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灌溉水温与施氮量对滴灌棉田土壤水热及棉花生长和产量的影响

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中国农业科学 2024年第2期57卷 319-335页

作者：何静王振华刘健马占利温越石河子大学水利建筑工程学院/现代节水灌溉兵团重点实验室/农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室

【目的】探究膜下滴灌棉田土壤水热环境和棉花生长对灌溉水温与施氮量的响应机理，旨在确定北疆滴灌棉花合理的灌溉水温和施氮量。【方法】以新陆早42号棉花为试验材料，设置4个灌溉水温：15℃(T0)、20℃(T1)、25℃(T2)和30℃(T3);3个... 详细信息

【目的】探究膜下滴灌棉田土壤水热环境和棉花生长对灌溉水温与施氮量的响应机理，旨在确定北疆滴灌棉花合理的灌溉水温和施氮量。【方法】以新陆早42号棉花为试验材料，设置4个灌溉水温：15℃(T0)、20℃(T1)、25℃(T2)和30℃(T3);3个施氮水平：250 kg·hm-2(F1)、300 kg·hm-2(F2)和350 kg·hm-2(F3)，采用双因素完全随机试验设计。分析不同灌溉水温条件下施氮量对棉田土壤水热环境、棉花生长、产量和水氮利用效率的影响。【结果】常规灌溉水温与低氮处理降低土壤温度，抑制棉花生长，单株铃数降低并导致籽棉产量下降。适宜的灌溉水温和施氮量可以改善土壤水热环境，促进棉花生长发育，提高籽棉产量和水氮利用效率。与15℃常规灌溉水温相比，增温灌溉显著提高了土壤温度0.58—3.30℃，土壤储水量降低1.2%—7.2%，土壤呼吸速率显著提高5.7%—28.0%；随灌溉水温升高，棉花株高、叶面积指数及地上部干物质积累量先增高后降低，在灌溉水温为25℃时达最大。随施氮量增加，土壤储水量降低3.3%—6.7%，土壤呼吸速率显著提高3.6%—9.5%，棉花株高增加3.2%—4.9%，叶面积指数显著增加5.8%—11.0%，地上部干物质积累量显著增加1.2%—2.2%，均在施氮量为350 kg·hm-2时达最大。水分利用效率、氮肥偏生产力及籽棉产量随灌溉水温升高均先增加后减少，随施氮量增加分别表现为增加、减少、增加的趋势。通径分析表明，土壤温度对籽棉产量直接作用最大，而施氮量通过促进棉花生长对籽棉产量间接作用最大。籽棉产量与水分利用效率均在T2F2处理达到最大值，分别为6 652.3 kg·hm-2、1.17 kg·m-3，且T2F2处理的氮肥偏生产力(22.17 kg·kg-1)显著大于T2F3处理(18.80 kg·kg-1)。【结论】综合考虑灌溉水温与施氮量对土壤温度，土壤呼吸速率，棉花生长、产量及水氮利用效率的影响，推荐北疆棉区适宜灌溉水温为25℃，施氮量为300 kg·hm-2。

关键词：膜下滴灌棉花灌溉水温氮肥产量水肥利用效率北疆

蔬菜泡沫育苗盘多适应性自动叠盘装置设计与试验

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农业机械学报 2024年第3期55卷 122-132页

作者：李旭伍硕祥匡敏球刘青刘大为谢方平湖南农业大学机电工程学院长沙410128 智能农机装备湖南省重点实验室长沙410128 农业农村部南方智能育秧(苗)重点实验室益阳413055

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC... 详细信息

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC为控制核心,利用主副传送带实现育苗盘的输送,并结合光电传感器实现育苗盘的定位,可以完成不同尺寸泡沫育苗盘的自动叠盘,设计的水平调节单元和减振单元可实现育苗盘在叠盘机构上的水平位置调节并降低叠盘过程的振动冲击。试验结果表明,育苗流水线播种环节在生产率450盘/h下,自动叠盘装置在减振弹簧线径为1.5 mm、主副传送带速度差为0.1 m/s以及电缸升降速度为0.13 m/s时,200孔穴育苗盘叠盘效果最佳,叠盘成功率为100%,叠盘错位差方差为2.32 mm^(2),同时振动检测试验中育苗盘X轴、Y轴、Z轴方向的振幅均未超过0.8 mm,更换135、160孔穴的泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100%,叠盘错位差方差分别为3.94 mm^(2)和5.98 mm^(2),说明该装置满足多适应性的要求。在此最优作业参数下,将育苗流水线播种环节生产率提升至900盘/h时,育苗盘最大振幅为0.709 mm,振幅无明显变化,说明该装置作业稳定性较好。该研究结果可为播种流水线叠盘装置提高叠盘效果和降低叠盘振动等研究提供参考。

关键词：漂浮育苗泡沫育苗盘自动叠盘装置减振叠盘整齐度尺寸适应性

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柑橘木虱YOLO v8-MC识别算法与虫情远程监测系统研究

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农业机械学报 2024年第6期55卷 210-218页

作者：李善军梁千月余勇华陈耀晖付慧敏张宏宇华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070 广西桂北特色经济作物种质创新与利用重点实验室桂林541000 华中农业大学植物科学技术学院武汉430070

柑橘木虱是黄龙病的主要传播媒介,其发生与活动可对柑橘果园造成毁灭性后果。为实现木虱虫情的高效监测,设计了一种集诱捕拍照、耗材更新、害虫识别与结果展示于一体的智能监测系统。设计了具备诱虫胶带自动更新、虫情图像实时获取功能... 详细信息

柑橘木虱是黄龙病的主要传播媒介,其发生与活动可对柑橘果园造成毁灭性后果。为实现木虱虫情的高效监测,设计了一种集诱捕拍照、耗材更新、害虫识别与结果展示于一体的智能监测系统。设计了具备诱虫胶带自动更新、虫情图像实时获取功能的诱捕监测装置;应用选点裁剪、Mosaic数据增强(Mosaic data augmentation,MDA)和CA(Coordinate attention)注意力机制,改进了YOLO v8木虱识别模型;开发了Web和手机APP客户端,可实现虫情数据的可视化展示与远程控制。模型测试阶段,改进后的YOLO v8-MC召回率、F1值及精确率分别达到91.20%、91%、90.60%,较基准模型分别提升5.47、5、4.64个百分点;迁移试验中,模型召回率、F1值及精确率分别达到88.64%、87%、84.78%,且系统工作状态良好,满足野外使用需求。开发的智能监测系统能有效实现果园木虱虫情的远程监测,可为此类虫害防治管理提供有效手段。

关键词：柑橘木虱虫害监测诱捕监测装置 YOLO v8-MC

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基于土地利用和地形的生态系统服务空间分布及权衡-协同-独立关系——以安塞区为例

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水土保持研究 2024年第2期31卷 240-251,263页

作者：薛曾辉高驭洋卢枰达周静王可琳张斌马玉刘梦云西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室陕西杨凌712100 农业农村部合阳农业环境与耕地保育科学观测实验站陕西合阳715300

[目的]生态系统退化问题日益突出,开展生态系统服务空间分布及其相关关系研究对区域生态文明建设具有重要意义。[方法]基于InVEST和CASA模型,在10 m空间分辨率下定量评估安塞区2020年土壤保持、固碳释氧、水源涵养和生境质量及其随地形... 详细信息

[目的]生态系统退化问题日益突出,开展生态系统服务空间分布及其相关关系研究对区域生态文明建设具有重要意义。[方法]基于InVEST和CASA模型,在10 m空间分辨率下定量评估安塞区2020年土壤保持、固碳释氧、水源涵养和生境质量及其随地形和土地利用变化趋势,分析生态系统服务间权衡—协同—独立关系。[结果](1)林地和草地生态系统服务较强,未利用地和建设用地较弱;耕地、林地和草地生态系统服务间协同作用明显,而未利用地表现为权衡作用,水域表现为独立作用。(2)土壤保持量最高值在中低海拔、急悬坡和半阴坡,固碳释氧量最高值在中低海拔、陡峭坡和阴坡,涵养水源量最高值在低海拔和阳坡,生境质量最高值在高海拔、急悬坡和阳坡。(3)地形和土地利用视角下,生态系统服务整体表现为协同度>独立度>权衡度,协同作用常发生在土壤保持、固碳释氧和水源涵养之间,生境质量与其他生态系统服务权衡作用明显。(4)协同作用随着海拔升高和坡向向阳程度加强而提升,随着坡度增加呈先升高后降低变化趋势,权衡则与之相反。[结论]土地利用和地形对生态系统服务影响较大,应因地制宜开展土地规划和生态管理,基本证明了退耕还林还草生态恢复措施与其地形气候的适应性和决策的正确性。

关键词：安塞区生态系统服务权衡-协同-独立 InVEST模型 CASA模型地形因子土地利用

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基于力声信息融合感知的香梨果肉脆度评价

农业工程学报 2024年第17期 314-320页

作者：莫小明郭磊李贺翟明灿查志华吴杰石河子大学机械电气工程学院农业农村部西北农业装备重点实验室绿洲特色经济作物生产机械化教育部工程研究中心

为实现香梨脆度更符合感官评价的仪器检测，该研究采用万能材料试验机与麦克风以51 200 Hz高频同步采集香梨果肉破裂时的力声信号，在力声曲线锯齿度分析区间进行数据层信息融合，并分别转换为格拉姆角和场图与角差场图、对称极坐标图... 详细信息

为实现香梨脆度更符合感官评价的仪器检测，该研究采用万能材料试验机与麦克风以51 200 Hz高频同步采集香梨果肉破裂时的力声信号，在力声曲线锯齿度分析区间进行数据层信息融合，并分别转换为格拉姆角和场图与角差场图、对称极坐标图、马尔可夫变迁场图及递归图，通过ResNet50网络挖掘与感官脆度评分相关的图像深度特征，经特征降维的主成分输入到超参数优化后的K近邻、极限学习机、随机森林及支持向量回归模型，实现香梨果肉脆度的定量预测。研究结果表明，马尔可夫变迁场图像全连接层特征降维后的主成分与感官脆度评分的相关系数绝对均值最大，为0.64，最适宜定量表征香梨果肉感官脆度评分差异，通过主成分分析提取了前10个主成分解释图像高维全连接层特征95.75%的信息，以这10个主成分构建的ResNet50-SVR(support vector regression)模型预测集决定系数为0.96，预测集均方根误差为0.24，预测偏差比为4.88，具有较高的预测精度和稳定性，可实现对香梨果肉脆度较为准确的仪器检测，该研究结果为香梨果肉的脆度评价提供了一定的理论依据。

关键词：仪器测试主成分分析数据融合力声信号脆度评价

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基于力声信息融合感知的香梨果肉脆度评价

农业工程学报 2024年

关键词：仪器测试主成分分析数据融合力声信号脆度评价

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淡水鱼圈养模式气送式投饲系统设计与试验

农业机械学报 2024年第8期55卷 152-160页

作者：孔宪锐张卿李洪波牛智有黄凰刘梅英刘静华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部智慧养殖技术重点实验室武汉430070

由于传统淡水鱼池塘养殖存在废物过量堆积、水体污染严重等问题,以及中国对水产品需求的增加,工厂化循环水养殖、集装箱、圈养模式等高质量、高产量、集约化的新型淡水鱼养殖模式逐渐得到应用。针对新型淡水鱼养殖模式存在投饲劳动强度... 详细信息

由于传统淡水鱼池塘养殖存在废物过量堆积、水体污染严重等问题,以及中国对水产品需求的增加,工厂化循环水养殖、集装箱、圈养模式等高质量、高产量、集约化的新型淡水鱼养殖模式逐渐得到应用。针对新型淡水鱼养殖模式存在投饲劳动强度大、自动化程度低等问题,设计了一款气送式自动投饲系统,实现了定向、定时和定量投饲功能。设计了特定的四通装置和三通装置以保证饲料的定向输送;基于计算流体力学和离散单元法(Computational fluid dynamics-Discrete element method,CFD-DEM)耦合技术,初步确定了满足投饲要求的投饲速度并由此确定了风机型号;开发了以Arduino Mega 2560单片机为核心处理器的投饲控制系统,通过时钟模块实时获取当前时间信息,通过称量传感器实时获取料仓内物料质量信息,通过蓝牙传输预计投饲区域、投饲时间和投饲质量,从而实现定向定时定量投饲;最后试制样机并进行了性能试验,两种工况下投饲的实际投饲距离与仿真结果误差分别为5.74%和9.54%,定向、定时和定量投饲可以准确实现,控制系统响应时间小于1 s,定量投饲最大误差为5.37%。研究结果表明,自动投饲系统结构可靠、控制系统精度较高,满足自动投饲要求。

关键词：淡水鱼圈养模式气送式投饲系统定时定量定向送料 CFD-DEM

石灰性土壤小麦籽粒锌硒生物强化理论技术与推广面临的挑战

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植物营养与肥料学报 2024年第7期30卷 1295-1306页

作者：田霄鸿李雅菲西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室陕西杨凌712100

锌与硒是人类生命活动必需的两种微量元素,摄入不足会引发多种疾病。我国小麦主产区恰好处于锌硒缺乏或潜在缺乏的石灰性土壤地带,籽粒中锌硒含量难以达到人体需求标准,导致缺锌缺硒人口数量庞大,已成为我国严重的公共营养与健康问题。... 详细信息

锌与硒是人类生命活动必需的两种微量元素,摄入不足会引发多种疾病。我国小麦主产区恰好处于锌硒缺乏或潜在缺乏的石灰性土壤地带,籽粒中锌硒含量难以达到人体需求标准,导致缺锌缺硒人口数量庞大,已成为我国严重的公共营养与健康问题。本文综述了小麦籽粒锌硒农艺生物强化措施,强化籽粒中锌硒的分布、安全形态、生物可给性及叶面喷施的应用现状。国内外研究大多认为,在极缺锌土壤上采用土施或土施与叶面喷施锌肥结合的方式是最有效的小麦锌强化策略;而最新研究表明,在我国潜在缺锌的石灰性土壤上,叶面喷施硫酸锌的强化效果远优于土施,在小麦灌浆前期喷施2~3次0.3%~0.4%的Zn SO_(4)·7H_(2)O (喷锌总量约2.5 kg/hm^(2))并添加表面活性剂,可以实现籽粒锌含量达40~60 mg/kg的富锌目标。小麦籽粒中锌含量由外到内逐渐降低,人体摄入最多的中心胚乳部分锌含量最低,故需更为关注胚乳中锌含量及生物有效性,制定胚乳富锌标准。此外,食物中无机态元素毒性较大,生物有效性低,吸收利用效果不理想,而有机态对人体更为安全有效,因此还需明晰强化小麦籽粒中是否将外源无机Zn转化为有机态储存。小麦硒生物强化通过土施或叶面喷施亚硒酸盐或硒酸盐均能实现,由于土施硒肥易受土壤pH、有机质等因素影响,硒肥利用率低,因此,通行的硒强化措施是在小麦灌浆前期,喷施2 0~3 0 g/h m 2的亚硒酸钠或硒酸钠,能够实现籽粒硒含量达0.2 5~0.30 mg/kg的富硒目标。与锌不同,硒在籽粒中分布相对均匀,胚乳中硒占全粒总硒的96.2%~97.4%。同时硒强化小麦籽粒中对人体安全的有机硒占总硒的80%以上,且不同有机硒在人体中的作用不同。虽然叶面单独喷锌或硒的理论技术体系完善且实际强化效果良好,但其经济效益没有充分体现,影响了该技术的应用推广。近年来,将叶面喷施锌硒与“一喷三防”农艺措施相结合的研究不断增多,与小麦实际生产形成有效对接,为小麦锌硒强化提供了可行途径。然而,锌硒与不同农药及多种微量元素共同喷施时多种物质之间的互作效应,叶面喷施进行锌硒生物强化及籽粒锌硒储存的生理及分子机制还未明晰,值得进一步探讨。

关键词：小麦籽粒锌硒农艺生物强化形态叶面喷施 “一喷三防”

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油菜播种机除尘式播量监测系统设计与试验

智慧农业（中英文） 2024年第3期6卷 107-117页

作者：李强余秋丽李浩鹏徐春保丁幼春华中农业大学工学院湖北武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室湖北武汉430070

[目的/意义]针对气送式油菜直播机作业过程中粉尘影响种子流检测性能、监测系统难以适应不同幅宽播种行数等问题,设计了一种油菜播种机除尘式播量监测系统。[方法]该监测系统由除尘式油菜种子流检测装置与播量监测终端构成,可通过改变... 详细信息

[目的/意义]针对气送式油菜直播机作业过程中粉尘影响种子流检测性能、监测系统难以适应不同幅宽播种行数等问题,设计了一种油菜播种机除尘式播量监测系统。[方法]该监测系统由除尘式油菜种子流检测装置与播量监测终端构成,可通过改变检测装置数量适配不同幅宽播种机。根据粉尘影响种子流检测结构机制,设计了防尘除尘机构。该机构通过透明防尘板将光电感应器件与导种管隔开,粉尘只附着在透明防尘板靠近导种管一侧,同时利用步进电机-丝杆机构使透明防尘板与除尘布产生相互摩擦实现对透明防尘板除尘。通过分析与试验确定透明防尘板尺寸、除尘启动阈值等关键参数。[结果和讨论]检测装置对比台架试验表明,在平均排种频率12.4~36.3 Hz、平均粉尘流量252~386 mg/s下,无防尘除尘检测装置在两个除尘周期后检测准确率不高于80.2%;有防尘除尘检测装置在单个除尘周期内平均检测准确率不低于93.6%,检测装置不会将粉尘误计。播量监测台架试验表明,在平均排种频率不高于37.6 Hz时,播量监测准确率不低于92.2%。田间播种试验表明,在2.8~4.6 km/h的油菜直播机正常作业速度下,田间排种频率为14.8~31.1 Hz时,播量监测准确率不低于93.1%。[结论]该油菜播量监测系统为气送式油菜直播机作业中粉尘影响下种子流精准检测提供了有效支持,提高了对不同宽幅播种行数的适应性。

关键词：油菜种子流检测播种除尘监测系统精准计数