農業工程

北京耕作土壤重金屬多尺度空間結構

霍霄妮，李紅，張微微，等

農業工程

北京耕作土壤重金屬多尺度空間結構

霍霄妮，李紅，張微微，等

摘要：為了有效揭示土壤重金屬的空間分布特征，為土壤環境質量評價提供科學依據，該研究以北京市耕作土壤中重金屬為例，通過地統計學方法分析了重金屬空間結構的尺度效應。研究結果表明：土壤重金屬Cr、Ni、Zn和Hg的空間結構性對空間尺度有明顯的依賴，理論半方差函數的最優性檢驗進一步表明多尺度套合模型能充分地挖掘和利用土壤重金屬Cr、Ni、Zn和Hg的空間變異結構，并且采用多尺度套合模型法對重金屬Cr、Ni、Zn和Hg進行克里格插值，其插值效果明顯優于單一尺度下的普通克里格插值。因此，多尺度套合模型法能有效地揭示耕作土壤中重金屬的空間分布特征。

關鍵詞：空間結構；耕作土壤；多尺度；重金屬；北京

來源出版物：農業工程學報, 2009, 25(3): 223-229

入選年份：2014

容重對土壤水分入滲能力影響模擬試驗

李卓，吳普特，馮浩，等

摘要：通過人工改變土壤顆粒級配，配制典型砂壤、中壤、黏壤，并設置不同容重水平，用土柱積水入滲模擬了土壤容重對其入滲能力的影響，為土壤改良和促進天然降水轉化利用提供理論依據。結果表明，容重對土壤入滲能力有較大影響。試驗土壤入滲能力隨容重增大遞減，3種典型土壤穩定入滲速率與容重均呈對數負相關，砂壤120 min累積入滲量與容重呈冪函數負相關，中壤、黏壤則呈線性負相關。考斯加科夫入滲模型中，表征初始入滲速率的參數隨容重增大遞減，表征入滲能力衰減速度的參數則隨容重增大遞增，說明土壤初始入滲能力隨容重增大遞減，入滲能力衰減速度隨容重增大遞增。

關鍵詞：土壤水分；入滲；土壤容重；模型

來源出版物：農業工程學報, 2009, 25(6): 40-45

入選年份：2014

1975—2004年中國濕潤指數時空變化特征

申雙和，張方敏，盛瓊

摘要：研究濕潤指數的長期變化有助于了解在全球變暖背景下氣候干濕狀況的演變特征及正確評價農業氣候資源并合理有效進行農業氣候區劃。依據中國616個地面氣象臺站1975—2004年的日氣象資料，利用聯合國糧農組織推薦的參考蒸散計算方法，計算參考作物蒸散（ET0）和濕潤指數（W），按照中國氣候區劃中的干濕指標把中國分為極干旱、干旱、半干旱、半濕潤和濕潤氣候區，并與傳統的降水量干濕指標進行對比，揭示在全球氣候變化下兩種干濕指標的異同，最后對中國近30 a干濕狀況進行時空分析。結果表明，中國參考作物蒸散總量變化在800～1600 mm之間，西北最大，東北最?。慌c傳統的等降水量線對比，Penman-Monteith濕潤指數能夠更好地表征中國的干濕狀況，尤其在過濕、過干地區和東北地區。不同地區濕潤指數等值線波動情況不同，中國的西南地區干濕分布狀況比較穩定，西北極干旱區的干濕分布穩定性最差；中國濕潤化地區增多，但是干旱化程度和進程卻大于濕潤化地區，中西部干旱化嚴重。

關鍵詞：濕潤指數；參考作物蒸散；變異系數；Penman-Monteith方法

來源出版物：農業工程學報, 2009, 25(1): 11-15

入選年份：2014

基于GIS的農村居民點區位評價與空間格局優化

朱雪欣，王紅梅，袁秀杰，等

摘要：在用地矛盾比較突出的廣東清遠地區，為實現“城鄉建設用地掛鉤”，需要對農村居民點遷、并、撤等進行整理。該文利用ARCGIS的空間分析和統計功能，根據影響農村居民點區位的自然、社會、經濟和環境因素的適宜分值，利用最小限制因子方法，將佛岡縣農村居民點劃分為城鎮轉化型、城鄉聯合型、發展型、限制發展型和遷棄型5種整理類型。同時，根據影響農村居民點空間擴展因素的限制等級，將其臨近區分成可轉為建設用地的優先等級區。最后，根據優先等級區的位置和面積，結合2020年佛岡農村居民點用地規模的預測值，對不同整理類型的農村居民點采用不同的方式進行空間格局優化。優化結果為：城鎮轉化型和遷棄型農居全部轉化為其他用地類型，擴大城鄉聯合型農居至1108.04 hm2，縮小限制發展型農居至753.1 hm2。該研究為農居整理活動提供科學依據。

關鍵詞：區位；空間變化管理；優化；ARCGIS；適宜性評價；農村居民點

來源出版物：農業工程學報, 2010, 26(6): 326-333

入選年份：2014

基于生態位的農村居民點用地適宜性評價與分區調控

曲衍波，張鳳榮，姜廣輝，等

摘要：在剖析農村居民點用地生態位特征的基礎上，按照新農村建設的要求，從生態條件、生產條件和生活條件3個方面選取相關指標，利用生態位適宜度模型與GIS柵格技術進行評價指標的單因素量化分析和多因素綜合評價，將北京市平谷區劃分為農村居民點用地高度適宜、中度適宜、低度適宜和不適宜4個等級。在此基礎上，使用聚類分析法將平谷區現狀的275個行政村劃分為重點發展區、適度挖潛區、限制擴建區和優先整治區，進而分析了各區域用地特征，并提出相應的用地調控模式。研究結果體現了土地利用的適宜性和現勢性，符合當地實際，對農村居民點整理和鄉村土地規劃具有指導意義。

關鍵詞：土地利用；區域規劃；生態；生態位；農村居民點用地；適宜性評價；綜合分區；平谷區

來源出版物：農業工程學報, 2010, 26(11): 290-296

入選年份：2014

不同土壤水分下限對大棚滴灌甜瓜產量和品質的影響

李毅杰，原保忠，別之龍，等

摘要：以厚皮甜瓜品種伊莉莎白為材料，研究大棚滴灌條件下營養生長期不同土壤水分下限（75%田間持水量，I75；65%田間持水量，I65；55%田間持水量，I55；45%田間持水量，I45）對甜瓜生長、產量、品質以及灌溉水分利用效率的影響，并以溝灌（G75）作為對照。結果表明，株高、莖粗、葉面積和地上部干重均隨著營養生長期土壤水分下限的降低而減小。I75果實橫徑、皮厚和肉厚均最大，果形指數最??；I65果實縱徑最大。果實品質方面，總可溶性固形物（TSS）含量為：I65>I55> I75>I45；可溶性糖含量為：I55>I65>I45>I75；維生素C（Vc）含量為：I55>I65>I75>I45；可溶性蛋白質含量為：I55>I65>I45>I75；游離氨基酸總量為：I45>I65>I55>I75。I75的產量和平均單果重最高；I65的灌溉水分利用效率最高，達到29.16 kg/m3，相比溝灌對照提高76.4%，可節水58.1%，而平均單果重僅比對照下降3.2%。綜合考慮產量和品質，可以選擇65%田間持水量作為武漢地區厚皮甜瓜營養生長期適宜的土壤水分下限指標。

關鍵詞：土壤水分；灌溉；品質管理；滴灌；厚皮甜瓜；塑料大棚

來源出版物：農業工程學報, 2012, 28(6): 132-138

入選年份：2014

不同環丙烯類乙烯抑制劑對蘋果常溫貯藏保鮮效果的影響

程順昌，冷俊穎，任小林，等

摘要：為了研究不同支鏈長度的3種環丙烯類乙烯抑制劑處理對寒富蘋果常溫貯藏效果的影響，分別采用0.75 μL/L 1-MCP（1-甲基環丙烯），2 μL/L 1-PentCP（1-pentylcclopropene，1-戊基環丙烯）和0.5 μL/L 1-OCP（1-octylcyclopropene，1-辛基環丙烯）在常溫條件下，熏蒸處理寒富蘋果20 h，以不處理為對照，處理后裝入厚度0.02 mm保鮮袋于常溫下貯藏（20℃）。結果表明：1-MCP和1-PentCP處理能較好地抑制寒富蘋果貯藏過程中的呼吸強度和乙烯釋放量，各處理呼吸高峰時間較對照晚出現了4 d，各處理對乙烯釋放高峰出現的時間延遲了8 d，較好地保持了果實貯藏期間的硬度，延緩了果實固形物含量和丙二醛含量的上升速度。這2個處理還在一定程度上延緩了細胞膜保護酶過氧化物酶、超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性變化。而1-OCP處理卻促進了寒富蘋果果實貯藏期間的丙二醛含量的上升，進而導致在貯藏后期出現了一定的傷害作用。研究結果表明，1-MCP和1-PentCP處理可以抑制寒富蘋果的生理代謝，保持果實品質和降低膜脂傷害程度，從而延緩寒富蘋果采后的成熟衰老進程。

關鍵詞：水果；貯藏；生理；蘋果；1-MCP；結構類似物

來源出版物：農業工程學報, 2012, 28(6): 269-273

入選年份：2014

基于高光譜成像技術的豬肉新鮮度評價

張雷蕾，李永玉，彭彥昆，等

摘要：該文研究利用高光譜成像技術預測豬肉新鮮度參數，揮發性鹽基氮（TVB-N）和pH值。在470～1000 nm波長范圍內，從高光譜圖像中提取的反射光譜，分別經過2次Savitzky-Golay（S-G）平滑、多元散射校正（MSC）處理后，建立PLSR（偏最小二乘法）的預測模型。對TVB-N的預測，使用2次S-G平滑處理、MSC光譜建立的PLSR預測模型相關系數分別為0.90和0.89，預測模型標準差分別為7.80和8.05。對pH值的預測，經過MSC處理比2次S-G平滑處理的結果好，相關系數為0.79，預測模型標準差為0.37。同時綜合2個參數利用MSC處理后的預測模型對豬肉新鮮度進行評定，準確率達91%。研究結果表明，高光譜成像技術可以用于豬肉新鮮度快速無損檢測。

關鍵詞：光譜分析；肉制品；pH值；無損檢測；高光譜；豬肉新鮮度；揮發性鹽基氮；偏最小二乘回歸

來源出版物：農業工程學報, 2012, 28(7): 254-259

入選年份：2014

竹粉/高密度聚乙烯復合材料動態流變特性

楊文斌，章耀林，陳恩惠，等

摘要：為了了解木塑復合材料的動態流變特性，從而更好地提高產品的生產效率以及揭示界面復合機理，該文以竹粉/高密度聚乙烯（HDPE）復合材料為研究對象，分別考察了鋁鈦偶聯劑、硬脂酸鈣潤滑劑對復合材料流變特性的影響。利用密煉機對高密度聚乙烯與竹粉進行密煉混合，在此過程中根據情況添加適量的偶聯劑或潤滑劑，得到的復合塊狀材料經冷卻破碎后注塑成型，并對注塑試樣進行了系列動態流變測試，包括應變掃描、頻率掃描，對比了2種溫度下的應變掃描下的流變行為。應變掃描結果表明，添加助劑的復合體系比單純竹粉/HDPE體系在更大的應變范圍內屬于線性彈性行為，通過低頻區域的模量與頻率關系的斜率分析表明，添加偶聯劑和潤滑劑有助于促進竹粉在塑料基體中的均勻分散，動態黏度與損耗黏度之間的關系揭示了偶聯劑以及潤滑劑均在一定程度上促進了竹粉與聚乙烯塑料之間的界面結合，為木塑復合材料生產過程助劑的使用提供了一定的理論參考依據。

關鍵詞：應變；溫度；測試；竹粉；高密度聚乙烯；復合材料；動態流變特性

來源出版物：農業工程學報, 2012, 28(7): 288-292

入選年份：2014

有機磷農藥納米TiO2光催化降解反應器的優化設計

殷曉梅，王欣，雷磊，等

摘要：為了提高有機磷農藥的TiO2光催化降解效率，以乙酰甲胺磷為降解對象，對光源、反應器結構及兩者之間的結合方式、反應器材質等影響因素進行了試驗，建立了可有效降解有機磷農藥的納米TiO2光催化反應器。結果表明：以石英材質加工冷阱部分、鈉鈣玻璃加工外層反應瓶的內照式反應器配以450 W、主波長365 nm的高壓汞燈搭建的反應平臺，經評估，當TiO2添加量為0.1 g/L時，反應60 min可使初始質量濃度為16 mg/L的乙酰甲胺磷農藥降解率達96.55%。該研究對有機磷農藥光催化降解反應器的優化有一定的技術參考價值。

關鍵詞：優化；農藥；降解；光催化；反應器

來源出版物：農業工程學報, 2012, 28(12): 251-256

入選年份：2014

熵權模糊物元模型在土地生態安全評價中的應用

余健，房莉，倉定幫，等

摘要：針對目前生態安全評價中信息屏蔽和主觀性問題，該文運用物元分析法和熵權法對皖江地區馬鞍山、合肥、蕪湖等9個市土地生態安全水平進行評價，并與多指標綜合評價法進行比較。熵權物元分析法包括構建評價指標體系、評價指標經典域、節域，建立土地生態安全評價物元模型，計算評價指標關聯度，確定指標權重等內容。研究結果表明：馬鞍山的土地生態安全級別為“較不安全”，池州、安慶、的土地生態安全級別向“較不安全”級轉化，巢湖、蕪湖、銅陵的土地安全級別向“較安全”轉化，宣城、合肥、滁州的土地安全級別為“理想安全”，與多指標綜合評價結果基本-致。物元分析單指標評價結果表明：皖江地區土地生態安全主要影響因子是單位面積耕地農藥負荷、單位GDP二氧化硫排放量、人均水資源量、人口密度、森林覆蓋率、大于25°坡耕地面積比例及工業廢氣處理率等。多指標綜合評價能得到綜合質量信息，而物元模型既能得到綜合質量信息，也能反映評價對象的穩定狀態，同時可以揭示評價對象單個評價指標的分異。研究表明熵權物元分析法在土地生態安全評價具一定應用價值。

關鍵詞：生態；模型；數學方法；生態安全；熵權；物元分析

來源出版物：農業工程學報, 2012, 28(5): 260-266

入選年份：2014

低排放輕型車用柴油機結構及燃燒系統的優化

尹必峰，楊寬寬，賈和坤，等

摘要：在現有4F20機械式燃油系統柴油機基礎上，從機械系統和燃燒系統優化匹配、后處理系統選型等方面入手，進行了滿足國Ⅳ排放標準的經濟型輕型車用柴油機開發。機械系統設計中，對機體和缸蓋的加強筋和冷卻水套進行合理布置，有效提高整機剛度和缸套冷卻效果，減少變形，并設計了結構緊湊、傳動可靠且運轉平穩的新型齒輪傳動系統。燃燒系統升級優化方面，由直列泵式機械燃油供給系統升級為高壓共軌電控燃油噴射系統，重新設計燃燒室形狀的同時將壓縮比從19.7降低為17.5，并優化燃油油束在燃燒室內的分布。通過燃油噴射、增壓與廢氣再循環參數的協同標定改善了柴油機燃油經濟性和排放性能。選用容積占有率為25%和75%的2級氧化催化轉化器，對一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、可溶性有機成分（soluble organic fractions，SOF）和顆粒（particulate matter，PM）的凈化效率分別達90%、85%、90%和20%。柴油機配套NHQ6492V3 型SUV后整車排放測試結果顯示：CO、NOx、總碳氫（THC）+NOx和PM排放分別為0.36、0.259、0.328和0.029 g/km，距國Ⅳ排放限值有20%以上的裕度，綜合油耗為7.217 L/(100 km)，滿足2015年即將實施的中國乘用車燃料消耗第3階段法規限值。

關鍵詞：柴油機；燃燒；排放控制；結構優化

來源出版物：農業工程學報, 2013, 29(4): 36-44

入選年份：2014

基于多光譜圖像和數據挖掘的多特征雜草識別方法

趙川源，何東健，喬永亮

摘要：為滿足變量噴灑對雜草識別正確率的要求，提出一種基于多光譜圖像和數據挖掘的雜草多特征識別方法。首先對多光譜成像儀獲取的玉米與雜草圖像從CIR轉換到Lab顏色空間，用K-means聚類算法將圖像分為土壤和綠色植物，隨后用形態學處理提取出植物葉片圖像，在此基礎上提取葉片形狀、紋理及分形維數3類特征，并基于C4.5算法對雜草分別進行單特征和多特征組合的分類識別。試驗結果表明，多特征識別率比單特征識別率高，3類特征組合后的識別率最高達到96.3%。為驗證該文提出方法的有效性，將C4.5算法與BP算法以及SVM算法進行比較，試驗結果表明C4.5算法的平均識別率高于另2種算法，該文提出的田間雜草快速識別方法是有效可行的。該文為玉米苗期精確噴灑除草劑提供技術依據。

關鍵詞：數據挖掘；聚類算法；圖像處理；雜草識別；多光譜圖像；多特征識別

來源出版物：農業工程學報, 2013, 29(2): 192-198

入選年份：2014

基于機器視覺的株間機械除草裝置的作物識別與定位方法

胡煉，羅錫文，曾山，等

摘要：株間機械除草技術可進一步減少化學除草劑的使用，有利于環境保護和農業可持續發展。為實現智能化的株間機械除草裝置自主避讓作物并進入株間區域，該研究提出了一種株間機械除草裝置的作物識別與定位方法。利用2G-R-B方法將作物RGB彩色圖像進行灰度化，再選用Ostu法二值化、連續腐蝕和連續膨脹等方法對圖像進行了初步處理。根據行像素累加曲線和曲線的標準偏差掃描線獲得作物行區域信息，以作物行區域為處理對象，利用列像素累加曲線、曲線標準偏差和正弦波曲線擬合識別出作物，并結合二值圖像中綠色植物連通域的質心獲得作物位置信息。試驗結果表明，該方法可以正確識別出作物并提供準確的定位信息，能適應不同天氣狀況、不同種類的作物，棉苗正確識別率為95.8%，生菜苗正確識別率為100%，該方法為株間機械除草裝置避苗和除草自動控制提供了基本條件。

關鍵詞：農業機械；除草；定位；株間機械除草；機器視覺；作物識別

來源出版物：農業工程學報, 2013, 29(10): 12-18

入選年份：2014

基于無線傳感器網絡的水產養殖水質監測系統開發與試驗

黃建清，王衛星，姜晟，等

摘要：為解決目前水產養殖水質自動監測系統存在布線困難、靈活性差和成本高等問題，該文構建了基于無線傳感器網絡的水產養殖水質監測系統。該系統的傳感器節點負責水質數據采集功能，并通過無線傳感器網絡將數據發送給匯聚節點，匯聚節點通過RS232串口將數據傳送給監測中心。傳感器節點的處理器模塊采用MSP430F149單片機，無線通信模塊由nRF905射頻芯片及其外圍電路組成，傳感器模塊以PHG-96FS型pH復合電極和DOG-96DS型溶解氧電極為感知元件，電源模塊以LT1129-3.3、LT1129-5和Max660組成的電路提供3.3和±5 V。設計了傳感器輸出信號的調理電路，將測量電極輸出的微弱信號放大，滿足A/D轉換的要求。節點軟件以IAR Embedded Workbench為開發環境，采用單片機C語言開發，實現節點數據采集與處理、無線傳輸和串口通信等功能。監測中心軟件采用VB6.0開發，為用戶提供形象直觀的實時數據監測平臺。對系統的性能進行了測試，網絡平均丟包率為0.77%，pH值、溫度和溶解氧的平均相對誤差分別為1.40%、0.27%和1.69%，滿足水產養殖水質監測的應用要求，并可對大范圍水域實現水質環境參數的實時監測。

關鍵詞：水產養殖；傳感器；實時系統；無線網絡；水質監測

來源出版物：農業工程學報, 2013, 29(4): 183-190

入選年份：2014

中式烹飪熱/質傳遞過程數學模型的構建

鄧力

摘要：中式烹飪是中國傳統食品技術的核心內容之一，2010年烹飪消費金額在3.0萬億元以上。烹飪產業出現快速發展局面，急需基礎研究。通過解析烹飪過程，認為典型中式烹飪是開放容器中流體-顆粒食品的傳熱、傳質、相對運動和品質變化過程，過程傳遞-反應動力學-食品品質變化是烹飪的核心原理。針對典型烹飪過程中熱源→容器→液體→食品顆粒傳熱，通過熱質平衡建立了烹飪過程中熱/質傳遞的代表性控制方程組，其中針對烹飪中的液體-顆粒建立了熱/質傳遞的多相多孔介質模型。上述方程組可以應用于烹飪過程的控制參數分析、烹飪傳熱現象解釋、品質動力學計算。在此基礎上，總結了烹飪熱/質傳遞的一些最基本特征。

關鍵詞：溫度；數學模型；食品加工；中式烹飪；熱/質傳遞；控制方程

來源出版物：農業工程學報, 2013, 29(3): 285-292

入選年份：2014

稻草與豬糞混合厭氧消化特性研究

陳廣銀，鄭正，鄒星星，等

摘要：在中溫條件下（35℃），研究了稻草中添加豬糞對厭氧消化過程的影響，分析了消化過程中日產氣量、累積產氣量、甲烷含量、pH、揮發性脂肪酸以及硝態氮和氨態氮的變化。結果表明，將豬糞與稻草混合厭氧消化產沼氣可以順利進行，混合物的VS產氣量為330.14 L·kg-1VS，沼氣中甲烷含量為62.88%，添加豬糞對稻草產氣量和有機酸的影響不明顯，但對發酵過程中可能出現的酸積累有一定的緩沖作用。添加豬糞可以大幅提高發酵液中NO3-N含量，較稻草的處理提高34.53%，對提高消化液的肥料價值有重要意義。因此，將稻草與豬糞混合厭氧消化產沼氣是完全可行的。

關鍵詞：稻草；豬糞；厭氧發酵；混合消化

來源出版物：農業環境科學學報, 2009, 28(1): 185-188

入選年份：2014

豬糞制備的生物炭對西維因的吸附與催化水解作用

張鵬，武健羽，李力，等

摘要：以豬糞為原料，在不同溫度下制備生物炭，并對其進行除灰處理，研究了不同處理溫度和灰分含量的生物炭與西維因的相互作用。豬糞制備的生物炭含有無機礦物、不定型有機質和結晶態芳香碳，且隨處理溫度升高，灰分含量增加，BET比表面積增加。生物炭對西維因的吸附表現為非線性，等溫線符合Freundlich方程，且隨生物炭制備溫度的升高，非線性增強。生物炭除灰后，吸附作用大大增強，表明有機碳與無機成分復合造成其一部分吸附點位的損失。生物炭對西維因的吸附由親脂性分配與特殊作用力構成，隨著生物炭不同以及西維因濃度的變化，吸附機制發生變化。生物炭可提高溶液pH，pH隨生物炭添加量和處理溫度而升高，生物炭含有的礦物對西維因水解具有催化作用，其水解速率及程度與生物炭灰分含量呈正相關。

關鍵詞：生物炭；豬糞；西維因；吸附；催化水解

來源出版物：農業環境科學學報, 2012, 31(2): 416-421

入選年份：2014

農村面源污染治理的“4R”理論與工程實踐——源頭減量技術

薛利紅，楊林章，施衛明，等

摘要：農村面源污染因其污染源的高度分散性及污染排放的時空不確定性等特征，使得從源頭上控制污染物的產生變得尤為重要。本文在自己已有工作的基礎上，系統總結梳理了國內外的源頭減量技術，并按照技術原理進行了分類闡述。研究表明，源頭減量可以通過減少肥料用量或者減少排水量兩種途徑實現。減少肥料用量，可采用基于目標產量和肥料效應函數的氮肥優化技術、按需施肥技術、平衡施肥技術、有機無機配合技術或者使用新型緩控釋肥等技術，也可通過改變輪作制度等來實現。從源頭上減少排水量，則需要對水分進行優化管理，旱地采用水肥一體化技術，水田采用節水灌溉技術，坡耕地采用保護性耕作等技術等。減量技術的應用要兼顧作物產量和經濟效益，并結合區域環境特征，因地制宜。源頭減量技術的研發要順應時代要求，以節本省工為目標，逐步向智能化、機械化邁進。源頭減量的同時，要配置生態攔截技術等，并對污染物中的氮磷養分進行回用，最終實現污染物減排的最大化。

關鍵詞：面源污染；源頭減量；優化施肥；節水灌溉；新型緩控釋肥；輪作制度改變

來源出版物：農業環境科學學報, 2013, 32(5): 881-888

入選年份：2014