农业工程

北京耕作土壤重金属多尺度空间结构

霍霄妮，李红，张微微，等

农业工程

北京耕作土壤重金属多尺度空间结构

霍霄妮，李红，张微微，等

摘要：为了有效揭示土壤重金属的空间分布特征，为土壤环境质量评价提供科学依据，该研究以北京市耕作土壤中重金属为例，通过地统计学方法分析了重金属空间结构的尺度效应。研究结果表明：土壤重金属Cr、Ni、Zn和Hg的空间结构性对空间尺度有明显的依赖，理论半方差函数的最优性检验进一步表明多尺度套合模型能充分地挖掘和利用土壤重金属Cr、Ni、Zn和Hg的空间变异结构，并且采用多尺度套合模型法对重金属Cr、Ni、Zn和Hg进行克里格插值，其插值效果明显优于单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属的空间分布特征。

关键词：空间结构；耕作土壤；多尺度；重金属；北京

来源出版物：农业工程学报, 2009, 25(3): 223-229

入选年份：2014

容重对土壤水分入渗能力影响模拟试验

李卓，吴普特，冯浩，等

摘要：通过人工改变土壤颗粒级配，配制典型砂壤、中壤、黏壤，并设置不同容重水平，用土柱积水入渗模拟了土壤容重对其入渗能力的影响，为土壤改良和促进天然降水转化利用提供理论依据。结果表明，容重对土壤入渗能力有较大影响。试验土壤入渗能力随容重增大递减，3种典型土壤稳定入渗速率与容重均呈对数负相关，砂壤120 min累积入渗量与容重呈幂函数负相关，中壤、黏壤则呈线性负相关。考斯加科夫入渗模型中，表征初始入渗速率的参数随容重增大递减，表征入渗能力衰减速度的参数则随容重增大递增，说明土壤初始入渗能力随容重增大递减，入渗能力衰减速度随容重增大递增。

关键词：土壤水分；入渗；土壤容重；模型

来源出版物：农业工程学报, 2009, 25(6): 40-45

入选年份：2014

1975—2004年中国湿润指数时空变化特征

申双和，张方敏，盛琼

摘要：研究湿润指数的长期变化有助于了解在全球变暖背景下气候干湿状况的演变特征及正确评价农业气候资源并合理有效进行农业气候区划。依据中国616个地面气象台站1975—2004年的日气象资料，利用联合国粮农组织推荐的参考蒸散计算方法，计算参考作物蒸散（ET0）和湿润指数（W），按照中国气候区划中的干湿指标把中国分为极干旱、干旱、半干旱、半湿润和湿润气候区，并与传统的降水量干湿指标进行对比，揭示在全球气候变化下两种干湿指标的异同，最后对中国近30 a干湿状况进行时空分析。结果表明，中国参考作物蒸散总量变化在800～1600 mm之间，西北最大，东北最小；与传统的等降水量线对比，Penman-Monteith湿润指数能够更好地表征中国的干湿状况，尤其在过湿、过干地区和东北地区。不同地区湿润指数等值线波动情况不同，中国的西南地区干湿分布状况比较稳定，西北极干旱区的干湿分布稳定性最差；中国湿润化地区增多，但是干旱化程度和进程却大于湿润化地区，中西部干旱化严重。

关键词：湿润指数；参考作物蒸散；变异系数；Penman-Monteith方法

来源出版物：农业工程学报, 2009, 25(1): 11-15

入选年份：2014

基于GIS的农村居民点区位评价与空间格局优化

朱雪欣，王红梅，袁秀杰，等

摘要：在用地矛盾比较突出的广东清远地区，为实现“城乡建设用地挂钩”，需要对农村居民点迁、并、撤等进行整理。该文利用ARCGIS的空间分析和统计功能，根据影响农村居民点区位的自然、社会、经济和环境因素的适宜分值，利用最小限制因子方法，将佛冈县农村居民点划分为城镇转化型、城乡联合型、发展型、限制发展型和迁弃型5种整理类型。同时，根据影响农村居民点空间扩展因素的限制等级，将其临近区分成可转为建设用地的优先等级区。最后，根据优先等级区的位置和面积，结合2020年佛冈农村居民点用地规模的预测值，对不同整理类型的农村居民点采用不同的方式进行空间格局优化。优化结果为：城镇转化型和迁弃型农居全部转化为其他用地类型，扩大城乡联合型农居至1108.04 hm2，缩小限制发展型农居至753.1 hm2。该研究为农居整理活动提供科学依据。

关键词：区位；空间变化管理；优化；ARCGIS；适宜性评价；农村居民点

来源出版物：农业工程学报, 2010, 26(6): 326-333

入选年份：2014

基于生态位的农村居民点用地适宜性评价与分区调控

曲衍波，张凤荣，姜广辉，等

摘要：在剖析农村居民点用地生态位特征的基础上，按照新农村建设的要求，从生态条件、生产条件和生活条件3个方面选取相关指标，利用生态位适宜度模型与GIS栅格技术进行评价指标的单因素量化分析和多因素综合评价，将北京市平谷区划分为农村居民点用地高度适宜、中度适宜、低度适宜和不适宜4个等级。在此基础上，使用聚类分析法将平谷区现状的275个行政村划分为重点发展区、适度挖潜区、限制扩建区和优先整治区，进而分析了各区域用地特征，并提出相应的用地调控模式。研究结果体现了土地利用的适宜性和现势性，符合当地实际，对农村居民点整理和乡村土地规划具有指导意义。

关键词：土地利用；区域规划；生态；生态位；农村居民点用地；适宜性评价；综合分区；平谷区

来源出版物：农业工程学报, 2010, 26(11): 290-296

入选年份：2014

不同土壤水分下限对大棚滴灌甜瓜产量和品质的影响

李毅杰，原保忠，别之龙，等

摘要：以厚皮甜瓜品种伊莉莎白为材料，研究大棚滴灌条件下营养生长期不同土壤水分下限（75%田间持水量，I75；65%田间持水量，I65；55%田间持水量，I55；45%田间持水量，I45）对甜瓜生长、产量、品质以及灌溉水分利用效率的影响，并以沟灌（G75）作为对照。结果表明，株高、茎粗、叶面积和地上部干重均随着营养生长期土壤水分下限的降低而减小。I75果实横径、皮厚和肉厚均最大，果形指数最小；I65果实纵径最大。果实品质方面，总可溶性固形物（TSS）含量为：I65>I55> I75>I45；可溶性糖含量为：I55>I65>I45>I75；维生素C（Vc）含量为：I55>I65>I75>I45；可溶性蛋白质含量为：I55>I65>I45>I75；游离氨基酸总量为：I45>I65>I55>I75。I75的产量和平均单果重最高；I65的灌溉水分利用效率最高，达到29.16 kg/m3，相比沟灌对照提高76.4%，可节水58.1%，而平均单果重仅比对照下降3.2%。综合考虑产量和品质，可以选择65%田间持水量作为武汉地区厚皮甜瓜营养生长期适宜的土壤水分下限指标。

关键词：土壤水分；灌溉；品质管理；滴灌；厚皮甜瓜；塑料大棚

来源出版物：农业工程学报, 2012, 28(6): 132-138

入选年份：2014

不同环丙烯类乙烯抑制剂对苹果常温贮藏保鲜效果的影响

程顺昌，冷俊颖，任小林，等

摘要：为了研究不同支链长度的3种环丙烯类乙烯抑制剂处理对寒富苹果常温贮藏效果的影响，分别采用0.75 μL/L 1-MCP（1-甲基环丙烯），2 μL/L 1-PentCP（1-pentylcclopropene，1-戊基环丙烯）和0.5 μL/L 1-OCP（1-octylcyclopropene，1-辛基环丙烯）在常温条件下，熏蒸处理寒富苹果20 h，以不处理为对照，处理后装入厚度0.02 mm保鲜袋于常温下贮藏（20℃）。结果表明：1-MCP和1-PentCP处理能较好地抑制寒富苹果贮藏过程中的呼吸强度和乙烯释放量，各处理呼吸高峰时间较对照晚出现了4 d，各处理对乙烯释放高峰出现的时间延迟了8 d，较好地保持了果实贮藏期间的硬度，延缓了果实固形物含量和丙二醛含量的上升速度。这2个处理还在一定程度上延缓了细胞膜保护酶过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性变化。而1-OCP处理却促进了寒富苹果果实贮藏期间的丙二醛含量的上升，进而导致在贮藏后期出现了一定的伤害作用。研究结果表明，1-MCP和1-PentCP处理可以抑制寒富苹果的生理代谢，保持果实品质和降低膜脂伤害程度，从而延缓寒富苹果采后的成熟衰老进程。

关键词：水果；贮藏；生理；苹果；1-MCP；结构类似物

来源出版物：农业工程学报, 2012, 28(6): 269-273

入选年份：2014

基于高光谱成像技术的猪肉新鲜度评价

张雷蕾，李永玉，彭彦昆，等

摘要：该文研究利用高光谱成像技术预测猪肉新鲜度参数，挥发性盐基氮（TVB-N）和pH值。在470～1000 nm波长范围内，从高光谱图像中提取的反射光谱，分别经过2次Savitzky-Golay（S-G）平滑、多元散射校正（MSC）处理后，建立PLSR（偏最小二乘法）的预测模型。对TVB-N的预测，使用2次S-G平滑处理、MSC光谱建立的PLSR预测模型相关系数分别为0.90和0.89，预测模型标准差分别为7.80和8.05。对pH值的预测，经过MSC处理比2次S-G平滑处理的结果好，相关系数为0.79，预测模型标准差为0.37。同时综合2个参数利用MSC处理后的预测模型对猪肉新鲜度进行评定，准确率达91%。研究结果表明，高光谱成像技术可以用于猪肉新鲜度快速无损检测。

关键词：光谱分析；肉制品；pH值；无损检测；高光谱；猪肉新鲜度；挥发性盐基氮；偏最小二乘回归

来源出版物：农业工程学报, 2012, 28(7): 254-259

入选年份：2014

竹粉/高密度聚乙烯复合材料动态流变特性

杨文斌，章耀林，陈恩惠，等

摘要：为了了解木塑复合材料的动态流变特性，从而更好地提高产品的生产效率以及揭示界面复合机理，该文以竹粉/高密度聚乙烯（HDPE）复合材料为研究对象，分别考察了铝钛偶联剂、硬脂酸钙润滑剂对复合材料流变特性的影响。利用密炼机对高密度聚乙烯与竹粉进行密炼混合，在此过程中根据情况添加适量的偶联剂或润滑剂，得到的复合块状材料经冷却破碎后注塑成型，并对注塑试样进行了系列动态流变测试，包括应变扫描、频率扫描，对比了2种温度下的应变扫描下的流变行为。应变扫描结果表明，添加助剂的复合体系比单纯竹粉/HDPE体系在更大的应变范围内属于线性弹性行为，通过低频区域的模量与频率关系的斜率分析表明，添加偶联剂和润滑剂有助于促进竹粉在塑料基体中的均匀分散，动态黏度与损耗黏度之间的关系揭示了偶联剂以及润滑剂均在一定程度上促进了竹粉与聚乙烯塑料之间的界面结合，为木塑复合材料生产过程助剂的使用提供了一定的理论参考依据。

关键词：应变；温度；测试；竹粉；高密度聚乙烯；复合材料；动态流变特性

来源出版物：农业工程学报, 2012, 28(7): 288-292

入选年份：2014

有机磷农药纳米TiO2光催化降解反应器的优化设计

殷晓梅，王欣，雷磊，等

摘要：为了提高有机磷农药的TiO2光催化降解效率，以乙酰甲胺磷为降解对象，对光源、反应器结构及两者之间的结合方式、反应器材质等影响因素进行了试验，建立了可有效降解有机磷农药的纳米TiO2光催化反应器。结果表明：以石英材质加工冷阱部分、钠钙玻璃加工外层反应瓶的内照式反应器配以450 W、主波长365 nm的高压汞灯搭建的反应平台，经评估，当TiO2添加量为0.1 g/L时，反应60 min可使初始质量浓度为16 mg/L的乙酰甲胺磷农药降解率达96.55%。该研究对有机磷农药光催化降解反应器的优化有一定的技术参考价值。

关键词：优化；农药；降解；光催化；反应器

来源出版物：农业工程学报, 2012, 28(12): 251-256

入选年份：2014

熵权模糊物元模型在土地生态安全评价中的应用

余健，房莉，仓定帮，等

摘要：针对目前生态安全评价中信息屏蔽和主观性问题，该文运用物元分析法和熵权法对皖江地区马鞍山、合肥、芜湖等9个市土地生态安全水平进行评价，并与多指标综合评价法进行比较。熵权物元分析法包括构建评价指标体系、评价指标经典域、节域，建立土地生态安全评价物元模型，计算评价指标关联度，确定指标权重等内容。研究结果表明：马鞍山的土地生态安全级别为“较不安全”，池州、安庆、的土地生态安全级别向“较不安全”级转化，巢湖、芜湖、铜陵的土地安全级别向“较安全”转化，宣城、合肥、滁州的土地安全级别为“理想安全”，与多指标综合评价结果基本-致。物元分析单指标评价结果表明：皖江地区土地生态安全主要影响因子是单位面积耕地农药负荷、单位GDP二氧化硫排放量、人均水资源量、人口密度、森林覆盖率、大于25°坡耕地面积比例及工业废气处理率等。多指标综合评价能得到综合质量信息，而物元模型既能得到综合质量信息，也能反映评价对象的稳定状态，同时可以揭示评价对象单个评价指标的分异。研究表明熵权物元分析法在土地生态安全评价具一定应用价值。

关键词：生态；模型；数学方法；生态安全；熵权；物元分析

来源出版物：农业工程学报, 2012, 28(5): 260-266

入选年份：2014

低排放轻型车用柴油机结构及燃烧系统的优化

尹必峰，杨宽宽，贾和坤，等

摘要：在现有4F20机械式燃油系统柴油机基础上，从机械系统和燃烧系统优化匹配、后处理系统选型等方面入手，进行了满足国Ⅳ排放标准的经济型轻型车用柴油机开发。机械系统设计中，对机体和缸盖的加强筋和冷却水套进行合理布置，有效提高整机刚度和缸套冷却效果，减少变形，并设计了结构紧凑、传动可靠且运转平稳的新型齿轮传动系统。燃烧系统升级优化方面，由直列泵式机械燃油供给系统升级为高压共轨电控燃油喷射系统，重新设计燃烧室形状的同时将压缩比从19.7降低为17.5，并优化燃油油束在燃烧室内的分布。通过燃油喷射、增压与废气再循环参数的协同标定改善了柴油机燃油经济性和排放性能。选用容积占有率为25%和75%的2级氧化催化转化器，对一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、可溶性有机成分（soluble organic fractions，SOF）和颗粒（particulate matter，PM）的净化效率分别达90%、85%、90%和20%。柴油机配套NHQ6492V3 型SUV后整车排放测试结果显示：CO、NOx、总碳氢（THC）+NOx和PM排放分别为0.36、0.259、0.328和0.029 g/km，距国Ⅳ排放限值有20%以上的裕度，综合油耗为7.217 L/(100 km)，满足2015年即将实施的中国乘用车燃料消耗第3阶段法规限值。

关键词：柴油机；燃烧；排放控制；结构优化

来源出版物：农业工程学报, 2013, 29(4): 36-44

入选年份：2014

基于多光谱图像和数据挖掘的多特征杂草识别方法

赵川源，何东健，乔永亮

摘要：为满足变量喷洒对杂草识别正确率的要求，提出一种基于多光谱图像和数据挖掘的杂草多特征识别方法。首先对多光谱成像仪获取的玉米与杂草图像从CIR转换到Lab颜色空间，用K-means聚类算法将图像分为土壤和绿色植物，随后用形态学处理提取出植物叶片图像，在此基础上提取叶片形状、纹理及分形维数3类特征，并基于C4.5算法对杂草分别进行单特征和多特征组合的分类识别。试验结果表明，多特征识别率比单特征识别率高，3类特征组合后的识别率最高达到96.3%。为验证该文提出方法的有效性，将C4.5算法与BP算法以及SVM算法进行比较，试验结果表明C4.5算法的平均识别率高于另2种算法，该文提出的田间杂草快速识别方法是有效可行的。该文为玉米苗期精确喷洒除草剂提供技术依据。

关键词：数据挖掘；聚类算法；图像处理；杂草识别；多光谱图像；多特征识别

来源出版物：农业工程学报, 2013, 29(2): 192-198

入选年份：2014

基于机器视觉的株间机械除草装置的作物识别与定位方法

胡炼，罗锡文，曾山，等

摘要：株间机械除草技术可进一步减少化学除草剂的使用，有利于环境保护和农业可持续发展。为实现智能化的株间机械除草装置自主避让作物并进入株间区域，该研究提出了一种株间机械除草装置的作物识别与定位方法。利用2G-R-B方法将作物RGB彩色图像进行灰度化，再选用Ostu法二值化、连续腐蚀和连续膨胀等方法对图像进行了初步处理。根据行像素累加曲线和曲线的标准偏差扫描线获得作物行区域信息，以作物行区域为处理对象，利用列像素累加曲线、曲线标准偏差和正弦波曲线拟合识别出作物，并结合二值图像中绿色植物连通域的质心获得作物位置信息。试验结果表明，该方法可以正确识别出作物并提供准确的定位信息，能适应不同天气状况、不同种类的作物，棉苗正确识别率为95.8%，生菜苗正确识别率为100%，该方法为株间机械除草装置避苗和除草自动控制提供了基本条件。

关键词：农业机械；除草；定位；株间机械除草；机器视觉；作物识别

来源出版物：农业工程学报, 2013, 29(10): 12-18

入选年份：2014

基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统开发与试验

黄建清，王卫星，姜晟，等

摘要：为解决目前水产养殖水质自动监测系统存在布线困难、灵活性差和成本高等问题，该文构建了基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统。该系统的传感器节点负责水质数据采集功能，并通过无线传感器网络将数据发送给汇聚节点，汇聚节点通过RS232串口将数据传送给监测中心。传感器节点的处理器模块采用MSP430F149单片机，无线通信模块由nRF905射频芯片及其外围电路组成，传感器模块以PHG-96FS型pH复合电极和DOG-96DS型溶解氧电极为感知元件，电源模块以LT1129-3.3、LT1129-5和Max660组成的电路提供3.3和±5 V。设计了传感器输出信号的调理电路，将测量电极输出的微弱信号放大，满足A/D转换的要求。节点软件以IAR Embedded Workbench为开发环境，采用单片机C语言开发，实现节点数据采集与处理、无线传输和串口通信等功能。监测中心软件采用VB6.0开发，为用户提供形象直观的实时数据监测平台。对系统的性能进行了测试，网络平均丢包率为0.77%，pH值、温度和溶解氧的平均相对误差分别为1.40%、0.27%和1.69%，满足水产养殖水质监测的应用要求，并可对大范围水域实现水质环境参数的实时监测。

关键词：水产养殖；传感器；实时系统；无线网络；水质监测

来源出版物：农业工程学报, 2013, 29(4): 183-190

入选年份：2014

中式烹饪热/质传递过程数学模型的构建

邓力

摘要：中式烹饪是中国传统食品技术的核心内容之一，2010年烹饪消费金额在3.0万亿元以上。烹饪产业出现快速发展局面，急需基础研究。通过解析烹饪过程，认为典型中式烹饪是开放容器中流体-颗粒食品的传热、传质、相对运动和品质变化过程，过程传递-反应动力学-食品品质变化是烹饪的核心原理。针对典型烹饪过程中热源→容器→液体→食品颗粒传热，通过热质平衡建立了烹饪过程中热/质传递的代表性控制方程组，其中针对烹饪中的液体-颗粒建立了热/质传递的多相多孔介质模型。上述方程组可以应用于烹饪过程的控制参数分析、烹饪传热现象解释、品质动力学计算。在此基础上，总结了烹饪热/质传递的一些最基本特征。

关键词：温度；数学模型；食品加工；中式烹饪；热/质传递；控制方程

来源出版物：农业工程学报, 2013, 29(3): 285-292

入选年份：2014

稻草与猪粪混合厌氧消化特性研究

陈广银，郑正，邹星星，等

摘要：在中温条件下（35℃），研究了稻草中添加猪粪对厌氧消化过程的影响，分析了消化过程中日产气量、累积产气量、甲烷含量、pH、挥发性脂肪酸以及硝态氮和氨态氮的变化。结果表明，将猪粪与稻草混合厌氧消化产沼气可以顺利进行，混合物的VS产气量为330.14 L·kg-1VS，沼气中甲烷含量为62.88%，添加猪粪对稻草产气量和有机酸的影响不明显，但对发酵过程中可能出现的酸积累有一定的缓冲作用。添加猪粪可以大幅提高发酵液中NO3-N含量，较稻草的处理提高34.53%，对提高消化液的肥料价值有重要意义。因此，将稻草与猪粪混合厌氧消化产沼气是完全可行的。

关键词：稻草；猪粪；厌氧发酵；混合消化

来源出版物：农业环境科学学报, 2009, 28(1): 185-188

入选年份：2014

猪粪制备的生物炭对西维因的吸附与催化水解作用

张鹏，武健羽，李力，等

摘要：以猪粪为原料，在不同温度下制备生物炭，并对其进行除灰处理，研究了不同处理温度和灰分含量的生物炭与西维因的相互作用。猪粪制备的生物炭含有无机矿物、不定型有机质和结晶态芳香碳，且随处理温度升高，灰分含量增加，BET比表面积增加。生物炭对西维因的吸附表现为非线性，等温线符合Freundlich方程，且随生物炭制备温度的升高，非线性增强。生物炭除灰后，吸附作用大大增强，表明有机碳与无机成分复合造成其一部分吸附点位的损失。生物炭对西维因的吸附由亲脂性分配与特殊作用力构成，随着生物炭不同以及西维因浓度的变化，吸附机制发生变化。生物炭可提高溶液pH，pH随生物炭添加量和处理温度而升高，生物炭含有的矿物对西维因水解具有催化作用，其水解速率及程度与生物炭灰分含量呈正相关。

关键词：生物炭；猪粪；西维因；吸附；催化水解

来源出版物：农业环境科学学报, 2012, 31(2): 416-421

入选年份：2014

农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践——源头减量技术

薛利红，杨林章，施卫明，等

摘要：农村面源污染因其污染源的高度分散性及污染排放的时空不确定性等特征，使得从源头上控制污染物的产生变得尤为重要。本文在自己已有工作的基础上，系统总结梳理了国内外的源头减量技术，并按照技术原理进行了分类阐述。研究表明，源头减量可以通过减少肥料用量或者减少排水量两种途径实现。减少肥料用量，可采用基于目标产量和肥料效应函数的氮肥优化技术、按需施肥技术、平衡施肥技术、有机无机配合技术或者使用新型缓控释肥等技术，也可通过改变轮作制度等来实现。从源头上减少排水量，则需要对水分进行优化管理，旱地采用水肥一体化技术，水田采用节水灌溉技术，坡耕地采用保护性耕作等技术等。减量技术的应用要兼顾作物产量和经济效益，并结合区域环境特征，因地制宜。源头减量技术的研发要顺应时代要求，以节本省工为目标，逐步向智能化、机械化迈进。源头减量的同时，要配置生态拦截技术等，并对污染物中的氮磷养分进行回用，最终实现污染物减排的最大化。

关键词：面源污染；源头减量；优化施肥；节水灌溉；新型缓控释肥；轮作制度改变

来源出版物：农业环境科学学报, 2013, 32(5): 881-888

入选年份：2014