• 2019年第0卷第19期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • >农业装备工程与机械化
    • 随动式残膜回收机清杂系统作业参数优化

      2019, 35(19):1-10. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.001

      摘要 (1277) HTML (0) PDF 2.06 M (842) 评论 (0) 收藏

      摘要:残膜是一种可循环利用材料,残膜回收过程中只有将残膜和作物秸秆、土壤等杂质分离,才能实现残膜的回收利用,减少残膜污染。针对目前回收残膜含杂率高的问题,该文设计了一种随动式残膜回收机清杂系统。为明确该系统的作业性能,提高残膜回收作业质量,进行了随动式残膜回收机清杂系统作业参数优化。通过对工作原理、工作条件及膜杂分离影响因素的分析,确定以机具前进速度、地膜输送链速度、捡拾滚筒安装位置和二级杂质输送装置转速为试验因素,以残膜捡拾率、膜杂分离率和杂质输送效率为试验指标,根据二次回归正交组合试验设计原理,进行了四因素五水平回归正交组合田间试验设计。利用 Design-Expert 软件对试验结果进行响应面分析,得到各因素与试验指标之间的数学模型,分析得出影响残膜捡拾率和膜杂分离率的主次因素依次是捡拾滚筒安装位置、机具前进速度、地膜输送链速度和二级杂质输送装置转速;影响杂质输送效率的主次因素依次为二级杂质输送装置转速、捡拾滚筒安装位置、地膜输送链速度和机具前进速度。根据优化目标的重要程度,对回归模型进行多目标优化,得出清杂系统最佳作业参数组合为:机具前进速度1.26 m/s、地膜输送链速度1.55 m/s、捡拾滚筒安装位置-17 mm(即以支架长孔中心与捡拾滚筒中心在竖直方向重合为原点,向机具前进方向调整17 mm)、二级杂质输送装置转速为205 r/min,在最优参数组合下残膜捡拾率为90.19%,膜杂分离率为92.21%,杂质输送效率为89.6%。并通过田间试验验证了最优组合,试验结果显示:残膜捡拾率为91.54%、膜杂分离率为90.37%、杂质输送效率为88.4%,与预测值误差分别为1.50%、2.00%和1.34%,参数优化结果可靠。研究结果可为提升随动式残膜回收机清杂系统作业质量提供参考。

    • 随动式秸秆还田与残膜回收联合作业机设计与试验

      2019, 35(19):11-19. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.002

      摘要 (1054) HTML (0) PDF 2.18 M (794) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对新疆棉田秋后残膜捡拾率低、膜杂分离效果差等问题,设计了一种随动式秸秆还田与残膜回收联合作业机,整机主要由秸秆粉碎装置和残膜捡拾装置组成。根据新疆棉花种植模式与作业要求对整机的关键部件进行了设计,确定了粉碎刀轴、甩刀、链板总成和起膜齿等零部件的结构参数。选取甩刀转速、机器前进速度和起膜齿入土深度为影响因素,秸秆粉碎长度合格率、残膜捡拾率和膜杂分离率为响应指标,进行了三因素五水平正交旋转中心组合试验。通过Design-Expert V8.0.6.1软件进行方差分析,建立了影响因素与评价指标的数学回归模型,分析了显著因素对响应指标的影响,优化试验参数,确定最优参数组合为:甩刀转速1200 r/min,机器前进速度4.5 km/h,起膜齿入土深度100 mm。根据最优参数组合进行田间试验,结果表明:在优化参数组合下,秸秆粉碎长度合格率的均值为89.37%、残膜捡拾率和膜杂分离率的均值分别为90.31%和93.16%,表明该联合作业机满足秸秆粉碎还田与残膜回收的技术要求。该研究成果有利于提高残膜捡拾机作业效果,解决新疆棉田残膜污染问题。

    • 全喂入式花生捡拾收获机捡拾输送装置研制

      2019, 35(19):20-28. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.003

      摘要 (1187) HTML (0) PDF 2.25 M (983) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高直立形花生捡拾收获质量和效率,解决花生捡拾输送装置制造工艺复杂、成本高、易卡堵、易缠绕跳齿、链耙扭曲等问题,该文设计了一种大型全喂入花生收获机捡拾输送装置,设计了其总体结构和传动系统。该装置可完成果秧的捡拾、推送归拢、交接输送以及部分去土等作业。对关键部件进行了结构设计和关键参数的分析确定;采用倒八字椽檐交接技术,设计了一种“凸”字形滑板滚筒式防卡滞捡拾器;采用静套动防缠绕技术,设计了链耙式输送装置。田间试验表明,平均捡拾率97.39%,捡拾落果率1.12%,可靠性达到98.91%,各作业性能指标满足设计要求。该研究可为直立形花生捡拾输送装置以及其他作物捡拾输送装备的研发提供技术参考。

    • 蚯蚓仿生注液沃土装置设计与试验

      2019, 35(19):29-36. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.004

      摘要 (1283) HTML (0) PDF 1.28 M (931) 评论 (0) 收藏

      摘要:蚯蚓吞噬土壤,构建洞穴,发挥了肥沃土壤的重要作用。该文借助工程仿生技术手段,运用计算机图像处理技术对蚯蚓头部、体节轮廓图像进行量化分析,提取并拟合蚯蚓头部和体节的轮廓曲线,构建注液沃土装置的仿生几何结构表面。仿蚯蚓背孔排布方式设计了3孔和6孔注液型沃土装置,以UHMWPE为材料制备样机,并采用农机土槽试验系统开展注液沃土装置样机选型试验,考察孔数、是否注液、材料、表面结构4个参数对工作阻力和土壤粘附量的影响。试验结果表明,各参数对工作阻力的影响程度依次为:注液>孔数>材料>表面结构;对土壤粘附量的影响程度依次为:表面结构>孔数>材料>注液。从8类样机中确定的优选类型为:有6个注液孔、UHMWPE材质且具有仿生几何结构表面的仿生注液沃土装置。对选定的样机进行验证,结果表明:在相同试验条件下,该样机的平均工作阻力为283.48 N,平均土壤粘附量值为10.93 g,均低于其他类型样机。该研究工作可为实施机械化沃土工程提供技术参考。

    • 鼹鼠多趾结构特征仿生旋耕刀设计与试验

      2019, 35(19):37-45. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.005

      摘要 (1104) HTML (0) PDF 1.60 M (875) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减小旋耕刀切土扭矩来降低旋耕机功耗,同时提高旋耕机耕作质量,该文分析了鼹鼠前肢手掌多趾组合结构和趾尖轮廓曲线特征,利用二次高斯方程拟合五个趾尖轮廓曲线(R2 > 0.95和SSE < 0.05),并基于拟合曲线,设计了具有鼹鼠多趾结构特征的仿生旋耕刀。通过田间试验,分析传统型和仿生型旋耕刀在不同机组前进速度、转速和耕深条件下的整机功耗、土壤破碎率和沟底压实情况,得到仿生结构特征对整机田间耕作性能的影响。结果表明,当前进速度从1 km/h增加到5 km/h时,仿生型旋耕刀的整机功耗平均减小16.88%;当转速从254 r/min增加到267 r/min时,仿生型旋耕刀的整机功耗平均减小17.00%;当耕深从80 mm增加到160 mm时,仿生型旋耕刀的整机功耗平均减小21.80%。传统型旋耕刀耕后的沟底有压实现象,且沟脊高而宽,耕作效果不佳;而仿生型旋耕刀可以显著地降低耕后沟底被压实的风险,沟底平整,可进一步减小耕作功耗。2种类型旋耕刀在不同耕作条件下的整机土壤破碎率耕深稳定性、耕宽稳定性、耕后地表植被覆盖率、耕后地表平整度和土壤蓬松度在数值上相差不大,且均满足国标要求。研究结果对实现旋耕刀减阻降耗和改善耕作质量具有一定的启发。

    • 甘薯茎尖收获机研制

      2019, 35(19):46-55. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.006

      摘要 (1102) HTML (0) PDF 1.63 M (897) 评论 (0) 收藏

      摘要:为填补中国菜用甘薯茎尖机械化收获技术空白,该文研制了菜用甘薯茎尖收获机。在分析整机机械结构基础上详细介绍了菜用甘薯茎尖收获机工作原理,开展了切割装置、拨禾装置、输送装置和收集装置等关键部件设计。为了提高茎尖完整率,降低漏收率和留茬高度,提升菜用甘薯茎尖收获机收获作业质量,在单因素试验基础上利用Box-Benhnken的中心组合试验方法对菜用甘薯茎尖收获机的工作参数进行试验研究,以前进速度、拨禾轮转速以及往复割刀线速度进行三因素三水平二次回归正交试验设计。建立了响应面模型,研究并分析了各因素对于机器作业质量影响,最后实现对工作参数的优化。试验结果显示:各因素对茎尖完整率影响显著顺序为拨禾轮转速>往复割刀线速度>前进速度;各因素对漏收率影响显著顺序为前进速度>往复割刀线速度>拨禾轮转速;各因素对留茬高度影响显著顺序为拨禾轮转速>前进速度>往复割刀线速度;田间试验数据显示:最优工作参数组合是前进速度为0.38 m/s,拨禾轮转速为26 r/min,往复割刀线速度为0.60 m/s,此时茎尖完整率为97.10%,漏收率为12.11%,留茬高度为62.09 mm,与理论优化值对比误差控制在了5%范围内。相较于单个人工采摘效率仅为0.001 hm2/h,本机作业效率一般为0.1 hm2/h,作业效果较人工有明显提升,较好地满足菜用甘薯机械化收获要求。研究结果可为今后中国菜用甘薯茎尖收获装备发展提供了有力支撑和理论基础。

    • 球形水果塑料发泡网套包装机设计与试验

      2019, 35(19):56-61. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.007

      摘要 (1217) HTML (0) PDF 1.12 M (1056) 评论 (0) 收藏

      摘要:塑料发泡网套能有效降低运输过程中水果发生机械损伤的概率。为了解决球形水果塑料发泡网套自动包装的问题,在分析苹果和脐橙等主要球形水果生物力学特性的基础上,提出一种柔性扩膜锥体扩膜、倒刺卡筒下膜的球形水果网套包装工艺方案,并确定了机器关键部件结构参数,设计了部件组合运行控制时序,加工了试验样机。30个苹果样本包装试验,包装成功率100%,损伤率0,平均单果包装时间25 s,工作效率35 kg/h,下膜长度主要分布在104~110 mm范围内,约占样本总数的76.6%。试验结果表明,样机机构设计合理性,结构紧凑,球形水果果面包覆完整,可实现连续包装功能,但是机器作业效率低于人工效率,需要优化包装流程,采用多组同时包装的方式提高效率。研究结果可为后续球形水果网套包装设备的研制和优化提供参考。

    • 大豆育种排种盘型孔参数仿真优化与试验

      2019, 35(19):62-73. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.008

      摘要 (1026) HTML (0) PDF 1.56 M (771) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足小区育种技术对品种适应性的要求,从黑龙江地区大豆种子的物理参数统计出发,分析大豆种子充种过程,确定排种盘型孔直径、型孔深度、型孔倒角长度与大豆种子均径的比值关系。为了得到排种盘型孔的最佳尺寸参数,利用EDEM软件,仿真不同型孔尺寸的排种盘的排种情况,以排种盘的型孔直径比、型孔深度比、型孔倒角比为试验因素,以单粒率、多粒率、空粒率为试验指标,设计三元二次回归正交旋转组合试验,建立试验指标与试验因素间的数学模型。试验结果表明:对单粒率,型孔直径比影响为极显著(P<0.01),型孔深度比和型孔倒角比影响为显著(P<0.05);对多粒率,型孔直径比和型孔深度比影响为极显著(P<0.01);对空粒率,型孔直径比和型孔深度比影响为极显著(P<0.01),型孔倒角比对多粒率、空粒率均无影响(P>0.05)。当型孔倒角比为0.14时,型孔直径比在1.73~1.91范围内,型孔深度比在0.76~1.25范围内时,可获得合格指数大于90%,重播指数小于5%,漏播指数小于5%。在最优参数组合下,制作行星齿轮式转位型孔排种盘,与非优化参数下制作的排种盘进行对比验证试验,试验结果表明:行星齿轮式转位型孔排种盘试验结果与仿真结果基本吻合,验证了仿真试验的准确性,同时与对照组相比,其具有最佳的作业性能,满足了品种适应性的要求。该研究可为小区育种排种器的优化设计提供理论参考。

    • 拖拉机动力输出轴动态转矩载荷谱编制与验证

      2019, 35(19):74-81. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.009

      摘要 (1172) HTML (0) PDF 3.81 M (735) 评论 (0) 收藏

      摘要:拖拉机动力输出轴(power take-off, PTO)室内台架耐久性试验中转矩加载主要以静态加载或静态逐级加载方式为主,这种加载方式输出的载荷与PTO实际作业中承受的载荷动态特性不同,导致试验中PTO的失效形式及测试寿命与实际作业中存在差异。针对此问题,该文对多工况下PTO动态转矩载荷谱编制方法进行研究,测取了沙土、黏土2种土壤类型下旋耕、驱动耙典型作业的PTO转矩,利用希尔伯特黄算法对转矩进行预处理,采用四点循环雨流计数法对转矩均幅值进行频次统计,利用散点矩阵统计方法分析4种作业工况均值、幅值相关性及均值、幅值分布类型。基于Miner法则及轴类20CrMnTi修正S-N曲线,在损伤概率50%、相对误差5%、置信水平95%的统计条件下,确定了转矩样本容量。利用时域外推方法对PTO转矩数据进行外推。以阈值区间内峰谷值均值差的方差为指标,检验了外推过程中选取的阈值造成峰谷值均值波动的可能性。对比外推1次后载荷时间历程与原始载荷时间历程变化趋势。在时域频次外推因子为240、转矩累计频次达到106、平均加权4类转矩时,得到PTO动态转矩载荷谱。利用编制的动态载荷谱,驱动拖拉机传动系动态加载试验台对PTO进行台架耐久性试验,试验结果显示,PTO发生失效的时长为642 h,失效形式为PTO轴头花键磨损,失效时间、失效形式与实际作业一致,验证了动态转矩载荷谱的有效性

    • 基于Bezier曲线优化的农机自动驾驶避障控制方法

      2019, 35(19):82-88. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.010

      摘要 (1257) HTML (0) PDF 1.31 M (1024) 评论 (0) 收藏

      摘要:动力换挡拖拉机的产生促进农机自动驾驶向着无人化方向发展,农机的自动避障成为需要解决的关键问题。该文针对最短切线路径曲线曲率不连续、跟踪控制精度差及农机运动模型精度低等缺点,采用三阶Bezier曲线优化法形成连续平滑农机避障路径,通过链式控制理论建立农机运动线性控制模型,利用PI控制器进行转角补偿,并进行了控制方法的仿真和犁耕作业试验。仿真结果表明:农机行驶的航向误差角在-0.06~0.06 rad,横向位置误差小于13 cm,前轮转向角变化平缓,没有显著突变,说明该方法控制精度较高,农机能够按预设轨迹行驶。犁耕作业试验结果表明:Bezier曲线部分的避障精度为5.21 cm,曲线路径的跟踪控制效果较好;避障后农机继续沿直线行驶的精度为1.98 cm,说明该方法可保证农机在避障后恢复直线自动驾驶。研究结果表明,该避障路径控制方法在不平整犁耕地中具有较好的鲁棒性和适应性,可满足拖拉机作业的避障要求。

    • >农业航空工程
    • 覆膜对无人机多光谱遥感反演土壤含盐量精度的影响

      2019, 35(19):89-97. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.011

      摘要 (1078) HTML (0) PDF 1.94 M (928) 评论 (0) 收藏

      摘要:快速、准确地获取农田土壤盐分含量对指导合理灌溉及盐渍土的治理有重要意义。该文以内蒙古河套灌区沙壕渠灌域内的覆膜耕地为研究对象,利用无人机多光谱相机获取研究区内5月和6月的多光谱遥感数据,并同步采集区域内表层土壤含盐量数据,研究覆膜对无人机多光谱遥感图像反演农田土壤盐分含量精度的影响。利用支持向量机(support vector machine,SVM)、 反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)和极限学习机(extreme learning machine,ELM)3种机器学习方法,分别构建去膜前后基于原始光谱反射率和优选光谱指数的土壤含盐量估算模型。结果表明,去膜前后的各模型均可有效估测土壤盐分含量,但基于去膜处理后的数据构建的盐分含量估算模型精度较不去膜处理的有所提升,同时,基于光谱指数构建的盐分含量估算模型精度比基于光谱反射率构建的模型精度高;利用ELM构建的盐分含量估算模型在6月份预测效果最佳,其中基于光谱反射率和光谱指数的建模R2和RMSE分别为0.695、0.663和0.182、0.191,验证R2和RMSE分别为0.717、0.716和0.171、0.169。研究结果可为无人机多光谱遥感估算覆膜状态下的农田土壤盐分含量提供参考。

    • 基于无人机多光谱影像的完熟期玉米倒伏面积提取

      2019, 35(19):98-106. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.012

      摘要 (1216) HTML (0) PDF 2.49 M (786) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于土壤、地形、水分以及耕作方式等存在的时空变异性,致使灾后完熟期玉米地块存在4类作物形态,包括叶片呈绿色的未倒伏玉米、叶片淡黄的未倒伏玉米、叶片淡黄的倒伏玉米、黑色阴影区域。为进一步提高现有倒伏玉米面积提取方法的精度,该文以黑龙江省国营农场典型玉米倒伏地块为研究区,获取无人机多光谱数据,对比4类作物形态的光谱、植被指数以及纹理特征差异,经特征筛选后,首先面向倒伏玉米提取构建了5种典型特征组合。然后针对植被指数特征、光谱和纹理特征组合采用最大似然法分类,最后对提取结果的精度进行评价和分析。结果表明:反射光谱特征或植被指数特征无法准确区分4类作物形态,提取的倒伏玉米面积偏差较大;多类纹理特征法所得结果最优,4类典型作物形态的识别平均误差为9.82%,倒伏面积提取的误差为3.40%,Kappa系数为0.84。该研究延展了纹理特征在倒伏玉米面积提取中的应用并对完熟期倒伏玉米识别具有重要的借鉴意义。

    • 基于无人机数码影像的冬小麦株高和生物量估算

      2019, 35(19):107-116. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.013

      摘要 (1719) HTML (0) PDF 1.58 M (1239) 评论 (0) 收藏

      摘要:高效、快速地获取作物的株高和生物量信息,对农业生产有重要意义。该文利用2015年4月-6月获得了冬小麦拔节期、挑旗期和开花期的高清数码影像。首先基于无人机高清数码影像生成冬小麦的作物表面模型(crop surface model,CSM),利用CSM提取出冬小麦的株高(Hcsm),然后利用提取的21种数码影像图像指数,构建了拔节期、挑旗期和开花期混合的多生育期生物量估算模型,并进行单生育期和多生育期模型对比分析;最后选择逐步回归(stepwise regression,SWR)、偏最小二乘(partial least square,PLSR)、随机森林(random forest,RF)3种建模方法对多生育期估算模型进行对比,挑选出冬小麦生物量估算的最优模型。结果表明,提取的Hcsm和实测株高(H)具有高度拟合性(R2=0.87,RMSE=6.45 cm,NRMSE=11.48%);与仅用数码影像图像指数构建的生物量估算模型相比(R2=0.721 2,RMSE=0.137 2 kg/m2,NRMSE=26.25%),数码影像图像指数融入H和Hcsm所得模型效果更佳,其中融入Hcsm的模型精度和稳定性(R2=0.819 1,RMSE=0.110 6 kg/m2,NRMSE=21.15%)要优于加入株高H所构建的估算模型(R2=0.794 1,RMSE=0.117 9 kg/m2,NRMSE=22.56%); SWR生物量估算模型(R2=0.7212)效果优于PLSR(R2=0.677 4)和RF(R2=0.657 1)生物量估算模型。该研究为冬小麦生长状况高效、快速监测提供参考

    • >农业水土工程
    • 地膜残留量对棉田土壤水分分布及棉花根系构型的影响

      2019, 35(19):117-125. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.014

      摘要 (990) HTML (0) PDF 1.55 M (848) 评论 (0) 收藏

      摘要:根系是获取水分和养分的重要器官,并通过根区环境的相互作用影响作物的生产效率,分析地膜残留量对土壤水分及根系构型的影响对认识、分析和评价残膜污染,发展残膜防控技术具有重要意义。该文通过 2 a 田间模拟试验,设置了 0 (A)、225 (B)、450 (C)、675 (D)和 900 kg/hm2 (E) 5 个地膜残留量处理,分析了地膜残留量对土壤水分分布及根系构型的影响。结果表明,残膜量对土壤水分,根系形态、产量及水分利用效率均有一定影响。根系生物量的 80%~95% 分布于0~30 cm 的土层范围,该区域是土壤水分分布及棉花根系构型受地膜残留量影响较显著的区域。无残膜(0 kg/hm2)处理的土壤水分状况、根系构型显著优于高残膜量(900 kg/hm2)处理。随着残膜量的增加,生育期内 0~50 cm 土壤平均含水率逐渐降低,各土层出现不同程度的水分亏缺,并产生水分优势流或水分阻隔效益。残膜量的增加显著降低了根系生物量、根质量密度、根长密度、根表面积密度、根系体积和根系平均直径。残膜含量的增加显著降低了产量和水分利用效率。2 a 数据表明,与 A 处理相比,E 处理生育期土壤含水率平均降低了37.36%,根质量密度平均降低了70.73%,根长密度平均降低了61.35%、根表面积密度平均降低了216.50%、根系体积平均降低了47.39%、根系平均直径平均降低了82.65%。籽棉产量和水分利用效率平均降低了18.50%和13.69%。因此建议采取合理的棉田净土措施,降低残膜污染对土壤水分及根系构型的影响,有利于提升产量和水分利用效率。

    • 关中地区大蒜临界氮浓度稀释曲线及验证

      2019, 35(19):126-133. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.015

      摘要 (959) HTML (0) PDF 962.22 K (632) 评论 (0) 收藏

      摘要:过量施氮是关中地区大蒜生产的突出问题。构建针对关中地区主栽大蒜品种的临界氮浓度稀释曲线模型,进行氮素营养诊断和调控,对大蒜减氮稳产十分必要。基于2 a的大田试验,选用关中地区2个代表性主栽大蒜品种(苍山和改良蒜),设置施氮水平0(N0)、60(N60)、120(N120)、180(N180)、240(N240)、300(N300)kg/hm2(基追比4:4:2),分析不同施氮水平对地上部干物质和植株氮浓度的影响,分别构建了2个品种大蒜的临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明:关中大蒜地上部临界氮浓度与最大干物质符合幂函数关系。使用基于临界氮浓度稀释曲线模型构建的氮营养指数模型对各处理氮素营养状况进行诊断,N240处理的氮营养指数接近于1,且可以获得最大的地上部干物质和相对产量。同时,氮营养指数与相对地上部干物质、相对产量的相关性均达到极显著水平。因此,240 kg/hm2可以作为关中地区大蒜施氮量的重要参考,该研究构建的大蒜临界氮浓度稀释曲线模型和氮营养指数模型对于大蒜的氮素营养诊断和精确施氮具有重要的意义。

    • 叠片过滤器水力和过滤性能综合评价方法研究

      2019, 35(19):134-141. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.016

      摘要 (1163) HTML (0) PDF 871.39 K (726) 评论 (0) 收藏

      摘要:为建立叠片过滤器过滤性能综合评价方法,以5种常见叠片过滤器为研究对象,对不同进水含沙量(0.02%、0.03%和0.04%)与过滤流量(25、30、35 m3/h)条件下叠片过滤器的水力性能和过滤性能开展试验研究。根据不同工况下叠片过滤器的堵塞均匀度、周期拦沙量以及拦截泥沙中值粒径,采用逐步回归分析、主成分分析方法,建立不同单项性能指标与6项叠片结构参数(叠片厚度、叠片片数、叠片沟槽长度、叠片沟槽数、叠片沟槽外截面三角形顶角、叠片沟槽外截面三角形高)间的多元线性回归方程,并采用直接加权法建立叠片过滤器性能的综合评价函数。结果表明,叠片结构尺寸参数均对过滤器性能有一定的影响,所建立的评价函数对叠片过滤器I~V的评价值依次为7.22、7.08、7.88、8.63以及3.11,该评价函数可以全面、合理地对叠片过滤器综合性能进行评价和对比。该评价方法不仅能用于对叠片过滤器性能进行评测,还能为改进叠片结构尺寸、进一步优化过滤器性能提供参考。

    • 基于模糊Borda组合模型评价番茄产量及品质对水肥供应响应

      2019, 35(19):142-151. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.017

      摘要 (1052) HTML (0) PDF 841.24 K (618) 评论 (0) 收藏

      摘要:为构建番茄产量-品质组合评价模型,分析综合评价值对水肥供应的响应,该文采用温室番茄五元二次通用旋转组合设计的水肥试验数据,选取番茄可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸、番茄红素、维生素C、糖酸比6个品质指标及产量数据作为评价指标。研究表明:主成分分析法、隶属函数法、基于组合赋权的TOPSIS模型和灰色关联度法4种单一评价方法的评价值排名存在明显的不一致性;在Kendall-W协和系数事前检验的基础上,运用Broda法、Copeland法、模糊Borda法和基于整体差异的组合评价方法,构建番茄产量-品质组合评价模型。事后检验表明,针对32个处理,4种组合评价模型与各单一评价方法的排序值具有很好的相关性,以模糊Borda组合评价模型表现最优。进一步,根据模糊Broda组合评价模型的番茄产量-品质综合评价指标与水肥用量间的回归模型,各因子的主效应表现为:施氮量≥灌水量>有机肥用量>施磷量>施钾量。其他因素为中间水平时,番茄产量-品质评价值随灌水量、施氮量、施磷量或有机肥用量的增加呈开口向下的抛物线变化,随施钾量无显著变化。而且,灌水量和有机肥用量存在负交互作用,施氮量和施磷量为正交互作用,表明灌水量过高不利于番茄产量-品质的提高,合理增施有机肥及氮、磷肥可有效提高番茄的产量和品质。该试验条件下,将灌水量、有机肥及氮、磷、钾肥用量依次控制为488.3~508.7 mm、19.3~21.8 t/hm2、498.4~565.6 kg/hm2、399.7~447.1 kg/hm2、698.1~777.9 kg/hm2,可望获得较高的番茄产量,同时兼具较高的品质

    • 宁夏压砂地砾石元素淋溶影响因素研究

      2019, 35(19):152-159. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.018

      摘要 (737) HTML (0) PDF 1.31 M (656) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究压砂地元素淋溶对宁夏回族自治区压砂地土壤环境维护以及健康发展至关重要。为研究宁夏中卫地区压砂地在不同补水量、盐分处理和温度下的元素淋溶规律,采用电感耦合等离子体发射光谱仪及电感耦合等离子体质谱仪,测定了宁夏回族自治区中卫市环香山地区2种压砂砾石的元素含量,并根据当地多年降雨灌溉资料以及气象温度水质等数据,通过室内试验分析不同补水量、盐分及温度对压砂砾石元素淋溶的影响,同时运用多元回归法分析各影响因子对元素淋溶量变化的贡献率。结果表明:1)水分的参与对压砂砾石元素淋溶有促进作用。随着补水量的增加,绿色板岩各元素淋溶量呈波动增加趋势,红色砂岩Na、Si、Cl元素淋溶量随补水量的增加逐渐增大,Mn、Ba元素淋溶量在补水量为397 mL时出现峰值,随后淋溶量减小,通过拟合方程发现压砂砾石元素淋溶量与补水量呈对数函数关系,且拟合度较高(R2 >0.99)。2)随着矿化度的增加,元素淋溶量呈现先增大后减小的趋势,且在矿化度为3 g/L左右时的NaCl溶液处理下元素淋溶量达到最大值,然后逐渐减小。且通过拟合方程发现,压砂砾石元素淋溶量与盐分呈2次多项式关系。3)影响宁夏中卫地区元素淋溶量影响因子中,补水量对其元素淋溶量的影响最大,温度次之,盐分最小。研究可为压砂地土壤健康发展与可持续利用提供依据

    • 生物炭添加提高渍水条件下番茄产量改善品质

      2019, 35(19):160-167. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.019

      摘要 (930) HTML (0) PDF 698.41 K (670) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探索支持渍水下番茄优质高效生产的途径,摸清渍水胁迫下生物炭添加改善作物品质的可能性,于2017年3—8月借助土柱试验探讨了不同生物炭添加量(3%、5%、10%)对番茄产量及各品质指标的影响。结果表明,渍水胁迫会造成番茄需水量降低,使可溶性糖、可溶性固形物、有机酸显著下降,对产量、水分利用效率,以及单果质量、单果密度和果色指数等外部品质指标影响不显著;渍水胁迫下生物炭添加可显著提高水分利用效率,减少需水量,改善果实内部品质,使可溶性糖、可溶性固形物、有机酸和维生素C含量等内部指标显著增加。通过品质主成分分析发现品质外部和内部综合主成分均随生物炭添加量的增加而增大。借助模糊综合评价法对不同处理的番茄产量、品质和水分利用效率进行综合评价发现,10%生物炭添加量处理的评价值最大,而无生物炭添加的渍水胁迫处理最小,说明渍水胁迫下施加10%生物炭可实现节水、优质和高效生产。研究结果可为南方地区渍水胁迫下番茄优质高效生产提供理论借鉴。

    • 基于悬垂平板偏转角的明渠流量估算模型及验证

      2019, 35(19):168-175. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.020

      摘要 (833) HTML (0) PDF 1.18 M (620) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对平板量水设施缺乏适用性广泛的流量计算模型,该文从2个角度提出流量估算模型,首先分析绕轴自由旋转薄平板在水中的受力,根据升力简化为竖直方向静水压力设想,提出压力体计算假设,根据动量定理与力矩平衡公式得到了流量、角度、水深三者的理论关系式,通过U型和矩形渠道进行试验,验证假设合理性;根据闸孔出流流量公式针对矩形渠道建立闸孔出流半径验计算模型,拟合得出半径验流量公式。对于第1种模型,对于U型渠道,2种压力体假设均适用于流量计算,除流量小于10 L/s时,相对误差超过10%,其他均小于10%,流量大于17 L/s时误差均在5%左右;对于矩形渠道,仅假设1适用流量计算,假设2不成立,应用假设1计算压力体时,当流量较小(10 L/s左右)时的个别工况误差会偏大,大部分工况下计算误差均小于10%;对于闸孔出流计算模型,计算流量与实测流量之间最大误差不超过18%,大部分工况下计算误差在10%以下。当悬垂薄平板与明渠横断面等大时,来流量与偏转角度存在单值对应关系,角度随着来流量的增大而增大;同一流量下,板前后水深比、板前与下游水深比分别与偏转角度呈现出单独的函数关系,板前后水深比、板前与下游水深比随着平板偏转角度的增大而减小,但减小幅度变缓。对于不同流量,板前后水深比、板前与下游水深比随着角度增大而增大,但增大幅度变缓。研究可为灌区量水设施设计及应用提供新思路

    • 黑土区宽垄和窄垄耕作的顺坡坡面土壤侵蚀对比

      2019, 35(19):176-182. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.021

      摘要 (1086) HTML (0) PDF 1.11 M (718) 评论 (0) 收藏

      摘要:宽垄耕作具有明显的增产效应,但顺坡宽垄耕作的坡面土壤侵蚀研究鲜见报道。该文基于野外大型坡面径流场观测和室内模拟降雨试验,对比分析了中国黑土区顺坡宽垄和窄垄耕作的坡面土壤侵蚀差异。结果表明,野外观测和室内模拟条件下顺坡宽垄坡面侵蚀量较之于顺坡窄垄坡面分别减少64.4%~90.4%和33.2%~57.9%,同时2种垄作方式下坡面侵蚀量与径流量均呈现出良好的线性关系(R2[≥]0.81),但顺坡宽垄处理下的坡面侵蚀量随径流量的增加幅度小于顺坡窄垄处理。野外观测结果还表明,2种垄作方式的坡面侵蚀量皆与降雨侵蚀力PI30和径流量呈显著正相关关系,顺坡宽垄较之于顺坡窄垄减少的坡面侵蚀量随着PI30的增大而呈降低趋势,当PI30为430~605时,顺坡宽垄较顺坡窄垄的坡面土壤侵蚀量减少74.8%~90.4%,当PI30为1520~1708时,顺坡宽垄较顺坡窄垄的坡面土壤侵蚀量减少64.4%和66.5%。无论是野外观测还是室内模拟试验均表明,与传统的顺坡窄垄相比,顺坡宽垄具有较好防治坡面土壤侵蚀效果。因此,在东北黑土区推广宽垄耕作对保护黑土资源有重要意义。

    • 滨海废弃盐田复垦区土壤盐分和有机质的空间变异特征

      2019, 35(19):183-190. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.022

      摘要 (879) HTML (0) PDF 1.20 M (682) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了揭示废弃盐田复垦区棉田土壤盐分和有机质的时空变化特征,该文利用棉花关键生长节点的土壤采样数据,采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对土壤盐分和有机质的空间分布特征进行分析。结果表明:研究区不同时期不同深度的土壤含盐量和有机质含量变幅较大,二者的变异强度均为中等;随着时间的变化土壤含盐量和有机质含量均呈现下降的趋势,各层土壤含盐量与有机质含量相关性程度不高。研究区土壤含盐量与有机质含量均具有中等强度的空间自相关性。Kriging插值结果表明土壤有机质呈条带状分布,苗期和花期土壤有机质含量由西向东逐渐增加,花铃期土壤有机质含量以东北部含量最低,收获期有机质含量高值区主要集中在西北部和东南部。土壤含盐量的三维空间分布在不同时期不同深度具有相似性,其空间分布特征总体较为接近;苗期和花期土壤含盐量高值区出现在东南部方向;花铃期和收获期土壤含盐量空间分布比较散乱,呈斑块状分布。研究结果为莱州湾南岸盐田复垦区的盐渍土科学改良、合理利用及农业可持续发展提供技术支持。

    • >农业信息与电气技术
    • 2014-2018年中国田间秸秆焚烧火点的时空变化

      2019, 35(19):191-199. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.023

      摘要 (1179) HTML (0) PDF 2.16 M (817) 评论 (0) 收藏

      摘要:从长时间序列、全国尺度剖析田间秸秆露天焚烧现象,对科学疏导秸秆露天焚烧和提高行政监管效率具有重要实践意义。基于2014-2018年的中国区域内Satsee-Fire火点数据,经过数据转换、提取、清洗等处理流程后,本研究构建了2014-2018年中国秸秆露天焚烧火点数据集,并进一步采用重心转移模型、空间自相关模型和k均值聚类模型从不同时空尺度探索了近五年中国田间秸秆露天焚烧火点的时空分布格局及其演变特征。结果表明:中国秸秆露天禁烧政策成效显著,研究时段内秸秆火点数量呈现显著的逐年单调递减态势,年均降低率达22.43%;月际间秸秆火点集中在2-4月、10-11月,合计占全年比重的85.71%;空间上集聚在东北、华北和华中地区,黑吉辽地区占比高达56.37%,如以胡焕庸线为界限,则东南半壁和西南半壁分别占全部火点的78.73%、21.27%。年际间秸秆火点重心主要位于辽宁-河北一带,受东北地区秸秆火点逐年减少影响,总体呈现向西南方向迁移的发展特征;月际间秸秆火点重心呈明显的回字形迁移轨迹。秸秆火点的全局空间自相关介于0.33~0.49,总体在较低水平,并呈现逐年降低态势,在空间上的集聚现象在不断分化,火点的离散分布态势愈加明显,以往高密度秸秆火点的县域密集分布现象在空间不断离散。不同省份的秸秆焚烧现象呈现出“秋冬季主导型”、“春季主导型”和“秋季主导型”3种聚类类型,不同地区的秸秆焚烧规律与其种植制度、作物类型和物候节律具有密切关系。在对秸秆焚烧现象进行管控和疏导时,应充分考虑当地物候节律,以降低行政成本和提高行政效率。

    • 基于自适应密度峰值聚类的野外紫色土彩色图像分割

      2019, 35(19):200-208. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.024

      摘要 (832) HTML (0) PDF 1.42 M (624) 评论 (0) 收藏

      摘要:野外自然环境下采集的紫色土图像背景复杂,将紫色土区域从背景中分割出来是应用机器视觉对紫色土进一步分析处理的首要工作。该文提出基于自适应密度峰值聚类的野外紫色土彩色图像分割算法。该方法首先构造基于熵的相似度矩阵,从而建立基于类间方差最大化类内方差最小化准则的灰度变换优化模型,求解优化模型获得一个提升了紫色土与背景间分离特性的灰度图像。然后,构建无参的密度公式和一个中心决策度量来自动获取聚类中心,实现在密度峰值聚类算法框架下紫色土图像的自适应分割。最后,设计边界提取与区域填充的后处理算法获得完整的紫色土土壤区域图像。通过使用常规样本集、鲁棒样本集试验测试,结果显示:该文分割算法的初分割平均分割精度分别为93.45%和87.40%,比采用原始密度峰值聚类算法的平均分割精度分别提高3.16和12.47个百分点。经该文算法初分割、后处理,平均分割精度分别提高到96.30%和91.63%,平均耗时分别为0.36和0.35 s。研究结果为野外紫色土彩色图像的自适应分割提供参考。

    • 基于空间金字塔池化和深度卷积神经网络的作物害虫识别

      2019, 35(19):209-215. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.025

      摘要 (1660) HTML (0) PDF 1.22 M (1010) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了减少因作物害虫姿态多样性和尺度多样性导致其识别精度相对较低的问题,该文将空间金字塔池化与改进的YOLOv3深度卷积神经网络相结合,提出了一种基于空间金字塔池化的深度卷积神经网络农作物害虫种类识别算法,首先对测试图像上的害虫进行检测定位,然后对检测定位出的害虫进行种类识别。通过改进YOLOv3的网络结构,采用上采样与卷积操作相结合的方法实现反卷积,使算法能够有效地检测到图片中体型较小的作物害虫样本;通过对采集到的实际场景下20类害虫进行识别测试,识别精度均值可达到88.07%。试验结果表明,本文提出的识别算法能够有效地对作物害虫进行检测和种类识别。

    • 基于K-SVD和正交匹配追踪稀疏表示的稻飞虱图像分类方法

      2019, 35(19):216-222. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.026

      摘要 (1109) HTML (0) PDF 1.11 M (645) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前稻飞虱图像分类研究中存在图像识别速度慢、分类精度低的不足,该文提出一种基于K-SVD和正交匹配追踪 (orthogonal matching pursuit, OMP) 稀疏表示的稻飞虱图像分类方法。首先,根据稻飞虱的趋光性特点,使用团队自主研发的野外昆虫图像采集装置自动获取稻田害虫图像;然后,利用K-SVD算法对稻飞虱图像特征的过完备字典进行更新构造,结合OMP算法对原始输入图像的特征信号进行稀疏表示;最后,通过求解输入图像的重构误差对昆虫图像进行分类。在相同的试验条件下,与传统的图像分类算法(SVM、BP神经网络)进行比较。实验结果表明,该文提出的基于K-SVD和OMP算法的稻飞虱图像稀疏表示分类方法可对稻飞虱与非稻飞虱进行快速准确的分类,分类速度达到6.0帧/s,平均分类精度达到93.7%。与SVM和BP神经网络相比,分类速度分别提高了5和5.5帧/s;分类精度分别提高了15.7和28.2个百分点,为稻飞虱的防治预警工作提供了信息与技术支持。

    • 基于红外热成像与改进YOLOV3的夜间野兔监测方法

      2019, 35(19):223-229. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.027

      摘要 (1853) HTML (0) PDF 841.13 K (851) 评论 (0) 收藏

      摘要:随生态改善,野兔数量增多,对农田与林地的危害日益加重。野兔活动多为夜间,目标小,运动速度快,且出现环境较复杂,监控兔害,需要一种高效智能化的方法。针对野兔活动习性,该文提出了使用红外热成像实时监控,结合改进的YOLOV3目标检测方法对夜间野兔进行检测。根据YOLOV3目标检测网络基本结构提出了一种针对红外图像中野兔的实时检测的网络(infrared rabbit detection YOLO,IR-YOLO),该网络特征提取部分压缩YOLOV3特征提取网络深度,利用浅层卷积层特征以提高低分辨率红外小目标检测精度,降低运算量,网络检测部分使用基于CenterNet结构的检测方式以提高检测速度。使用热成像野外实时采集的夜间野兔图像作为数据集,包括不同距离,尺度,出现环境不同的野兔共计6 000幅红外图像制作训练集与测试集,比例为5:1。试验结果表明,IR-YOLO在红外热成像视频中复杂环境下出现的野兔检测率达75%,平均检测速度51帧/s,相对改进前YOLOV3检测率提高15个百分点,相对改进前YOLOV3检测速度提高5帧/s。相比其他目标检测算法各项检测指标更为优良,检测率方面相对Faster-RCNN与RFCN-RESNET101分别提高45个百分点与20个百分点,检测速度方面相对Faster-RCNN与RFCN-RESNET101分别提高30和与45帧/s。该方法可高效快速地对夜间复杂环境下出现的野兔进行检测,也可广泛应用于夜间对其他类型农业害兽的检测。

    • 基于自适应无迹卡尔曼滤波的采摘机械手视觉伺服控制方法

      2019, 35(19):230-237. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.028

      摘要 (1326) HTML (0) PDF 1.33 M (829) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决未知统计特性下的系统噪声对图像雅克比矩阵估计精度的影响问题,提高视觉伺服定位精度,在卡尔曼滤波(lalman filter, KF)法以及无迹卡尔曼滤波(unscented kalman filter, UKF)法的基础上,引入自适应噪声统计估计器,提出自适应无迹卡尔曼滤波(adaptive unscented kalman Filter, AUKF)法估计图像雅克比矩阵,并构造了视觉伺服控制系统。仿真试验结果表明,基于自适应无迹卡尔曼滤波法估计图像雅克比矩阵的视觉伺服控制系统的图像特征最大误差值为10.2像素,机械手末端与目标点三维坐标最大误差值为4.19 mm,响应时间为1.2 s。搭建了七自由度采摘机械手视觉伺服试验平台进行采摘试验,试验结果表明,基于AUKF法估计图像雅克比矩阵的视觉伺服系统对静态目标的采摘成功率为90%,对动态目标的采摘成功率为83%,相比于KF法与UKF法,采摘静态目标试验成功率分别提高了17与10个百分点,动态采摘试验成功率分别提高了16%与10%。基于AUKF法估计图像雅克比矩阵的视觉伺服系统对静态与动态目标的采摘平均时间分别为18和22 s,相比于KF法与UKF法,静态采摘用时分别减少了10和6 s,动态采摘用时分别减少了12和8 s。AUKF法与KF法以及UKF法估计的图像雅克比矩阵相比,AUKF法估计的图像雅克比矩阵减小了采摘机械手视觉伺服控制系统过程噪声的干扰,使采摘机械手视觉伺服控制系统过程噪声适应视觉伺服系统的变化,采摘机械手视觉伺服控制系统定位精度更高。

    • 基于不同行为时间的奶牛健康状况评价

      2019, 35(19):238-244. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.029

      摘要 (878) HTML (0) PDF 1.01 M (902) 评论 (0) 收藏

      摘要:如何高效准确地监测和管理好奶牛是当前规模化奶牛场发展的关键。该文通过对17头奶牛休息时间、反刍时间和采食时间的连续61d监测和行为记录,利用SPSS23.0软件,结合Logistics回归分析法对试验数据进行统计分析,并构建了奶牛健康状况评价模型。研究结果表明:1)与正常行为期间相比,奶牛非正常行为期间的平均休息时间增加25.7%,反刍时间和采食时间分别平均减少12.7%和2.3%。2)荷斯坦泌乳奶牛正常行为时间呈正态分布,每天(24 h)平均休息时间为300~600 min,反刍时间为400~700 min,采食时间为200~400 min。非正常行为时间呈离散状分布,无明显分布规律。3)休息时间和采食时间是预测模型的主要影响因素,其中采食时间对模型预测概率的影响力较休息时间大,在其他条件不变的情况下,采食时间水平每增加1个单位,奶牛非正常行为预测概率变化扩大4.2倍。奶牛非正常行为预测模型预测结果与人工目视观察结果比较,模型预测准确率为91%。该研究可为现代规模化奶牛场科学、精准化管理提供参考。

    • >农业生物环境与能源工程
    • 日光温室薄膜清洗机设计及清洗效果试验

      2019, 35(19):245-251. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.030

      摘要 (1196) HTML (0) PDF 1.04 M (760) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前中国日光温室薄膜清洗效率低及清洗困难的问题,该文研制了一种半自动日光温室薄膜清洗机。整机包括清洗与行走部分,清洗部分主要包括直流电机、2组不同减速比减速器、清洁毛刷以及支撑滚筒,依靠拉绳收放完成升降,实现温室薄膜上下不同位置清洁;行走部分用来整体平移清洗部分,其上的放置平台采用偏心结构设计,方便清洗部分从薄膜放置到行走装置及再次清洗时移动到薄膜表面。以薄膜透光率为指标,开展了清洗速度、喷水压力与流量、刷毛长度对清洗效果影响的研究,得出合理的清洗爬升速度为2.8~5.6 m/min,喷水流量为2~3.5 L/min,毛刷接触薄膜长度为3 cm。通过对自然条件下使用3个月的新换薄膜进行试验,得到清洗后薄膜透光率最高可达90%,与同时更换未清洗薄膜相比提高15个百分点。该装置的使用在减小劳动强度的同时,提高了日光温室薄膜清洗效率、改善了棚内光照条件。

    • >农业资源循环科学与工程
    • 沼液喷淋秸秆与生物炭联合好氧发酵效果研究

      2019, 35(19):252-258. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.031

      摘要 (1064) HTML (0) PDF 1.13 M (556) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现沼液的减量化和肥料化,以玉米秸秆为载体吸附过滤沼液,开展沼液喷淋与秸秆和生物炭联合好氧发酵试验,分析沼液喷淋对好氧发酵效果的影响,以及与秸秆和生物炭共发酵的效果。结果表明,粉碎后玉米秸秆吸附过滤猪粪沼液、鸡粪沼液后,秸秆含水率由5.92%分别上升至76.35%和85.72%,碳氮比由42.4分别上升至50.2和51.7,沼液中总悬浮物、总磷分别降低了34.42%~43.78%和20.00%~41.01%,而对溶解态的总磷、总钾吸附过滤效果一般。沼液喷淋翻拋可延长堆体发酵高温期2倍时长以上,有机质含量降低了10.42%~18.63%,氮磷钾含量提高6%~21.5%左右,并可提高堆体腐熟度,促进类腐殖质物质产生。添加生物炭可缩短发酵升温期并延长高温期,更有利于堆体消纳沼液。沼液喷淋与秸秆和生物炭联合好氧发酵工艺可达到利用沼液生产有机肥的目的,是资源化利用沼液的有效途径之一。

    • 低定量环保型水稻秸秆纤维地膜制造工艺参数优化

      2019, 35(19):259-266. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.032

      摘要 (732) HTML (0) PDF 1014.39 K (530) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决中国农业生产中化肥农药长期不合理的施用、秸秆和土壤中残膜等农业废弃物不合理的处置等农业面源严重污染的问题,为降低生物质基降解地膜的生产成本、节约纤维用量,探究低定量环保型可降解纤维地膜制造工艺参数的最优组合,对55 g/m2低定量环保型水稻秸秆纤维地膜的工艺及性能进行了试验研究。以水稻秸秆纤维为主要原料,添加商品浆、功能助剂等,应用五因素五水平1/2实施正交旋转中心组合试验方法,以打浆度、混合比、松香、矾土和湿强剂质量分数为影响因子,以地膜的干抗张力、湿抗张力、耐破度为响应函数,研究得出了打浆度31°~48°、混合比45%~50%、松香质量分数1.2%、矾土质量分数6%、湿强剂质量分数2.0%的低定量环保型水稻秸秆纤维地膜最佳工艺参数组合,所得纤维地膜的干抗张力大于32 N、湿抗张力大于12 N、耐破度大于100 kPa,可满足地膜田间覆盖机械性能要求。研究结果为水稻秸秆制备可降解地膜提供理论依据和技术支撑。

    • >土地整理工程
    • 矿区高强度开采地表损坏动态预测模型

      2019, 35(19):267-273. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.033

      摘要 (1003) HTML (0) PDF 1.29 M (560) 评论 (0) 收藏

      摘要:矿区地下资源的高强度开采势必引起耕地等地表附着物的严重破坏,尤以动态破坏影响较大。为对矿区高强度开采条件下地表动态损坏进行预测,该文首先通过相似模拟试验,揭示了高强度开采下覆岩和地表沿工作面推进方向周期性破坏的特征。然后,根据充分采动阶段的实测资料,检验分析了高强度开采地表下沉速度的右偏偏态分布规律,并总结了下沉速度动态分布的周期性,及其与工作面推进位置的相对位置关系。最后,据此构建了基于对数正态密度函数的地表损坏动态预测模型,并采用实例对预测模型的预测精度进行了验证,结果显示预测和实测曲线的决定系数在0.9以上,标准差与实测最大下沉速度值的比值小于7.0%,表明预测模型具有较高的精度,较为符合现场实际。研究结果可对类似条件矿区开采地表损坏动态预测提供指导。

    • 基于生态适宜性分析的平原煤矿县生态空间优化

      2019, 35(19):274-282. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.034

      摘要 (703) HTML (0) PDF 1.71 M (687) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤矿区塌陷为难点的生态问题已经成为制约平原煤矿地区社会、经济、生态可持续发展的阻力。本文从自然生态、特征限制、人为干扰3个层面构建平原煤矿地区生态适宜性综合分析体系,以山东省郓城县为研究区域分析生态适宜度,在此基础上引入最小累计阻力模型分析研究区生态网络,并以乡镇为单元提出优化建议,提升郓城县生态适宜度,稳固生态网络。结果表明:当前研究区生态适宜度5等级分区面积呈现正态分布,但分布极不均匀,最适宜区集中于县域北侧,最不适宜区集中于县域中南部的塌陷水域和塌陷深度较深的地区;生态网络主要集中于西北部区域,南部和中部相对欠缺。并针对现状对各等级分区结果实施不同的建设策略,并对生态网络结构的优化建议,从而为郓城县的生态修复建设和生态保护建设提供方向。

    • >农产品加工工程
    • 基于多轮廓模型的红枣体积和表面积在线测量方法

      2019, 35(19):283-290. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.035

      摘要 (895) HTML (0) PDF 1.08 M (508) 评论 (0) 收藏

      摘要:为快速测量红枣的体积和表面积,给红枣三维信息的分级装备开发提供依据。该文搭建图像采集装置,由工业相机连续拍摄旋转圆盘上物体的二维图像,编写图像处理软件提取图像的二维轮廓特征,再由二维图像的轮廓构建三维多轮廓模型,测量模型的体积和表面积。探讨不同轮廓间角(4°~15°),不同投影高度(0.1~0.5 cm)和不同直径(24~42 mm)对多轮廓模型测量体积和表面积的影响。试验结果表明,多轮廓球体模型的直径为固定值,体积的相对误差随轮廓间角和投影高度的增大而增大,表面积的相对误差随轮廓间角和投影高度的增大而减小,最小相对误差分别为6.0%和1.0%;多轮廓球体模型的轮廓间角和投影高度为确定值,模型的体积和表面积的相对误差随直径的变化不明显,但直径越小误差越大,体积和表面积相对误差的均值分别为9.1%和4.34%;多轮廓红枣模型的轮廓间角和投影高度为确定值,模型体积的平均相对误差随等级的增大而增大,表面积随等级变化不明显,其中体积的均方根误差和平均相对误差的均值为2.45 cm3和10.2%;表面积的均方根误差和平均相对误差的均值为3.65 cm2和 7.09%。红枣多轮廓模型测量方法为红枣分级装备的开发提供技术参考。

    • 不同预处理对杏鲍菇片真空冻结品质的影响

      2019, 35(19):291-298. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.036

      摘要 (776) HTML (0) PDF 976.17 K (491) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探索切片厚度、烫漂处理、外源水添加量等不同预处理条件对真空冻结杏鲍菇品质的影响,分析切片厚度与真空冻结失水率的关系,对烫漂、不烫漂两组物料添加不同比例的外源水后进行真空冻结对比试验。结果表明,随着切片厚度增加,杏鲍菇片真空冻结失水率呈递减趋势,为保证物料不失水而所需的外源水添加量与切片厚度之间呈现极显著的负线性关系(R2=0.98,P<0.01)。不烫漂组杏鲍菇片解冻汁液流失率均显著高于烫漂组(P<0.01),主要是由于其解冻前相对较高的含水率所致。烫漂组杏鲍菇片总损失率和相对电导率均显著高于不烫漂组,且均整体上随外源水添加量的增加而逐渐减小。外源水添加量可显著降低杏鲍菇片真空冻结失水率(P<0.05),当外源水添加量低于20%时,不烫漂组杏鲍菇片真空冻结失水率显著高于烫漂组(P<0.05),当外源水添加量高于25%时则相反。随着外源水添加量的增加,不烫漂组杏鲍菇片解冻汁液流失率整体呈增加趋势,而烫漂组解冻汁液流失率当外源水添加量高于10%时无显著性差异(P>0.01)。显微结构观察表明,烫漂处理对杏鲍菇细胞网络结构产生一定破坏作用,而真空冻结前添加外源水可不同程度上降低物料组织内部水分蒸腾作用,减少对细胞组织结构的破坏。生产真空速冻杏鲍菇片时,推荐预处理条件为:切片厚度3 mm,90℃热水烫漂1 min,冻结前外源水添加量为30%。该研究结果可为食品真空冻结技术实践应用提供参考。

    • 脉冲电场促进黑曲霉生长提高产酶活性

      2019, 35(19):299-306. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.037

      摘要 (662) HTML (0) PDF 999.76 K (607) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨脉冲电场对黑曲霉生长和糖化酶活性的影响,研究采用响应面法设计脉冲电场工作参数(脉冲强度5~15 kV/cm、脉冲持续时间10~100 µs和脉冲数50~99)并对黑曲霉孢子悬液进行处理和培养。结果表明:脉冲强度显著(P<0.05)影响菌丝干质量和产糖化酶能力,当脉冲强度为12.975 kV/cm、脉冲宽度为54 μs和脉冲数为66,黑曲霉的菌丝干质量和糖化酶活性分别为28.05 mg和18.01 U/mL,比对照(未采用脉冲处理)提高了68.27%和14.71%;酯酶同工酶分析未显示出PEF对黑曲霉有诱变作用,但PEF处理明显刺激了黑曲霉孢子萌发,使孢子萌发率增加了77.8%~231%。该研究为黑曲霉菌等霉菌生物学性能的提高及其在实际生产中的应用提供理论依据。

    • 人造沸石对甘薯不同链长直支链淀粉的分离效果

      2019, 35(19):307-314. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.038

      摘要 (750) HTML (0) PDF 1.54 M (567) 评论 (0) 收藏

      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。该文采用回生法分离甘薯直、支链淀粉后再进行二次回生,以窄化其分子链长,并采用柱层析法分离出不同分子量分布范围的淀粉组分,直、支链淀粉组分总制备率均大于2.4%。可见光谱及分子量分布研究表明,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;经小沸石分离,甘薯支链淀粉组分F1b中分子量小、均一度高的组分先被洗脱下来,F2b中分子量大、均一度低的组分先被洗脱下来,说明甘薯直、支链淀粉的分支度对淀粉组分的分离也有一定影响。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°、33.7°附近出现强衍射峰,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°附近也出现明显的衍射峰,此时甘薯直、支链淀粉的分子量分布指数(PDI, polydispersity index)均接近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,呈典型的“柳条”状,而支链淀粉呈典型的“树枝”状。该研究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中的形态变化创造了有利条件。

微信公众号

二维码

您是第位访问者
ICP:京ICP备06025802号-3
农业工程学报 ® 2024 版权所有
技术支持:北京勤云科技发展有限公司