农业物料碰撞特性试验数据采集系统

介绍了基于计算机的农业物料碰撞特性数据采集系统的组成和测控软件的设计要点。应用结果表明，PCL-1800数据采集卡A/D转换的滞后触发方式和DMA数据传递组合是农业物料碰撞特性数据采集的有效方法。该系统工作可靠，虚拟仪器面板操作简便，实现了农业物料碰撞特性试验数据采集自动化。     

蚯蚓对电刺激的响应及其与蚯蚓粪胁迫分离的参数量化

蚯蚓与蚯蚓粪快速高效分离是规模化蚯蚓生物消解农业废弃物的关键技术环节。针对目前电刺激分离蚯蚓方法在实际生产应用中缺乏相关定量参数等问题，该研究探讨了蚯蚓分离率对电刺激方式、强度、通断电循环周期时长、通电时长及电刺激耦合物料含水率、物料厚度等因子的响应关系，并分析了电刺激对蚯蚓生理生化指标的影响。结果表明，电刺激可促进蚯蚓与蚓粪分离，间歇式电刺激方式较持续式电刺激具有更好的分离效果；间歇式电刺激方式下，蚯蚓分离率与电刺激强度、通断电循环周期时长、通电时长均呈显著的开口向下一元二次抛物线关系，蚯蚓生长的物料含水率适宜值为52.60%，物料厚度越小，越有利于电刺激分离率的提高；电刺激处理对蚯蚓体内过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、乙酰胆碱酯酶、纤维素酶、可溶性蛋白含量无显著影响，但显著提高了丙二醛含量，蚯蚓经过5 d的恢复性驯养后，丙二醛含量可恢复至对照处理水平；综合蚯蚓分离率、技术参数易操作性等，采用间歇式电刺激方式分离蚯蚓，设计电刺激强度2 mA、通断电周期时长30 s、通电时长1 s，控制物料含水率50%左右、物料厚度20～25 cm，辅助210 lx白光光照，电刺激作业时间30 min，蚯蚓分离效率可达85%左右。研究可为快速高效分离蚯蚓活体与蚯蚓粪的设备研发与应用提供参考。     

农业物料干燥试验中热风参数的自动调节

针对农业物料干燥机理研究的需要，设计研制了一套计算机测控的物料干燥试验装置。该试验装置是一个调温、调湿、调速供风系统，通过对空气的温度、湿度、流速的调节和控制，为模拟多种物料实际干燥工况提供条件，同时在线测量物料的质量和温度，最终确定了最佳干燥工艺及物料传热、传质特性。     

农业物料流化床的非牛顿流动特性初探

本文介绍了用自制旋转式粘度计来测定农业物料流化床流动特性的试验结果,并对不同流化条件下的几种农业物料流化床的流动曲线进行了分析和归类。     

农业物料不规则应力应变关系的分形描述问题

提出了分形几何在农业物料和食品的不规则应力应变关系研究中的应用,指出分维既可以作为应力应变曲线的不规则程度的定量描述的有效手段,而且与物料或食品的结构特征和质构特征密切相关。文中对物料力学特性与微结构的相关性、分形重构以及分形上下尺度界限等有待深入研究的重要方面进行了讨论。     

果品内在品质无损检测技术的研究进展

该文综述了目前国内外果品内在品质的无损检测技术——近红外分析法、声学特性分析法、X射线分析法、计算机视觉技术及电、磁特性法的研究进展，简单介绍了果品的无损检测技术在国内外的应用现状，并提出发展意见。     

谷物联合收获机在线测产技术研究现状与进展

为加速推进中国智慧农业发展,深入了解精准农业技术体系中田间谷物产量在线监测技术的研究现状,该研究重点概述了国内外谷物联合收获机在线测产方法,包括动态称量测量、体积测量、冲击力测量、射线测量及其他测量方法,介绍了不同测量方法的原理和测产传感器的关键技术与应用。从可行性、通用性、稳定性与准确性方面,分析归纳了中国当前谷物产量在线监测技术所存在的主要问题,指出冲击力测量方法应用广泛,但尚未考虑谷物与冲击板碰撞时对谷物造成的机械损伤等问题。同时,该研究提出了谷物联合收获机在线测产技术未来的研究重点与发展方向,旨在为作物产量信息监测技术与智能化农业机械装备的发展和应用提供理论依据和技术参考。     

秸秆-薯渣混合物料应力松弛分数阶模型的建立及参数分析

为更加精确地解析农业松散物料压缩时表现出的应力松弛行为及松弛后的成型效果,简化应力松弛模型并获得更加直观的应力松弛特征参数,该研究将Riemann-Liouville分数阶微积分理论引入农业松散物料流变学特性研究中,以农业生产后残留的玉米秸秆与马铃薯废渣为研究对象,推导建立了用于描述秸秆-薯渣混合物料应力松弛特征的分数阶模型,并以松弛比与松弛时间比率为试验指标,完成了混合物料在不同压缩密度下的应力松弛试验,利用所建立分数阶模型对应力松弛试验曲线进行了拟合回归分析,并与广义Maxwell模型的拟合结果进行了对比与参数相关分析。结果表明:1)分数阶模型可准确描述秸秆与薯渣混合物料的应力松弛过程,其对松弛曲线的拟合精度高于五元件广义Maxwell模型,决定系数R~2介于0.996 4～0.999 5之间。2)分数阶模型仅有两个模型参数,分数阶阶数β与粘弹性系数K,其中β与应力松弛后残留弹性的占比、松弛比均极显著负相关,可直接用于表征物料松弛后的永久变形程度,预测其成型效果;K与弹性模量及粘性系数、松弛时间比率均极显著正相关,可用于表征混合物料的粘弹性特征及其应力松弛快慢程度。该研究成果推动了分数阶微积分理论在农业松散物料流变学特性研究领域的应用,通过分数阶模型建立了秸秆-薯渣混合物料的应力松弛特性与成型效果的联系,可为进一步改进农业松散物料成型方法、获取最佳成型条件提供依据。     

智能化农业物料输送技术进展与趋势

农业物料输送技术是制约农场智能化应用的重要瓶颈。物料输送主要借助输送设备将物料由加料机输送至受料机中,提高受料机的续航时间,使其路程加大,以确保其高效率、持续性地正常工作。该研究按照物料特性和输送原理,将现有物料输送自动化技术与装备系统地划分为以下4类：固态种苗肥自动输送技术、液态水药燃油自动加注技术、收获物自动收集技术、收获物自动卸载技术,逐一对其研究现状和发展动态进行了重点阐述和深入剖析。总结了自主定位导航、物料流量实时监测及机群实时通信3项智能化物料输送关键技术的研究进展,并结合农场智能化技术要求和应用场景,从形成全生产环节物料输送技术体系、基于时空数据的农田物料需求决策技术、基于农田数字模型和变量作业处方的农机物料丰缺预测技术、物料车多机配送路径动态优化技术角度展望了农场智能化作业多机协同物料配送技术的发展趋势,以期进一步提高农场智能化作业效率、联动性能和应用效果。     

同步获取土壤介电与力学参数的实验系统

土壤作为一种由惰性固体、活性固体、溶质、气体以及水组成的多元复合系统，决定了其物理特性实验研究的复杂性。针对土壤物理实验中多变量信息同步实时获取的客观需要，应用一个自行设计的双变量传感器和虚拟仪器(VI)技术，研制了一台能够同时测量土壤力学特性与介电特性的智能化测试系统。该系统既能在0～40 cm深度之间提供土壤圆锥指数分布与含水率分布剖面，而且还可运用信号处理中的相关理论分析双变量传感器输出信号间的相关特性。该系统为在实验室中分析土壤介电特性和力学特性研究提供了一个智能化的基础实验平台，并已在与德国波恩大学农业工程研究所的合作研究中成功地应用于田间实际测量中。     

农业非点源污染研究进展和趋势

根据国内外农业非点源污染研究现状,本文在探讨农业非点源污染内涵及其特征的基础上,简要总结了农业非点源污染负荷的估算模型,列举区域农业非点源污染风险评估的手段和方法,从不同角度归纳了农业非点源污染的控制技术,并提出了近期农业非点源污染急需研究的热点和趋势,以期为进一步的农业非点源污染管理和控制提供参考。     

近20年农田精准管理分区施肥方法研究进展

精准管理分区（Site Specific Management Zones,SSMZ）是精准农业中实现定时、定点、定量、定配方投入水肥药等农业生产资料的关键环节。SSMZ已经在精准农业中得到了迅速的发展与应用,该技术对于减少农业投入、提高经济效益及减轻农业面源污染具有重要意义。全面地认识SSMZ的研究现状及存在问题,有利于更好地把握SSMZ的发展动态并开展更进一步的研究。本文对国内外以SSMZ为主题的论文进行了梳理,概述了SSMZ研究中不同输入量的应用原理、数据类型、优势及局限性;其次,对现有的分区方法进行了总结归纳,最后,整理了常用的SSMZ评价方法,对不同评价方法进行分析,进行总结与展望。得到如下结论:（1）SSMZ输入量由基于空间插值映射土壤空间属性,过渡为利用遥感技术获取土壤、植被等相关信息;（2）随着大数据时代的到来,综合考虑历史土壤理化性质、成土要素、农作物时空动态、水土气生地形地貌的作用有助于提升SSMZ的精度;（3）基于近端传感器及无人机获取的密集数据的研究不断增加,田块尺度的空间信息精度高,连续性增强;（4）传统的非监督分类算法逐步被面向对象分割方法取代,分区结果更有助于指导田间管理措施;（5）用于SSMZ的评价信息以与作物生长关系密切的土壤属性或表征作物长势的参数为主。国内外对于SSMZ的关注度逐渐增加,各类SSMZ研究成果对于实现绿色农业、维护生态安全具有重要实践意义。     

国外农产品及食品介电特性测量技术及应用

了解农产品和食品的介电特性对于微波设备和基于介电特性的物质组成成份检测仪的研发具有重要的意义。为了给国内农产品和食品介电特性的研究提供借鉴,该文介绍了目前国外常用的介电特性测量技术——平行极板技术、同轴探头技术、传输线技术、自由空间法和谐振腔技术;说明了各测量技术的特点、测试系统的组成和适用范围;综述了各技术在农产品和食品介电特性研究中的应用情况;并指出中国目前在该领域研究中存在的问题和今后的研究重点。     

风光储微电网系统复合储能的网格式优化

针对剩余电流保护装置因保护死区造成的投运率低和误动作问题,构建生物体的电学模型,获取大量的触电信号,进一步研究触电电流与剩余电流间的相互关系,可为解决保护装置存在的上述问题奠定基础。该文以猪为研究对象,采用Otsu算法将CCD相机采集的标准图像二值化,利用Canny边缘检测法提取图像轮廓并细化,在对图像归一化处理的基础上采用圆弧拟合法获取猪体轮廓关键点,并运用整体变换法获得猪体514个关键点的三维空间坐标,在ANSYS平台上建立猪的三维实体模型;基于修正系数法研究猪体组织介电特性的基础上,构建猪的电学模型并进行触电仿真试验。结果表明：触电电压相同时,面接触触电方式,左前肢-左后肢和左前肢-右后肢触电路径下平均电流密度分别为0.973和0.641 A/m2,线接触触电时分别为0.782和0.579 A/m2;相同触电方式下,左前肢-左后肢触电路径中的电流密度大于左前肢-右后肢触电路径中的电流密度,相同触电路径下,面接触触电方式触电电流密度大于线接触触电的电流密度;2种触电方式下各30组数据,触电仿真电流与触电物理试验获得电流的平均相对误差为3.5%,该电学模型在生物体触电仿真研究中可行。研究结果可为进一步研究人体电学模型提供参考。     

Biochar derived from agricultural wastes and wood residues for sustainable agricultural and environmental applications

Lignocellulosic biomass can be circulated to produce many materials and products, including biochar. This study analyzed five different types of biochar produced from agricultural wastes and wood residues. The raw materials included three agricultural by-products: corncob, cassava rhizome, rice husk, and two types of wood residues: rain tree (Samanea saman (Jacq.) Merr.) and krachid (Streblus ilicifolius (Vidal) Corner.). The biochar were made in patented retorts with locally-appropriated technology at a temperature range of 450–500°C. This research focuses on the primary physicochemical properties and biochar components, allowing biochar to become a vital material to support sustainable agriculture and the environment. Biochar properties used for agriculture consist of specific surface area, total pore volume, average pore diameter, pH, electrical conductivity (EC), and cation exchange capacity (CEC). The properties that benefit the environmental purposes are the element: carbon (C), hydrogen (H), nitrogen (N), oxygen (O), and the molar ratio of H/C, O/C, and C/N. The study found that all five types of biochar contained suitable properties for soil amendment and carbon sequestration. However, significant differences were shown in specific surface area, average pore diameter, pH, CEC, and EC of various biochar. Based on O/C and H/C ratios, all five types of biochar persisted in soil from 100 to over 1,000 years.     

农业机械导航路径跟踪控制方法研究进展

路径跟踪控制技术作为农业机械导航的核心,是提高控制系统控制精度和对环境适应性的关键,可提高农机具作业精度和效率,同时可避免重复作业和遗漏现象,减少农业生产资料浪费。该文根据农业机械导航路径跟踪控制方法中是否涉及农机模型,将路径跟踪控制技术分为与农机运动学模型相关、与农机动力学模型相关以及与模型无关的路径跟踪控制方法。通过对原理的解析明确了各类控制方法的优缺点,及对现有解决方案进行了总结分析,指出了现有方案存在共性或个性问题,由此完成了对现阶段国内外针对农业机械导航路径跟踪控制方法的研究进展的阐述。通过对各类控制方法适用性及农机导航产品发展现状的分析,提出了农机导航路径跟踪控制方法的发展展望,以期为后续路径跟踪控制方法的研究提供指导性方向和有针对性的参考,具体如下：1）明确了现有模型对农机运动过程描述的局限性,指出高精度农机模型研究的必要性;2）为提升控制方法自适应性和鲁棒性,研究需从常规工况向极限工况和复杂工况拓展;3）明确单一控制方法的局限性,明确多方法融合控制的发展趋势。     

Properties and Microstructure of Zein Sheets Plasticized with Palmitic and Stearic Acids

Interest in biodegradable materials for packaging and agricultural uses has grown in recent years. Plant proteins have been proposed as inexpensive, renewable, and abundant feedstock. Corn zein was investigated based on value-added considerations and on the unique thermoplastic and hydrophobic properties of zein. Films prepared from zein are known to be tough and resistant, but also hard and brittle, thus requiring the addition of plasticizers to improve flexibility. The objectives of this research were to study the tensile properties, water absorption, and microstructure of zein sheets plasticized with palmitic and stearic acids. Both palmitic and stearic acids showed similar effects as plasticizers of zein. Tensile strength of zein sheets increased with the addition of low levels of plasticizers. However, beyond a critical point, tensile strength decreased with further addition of fatty acids. Water absorption decreased continuously with increasing fatty acid content. Kinetic parameters indicated fatty acids decreased water absorption by decreasing the saturation level of zein sheets. Coating zein with flax oil decreased the rate of water absorption by sealing off surface pores. Scanning electron micrographs of zein sheets showed the development of layered structures as fatty acid content increased. Zein-fatty acid layers were believed to be responsible for the increased tensile strength of plasticized zein sheets and to have contributed to increased resistance to water absorption.     

猪体三维电学模型构建与验证

针对剩余电流保护装置因保护死区造成的投运率低和误动作问题,构建生物体的电学模型,获取大量的触电信号,进一步研究触电电流与剩余电流间的相互关系,可为解决保护装置存在的上述问题奠定基础。该文以猪为研究对象,采用Otsu算法将CCD相机采集的标准图像二值化,利用Canny边缘检测法提取图像轮廓并细化,在对图像归一化处理的基础上采用圆弧拟合法获取猪体轮廓关键点,并运用整体变换法获得猪体514个关键点的三维空间坐标,在ANSYS平台上建立猪的三维实体模型;基于修正系数法研究猪体组织介电特性的基础上,构建猪的电学模型并进行触电仿真试验。结果表明：触电电压相同时,面接触触电方式,左前肢-左后肢和左前肢-右后肢触电路径下平均电流密度分别为0.973和0.641 A/m2,线接触触电时分别为0.782和0.579 A/m2;相同触电方式下,左前肢-左后肢触电路径中的电流密度大于左前肢-右后肢触电路径中的电流密度,相同触电路径下,面接触触电方式触电电流密度大于线接触触电的电流密度;2种触电方式下各30组数据,触电仿真电流与触电物理试验获得电流的平均相对误差为3.5%,该电学模型在生物体触电仿真研究中可行。研究结果可为进一步研究人体电学模型提供参考。     

太赫兹技术及其在农业领域的应用研究进展

太赫兹波在电磁波谱中位于中红外波与微波之间,具有探测分子间或分子内部弱相互作用的独特性质,是当前研究的热点之一。近年来,随着太赫兹波产生和探测技术的快速发展,太赫兹光谱及成像技术在多个领域正逐步从实验室研究转向实际应用,包括安全成像检测、航空航天、爆炸物分子检测等,同时农业领域专家学者也积极开展了太赫兹技术的农业应用研究,取得了较好的研究进展。该文从太赫兹光谱简介、产生探测原理、样品制备及数据处理出发,系统地介绍了待测样品理化信息的太赫兹数据获取方法,然后结合太赫兹技术特性,聚焦农业领域,探讨了太赫兹光谱和成像技术在该领域中的应用研究进展及有待解决的问题,具体包括农业生物大分子检测、农产品质量安全检测、植物生理检测和环境监测等多个方面,进而揭示太赫兹技术这一新兴科技在农业领域的研究潜力和应用前景。     

中国农业温室气体排放量测算及影响因素研究

农业生产过程所产生的温室气体在全球生产活动温室气体排放总量中占有很大比例,因此对农业温室气体的排放量进行测算并分析其影响因素,对实现农业节能减排有重要意义。本文基于1993―2011年中国农业生产的相关统计数据,借鉴前人关于农业生产中各种温室气体排放源排放系数的研究成果,测算了中国农业生产过程中的CH4、N2O和CO2排放量,并分析了影响因素。结果表明,CH4排放量基本平稳波动不大,N2O排放量从1993年的93.21万t波动增加到2011年的120.51万t,农业生产资料CO2排放量由15 626.98万t增加到31 258.10万t。种植业CO2排放主要分为土壤排放和生产资料排放,土壤CO2排放与大气温度、土壤温度、地表温度和土壤水分有关,生产资料CO2排放主要是由化肥和农药造成的;种植业CH4、N2O排放原因较为复杂,还有待进一步研究;动物肠道发酵CH4、N2O排放的影响因素主要取决于动物种类、饲料特性、饲养方式和粪便管理方式等。