检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2024年第12期40卷 1-12页

作者：徐永洞刘志丹中国农业大学水利与土木工程学院农业农村部设施农业工程重点实验室环境增值能源实验室北京100083

种养结合系统是实现养殖业和种植业可持续发展的重要途径。水热技术可以将畜禽粪污快速直接转化生产生物原油、水热炭、水相产物和气体产物,生成物分别具有燃料、土壤改良、农用杀菌剂和气体肥料应用潜力,以粪污水热资源化为核心构建的... 详细信息

种养结合系统是实现养殖业和种植业可持续发展的重要途径。水热技术可以将畜禽粪污快速直接转化生产生物原油、水热炭、水相产物和气体产物,生成物分别具有燃料、土壤改良、农用杀菌剂和气体肥料应用潜力,以粪污水热资源化为核心构建的高效种养结合系统有助于提升畜禽粪污的无害化资源化水平和消纳能力、构建生态可持续的绿色循环农业,实现畜禽粪污资源化利用、种植业和养殖的协同高效发展。该研究基于国内外近十余年的研究,系统综述了粪污水热资源化产物在种养结合生态循环农业模式中的作用和应用潜力,论述了畜禽粪污水热转化生物原油在农业内燃机中作为燃料的研究现状,阐述了水相产物作为潜在的农用杀菌剂在作物病害防控中的作用,梳理了畜禽粪污源水热炭在转化机理、理化特性和还田应用中的研究进展,分析了气相产物中的组分和用于温室种植的潜力。在此基础上总结了以粪污水热资源化为核心的高效种养结合系统面临的主要挑战,并对水热资源化产物农业循环应用的研究方向进行展望。研究为畜禽粪污水热资源化和高效种养结合系统研究提供理论参考。

关键词：畜禽粪污水热炭生物炭水热转化生物原油种养结合系统农作物病害防控

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基于XGBoost-SHAP的奶牛热应激预测与可解释性研究

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农业机械学报 2025年第4期56卷 408-414页

作者：严格齐焦洪超林海李浩施正香王朝元山东农业大学动物科技学院农业农村部非粮饲料资源开发利用重点实验室(部省共建) 中国农业大学水利与土木工程学院农业农村部设施农业工程重点实验室

为提高奶牛热应激预测模型的准确性和可解释性,本研究采用奶牛红外体表温度和热应激潜在影响因子作为特征,基于极限梯度提升算法（XGBoost）构建个体热应激预测模型,并引入基于Shapley值的可加性特征归因算法（SHapley Additive exPlana... 详细信息

为提高奶牛热应激预测模型的准确性和可解释性,本研究采用奶牛红外体表温度和热应激潜在影响因子作为特征,基于极限梯度提升算法（XGBoost）构建个体热应激预测模型,并引入基于Shapley值的可加性特征归因算法（SHapley Additive exPlanations,SHAP）解释预测结果。选取了躯干、前乳（UD）、脸部以及眼部的最高温度（IRTmax）和平均温度（IRTave）作为体表温度变量,并结合环境参数和奶牛相关变量构建了特征子集。结果显示,热应激情况下,奶牛4个部位的IRTmax和IRTave均显著高于无热应激情况（p<0.01）。对比随机森林、自适应提升和梯度提升树模型,结果表明,使用前乳平均温度（IRTaveUD）作为输入特征,并经过网格搜索优化的XGBoost模型在预测奶牛热应激方面表现最佳,其准确率为80.8%,F1值为79.2%,ROC曲线下面积（AUC）为0.873。SHAP分析表明,前乳平均温度（IRTaveUD）与热应激发生呈正相关,而泌乳天数与其呈负相关,这两者可作为奶牛热应激识别的关键指标。研究结果可为奶牛舍夏季精准降温管理提供技术支持和参考。

关键词：奶牛热应激机器学习可解释性 XGBoost SHAP

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日光温室后坡漫反射幕应用方法及效果验证

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农业工程学报 2023年第1期39卷 171-178页

作者：宋卫堂孙云博王平智郑亮中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083

日光温室东西垄向栽培可有效提高机械作业效率,但冠层遮挡易造成光照不均,从而影响作物生长发育。针对该问题,该研究提出了适用于日光温室后坡的漫反射幕应用方法,并于试验温室内设置4个东西方向垄,依据理论方法在试验区后坡张挂漫反射... 详细信息

日光温室东西垄向栽培可有效提高机械作业效率,但冠层遮挡易造成光照不均,从而影响作物生长发育。针对该问题,该研究提出了适用于日光温室后坡的漫反射幕应用方法,并于试验温室内设置4个东西方向垄,依据理论方法在试验区后坡张挂漫反射幕,以此验证张挂漫反射幕对温室番茄冠层光环境的影响。结果表明:冬季上午,外界光强相对较弱,漫反射幕对冠层光环境的影响较小;中午时,试验区各垄北向来光在冠层1.0和1.4 m高度相比对照组均有显著增强(P<0.05),提升10.4%~68.8%,上方来光光强在冠层1.0 m高度相比对照组显著增强(提升16.3%~30.4%,P<0.05),在1.4 m高度除第三垄外,影响均不显著(P>0.05);下午,与对照区相比,试验区各垄在冠层1.0和1.4 m高度北向来光光强均有增强,最高提升102.0%;相对对照区,试验区第二、三、四垄上方来光光强显著增强(P<0.05),提升范围为19.7%~54.3%。因此,漫反射幕可将入射到日光温室后坡的光照反射至各栽培垄北侧,从而改善东西向栽培各垄番茄冠层光照环境。

关键词：温室光照作物番茄漫反射幕

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全面供光策略调控废水培养光合细菌产单细胞蛋白

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农业工程学报 2024年第11期40卷 227-237页

作者：王晓丹卢海凤张光明司哺春卞含笑唐帅蒋伟忠李保明中国农业大学三亚研究院三亚572025 中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083 河北工业大学能源与环境学院天津300401

为拓展蛋白质来源,缓解中国饲料蛋白资源短缺现状,该研究通过供光策略调控强化了沼泽红假单胞菌(***)从废水中回收菌体资源及单细胞蛋白(single cell protein, SCP)的效果,并解析了不同供光策略下物质合成与污染物降解之间的相关性。结... 详细信息

为拓展蛋白质来源,缓解中国饲料蛋白资源短缺现状,该研究通过供光策略调控强化了沼泽红假单胞菌(***)从废水中回收菌体资源及单细胞蛋白(single cell protein, SCP)的效果,并解析了不同供光策略下物质合成与污染物降解之间的相关性。结果表明:在白炽灯、120μmol/(m^(2)·s)的光强及18 h光/6 h暗(L/D)的光周期条件下菌体的生物量及日产量可达(1 140.56±19.72) mg/L及(0.32±0.02) g/(L·d),相较于24 L/0 D、 3 L/21 D及9 L/15 D组分别提高了17.06%~93.21%、54.43%~299.93%(P<0.05);在白炽灯、120 μmol/(m^(2)·s)的光强及3 h光/21 h暗的光周期条件下,菌体的蛋白质质量分数最高,为67.47%,相较于其他所有试验组提高了21.96%~44.54%(P<0.05)。化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)和氨氮(ammonia nitrogen, NH_(4)^(+)-N)去除率在白炽灯、120 μmol/(m^(2)·s)的光强及18 h光/6 h暗的光周期条件下可达72.03%~78.40%。相关性分析表明,光强、光质分别与蛋白质含量及浓度呈显著负相关;而光周期与蛋白质浓度呈显著正相关,因此,光周期是R. palustris从废水体系中提升SCP产量的有效调控方法。该研究为提高废水体系中光合细菌合成SCP提供了新的方法与思路。

关键词：光质光强光周期光合细菌单细胞蛋白污染物降解

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基于改进YOLOv8n的叠层笼养鸡只笼位采食量估测

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农业工程学报 2024年第24期40卷 218-225页

作者：冀横溢张哲滕光辉周振宇刘慕霖葛绍娟刘健中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业部设施农业工程重点实验室北京100083 北京市畜禽健康养殖环境工程技术研究中心北京100083

为了实现叠层笼养模式下鸡只笼位采食量的估测,该研究以笼养肉种鸡为研究对象,对YOLOv8n模型进行轻量化改进提出了YOLO-FSG模型以识别鸡只的采食行为;在此基础上,采用多元线性回归模型建立了以采食时长和采食次数为自变量,采食量为因变... 详细信息

为了实现叠层笼养模式下鸡只笼位采食量的估测,该研究以笼养肉种鸡为研究对象,对YOLOv8n模型进行轻量化改进提出了YOLO-FSG模型以识别鸡只的采食行为;在此基础上,采用多元线性回归模型建立了以采食时长和采食次数为自变量,采食量为因变量的估测模型。YOLO-FSG模型通过以下3点改进实现模型轻量化:1)在主干网络部分,将高效多尺度注意力(efficient multi-scale attention,EMA)模块、Faster-NetBlock和C2F(CSPDarknet53 to 2-stage feature pyramid network)结合,构建了C2F-FEblock以增强特征提取能力和降低模型复杂度;2)在颈部网络部分,使用Slim-Neck设计方法,将GSConv(group shuffle convolution)和VovGSCSP(GSConv spatial cross stage partial)模块分别替换卷积和C2F模块优化特征融合与处理过程;3)在检测头部分,使用2个共享参数的分组卷积模块替换4个卷积模块以减少计算量。结果表明,YOLO-FSG模型识别采食行为的平均精度均值(mAP0.5)、参数量、浮点计算量和检测时间分别为97.1%、1.94 M、4 G和3.6 ms,优于YOLOv5n、YOLOv7n、YOLOv8n等常见目标检测模型。采食量估测模型在测试集上的决定系数和均方根误差分别为0.9和5.91 g,表明该模型具有较高的估测精度。该研究提出的方法可为叠层笼养模式下鸡只的精细化管理提供技术支撑,促进养鸡业的智能化和可持续发展。

关键词： YOLOv8n 叠层笼养采食量鸡多元线性回归

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基于文献计量的国内外牛床垫料技术研究态势分析

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中国农业大学学报 2025年第6期30卷 152-161页

作者：文致远郑鑫王朝元施正香段娜中国农业大学水利与土木工程学院/农业农村部设施农业工程重点实验室/农业水资源高效利用全国重点实验室

为明确国内外牛床垫料技术领域研究现状与热点，利用文献计量法和VOSviewer可视化软件对Web of Science核心合集和中国知网中获得的1993—2023年牛床垫料技术研究领域共计648篇发表文献进行可视化分析。结果表明：1)1993—2023年牛床垫... 详细信息

为明确国内外牛床垫料技术领域研究现状与热点，利用文献计量法和VOSviewer可视化软件对Web of Science核心合集和中国知网中获得的1993—2023年牛床垫料技术研究领域共计648篇发表文献进行可视化分析。结果表明：1)1993—2023年牛床垫料技术领域的研究逐渐成熟，研究范围广，主要围绕奶牛福利、垫料材料性能以及生产工艺等方面开展；研究方向集中于适宜材料的选择及其应用效果评价。2）牛粪再生垫料成为牛床垫料研究的前沿热点，在牛粪再生垫料生产机制、传热传质与能量回收、制备工艺改良、低成本与智能化生产装备开发、垫料生产和使用标准等方面仍需要进一步研究。3）未来需加强国际合作，平衡动物福利与经济效益，推动智能化、可持续发展，助力养殖业绿色发展。

关键词：垫料文献计量方法可视化分析牛粪再生垫料研究热点

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废弃生物质基生物原油制备可再生润滑油的潜力、途径和挑战

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材料导报 2023年第10期37卷 44-53页

作者：曹茂炅王影娴刘志丹中国农业大学水利与土木工程学院设施农业工程农业部重点实验室环境增值能源实验室北京100083 河南科技大学农业装备工程学院河南洛阳471000

水热液化技术可以将新鲜生物质废弃物资源化后制备为与化石原油性质相似的生物原油,高值化利用是其发展的主要方向之一。本文综述生物基原油制备润滑油的潜力和途径,总结了常见含氮生物质的类型和生物原油的特点,分析了分馏前后水热液... 详细信息

水热液化技术可以将新鲜生物质废弃物资源化后制备为与化石原油性质相似的生物原油,高值化利用是其发展的主要方向之一。本文综述生物基原油制备润滑油的潜力和途径,总结了常见含氮生物质的类型和生物原油的特点,分析了分馏前后水热液化原油的特性变化,归纳了植物油的特点和改性制备润滑油的工艺,探讨了含氮的添加剂提高润滑油产品的润滑性能和生物降解性的特性。通过对比传统润滑油、植物基润滑油的制备途径、现状及面对的问题,提出水热液化技术在润滑油制备上的发展设想,为实现水热液化生物基原油的高值化和润滑油的新型制备方式提供理论参考。

关键词：生物质废弃物润滑油含氮添加剂水热液化生物原油

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基于饮水行为参数的育肥猪个体饮水量量化方法

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中国农业大学学报 2024年第11期29卷 179-187页

作者：吴锦辉刘健周振宇庄晏榕冀横溢滕光辉中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083

为解决传统猪只个体饮水量预测方法精度不高和特征输入单一的问题,以包括饮水次数、饮水时长、水温、日龄及体重在内的猪只饮水行为参数为特征输入,分别构建基于线性回归、K最近邻回归、随机森林回归、支持向量回归、极限梯度提升及BP... 详细信息

为解决传统猪只个体饮水量预测方法精度不高和特征输入单一的问题,以包括饮水次数、饮水时长、水温、日龄及体重在内的猪只饮水行为参数为特征输入,分别构建基于线性回归、K最近邻回归、随机森林回归、支持向量回归、极限梯度提升及BP神经网络的单因素与多因素回归预测模型,并以经过标准分数预处理的育肥期猪只饮水数据为样本,对个体饮水量量化方法进行研究。结果表明:1)相比机器学习回归模型预测结果,线性回归模型能更好地揭示饮水时长与饮水量之间的线性相关性,尽管其模拟精度有限;2)相较于单一特征输入的回归模型,多特征输入的模型纳入更多影响因素,在预测饮水量上更为精准,且机器学习回归模型能更有效地捕捉饮水行为参数与饮水量之间的非线性关系;3)BP神经网络在模型适应度和模拟精度方面表现出明显优势,更适用于育肥猪个体饮水量量化。在智能化养殖环境中,根据饮水量建立的完整反馈数据可用于创建每只猪当天的评价指标数据库,为进一步分析猪只健康状况提供关键数据。

关键词：机器学习育肥猪行为参数网格搜索个体饮水量量化

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草莓原种苗工厂化育苗工艺设计与繁育量预测

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农业工程学报 2022年第S01期38卷 226-231页

作者：郑建锋贺冬仙季方中国农业大学水利与土木工程学院农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083

为提高草莓原种苗繁育效率和种苗整齐度,设计了一种草莓原种苗高效扦插育苗工艺,通过构建原种苗繁育过程的数学模型,预测了可控环境下草莓原种苗的周年繁育量。通过预测母株和原种苗数量的动态变化,可以为草莓原种苗工厂化育苗的生产管... 详细信息

为提高草莓原种苗繁育效率和种苗整齐度,设计了一种草莓原种苗高效扦插育苗工艺,通过构建原种苗繁育过程的数学模型,预测了可控环境下草莓原种苗的周年繁育量。通过预测母株和原种苗数量的动态变化,可以为草莓原种苗工厂化育苗的生产管理决策提供参考。模拟结果表明,在20 m2育苗面积内,由1株草莓原原种苗繁育一年可以累计收获12697株茎粗10 mm且具有6片叶的优质原种苗,单位育苗面积原种苗繁育量达635株/m^(2),是露地育苗的10倍以上。在4~5层立体育苗方式下,单位占地面积原种苗繁育量是现有高架育苗方式的7~13倍。草莓原原种苗数量、母株的匍匐茎数量、匍匐茎萌发时间间隔、子苗扦插培养时间等因素对草莓原种苗繁育量均具有较大影响,建议在工厂化育苗生产时对其进行优化。

关键词：植物工厂模型草莓原种苗匍匐茎扦插育苗繁育量

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拴系牛舍固液分离自动清粪系统设计

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农业工程学报 2023年第3期39卷 16-22页

作者：杜欣怡桂锦明施正香赵婉莹中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083 中国农村技术开发中心北京100045

为提升牛舍粪污收集与处理效率,该研究基于奶牛体尺与粪便特性,设计了一套舍内固液分离的传送带自动清粪系统,分析了拴系饲养模式下奶牛体尺与粪便落点的相关性,比较了固液分离时不同过滤孔径对固形物含水率、滤液浊度与沉淀物体积的影... 详细信息

为提升牛舍粪污收集与处理效率,该研究基于奶牛体尺与粪便特性,设计了一套舍内固液分离的传送带自动清粪系统,分析了拴系饲养模式下奶牛体尺与粪便落点的相关性,比较了固液分离时不同过滤孔径对固形物含水率、滤液浊度与沉淀物体积的影响,并经有限元分析模拟了奶牛踩踏时系统的形变情况。结果表明,奶牛躯体长度与粪便落点位置呈极显著正相关(P<0.01),躯体长度在1.60~1.75 m的泌乳期奶牛占总数的75.4%,当试验牛舍的粪沟宽度为40 cm时,该范围内完全排泄至粪沟的奶牛比例为79.4%。对于躯体长度过长或过短的奶牛,适宜的颈部挡杆高度可有效规范其排泄位置(P<0.01),提升粪污收集效率。奶牛排泄行为的模拟试验证明,过滤孔径为9 mm时可实现最佳固液分离效果。经有限元分析模拟计算,系统载荷时的最大形变为1.138 cm。研究结果为牛舍自动清粪和实施固液分离提供了数据支撑与技术参考。

关键词：有限元分析奶牛设计传送带自动清粪奶牛体尺固液分离

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