摘要:在中国农业现代化建设中,影响农业资源可持续发展的主要因素是土、种、肥、药、水。精准耕整技术、精准播种技术、精准施肥技术、精准施药技术和精准灌溉技术是提高农业资源利用率的几项关键技术。提高农业机械化水平,是促进农业资源可持续发展的重要途径之一。该文介绍了提高农业资源利用率的机械化精准作业关键技术与机具。为了进一步发挥农业机械化在提高农业资源利用率、促进农业可持续发展中的作用,该文建议:进一步加强农机农艺融合,加强相关基础理论研究；进一步加强相关关键技术的研究；进一步加强相关机械与装备制造的自主创新能力；进一步加强推广应用。

摘要:钵苗移栽具有提高产量,增大精品粮种植面积等优点,该文作者基于双曲柄五杆水稻钵苗移栽机的结构形式,针对重要传动部件进行改进,开发了基于B样条拟合曲线的轻简化水稻钵苗移栽机构——拟合齿轮五杆水稻钵苗移栽机构。对该机构进行拟合齿轮节曲线传动分析,建立移栽机构运动学模型,运用matrix laboratory(MATLAB)中GUI平台开发出了水稻钵苗移栽机构辅助分析与参数优化软件,通过软件优化得出一组能够满足钵苗移栽要求的结构参数。建立三维模型,并通过automatic dynamic analysis of mechanical systems(ADAMS)进行虚拟样机仿真,初步验证机构的合理性。加工移栽机构核心部件,装配并在试验台架上进行试验研究。通过对移栽机构的试验台架试验,验证了移栽机构参数的合理性和有效性。以秧夹开口开度、秧夹夹持力、取秧频率为因素,以伤秧率和漏秧率为评价指标,选取二次回归正交旋转组合试验的方案,运用Design-Expert 7.0软件进行分析,得到的分析结果进一步验证了拟合齿轮五杆移栽机构的合理性。

摘要:非标准化执行机构的雅可比矩阵和连杆坐标系往往难以确定,导致任务空间的定位性难以分析。论文提出并证明综合型定位方法的充分必要条件,即完成多种特别定位任务的充要条件；用反向传播的多层感知人工神经网络(MLP, multilayer perceptron neural network)求解逆运动学模型,在笛卡尔空间,把执行机构D-H(denavit-hartenberg)参数作为训练集,对神经网络进行训练；定义一个函数,判断执行机构定位到目标点的性能,即可定位性。经仿真验证,神经网络求解逆运动学模型,较传统方法缩短了计算时间,计算效率提高20%,精度提高2.4%,可定位性最小值为0.96,最优运动学函数值4.0349×1014。

摘要:为精确定量机插晚稻适宜的群体起点,合理利用分蘖成穗,以3个晚稻(H优518、H优159和五优308)高产品种(组合)为材料,研究了机插晚稻分蘖成穗特性及基本苗公式参数。结果表明,机插晚稻1次分蘖集中在主茎第3～7叶位,第3～6叶位为分蘖发生与成穗的优势叶位；2次分蘖在3/0～5/0上均有发生,但成穗以1/3和1/4为主；主要依靠1次分蘖成穗,2次分蘖成穗较少；单株分蘖成穗数4.5个左右；主茎及优势蘖位穗部性状较好,穗粒结构协调,产量较高,对群体产量贡献大。晚稻在4叶1心期机插,移栽分蘖缺位叶龄(bn,blemish number)为0.7～0.8,校正系数(a)为0.6左右,有效分蘖发生率(r)在0.8左右。生产中机插晚稻应在保证合理基本苗的基础上,争取分蘖早生快发,在充分发挥1次分蘖的分蘖成穗优势的同时,合理利用低位2次分蘖成穗,以获取适宜的穗数而实现高产。该研究揭示了高产条件下机插晚稻分蘖成穗规律及基本苗公式参数,为大面积生产中机插秧基本苗精确定量及分蘖高效利用提供技术参考。

摘要:为实现复杂机械式排种器智能化虚拟装配,集成2B-JP-FX系列双腔复合种盘机械式精密排种器的创新成果与专业知识,缩短设计与研发周期,该文提出了一种基于装配物元标识的智能装配系统。以双腔立式复合圆盘型号排种器为具体研究对象,分析各零部件间的装配关系,明确装配物元组成,完成装配物元的语义信息编码和装配参考的建立。基于CATIA(computer aided three-dimensional interactive application计算机辅助三维交互应用)的二次开发技术,以Visual Basic为开发语言,设计一种适用于物元标识的人机交互平台,可实现对装配语义集的提取与分析,将装配语义信息转化为装配约束,智能引导完成虚拟装配。测试结果证明了该系统的可行性和有效性,为2B-JP-FX系列排种器的研发提供了先进的虚拟仿真手段,也为机械装备数字化资源库奠定了技术基础。

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。

摘要:针对传统深松方式存在深松影响范围小、程度不均匀、能耗大的问题,该文基于气压劈裂原理与技术,提出了一种新的旱作耕地深松方式-气压深松,即向耕地土壤中注入高压气体,利用气压劈裂原理与技术使土壤内形成裂隙从而实现土壤深松的新方式。并以土壤孔隙度、土壤孔隙度提升率和土面抬升量为评价指标,通过模拟试验,研究分析气压深松方式的效果得出:气压深松使土壤中空气的比例增大、土壤体积膨胀、土面抬升,高压气体在土壤内部形成裂隙,土壤孔隙度大面积变大。表明气压深松可有效打破犁底层,具有良好的深松效果。另外,气压深松与传统的铲式深松相比,具有深松影响范围大、深松程度高、深松均匀等特点。

摘要:为解决高寒地区饲草料短缺和无法种植常规饲草的矛盾,该文设计试制了一套简易植物工厂。在10 m2的彩钢房内设计安装了8组不锈钢牧草生产架,通过半自动化控制集装箱式牧草生产车间内植物生产所需的温度、湿度、光照、营养液循环等环境条件,实现了在高寒地区连续、快速、高效、节水环保地生产牧草的目的。生产试验结果表明,设施设备能够满足高寒地区牧草工厂化生产的需要,玉米生产的最佳播种量为450 g/盘,经过9 d生产周期后可收获1 891.5 g新鲜玉米饲草,按此产能每年收获36茬牧草计算,在此集装箱式车间内每年可生产优质新鲜牧草16.33 t。

摘要:为了给苎麻收割机的研制提供切割理论基础,该文进行了苎麻茎秆切割参数的试验研究。该文利用自行设计的试验台架进行苎麻茎秆的切割试验,研究往复式单动刀及双动刀切割器不同刀片几何参数(刀片长度、刀刃类型)、不同切割线速度和不同茎秆喂入速度对切割性能(切割功耗、切割质量和综合评分值)的影响。根据各个因素特点,论文采用多因素正交试验的方法确立两水平因素(刀刃类型、刀片长度和动刀组数)的最优水平组合,然后固定两水平因素的最优水平组合,以切割线速度和茎秆喂入速度为试验因素进行二次回归正交旋转设计试验来获得因素的最佳参数。根据多因素正交试验结果,采用往复式双动刀切割器,选用锯齿刃长刀片(120 mm)为最优水平组合。根据二次回归正交旋转设计试验结果,当切割线速度为0.878 9 m/s、茎秆喂入速度为0.862 4 m/s时,单位长度割幅切割功率最小,为281.408 4 W；当切割线速度为1.161 4 m/s、茎秆喂入速度为0.711 7 m/s时,单位面积切割失败株数最少,为5.691 1株；当切割线速度为1.092 0 m/s、茎秆喂入速度为0.722 9 m/s时,评分值最高,为86.7180分。综合试验结果,苎麻切割试验理论最佳水平组合为:切割线速度1.092 0 m/s、茎秆喂入速度0.722 9 m/s,采用往复式双动刀切割器,选用锯齿刃长刀片(120 mm),此时单位长度割幅切割功率为318.814 5 W,单位面积切割失败株数为6.006 4株。研究结果为后续苎麻收割机切割部件的研制以及切割行走速比的选择提供了基础理论数据。

摘要:为探究联合收割机驾驶员的疲劳变化规律,应用RM6240C多通道生理信号采集系统,在约翰迪尔S660型联合收割机上进行了驾驶疲劳监测试验,采集了10名驾驶员120 min收获驾驶的心电数据。选取非线性动力学指标样本熵作为疲劳监测的特征参数,分析样本熵随驾驶时间的变化规律,确定驾驶疲劳发生时间段,对比不同作业环节的疲劳程度。结果表明:样本熵值随驾驶时间的增加呈下降趋势；样本熵值与主观驾驶疲劳程度的皮尔逊相关系数为-0.824,两者显著负相关；根据样本熵值判定,驾驶疲劳于50 min后开始出现,100 min后疲劳程度加深；转向行驶阶段比直线行驶阶段的驾驶疲劳程度高。基于样本熵的驾驶疲劳判定方法可客观的反映联合收割机驾驶员的体力和精神疲劳状况。

摘要:针对水质监测系统单点定位测量范围有限,多点定位测量成本高的问题,设计了一种自动导航游弋式水质监测系统。首先,采用CC2530芯片作为游弋船的运动主控制器和小船的遥控控制器,其中船上的CC2530模块作为Zigbee网络的汇聚节点,遥控器中的CC2530模块作为终端节点,通过遥控器实现测量船的现场手动路线示范遥控；其次,将小船运动控制芯片,数字传感器和GPS定位模块通过485总线连接到GPRS模块,再通过GPRS网络将信息上传到服务器,服务器对水质参数信息进行解码还原存入数据库,对各测量点GPS地理信息进行存储,自学习出合理的自动导航测量路径；最后,自动方式下,根据自动导航测量路径,测量船自动运行,服务器与Android客户端进行数据交互,实现对水质信息的多点移动监测。该系统不仅增加了测量范围,也降低了测量成本,可以广泛用于水产养殖、江河管理和城市供水的水源取水口的水质安全监控。

摘要:果蔬冷藏环境对库内温湿度及速度场的均匀性有较高要求,采用冷风机加均匀送风管道的形式可以更好地满足果蔬贮藏的条件。该文针对某200 t苹果冷藏库,研究了库内装设与不装设均匀送风管道时库内的温度场、速度场及相对湿度场的分布情况。文中建立了冷风机(加均匀送风管道)-货物-库内空气环境的气体流动、传热与传质的三维耦合数学求解模型。在冷风机送风速度为5.24 m/s,送风温度为271.15 K,送风相对湿度为90%的条件下,数值模拟研究了冷藏库内速度场、温度场及相对湿度场,并通过计算不均匀系数及空气分布特性指标(air diffusion performance index, ADPI)对流场特性进行了评价。结果显示,当库内装设均匀送风管道时货物区速度不均匀系数比不设送风管道时降低22.65%,温度不均匀系数降低20%,相对湿度不均匀系数降低22.73%,空气分布特性指标增大11.13%。因此,装设均匀送风管道时库内速度场、温度场及相对湿度场均更加均匀。

摘要:为探究基于高频电磁阀的变量喷雾特性,该研究采用高频、对信号快速响应的电磁阀设计了高于20 Hz的脉宽调制(pulse width moderation, PWM)变量喷雾系统；针对农业施药作业上常用ST标准扇形和IDK防飘喷头,测试了不同频率和占空比对流量、雾滴粒径、雾化过程、纵向沉积分布均匀性的影响。结果表明,在高频下,流量与占空比呈线性关系,随着频率的增大,流量线性区间减小,增大压力和频率,可以有效增大流量调节倍数,30 Hz时最大可达10倍；PWM喷雾时,瞬间雾滴粒径发生周期性变化,增大频率,雾滴体积中值中径(volume medium diameter,VMD)平均值受占空比的影响变小,占空比增大,VMD有减小的趋势,对于ST110-02号喷头各频率下VMD从占空比20%~100%下降了100 μm；沉积试验中,频率和占空比都会影响沉积均匀性,对于IDK120-04号喷头,占空比为40%时,30 Hz下的C.V(coefficient of variation)值较15 Hz减小了6.07%；15 Hz时,IDK120-02和04号喷头在占空比40%到100%变异系数分别下降了11.75%和18.31%；30 Hz时,两喷头在占空比40%到100%变异系数分别下降8.72%和12.24%,并且,ST喷头沉积均匀性优于IDK喷头。该研究为高频电磁阀在PWM变量施药系统中的应用及参数选择提供理论基础。

摘要:浓缩风能装置是浓缩风能型风力发电机组的主要部件之一,其结构直接影响机组输出功率的大小。为了提高浓缩风能装置的浓缩效率,以浓缩风能装置为研究对象,应用三维建模软件与CFD(computational fluid dynamics)软件建立了几何模型与网格模型。基于上述模型,提出应用数值模拟方法对浓缩风能装置内部流场进行仿真分析,并通过比较分析不同湍流模型下的内部流场特性,得知标准κ-ω湍流模型更加适用于浓缩风能装置内部流场仿真。基于上述浓缩风能装置模型和湍流模型,分别对不同尺寸参数的浓缩风能装置内部流场特性进行仿真分析,得到了扩散角对浓缩风能装置内部流场特性的影响比收缩角、中央圆筒长度的影响大的规律,此规律为浓缩风能装置结构优化与设计提供了依据,优化后的结构能明显提高风能品质和风电机组输出功率。

摘要:颗粒捕集器(diesel Particulate filter,DPF)是目前公认的最有效的柴油机排气颗粒物后处理装置,为了去除DPF内部沉积颗粒,实现DPF再生,采用提高排气温度或催化燃烧的方法来促进颗粒物燃烧。该文采用环烷酸铈溶剂作为燃油催化再生添加剂(fuel borne catalyst,FBC),对柴油机DPF的再生平衡温度、压降特性和燃烧灰烬等进行试验研究。试验结果表明:DPF再生平衡温度因FBC的催化作用从500 ℃以上下降到约450 ℃,从而增加了颗粒捕集器的颗粒储备能力,并能够有效再生；柴油机燃油消耗率随着排气背压的增加而上升；燃用FBC测试燃油时DPF前后压差较纯柴油上升缓慢,其达到排气背压再生阀值的周期变长；同时,随再生次数的增多,再生后DPF的前后压差呈线性增加,捕集效率却逐渐提高。该文采用燃油添加剂可以明显降低颗粒的着火点。结合电加热装置,可有效提高DPF的再生效果,有效过滤柴油车尾气中的颗粒物,对柴油车尾气净化及环境保护具有十分重要的意义。

摘要:为深入了解添加含氧燃料和废气再循环技术(exhaust gas recirculation,EGR)共同作用对颗粒结构及分形特征的影响,运用颗粒分级采样装置采集了EGR率分别为0、10%、20%时,柴油机燃用正丁醇质量百分比为10%的正丁醇/柴油混合燃料(N10)的燃烧颗粒(N10EGR0、N10EGR10%、N10EGR20%),通过电镜试验和图像处理技术,开展了不同EGR率对正丁醇/柴油燃烧颗粒的影响研究,分析了颗粒群的微观结构、平均粒径、分形维数,基本碳粒子的层面间距、微晶尺寸等物理结构参数的变化规律,结果表明,N10EGR0、N10EGR10%、N10EGR20%燃烧颗粒群整体呈现团簇状结构,颗粒粒径范围主要集中在30~70 nm之间,呈正态单峰分布；随着EGR率的增加,粒径范围向大粒径方向移动,平均粒径逐渐增大,N10EGR20%与N10EGR0相比,平均粒径增大约为19%；计盒维数逐渐减小,表明颗粒间的团簇程度逐渐减弱。不同EGR条件下的基本碳粒子结构相似,呈指纹状球形碳层结构,随EGR率的增加,基本碳粒子的内核碳层排列无序性和外壳石墨晶体结构无规则性增强,平均层面间距和弯曲度逐渐增大,微晶尺寸逐渐减小。该研究为含氧燃料与EGR共同作用对颗粒的形成机理以及降低柴油机颗粒排放的措施提供理论参考。

摘要:高分子保水剂(super absorbent polymer,SAP)是一种具有高吸水和保水能力的高分子聚合物,应用土壤具有水肥保持和土壤改良等多重效应,近年在农业生产、水土保持和污染治理中应用受到重视。该文通过作者多年研究积累和文献综合分析,回顾了高分子保水剂发展历程,提出其效应原理的理论体系,包括保水剂自身吸水、保水和释水原理,保水剂促进土壤改良和保持效应原理；保水剂提高肥料等农化产品利用效率原理；保水剂调节植物生理节水效应原理和固化土壤重金属效应原理。此外,文章对保水剂在农业水肥保持与高效利用、土壤重金属污染治理等方面的研究进展进行了系统分析,并根据其存在问题,指出加强新型产品研制及其应用基础研究,加快应用技术推广是保水剂发展的主要方向。

摘要:灌区多水源灌溉系统中存在许多不确定性因素,随着系统环境的变化及不确定性因素的影响,导致其配水过程具有动态特征。针对灌区多水源灌溉系统的配水特点,该文建立基于区间多阶段随机规划的灌区多水源优化配置模型。同时,考虑灌溉水对作物产量的影响,引入水分敏感指数权重系数,并以黑龙江省和平灌区水稻不同生育阶段灌溉水资源优化配置进行实例研究。结果表明,在不同来水情境下,管理者可根据各个生育阶段水分敏感指数权重系数,判断作物不同生育阶段的需水敏感程度,当来水情境的来水量多时,会产生余水量,可调配给下一生育阶段；当来水情境的来水量少时,管理者可在减少灌溉水量与增加外调水之间进行权衡,并根据需水关键期与需水非关键期做出决策,使水资源在作物生育阶段间及作物生育阶段内进行分配,实现灌区多水源灌溉系统的动态配水。该模型的应用在确保作物产量的同时,使灌溉水资源在作物各个生育阶段进行合理配置,有效地避免了水资源浪费,对提高灌溉水利用效率、保证水资源的可持续利用具有重要意义。

摘要:该文以深圳市城市供水系统中的公明供水调蓄工程为例,对区域水资源的合理配置和高效利用展开研究。工程中公明水库被用作城市供水的储备水源,以防止连续枯水年份或发生水污染等严重事件对城市供水构成的巨大威胁。为此,充分考虑调蓄工程的供水运行特点,将调蓄工程中的水库群聚合为“虚拟水库”,并建立调蓄工程的引水与供水调度模型；调度模型以引水量最小和公明水库换水量最大为目标函数,采用多目标遗传算法NSGA-II对引水与供水调度模型进行优化求解。在此基础上,采用模糊优选方法在Pareto优化解集空间中寻找满意解,并选择3个代表解对调蓄工程的供水进行模拟。对比与分析模拟计算结果,表明优化调度模型能够高效利用外流域引水资源和提高公明水库的水量交换。

摘要:为揭示加气频率和滴灌带埋深等对甜瓜产量、品质及水分利用效率的影响,以甜瓜(陕甜一号)为研究对象,采用追加正交试验设计,研究不同加气频率、地下滴灌带埋深及灌水控制上限对大棚甜瓜果实形态、产量、品质及灌溉水分利用效率的影响。结果表明:对果实形态、品质及产量影响的大小顺序依次为加气频率、滴灌带埋深和灌水控制上限。对水分利用效率的影响大小顺序依次为灌水控制上限、加气频率和滴灌带埋深。根区加气能够显著改善果实产量及品质,滴灌带埋深为25 cm,每天加气1次品质及果实形态指标最好,产量最高。灌水量控制在田间持水量的80％时,果实可溶性固形物含量最高,但灌水量为70％田间持水量时,可溶性总糖、产量、水分利用效率最高。综合考虑,最优处理组合为滴灌带埋深25 cm,每天通气一次,灌水控制上限为70%田间持水量。

摘要:为了有效缓解黄土旱塬区苹果园深层干燥化,保证苹果产业的可持续发展,该文选取甘肃镇原盛果期苹果园,连续6 a定位测定了黑色地膜覆盖和黑色地膜覆盖+立体化入渗对苹果产量、新梢生长量和土壤含水量等指标。分析了6 a不同处理苹果产量、形态指标和不同生育期果园0~500 cm土壤相对水分亏缺指数的变化,研究结果表明:黑色地膜覆盖+立体化入渗较对照平均增产16.49%,优果率增加8.91%；300~500 cm土壤含水量较对照增加0.50～2.63百分点,降水入渗深度达到了480 cm,在60~500 cm水分相对亏缺指数为-0.05~-0.12,最大补偿区域为200~300 cm,水分补偿为春季花期和收获期。因此,黑色地膜覆盖+立体化入渗技术提高了果树产量与优果率,改善了果园深层水分状况,缓解土壤深层干燥化。

摘要:产量和耗水量是作物节水高产栽培的参考依据。该文采用改进的模糊综合评判模型,从种植方式、灌水处理2个层次和7个指标对冬小麦的耗水量和产量进行了模糊综合评价。结果表明:在宽垄种植、水分处理为70%的控制下限的条件下,小麦的水分生产效率最高,即水分处理为田间持水量70%的宽垄种植方式为最优种植模式。水分处理为田间持水量70%的宽垄种植和水分处理为田间持水量60%的宽垄种植处理的水分生产效率分别为1.91、1.88 kg/m3,两者相差仅为0.03 kg/m3。因此,当水资源较充足时,种植灌溉方式采取水分处理为田间持水量70%的宽垄种植处理模式；当水资源较匮乏时,种植灌溉方式采取水分处理为田间持水量60%的宽垄种植处理模式。模糊综合评判方法得出水分处理为田间持水量70%的宽垄种植方式,冬小麦产能最优,与大田试验得出的结论相吻合,故而模糊综合评判方法可以应用于节水灌溉评价方面。

摘要:为选择适宜双季稻地区机插育秧床土,以双季杂交早稻组合金优299以及杂交晚稻组合天优122为材料,采用田间试验方法,研究分析了水稻干细土、菜园干细土及旱地干细土等不同类型床土对双季机插稻秧苗素质及产量的影响。结果表明,从秧苗素质及大田产量来衡量,3种类型床土育秧优势排序为,菜园干细土>水稻干细土>旱地干细土。具体来说,菜园干细土处理秧苗的根系多而发达,茎基宽而百苗干重大,秧苗健壮成秧率高,成秧率比其它两处理分别平均高3.53%、4.23%；漏蔸率低,机插质量好,漏蔸率平均分别低于其它两处理达3.5%、2.5%；活棵返青快,基本苗充足,有效穗多产量高,实际产量平均分别高于其它两处理达5.40%、7.10%。综上所述,菜园土是在江西等地区比较理想的机插双季稻育秧床土。

摘要:以北疆绿洲区棉田表层土壤为研究对象,利用国产HJ-1A/1B卫星CCD多光谱数据对裸土有机质空间分布格局进行研究。通过分析多光谱数据不同波段的光谱反射率及其变换形式与实地采样得到的土壤有机质含量的相关性,探寻适合绿洲区棉田表层土壤有机质含量快速反演的敏感波段及参数,并针对不同参数分别建立一元线性、二次、三次、对数、倒数、幂函数、生长型、S型回归模型,以及多元回归模型；对生成的模型进行综合对比分析,获取北疆绿洲区棉田表层土壤有机质含量的最佳反演模型,从而实现整个研究区土壤有机质空间格局的遥感反演。结果表明:HJ卫星多光谱数据4个波段的反射率均与土壤有机质含量存在显著的相关性,第3波段的倒数与土壤有机质含量相关性最为显著；且以第3波段光谱反射率作为因变量得到的三次线性回归模型对土壤有机质含量进行反演的效果最佳；通过空间布局反演得到研究区土壤有机质空间分布整体呈现南北两端有机质含量较高,中部有机质含量较低的格局。该研究表明虽然与黑土有机质含量具有差别,但是遥感技术仍能够作为绿洲区土壤有机质含量空间布局反演的方法,为遥感技术在土壤参数监测中更好的发挥作用提供理论支持,同时也为新疆棉田生产管理和农田可持续利用提供科学依据。

摘要:为了对鸡种蛋孵化早期胚胎进行性别鉴定,构建了高光谱图像采集系统,在400～1 000 nm 范围内获取94枚种蛋孵化0～12 d的高光谱透射图像。分别在胚胎的圆头、中间、尖头3个部位选择感兴趣区域(region of interest,ROI),获取400~1 000 nm波段的响应信号,构建了支持向量机(support vector machine,SVM)、偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLSDA)和人工神经网络(artificial neural network,ANN)的鸡胚胎性别鉴定模型,并比较了不同孵化时间雌雄胚胎的鉴别准确率。试验结果表明,SVM模型、PLSDA模型和ANN模型均对孵化第10天种蛋中间部位检测效果最好。随后通过分析第10天种蛋中间部位光谱响应的差异,选取600～900 nm的光谱值构建胚胎性别鉴定模型,结果发现,3种模型的判别准确率均有上升,SVM模型和PLSDA模型预测集样本判别准确率均为75.00%,ANN模型预测集样本判别准确率达到82.86%。其中,ANN构建的种蛋孵化胚胎性别检测模型的整体效果优于SVM模型和PLSDA模型。结果表明高光谱图像技术在检测鸡种蛋孵化早期胚胎性别方面有一定效果,但种蛋蛋壳的个体差异会对鉴定准确率造成一定影响。

摘要:为在加工前将黄曲霉毒素超限的带衣花生米从原料中剔除,参照已有的色选系统,提出一种依据黄曲霉毒素含量超限带衣花生米的专属荧光信号进行逐粒分选的技术构想。采用Cary Eclipse荧光分光光度计测定100粒外观具有代表性的带衣花生米表面的紫外-荧光规律,通过与免疫亲和层析净化荧光光度法(GB/T18979-2003)检测结果对比,判定了黄曲霉毒素超限带衣花生米的荧光光谱特征；通过绘制450/490、460/490荧光强度比值的箱线图,评估了表面荧光法判断黄曲霉毒素超限带衣花生米的准确率；在搭建的荧光成像系统上,对黄曲霉毒素超限带衣花生米进行了荧光成像。检测发现,在365 nm波长激发下,黄曲霉毒素超限带衣花生米在420～460 nm处有荧光峰；以450/490荧光强度比值为依据剔除超限值带衣花生米的判断准确率为81%；a.u.＞40的带衣花生米可在图像中呈现亮蓝荧光光斑。表明表面荧光信号可作为带衣花生米在线、无损、逐粒分选的专属光学信号,用于黄曲霉毒素超限带衣花生米的剔除。

摘要:为了实现霉变稻谷脂肪酸含量无损、快速检测,该文研究应用可见/近红外光谱技术检测霉变稻谷的脂肪酸含量。考虑到直接选用霉变稻谷可见/近红外光谱数据构建脂肪酸含量预测模型存在建模费时、预测失准等问题,研究提出了霉变稻谷脂肪酸含量的可见/近红外优化校正模型。研究中通过光谱-理化值共生距离(sample set partitioning based on joint x-y distance, SPXY)算法结合偏最小二乘法初步分析了不同校正集样本预测霉变稻谷脂肪酸含量的差异；利用连续投影算法(SPA)提取了反映霉变稻谷脂肪酸含量变化的特征波段；采用偏最小二乘法(partial least square, PLS)和多元线性回归法(multivariable linear regression, MLR)分别建立了基于特征波段光谱反射值的霉变稻谷脂肪酸含量预测模型,并对比分析了采用SPXY样本集划分的模型预测效果。结果表明:采用SPXY法筛选出的65个校正集样本分布与初始校正集相近,脂肪酸含量变化范围为18.55～127.26 mg,其标准差为32.39；SPA算法最终从256个全光谱波段中优选出9个特征波段,实现了光谱数据的压缩；分别建立的SPXY-SPA-PLSR模型和SPXY-SPA-MLR模型预测霉变稻谷脂肪酸含量相关系数RP为0.922 1和0.915 9,预测均方根误差RMSEP为13.889 3和14.261 0；SPXY筛选校正集所构建模型预测精度与初始校正集所建模型相当,但校正集样本数量减少为初始校正集的41%,运算时长缩短为初始样本集的32%,提高了模型的校正速度。

摘要:为研究聚苯乙烯型砖复合墙的保温蓄热特性,对聚苯乙烯型砖复合墙日光温室的室内外气温,后墙表面太阳辐射照度及其内部温度进行了测试分析。聚苯乙烯型砖复合墙由24 cm填充混凝土聚苯乙烯型砖、45 cm填土和5 cm混凝土板复合而成。测试结果表明,聚苯乙烯型砖复合墙内表面温度在阴天和晴天保温被闭合期间分别较室内气温高(2.5±0.2)℃和(5.4±1.4)℃。该墙体在阴天和晴天的放热区域分别为17 cm和30 cm,低于填土与混凝土板的厚度。填充混凝土聚苯乙烯型砖的热阻达到了2.93 m2 K/W,是当地日光温室后墙低限热阻的2倍。该结果表明聚苯乙烯型砖复合墙填土厚度及聚苯乙烯型砖热阻可满足墙体放热及保温的需求。另外,模拟结果表明,在同等室内外气温和墙体内表面太阳辐射的条件下,聚苯乙烯型砖复合墙在晴天和阴天保温被闭合期间的内表面温度与黏土砖夹心墙(24 cm黏土砖+10 cm聚苯板+24 cm黏土砖)相近。因此,聚苯乙烯型砖复合墙体保温蓄热性能良好,可用于取代黏土砖夹心墙。

摘要:溶液除湿装置是太阳能空气预处理分级溶液集热/再生系统的重要组成部分,预测填料预除湿器空气出口参数变化是这种新型溶液再生系统设计时必须考虑的。文章通过定义湿度效率和等焓率预测填料型溶液除湿器的空气出口参数,采用实验和理论相结合的方法,分析影响湿度效率和等焓率变化的因素。发现当液气比小于2.0时,溶液和空气入口参数变化对湿度效率影响显著；溶液和空气入口温度对等焓率影响大；随液气比增加,湿度效率增加,等焓率下降。文章最后通过线性拟合方法得到湿度效率和等焓率的数学表达式,为太阳能空气预处理分级溶液集热再生系统理论建模提供理论基础。

摘要:为了探究微电流电解技术去除养殖水体中氨氮的效果,试验以盐度为30‰(质量分数)人造海水为对象,设置了循环水温度、流速和电流密度3个参数以及对应参数的3个水平,探究其对氨氮去除率的影响。试验结果表明,在试验设置的温度(18、25、32 ℃)和流速(100、300、500 mL/min)条件下,循环水温度和流速的变化对氨氮去除率影响并不明显。试验设置的电流密度(20、40、60 A/m2)条件下,对氨氮去除率有明显作用,且电流密度越大,单位时间内氨氮去除速率越快。正交试验确定了最优去除条件为电流密度、水温和流速分别为40 A/m2、32 ℃、500 mL/min。通过能耗分析可知,在设定的参数范围内,不同温度条件下最低能耗条件为电流密度40 A/m2、流速300 mL/min,最低的能耗为21.26 Wh/kg。研究结果可以为微电流电解在海水循环水养殖中氨氮降解提供参考。

摘要:为探讨不同强度高温对南高丛蓝莓叶片气孔特征及其气体交换参数的影响,利用人工气候箱设置4个温度处理:对照(25 ℃)、轻度高温(30 ℃)、中度高温(35 ℃)和重度高温(40 ℃)对两年生南高丛蓝莓(Vaccinium corymbosum L.)幼苗(海岸、奥尼尔及蓝脊)进行为期90 d的光照培养实验。研究结果表明:高温增加海岸和蓝脊叶片的气孔密度,但对奥尼尔的气孔密度无影响。中度高温增大奥尼尔和蓝脊叶片气孔的长度、宽度和面积,但海岸的气孔长度比轻度高温减小23.5%(P<0.05)。高温使奥尼尔的气孔空间分布更加规则,而对海岸和蓝脊的影响不大。3个品种的叶片净光合反应速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均随高温强度先升高后降低,但其最大值随品种发生变化。研究结果表明,南高丛蓝莓具有调整气孔结构特征和优化气孔空间分布格局提高其气体交换效率的功能,但在品种间存在较大的差异,最终导致气体交换参数对高温产生不同的响应,尤其表现在抵抗极端高温能力方面。结果有助于从叶片气孔特征变化角度深入理解不同高温强度对南高丛蓝莓气体交换产生影响的潜在机理,为蓝莓耐高温胁迫选育及引种栽培工作提供理论支持。

摘要:随着粮食全球化趋势和中国粮食安全战略调整,准确了解中国和国外主要粮食作物生产状况、产量变化及其气象灾害风险水平,对于气候变化背景下保障中国粮食安全和国家“农业走出去”战略实施具有重要意义。该文以全球主要粮食生产国粮食产量资料为基本资料,通过作物气象产量分离对全球主要粮食作物的产量变化进行了研究；用新构建的减产概率系数pc和平均减产率d、减产率变异系数v定义了综合气象灾害风险指数Pw,根据Pw≤2.0、2.0＜Pw≤4.0和Pw＞4.0将全球粮食主产区划分为气象灾害低风险区、中风险区和高风险区。研究结果显示,法国、德国和中国的小麦、美国、巴西、阿根廷的玉米和大豆、中国和越南的水稻产量水平在近50多年提升迅速,但区域差异明显。加拿大和澳大利亚小麦、美国玉米、巴西和阿根廷大豆的Pw超过4.0,为气象灾害高风险区；俄罗斯和中国小麦、巴西和阿根廷玉米、美国和中国大豆、印度水稻的Pw介于2.0和4.0,为中风险区；美国、德国、法国和印度小麦、中国玉米、中国、越南和泰国水稻的Pw小于2.0,为低风险区。文中方法能够直观评估全球粮食产区粮食生产水平和综合气象灾害风险,对宏观了解和认识国内外粮食生产状况具有借鉴意义。

摘要:竹是中国重要森林资源,利用过程中约有60%～70%的废弃物产生,造成资源的极大浪费。竹废弃物中约含65%的纤维素类物质、23%的木质素以及其他营养成分或功能性成分,可直接利用、传统加工利用和工业化利用,主要产物有材料、生物质燃料、竹炭、竹醋液、药品或保健品、食用菌、肥料、饲料等。今后需加强原料的搜集与预处理、纤维素与木质素等主要成分的充分利用、功能性成分的产品研发、专用设备研发、加工工艺和技术改进、提高产品附加值、精深加工产品研发等方面工作,以利于竹废弃物资源化利用的产业化,真正实现竹资源的“零”剩余,全面提升竹的价值和功能。

摘要:针对生物质成型燃料燃烧特性,通过优化设计和试验研制出适合生物质成型燃料燃烧的专用链条蒸汽锅炉,该锅炉为单锅筒纵置式布置,采用新型链条炉膛结构。试验得出,锅炉的燃烧效率达96.7%,热效率达83.2%,锅炉排烟中CO、NO_x、SO₂、烟尘含量分别为360×10-6、116×10-6、44×10-6、26.4 mg/m3,表明锅炉的燃烧效率、热效率较高,锅炉消烟除尘性能较好,排烟中的烟尘、氮氧化物及SO₂含量低,符合国家锅炉的污染物排放标准要求。

摘要:针对前期研究中发现秸秆床反应器内秸秆在发酵后期上浮、进水短流等问题,采取在秸秆床反应器内增加导气管、在秸秆捆底部预留缓冲空间以及2种方式组合的方式,研究改进措施对秸秆床反应器及整个发酵系统产气、化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)去除等的效果。结果表明:直接以打捆秸秆为固定相,以猪粪废水为流动相的处理在猪粪废水有机负荷为2.13 kg/(m3/d)条件下出现轻度酸化,产气受到明显抑制,日产气量明显低于其它处理,继续提高猪粪废水有机负荷后各处理间无明显差别；采用增加导气管、增加缓冲空间以及导气管+缓冲空间的方式改善了秸秆床反应器内发酵环境,未出现酸化现象,日产气量稳定性明显提高。试验结束时,各处理秸秆床反应器累积产气量较对照分别提高了18.90%、9.05%和22.48%,累积产甲烷量较对照分别提高了23.02%、9.34%和25.21%；采用该研究提出的改进措施对二级反应器产气组成无明显影响,各处理平均甲烷含量均在68%左右,对整个秸秆床发酵系统累积产气量、平均甲烷体积分数以及COD去除率无明显影响。以上结果表明,在秸秆床反应器内增加导气管对提高反应器产气量、甲烷含量及产气稳定性有较好的效果,在条件允许的情况下可以考虑在反应器底部增加缓冲空间。

摘要:为评估不同物料相同发酵条件下的产沼气特性,该文研究了玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、香蕉秸秆、鸡粪、牛粪和猪粪7种原料的基本特性及发酵情况。元素分析结果表明7种原料均不适宜直接发酵,且粪便原料的理论产气潜力优于纤维质原料。组分分析表明,纤维质原料中香蕉秸秆的可降解组分含量最高,达76.13%,粪便原料中鸡粪的易降解有机物含量最高,为59.72%。发酵试验结果表明,香蕉秸秆和鸡粪的甲烷产率分别为186.10和224.85 mL/g,BDA(biodegradability)分别为41.42%和33.28%,消化时间(T90)分别为9.5和7 d,为两类原料中产气潜力最佳的原料。基于月累计甲烷产量和Gompertz模拟结果,鸡粪和香蕉秸秆降解速率快,累计产气量高,分别达867.28 mL/g和528.92 mL/g。结果表明鸡粪和香蕉秸秆最适合作为沼气发酵的原料。

摘要:产业沼气作物是发酵制气的重要原料,开展产业沼气作物农田净生态系统生产力(net ecosystem production,NEP)和水分利用效率(water use efficiency,WUE)的研究,为产业沼气作物的筛选和种植提供依据。采用静态钠石灰吸收法和静态箱－红外CO₂分析仪法、非称重式蒸渗仪法测定了常规种植条件下4种作物农田NEP和群体水分利用效率(population water use efficiency,WUEp)、生态水分利用效率(ecosystem water use efficiency,WUEe),并设裸地进行对照。结果表明:1)观测的5个处理, NEP的大小顺序是杂交狼尾草(17 533.1 kg/hm2)＞曲晨9号玉米(9 172.9 kg/hm2) ＞云瑞88玉米＞(8 462.7 kg/hm2) ＞紫花苜蓿(273.6 kg/hm2)＞裸地(－2 377.0 kg/hm2),4种作物农田是CO2的汇,裸地是源。2)WUEp大小排序为杂交狼尾草(10.89 kg/m3)＞曲晨9号(7.23 kg/m3)＞云瑞88玉米(6.79 kg/m3)＞紫花苜蓿(3.46 kg/m3)。WUEe大小顺序为杂交狼尾草(4.19 kg/m3)＞曲晨9号(2.38 kg/m3)＞云瑞88(2.20 kg/m3)＞紫花苜蓿(0.06 kg/m3),与NEP的排序相同。以生物量、NEP、WUEp、WUEe来衡量,杂交狼尾草优于其他3种作物,可优先推广种植。

摘要:耕地利用转型对推动乡村转型发展,促进乡村社会经济水平的提高具有重要意义。为准确分析鄂西贫困县耕地利用转型的空间分异特征及其影响因素,该文从空间形态和功能形态2方面测度了耕地利用转型状况,利用空间自相关模型分析了耕地利用转型的空间分异特征,并利用径向基神经网络模型从人口、经济和产业结构3方面分析了耕地利用转型空间分异的影响因素效用。结果表明:从全局空间自相关来看,鄂西16贫困县2002-2013年耕地空间转型具有显著正相关效应,其中在2002-2005年正相关效应最强；而耕地功能形态转型呈现出逐渐减弱的空间正相关效应。从局部空间自相关来看,鄂西16贫困县耕地空间形态转型的低-低区分布主要在鄂西北地区,高-高区和低-高区主要分布在鄂西南地区；耕地功能转型的局部空间自相关性较低,空间异质性不明显,仅来凤县处于高-高区。在影响因素效用方面,人均固定资产投资和城市化率对耕地空间形态转型的影响效用最大,人口密度和第一产业占比影响效用最低；人口密度和人均固定资产投资对耕地功能形态转型的影响效用最大,城市化率、人均GDP、第一产业占比等影响因素效用较低。在影响因素的调控过程中,因素的影响效用与耕地利用转型调控程度呈正相关,因素的影响效用越高,对耕地利用转型调控力度越大。

摘要:为加强农产品质量安全管理,保证消费者身体健康,从农产品供应链的角度出发,提出基于农产品供应链的质量安全可追溯系统的设计方案。在危害分析和关键控制点(hazard analysis and critical control point,HACCP)管理体系的指导下,利用二维码技术、数据库技术、网络信息技术进行系统的构建和开发,实现了农产品在整个供应链上从种植、采收、加工到销售的全程跟踪和溯源,有效地加强了对农产品质量安全的监管,保证消费者最终知情权。目前,该系统在江苏江阴地区实际测试效果良好,验证了方案的可行性和有效性。

摘要:为明确国产苹果中乙撑硫脲残留水平及量化中国居民乙撑硫脲膳食摄入风险。基于渤海湾(辽宁、山东、河北)和西北黄土高原(陕西、山西、河南)两大苹果优势主产区采集的282份苹果样品,运用专业风险评估软件@Risk,尝试构建非参数概率评估模型,对中国居民乙撑硫脲膳食摄入风险进行概率评估。结果表明:参试的282份苹果样品,乙撑硫脲检出率为80.9%,残留量均值为6.1 μg/kg,最高残留量为74.1 μg/kg,绝大多数苹果样品(占90.4%)乙撑硫脲残留量＜10.0 μg/kg。282份苹果样品中乙撑硫脲残留量的离散程度较大(变异系数达134.6%),不同省份变异系数排序,陕西(150.7%)＞辽宁(146.8%)＞河北(91.2%)＞山东(88.1%)＞河南(54.9%)＞山西(51.8%)。不同年龄组人群膳食摄入风险存在明显差异,幼儿(2~6岁)和儿童(7~13岁)乙撑硫脲膳食摄入风险均明显高于青少年(14~17岁)和成年(18~59岁),为重点监控对象。总体而言,不同年龄组人群乙撑硫脲膳食摄入风险均很低,其中慢性膳食摄入风险介于0.35%~13.12%,急性膳食摄入风险介于0.22%~3.94%,均远低于100%；不同省份和不同主产区苹果乙撑硫脲膳食摄入风险虽存在明显差异,但均远低于100%,不同省份和不同主产区苹果乙撑硫脲膳食摄入风险也是可以接受的。基于最大残留限量估计值(estimate maximum residue limit, eMRL),建议中国苹果中乙撑硫脲最大残留限量值设为0.2 mg/kg。本研究可为苹果质量安全监管和今后系统开展果品质量安全风险评估提供有益借鉴和参考。

摘要:设计一种基于机器视觉的鲜食玉米品质检测分类器。利用计算机视觉技术,通过小波分析方法对不同角度拍摄的鲜食玉米图像进行纹理特征分析；在获取玉米图像纹理特征的基础上,采用最大熵函数对纹理图像的分离度进行度量,并结合重量判据设计鲜食玉米品质检测分类器,实现对不同品种、尺寸以及破损程度的鲜食玉米进行分类,有效剔除病虫害污染的玉米产品。该设备可有效减少因工人主观经验水平的参次不齐等主观因素导致产品质量检测分类不均的现象。经实验验证,该品质检测分类器能够有效完成不同重量、尺寸的鲜食玉米的产品品质检测与分类,有效分类率可达到99%以上。

摘要:为研究真空冻干果蔬内部水分扩散及运移过程和规律,以茄子为研究对象,运用图像处理技术建立水分运移微位移场并以微位移量对真空冻干过程中果蔬内部水分扩散及运移规律进行表达和定量分析。使用CCD(charge coupled device)相机每隔1 h采集茄子样本在真空冻干过程中横截面图像,直至6 h冷冻干燥完成终止。用自动阈值分割法、K均值聚类算法、伪彩色图像处理法可准确提取出原始图像中未冻干区域,再用Sobel边缘检测法提取得到水分边界。将6幅边界图像叠加并以物料几何中心为原点建立微位移场,用Harris角点检测法提取水分边缘与坐标轴相交的各个角点及其坐标值,计算得到每隔1 h各角点的位移量。通过对角点位移量与物料含水率相关性分析可知,模型显著性检验概率<0.000 1,决定系数达0.999 8,说明模型检验极显著且拟合精度高。回归参数的检验结果表明,四个角点的微位移量对物料含水率平方的响应极显著,说明物料干燥水分边界微位移场变化量与含水率的关系可用该回归模型预测,物料含水率可用表达水分边界的微位移场参数来表示。该研究为果蔬冻干水分在线检测提供了一种新的方法,同时也为探索冻干机理和低能耗冻干工艺提供了参考。

摘要:为了提高鱼油二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid, EPA)含量的测定精度,该研究将经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和数学形态学滤波相结合的近红外光谱去噪方法应用于鱼油的一阶导数光谱预处理中,给出了方法的原理和步骤,评估了该方法的去噪效果。运用偏最小二乘回归(partial least squares regression, PLSR)建立了鱼油EPA近红外光谱的预测模型,用处理后的光谱计算了鱼油中EPA的含量,并与九点平滑和小波变换方法的处理结果进行了对比分析。结果表明:与传统的九点平滑处理结果相比,信噪比(signal to noise ratio,SNR)从14 dB左右提高到35 dB左右,原始信号与消噪信号之间的标准差由0.005 71降到0.002 26；预测集的决定系数由0.959 3提高到0.987 9,预测均方根误差(root mean square error, RMSE)由0.060 1降为0.031 2。证明了组合的EMD和数学形态学滤波方法在光谱处理过程中的可靠性,提高了鱼油EPA含量近红外光谱的定量分析精度。

摘要:为了研究原料淀粉特性对水晶皮质构品质的影响,该文选用小麦、玉米、马铃薯、木薯、绿豆5种淀粉原料,测定并分析淀粉颗粒特性、破损淀粉含量、糊化特性与水晶皮的透明性、质构等品质的关系。结果表明:不同来源的淀粉制作水晶皮品质差异较大,小麦淀粉皮品质最好,其次是马铃薯、木薯、玉米淀粉皮,绿豆淀粉皮品质最差。淀粉颗粒特性、破损淀粉含量与水晶皮品质指标密切相关。平均粒径、膨胀度越大,水晶皮亮度、透明性越好；适宜的破损淀粉含量能够保证水晶皮较好的综合质构品质；淀粉的糊化特性与水晶皮品质指标之间存在显著相关性；淀粉峰值粘度和衰减值与水晶皮透光率呈极显著正相关。谷值粘度、最终粘度、回生值与水晶皮硬度、弹性、咀嚼性、剪切力呈极显著正相关,起始糊化温度与水晶皮品特性相关性不显著。因此,在水晶皮制作进行原料选择时,可以测定淀粉粒径、膨胀度、峰值粘度、衰减值来预测淀粉皮亮度与透光率；测定淀粉破损淀粉含量、谷值粘度、最终粘度、回生值来预测淀粉皮适口性等品质特性。该文旨在为加工水晶产品原料选择以及品质改善提供基本的理论支撑。