双碳目标下农业机械发展趋势探究

随着我国绿色农业经济的发展,人们对绿色农业机械的发展更加关注。目前绿色农业机械技术仍处于起步阶段,但是农业机械低碳化、智能化依然是未来的发展趋势。该文重点分析了中国农业机械低碳化发展的关键环节,并从中国农机发展历程、农机低碳化发展现状、农机低碳化核心技术创新及农机低碳化应用推广等方面阐述其阶段性特征和发展方向,对未来低碳化农业机械技术发展及市场推广应用提出几点建议。文章指出通过创新驱动、市场驱动、政策驱动促进低碳农业机械快速、高质量发展,推动农业产业结构优化升级,加快落后产能装备快速淘汰,构建绿色农业经济体制,助推中国农业经济绿色转型及国家“双碳”指标顺利达成。

基于HSV的烤烟叶片青杂检测研究

为研究烟叶收购过程中快速高效的青杂检测方法,以山东诸城烟叶收购中的青杂检测为研究背景,以提升青杂检测的自动化和高效能为目的,分别对含青烟叶样本、含杂烟叶样本和合格烟叶样本进行数据采集,结合图像识别技术,进行烤烟青杂检测的样本处理和主流检测手段优劣性剖析。利用256段波段高光谱相机获取数据信息,通过调取RGB波段映射RGB颜色空间,进而转换为HSV颜色空间进行叶片含青、含杂率检测。结果显示,通过大量实验测量,获得青杂的HSV颜色色域范围,精确给出青杂色的像素点数,进而给出烤烟叶片青含杂比例。待测烤烟的含青、含杂像素点的精确标注给出可视化的检测结果,结合烟叶RGB图像,使得算法的青杂检测具有较强的可解释性。研究发现,基于高光谱数据和HSV颜色空间的自动化烟叶青杂检测方法,青杂检测算法执行时延在4s左右,在青杂检测准确率方面已经满足烟叶收购需求。

灰色关联分析在粮食产量影响因素分析中的应用——以川东地区为例

为了有效提高粮食产量,通过采用灰色系统理论中的灰色关联分析方法,研究对粮食产量的影响,选择了以粮食作物耕地面积、播种面积、粮食单产、有效灌溉面积、化肥施用量、农业劳动力、农村用电量、农业机械总动力、受旱灾面积9项影响因子。结果表明:播种面积始终是影响遂宁市粮食产量的主要因素;化肥施用和粮食单产是影响粮食产量减少的最主要因素;耕地面积和有效灌溉面积是影响粮食产量增加的主要因素;农村用电量对粮食产量的影响力在下降;农业劳动力对粮食产量的影响始终很小。最后通过分析各影响因子,提出可供参考的关于提高粮食产量的意见。

新农科视域下“农业生物环境工程与技术”研究生课程教学改革与实践

“农业生物环境工程与技术”是西北农林科技大学农业生物环境与能源学科研究生课程体系中的核心课程,主要聚焦农业产品生产与转化过程中的环境控制与生态系统问题。针对传统课程教学中课程内容主题分散、理论与实践脱节、教学方式单一以及考核标准简单等问题,课程组深入贯彻新农科建设理念,对课程进行了全面改革。在课程设计上,有效融合了专题教学与项目实践探索,结合课堂内的启发式理论教学与课外的项目实践体验学习,激发了学生的学习自主性和灵活性,显著增强了学生的实践操作与问题解决能力。同时,在课程考核评价方面,强调过程性评估与结果性考核的双重考量,增强了课程考核的灵活性与全面性,激发了学生的创新思维与探索精神。课程教学实践表明,课程在内容丰富度、教学方法优化以及学生能力培养方面均取得了一定的成效,为研究生教育的课程内容设置与教学模式创新提供了参考。

山区农产品主产区种养关联碳减排潜力估算——以四川洪雅、开江、盐亭和兴文县为例

种养关联既可有效利用农业废弃物,又具碳减排效应。已有研究主要聚焦农业废弃物资源化利用及其污染控制,对农业种养关联碳减排缺乏关注。本文以四川盆地山地丘陵农产品主产区的洪雅、开江、盐亭和兴文4县为研究对象,采用草谷比法估算作物秸秆量,依据能量转化构建秸秆饲料化利用碳减排潜力估算法,采用排泄系数法估算畜禽粪便量,依据营养物质循环构建粪便肥料化利用碳减排潜力估算法,探讨2008—2017年该区种养关联碳减排潜力。结果表明:(1)该区种养关联年均碳减排潜力为19.42×10^(4)t,且微弱上升(1.25%)。其中,作物秸秆饲料化利用年均碳减排潜力15.49×10^(4)t,上升8.37%;畜禽粪便肥料化利用年均碳减排潜力3.93×10^(4)t,下降23.09%。(2)该区单位耕地面积种养关联碳减排潜力为2.04 t/hm^(2),其中,开江(2.36 t/hm^(2))>洪雅(2.30 t/hm^(2))>盐亭(2.01 t/hm^(2))>兴文(1.57 t/hm^(2))。(3)该区种养关联碳减排潜力中作物秸秆饲料化利用占比(79.75%)>畜禽粪便肥料化利用(20.25%);作物秸秆饲料化利用碳减排潜力以水稻(35.07%)、玉米(24.99%)、小麦(13.44%)和油菜(12.77%)等作物为主(共86.27%);畜禽粪便肥料化利用碳减排潜力以牛粪便为主(占52.94%)。本研究可以为山地丘陵区种养关联碳减排提供理论依据。

生计资本对农村家庭能源消费低碳转型的影响

为实现农村生活能源低碳转型和落实碳达峰碳中和目标,利用陕豫2018年和2021年专项田野调查数据,深入剖析生计资本对农村家庭能源消费低碳转型的影响。首先构建生计资本指标体系,运用Ologit模型分析生计资本对家庭能源消费低碳转型的影响,并进行稳健性检验;然后引入生计策略和低碳认知变量,深入探究其在生计资本对家庭能源消费低碳转型影响中的作用。结果表明:人力资本、物质资本、金融资本和社会资本显著促进家庭能源消费低碳转型,自然资本对家庭能源消费低碳转型有显著负向影响;生计策略在人力资本、自然资本和金融资本对家庭能源消费低碳转型的影响中发挥中介作用;人力资本、金融资本和社会资本对家庭能源消费低碳转型的影响受到农户低碳认知的调节作用。因此,需兼顾农户家庭生计和能源消费低碳转型共同发展,树立农户绿色低碳意识和生态文明理念,加强发展低碳能源技术,切实保障农村能源全面低碳化转型。

基于混合特征的农电负荷智能优化识别方法研究

对农电负荷进行非侵入式负荷辨识,有助于掌握用户负荷信息,合理开展电网经济调度,达到降低网损、调节峰谷差等目的。本文针对农电多类型负荷同时运行时的负荷特征,以混合特征和智能优化算法为基础,提出1种基于频率加权因子遗传算法(Frequency Weighting Factor Genetic Algorithm,FWF-GA)的异种负荷同时识别方法。该方法以时域信号的有功功率、无功功率以及频域信号的幅频特性建立混合特征模型,以有功功率和无功功率构建同时识别的优化模型,并以混合特征模型构建遗传算法异种负荷同时识别的适应度函数。通过农村居民5种用电设备的负荷识别对所提方法进行验证。采用本文所提方法对5000组混合负荷进行识别,识别结果表明5种电器的单个识别准确率以及整体识别的平均准确率均在90%以上;采用3种不同适应度函数的识别方法对8组混合负荷进行识别,识别结果表明本文所提方法的识别效率最高。实例分析的结果表明,基于FWF-GA的异种负荷同时识别方法具有较好的识别效率和精度。

智能制造技术对农业机械生产的影响

随着科技的迅速发展,智能农业机械的制造与应用在农业生产中扮演着越来越重要角色。该文基于智能制造技术的发展历程、内涵及特征,系统阐述了智能设计技术、智能加工技术、智能监测技术原理及其在农业机械制造中的应用,总结智能制造系统在农业生产效率提升中的积极作用与显著效果,提出未来应该进一步提高增材制造技术智能化发展,形成“铸造+3D打印智能工厂”等发展趋势,推动智能农业机械制造技术与农业生产深度融合,不断提升农业生产效率和品质水平。研究结果可以为农业现代化进程提供强有力的技术支撑与参考。

农田残膜回收现状及治理措施研究

地膜是重要的农业生产资料,在增加农作物产量、提高作物品质等方面发挥了重要作用,但长期以来由于重使用、轻回收,造成部分地区地膜残留污染问题日益严重。该文讲述了新疆昌吉地区近年来地膜使用回收情况、残膜危害、残膜治理的主要措施、存在的问题,并对农田残膜治理提出相关建议,以期为昌吉乃至新疆地区农田残膜污染治理提供借鉴参考。

乌梁素海地区农业活动对水质的影响

为了提高公众对于乌梁素海及其生态重要性的认识,促进区域内外对水资源的保护和可持续利用,通过分析人口增长和农业扩张对耕地和水资源的需求变化、评估化肥和畜牧废物对湖泊水质的影响,探索了减轻人类活动对乌梁素海生态系统影响的可行策略。

光伏技术在农业生产与工程领域中的应用

农业是国民经济的基础产业,但传统的农业生产方式往往伴随着能源消耗大、环境污染等问题。为了实现农业的可持续发展,需引入新的技术和手段来降低能源消耗和减少环境污染。随着全球能源需求的不断增长,传统能源(如煤炭、石油等)的开采和使用带来的环境问题日益严重。因此,寻找清洁、可再生的能源成为全球关注的焦点。光伏技术作为一种绿色、可再生的能源技术,具有无污染、低噪声、资源丰富等优势,受到了广泛的关注和应用。光伏技术与农业的结合,不仅能为农业提供清洁能源,还能实现土地资源的充分利用。在不改变土地用途的前提下,在农田上建设光伏电站,能够提高土地利用率,增加农民收入。

基于无线传感器网络的节能型水产养殖自动监控系统

水产养殖的规模化发展和人力成本的不断上升迫切需要建立水质参数的无人值守自动监控系统。该文提出了一种基于改进型低能耗分层分群协议(LEACH)的Zigbee无线传感网络的水质监测和基于西门子PLC的变频增氧控制系统。在LEACH-C通信协议中,由基站根据各节点剩余能量的估算值选定簇首,达到各节点供电电池剩余能量的均衡,同时从系统的实际控制精度出发,当节点测量到的溶解氧浓度值与上次发送值误差在0.02mg/L范围内时,不向簇首发送数据,达到节约供电电池能量的目的,经试验发现采用优化后的LEACH-C协议,比采用常规的LEACH协议网络有效寿命延长33.33%。适合鲈鱼生长的水体溶解氧质量浓度大于4.5mg/L,但随着浓度的上升增氧效率将逐步降低,因此设定应急增氧的区间为4.5～5.5mg/L。控制系统根据无线传感网络测量的溶解氧质量浓度值,采用PI-PID控制水体溶解氧浓度。保证了水体溶解氧质量浓度始终适合鱼类生长。通过试验验证,与人工粗略控制相比,这种控制方法大幅降低了人力成本和节约了51%的电能。该文可为水产养殖自动控制研究提供参考。

基于ZigBee的节能型水产养殖环境监测系统

该文基于Zig Bee无线传感器网络技术,设计了一种节能型水产养殖环境监测系统,用于实时监测水的温度、p H值、溶解氧浓度和浊度等参数。系统采用CC2530为核心处理器设计无线传感器节点;运用开源的Z-stack协议栈开发了节点应用程序,提高了系统的稳定性和可靠性;使用9 V锂电池为无线传感器节点供电,实现了系统的无线化;采用C/S和B/S混合编程模式开发了简单直观的本地用户监测界面和远程监测网站,实现了系统的本地监测和远程监测;采用分时、分区供电的方式和数据融合技术延长了节点的生存时间。该文介绍了系统软硬件设计方法,并重点阐述了软件和硬件的节能策略。实验室测试表明,采用方案4(传感器不一直工作,数据全部发送),节点数据采集周期为10 min,节点能正常工作94 d,实际系统上线时,节点数据采集周期为30 min,节点预计能正常工作280 d左右;运用节能策略后,节点寿命延长了1倍。在甘肃省某虹鳟鱼养殖基地进行了实地测试,路由节点剩余能量约占总能量的47%,终端节点剩余能量约占总能量的33%,路由节点能量消耗较快,距离汇聚节点最近的16号路由节点的寿命预估只有134 d。结果表明该系统具有功耗低、运行稳定、网络寿命长等优点,能实现水产养殖环境的实时监测,具有很好的市场前景和推广价值。

乡村振兴战略背景下农村人居环境整治效果评价研究——以新疆鄯善县为例

以新疆鄯善县农村人居环境整治为研究样本,通过问卷调查法与访谈的形式,对新疆鄯善县农村人居环境整治现状与实际情况进行实地调查。依据乡村振兴战略规划构建新疆鄯善县农村人居环境整治效果评价指标体系,运用层次分析法确定指标权重,并最终运用模糊综合评价法对鄯善县农村人居环境整治6项整治任务效果进行了总体评价。评价结果表明:目前鄯善县农村人居环境整治总体评价值为2.9186,其中村庄规划管理效果评价值为2.8817,厕所革命与粪污治理效果评价值为2.8392,农村生活污水治理效果评价值为2.8816,农村生活垃圾治理效果评价值为3.1291,村容村貌整治的效果评价值为3.1480,建设和管护机制的效果评价值为2.610。根据鄯善县农村人居环境整治效果评价研究结果,分析鄯善县农村人居环境整治过程存在的问题,为提升鄯善县农村人居环境整治效果,提出了应提高村民对人居环境整治的参与度、因地制宜进行厕所改造与粪污治理、加快农村生活污水治理力度、建立健全农村人居环境长效管护机制等4个方面优化对策建议,以期为未来农村人居环境整治研究重点和方向提出展望。

水产养殖参数无线测量网络的长生命周期研究

在水产养殖参数的无线测控网络中,测量节点能耗不均匀,个别节点由于能耗大过早失效,降低了网络的有效生命周期。该文对采用平面路由协议和低能量自适应分群分层路由协议(LEACH)的测控网络进行对比试验,发现采用LEACH协议网络的有效生命周期延长19%以上。在LEACH协议的水质参数测量网络中存在2个缺陷:一方面无线测控网络中每个簇的簇首功耗远远大于普通节点,LEACH协议通过等概率随机选择簇首部分改善了节点能耗的均衡性,但水产养殖参数监控中每个簇首功耗不同,为此在LEACH优化协议中依据节点剩余能量的多少选择簇首,使节点的剩余能量更趋均衡;另一方面水产养殖池中距离基站较远的节点容易提前失效,主要是因为监控面积大,簇首节点与基站采用单跳通信,远距离节点被选为簇首后向基站发送数据通信距离远,路径损耗采用多路径衰落信道模型,衰减指数为4。在优化协议中,对远距离簇首与基站通信采用双跳通信,使路径损耗采用自由空间信道模型,衰减指数为2。试验表明,无线传感网络有效生命周期延长了8%,各节点失效时间更趋接近。

石漠化地区农村能源结构调整及其生态经济效应分析——以广西平果县龙何屯为例

通过对岩溶石漠化地区农村能源结构调查显示,实施生态重建工程,开展沼气系统工程和薪炭林建设,节柴效果十分明显,龙何屯三个生产队的沼气普及率达60%以上,年总节柴量达96408kg,三个队节约燃烧生物量分别为31%、16%和20%,平均每年少砍森林面积10.25hm2、6.44hm2和7.46hm2,沼气工程可以节省劳动力,龙何三个队的人均节柴工值分别为95元、53元和69元。同时,通过沼气工程建设,森林得以封育生息。经固定样地研究与测算,以这样的沼气利用水平,一年后,第一年只需砍伐69hm2,第二年只需砍伐34.5hm2,第三年为23hm2,因此更多面积的植被将得以休养生息,植被恢复可望实现。

重庆农村不同家庭能源消费研究

通过对重庆农村不同经济收入家庭的能源消费结构及消费指标的调查分析,得出重庆农村家庭能源消费结构与经济收入具有密切的相关性:随着人均收入的提高,农民生活的改善,薪柴、秸秆的使用比例降低,煤炭、电、液化气等商品能源的使用比例提高,能源消费结构趋于合理。农民收入较低是导致农村能源结构不合理的一个重要因素。实行农业产业化结构调整,增加农民收入是改善和优化农村能源结构的关键。

制备生物柴油固体催化剂的研究现状及前景展望

介绍了均相法制备生物柴油的方法,指出均相催化剂在应用中存在的不足,探讨了固体酸催化剂和固体碱催化剂在制备生物柴油中的应用现状,指出了固体催化剂的研究热点及应用前景。

炭化温度对小麦秸秆炭化产率及理化特性的影响

研究了炭化温度对小麦秸秆生物炭产率及理化特性的影响,为小麦秸秆生物炭的制备及还田作用机制提供理论依据。通过低氧炭化法,以20℃/min的升温速度将小麦秸秆炭化至特定温度(100,200,300,400,500,600,700,800℃),然后对其炭化产率和理化性质(孔隙状况、全碳及无机碳含量、CEC含量、表面含氧官能团情况及p H值、FTIR)进行分析,结果表明,低温炭化时小麦秸秆生物炭呈酸性,400℃之后呈碱性;随热解温度的升高,小麦秸秆生物炭的炭化程度逐渐增大,100~400℃产率自91.32%降至18.52%;炭化过程中,小麦秸秆生物炭孔隙增加,结构疏松;比表面积、孔径和比孔容均表现出先增大后减小的趋势,且均在400℃时达到最大,分别为6.675 m2/g、13.992 nm、0.015 cm3/g;有机碳含量在200~400℃较高;CEC含量于400~800℃维持在较高水平,处于69.13~84.35 cmol/kg;FTIR和表面含氧官能团的结果显示,小麦秸秆生物炭的芳香化程度随着热解温度的升高而增大,结构也愈加稳定。小麦秸秆的制备以400℃左右的炭化温度条件较为理想。

稻秆规模化高效收储运体系建设与评价——以江西省恒湖垦殖场为例

为加快推进秸秆综合利用、健全秸秆收储运体系,以江西省恒湖垦殖场为研究对象,分别对稻秆收集、存储过程及经济成本进行调查研究,构建适宜万t以上规模稻秆的收储运体系。结果表明:(1)自然条件下晾晒第4 d田间稻秆含水率≤20%,打捆机可入场作业;(2)优化打捆机田间作业参数,保障稻秆质量稳定和安全储存(草捆密度≥150 kg·m-3,含杂率≤5%);(3)优化稻秆堆场设计,提升堆储能力,保障堆场稻秆安全稳定;(4)随着储存时间的推移,稻秆的腐败程度逐渐增加,变异系数以纤维素含量最大,且无膜覆盖大于有膜覆盖,底层大于顶层和中层;(5)围绕稻秆收集、存储、运输等关键环节建立稻秆收储运体系经济模型,评估该体系经济成本,集中型机械收储运模式总经济成本约290元·t-1。这一研究可为建设高效的秸秆收储运体系、秸秆综合利用产业发展提供技术支撑。