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黄土高原不同植被类型土壤微生物残体碳的积累及其对有机碳的贡献

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应用生态学报 2024年第1期35卷 124-132页

作者：申继凯黄懿梅黄倩徐凤璟西北农林科技大学资源环境学院/农业农村部西北植物营养与农业环境重点实验室/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

微生物残体碳是土壤有机碳的重要来源。黄土高原自退耕还林(还草)以来土壤碳储量显著增加,但不同植被类型土壤微生物残体碳对有机碳积累的贡献及其影响因素尚不明晰。本研究利用生物标志物(氨基糖)技术,测定黄土高原天然草地、柠条灌丛... 详细信息

微生物残体碳是土壤有机碳的重要来源。黄土高原自退耕还林(还草)以来土壤碳储量显著增加,但不同植被类型土壤微生物残体碳对有机碳积累的贡献及其影响因素尚不明晰。本研究利用生物标志物(氨基糖)技术,测定黄土高原天然草地、柠条灌丛、辽东栎林地0~5和5~20 cm土层土壤中的微生物残体碳含量,并分析其与土壤理化指标的关系,探究不同植被类型土壤中微生物残体碳对有机碳的贡献及其影响因素。结果表明:1)同一土层,土壤pH值由草地、灌丛至林地依次显著降低,而有机碳、全氮、微生物生物量碳、微生物生物量氮表现为林地>灌丛>草地,差异显著,且0~5 cm土层显著高于5~20 cm土层。2)土壤微生物残体碳含量在3种植被类型的两个土层中的变化范围为0.69~16.41 g·kg^(-1)其中,在0~5 cm土层,细菌、真菌和微生物残体碳含量均由草地、灌丛至林地依次显著增加,林地微生物残体碳含量是灌丛的2.9倍,灌丛是草地的4.2倍;在5~20 cm土层,林地真菌和微生物残体碳含量显著高于灌丛和草地。真菌残体碳含量高于细菌残体碳含量,是细菌残体碳的2.16~10.83倍。3)微生物残体碳对有机碳的贡献在灌丛和林地分别是草地的1.6和1.7倍,其中,真菌残体碳的贡献占15.2%~42.7%。细菌占1.4%~7.4%。4)pH、全氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮是微生物残体碳积累的重要影响因素。综上,植被类型的变化改变了土壤养分、微生物活性和土壤pH值,从而使林地和灌丛较草地更有利于由真菌主导的微生物残体碳的形成和积累。

关键词：植被类型土壤有机碳微生物残体影响因素

改进AVSlowFast音视频融合模型对哺乳期母猪关键行为的识别

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农业工程学报 2024年第7期40卷 182-190页

作者：李泊陈天明朱佳颖南京农业大学人工智能学院南京210031 农业农村部养殖装备重点实验室南京210031

哺乳期母猪的自动行为监测对于保障母猪健康并及时发现异常状态具有重要意义。为了在识别母猪行为中整合视觉和听觉信号蕴含的信息,该研究提出了一种基于音视频特征多模态融合的哺乳期母猪关键行为识别方法。首先,引入三分支结构的AVSlo... 详细信息

哺乳期母猪的自动行为监测对于保障母猪健康并及时发现异常状态具有重要意义。为了在识别母猪行为中整合视觉和听觉信号蕴含的信息,该研究提出了一种基于音视频特征多模态融合的哺乳期母猪关键行为识别方法。首先,引入三分支结构的AVSlowFast模型作为基础网络,通过视频慢通道、视频快通道、音频通道有效挖掘在视觉和听觉2种模态下的相关行为特征,并基于多层次侧向连接深入融合视听觉模态信息。在此基础上,该研究在特征融合后期引入高斯上下文变换器通道注意力模块,在不新增模型参数的条件下进一步优化高维多模态三维特征的融合效果,提高行为识别的准确率。该研究以哺乳期母猪为对象,采集实际养殖环境中的音频与视频数据进行试验,试验结果表明基于改进AVSlowFast音视频融合模型识别进食、哺乳、睡眠、拱栏、饮水、日常活动6种关键行为的平均精确率与召回率分别为94.3%和94.6%。与基于SlowFast的单模态行为识别方法相比,该研究提出的方法对6种行为识别的平均F1分数上显著提升了12.7个百分点,为实现畜禽多模态行为监测提供了一种有效思路。

关键词：行为识别母猪行为监测音视频融合多模态通道注意力机制 AVSlowFast

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花生仁变温湿法脱红衣预处理工艺参数研究

华中农业大学学报 2024年第05期43卷 242-252页

作者：陈伟洲王京刘志侠吴国振闫鹤馨张哲钟喜林沈阳农业大学工程学院/农业农村部园艺作物农业装备重点实验室

为提高花生仁湿法脱红衣质量，以花生品种“花育23”为试验材料，考察冷浸温度、冷浸时间、热浸温度、热浸时间等因素对花生仁脱净率、破损率和含水率的影响。结果显示：单因素试验确定冷浸温度、冷浸时间、热浸温度、热浸时间等因素对... 详细信息

为提高花生仁湿法脱红衣质量，以花生品种“花育23”为试验材料，考察冷浸温度、冷浸时间、热浸温度、热浸时间等因素对花生仁脱净率、破损率和含水率的影响。结果显示：单因素试验确定冷浸温度、冷浸时间、热浸温度、热浸时间等因素对花生仁脱净率、破损率和含水率有显著影响；响应面试验显示冷浸温度、冷浸时间、热浸温度和热浸时间对脱净率的影响程度大小为冷浸温度>热浸温度>热浸时间>冷浸时间，对破损率的影响程度依次为热浸温度>冷浸温度>热浸时间>冷浸时间，对含水率的影响程度依次为冷浸温度>热浸温度>热浸时间>冷浸时间；利用Design Expert V13软件优化求得最佳预处理工艺参数为冷浸温度19℃、冷浸时间13min、热浸温度75℃和热浸时间20 s，此时脱净率、破损率、含水率分别为95.7%、11.3%和13.6%，与试验验证结果平均相对误差分别为1.03%、4.13%、0.60%，该结果说明优化结果可靠。

关键词：花生仁工艺参数脱净率破损率含水率

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生物炭光催化氧化-吸附协同降解亚硝酸盐

化工进展 2024年第8期43卷 4757-4765页

作者：毛华恺余洋张悦夏广坤吴赟韬楼乐瑶牛文娟刘念华中农业大学工学院湖北武汉430070 农业农村部水产养殖设施工程重点实验室湖北武汉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

通过正交实验研究生物炭-光-氧共同作用下不同环境亚硝酸盐净化规律,结合多重对照实验,解析光照、曝气、添加生物炭对亚硝酸盐降解的影响差异,揭示亚硝态氮迁移路径与降解机制。结果表明,亚硝酸盐净化效果主要受环境酸碱度和温度影响,... 详细信息

通过正交实验研究生物炭-光-氧共同作用下不同环境亚硝酸盐净化规律,结合多重对照实验,解析光照、曝气、添加生物炭对亚硝酸盐降解的影响差异,揭示亚硝态氮迁移路径与降解机制。结果表明,亚硝酸盐净化效果主要受环境酸碱度和温度影响,其中酸碱度为主控因素。当亚硝酸盐浓度1.8mg/L、生物炭添加量0.4g、温度25℃、反应时间60min、pH=2时,净化率最高可达98.25%。多数情况下,曝气能够显著提升亚硝酸盐净化率,较之未曝气处理最高提升9.7倍。光照则更适合用于强酸、强碱环境中亚硝酸盐的去除,较之无光照条件净化率最高提升5.7倍。而单纯添加生物炭对亚硝酸盐降解助力效果有限,需配合光照和曝气共同作用。三种条件共存,产生生物炭光催化氧化-吸附协同作用,促使亚硝态氮经由氧化、光催化、吸附等路径降解、迁移,获得良好净化效果。

关键词：光催化氧化吸附生物炭亚硝酸盐曝气

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残膜回收机有效作业面积监测系统设计研究

农机化研究 2025年第1期 54-60页

作者：王德阳张若宇段宏伟翟志强付宇轩孟庆建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

为便于新疆棉田残膜回收的精准作业收费和补贴，设计了一种残膜回收机有效作业面积监测系统。通过仿真试验对比锁相放大器降噪前后残膜回收机作业时经纬度数据，得出锁相滤波对于噪声环境有较好的抗干扰性能；采用高斯投影正算方法将降... 详细信息

为便于新疆棉田残膜回收的精准作业收费和补贴，设计了一种残膜回收机有效作业面积监测系统。通过仿真试验对比锁相放大器降噪前后残膜回收机作业时经纬度数据，得出锁相滤波对于噪声环境有较好的抗干扰性能；采用高斯投影正算方法将降噪后经纬度数据转化为平面坐标，得出1.5°带的高斯投影的相对误差相较于3°带降低了0.01%。同时，利用卡尔曼滤波算法和构成角方法筛选有效作业轨迹，使用缓冲区法计算重复作业面积，最终利用轨迹算法精准获取残膜回收机有效作业面积，得出所设计的残膜回收机有效作业面积监测系统对于大块农田测量时相对误差为2.6%,对于小块农田测量时相对误差为3.3%。研究结果表明：所设计的残膜回收机有效作业面积监测系统可以精确计算出残膜回收机的有效作业面积，为残膜回收机作业质量评估提供了一定的理论基础。

关键词：北斗导航作业面积监测高斯投影卡尔曼滤波缓冲区算法

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玉米免耕播种自动调偏系统设计与试验

农业机械学报 2024年第3期55卷 40-52页

作者：张振国郭全峰蒋贵菊王蕴泽邢振宇许鹏新疆农业大学机电工程学院乌鲁木齐830052 新疆智能农业装备重点实验室乌鲁木齐830052 博乐市农业农村局博乐833400

为适应新疆滴灌区宽窄行免耕种植模式,解决传统大型玉米免耕播种机播种过程中触碰根茬、无法精确约束路径、玉米粒距合格率低等问题,结合免耕播种农艺要求,在采用导航定位技术获取播种机当前位置与目标路径间偏差的基础上,设计一种玉米... 详细信息

为适应新疆滴灌区宽窄行免耕种植模式,解决传统大型玉米免耕播种机播种过程中触碰根茬、无法精确约束路径、玉米粒距合格率低等问题,结合免耕播种农艺要求,在采用导航定位技术获取播种机当前位置与目标路径间偏差的基础上,设计一种玉米免耕播种自动调偏系统。该系统主要包括避茬装置、液压执行系统和控制系统,通过建立整机力学模型,对避茬装置和液压执行系统进行运动和受力分析,确定避茬装置和液压执行系统关键结构参数,获取避茬装置最佳挂接长度和液压执行系统最大驱动力。进一步优化控制系统,实现避茬装置自动调偏及接收反馈信息功能。对免耕播种避茬装置自动调偏系统进行性能试验,试验结果表明,神经网络PID的期望调偏角最大稳态误差为0.932°,超调量全部小于1%,平均响应稳态误差小于0.9°,满足预期。田间试验结果表明,当拖拉机作业速度不大于1.0 m/s、行间秸秆覆盖量不大于1.0 kg/m^(2)时,避茬率不小于85%,纵向调整距离不大于8.6 m,玉米粒距变异系数不大于21.63%。此时播种机调偏避茬效果最佳,满足玉米免耕播种机农艺指标要求。

关键词：免耕播种机玉米自动调偏避茬装置神经网络PID控制

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种蛋受精与性别信息无损检测技术与装备研究进展

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农业机械学报 2024年第5期55卷 1-20页

作者：刘成康刘勇王巧华刘世伟李世军祝志慧华中农业大学工学院武汉430070 湖北洪山实验室武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

种蛋受精及性别鉴别关系到家禽孵化、养殖的经济效益和动物福利伦理等,种蛋受精与性别信息的检测是禽、蛋产业发展的难题,特别是种蛋性别的无损鉴定是世界难题。合适有效的无损检测技术,不仅应获得相关未知信息且不会对种蛋造成任何损伤... 详细信息

种蛋受精及性别鉴别关系到家禽孵化、养殖的经济效益和动物福利伦理等,种蛋受精与性别信息的检测是禽、蛋产业发展的难题,特别是种蛋性别的无损鉴定是世界难题。合适有效的无损检测技术,不仅应获得相关未知信息且不会对种蛋造成任何损伤,因此无损检测种蛋成为研究热点。然而,由于蛋壳厚度和颜色等外部品质形状差异、内部流体形态变化和胚胎发育等因素的影响,难以实现准确检测。本文对比了现有种蛋无损检测研究中的相关方法与技术,包括机器视觉技术、光谱技术、声共振频率分析、生物电信号分析、敲击振动法、介电常数分析、气味特征分析等;分析了种蛋受精和性别信息无损检测仍存在的技术限制、发育阶段检测限制、蛋壳干扰和种蛋个体差异性等方面挑战,并针对未来的研究及发展探讨了高光谱成像、X射线成像、超声波成像和磁共振成像等新兴技术应用于种蛋受精与性别无损检测的可行性。

关键词：种蛋无精蛋卵内性别鉴定无损检测综述

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钝化剂对轻中度镉污染农田的安全利用效果

环境科学 2024年第2期45卷 1098-1106页

作者：王晓晶张东明曹阳吕家珑代允超西北农林科技大学资源环境学院农业农村部西北植物营养与农业环境重点实验室杨凌712100

为研究酸性镉(Cd)污染土壤安全利用问题,以陕西商洛轻中度Cd污染农田为研究对象,分别施加生石灰、生物炭和钙镁磷肥,通过小麦-玉米轮作试验,探究不同用量钝化剂对Cd污染土壤的安全利用效果,筛选出最佳的钝化剂配比.结果表明:(1)通过钝... 详细信息

为研究酸性镉(Cd)污染土壤安全利用问题,以陕西商洛轻中度Cd污染农田为研究对象,分别施加生石灰、生物炭和钙镁磷肥,通过小麦-玉米轮作试验,探究不同用量钝化剂对Cd污染土壤的安全利用效果,筛选出最佳的钝化剂配比.结果表明:(1)通过钝化剂的施加,能不同程度地改善土壤质量.(2)施用钝化剂后,小麦和玉米的籽粒产量均有不同程度地提高.(3)3种钝化剂可有效地提升土壤pH值和降低土壤有效态Cd含量,生石灰2340 kg·hm^(-2)(C3)处理效果最佳,分别增加小麦和玉米土壤pH 1.453和1.717单位,减少有效态Cd含量34.38%和30.20%.(4)施加生物炭1800 kg·hm^(-2)(B2)处理对降低小麦根系、秸秆和籽粒Cd含量效果最好,较CK分别显著降低了53.60%、38.86%和52.96%,其小麦籽粒ω(Cd)降低至0.09 mg·kg^(-1),低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中规定的小麦Cd限量值(0.1 mg·kg^(-1));施加生物炭1260 kg·hm^(-2)(B1)处理对降低玉米根系、秸秆和籽粒Cd含量综合效果最佳,较CK分别显著降低43.74%、53.20%和94.57%,其玉米籽粒ω(Cd)降低至0.0019mg·kg^(-1),远低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中规定的玉米Cd限量值(0.1 mg·kg^(-1)).因此,在田间试验条件下,综合考虑各项指标的影响,生物炭在轻中度Cd污染的小麦-玉米轮作区农田土壤效果最好.

关键词：轻中度镉污染农田小麦玉米轮作钝化剂安全利用

基于改进YOLOv7-ByteTrack的干制哈密大枣缺陷检测与计数系统

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农业工程学报 2024年第3期40卷 303-312页

作者：刘鑫马本学李玉洁陈金成喻国威石河子大学机械电气工程学院石河子832003 农业农村部西北农业装备重点实验室石河子832003 现代农业机械兵团重点实验室石河子832003 新疆农垦科学院机械装备研究所石河子832000

针对目前无法同时对随机多列排布干制哈密大枣进行快速缺陷检测和统计计数问题,该研究设计了一款干制哈密大枣在线检测与计数系统。以干制哈密大枣为研究对象,利用工业相机拍摄传送带上随机排列的多类别缺陷干制哈密大枣视频为数据源,... 详细信息

针对目前无法同时对随机多列排布干制哈密大枣进行快速缺陷检测和统计计数问题,该研究设计了一款干制哈密大枣在线检测与计数系统。以干制哈密大枣为研究对象,利用工业相机拍摄传送带上随机排列的多类别缺陷干制哈密大枣视频为数据源,采用改进的YOLOv7模型进行干制哈密大枣多类别缺陷检测并将检测结果作为后续多目标跟踪算法的输入;考虑到传送带上干制哈密大枣的外观相似性高以及排列密集等特点,该研究结合ByteTrack多目标跟踪算法的思想,设计了一种多类别干制哈密大枣的画线计数方法,实现了随机排布多类别干制哈密大枣的缺陷检测、准确定位及计数。试验结果表明:1)改进的YOLOv7模型浮点计算量为64.6 G,在干制哈密大枣目标检测数据的测试集上的平均检测精度、召回率、F_(1)平衡分数分别达到了98.03%、93.43%和95.00%,相比YOLOv7模型分别提高了4.40、6.88和7.00个百分点,浮点计算量下降了38.6%;2)基于改进YOLOv7为目标检测器开发的ByteTrack算法计数模型对干制哈密大枣计数的准确率为90.12%。该研究可为干制哈密大枣检测计数和分选分级提供技术支持。

关键词：图像处理目标检测干制哈密大枣多目标跟踪 YOLOv7