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农田作业车的RBF-PID横向路径跟踪控制研究

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农机化研究 2025年第4期47卷 42-49页

作者：项波瑞赵祚喜廖志辉米亚龙张清河华南农业大学工程学院广州510642 华南农业大学车辆导航与控制实验室广州510642

针对农业现代化背景下大块农田环境的农用车辆路径跟踪作业的需求,采用RBF神经网络自整定PID控制参数的方法优化传统的基于增量式PID的车辆横向路径跟踪算法,建立3-6-1结构的RBF神经网络,以目标路径位置、实际行驶位置和上一周期方向盘... 详细信息

针对农业现代化背景下大块农田环境的农用车辆路径跟踪作业的需求,采用RBF神经网络自整定PID控制参数的方法优化传统的基于增量式PID的车辆横向路径跟踪算法,建立3-6-1结构的RBF神经网络,以目标路径位置、实际行驶位置和上一周期方向盘转角为输入量,隐藏层设置6个神经元,输出量为方向盘转角,通过梯度下降法对PID的参数实时调整。最后,利用CarSim/Simulink对基于约翰迪尔825i Gator车型改造的农田取土采样车进行建模和仿真,结果表明:在低速(10 km/h)的U形(蛇形)路径下,平均误差为3.89 cm,最大误差为16.61 cm,标准差为5.99 cm,跟踪效果优于传统增量式PID控制,鲁棒性良好,能满足常见的农田作业车辆路径跟踪工况的作业需求。

关键词：农田作业车横向路径跟踪 RBF-PID CarSim/Simulink

生物炭与磷添加促进赤红壤的硅形态转化和大豆植株硅吸收转运

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生态环境学报 2025年

作者：林泳怡周燕飞邓金环田纪辉蔡昆争华南农业大学资源环境学院华南农业大学农业农村部华南热带农业环境重点实验室

生物炭富含碳和硅，偏碱性，是酸性土壤改良的理想调理剂。土壤中硅、磷两种元素存在交互作用，在作物生长中均具有重要作用。然而，生物炭与磷对土壤硅形态转化以及作物植株硅的吸收转运机制有待进一步研究。通过盆栽试验，设置对照、... 详细信息

生物炭富含碳和硅，偏碱性，是酸性土壤改良的理想调理剂。土壤中硅、磷两种元素存在交互作用，在作物生长中均具有重要作用。然而，生物炭与磷对土壤硅形态转化以及作物植株硅的吸收转运机制有待进一步研究。通过盆栽试验，设置对照、单施磷、单施生物炭、磷和生物炭4个处理，探究生物炭和磷处理对赤红壤的改良效果，重点研究其对土壤硅形态及转化、有效性及大豆植株硅转运的影响。结果表明，生物炭施用显著降低土壤交换性酸，提升土壤pH（1.43-2.16个单位），提高土壤交换性盐基离子K+、Ca2+、Mg2+含量和土壤有效磷、总碳和总氮含量，而磷单独施用或者与硅的交互作用不明显。生物炭施用大幅度提高土壤有机结合态硅、铁锰氧化态硅、无定形硅及有效态硅的含量，减少无定形硅所占比例，增加土壤硅的有效性，其中有效硅含量提高7.78-11.6。生物炭处理还显著促进大豆植株对硅素养分的吸收，增加大豆茎、叶、籽粒的硅含量分别为58.8%,50.4%和149%，但显著下调大豆根部硅转运蛋白基因Gm NIP2-2的表达，而磷处理无论是单独还是与生物炭协同处理则均对植株的硅吸收没有明显影响。生物炭施用能提高大豆植株的高度（8.95%-23.0%），但降低植株的干质量和产量。综上所述，生物炭对缓解土壤酸化、促进土壤硅的形态转化和植株硅吸收起重要的作用，对大豆的增产效应尚不稳定，显示其改良酸性土壤的较大潜力，而磷没有明显影响。

关键词：酸性土壤生物炭磷大豆硅的有效性硅形态

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基于振动分离特性的荔枝振动器结构优化

农机化研究 2025年第4期47卷 9-17页

作者：赵紫艳王慰祖王艳飞李君冼昊岚华南农业大学工程学院广州510642

为了研究荔枝振动分离特性,以此为基础优化振动器结构,利用往复振动采收装置在不同振动参数下对荔枝进行振动分离试验,并采用MatLab软件分析高速相机拍摄的荔枝运动视频,获得荔枝运动参数(轨迹、速度、加速度等)。为了确定振动机构的最... 详细信息

为了研究荔枝振动分离特性,以此为基础优化振动器结构,利用往复振动采收装置在不同振动参数下对荔枝进行振动分离试验,并采用MatLab软件分析高速相机拍摄的荔枝运动视频,获得荔枝运动参数(轨迹、速度、加速度等)。为了确定振动机构的最优工作参数,利用Design-Expert软件处理试验数据并得到回归模型,再通过响应曲面分析振动频率、振幅和振动距离对荔枝分离特性(分离时间、碰撞次数和惯性力)的影响,对回归模型进行优化,结果表明:当振动频率为9.7 Hz、振幅为80 mm、振动距离为29.4 mm时,既能保证较短的分离时间又能减轻荔枝果实所受的机械损伤。为了基于最优工作参数对振动器进行结构优化,以采收效率高和损伤小为目标,以尺寸约束、角度约束和强度约束为约束条件,建立多目标优化模型。优化后的振动器为对心曲柄滑块机构,曲柄长度为56 mm,连杆为127 mm,角速度为62 rad/s。经验证,优化后的振动器可以提高采收效率,减少果实所受损伤,为荔枝振动采收器的设计提供依据。

关键词：荔枝振动采收图像处理分离特性结构优化

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叉角厉蝽捕食芋田斜纹夜蛾影响因子研究

环境昆虫学报 2025年

作者：彭之琦黄恒广陆永跃冼继东华南农业大学植物保护学院

为了探明外界因子对叉角厉蝽Eocanthecona furcellata捕食效率的影响，提高田间应用叉角厉蝽对斜纹夜蛾Spodoptera litura种群的防控效果，本试验采用二次通用旋转组合设计方法，研究了3个试验因子（斜纹夜蛾幼虫密度、叉角厉蝽若虫释... 详细信息

为了探明外界因子对叉角厉蝽Eocanthecona furcellata捕食效率的影响，提高田间应用叉角厉蝽对斜纹夜蛾Spodoptera litura种群的防控效果，本试验采用二次通用旋转组合设计方法，研究了3个试验因子（斜纹夜蛾幼虫密度、叉角厉蝽若虫释放量、芋头植株数量）对叉角厉蝽捕食效率的影响，基于不同处理下叉角厉蝽对斜纹夜蛾的捕食率统计，建立捕食效率（Y）与斜纹夜蛾幼虫密度(X1)、叉角厉蝽释放量(X2)和芋头植株数量(X3)3个试验因子的关系的回归模型：Y = 71.8751593 - 4.74158206X1+ 12.83546961X2+ 1.249219611X3+ 0.1022956216X12- 0.518515769X22- 1.076015769X32- 0.1667500000X1X2- 0.0832500000X1X3+ 0.416250000X2X3。经单因子效应分析，3个试验因子对叉角厉蝽捕食率影响程度从大到小依次为：斜纹夜蛾幼虫密度(X1)、叉角厉蝽释放量(X2)、芋头植株数量(X3)。经对建立的二次多项式回归模型取最高指标时各个因素拟合分析以及对3个试验因子单效应、互作效应作图，得出使叉角厉蝽捕食率达到最大值的3个试验因子配比为7﹕5﹕1，即当斜纹夜蛾幼虫数量为7头、叉角厉蝽为5头以及芋头植株为1株时，叉角厉蝽若虫捕食率达到最大，为90.83%。

关键词：叉角厉蝽斜纹夜蛾捕食效率生物防治芋头二次通用旋转组合设计

刈割间隔对王草农艺性状和纤维素乙醇生产的影响

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草地学报 2025年

作者：郭香张腾飞田静张建国华南农业大学林学与风景园林学院

为了提高‘热研4号’王草产量和乙醇生产能力，探究其最佳刈割间隔。本论文以‘热研4号’王草（Pennisetum purpureum × P. americanum cv. ‘Reyan No. 4’）为试验材料，研究了不同刈割间隔（2，3，4，6和12个月）对其农艺性状和纤... 详细信息

为了提高‘热研4号’王草产量和乙醇生产能力，探究其最佳刈割间隔。本论文以‘热研4号’王草（Pennisetum purpureum × P. americanum cv. ‘Reyan No. 4’）为试验材料，研究了不同刈割间隔（2，3，4，6和12个月）对其农艺性状和纤维素乙醇生产的影响。结果显示，刈割间隔为6个月时，王草鲜草、干草和乙醇总产量显著高于其他刈割间隔（P<0.05），分别达到了328.29 t·hm-2FM，86.08 t·hm-2DM和15.18 t·hm-2。刈割间隔越长，干物质含量、平均株高和茎粗越大，纤维素、半纤维素和木质素含量越高；平均分蘖数、灰分和绝对含水量及木质素移除率、酶解干基失重率、酶解率、乙醇浓度和乙醇转化率逐渐减少。综上所述，刈割间隔6个月的王草产量和乙醇产量最高，研究结果为王草生产纤维素乙醇的工业化应用提供参考。

关键词：王草刈割间隔农艺性状纤维素乙醇

农民工返乡创业何以赋能农村产业融合——基于返乡创业试点政策的考察

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中国农业资源与区划 2025年

作者：徐帆张乐柱华南农业大学经济管理学院

[目的]农民工返乡创业不仅是新时代农民增收的重要出路，更是推动农村产业融合的关键驱动力。[方法]基于2013～2020年全国县域面板数据，利用返乡创业试点政策这一准自然实验，采用多时点双重差分法，考察返乡创业对农村产业融合的影响... 详细信息

[目的]农民工返乡创业不仅是新时代农民增收的重要出路，更是推动农村产业融合的关键驱动力。[方法]基于2013～2020年全国县域面板数据，利用返乡创业试点政策这一准自然实验，采用多时点双重差分法，考察返乡创业对农村产业融合的影响与作用机理。[结果]（1）返乡创业试点政策对农村产业融合发展具有显著促进作用，在使用安慰剂检验、样本选择偏差检验、预期效应检验等一系列方法检验后，该结论仍保持稳健；（2）机制分析表明，资金集聚效应和技术创新效应是该政策促进农村产业融合发展的重要路径。且技术创新效应主要体现在实用新型技术上，对外观设计型技术影响不明显；（3）试点政策实施效果存在区域创业环境的异质性，在东部、高经济发展水平和农村数字基础设施完善的地区，返乡创业试点政策对农村产业融合具有更显著的促进作用。[结论]政府应继续推进返乡创业试点政策，激活返乡效应和创业效应双向动力，在此基础上也要因地制宜，立足于各地的乡村创业环境，发挥资金集聚和技术创新在返乡创业促进农村产业融合中的关键作用。

关键词：返乡创业农村产业融合资金集聚技术创新

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融合注意力机制的荔枝轻量化检测方法研究

农机化研究 2025年第3期47卷 10-15页

作者：王聪文晟兰玉彬严倩姜永华张建桃罗菊川华南农业大学工程学院广州510642 国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心广州510642 华南农业大学电子工程学院/人工智能学院广州510642 广东省农业科学院果树研究所广州510645 华南农业大学数学与信息学院广州510642

针对荔枝果实个体小、生长密集和遮挡严重等特点,为了快速准确地实现荔枝的检测和计数,提出了一种融合注意力机制和多尺度特征图的网络模型。为了提高模型对遮挡和阴影环境下果实的识别准确率,将Coordinate Attention(CA)注意力机制嵌入... 详细信息

针对荔枝果实个体小、生长密集和遮挡严重等特点,为了快速准确地实现荔枝的检测和计数,提出了一种融合注意力机制和多尺度特征图的网络模型。为了提高模型对遮挡和阴影环境下果实的识别准确率,将Coordinate Attention(CA)注意力机制嵌入至YOLOv4-Tiny模型。为了提高模型对小目标果实的检测精度,在特征金字塔Feature Pyramid Networks(FPN)结构中生成了两个更大尺度的特征图。试验结果表明:融合注意力机制的荔枝轻量化检测模型的准确率(Precision)、召回率(Recall)和平均精度(mAP)分别为92.92%、76.09%和88.51%。与YOLOv4-Tiny和YOLOv3模型相比,所构建的融合注意力机制的荔枝轻量化检测模型的平均检测精度分别高出8.84个百分点和3.87个百分点。该模型能够快速、精准地检测出果园环境中的荔枝,适用于果园中荔枝的识别和计数。

关键词：荔枝注意力机制特征金字塔轻量化检测方法

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基于改进Faster R-CNN的荔枝病虫害检测

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华中农业大学学报 2025年

作者：谢家兴廖飞王卫星高鹏胡凯吴佩文邓钲奇刘洪山华南农业大学电子工程学院(人工智能学院) 广东省农情信息监测工程技术中心华南农业大学珠江学院

针对荔枝园复杂背景下荔枝小目标病虫害检测困难的问题，提出一种基于改进Faster R-CNN的荔枝病虫害检测方法。以Faster R-CNN为基础，使用特征提取能力更优秀的Swin Transformer代替原有主干网络VGG16；通过特征金字塔网络（feature py... 详细信息

针对荔枝园复杂背景下荔枝小目标病虫害检测困难的问题，提出一种基于改进Faster R-CNN的荔枝病虫害检测方法。以Faster R-CNN为基础，使用特征提取能力更优秀的Swin Transformer代替原有主干网络VGG16；通过特征金字塔网络（feature pyramid network, FPN）提升Faster R-CNN模型的多尺度特征融合能力，均衡提高每一类荔枝病虫害的识别准确率；引入感兴趣区域对齐（region of interest align, ROI Align）策略提升模型的候选框定位精度，进一步提升模型的整体检测效果。结果显示，改进后的模型平均精度均值达到92.76%，相较原始Faster R-CNN检测器提升了30.08%，在5类荔枝病虫害图像（藻斑病、炭疽病、煤烟病、毛毡病、叶瘿蚊）中的检测精度分别为93.05%、94.81%、96.57%、87.03%和92.34%，平均精度均值比SSD512、RetinaNet、EfficientDet-d0和YOLOv5s模型分别提高了20.50、5.70、13.08和3.26百分点。结果表明，改进后的Faster R-CNN模型能准确检测复杂背景下的荔枝病虫害目标，具有较高的应用价值，能为农作物病虫害快速、准确识别研究提供参考。

关键词：荔枝病虫害检测 Faster R-CNN Swin Transformer 多尺度特征融合

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基于离散元的‘鲁丽’苹果仿真接触参数标定

华南农业大学学报 2025年

作者：付函吴志治段洁利余绍政刘烽郑海乐华南农业大学工程学院广东省农业人工智能重点实验室

【目的】构建基于离散元法的苹果颗粒模型，并精确标定其仿真接触参数，为振动收获中接近承接或采后处理装置的设计优化提供理论依据。【方法】采用球形颗粒组成的方式构建其离散元模型，通过对比分析确定最合适的球形颗粒半径。采用试... 详细信息

【目的】构建基于离散元法的苹果颗粒模型，并精确标定其仿真接触参数，为振动收获中接近承接或采后处理装置的设计优化提供理论依据。【方法】采用球形颗粒组成的方式构建其离散元模型，通过对比分析确定最合适的球形颗粒半径。采用试验与仿真相结合的方法，确定恢复系数和摩擦系数等接触参数。通过方差分析评估苹果接触部位、果实质量和材料类型对接触参数的影响。调整仿真参数以复现不同试验条件，结合数据拟合得到参数方程，并利用试验数据进行验证。【结果】苹果的接触部位对其恢复系数的影响不显著。确定了颗粒半径2mm的苹果离散元模型，并以此为准，标定了苹果与特高密度和高密度泡棉的恢复系数、静摩擦系数、动摩擦系数分别为0.61和0.47、0.46和0.61、0.0166和0.0288，而苹果相互之间的对应参数分别为0.65、0.42和0.032。【结论】通过无底圆筒提升试验初步验证了标定参数的有效性。

关键词：力学离散元法苹果颗粒模型接触参数虚拟标定