甘蓝收获技术与装备研究现状及发展趋势

当前我国甘蓝机械化收获程度低,劳动强度大,甘蓝收获机械化是研究的重点和难点。通过阐述国内外甘蓝收获机械中的主要收获机构与方式,分析归纳近几年意大利、瑞士、比利时等西方发达国家具有代表性的收获机械设备技术特点和性能参数,对我国甘蓝主要采用的种植模式进行介绍并分析不同地域栽培方式对甘蓝收获机械的影响。指出我国目前甘蓝种植和机械化收获存在的问题,提出适于我国甘蓝机械化收获的发展方向:明确甘蓝与收获机构相互作用下损伤的内在关联机制,实现低损高效采收。新的农艺要更好地适应机械化生产标准,推动甘蓝收获机械向信息化、智能化、科技化方向发展。

农田耕整载荷六维力传感器结构优化与解耦研究

针对农田耕整载荷大、测量精度低等问题,在经典十字梁结构基础上,设计了一种辐梁式六维力传感器,可同时测量力和力矩,通过仿真方法对传感器结构进行了优化,确定了应变梁长、宽、高分别为9、10、6 mm;分析了传感器结构在载荷下的应变能力,确定了应变片贴片位置。对传感器开展了静态标定试验,基于标定数据采用改进型XGBoost(Extreme gradient boosting)机器学习网络对力信号进行解耦,并与常规网络进行比对。试验结果表明,改进型XGBoost模型在X、Y、Z方向力和力矩6种加载方式的测试集决定系数R^(2)_(P)分别达到0.9804、0.9418、0.9434、0.9868、0.9969、0.9822,预测效果较好,避免了陷入局部最优解。改进型XGBoost模型在六维加载力、力矩的R^(2)_(P)、测试集平均绝对误差(MAEP)均明显优于随机森林模型、传统多元线性回归,相较于传统多元线性回归方式,六维加载力、力矩的R^(2)_(P)分别提升22.57%、20.99%、23.32%、26.27%、26.05%、18.72%。基于机器学习的解耦算法可明显减少耦合误差的影响,提高传感器的测量精度,为农机优化提供了技术支撑。

江苏农机创新主体创新动态分析

为准确把握2021年江苏农机科研院所、高校、企业等创新主体技术创新动态,以专利为视角,重点针对耕整地机械化、种植机械化、田间管理机械化、收获机械化、智能农机5个技术领域,分析江苏农机重要创新主体及重要创新团队的年度创新活动,同时比较江苏重要创新主体与国内外优势创新主体在各技术领域专利质量上的优劣势。研究表明,江苏专利结构更趋优化,创新综合实力和活力全国领先,但国际竞争力尚待提升,企业创新主体的地位尚未完全确立。

基于应用场景的丘陵山区农业机械化发展路径研究

中国丘陵山地耕地面积、农作物播种面积分别占全国34.62%、34.20%,覆盖人口达54.2%,GDP仅占全国的30%,整体农业机械化水平未达50%,研究如何加快推进丘陵山区农业机械化是建设农业强国的迫切需求。本研究以我国耕作制度区划为基础,结合丘陵山区分布等因素开展丘陵山区农业机械化区划;以各地区资源禀赋条件、经济社会情况、产业经济效益为基础,梳理我国丘陵山区农业机械化发展现状,从丘陵山区耕地条件、土壤和农艺等方面分析我国丘陵山区农机应用特殊场景,结合农机研发制造和推广应用等因素分析我国丘陵山区农业机械化发展的瓶颈;围绕丘陵山区应用场景探讨提出紧凑型轻量化的专用发动机、轻量化及减黏降阻的先进材料、轻简化的整机结构设计等十大农机共性技术需求以及黏重土壤的高效低耗耕整地装备、缓坡地黏重土壤的大宗粮油糖和高山蔬菜播种装备、缓坡地黏重土壤的油菜和高山蔬菜移栽装备等十大农机适用装备需求;借鉴日本、韩国等丘陵山区农业机械化发展经验,从良机—良种—良法—良田—良制深入融合和研产推用四位一体化的角度提出系统推进丘陵山区机械化的思路与举措,以促进丘陵山区农业机械化高质量发展。

冀、鲁、豫、苏、皖五省农机夏收跨区作业调研报告

农机跨区作业是我国农民自发进行的又一项伟大的制度创新,为促进我国农业机械化发展做出了重要的贡献。为此,采用问卷调查法、文献资料法和数理统计法,对冀、鲁、豫、苏、皖等省505户参与跨区作业的农机大户进行了问卷调查。以问卷数据为基础,分析了农机大户的自身特征和经营状况,并总结了影响跨农机大户参与跨区作业的主要因素,最后提出了相应的对策建议。

山区耕地细碎化对水稻机收效率的影响研究

南方丘陵山区是中国重要的水稻主产区,但由于耕地细碎,不利于机械化作业,严重影响了收割机作业效率,阻碍了水稻机械化的全面发展。山区机收效率低的问题已引起众多学者的广泛关注,但对收割机作业效率与耕地细碎程度之间的关系定量研究很少。本文通过田间试验实地测定了不同面积水田中,4LZ-2.0联合收割机纯作业、转弯掉头环节效率的变化。结果表明:山区细碎耕地主要对收割机转弯掉头环节影响较大,当田块面积<267 m2时,收割机单位面积内纯收割时间与转弯时间均为12 min/667 m2;当田块面积≥267 m2时,纯收割时间为9 min/667 m2,转弯掉头时间为7 min/667 m2,即耕地细碎化对联合收割机的转弯效率影响较大。因此,必须优化改进收割机的转弯性能,提高其转弯操作方便性,才能更好适应山区的细碎耕地,从而促进南方丘陵山区水稻机械化的发展。

我国蛋鸡养殖成本收益及其影响因素分析

本文采用多元线性回归方法对2006～2008年中国小规模、中规模、大规模蛋鸡养殖者的成本收益进行了实证分析。研究发现:精饲料价格是影响蛋鸡养殖成本收益的关键,提高鸡蛋价格也是促进蛋农增收的重要因素,鸡蛋产量的稳定增长对蛋鸡成本收益的提高作用很大。

农业机械优化配备方法研究与展望

回顾近30年国内外农业机械优化配备的相关研究,简要总结农机优化配备的常用方法和成果。通过分析比较提出我国农机优化配备实践中存在的问题,以及国内与国外农机优化配备方法研究的差距。并结合现有研究基础和现代农业发展需求,指出未来我国农业机械优化配备方法研究的新方向。完善农业基础数据库建设、加大农机优化配备方法中可变因素研究,以及建立计算机模拟技术农机优化配备方法成果示范区是未来农机优化配备方法研究的重点方向。

秸秆气化集中供气项目的外部性、影响因素及发展对策

以江苏省和安徽省的11个秸秆气化集中供气站的调研资料为基础,从技术经济的角度对秸秆气化站调研样本进行了财务评价、国民经济评价、影响因素分析,论证了秸秆气化集中供气项目的外部性,并找出了影响秸秆气化集中供气站经济效益的主要因素(供气价格、供气规模、初始投资、原料单价、产气效率),根据分析结论提出了秸秆气化集中供气项目的发展对策。

我国蛋鸡产业生产要素投入变化分析

生产要素的投入变化是产业发展趋势的重要判断指标。利用全国农产品成本收益调查数据,本文考察了2004～2010年我国不同规模蛋鸡养殖的生产要素投入变化情况。研究结果表明:2004年以来,我国蛋鸡养殖的劳动力投入数量不断下降,而资本投入数量逐渐增加,我国蛋鸡产业的生产方式发生了实质性的变化,越来越倾向于使用节约劳动的生产方式,劳动力投入成本和机会成本的上升是蛋鸡产业出现资本替代劳动趋势的主要原因。

天气变化情形下基于动态时间窗的收获机应急调度技术

在小麦收获时期,若遇到天气变化,小麦可收获时间窗会发生改变,若还按原调度方案,将造成大量农田延迟收获,从而给农户带来损失。为避免或降低因天气变化给农户带来损失,本文考虑天气变化导致的农田收获时间窗变动的应急调度问题。基于天气变化导致的农田可作业时间窗实际缩短的情况,综合考虑收获机转移时间、提前到达等待时间和延迟时间,建立因天气变化导致的时间窗变动的收获机多目标应急调度模型,引入农田收获应急度函数,确定应急农田,将可作业时间窗和下雨时间有交集的农田重新根据应急度排序进行优先调度。针对此模型特点对遗传算法进行改进,设计基于改进遗传算法的收获机应急调度算法,采用两级多段编码方式及单点交叉方式,使算法可以有效避免局部最优,能够很好地实现全局收敛。通过动态改变原收获机收获路线,为应急农田优先提供收获服务,从而提高农机合作社服务能力,减少农户损失。实例仿真结果证明了模型和算法的可行性。

基于机械化生产视角的中国蔬菜成本收益分析

农业机械是农业生产的重要工具和重要要素,为研究中国蔬菜种植效益的主要影响因素和机械化生产方式下农机化发展对策,运用1998—2012年统计数据对蔬菜生产成本收益进行了定量分析,通过问卷调查和实地调研等方法研究了典型区域蔬菜生产机械化现状及问题。结果表明,中国蔬菜单位面积净利润主要受价格和人工成本因素影响,价格影响程度大于人工成本,通过政策扶持完善蔬菜市场机制,有利于保障种植收益;农药和农膜的投入对蔬菜产量影响大,农药投入影响程度大于农膜投入,农业装备投入对产值影响大,化学农业对蔬菜增产的边际效用逐渐递减,而农机科技的推动作用日益突出;按投入产出指标可将中国主要蔬菜品种分为设施茄果类、露地茄果类和露地叶菜类,蔬菜品种对机械化需求紧迫程度从大到小依次为:露地茄果类、设施茄果类、露地叶菜类;中国蔬菜生产机械化水平较低,因作业环节、区域条件和蔬菜品种的不同而呈现较大差异,政策投入、推广机制和技术创新对机械化技术发展有较大影响,必须坚持因地制宜的原则,探索农机农艺融合的机械化生产技术模式,对于研究通过蔬菜省力化机械生产技术、提高劳动生产率、降低蔬菜生产成本具有重要意义。

收获时期对稻麦轮作水稻机收损失构成的影响

为了研究稻麦轮作区水稻机械化收获损失构成特征及其不同收获时期的变化规律,该文在统一管理的同一水田,从全田90%的谷壳变黄开始至100%谷壳变黄止共12 d进行机收试验,测试水稻千粒质量、收割机夹带稻谷质量、割台碰撞掉粒数量、收获的稻谷质量等的变化情况。研究结果表明,水稻机收损失呈一元二次方程变化规律,越靠近11月11日的最佳收获日作业,损失率越低。计算得到稻麦轮作区水稻机收适时性损失系数为0.0009,相对损失率稳定在1%左右,绝对损失率在1.00%-6.80%之间变化。干物质损失是机收总损失的最主要来源,11月9日至13日平均总损失率为1.38%,平均干物质损失率为0.42%,占水稻机收总损失的30.43%;11月4日至18日,平均总损失率为3.61%,平均干物质损失率为2.61%,占水稻机收总损失的72.30%,最佳收获期应为11月9日至11月13日,即最佳收获日左右5 d。该研究可为稻麦轮作区水稻收获机械优化配置提供参考。

基于遗传变邻域搜索算法的农机跨区调度优化研究

智慧农业的快速发展促使多区域互联农机的调度追求更高的实时性,为更合理配置农机资源,农机跨区作业已成为完成“三夏”机收任务的主要服务模式。基于小麦收获机跨区作业真实场景,研究了带时间窗的多库、多机型的农机跨区调度问题,同时考虑经济成本和环境成本,建立以最小调度成本为目标的跨区调度模型。根据问题特征,设计遗传变邻域搜索算法(Genetic algorithm variable neighborhood search,GAVNS),该方法通过交叉、随机扰动、自适应邻域选择等操作,使解的搜索更加高效和灵活。对我国黄淮海平原72个小麦生产区县的作业需求进行计算与分析:不同算法相比,本文设计的算法得到最优解的迭代次数更低、收敛速度更快,求得的目标函数值较遗传算法、变邻域搜索算法分别降低16.41%、11.15%;对比不同调度模式,开放路径模式更有利于提升跨区调度服务效率,较闭合路径模式,调度成本降低17.76%。

中国耕地流转时空特征及影响因素分解

通过耕地流转实现农业适度规模经营,是解决"谁来种田"的关键。分析各因素对耕地流转的作用及影响强度,识别其主导因素,对促进耕地适度规模经营具有积极意义。该文运用对数平均迪氏分解方法(logarithmic mean weigh Division index method,LMDI)建立因素分解模型,定量评价并对比分析2008?2014年间中国省域耕地流转变动的驱动因素。研究结果表明,1)2008?2014年,中国耕地流转面积累计增长了1.96?107 hm2,增长2.7倍,年均增长率达到24.40%,京津地区、黄淮海地区、长江中下游地区、东北地区等经济活跃或优势农业产区的耕地流转发展较快。2)经济因素、农民增收因素、农机化因素对耕地流转有显著的正向作用,其中农机化因素对耕地流转的促进作用最大,研究期内农机化累计效应促进耕地流转率提高18.16%,经营意愿因素对耕地流转有显著的负向影响。3)区域之间4个分解因素的累计效应存在显著差异。总体而言,经济效应促进了华东与华南地区耕地流转率的显著提高,农民增收效应主要促进了华东地区耕地流转率提高,农机化效应促进了大部分地区耕地流转率提高10%以上,但华南与西南地区相对较低。

适宜机插株行距促进水稻生长提高产量

为了比较不同行距插秧机的作业效果,以及机插秧不同株行距组合对水稻生长和产量的影响,在江苏靖江、张家港和黄海农场3地进行了连续2 a田间定位试验。每个试验点设置行株距分别为:30 cm×11 cm、25 cm×14 cm、25 cm×11 cm 3种株行距组合处理,3次重复。结果表明,在水稻漏插率方面,2012年30 cm×11 cm(行距×株距)处理最高,25 cm×11 cm(行距×株距)处理最低,2013年30 cm×11 cm(行距×株距)处理仍最高,25 cm×14 cm(行距×株距)处理最低。窄行距大株距有利于降低水稻漏插率,但在伤秧率、倒秧率方面和每穴平均株数方面,3个品种的不同处理之间均无统一规律;分蘖稳定后各试验点茎蘖数均为30 cm×11 cm(行距×株距)处理最高,25 cm×11 cm(行距×株距)处理最低,大株行距有利于促进水稻分蘖;产量方面各处理每公顷有效穗数30 cm×11 cm(行距×株距)处理<25 cm×11 cm(行距×株距)处理,其他产量构成因素差异不显著,最终各处理实际产量表现为25 cm×11 cm(行距×株距)处理较好,故插秧机行株距为25 cm×11 cm较适合于江苏省水稻机械化种植。该研究可为江苏省水稻插秧机机具选型提供参考。

日本蔬菜生产机械化发展模式与启示

日本在蔬菜机械化方面取得了令人瞩目的成就,并且日本在自然条件和社会经济环境等方面都与中国极为相似,其机械化发展经验值得借鉴。本文通过大量调研,深入剖析了日本蔬菜机械化的发展历程、现状和发展策略,并结合中国国情提炼出一些值得学习的经验,以期促进中国蔬菜机械化事业的发展。

中国水稻机插秧发展趋势预测与装备需求研究

水稻机插秧是中国农机化发展的难点与重点,长期以来一直滞后于其他作业环节,未来发展趋势准确预测对促进机插秧的发展非常重要,然而国内理论界对水稻机插秧的发展趋势与装备需求缺乏定量研究。本文利用水稻主产区近10年的历史数据,基于Eviews 5.0面板回归,对影响水稻机插水平的主要因素进行了深入分析,找到了农业机械化水平与各因素之间的回归关系,并对插秧机需求量进行了研究。研究表明,水稻户均种植规模是制约机插秧发展最主要的因素,平地比例越高机插水平越高,到2020年中国水稻机插秧水平仍只能达到65%左右,并需要新增插秧机70万台左右,应鼓励耕地流转从而促进耕地适度规模经营,同时加大农田基本建设力度。