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基于灰水足迹的长江经济带耕地利用生态效率时空分异特征

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农业工程学报 2024年第7期40卷 277-287,F0003页

作者：柯新利杜丹妮刘姿媚华中农业大学公共管理学院武汉430070

长江经济带面临水生态环境污染制约下的农业发展困境,水环境约束下耕地利用生态效率的提升成为平衡耕地利用中经济效益与生态效益的关键手段,对于探索生态可持续的耕地利用模式、实现农业绿色发展具有重要意义。该研究以灰水足迹为视角... 详细信息

长江经济带面临水生态环境污染制约下的农业发展困境,水环境约束下耕地利用生态效率的提升成为平衡耕地利用中经济效益与生态效益的关键手段,对于探索生态可持续的耕地利用模式、实现农业绿色发展具有重要意义。该研究以灰水足迹为视角,基于SBM-Undesirable模型、空间自相关分析及马尔可夫链模型探明2000—2020年长江经济带耕地利用生态效率时空格局及演变趋势。研究表明:1)长江经济带2000—2020年平均灰水足迹值呈现先增后减趋势,2015年后下降态势更为明显。在空间上呈现为“东西高,中部低”的空间分布特征,灰水足迹高值区域主要集中在粮食主产区省份。2)2000—2020年长江经济带耕地利用生态效率持续下降,效率均值处于0.5~0.8之间,存在较大提升空间。在空间上呈现高值区域多沿水系分布的特点。3)长江经济带市域耕地利用生态效率存在显著空间正相关性,以研究时段演变趋势来看,耕地利用生态效率的演进存在路径依赖,难以实现“跨越式”提升。因受到邻域背景影响,在空间上易显现出“俱乐部收敛”现象,“高-高集聚”与“低-低集聚”分布更为常见。可在农业生产重点区域采用差异化精准农业模式,需重视区域间动态协同发展,完善联防联治的面源污染防控机制,积极引导耕地利用生态效率高值区域逐步形成集中连片,同时对于耕地利用生态效率低效区提供财政与政策支持。研究结果可为各地区探索耕地利用可持续发展模式与农业生产活动中水生态环境保护提供参考依据。

关键词：土地利用生态效率灰水足迹农业生产演变趋势 SBM-Undesirable模型长江经济带

环境税对生猪养殖业污染物减排的激励效果研究——内在机制与合理税率

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3480-3491页

作者：范东寿杨福霞张巧丹华中农业大学经济管理学院湖北武汉430070

构建包含生猪养殖户、政府、消费者3个利益相关主体的一般均衡模型,从工艺改造和末端治理两个层面剖析环境税对畜禽养殖户污染减排的内在影响机制,并基于中国2007~2020年省级面板数据,实证检验了环境税与生猪养殖业污染物排放量之间的... 详细信息

构建包含生猪养殖户、政府、消费者3个利益相关主体的一般均衡模型,从工艺改造和末端治理两个层面剖析环境税对畜禽养殖户污染减排的内在影响机制,并基于中国2007~2020年省级面板数据,实证检验了环境税与生猪养殖业污染物排放量之间的非对称关系,进而核算出能够激励养殖户进行减排投资的合理税率区间.结果发现:随着环境税率的增加,生猪养殖业的污染物排放量表现出先增后减的倒U型特征;当税率达到5.20~5.75元/污染当量区间时,养殖户才有动力进行减排投资活动.机制分析结果表明,环境税倒逼养殖户安装污染处理设备和改用精饲料是其主要路径,贡献度分别为34.19%和23.34%.环境税的减排效应在重点发展区和约束发展区更为明显,且相较于中规模养殖户,需设定更高的税率才能激励大规模生猪养殖户进行减排投资.

关键词：环境保护税污染物减排内在机制合理税率区间生猪养殖业

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植物茎秆柔性夹持装置刚柔耦合仿真与试验

农业机械学报 2024年第2期55卷 109-118页

作者：韩明兴李淼段宏兵徐琨余锴华中农业大学工学院武汉430070

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹... 详细信息

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹持需求。基于所建立夹持装置刚柔耦合仿真模型,进行夹持力、夹持行程、弹簧刚度等多因素动力学对比仿真与试验分析,以弹簧刚度为设计变量进行灵敏度及稳定性分析,研究不同弹簧刚度对柔性夹持装置夹持性能的影响。仿真与试验结果表明:装置最大夹持直径为68.8 mm,基于所构建夹持装置精准夹持力模型,可平稳调控夹持行程、速度及夹持力;随着弹簧刚度的增加,夹持力逐渐变大,夹持稳定性增加,综合比较发现当弹簧刚度为10 N/mm时,可满足装置施加400 N切割力时植物茎秆稳定夹持需求,柔性夹持力波动较小,能有效避免损伤植物茎秆。

关键词：植物茎秆柔性夹持装置稳定性分析可调夹持力刚柔耦合仿真 ADAMS

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液电混动履带底盘电液系统联合仿真与试验

农业机械学报 2024年第1期55卷 396-408,418页

作者：韩明兴徐琨廖宜涛李淼余锴华中农业大学工学院武汉430070

针对传统以液压驱动或纯电驱动的履带式农机装备功耗大、系统响应慢、电池续航短、功率扭矩输出不足等问题,本文提出了一种高效液电混动履带式行走底盘,集成了液压驱动和电驱动两套独立动力系统,双液压马达及双伺服电机的四轮驱动结构,... 详细信息

针对传统以液压驱动或纯电驱动的履带式农机装备功耗大、系统响应慢、电池续航短、功率扭矩输出不足等问题,本文提出了一种高效液电混动履带式行走底盘,集成了液压驱动和电驱动两套独立动力系统,双液压马达及双伺服电机的四轮驱动结构,可实现整机大扭矩输出,利于整机轻量化设计;通过伺服电机速度及力闭环控制,适应匹配底盘外负载的变化,可显著改善闭式液压驱动系统的动态输出特性,提高整机动态控制性能并降低工作能耗。基于AMESim与Matlab建立了电液混动系统的联合仿真模型,对比分析整机在平地直线行驶、山地爬坡、原地转向等不同工况的行驶动态性能,试验结果表明所设计的液电混合驱动履带底盘最大行驶速度可达1.1 m/s,原地转弯时间最快为2.4 s,最小转弯直径为150 cm,可实现丘陵山地复杂地形转弯及调头;履带底盘直线行驶偏移率不大于3.3%;在相同工况下与液压驱动相比,液电混合动模式下整机能耗可减少9.3%,提高了整机工作效率。

关键词：履带底盘液电混动行驶性能联合仿真

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畜禽粪污处理中氨气膜接触器回收的传质及选择性研究

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农业机械学报 2024年第2期55卷 338-345页

作者：贺清尧廖婷陈号迁刘梦飞纪龙晏水平华中农业大学工学院武汉430070

对畜禽粪污好氧堆肥中产生的氨气与厌氧发酵后沼液中的氨氮进行回收,不仅可以减少污染物和温室气体的排放,达到减污降碳的目的,还能获得氮肥产品,增加粪污处理的经济性。针对现有氨气捕集过程中设备体积大和灵活性差等问题,提出了采用... 详细信息

对畜禽粪污好氧堆肥中产生的氨气与厌氧发酵后沼液中的氨氮进行回收,不仅可以减少污染物和温室气体的排放,达到减污降碳的目的,还能获得氮肥产品,增加粪污处理的经济性。针对现有氨气捕集过程中设备体积大和灵活性差等问题,提出了采用中空纤维膜来实现氨气捕集的目标。采用空气吹扫氨水溶液模拟了不同情形下的氨气浓度与空气流量,测试不同情形下氨气捕集的通量和回收率,分析影响氨气捕集的主要因素和传质特性。结果表明,氨气向膜内传质的阻力主要受气相传质阻力和膜的传质阻力影响,低空气流量下气相传质阻力占主导地位。提升空气流量至5 L/min时,气相传质阻力比0.5 L/min时下降53.6%,此时膜内传质阻力占主导。氨气捕集通量随进膜氨气浓度的增大而提升。在空气流量低于1 L/min下,氨氮回收率高于95%,0.5 L/min时的氨氮回收率高于99%。在氨气停留时间足够的条件下,氨氮回收率仅与酸液吸收容量相关。在温度差和浓度差的影响下,空气中的水蒸气会向膜内的吸收剂中传递。吸收剂中含质量分数26%的硫酸铵比仅含1%的硫铵溶液水回收通量高13.3倍,氨氮分离因子由41.6降低至3.06。酸液质量分数对氨气的传质无显著影响。文献对比表明典型状态下粪污处理中的氨气释放质量浓度与本研究中涉及的质量浓度区间基本一致,说明中空纤维膜捕集氨气具有较广的适用性。

关键词：粪污处理氨气膜吸收中空纤维膜

区块链技术采纳成本分摊机制与供应链协调研究

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系统工程理论与实践 2024年第2期44卷 579-594页

作者：车阿大李芯怡郑本荣西北工业大学管理学院西安710129 华中农业大学经济管理学院武汉430070

互联网的快速发展促进区块链技术在供应链中的广泛应用.区块链技术采纳一方面需要支付高昂的成本,另一方面对供应链运作决策与绩效产生重要影响.本文基于供应链成员合作投入区块链技术的背景,分别考虑比例分摊与Bargaining分摊两类成本... 详细信息

互联网的快速发展促进区块链技术在供应链中的广泛应用.区块链技术采纳一方面需要支付高昂的成本,另一方面对供应链运作决策与绩效产生重要影响.本文基于供应链成员合作投入区块链技术的背景,分别考虑比例分摊与Bargaining分摊两类成本分摊机制,通过建立不同分摊机制下制造商与零售商之间的动态博弈模型,分析了区块链技术采纳成本分摊对供应链均衡决策与利润、消费者剩余和社会福利的影响.研究发现,与无分摊情形相比较,成本分摊可改进制造商与供应链系统收益,并能提高消费者剩余和社会福利;Bargaining分摊机制尽管可实现系统效率最优,但该分摊机制下零售商的利润却低于无分摊情形下的保留利润.此外,运用了收益共享契约,实现了基于区块链的供应链系统的协调.研究结论为企业区块链技术采纳决策、提高区块链技术合作和供应链运作效率提供一定的参考.

关键词：区块链技术采纳比例分摊 Bargaining分摊供应链协调

规划管制下土地发展机会差别对农村家庭收入的影响——以武汉市蔡甸区为例

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长江流域资源与环境 2024年第1期33卷 87-101页

作者：田霞蔡银莺华中农业大学公共管理学院武汉430070

城镇开发与生态保护等规划管制引致土地发展机会的不平等会影响农村家庭收入,这是客观存在的事实,然缺乏量化研究。测度分解出规划管制下土地发展机会差别对微观家庭收入带来的影响,可为构建国土空间规划配套政策破解规划衍生的区域发... 详细信息

城镇开发与生态保护等规划管制引致土地发展机会的不平等会影响农村家庭收入,这是客观存在的事实,然缺乏量化研究。测度分解出规划管制下土地发展机会差别对微观家庭收入带来的影响,可为构建国土空间规划配套政策破解规划衍生的区域发展不平衡提供参考依据。选取武汉市蔡甸区的中法生态新城与消泗乡作为城镇开发和湿地保护的典型区,2021年随机抽样调查了573户农村家庭,运用倾向得分匹配、中介效应等方法揭示土地发展机会差别对农村家庭收入的影响。研究表明:(1)城镇开发区土地的非农发展机会对农村家庭总收入、本地务工收入和转移性收入均有显著正向影响,ATT估计值分别为0.112、1.014和0.254,城镇开发经济产业集聚增加村民就业机会,对人力资本质低但量多农村家庭的工资性收入提升有显著的正向效应;(2)劳动力配置在土地非农开发机会影响农村家庭工资性收入的过程中发挥着中介效应,家庭务工人数占比的中介效应为0.116,且在1%水平上显著;(3)相较于湿地保护区,城镇开发区农村家庭的内部收入差距相对较小,主要原因是土地开发带动低收入家庭的工资性收入增长,且对农耕收入的负向影响低于高收入家庭。建议构建土地开发利得向生态保护及农业耕作区转移的共建共享机制,以实现规划管制区与非管制区之间土地增值的分享。

关键词：土地发展机会收入差距城镇开发区湿地保护区农村家庭

基于超分辨率重建与机器学习的油菜苗情监测方法

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农业机械学报 2024年第6期55卷 196-201页

作者：杨扬刘洋苏宸赵杰张强强周广生华中农业大学工学院武汉430070 华中农业大学植物科学技术学院武汉430070 安徽农业大学农学院合肥230036

为优化养分管理和确保植株正常生长,以无人机遥感技术高效且非破坏采集田间作物苗情信息,监测油菜苗期的叶面积指数(LAI)与叶绿素相对含量(SPAD)。针对无人机因飞行高度与图像分辨率相互制约,监测效率与监测精度难以兼顾的问题,采用超... 详细信息

为优化养分管理和确保植株正常生长,以无人机遥感技术高效且非破坏采集田间作物苗情信息,监测油菜苗期的叶面积指数(LAI)与叶绿素相对含量(SPAD)。针对无人机因飞行高度与图像分辨率相互制约,监测效率与监测精度难以兼顾的问题,采用超分辨率重建方法,融合较低飞行高度拍摄高分辨率影像,重建较高飞行高度拍摄影像,建模完成后可通过拍摄飞行影像监测LAI和SPAD。试验设置3个氮肥梯度、3个播期、3个种植密度处理,在苗期利用无人机分别采集20m及40m 2个飞行高度的油菜苗影像,采用SRRestnet方法,对40m影像进行超分辨率重建。基于20m、40m及40m重建影像中提取的3种特征组合,利用偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)3种机器学习方法对LAI和SPAD进行监测。结果表明,超分辨率重建后的图像在表型苗情监测中表现出良好效果,PLSR监测LAI、RF监测SPAD的监测精度最高,且40m重建图像的作业效率相比于20m图像提高48.6%。

关键词：油菜苗情监测叶面积指数叶绿素相对含量超分辨率重建机器学习

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基于深度学习的小麦抗旱相关根系表型原位测量与分析

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农业机械学报 2024年第5期55卷 207-217页

作者：段凌凤傅金阳王新轶施家伟李为坤杨万能华中农业大学工学院武汉430070 华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室武汉430070

根系是植物吸收水分的主要通道,根系表型与植物抗旱能力息息相关。为了快速准确地获取小麦根系表型指标,利用土培根盒法进行了小麦干旱胁迫实验,共采集18个时间点的根系时序图像。设计了一套基于深度学习的根系图像处理与分析流程,针对... 详细信息

根系是植物吸收水分的主要通道,根系表型与植物抗旱能力息息相关。为了快速准确地获取小麦根系表型指标,利用土培根盒法进行了小麦干旱胁迫实验,共采集18个时间点的根系时序图像。设计了一套基于深度学习的根系图像处理与分析流程,针对土壤遮蔽引起的断根问题,提出了一种融合目标检测网络和沙漏注意力网络的检测-修复两阶段断根修复方法,以修复根系断裂区域,并通过多尺度训练和自适应迭代法提高修复精度和鲁棒性。提取了小麦在干旱胁迫和对照处理下的根面积、总根长、根宽、根深、根宽深比、根密度6个表型性状,分析了小麦根系对干旱胁迫的表型响应。结果显示,干旱胁迫下,小麦会有更低的根系生物量、更深的根系扎根深度及更分散的根系构型。同时计算了小麦根系干旱胁迫耐受性指数,结合主成分分析法,对小麦品种的抗旱能力进行了描述和排序。

关键词：小麦根系表型原位测量抗旱性分析断根修复深度学习