《农业工程学 》2022年13期导读

《农业工程学 》2022年第13期 道了包括：农业装备工程与机械化、农业水土工程、农业信息与电气技术、农业生物环境与能源工程、土地保障与生态安全、农产品加工工程等农业工程核心技术方面的部分最新科研成果。本期共刊发35篇论文，来自国内81个高等院校和科研院所及企业单位，包括中国农业大学、北京林业大学、武汉大学、华中农业大学、西北农林科技大学、西安理工大学、石河子大学、西南大学、福建农林大学、中国科学院、中国农业科学院等。所有研究均受省部级及以上项目资助（共计93项），其中国家级项目达39项（国家重点研发计划项目9项，国家自然科学基金项目23项）。

“农业装备工程与机械化”栏目

罗坤等的《茶鲜叶嫩梢捏切组合式采摘器设计与试验》（国家重点研发计划项目（2021YFD1601102）；国家自然科学基金（52105239））针对条形名优绿茶依赖人工采摘、无专用采摘器的问题，设计了适用于名优茶采摘的捏切组合式采摘器。通过分析人工采摘嫩梢的手部运动轨迹和手指采断茶叶的过程及茶叶嫩梢物理特性，设计基于盘形凸轮的捏切、送、甩、抛循环式采摘机构和柔性捏切一体采摘爪；以茶叶嫩梢物理试验、仿生运动分析和结构设计分析，确定采摘刀间距为8 mm、采摘臂最大旋转半径为112.5 mm；采用算法控制采摘臂旋转速度，采摘器实现了低振动、准确采摘。

样机试验表明：采摘器单次作业最大时间小于0.6 s，实际采摘成功率稳定在100%，说明设计的捏切组合式采摘器符合茶园嫩梢采摘连续、快速的需求。根据茶叶生长环境和农艺要求确定较优采摘高度和喂入深度均为10 mm、采摘角度为0°。试验结果表明采摘器采摘的茶叶嫩梢与人工采摘品质相同。研究可为茶叶嫩梢低损、快速采摘提供参考。

http://www.tcsae.org/nygcxb/article/abstract/20221301?st=article_issue

张国忠等的《旋刀式荸荠芽根同步切除装置设计与试验》（国家特色蔬菜产业技术体系专项资助项目（CARS-24-D-02）；湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划项目（T201934））针对荸荠芽和根切除工序复杂、效果差、切削力较大等问题，设计了一种旋刀式荸荠芽根同步切除装置。装置借助荸荠自身重力和装置结构形式进行限位，由回转刀片组同时切除芽和根。首先对荸荠运行及切削过程展开理论分析，确定关键部件结构形式与参数范围。

进一步在EDEM离散元软件中以荸荠芽和根的切削力为评价指标，以锯齿旋切刀几何参数和切削速度为影响因素开展仿真优化试验，得到最佳参数组合为：锯齿底长5 mm，齿高15 mm，切削速度0.103 m/s。搭建测力平台对仿真结果进行验证，并与平刃旋切刀进行性能对比。结果表明，优化后的锯齿旋切刀可减小23.29 %的切削力。基于Box-Behnken原理设计定位孔内壁优化试验，得到最佳参数条件下荸荠的斜切高度差为4.5 mm。研究结果可为荸荠芽根切除装置设计提供参考。

http://www.tcsae.org/nygcxb/article/abstract/20221302?st=article_issue

“农业水土工程”栏目

曹兵等的《控释掺混肥结合增密对水稻氮肥利用效率和氨挥发的影响》（国家重点研发计划（2017YFD0200705）；北京市农林科学院创新能力建设专项（KJCX20220301）；北京市农林科学院科研创新平台建设（PT2022-39）；北京市农林科学院青年基金（QNJJ202214）；北京市农林科学院财政追加项目（CZZJ202208））以扬籼优418为供试材料，探究控释掺混肥结合增密对水稻产量、氮素吸收、施肥经济效益和氨挥发损失的影响。设计不施氮对照（CK）、常规施氮（Farmer’s Fertilization Practice，FFP）、优化施氮（Optimized Nitrogen Application，OPT）、控释掺混肥（Controlled Release Blended Fertilizer，CRBF）和控释掺混肥结合增密（Controlled Release Blended Fertilizer Combined with Dense Planting，CRFDP）共5个处理，对比分析了不同处理的水稻产量及构成因子、氮素吸收和氮肥利用效率、经济效益和氨挥发损失的差异。

结果发现，CRFDP处理的水稻有效穗数和每穗实粒数显著高于其他处理（P<0.05），较FFP分别增加26.1%和18.7%。CRFDP处理较FFP处理水稻增产33.3%。与FFP相比，CRFDP的氮肥吸收利用率、氮肥偏生产力、氮肥农学利用率分别提高160%、22.8 kg/kg、16.27 kg/kg。CRFDP较CRBF处理的氮肥吸收利用率显著提高10.0个百分点，氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮素生理利用率则没有显著差异（P>0.05）；与FFP处理相比，3个优化施氮处理（OPT、CRBF和CRFDP）在氮肥用量降低20%的情况下，水稻每公顷净收益增加3 328～8 968元，其中CRFDP处理的水稻产值和净收益最高。施氮显著提高了水稻生长季的田面水铵态氮浓度和土壤脲酶活性，与FFP处理相比，CRFDP处理的氨挥发强度和累积氨挥发损失分别降低62.5%和46.3%。由此可知，控释掺混肥与增密结合可兼顾水稻高产、氮肥高效利用和氨减排。研究结果为水稻高产及环境友好和资源高效的水稻种植新模式提供数据支持和理论支撑。

http://www.tcsae.org/nygcxb/article/abstract/20221307?st=article_issue

冯正江等的《多尺度土壤入渗特性的变异特征和传递函数构建》（国家自然科学基金资助项目（51579205）；陕西省教育厅重点实验室基金（20JS099））研究以在关中平原进行的52组双环入渗试验为基础，通过比较不同方法计算的标定因子对Kostiakov公式的标定效果，结合小波分析和通径分析方法识别并量化分析标定因子和土壤特性参数（土壤机械组成、容重、初始含水率和有机质含量）在多尺度的相关性，在此基础上分别利用多元线性回归、BP神经 络和支持向量机3种方法构建估算标定因子的土壤传递函数。

结果表明，采用最小二乘法计算标定因子对Kostiakov公式的标定效果最优，所有测点标定后累积入渗量与实测值的均方根误差、平均偏差、相对误差绝对值均值分别为1.83 cm、0.24 cm、21.2%；多尺度条件下，土壤容重、砂粒、黏粒和有机质含量组合是引起研究区域标定因子空间变化的主要变异源，其中标定因子与砂粒和有机质含量呈显著正相关关系（P<0.05），总通径系数分别为0.78和0.65，与黏粒和土壤容重呈显著负相关关系（P<0.05），总通径系数分别为?0.74和?0.68；采用SVM法构建估算标定因子的土壤传递函数精度最高，其验证集所得入渗量估算值与实测值具有较高的一致性，两者间的RMSE、MBE和MARE分别为1.92 cm、0.05 cm和27.6%，说明SVM法可用于构建估算标定因子的土壤传递函数。研究结果有助于揭示多尺度上土壤入渗特性的变异特征和解决入渗参数难以快速获取的问题。

http://www.tcsae.org/nygcxb/article/abstract/20221308?st=article_issue

“农业信息与电气技术”栏目

张通等的《基于无人机多光谱的大豆旗叶光合作用量子产量反演方法》（安徽省自然科学基金项目（2008085MF203）；安徽省自然科学项目（KZ2019A0212）；安徽省重点研究与开发计划项目（201904a06020056））该研究基于无人机多光谱技术针对结荚期大豆的有效量子产量进行高通量反演。通过分析不同植被指数与大豆光合效率的相关性，并结合多种植被指数构建了大豆光合有效量子产量反演模型，依据3种评价指标筛选出最优的反演模型。

结果表明，与传统反演算法支持向量回归相比，基于集成学习的自适应提升算法提高了模型的准确性，测试集决定系数为0.982，均方根误差为0.089，相对分析误差（Residual Predictive Deviation，RPD）为7.29。研究表明基于多植被指数、利用AdaBoost算法可以构建更为有效的无人机多光谱大豆光合有效量子产量反演模型，为评估高通量光合效率提供了一种先进的方法。

http://www.tcsae.org/nygcxb/article/abstract/20221317?st=article_issue

刘双印等的《采用改进RetinaNet的笼养肉鸽繁育期个体检测模型》（国家自然科学基金项目(61871475)；广东省自然科学基金项目（2021A1515011605）；广州市创新平台建设计划实验室建设专项项目（201905010006）；广州市重点研发计划项目（202103000033）；广东省科技兴农项目（2021KJ383，2021KJ138）；广东省普通高校创新团队项目(2021KCXTD019); 广东省科技计划项目（2020A1414050060）；现代农业机械兵团重点试验室开放课题（BTNJ2021002））该研究提出了一种基于改进RetinaNet的目标检测模型，以RetinaNet 络为基础框架，将ResNet50特征提取 络与特征金字塔 络（FPN）结合，增加特征金字塔 络中特征检测尺度，提升对图像中遮挡鸽蛋与粘连乳鸽的检测精度；在分类和回归子 络前引入卷积注意力模块（CBAM），提升对小目标检测的精度。

试验结果表明，该研究提出的模型对于笼养肉鸽个体检测的平均精度均值（mAP）达到80.89%，相对SSD等传统模型有明显提升；对成鸽、乳鸽与鸽蛋检测的平均精度（AP）分别为95.88%，79.51%和67.29%，相对原始RetinaNet模型提高了2.16、21.74和22.48个百分点，在保证成鸽精准检测的基础上，提升了对复杂环境下存在局部遮挡的小目标鸽蛋以及粘连乳鸽的检测精度，为实现集约化养殖环境下肉鸽繁育周期个体检测和精准管控提供有效支持。

http://www.tcsae.org/nygcxb/article/abstract/20221321?st=article_issue

“土地保障与生态安全”栏目

赵振庭等的《基于多维超体积生态位的高标准生态农田建设分区方法》（国家 会科学基金重大项目（19ZDA096）；国家自然科学基金面上项目（42171289）；国家自然科学基金面上项目（41771561）；河北省第三次全国国土调查耕地等别调查评价项目）该研究基于多维超体积生态位的理论方法，从土壤条件、立地条件、空间稳定性、景观格局、生态约束等5个维度构建了高标准生态农田建设适宜性评价体系，通过比较各因素的现实生态位与理想生态位，建立障碍度与生态位耦合的障碍因子诊断模型，结合适宜性-障碍度-改造难度的组合结果，按照“由优到劣，先易后难”的顺序进行高标准生态农田建设优先度分区，并对河北省保定市326 460万个耕地斑块进行了定量化评估。

结果表明：1）保定市高标准生态农田建设适宜性整体中等偏低，中等适宜的耕地面积最多，勉强适宜的耕地面积最少。2）保定市耕地的土壤条件与生态约束对其建设发展的障碍度较高。土壤条件维度下的主要障碍因子为有机质含量、土壤pH值及土层厚度；地下水埋深与地下水补给量是生态约束维度的主要障碍因子。3）将保定市高标准生态农田建设划分为生产优先建设区、生产次优先建设区、“生产-生态”协同建设区、后备建设区及生态保育区。其中生产优先建设区所占比例最大，面积约为20.99万hm2，建设适宜性高，主要障碍因子改造难度小，提升潜力大，稍加改造即可达到区域最优水平。上述方法能够有效用于区域高标准生态农田建设适宜性评价，研究结果可为国家实施的高标准生态农田建设选址工作提供科学的决策依据。

http://www.tcsae.org/nygcxb/article/abstract/20221328?st=article_issue

“农产品加工工程”栏目

罗淑芬等的《6-苄氨基嘌呤处理对鲜切西兰花硫代葡萄糖苷代谢的影响》（江苏省农业科技自主创新资金资助项目（CX(20)1008）；国家自然科学基金项目（31901755））为探讨6-苄氨基嘌呤（6-BA）处理对鲜切西兰花中硫代葡萄糖苷（简称硫苷）代谢的作用机理，该研究鉴定得出西兰花花球中分别以萝卜硫苷和萝卜硫素为主的12种硫苷和6种水解产物，以清水浸泡为对照组，30 mg/L的6-BA溶液对鲜切西兰花进行处理（试验组），研究外源6-BA处理对其硫苷含量、黑芥子酶活性、硫苷水解产物及其代谢途径关键基因表达水平等的影响。

结果表明，6-BA处理通过延缓西兰花花球叶绿素含量下降从而延迟其黄化进程；同时，显著提高了脂肪族硫苷合成相关基因MYB28、CYP79F1、CYP83A1、ST5b、FMOGS-OX1，和吲哚族硫苷合成关键基因MYB51、CYP79B2及CYP83B1的表达水平（P<0.05），其中6-BA处理组FMOGS-OX1的表达量在贮藏第6天时为对照组的1.93倍，MYB51的表达量为对照组1.41～1.91倍，CYP79B2的表达量在4 d后高出对照组41.90%～93.75%；由此，6-BA处理保持了其组织较高的萝卜硫苷、3-甲基亚磺酰丙基硫苷、吲哚甲基硫苷和4-甲氧基吲哚甲基硫苷的含量，总硫苷含量为对照组的2.46～4.79倍；此外，6-BA处理的西兰花花球组织黑芥子酶活性和其基因MYR的表达水平在4～8 d期间分别高出对照组15.32%～90.22%和25.86%～33.73%，并显著提高了其组织萝卜硫素等异硫氰酸酯水解产物的含量（P<0.05），其中萝卜硫素含量高于对照组17.58%～25.39%，但对硫苷水解关键基因ESP的表达量并无显著影响（P>0.05）。因此，6-BA处理可通过提高硫苷合成相关基因和水解关键基因来保持鲜切西兰花花球中硫苷的含量和异硫氰酸酯的水平，为西兰花功能活性成分的保持提供理论和技术支持。

http://www.tcsae.org/nygcxb/article/abstract/20221332?st=article_issue

农业工程是一个综合性的交叉学科，是现代科学、技术和工程与农业产业化、现代化的有机结合。经国务院学位委员会研究批准，农业工程为工学门类下属“一级学科”，下设4个二级学科专业：农业机械化工程、农业水土工程、农业生物环境与能源工程、农业电气化与信息化；农业工程类下设 7个本科专业目录：农业工程、农业机械化及其自动化、农业电气化、农业建筑环境与能源工程、农业水利工程、土地整治工程、农业智能装备工程。

本刊为中国科学技术协会所属全国一级学会中国农业工程学会主办的一级学 ，面向全球读者，刊载农业工程一级学科及其相关工程技术研究新成果。本刊被EI Compendex（核心版）、Scopus、CA、CSA、CAB Abstracts、CSCD、《中文核心期刊要目总览》、《中国科技核心期刊目录》等权威数据库收录。本刊在农业工程类期刊排名中多项位列第一，2015年入选国家新闻出版广电总局“百强 刊”，多年连续入选“中国最具国际影响力学术期刊”“百种中国杰出学术期刊”“中国精品科技期刊”“RCCSE中国权威学术期刊”“科技期刊数字影响力100强”等。2019年获得中国科协等七部委联合实施的“中国科技期刊卓越行动计划”项目支持。2020年入选中国农林领域高质量科技期刊分级目录第一区（T1）。