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机械化开沟施肥条件下果园土壤N 2O排放研究现状与展望
1
作者
曾锦
袁全春
+3 位作者
韩金龙
李澧
徐锐
吕晓兰
《中国农机化学报》
北大核心
2025年第5期221-226,268,共7页
区域尺度上果园土壤是重要的氧化亚氮(N 2O)来源。相比于农田生态系统,机械化开沟施肥条件下果园土壤N 2O排放特征、驱动因素及产生途径可能存在差异。因此,对现阶段果园开沟施肥技术与装备进行归纳总结,进而从果园土壤N 2O排放特征、...
区域尺度上果园土壤是重要的氧化亚氮(N 2O)来源。相比于农田生态系统,机械化开沟施肥条件下果园土壤N 2O排放特征、驱动因素及产生途径可能存在差异。因此,对现阶段果园开沟施肥技术与装备进行归纳总结,进而从果园土壤N 2O排放特征、果园土壤N 2O排放的关键驱动因素、果园土壤N 2O排放的作用机制3个方面探讨机械化开沟施肥对果园土壤N 2O排放的影响。分析我国果园开沟施肥机械的发展瓶颈以及机械化开沟施肥在果园土壤N 2O排放研究中面临的问题,认为机械化开沟施肥的研究大多相对独立地停留在机械设计、工作效率和施肥效果等方面,缺乏对机械化开沟施肥条件下果园土壤N 2O排放变化的系统性研究,尤其在该施肥方式下土壤微生物对土壤N 2O排放的驱动机制亦尚不明确。提出针对机械化开沟施肥与果园土壤N 2O排放协同研究的建议,重点从研发智能高效的果园开沟施肥机械、建立果园土壤N 2O排放的长期监测体系、探究机械化开沟施肥调控果园土壤N 2O排放的作用机制等方面深入协同,为我国开展果园土壤N 2O排放量估算和减排增汇的相关研究奠定基础。
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关键词
果园
土壤
开沟施肥技术
开沟施肥装备
N2O
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职称材料
基于混合蛙跳算法的果园土壤全氮含量高光谱预测
2
作者
冯上奇
袁全春
+3 位作者
黄凯
孙元昊
曾锦
吕晓兰
《农业机械学报》
北大核心
2025年第6期277-285,共9页
土壤全氮含量是土壤重要的养分指标,基于高光谱数据研究并构建果园土壤全氮含量预测模型,为准确检测土壤全氮含量提供新方法。以江苏省农业科学院梨园土壤为研究对象,利用高光谱成像技术获取土壤光谱反射率数据,引入混合蛙跳算法和竞争...
土壤全氮含量是土壤重要的养分指标,基于高光谱数据研究并构建果园土壤全氮含量预测模型,为准确检测土壤全氮含量提供新方法。以江苏省农业科学院梨园土壤为研究对象,利用高光谱成像技术获取土壤光谱反射率数据,引入混合蛙跳算法和竞争性自适应加权采样进行光谱特征提取,并分别采用全波段和特征波段构建偏最小二乘回归、支持向量机、随机森林和卷积神经网络模型对土壤全氮含量进行估测。结果表明:原始光谱经过多种预处理方法处理后,经SG卷积平滑联合标准正态变换预处理,全波段构建的全氮预测模型表现最佳;基于混合蛙跳算法提取10个关键波段,占总波段数量的4.08%,有效降低了数据维度;基于混合蛙跳算法提取特征波段构建的卷积神经网络模型表现优异,此模型测试集决定系数为0.95、均方根误差为0.21 g/kg、相对分析误差为3.97。研究结果表明应用混合蛙跳算法能高效提取特征波段,降低数据维度,并且提高了土壤全氮含量估测精度,为果园土壤全氮含量准确估测提供参考。
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关键词
果园
土壤全氮
预测模型
高光谱成像技术
混合蛙跳算法
卷积神经网络
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职称材料
果园多养分精准配肥变量注肥机控制系统设计与试验
3
作者
袁全春
曾锦
+2 位作者
黄凯
孙元昊
吕晓兰
《中国农机化学报》
北大核心
2025年第2期83-89,共7页
针对现有果园液态肥深施技术装备无法满足果树个性化养分需求的问题,设计一种果园多养分精准配肥变量注肥机控制系统。该系统使用三个蠕动泵分别供给氮、磷、钾液态肥料,根据精准施肥决策处方,在混合箱中形成多养分肥料;采用液压驱动旋...
针对现有果园液态肥深施技术装备无法满足果树个性化养分需求的问题,设计一种果园多养分精准配肥变量注肥机控制系统。该系统使用三个蠕动泵分别供给氮、磷、钾液态肥料,根据精准施肥决策处方,在混合箱中形成多养分肥料;采用液压驱动旋转钻入土壤,基于位移传感器数据反馈,精准控制钻孔深度;多养分肥料在注肥泵的作用下,经中空的注肥杆从底部小孔注入土壤。开发控制算法和交互式界面,标定蠕动泵的单圈排肥量,构建深度与位移传感器信号值之间的映射关系。通过性能测试,得到肥料供给量的相对误差小于2%,钻孔深度的相对误差小于15%,可以满足要求。该系统实现现场精准配制多养分肥料,满足果树个性化养分需求。
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关键词
多养分肥料配制
钻孔注肥
精准施肥
果园
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职称材料
果园精准施肥技术装备研究进展
被引量:
3
4
作者
袁全春
曾锦
+3 位作者
雷哓晖
徐陶
李雪
吕晓兰
《中国农机化学报》
北大核心
2024年第3期58-65,89,共9页
精准施肥技术装备是实现精准施肥、提高肥料利用率的重要载体。列举国内外学者在果园精准施肥技术装备开展的研究,从排肥量精准控制和施肥位置精准控制两个方面,总结归纳现有技术实现精准施肥的方案。指出现有技术装备无法根据单棵果树...
精准施肥技术装备是实现精准施肥、提高肥料利用率的重要载体。列举国内外学者在果园精准施肥技术装备开展的研究,从排肥量精准控制和施肥位置精准控制两个方面,总结归纳现有技术实现精准施肥的方案。指出现有技术装备无法根据单棵果树的养分需求现场配制个性化肥料、定点施肥技术装备应用较少、基于果树生长规律的施肥决策模型缺乏等问题。提出要加强政策支持、深入研究高质量定点施肥技术和智能决策模型等对策建议。
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关键词
果园
精准施肥
农业机械
排肥量控制
施肥位置控制
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职称材料
果园四头倾斜螺旋式精准排肥器设计与试验
5
作者
徐文智
袁全春
+1 位作者
曾锦
吕晓兰
《农业机械学报》
CSCD
北大核心
2024年第S2期30-40,共11页
针对现有传统螺旋排肥器排肥量波动大、稳定性差等问题,设计了一种四头倾斜螺旋式精准排肥器。通过运动分析和理论计算,确定了影响排肥量稳定性的主要参数及其取值范围。以螺旋叶片头数、排肥器倾角、螺旋叶片直径、螺旋叶片螺距和螺旋...
针对现有传统螺旋排肥器排肥量波动大、稳定性差等问题,设计了一种四头倾斜螺旋式精准排肥器。通过运动分析和理论计算,确定了影响排肥量稳定性的主要参数及其取值范围。以螺旋叶片头数、排肥器倾角、螺旋叶片直径、螺旋叶片螺距和螺旋叶片转速为试验因素,以排肥量变异系数为试验指标,开展了单因素和多因素离散元仿真试验。单因素仿真试验结果表明,螺旋叶片头数、排肥器倾角、螺旋叶片直径和螺旋叶片转速等4个因素对排肥量稳定性有显著影响,采用四头倾斜排肥螺旋输送肥料,可以提高排肥量稳定性。多因素仿真试验结果表明,当采用四头排肥螺旋时,最优参数组合为:排肥器倾角38°、螺旋叶片直径46 mm、螺旋叶片转速31 r/min。在该组合下,排肥量变异系数达到最小值,为1.65%。最后,在最优参数组合基础上,通过排肥量稳定性台架试验验证了仿真结果。结果显示,实测排肥量变异系数为3.69%。进一步优化得到,当螺旋叶片转速为33 r/min时,排肥量变异系数达到最小值,为2.92%。仿真和台架试验表明,经过改进优化后的四头倾斜螺旋式精准排肥器在排肥稳定性方面表现良好,符合果园施肥规定标准,能够满足果园施肥作业要求。
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关键词
农业机械
四头倾斜螺旋式精准排肥器
离散元仿真
参数优化
台架试验
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职称材料
题名
机械化开沟施肥条件下果园土壤N 2O排放研究现状与展望
1
作者
曾锦
袁全春
韩金龙
李澧
徐锐
吕晓兰
机构
江苏省
农业
科学院
农业
设施与装备研究所
云南师范大学能源与环境科学学院
农业
农村部
南方
果园
(
桃、
梨
)
全程
机械化
科研
基地
江苏丘陵地区南京
农业
科学研究所
出处
《中国农机化学报》
北大核心
2025年第5期221-226,268,共7页
基金
国家重点研发计划子课题(2023YFD1702204-03)
国家梨产业技术体系(CARS-28-21)
江苏省农业自主创新资金项目(CX(23)2003)。
文摘
区域尺度上果园土壤是重要的氧化亚氮(N 2O)来源。相比于农田生态系统,机械化开沟施肥条件下果园土壤N 2O排放特征、驱动因素及产生途径可能存在差异。因此,对现阶段果园开沟施肥技术与装备进行归纳总结,进而从果园土壤N 2O排放特征、果园土壤N 2O排放的关键驱动因素、果园土壤N 2O排放的作用机制3个方面探讨机械化开沟施肥对果园土壤N 2O排放的影响。分析我国果园开沟施肥机械的发展瓶颈以及机械化开沟施肥在果园土壤N 2O排放研究中面临的问题,认为机械化开沟施肥的研究大多相对独立地停留在机械设计、工作效率和施肥效果等方面,缺乏对机械化开沟施肥条件下果园土壤N 2O排放变化的系统性研究,尤其在该施肥方式下土壤微生物对土壤N 2O排放的驱动机制亦尚不明确。提出针对机械化开沟施肥与果园土壤N 2O排放协同研究的建议,重点从研发智能高效的果园开沟施肥机械、建立果园土壤N 2O排放的长期监测体系、探究机械化开沟施肥调控果园土壤N 2O排放的作用机制等方面深入协同,为我国开展果园土壤N 2O排放量估算和减排增汇的相关研究奠定基础。
关键词
果园
土壤
开沟施肥技术
开沟施肥装备
N2O
Keywords
orchard
soil
trench fertilization technique
trench fertilization equipment
N 2O
分类号
S224.2 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
基于混合蛙跳算法的果园土壤全氮含量高光谱预测
2
作者
冯上奇
袁全春
黄凯
孙元昊
曾锦
吕晓兰
机构
南京林业大学
机械
电子工程学院
江苏省
农业
科学院
农业
设施与装备研究所
农业
农村部
园艺作物
农业
装备重点实验室
农业
农村部
南方
果园
(
桃、
梨
)
全程
机械化
科研
基地
出处
《农业机械学报》
北大核心
2025年第6期277-285,共9页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFD2001400)
国家梨产业技术体系项目(CARS-28)。
文摘
土壤全氮含量是土壤重要的养分指标,基于高光谱数据研究并构建果园土壤全氮含量预测模型,为准确检测土壤全氮含量提供新方法。以江苏省农业科学院梨园土壤为研究对象,利用高光谱成像技术获取土壤光谱反射率数据,引入混合蛙跳算法和竞争性自适应加权采样进行光谱特征提取,并分别采用全波段和特征波段构建偏最小二乘回归、支持向量机、随机森林和卷积神经网络模型对土壤全氮含量进行估测。结果表明:原始光谱经过多种预处理方法处理后,经SG卷积平滑联合标准正态变换预处理,全波段构建的全氮预测模型表现最佳;基于混合蛙跳算法提取10个关键波段,占总波段数量的4.08%,有效降低了数据维度;基于混合蛙跳算法提取特征波段构建的卷积神经网络模型表现优异,此模型测试集决定系数为0.95、均方根误差为0.21 g/kg、相对分析误差为3.97。研究结果表明应用混合蛙跳算法能高效提取特征波段,降低数据维度,并且提高了土壤全氮含量估测精度,为果园土壤全氮含量准确估测提供参考。
关键词
果园
土壤全氮
预测模型
高光谱成像技术
混合蛙跳算法
卷积神经网络
Keywords
orchard
soil total nitrogen
prediction model
hyperspectral imaging technology
shuffled frog leaping algorithm
convolutional neural networks
分类号
S153.6 [农业科学—土壤学]
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职称材料
题名
果园多养分精准配肥变量注肥机控制系统设计与试验
3
作者
袁全春
曾锦
黄凯
孙元昊
吕晓兰
机构
江苏省
农业
科学院
农业
设施与装备研究所
农业
农村部
园艺作物
农业
装备重点实验室
农业
农村部
南方
果园
(
桃、
梨
)
全程
机械化
科研
基地
出处
《中国农机化学报》
北大核心
2025年第2期83-89,共7页
基金
国家重点研发计划(2022YFD2001400)
国家梨产业技术体系(CARS—28—21)。
文摘
针对现有果园液态肥深施技术装备无法满足果树个性化养分需求的问题,设计一种果园多养分精准配肥变量注肥机控制系统。该系统使用三个蠕动泵分别供给氮、磷、钾液态肥料,根据精准施肥决策处方,在混合箱中形成多养分肥料;采用液压驱动旋转钻入土壤,基于位移传感器数据反馈,精准控制钻孔深度;多养分肥料在注肥泵的作用下,经中空的注肥杆从底部小孔注入土壤。开发控制算法和交互式界面,标定蠕动泵的单圈排肥量,构建深度与位移传感器信号值之间的映射关系。通过性能测试,得到肥料供给量的相对误差小于2%,钻孔深度的相对误差小于15%,可以满足要求。该系统实现现场精准配制多养分肥料,满足果树个性化养分需求。
关键词
多养分肥料配制
钻孔注肥
精准施肥
果园
Keywords
preparation of multiple nutrients fertilizer
drilling and fertilization
precision fertilization
orchard
分类号
S224.2 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
果园精准施肥技术装备研究进展
被引量:
3
4
作者
袁全春
曾锦
雷哓晖
徐陶
李雪
吕晓兰
机构
江苏省
农业
科学院
农业
设施与装备研究所
农业
农村部
园艺作物
农业
装备重点实验室
农业
农村部
南方
果园
(
桃、
梨
)
全程
机械化
科研
基地
出处
《中国农机化学报》
北大核心
2024年第3期58-65,89,共9页
基金
国家重点研发计划(2022YFD2001400)
国家梨产业技术体系(CARS-28-21)
江苏省农业自主创新资金项目(CX(23)3037)。
文摘
精准施肥技术装备是实现精准施肥、提高肥料利用率的重要载体。列举国内外学者在果园精准施肥技术装备开展的研究,从排肥量精准控制和施肥位置精准控制两个方面,总结归纳现有技术实现精准施肥的方案。指出现有技术装备无法根据单棵果树的养分需求现场配制个性化肥料、定点施肥技术装备应用较少、基于果树生长规律的施肥决策模型缺乏等问题。提出要加强政策支持、深入研究高质量定点施肥技术和智能决策模型等对策建议。
关键词
果园
精准施肥
农业机械
排肥量控制
施肥位置控制
Keywords
orchard
precision fertilization
agricultural machinery
fertilizer discharge control
fertilization position control
分类号
S224.2 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
果园四头倾斜螺旋式精准排肥器设计与试验
5
作者
徐文智
袁全春
曾锦
吕晓兰
机构
南京林业大学
机械
电子工程学院
江苏省
农业
科学院
农业
设施与装备研究所
农业
农村部
园艺作物
农业
装备重点实验室
农业
农村部
南方
果园
(
桃、
梨
)
全程
机械化
科研
基地
出处
《农业机械学报》
CSCD
北大核心
2024年第S2期30-40,共11页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFD2001400)
国家梨产业技术体系项目(CARS-28)
江苏省农业科技自主创新资金项目(CX(22)2025)
文摘
针对现有传统螺旋排肥器排肥量波动大、稳定性差等问题,设计了一种四头倾斜螺旋式精准排肥器。通过运动分析和理论计算,确定了影响排肥量稳定性的主要参数及其取值范围。以螺旋叶片头数、排肥器倾角、螺旋叶片直径、螺旋叶片螺距和螺旋叶片转速为试验因素,以排肥量变异系数为试验指标,开展了单因素和多因素离散元仿真试验。单因素仿真试验结果表明,螺旋叶片头数、排肥器倾角、螺旋叶片直径和螺旋叶片转速等4个因素对排肥量稳定性有显著影响,采用四头倾斜排肥螺旋输送肥料,可以提高排肥量稳定性。多因素仿真试验结果表明,当采用四头排肥螺旋时,最优参数组合为:排肥器倾角38°、螺旋叶片直径46 mm、螺旋叶片转速31 r/min。在该组合下,排肥量变异系数达到最小值,为1.65%。最后,在最优参数组合基础上,通过排肥量稳定性台架试验验证了仿真结果。结果显示,实测排肥量变异系数为3.69%。进一步优化得到,当螺旋叶片转速为33 r/min时,排肥量变异系数达到最小值,为2.92%。仿真和台架试验表明,经过改进优化后的四头倾斜螺旋式精准排肥器在排肥稳定性方面表现良好,符合果园施肥规定标准,能够满足果园施肥作业要求。
关键词
农业机械
四头倾斜螺旋式精准排肥器
离散元仿真
参数优化
台架试验
Keywords
agricultural machinery
four-head inclined spiral precision fertilizer discharger
discrete element method simulation
parameter optimization
bench test
分类号
S224.2 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
机械化开沟施肥条件下果园土壤N 2O排放研究现状与展望
曾锦
袁全春
韩金龙
李澧
徐锐
吕晓兰
《中国农机化学报》
北大核心
2025
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职称材料
2
基于混合蛙跳算法的果园土壤全氮含量高光谱预测
冯上奇
袁全春
黄凯
孙元昊
曾锦
吕晓兰
《农业机械学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
3
果园多养分精准配肥变量注肥机控制系统设计与试验
袁全春
曾锦
黄凯
孙元昊
吕晓兰
《中国农机化学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
4
果园精准施肥技术装备研究进展
袁全春
曾锦
雷哓晖
徐陶
李雪
吕晓兰
《中国农机化学报》
北大核心
2024
3
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职称材料
5
果园四头倾斜螺旋式精准排肥器设计与试验
徐文智
袁全春
曾锦
吕晓兰
《农业机械学报》
CSCD
北大核心
2024
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