科研产出
穴盘苗夹取力学试验台设计与测试分析
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对穴盘苗自动移栽苗钵夹取受力不清的问题，设计了一种由直线模组带动的多针钳夹式取苗力学试验台。采用气缸驱动方式构造出活动可调的多针夹钵取苗执行器，配置滚珠丝杠直线滑台模组驱动夹取执行器，组合位移传感器、拉压力传感器以及高精度控制与数据采集系统精准检测取苗瞬态过程的位移量和作用力值变化。开展夹钵取苗力学测试，研究发现取苗过程是滑针斜插、平行夹持、提升移位等多种夹取动作交织组合作用的过程，苗钵在滑针斜插与平行夹持作用下有集聚松动脱盘的趋势，夹钵取苗的作用力主要用来克服苗钵与穴孔之间建立的粘附力。进行取苗力学特性分析，结果显示粗细两种夹取针的斜插力有极显著性差异（P<0.01），取苗运行速度对脱盘力、提取力的影响极显著（P<0.01），两种夹取作用力有相关性。整体上弹性纤细夹取针的取苗作用对苗钵的扰动小，成功取苗需要夹取针深入夹持苗钵脱盘。采用插-夹-拔组合式取苗操作，苗钵的完整率在97%以上。研究结果可为穴盘苗夹取受力分析、高效低损取苗机构优化设计提供指导。
关键词： 穴盘苗 移栽机 取苗机构 力学测试 脱盘力 提取力
全文链接
请求原文
基于无人机RGB图像植被指数的棉花产量估算研究
《农业机械学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为突破传统遥感技术依赖多光谱/高光谱的局限,探索RGB图像结合颜色空间转换算法的作物产量估算方法.通过无人机平台获取16个水氮处理条件下滴灌棉花6个关键生育期的冠层RGB图像,运用色彩空间转换算法将其转化为HIS、CIELab和CIELuv颜色参数,优选最佳估产窗口期,基于其衍生的RGB植被指数构建3种变量组合下的岭回归、支持向量机和随机森林估产模型.不同生育期的RGB植被指数与产量相关性表明,RGB植被指数与棉花产量在花期、花铃I期、花铃Ⅱ期、铃期和吐絮期均具有较强的相关性,吐絮期植被指数与产量相关性最强,其中吐絮期的估产精度最高(决定系数大于等于0.87,偏差小于10%),为最佳估产窗口期.随机森林模型在各生育期估产中反演精度表现最稳定,采用变量组合3(GA、GGA、CSI、NGRDI、NGRDIveg、TGI、TGIveg、NDLab、NDLuv)构建的随机森林模型反演结果表现最优,测试集决定系数为0.76~0.88,均方根误差为0.69~0.99 t/hm2,平均绝对误差为0.53~0.80 t/hm2,偏差为6.11%~30.65%,为滴灌条件下棉花产量最优反演模型.研究结果可为利用无人机RGB图像进行滴灌棉花估产以及表型监测分析提供理论参考.
关键词： 棉花 产量估计 无人机遥感 RGB图像 植被指数 机器学习
全文链接
请求原文
苹果树冠层仿形对靶施药控制系统设计与试验
《农业机械学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对传统果树喷雾作业药液利用率低、喷施均匀性差的问题，以新疆常规种植果园苹果树为作业对象，设计了一种苹果树冠层摇臂式仿形对靶施药控制系统。通过多路超声波传感器阵列获取苹果树冠层外形信息，采用自适应卡尔曼滤波算法减小测量误差，准确反映树冠边界信息，采用位置式PID闭环控制算法动态调控仿形臂精准包络果树冠层，实现了准确仿形。在新疆维吾尔自治区玛纳斯县常规种植苹果园进行了仿形臂最大定位偏差测定试验，结果表明：超声波传感器各点位距离果树冠层0.6、0.8、1.0 m处的仿形臂最大定位偏差分别为32、41、48 mm,最大定位偏差率不超过5.33%。以平均雾滴密度、平均雾滴沉积量、药液附着率和施药变异系数作为量化指标，进行了苹果树冠层仿形对靶施药控制系统作业效果验证试验。结果表明：仿形对靶施药平均雾滴密度为72.4个/cm2,平均雾滴沉积量为2.03μL/cm2,药液附着率为49.8%,施药变异系数为26.4%。相同作业条件下与定距对靶施药相比，仿形对靶施药的平均雾滴密度、平均雾滴沉积量、药液附着率分别提升64.2%、40%、29.7%,施药变异系数下降42.5%,提升了药液利用率与施药均匀性。
关键词： 苹果树冠层 自动仿形 精准施药 自适应卡尔曼滤波算法 位置式PID算法
全文链接
请求原文
三维石墨烯气凝胶/Co3O4纳米线酶抑制比色传感器的构建
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了提高过氧化物酶模拟物的催化活性以及设计新颖的检测策略，从而实现农产品中农药残留的高性能、低成本的可视化检测。该文利用三维石墨烯气凝胶/Co3O4纳米线作为人工纳米酶，设计了一种可视化传感器用于甲基对硫磷的检测。1)通过一锅水热法合成了3D GA/Co3O4 NWs敏化结构。2)基于3D GA/Co3O4 NWs优异的类过氧化物酶活性，以及有机磷农药对AChE的抑制作用，构建一种比色传感器。3)将比色传感器用于甲基对硫磷的可视化检测。结果表明在30～1 000 nmol/L浓度范围内，3D GA/Co3O4纳米线比色体系的吸光度和毒死蜱浓度呈现良好的线性关系，检出限为10 nmol/L。该比色传感不仅为利用三维结构的石墨烯气凝胶（GA）作为新型敏化剂，提升过氧化物酶模拟物的催化活性提供了新思路，而且为农药残留可视化检测开辟了有前景的方法。
关键词： 三维石墨烯气凝胶 Co3O4纳米线 过氧化物酶样活性 比色传感器
全文链接
请求原文
mRMR-GBDT结合高光谱成像检测动物源混合菌体系中食源性致病菌
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对现有食源性致病菌检测方法样本前处理复杂、耗时,且试剂依赖度高等问题,该研究利用高光谱(hyperspectral imaging,HSI)结合最小冗余最大相关-梯度提升决策树(minimum redundancy maximum relevance-gradient boosting decision tree,mRMR-GBDT)系列特征选择方法开展羊肉源混合菌体系中大肠埃希氏菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌定性检测。首先,通过分析新鲜羊肉的菌群组成结构,探明羊肉源共生菌群结构并构建与实际检测状况相吻合的多菌混合体系;其次,获取由羊肉源共生菌群和食源性致病菌组成的多菌混合体系的HSI数据,并通过生成掩膜和形态学方法提取一维光谱,然后,采用mRMR-GBDT系列方法(包括mRMR-XGBoost、mRMR-LightGBM和mRMR-CatBoost)对预处理后的光谱数据开展致病菌相关的特征波长筛选;最后,系统比较不同特征选择方法与致病菌分类模型的性能并确定最佳特征提取方法和分类模型。研究结果显示:90.5%的羊肉样本菌落总数分布在10～2～10～4 CFU/g区间,核心优势菌群的相对丰度分别为35.67%(假单胞菌属)和35.56%(不动杆菌属);mRMR-GBDT系列方法分别获取特征17、21和12个,其中mRMR-CatBoost方法筛选的12个特征波长兼具最优光谱关联性和最小冗余度;基于该特征子集分别构建支持向量机、轻量级梯度提升机和反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)分类模型,经对比分析,BPNN模型表现最优,其验证集和测试集准确率分别达97.63%和96.49%。结果表明,HSI结合mRMR-CatBoost-BPNN能够实现真实来源的羊肉混合菌体系中食源性致病菌高效检测。该研究可为羊肉等动物源食品中致病菌的高效准确检测提供理论依据与技术参考。
关键词： 高光谱 羊肉 特征波长 食源性致病菌 mRMR-GBDT 多菌混合体系
全文链接
请求原文
不同覆盖方式下水面抑蒸率及其与水-气温差关系研究
《农业机械学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：西北旱区平原水库和蓄水池面积广、水位浅、蒸发大，无效蒸发损失加剧了农业水资源紧缺程度，物理覆盖是减少水面蒸发损失的有效途径。本文系统研究了不同覆盖产品(浮球、正六边形浮盖、正六边形浮板和矩形浮板)、覆盖率(约50%、70%和90%)和铺设方式(集中和分散)下水面抑蒸率及其与近水面空间体温度的关系。结果表明，覆盖率是影响水面抑蒸率的主要因素，与蒸发量呈负相关，与单位裸露面积蒸发量呈正相关。不同覆盖产品和铺设方式的抑蒸率分别相差0.39～6.65个百分点和1.37～7.40个百分点，覆盖率约70%下不同覆盖产品抑蒸率基本可达50%,其中集中铺设正六边形浮盖、矩形浮板、正六边形浮板抑蒸效果更好。覆盖产生的热聚集效应促使日间水面温度上升，增大覆盖率和集中铺设通过热量再分配机制减小水-气温差，增大不同水层温差可削弱蒸发驱动力进而提升水面抑蒸率。研究结果可为水面覆盖抑蒸产品研发及推广应用提供理论依据和技术支撑。
全文链接
请求原文
新疆典型绿洲灌区土壤理化性状与盐分离子分布特征
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：土壤盐渍化和耕地质量下降严重制约新疆绿洲灌溉农业可持续发展，研究土壤理化性状与盐分离子分布特征是盐碱地改良与综合利用和绿洲灌溉农业高质量发展的前提和基础。以北疆玛纳斯河灌区、南疆阿克苏河灌区和喀什噶尔河灌区（阿克苏-喀什噶尔河灌区）为研究对象，定量分析了土壤（0～500 cm）养分含量、含盐量及其离子组成分布特征。结果表明：玛纳斯河灌区和阿克苏-喀什噶尔河灌区土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮含量均呈现随土层深度增加而逐渐降低的趋势。玛纳斯河灌区表层土壤（0～30 cm）和0～100 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效钾、全氮含量和pH值平均值高于阿克苏-喀什噶尔河灌区，100～500 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效钾、全氮含量平均值低于阿克苏-喀什噶尔河灌区。阿克苏-喀什噶尔河灌区表层土壤（0～30 cm）全盐量和电导率平均值比玛纳斯河灌区分别高21.14%和8.53%,60～100 cm土层比玛纳斯河灌区分别低17.55%和16.50%。玛纳斯河灌区和阿克苏-喀什噶尔河灌区土壤阳离子均以Na+和Ca2+为主，阴离子均以SO42-、Cl-为主，Na+和SO42-分别为玛纳斯河灌区和阿克苏-喀什噶尔河灌区含量最高的盐基离子。玛纳斯河灌区表层土壤（0～30 cm）53.85%属于盐渍土，30～60 cm土层50.00%属于中度和重度盐渍土，60～100 cm土层25.00%属于重度盐渍土，硫酸盐型盐渍土占主导地位，其次是氯化物-硫酸盐型盐渍土。阿克苏-喀什噶尔河灌区表层土壤（0～30 cm）78.26%属于盐渍土，其中重度盐渍土占比最高，30～60 cm土层60.86%属于轻度和重度盐渍土，60～100 cm土层39.13%属于非盐渍土，氯化物-硫酸盐型盐渍土占比最高，其次是硫酸盐型盐渍土。研究结果可为新疆绿洲灌区盐碱地综合利用和作物精准施肥提供科学依据。
全文链接
请求原文
基于激光雷达的果树智能修剪系统设计与试验
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对传统果树修剪存在人员劳动强度大、修剪效率低及修剪质量难以保证等问题，本文设计了果树智能修剪机械臂，并利用固态激光雷达与可编程逻辑控制器开发了基于激光雷达的果树智能修剪系统，实现果树自动修剪。为了验证修剪臂的控制精度，分别对修剪机的摆动机械臂、举升机械臂、修剪切割总成进行独立精度试验与修剪目标位置精度试验，独立精度试验结果表明摆动机械臂、举升机械臂、修剪切割总成控制精度平均误差分别为2.32%、3.75%、2.50%,修剪目标位置精度试验结果表明目标位置Xb、Zb平均误差分别为2.98%、1.85%,修剪总成作业倾角α平均误差为4.35%,满足果树修剪精度要求。在新疆阿克苏果树种植基地开展了果树修剪试验，结果表明，搭载固态激光雷达的果树修剪机能够实时获取果树的三维空间信息，修剪机可以根据激光雷达探测到的果树树冠信息制定修剪策略，香梨园与苹果园修剪优良率分别为93.3%与86.6%。该系统能有效提高果树修剪效率，降低修剪人员劳动强度。
全文链接
请求原文
不同前处理联合压差闪蒸干燥对红枣脆片品质的影响
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究不同前处理方式联合压差闪蒸干燥对红枣脆片产品品质的影响，该研究以新疆地区灰枣为原料，利用热烫、超声波、高密度二氧化碳（dense phase carbon dioxide, DPCD）3种前处理方式联合压差闪蒸干燥技术对红枣脆片进行加工，对比了3种前处理方式对红枣脆片色泽、硬度、脆度、膨化度、可溶性固形物含量、总糖含量、总酚含量、总黄酮含量、维生素C含量、感官及微观结构的影响。结果表明：1)前处理方式对产品色泽具有显著性影响（P＜0.05）,DPCD前处理所得枣片与新鲜枣片色泽最为接近（ΔE=3.73）;2)DPCD前处理后红枣脆片的维生素C含量明显高于其他两种前处理方式（P＜0.05）;3)热烫、超声波前处理的红枣脆片硬度分别为4.59、3.50 N/cm2，而DPCD前处理的红枣脆片硬度仅为2.74 N/cm2，枣片最为酥脆；4)扫描电镜图表明3种前处理方式均能得到疏松多孔的组织结构，DPCD前处理所得枣片比热烫和超声波前处理所得枣片组织结构更为疏松，这可能是因为在二氧化碳的作用下，红枣细胞结构发生了改变，有些空隙间发生了断裂。综合比较，DPCD前处理能够提高产品的色泽、脆度及膨化度，并且能够较好的保留产品的营养成分，是红枣压差闪蒸干燥较适宜的前处理方式。该研究为高品质压差闪蒸红枣脆片的加工工艺选择提供一定的理论依据。
全文链接
请求原文
干旱地区砂质土壤棉花苗床土层构建装置的研制
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对新疆南部砂质土壤“干播湿出”棉花种植模式下，春季耕整地连续作业存在作业阻力大、苗床整不平、压不实，严重影响棉花出苗率的问题，该研究设计了一种适合砂质土壤的苗床整备装置，可一次完成碎土、平土、灭茬、镇压、耱地等作业。采用分段平土装置代替耙组进行联合整备作业，分段平土装置为两段式，首段刮土板呈“W”型对称分布，通过刮土板角度对土壤流动性、平整度和作业阻力的运动分析，确定当刮土板倾斜角为45°时碎土和平土效果最好；台架试验结果表明，镇压辊直径400 mm、碎土辊直径400 mm时综合评分最高。样机性能对比试验结果表明：较耙片式联合整地机综合工作阻力降低8.67%，作业效率提升6.6%；地表平整度标准差为11 mm；耕深稳定性变异系数为9.2%，碎土率为92.3%，表面未见秸秆残膜，分段平土装置能有效碎土、平土、灭茬；二次整备后浮动式土层构建装置能有效压实土壤构建出“上虚下实”土层结构，0～5cm播种土层平均土壤紧实度为169 kPa，适合砂质土壤精量铺膜播种作业和棉花生长，较对比机型种膜错位率下降62.5%，出苗率高于对比机型4.8%。研究结果可为砂质土壤苗床整地机研发与改进提供参考。
关键词： 农业机械 优化 试验 棉花 播前苗床整备 砂质土壤
全文链接
请求原文
