小时,保水效果不明显。
蔡太义 , 贾志宽 , 孟 蕾 , 郭芳倩 , 杨宝平 , 黄耀威 , 任小龙
2011, 27(3):43-48.
摘要:为了探明不同秸秆覆盖量对渭北旱塬土壤水分及春玉米产量的影响,于2008-2009年在陕西合阳县旱农试验站进行了3个水平的秸秆覆盖量(4 500、9 000和13 500 kg/hm2)试验,以不覆盖为对照(CK)。2 a结果表明,3个处理0~200 cm土层平均土壤贮水量较CK均显著提高,分别增加16.52、25.52和34.04 mm(P<0.05);播后0~60 d,农田蒸散量较CK分别减少4.43、8.23(P<0.05)和6.96 mm(P<0.05);9 000 kg/hm2处理2年平均籽粒产量及水分利用效率表现最优,较CK分别提高11.03%(P<0.05)和9.25%(P<0.05),13 500 kg/hm2处理次之,4 500 kg/hm2处理最差。本研究表明,渭北旱塬春玉米生育期降水量低于390 mm时,不同秸秆覆盖量处理蓄水保墒及增产效应明显,且以9 000 kg/hm2覆盖量为宜。
2011, 27(3):49-54.
摘要:地表氮素迁移至径流的水平对氮素流失有重要影响。该研究在人工模拟降雨条件下,主要考察高分子有机化合物聚丙烯酰胺(PAM)施用对铵态氮地表径流迁移效应。试验结果表明,PAM的施用降低了径流运移氮素的能力,表现为铵态氮初始流失浓度极大降低,且氮素流失过程更趋平稳。基于土壤混合层理论和氮素平衡原理建立了PAM施用下铵态氮地表迁移不完全混合模型,并求得了解析解,证实了地表铵态氮径流迁移符合指数型衰减过程,模拟结果与实测值拟合较好。
2011, 27(3):55-60.
摘要:为研究在大尺度流域上以降雨径流为载体的非点源污染,以基于土地利用的分布式水文模型(SLURP Hydrological model)为基础,提出氮磷负荷预测模型及未来气象参数和土地利用分布图的构建方法。就嘉陵江流域土地利用、畜禽养殖和农业人口未来变化产生的总氮与总磷的月负荷量进行模拟和预测分析。结果表明,预测年降雨径流、畜禽养殖量的增加导致污染负荷增大,与基期年相比,氮磷负荷的月均值最大增幅均在6月,分别为28.6%和22.5%;因退耕还林等措施使土地利用调整后产生的负荷总量变化不大,但其贡献率依然最大。
张志杰 , 杨树青 , 史海滨 , 马金慧 , 李瑞平 , 韩文光 , 张武军
2011, 27(3):61-66.
摘要:为准确估计内蒙河套灌区灌溉水入渗补给地下水量,采用试验研究与数值模拟相结合的方法,分别根据灌水前后地下水位变化和土壤含水率变化计算了灌溉水入渗补给地下水系数,并依据土壤水动力学原理,采用数值模拟验证,得到作物生育期灌溉补给地下水系数为0.15,秋浇灌溉补给地下水系数为0.3。河套灌区地下水位埋深相对较浅,通过灌水前后的土壤含水率变化情况和数值模拟结果显示,灌水2~4 d补给地下水量达到最大,8~10 d后即完成对地下水的入渗补给,不同灌水量灌溉水入渗规律基本一致,入渗补给量和入渗时间与灌溉水量直接相关。研究结果将为确定维持灌区生态环境良性发展的引水量阈值提供参考。
2011, 27(3):67-72.
摘要:为了提高农田水分动态的模拟精度,以提高农田水管理的效率,该文研究验证了BEPS机理生态模型模拟季风气候区农田土壤水分的能力,分析了导致模型误差的原因。结果表明,BEPS模型能较好地模拟江苏省徐州农业气象试验站冬小麦生长季根层土壤水分动态,2000-2004年模拟结果与实际观测值的决定系数R2的范围在0.1339~0.9225之间,均方根误差和平均绝对误差分别在0.026113~0.06317和0.0232~0.0525之间。土壤水分饱和传导率和决定土壤水分传导率变化的参数对模拟结果有较大影响。模拟结果的可靠性及其对土壤水分饱和传导率和决定土壤水分传导率变化的参数的敏感性与降水和土壤含水率条件有关,当降水长期偏少、土壤含水率下降时,模拟的上层土壤含水率会较观测数据偏低,对2个参数的敏感性上升。
2011, 27(3):73-78.
摘要:通过组合不同坡度(10°、15°、20°、25°)、不同坡长(5、10 m)、不同雨强(1.5、2 mm/min)的室内纯净水模拟降雨试验,对坡面细沟侵蚀发生过程中的坡面流速的沿坡变化进行了研究,并讨论了流速与坡面含沙量的关系。试验结果显示:从坡顶至坡脚,坡面细沟流的速度逐渐增加;坡面流速主要受雨强和其流动距离影响,与坡度无关,并得到流速与雨强和距坡顶距离的关系式。坡面含沙量与坡度、雨强和坡面流速相关,而10 m坡长所测的含沙量与5 m坡长相近。将坡面流的能量分配为自身流动所需能量、剥蚀土壤消耗能量以及携带搬运土壤所需能量,在一定坡长内,径流的能量足以剥蚀并携带搬运坡面土壤,但超过此范围,虽然流动速度在增加,但是径流消耗于携带搬运泥沙的能量也增加,从而使坡面流的能量不足以支撑剥蚀土壤耗能,而坡面含沙量不会有显著的增加。
2011, 27(3):79-83.
摘要:以泵站多机组变频变速运行日耗电费用最小为目标,构造泵站多机组变频变速日优化运行数学模型。考虑变频装置效率随机组转速变化情况,采用大系统分解-动态规划聚合方法求解。先以泵站日提水耗电费用最小为目标,机组提水量为协调变量,将该模型分解为若干个单机组变频变速日优化运行子模型;再以各机组提水量为决策变量,泵站提水量的离散值为状态变量,构造聚合模型,二者均采用动态规划方法求解。该方法对求解不同型号泵机组或各机组同型号但性能存在差异的泵站变频变速最优化运行问题同样适用。以南水北调东线第三梯级泵站淮阴三站运行为例,获得了一系列优化成果。
2011, 27(3):84-88.
摘要:基于中国北方地区原生盐碱荒地盐分年内跟踪监测数据,探讨了试验区自然条件下原状盐碱荒地盐分的积累与运移特性。试验结果表明:自然条件下原生盐碱荒地的表层土壤积盐量是有限的;地表以下非饱和带土壤盐分的积累与运移可划分为3区域,剧烈变化区、存储调节区和盐分传导区;剧烈变化区的盐分质量分数受降雨和蒸发的影响而剧烈波动,存储调节区用于存储和调节上下层波动的水盐,盐分传导区由于其水力传导度大使得盐分难以累积而质量分数保持稳定。
舒时富 , 唐湘如 , 罗锡文 , 黎国喜 , 王在满 , 郑天翔 , 贾兴娜
2011, 27(3):89-92.
摘要:为了探明精量穴直播水稻机械深施肥技术的增产机理,通过大田试验,研究了机械深施缓释肥对精量穴直播超级稻培杂泰丰(超级杂交稻)和玉香油占(超级常规稻)的光合生理和抗衰老生理特性的影响。结果表明:与人工撒施缓释肥基肥(CK)比较,精量穴直播超级稻机械深施缓释肥基肥(T2)在齐穗期和成熟期的光合速率和叶绿素含量(SPARD值)分别提高2.00%~4.13%和9.5%~12.37%,2.74%~4.44%和6.01%~6.66%;所有机械深施缓释肥(T1、T2和T3)处理较人工撒施缓释肥(CK),在齐穗期、齐穗期后15 d和成熟期的剑叶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均显著提高,而丙二醛(MDA)含量均显著降低。
2011, 27(3):93-97.
摘要:为研究不同脱粒元件对切流与纵轴流脱粒分离性能的影响,该文在自行研制的纵轴流脱粒分离试验台上,利用自制的矩形齿板、短纹杆-板齿、钉齿、刀形齿、梯形板齿对喂入量为7及8 kg/s的水稻进行了脱粒分离性能试验,对比切流装置在不同脱粒元件下的功耗和初脱分离率及纵轴流复脱装置在不同脱粒元件下的总功耗、夹带损失率、脱净率、破碎率、脱出混合物轴向和径向分布等指标。结果表明,在7 kg/s水稻喂入量时,刀形齿切流装置初脱分离率最高为47.71%,钉齿纵轴流复脱装置夹带损失最低为0.25%;切流装置采用刀形齿且纵轴流复脱装置采用钉齿,在8 kg/s水稻喂入量时,单位功耗最低为8.51 kW/(kg·s),夹带损失最低为0.31%,脱净率达到99.96%。
2011, 27(3):98-102.
摘要:针对传统推秧机构存在的推秧结束时间提前或滞后问题,提出了基于共轭凸轮的强制推秧新型机构。该新型推秧机构由共轭凸轮实现推秧杆的推出和缩回。根据椭圆齿轮行星系驱动机构及插秧农艺要求构造了推秧杆的运动学曲线,建立了该推秧机构反求模型,并基于Visual Basic 6.0编写了该推秧机构的反求设计及仿真软件,反求得到一组满足农艺要求的较优参数,包括机构参数和凸轮廓线。主副凸轮最大压力角都小于许用压力角,表明该新型机构能很好地满足推秧机构效率和受力要求。
2011, 27(3):103-107.
摘要:要实现奶牛精细饲喂必须保证装备的给料精度,该文通过对传统给料装置进行研究,设计了基于等径变螺距的奶牛精确饲喂螺旋给料装置,并对不同螺旋主轴转速和投料时间对试验装置的投料稳定性影响进行了试验研究,确定了螺旋主轴转速并拟合出装置的投料模型。试验结果表明,给料装置在150 r/min转速下投料最稳定,投料精度高于95%,最大投料时间11 s,满足奶牛精细饲养给料精度的要求。
2011, 27(3):112-116.
摘要:为验证一种新型畜牧混合废弃物分选装置的功能并制定合理的运行参数,以混合物料含水率MC、进料流量Q、柔性物分离器转速Nr为试验参数,采用二次正交旋转组合试验设计,建立评价指标与试验参数之间的回归模型,并运用目标优化的方法对模型进行优化。研究结果表明,试验样机能够实现混合物组分的按类分选,试验因素组合为含水率87.8%,物料流量41.6 L/min,柔性物分离器转速64.5 r/min时可获得最高的柔性杂质分离率;在以上因素情况下,以沉降性杂质分离率及物料损失率作为评价指标,试验得出沉降性杂质分离器的最佳转速为6 r/min。研究为提高畜牧混合废弃物分选装置的分离性能及结构优化提供了依据。
仇 莹 , 朱忠祥 , 毛恩荣 , 宋正河 , 刘 慧 , 徐 静 , 李晨程
2011, 27(3):117-121.
摘要:以拖拉机和联合收割机等典型农业装备驾驶室为研究对象,建立了基于元件类型、元件、元件特征参数的“顶层、中间层、底层”三层驾驶室人机界面评价指标体系;利用OpenGL参数化模型设计方法和虚拟现实交互技术,研究了驾驶室分层次模糊综合评判的客观评价方法与基于虚拟漫游交互的主观评价方法;基于VS.NET 开发系统和Multigen Vega Prime仿真平台,开发了农业装备驾驶室虚拟人机工程学设计与评价系统。对某国产拖拉机的应用结果表明,基于所开发系统的客观评价和虚拟试验评价结果基本一致,可作为一种设计和评价农业装备驾驶室的重要手段。
2011, 27(3):122-125.
摘要:为了提高农业自动化程度,改善农业机器人的通用性与适应性,提高农业机器人工作时的承载能力和利用率,该文提出一种基于二自由度正交球面并联机构的农业机器人新型肘关节。新型肘关节由2条支链组成,其动平台相对于机架具有2个转动自由度。新型肘关节与其它机器人的肘关节相比,具有良好的运动性能和较大的工作空间。对新型肘关节进行静力学性能分析,首先采用虚功原理的方法建立新型肘关节的静力学传递方程,该方法简化了肘关节的静力学计算过程;其次,利用矩阵理论中的范数知识,将力雅克比矩阵引入到静力学性能评价指标中,定义了肘关节的静力学力矩传递性能评价指标和力矩输入均衡性评价指标,分析了肘关节的静力学特性,并绘制了肘关节的静力学性能评价指标在工作空间内的性能图谱。分析结果表明,农业机器人新型肘关节的力矩传递性能指标和力矩输入均衡性能指标都呈对称分布,静力学力矩传递性能随着转角的增大而降低,在初始位置附近约50%的工作空间内具有良好的静力学特性和运动稳定性。该研究为农业机器人新型肘关节的优化设计提供参考。
2011, 27(3):126-130.
摘要:准确、可靠的位置信息是进行农业机械自动导航的前提。该文构建了一个基于GPS和机器视觉的多传感器组合导航定位系统。在此系统中,采用GPS获取导航车的绝对位置信息、航向角度和行驶速度;机器视觉通过图像处理获取导航基准线,并得到代表作物行特征的点;UKF(unscented kalman filter,无迹卡尔曼滤波)滤波器用来对上述传感器获取的信息进行滤波,并以电瓶车为平台,对滤波前后的定位效果进行对比。试验结果表明,使用UKF滤波后的定位精度和稳定性得到了改善,X方向和Y方向标准偏差分别为2.43、0.07 m,定位曲线得到了平滑,克服了使用单一传感器进行定位的弊端,能够满足自动导航系统的要求。
2011, 27(3):131-136.
摘要:为准确计算冲压焊接叶轮在流场中的应力及变形情况,借助计算机辅助工程(computer-aided engineering,CAE)多物理场协同仿真平台ANSYS Workbench,采用单向流固耦合方法对叶轮耦合系统进行仿真计算。结果表明,各工况下叶轮应力分布明显不均,并在局部出现应力集中。叶轮变形的总位移随半径的增大不断变大,并在叶轮边缘达到最大值。叶轮最大等效应力在0.6倍设计流量工况下为48.7 MPa,随流量的增大不断减小。叶轮总变形的最大位移在小流量工况下最大为0.0234 mm,随流量的增大先减小后增大,并在1.2倍设计流量工况下出现最小值0.0170 mm。为提高叶轮可靠性,应尽量避免其在小流量工况下运行。计算结果为冲压焊接叶轮的结构设计及分析提供有效依据。
龚金科 , 黄 迎 , 蔡 皓 , 刘云卿 , 吴 钢 , 龙 罡 , 余明果
2011, 27(3):137-141.
摘要:壁流式过滤体再生后残留的灰烬累积会导致微粒捕集器流动阻力性能恶化。通过分析灰烬的沉积特点,建立了壁流式过滤体灰烬深床沉积数学模型。运用该模型研究了灰烬沉积对过滤体流动阻力的影响,并对模型进行了验证。结果表明:灰烬的深床沉积会使过滤体流动阻力陡增,滤饼沉积阶段初期流动阻力呈平稳线性上升,当灰烬沉积量超过约15 g/L时,流动阻力上升速率加快;灰烬堵塞段对过滤体流动阻力的影响相比灰烬层较小。模型揭示了壁流式过滤体中灰烬深床沉积过程的一些重要特征和规律,为微粒捕集器耐久性的设计与优化提供了依据。
2011, 27(3):142-146.
摘要:为了更准确预测喷油系统中压力脉动变化,引入了基于气泡溶解和析出的物理过程的气泡模型,将其应用到柴油机喷油系统模型中,并编制了喷油系统模型仿真程序。对含气率恒定和应用气泡模型的柴油机喷油系统分别进行仿真,并将仿真结果与试验数据进行了对比。对比结果表明:含气率恒定的喷油系统模型仿真结果曲线比较平滑,而应用了气泡模型的喷油系统模型中,由于气泡体积随着系统压力和时间而变化,尤其在压力大于45 MPa后,气泡体积减小速度增大,造成压力出现震荡,仿真结果和试验数据更加吻合。该研究不仅验证了气泡模型应用在柴油机喷油系统仿真中的可行性,而且为以后气液两相条件下的柴油机喷油系统模拟研究提供了基础。
2011, 27(3):147-151.
摘要:为了解高速时工作油液的离心作用对泵容积效率和困油现象的影响,将离心作用对两者的影响归结于对泵进油侧原始含气比的修正。基于仅考虑工作油液中混入空气的可压缩性和含气、纯净工作油液分别累积在齿槽内、外侧的假设,建立了基于油液离心作用的下容积效率、困油区间内含气比和进油侧修正含气比的计算公式。两组数据的仿真结果表明离心应用对容积效率和困油现象的影响相反,转速越高,对容积效率越不利;出口压力越低,离心作用对困油现象的影响越有利;齿形参数的选择存在优化的问题;该研究为泵的高速化发展提供一定的依据。
2011, 27(3):152-157.
摘要:针对油菜水分胁迫的的无损探测,研究了利用多光谱图像对油菜含水率进行定量分析的方法。采用中值滤波法对图像进行预处理;利用二维最大信息熵阈值分割法对多光谱图像进行背景分割;对油菜冠层多光谱图像的均值和比值特征进行了提取,发现560 nm处的可见光图像,960、810 nm处的近红外图像均值特征和960 nm/810 nm图像的比值特征在整个发育期与油菜含水率的相关性均较高。考虑到多光谱变量间存在的多重共线性影响,利用逐步回归法建立了不同发育期油菜含水率的多光谱图像特征预测模型。结果表明,该方法能够实现对油菜水分胁迫的定量分析,其中,油菜苗期含水率预测模型的预测值与实测值的相关系数为0.83,均方根误差为4.52%,平均相对误差小于8%,可为科学精确地指导灌溉提供依据。
2011, 27(3):158-161.
摘要:为提高杂草种子的快速准确的检疫鉴定,该文基于杂草种子生物稳定遗传特征对其进行视觉不变特征提取及其种类识别的研究。首先基于形态学特征和Hu氏不变矩提取杂草种子的16个视觉不变特征,这些特征有效地表征了杂草种子的生物稳定遗传特征信息;然后基于神经网络对其进行分类。试验证明,利用提取出的具有视觉不变性的16个特征值作为BP神经网络识别分类的特征集,能快速地识别杂草种子,且具有较高的识别率。因此,该方法对植物检疫和农业生产具有重要意义。
2011, 27(3):162-166.
摘要:该文基于机器视觉技术对果冻、罐头灌装前的多品种、多规格、湿态反光果肉进行多类型异物自动检测。根据果肉与异物的颜色和亮度差异大小,提出了对高饱和度彩色果肉采用基于HSI三分量独立性的彩色图像分割算法,对低饱和度彩色果肉采用以形态学边缘检测算法为核心的异物识别图像处理路线。然后采用图像分区,各区域独立计数判断有无异物的策略。对上述路线和策略,分别给出具体流程和算法,最后编程实现,并通过试验验证。试验结果表明,该方法能够有效地检测出多品种湿态块状果肉上的多类型异物,误检率小于5%,能满足实时生产检测准确性要求。
2011, 27(3):167-171.
摘要:农产品快速图形化溯源是保障追溯过程可信度、增强追溯结果显示度、提高公众参与度的重要措施。该文以基于地理坐标和多重加密的农产品追溯码为编码方式,以Google Earth地图为展示工具,设计了以“正确性判断-追溯码解析-产地定位-属性追溯-结果显示”为主线的追溯流程;通过调用Google Maps API,采用.Net平台构建了基于B/S架构的农产品快速图形化溯源系统。系统通过在广州市农产品质量安全监管平台的使用表明,系统在满足一般属性追溯的同时,可快速定位到产地并以地图的形式展示,体现了溯源图形化、应急定位快速化的特点,有利于追溯系统的推广应用和质量安全突发事件的应急管理。
2011, 27(3):172-178.
摘要:针对现有图像去噪方法去噪效果不明显、易丢失细节特征等缺陷,提出了一种基于杂交小波变换的农产品图像去噪算法。该方法综合了小波去噪能较好保留图像细节特征和Wiener滤波器可得到最优解的优势,分别以经小波变换、Wiener滤波处理后的图像作为杂交小波变换初始种群的父本和母本,并以最大类间方差作为适应度函数来评价个体的优劣,通过杂交和变异操作实现基因重组,提取出小波变换与Wiener滤波在图像去噪中的优势基因;经过有限次的杂交代数最终得到兼有父本和母本优势的子代图像。试验中用红枣和小麦图像对算法进行测试,去噪后红枣和小麦的图像峰值信噪比(PSNR)分别为178.44和183.24,好于邻域平均法(176.76和175.16)、中值滤波法(174.79和173.13)、维纳滤波(172.75和173.48)和高斯滤波(167.50和165.60)等常规去噪方法,并且在视觉效果上同时兼有噪声低和边缘清晰等优点,表明该方法用于农产品图像去噪是有效的、可行的。
雷晓俊 , 汤 亮 , 张永会 , 姜海燕 , 曹卫星 , 朱 艳
2011, 27(3):179-184.
摘要:作物器官几何建模是虚拟作物研究的关键技术之一。通过对小麦穗形态结构的观测分析,提出基于形态特征参数的麦穗几何模型及可视化实现方法。在已有麦穗形态模拟模型的基础上,结合麦穗拓扑结构,构建麦穗形态结构几何模型,包括穗轴、小穗(外麸、麦芒、花药等)、麦穗穗形等子模型。其中,穗轴节片使用底面为椭圆的圆柱体进行模拟,节片交错叠加构成穗轴。基于外麸曲面半径变化曲线,以三角面片构造近似半椭球体来模拟外麸;基于麦芒曲线,以三角面片重构横截面近似为等边三角形的麦芒;用非统一有理B样条曲面模拟开花期小花顶端的花药;采用分层模型控制麦穗穗形。然后根据麦穗拓扑结构组合以上各器官,即可构建出麦穗几何模型。进一步结合颜色渲染、纹理映射、光照渲染等真实感显示技术,基于.Net平台,借助CSOpenGL,实现麦穗生长动态的可视化。结果表明,重构出的麦穗具有一定的真实感,能够用于不同品种、不同处理条件下麦穗生长动态的可视化表达。研究结果将有助于实现小麦植株生长动态的数字化、可视化。
2011, 27(3):185-190.
摘要:该文依据植物形态学和树木生长过程的生理生态学原理,提出由器官尺度上升单树尺度的L-系统文法规则组合拼接方法,该方法有利于L-系统树木形态和生长规则的重用,实现对树木形态拓扑结构的本真还原和科学模拟。该文设计了基于L-系统的单树建模工具软件的功能体系结构,并在VC++开发环境下采用OpenGL图形标准、VRML虚拟现实建模语言开发完成了单树建模工具软件-LSTree。LSTree具有模型输入输出、树木三维可视化、生长过程模拟等业务功能,以及良好的人机交互性能和灵活、科学的单树模型组织管理方式。该软件可用于精准农业,以及植物学和生态学方面的教研、宣教等专业研究与应用。
2011, 27(3):191-195.
摘要:为了实现机器视觉准确判别大米品种,提出了一种基于稀疏表示的大米品种识别方法。以长江米、圆江米、粳米、泰国香米、红香米和黑米等6种大米籽粒图像作为研究对象,采用颜色和形态结构参数表示单个籽粒。每种大米随机选取50粒作为训练样本,200粒作为测试样本。所有训练样本组成稀疏表示方法的数据词典,对每一个测试样本,计算其在数据词典上的投影,将具有最小投影误差的类作为测试样本所属的品种。最后将提出的方法与BP网络和SVM的识别结果做了对比和分析。试验结果表明,提出的方法对于6个大米品种的综合识别准确率为99.6%,获得了最好的分类效果。为大米品种的识别提供了一种新的有效方案。
2011, 27(3):196-199.
摘要:为实现果园作业的自动化,以拖拉机为研究对象,采用激光导航方式实现了果园机械的自动导航。试验以激光扫描仪为检测设备对果树位置信息实时采集,采用最小二乘法规划拖拉机导航路径;拖拉机航向偏差和横向偏差作为比例控制器的输入量,以方向盘电机的转速为输出量,控制拖拉机沿导航路径直线行走;系统实现了拖拉机在果园环境下的直线行走控制功能。拖拉机以0.27 m/s的速度直线行走30 m,最大横向偏差0.15 m。试验结果表明本系统可用于果园机械的自动导航,并具有一定的可靠性。
2011, 27(3):200-204.
摘要:根据伺服系统的特点,采用模型参考自适应的广义时变系统控制策略,利用控制系统响应特性以一定的规律自动调整调节器的PID参数,当工况、干扰或负载改变时,通过给定值扰动可得到对象输出波形,由波形辨识器获得特征参数向量,然后由专家系统求得PID调节器参数更新值,使可调系统的输出响应波形逐步趋于理想的响应波形。模拟结果表明,该系统输出能够快速、平稳而又准确地跟踪输入位置变化,抗扰能力强。
2011, 27(3):205-209.
摘要:作物病害胁迫声发射技术是当前植保信息化研究的重要内容。该文在分析作物病害胁迫的程度与声发射、环境因子之间的关系的基础上,设计了基于作物病害胁迫声发射机理的精准施药模糊控制模型,提出了适用于现场环境的精准施药自学习模糊算法。并利用MATLAB 对系统模型进行了仿真。结果表明,该模型可方便地控制系统的施药量变化,并能达到较满意的控制效果。该研究为作物精准施药的智能控制提供了一种新的控制思路及方法。
2011, 27(3):210-214.
摘要:水电机组故障诊断的关键是从状态信号中提取故障特征,因此采用经验模态分解和指标能量相结合的方法,进行水轮机尾水管动态特征信息提取。首先,对信号进行经验模态分解,然后,根据得到的本征模式分量函数计算指标能量,最后,建立基于指标能量的多尺度特征熵,并以此熵值作为故障模式识别的特征向量。以原型水轮机尾水管压力脉动信号为例,进行了应用检验。结果表明,该方法准确性高,并具有良好的水轮机特征向量提取能力,适合分析复杂而特殊的水轮机动态特征信息。
马尚杰 , 裴志远 , 汪庆发 , 郭 琳 , 梁自力 , 滕冬建
2011, 27(3):215-219.
摘要:广西是中国最大的蔗糖产地,种蔗面积和蔗糖产量均占全国的约60%。及时、准确地监测广西甘蔗种植和收割信息,对于甘蔗生产具有重要的意义。该文采用多时相HJ-1 A、B星CCD图像开展广西扶绥县甘蔗种植和收割信息提取及面积估算示范研究。选取从2009年11月5日到2010年2月19日共四个时相CCD图像,逐时相提取甘蔗信息,通过叠加运算,得到相邻两个时相期间甘蔗收割范围和收割面积,完成对2009/2010榨季甘蔗种植和收割情况的遥感监测。研究表明,1)在适当的时相下,HJ-1 A、B星CCD图像的空间分辨率,波段设置和辐射分辨率,能够满足县域及以上区域尺度下地物复杂地区进行大宗农作物种植信息提取和面积估算的应用需求;2)多时相HJ-1 A、B星CCD图像能够监测甘蔗收割过程,可以满足时相要求较高的农业资源调查统计遥感应用的要求。
刘镕源 , 王纪华 , 杨贵军 , 黄文江 , 李伟国 , 常 红 , 李小文
2011, 27(3):220-224.
摘要:该研究以冬小麦为对象,对叶面积指数测量的几种方法(比叶重法、照相法及SUNSCAN测量法)从测量难易程度、误差来源、适宜条件等方面做了比较分析与评价。研究表明比叶重法及照相法在整个生育期间均可使用,而基于SUNSCAN的仪器测量法在冬小麦封垄前的测量还需进一步研究。对SUNSCAN一天内不同时间测量的结果进行了比较,得出最适宜测量时间为13:00-15:00。照相法的测量精度最高,比叶重法次之,SUNSCAN测量需要根据作物生长特点做参数修正。针对SUNSCAN测量LAI提出了一种对叶倾角分布参数进行修正的方法,对3种冬小麦株型品种3个不同生育期进行了参数修正。该研究有助于地面测量叶面积指数的方法选择,同时对提高SUNSCAN测量精度具有参考意义。
2011, 27(3):225-230.
摘要:基于遥感数据获取作物成熟度信息,制订收割顺序,是遥感在精准农业中的一个重要应用课题,目前的作物物候监测在空间分辨率和预测的时效性上尚无法满足精准农业的要求。以山东禹城市为研究区,选取观测点,分析冬小麦成熟期临近过程中水分和叶绿素的动态变化,获取基于遥感监测小麦成熟期的依据。以HJ-1A CCD数据构建的植被指数来反映作物绿度的变化,以HJ-1B IRS数据构建的归一化水指数来反映作物含水率的变化,通过回归分析建立了冬小麦成熟期的遥感预测模型,实现了禹城市冬小麦成熟期的遥感监测。小麦成熟期预测值与观测值的相关性达极显著水平,预测与观测小麦成熟期的先后顺序较为一致,在以误差小于1 d作为成功预测衡量标准的情况下,预测结果的准确度为65%。提出了使用HJ-1A/1B数据开展冬小麦成熟期预测的模型,而使用不同时相遥感数据预测成熟期的通用模型将成为下一步研究重点。
金志凤 , 黄敬峰 , 李 波 , 罗列万 , 姚益平 , 李仁忠
2011, 27(3):231-236.
摘要:进行茶树栽培精细化的综合区划研究可为浙江省茶叶产业的规划布局提供科学依据。该文根据茶叶产量与气象、地形、土壤条件的相关分析,提出了茶树栽培综合区划指标为4个气候因子(年平均气温、稳定通过10℃的积温、极端最低气温≤-13℃出现的频率和4-10月的平均相对湿度)、2个土壤因子(土壤类型和土壤质地)和3个地形因子(坡度、坡向和海拔高度)。应用混合插值法(趋势面模拟+残差内插)对气候因子进行了细网格推算;采用加权指数求和法,建立了茶树栽培的综合区划评估模型,借助GIS技术,计算了综合评估指数的分布规律,参照土地利用现状,屏蔽不宜栽培区域,将浙江省茶树栽培区域划分为适宜、较适宜和不适宜3个等级,完成茶树专题综合区划图。结果表明,浙江省适宜茶树栽培的地域面积约占46.40%,主要分布在海拔高度为600~900 m的半高山地区;较适宜区占44.94%,多分布在600 m以下的平原、丘陵和低山区或介于900~1 200 m的山区;不适宜区占8.66%,为1 200 m以上的高山地区。结合茶叶生产现状,对浙江省茶树栽培的适宜性进行了分区评述,为浙江茶叶生产提供了依据。
宰松梅 , 温 季 , 郭冬冬 , 韩启彪 , 邓 忠 , 孙 浩 , 赵东彬
2011, 27(3):237-241.
摘要:叶片是作物进行光合作用的重要器官,是研究作物对光能吸收的一个主要的生物学指标。应用支持向量机理论,建立了支持向量机叶面积模型,输入参数为叶片长度、叶片最大宽度,输出参数为叶面积。通过对应用计算机图像处理技术测量所得到的样本数据进行训练,以叶片的长度、宽度作为输入参数对叶面积进行模拟及检验,并将模拟结果与线性回归和人工神经网络模型进行了对比。结果表明,支持向量机叶面积模型的最大误差为6.09%,平均误差为2.73%,模拟精度达到0.996。该方法能较真实地反映甜椒叶面积的实际大小,具有较好的实用价值和应用前景。
2011, 27(3):242-247.
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):248-253.
摘要:为了解汽爆棉秆的微生物降解情况,研究了棉秆的微生物降解周期和发酵工艺参数。首先通过酶活曲线的构建确定了汽爆棉秆的微生物降解周期,再在单因素试验的基础上通过正交试验优化了发酵工艺参数。结果表明,汽爆棉秆的微生物降解启动较快,发酵第4天,CMC酶活和FPA酶活均达到最高值,因此将降解周期控制在4 d左右。氮源种类、发酵温度、发酵起始pH值和接种量对CMC酶活和糖化率的影响均达到极显著水平;氮源种类对FPA酶活和纤维素降解率的影响极显著,发酵起始pH值对纤维素降解率的影响显著,其余因素的影响不显著。综合各因素对微生物产酶、汽爆棉秆糖化和纤维素降解的影响,得出最优的工艺条件为:氮源为麸皮汁,发酵温度30℃,起始pH值6.5,接种量1.0%。该研究结果为棉秆的进一步开发利用提供了技术参考。
姜绍通 , 徐涟漪 , 周勤丽 , 潘丽军 , 张福建 , 张 轶
2011, 27(3):254-259.
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。
2011, 27(3):260-265.
摘要:为了解不同生长阶段互花米草的理化特性及厌氧发酵性能,找出互花米草的最佳收获期,进行了不同生长阶段互花米草的中温厌氧消化试验。结果表明,随着生长期的延长,互花米草中易分解有机物含量下降,木质纤维素含量增加,木质纤维结构发育逐渐成熟,坚韧度增加,纤维素的结晶度提高,C/N增加,互花米草的可生物降解性能降低,但由于金属阳离子含量降低,对厌氧微生物产生抑制的风险降低。互花米草直接厌氧发酵的厌氧生物转化率较低,最高的为5月份采收的互花米草,为42.55%,最低的为11月份采收的互花米草,仅为18.76%。从互花米草生物量以及产气稳定性等角度综合考虑,选择8月份作为互花米草的最佳采收时期。
徐文修 , 罗 明 , 李银平 , 韩 剑 , 王 娇 , 舒春霞 , 余 虹
2011, 27(3):271-275.
摘要:于2007-2008年在连作8 a的棉田上进行不同作物轮作倒茬田间试验,以研究不同茬口对连作棉田土壤养分、土壤微生物区系以及棉花产量的影响,从而筛选出适宜棉田轮作倒茬的最佳作物茬口。研究结果表明:不同作物茬口的土壤有机质、速效养分含量及棉花产量均高于连作棉田,其中加工番茄茬口对土壤的速效磷含量增加最为显著,小麦、玉米茬口对土壤速效钾含量增加显著;各作物茬口土壤微生物总量均比连作棉田有明显的增加,表现为细菌和放线菌数量增加真菌减少;草木樨、番茄茬口土壤氨化细菌、硝化细菌生理群也明显增加。不同作物茬口的棉花产量表现为加工番茄→棉花>草木樨→棉花>小麦→棉花>玉米→棉花>棉花→棉花;加工番茄、玉米、小麦可作为连作棉田的良好前茬。
2011, 27(3):276-281.
摘要:草炭是一种广泛应用的优良作物栽培基质,过度开采会对环境造成危害,研究性能稳定能够替代草炭基质的材料一直受到国内外的重视。该文把单位体积的玉米秸基质加入2倍体积的水中浸泡不同时间,风干后与一定比例的蛭石混配作为育苗基质,以草炭基质为对照,进行番茄育苗试验。在育苗期间,定期观测幼苗地上部、地下部的相关形态指标及干物质积累指标,研究水浸泡时间对玉米秸基质育苗效果的影响,结果表明:水浸泡的玉米秸基质能促进番茄幼苗的生长,增加地上部、地下部及全株鲜质量和干质量,并且这种效果随播种后天数的延长表现的更为明显;不同浸泡时间对番茄幼苗生长的影响有差异,延长浸泡时间对番茄幼苗的生长和干物质积累有明显促进作用,但浸泡时间过长,这种效果有减弱趋势,以浸泡10 d的处理育苗效果最优。浸泡10 d的玉米秸基质可以替代草炭基质用于番茄育苗,水浸泡是改良玉米秸基质理化性状的有效措施。
2011, 27(3):282-287.
摘要:土地利用功能分区是土地利用总体规划中的重要内容。该研究以生态位理论为基础,从生态角度进行土地利用功能分区定量研究。该研究提出了土地利用生态位的概念,并从土地利用需求生态位和现实生态位的耦合关系,构建土地利用生态位适宜度模型,建立土地利用生态位适宜度评价因子体系,并以土地利用生态位适宜度评价结果为表征量,借助GIS技术对土地利用功能进行分区。通过对山东省济南市的案例研究,运用该技术方法进行的土地利用功能分区,结果更加优化和合理,验证了该模型的实用性。该研究从生态适宜角度为土地利用分区的定量化研究提供了新的技术方法。
2011, 27(3):288-294.
摘要:目前,中国很多地区调查统计的耕地面积并不是的有效耕地面积,其中存在大量小地物的干扰。该文拟通过数理分析,扣除耕地面积中的小地物面积,探索科学合理地计算有效耕地面积的方法,结合RS和GIS相关技术,建立灰色系统GM(1,1)模型以及相关趋势外推模型测算所有非耕地面积,并从区域总面积中予以扣除得到有效耕地面积,进而以北京市顺义区为例分析论证此方法的可行性。从而在不需要耗费大量人力、物力和财力进行抽样调查的基础上,简单方便地计算出有效耕地面积,这对有效耕地面积的计算、研究具有一定的参考价值。
2011, 27(3):295-299.
摘要:研究土地整理资源与经济效益定量评估方法,是分析土地整理经济社会效应的基础,也会对土地整理项目区域的选择和土地整治规划的编制提供指导作用。该文将土地整理的资源效益分为增产和增地效益,将经济效益分为直接经济效益和间接经济效益,采用理论分析与专家咨询相结合的方法,分别选取了评估指标,实现了指标评估的量化。同时选择北京市大兴区进行了实证研究,采用农户调查与统计年鉴数据分析相结合的方法,估算了大兴区土地整理的资源与经济效益。实证研究表明该文所建立的土地整理资源与经济效益的评估指标与方法具有科学性和可操作性,且评估结果说明大兴区土地整理的资源与经济效益数量相当可观。
2011, 27(3):300-308.
摘要:为研究不同预案下辛庄镇未来几十年的土地利用变化情况,基于高分辨率遥感影像获取辛庄镇四期土地利用历史数据,结合GIS空间分析技术,从城镇土地利用发展趋势、耕地保护和生态安全角度设计了目前趋势发展、城镇规划和基本农田保护、生态环境保护3种预案,对研究区土地利用变化进行相应约束,利用CLUE-S模型模拟不同预案下辛庄镇未来20 a土地利用变化过程,并从时空特征、空间格局和生态风险等方面对不同预案下的土地利用预测结果进行比较分析。结果表明,在设计的3种预案下,未来的村镇建设用地均将持续增加,其中目前趋势发展预案尤为显著,并以消耗大量的耕地资源为代价。不同预案下的土地利用变化特征、景观格局和生态安全存在明显的分异特征,综合比较结果表明城镇规划和基本农田保护预案是辛庄镇未来土地利用变化的推荐预案。CLUE-S模型模拟结果能较好地反映不同约束条件下的未来土地利用变化以及潜在生态风险,基于该模型的预案设计和空间模拟方法可很好地辅助土地利用规划决策。
2011, 27(3):309-315.
摘要:土地利用变化会对土地生态产生一定影响,土地利用生态效率可以从投入产出解释土地利用的生态影响,帮助实现土地利用成本最小化时生态价值的最大化。该文首先选用数据包络分析(DEA)的CCR-I模型,并确定土地利用投入产出指标,对31个省市区进行土地利用生态效率评价计算,获得土地利用生态效率值。其次基于土地利用生态效率值阐述土地利用生态效率的空间分布规律。最后依据优化原则优化设计DEA有效下土地利用投入与土地利用产出,并计算得到固定土地面积与GDP下实现DEA有效的调控因子改变值。研究结果表明,土地利用生态效率评价是可行的,土地生态效率在空间分布上与地区土地利用特征有一定的关系,土地利用可以通过投入产出优化实现土地利用生态效率DEA有效。
宋富强 , 康慕谊 , 郑壮丽 , 王令超 , 王国强 , 冯德显
2011, 27(3):316-324.
摘要:陕北地区自退耕还林工程实施以来,区域土地覆被发生巨大变化,退耕后土地利用/覆被分类有利于实现退耕前后土地利用/覆被动态监测,评价退耕还林工程进展程度。该文在前人分类系统的基础上,通过对研究区不同土地覆被类型分布特征的实地调查,首先构建了适合陕北地区的土地覆被分类系统;其次依照上述分类系统,以MODIS/NDVI数据、DEM数据和陆面温度数据为依据,采用决策树分类方法对2008年陕北地区土地覆被进行分类;最后采用野外调查数据和Google Earth高分辨率遥感数据,利用误差矩阵的方法对分类结果的整体精度和典型区域不同土地覆被类型的区分精度进行验证。结果表明,基于上述方法的土地覆被分类不仅反映了土地覆被分布的整体情况,而且不同的土地覆被类型之间也得到较好的区分。
2011, 27(3):325-330.
摘要:在“耕地分等和地化评估成果应该集成”的前提下,针对集成过程中的权重确定问题,该文提出权重搜索法,以最小二乘法计算集成结果的误差,并通过分析误差的变化趋势,确定耕地利用等和耕地环境健康等的权重取值范围。其中,考虑到等级数量对误差变化的影响,在数据基础不变的前提下,改变等间距,设计了3种等级划分方案,进行集成和误差分析。最后,该文以吉林西部某县为研究区,对提出的方法进行了实地验证。结果表明,研究区域内耕地质量综合等级评价中,耕地利用等权重的合理取值范围为[0.7,0.9],采用不同的等级划分方案进行集成,集成成果能够反映区域耕地质量的分布状况。
周 竹 , 李小昱 , 李培武 , 高 云 , 展 慧 , 刘 洁
2011, 27(3):331-335.
摘要:为克服板栗近红外光谱变量多、共线性强等缺点,该文对标准正态变量变换预处理后的板栗近红外光谱进行傅里叶变换,并用不同方法建模,提高识别精度。采用试探法提取近红外光谱傅里叶系数,建立了基于最小二乘支持向量机分类器的霉变板栗识别模型。当提取前35点傅里叶系数时,板栗的平均识别正确率为93.56%;构造GA-LSSVM算法,建立的霉变板栗识别模型所用傅里叶系数减少为13点,对测试集中合格板栗、表面霉变板栗和内部霉变板栗的平均识别正确率分别为95.89%、100%和98.25%,板栗的总体平均识别正确率提高到97.54%。为霉变板栗的识别提供了快速鉴别分析方法。
2011, 27(3):336-340.
摘要:该文探索了一种基于半导体气敏传感器阵列和随机共振信噪比分析技术的谷物霉变快速检测方法,试验测量了大米、小米、燕麦和红豆的霉变试验数据,输入分析系统处理并输出信噪比谱图,以基准信噪比特征值-82.5所包络的噪声宽度作为4种谷物样品霉变程度的数字化表征手段,可以直观的观察到每类样品的霉变过程。大米和小米样品在第4天检测时,就出现了较明显的霉变,燕麦样品在第7天出现霉变,而红豆样品在检测过程中未发生变化。该分析技术无需信号前处理手段,并且可以克服传感器基线漂移造成的干扰,系统响应速度快、重复性好,具有实际应用价值。
2011, 27(3):341-344.
摘要:在粮食质量等级评定中,黑胚粒存在的多少影响小麦的整体等级划分。该文以产自新疆和河南不同品种的710粒有黑胚的小麦、627粒破损小麦和1 167粒正常小麦为研究对象,采用彩色线阵CCD动态获取小麦图像,对原始图像进行多余背景去除、色偏校正、亮度变换以及形态学处理后,再对小麦图像单通道图像进行自适应双阈值分割,能有效的实现对小麦黑胚特征的分割。试验选择三种小麦进行特征提取以及模式识别,得到最佳分辨率分别为95.1%,96.0%和98.3%。结果表明该方法对小麦黑胚的识别具有良好的效果。
2011, 27(3):345-350.
摘要:为研究微波远红外耦合杀青工艺对绿茶品质的影响,试验分析了杀青时间、杀青功率和投叶量等因素对绿茶香气、滋味品质的影响,通过L9(34)正交试验设计,优化了绿茶微波远红外耦合杀青工艺,并与其他杀青方式进行了比较,结果表明:较佳的耦合杀青工艺为杀青功率微波10 kW +远红外6 kW,投叶量0.5 kg/min,杀青时间先微波1.5 min+后远红外1.5 min。此时杀青的茶叶香气滋味最好,感官品质总分达到91.40,茶多酚、儿茶素、咖啡碱、氨基酸、可溶性糖和芳香油质量分数分别达到17.24%、12.62%、3.10%、3.72%、4.64%、15.40×10-2 mg/g,香气滋味品质好于其他杀青方式,杀青时间是传统杀青的1/4~1/3,能耗成本是传统杀青的1/3~1/2。该杀青工艺克服了单纯使用微波杀青的不足,为绿茶加工生产提供参考。
严小辉 , 余小林 , 胡卓炎 , 余 恺 , 郑尹乐 , 李永杰
2011, 27(3):351-356.
摘要:为探讨半干型荔枝干在干燥前用超声波预处理对其干燥时间的影响,在单因素试验获得效果的基础上,进一步利用响应曲面分析法对超声波预处理条件进行优化,建立了数学回归模型;并对相关机理进行了初步探讨。结果表明:干燥前的超声波预处理能够缩短其干燥时间;预处理的优化条件为:超声频率40 kHz,超声时间32.6 min,超声功率 354 W;在优化条件下预处理后,荔枝干燥至其果肉湿基含水率约为32%时的预测干燥时间为15.65 h,而未处理荔枝所用时间需26.80 h;验证试验实测时间为15.93 h,表明数学回归模型所得的预测值与实测值有较好的一致性;电镜扫描结果表明超声预处理对荔枝内外果皮结构有明显影响,此结果可较好地解释超声预处理能够缩短荔枝干燥时间的机理。
2011, 27(3):357-361.
摘要:为了探讨葡萄籽提取物对无淀粉火腿肠保质期的影响,将葡萄籽提取物配成质量分数为0.05%、0.10%、0.15%和0.20%的溶液,添加于火腿肠中,于0~4℃贮藏,测定细菌总数、pH值等的变化。结果表明:在贮藏过程中,添加葡萄籽提取物火腿肠的感官品质明显好于对照样;处理样的细菌总数、pH值、挥发性盐基氮(TVB-N值)、硫代巴比妥酸(TBA值)和黄色值(b*)明显低于对照组,亮度(L*)和红色值(a*)明显高于对照组;葡萄籽提取物的浓度越高,对细菌总数、pH值、L*的影响越明显,但对TVB-N值、TBA值、a*和b*的影响没有明显规律;从生产成本和使用效果综合考虑,建议生产中使用质量分数为0.20%的葡萄籽提取物。
2011, 27(3):362-368.
摘要:为了解高CO2处理对采后蓝莓果实生理代谢的影响及其作用机制,该试验采用体积分数为99.9%的高CO2处理蓝莓果实48、96 和144 h,然后装入聚乙烯薄膜袋后松扎口,贮藏在1℃下。贮藏期间,分析测定了果实风味指数、呼吸速率、腐烂率、呼吸商、果肉乙醇含量和pH值、果实硬度以及与自由基形成和清除相关的多酚氧化酶 (PPO)、 过氧化物酶 (POD)、过氧化氢酶(CAT)和脂氧合酶(LOX)等酶活性。结果表明,高CO2处理48 h和96 h降低了蓝莓果肉的pH值,有效控制了腐烂率,保持了较高的果实硬度,诱导了POD活性升高并使LOX活性维持在较低水平,从而降低了蓝莓果实的呼吸速率,并使有效贮藏期延长到50 d 左右。144 h的高CO2处理对果实造成不可逆伤害,导致无氧呼吸发生,诱发了果实异味产生以及腐烂率的增加。研究结果表明,高CO2短时冲击用于采后蓝莓果实贮前的“休克冲击”处理,具有抑制果实生理代谢和保持品质的保鲜效果。
2011, 27(3):369-374.
摘要:为了优化酒糟干燥工艺,保证酒糟干燥后品质,选择微波间歇干燥方法进行试验研究。以干燥速率、能耗、品质为目标,利用隶属度的综合评分法对3个目标综合评分。根据响应面中心组合设计理论,用响应面法探讨了微波功率、糟层厚度、脉冲比对酒糟微波间歇干燥工艺的影响,建立了二次多项式回归模型,并对干燥工艺参数进行了优化。结果表明,3个因素对综合分的影响大小依次为:脉冲比>糟层厚度>微波功率;酒糟微波间歇干燥的最佳工艺参数为:微波功率为480 W、糟层厚度为2.78 cm、脉冲比为6.625,此时得到最大综合分为0.723。为进一步研究酒糟微波干燥设备及工艺提供了理论依据。
2011, 27(3):375-380.
摘要:为解决果蔬速冻加工产品冻结时间长、易发生干耗的问题,该研究采用了高压二氧化碳技术(high pressure carbon dioxide,HPCD)对双孢菇进行了速冻。原料在热烫钝酶的基础上,通过单因素试验和正交试验,结合速冻产品感官评价试验对速冻工艺参数进行了优化。结果表明:HPCD速冻双孢菇最佳工艺参数为处理釜初温6℃、处理釜设定压力7 MPa、卸压时间4 min,且卸压时间为影响速冻产品品质最显著因素。HPCD速冻技术具有良好的工业化前景。
2011, 27(3):381-387.
摘要:为了探索延长鲜切黄瓜货架期,提高其贮藏品质及食用安全性的有效方法,该文研究了热激处理(热水)对鲜切黄瓜贮藏过程中品质及微生物的影响。结果表明,热激处理能够有效减缓鲜切黄瓜贮藏过程中脆度、含水率、可溶性固形物和维生素C含量的降低,推迟腐烂的发生,使产品在贮藏过程中保持优良品质。48~49℃热激处理10 min效果较好,处理后的鲜切黄瓜5℃下贮藏9 d仍具有商品价值。鲜切黄瓜在5℃贮藏过程中,菌落总数、大肠菌群、霉菌及酵母菌的数量会逐渐增加,而金黄色葡萄球菌自始至终不存在。48~49℃,10min的热激处理有效地减少了鲜切黄瓜中大肠菌群、霉菌及酵母菌的数量,并对其后来的增殖起到了明显的抑制作用。初步研究表明,热激处理可诱导鲜切黄瓜对微生物的抗性,进而延缓贮藏期间微生物的增长。