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生猪养殖设施工程技术研究现状与发展分析 被引量:50
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作者 王德福 黄会男 +2 位作者 张洪建 刘建禹 董欣 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1-14,共14页
生猪养殖业是我国畜牧业的支柱产业,随着生猪养殖从分散养殖向规模化养殖的发展,对生猪养殖设施工程技术的需求日渐增加。为了向生猪养殖业发展提供参考与支持,对生猪养殖关键设施工程技术的研究与发展状况进行了总结和分析。重点对猪... 生猪养殖业是我国畜牧业的支柱产业,随着生猪养殖从分散养殖向规模化养殖的发展,对生猪养殖设施工程技术的需求日渐增加。为了向生猪养殖业发展提供参考与支持,对生猪养殖关键设施工程技术的研究与发展状况进行了总结和分析。重点对猪舍、育仔、饲喂、粪污处理设施工程环节进行研究与发展分析。目前,我国已初步形成了适合国情的生猪养殖设施工程技术体系,但与国外发达国家的生猪养殖设施工程技术还存在一定差距,存在养殖设施工程各环节发展不均衡,养殖工程的机械化、自动化、智能化技术水平较低,关键养殖设施工程技术的基础性研究体系不健全,养殖设施配套性差,养殖机械的适用性和可靠性较低等问题。建立健全的生猪养殖设施工程技术的研究体系,加强养殖、饲料、设施工程、资源环境等方面相互融合与协作、深入与系统的研究,开展适于我国南北方配套应用的生猪养殖设施与设备研发,实现生猪养殖过程的健康/福利化、生态化、自动化及至智慧化,将是我国生猪养殖设施工程技术的发展方向。 展开更多
关键词 生猪养殖 设施 工程
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畜舍内循环除湿系统多目标优化调控算法研究
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作者 张继成 闫艺璇 +2 位作者 郑萍 谢秋菊 黎煊 《农业机械学报》 北大核心 2025年第4期483-492,共10页
针对寒区冬季密闭式畜舍内现有的温湿环境调控热量损失大、补温能耗高,以及仅依赖温度或湿度等单一指标调控而导致环境调控效果不佳等问题,基于课题组前期研发的寒区畜舍内循环除湿系统,提出一种改进的多目标优化算法(Improved non-domi... 针对寒区冬季密闭式畜舍内现有的温湿环境调控热量损失大、补温能耗高,以及仅依赖温度或湿度等单一指标调控而导致环境调控效果不佳等问题,基于课题组前期研发的寒区畜舍内循环除湿系统,提出一种改进的多目标优化算法(Improved non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,INSGA-Ⅱ)优化该系统保温、除湿和能耗的运行效果。INSGA-Ⅱ采用自适应差分变异算子和改进精英保留策略的方法,增加最优解的种群多样性,避免算法陷入局部收敛。通过Zitzler-Deb-Thiele(ZDT)系列测试函数验证,改进INSGA-Ⅱ算法的反向世代距离(Inverted generational distance,IGD)和世代距离(Generational distance,GD)指标都优于传统NSGA-Ⅱ算法,与真实解更为接近。内循环除湿系统优化调控性能数据表明,空间广泛性评价指标(Spacing,SP)从NSGA-Ⅱ的0.1118降低到INSGA-Ⅱ的0.0202,最优解分布域显著增加,可为系统运行的优化调控提供更为广泛的参考依据,同时求解速度提高106.42%。在除湿系统仿真调控效果方面,INSGA-Ⅱ算法调控平均降温比NSGA-Ⅱ算法减少1.43℃,降幅为23.06%,减少了由除湿带来的舍内降温,能够获得更好的保温节能效果。因此,改进INSGA-Ⅱ优化算法有助于提升畜舍内循环除湿系统工作性能,为畜舍温湿环境精准调控提供可行的技术支撑。 展开更多
关键词 畜舍环境调控 内循环除湿系统 节能 改进NSGA-Ⅱ 多目标优化
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玉米秸秆和猪粪好氧-厌氧一体化产甲烷特性
3
作者 王丽丽 宫旭妍 +2 位作者 王子聪 王忠江 赵晓聪 《农业工程学报》 北大核心 2025年第13期291-301,共11页
高固体负荷下的好氧预处理是一个好氧微生物的产热过程,能有效降低后续厌氧发酵过程原料的增温能耗。而目前好氧预处理过程通常采用强制连续通风或间歇通风,当环境温度较低时,冷空气易对微生物产生冲击,造成热量过度损失,降低好氧预处... 高固体负荷下的好氧预处理是一个好氧微生物的产热过程,能有效降低后续厌氧发酵过程原料的增温能耗。而目前好氧预处理过程通常采用强制连续通风或间歇通风,当环境温度较低时,冷空气易对微生物产生冲击,造成热量过度损失,降低好氧预处理过程的温升及预处理效果。该研究采用好氧-厌氧一体化发酵工艺,并在好氧预处理过程增设基于反应体系氧浓度变化的动态曝气,结合接种、渗滤液回流等手段,系统研究不同环境温度下,好氧预处理的温升特性、干式厌氧发酵的产甲烷(CH_(4))特性及一体化运行的能耗与产能。结果表明,好氧-厌氧一体化工艺能实现好氧预处理、干式厌氧发酵过程的稳定运行及好氧阶段到厌氧阶段的快速转换与无缝衔接;基于动态曝气的好氧预处理能显著提高原料的温度,在11.7~17.3℃环境温度范围内,预处理前72 h期间均可保持升温,曝气不加热时物料最高温度可达57.9℃,同时可产生一定量的挥发性脂肪酸,有效地促进了干式厌氧发酵的快速启动,并显著提高了CH_(4)产量;好氧预处理过程的动态曝气能耗较少,仅占一体化运行过程总能耗的7.64%~12.69%,而厌氧发酵过程的增温能耗占比达87.31%~92.36%;在3~5 mm秸秆粒径、曝气不加热的好氧预处理和20%总固体负荷(TS)、40%接种物添加量、渗滤液日回流4次的干式厌氧发酵的最优组合条件下,CH_(4)产率、单位电耗的CH_(4)产量和CH_(4)产能分别达到218.99 L/kg(以volatile solids VS计)、6.352 L/kWh和7.840 MJ/kg;各因素对CH_(4)产率的影响强度由强到弱依次为秸秆粒径、渗滤液日回流次数、TS、接种物添加量、曝气温度;固、液两相微生物群落在水解酸化和产CH_(4)两个阶段差异较大,液相中微生物群落的相对丰度随时间变化较大,而固相微生物群落的相对丰度较稳定。该研究可为干式厌氧发酵技术的推广应用,尤其北方寒区厌氧发酵成本的降低提供新的思路和基础依据。 展开更多
关键词 好氧预处理 干式厌氧发酵 动态曝气 一体化 玉米秸秆 猪粪 甲烷
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牲畜粪污沼液培养微藻工艺参数优化
4
作者 王忠江 周正 +2 位作者 王丽丽 赵晓聪 李美诺 《农业工程学报》 北大核心 2025年第10期243-253,共11页
该研究针对沼气工程副产物——沼液富含氮、磷,易引起二次污染的问题,以及沼液培养微藻过程多因素交互作用研究不足及培养温度、沼液稀释比例均较高的问题,基于4因素5水平二次正交旋转中心组合试验设计方法,采用牛粪和猪粪2种沼液,探索... 该研究针对沼气工程副产物——沼液富含氮、磷,易引起二次污染的问题,以及沼液培养微藻过程多因素交互作用研究不足及培养温度、沼液稀释比例均较高的问题,基于4因素5水平二次正交旋转中心组合试验设计方法,采用牛粪和猪粪2种沼液,探索沼液添加比、光照强度、CO_(2)浓度和温度对普通小球藻(Chlorella sp.,FACHB-1554)和肥壮蹄形藻(Kirchneriella obesa,FACHB-2104)的生长及养分去除的交互影响,并优化工艺条件,探寻降低培养温度、提高沼液添加比的可行性。结果表明,FACHB-1554和FACHB-2104生物量干质量均随着沼液添加比的增加先增加后减少,FACHB-1554对NH_(3)-N含量更高的猪粪沼液的耐受能力相对更强;CO_(2)能显著促进2种微藻的生长,且随着CO_(2)浓度的增加,FACHB-1554生物量干质量先增加后降低,而FACHB-2104生物量干质量则持续增加;对于2种微藻生长,沼液添加比比较CO_(2)浓度影响更强,光照强度和温度则相对较弱,而对于NH_(3)-N和TP去除率,均是温度影响强于沼液添加比,光照强度和CO_(2)浓度则相对较弱,且提高沼液添加比至25%~30%和降低培养温度至18℃实际可行;猪粪沼液培养FACHB-1554和牛粪沼液培养FACHB-2104的最优工艺条件分别为:沼液添加比为20%和10%、光照强度均为7 000 lx、CO_(2)浓度为10%和12.50%、温度为22℃和24℃,FACHB-1554和FACHB-2104最大生物量干质量分别达到0.832 g/L和0.648 g/L,NH_(3)-N去除率分别达到86.71%和77.14%,TP去除率分别达到89.31%和78.23%。研究可为沼液低成本培养微藻的深入研究提供基础依据,促进沼液高值化利用及微藻产业化发展。 展开更多
关键词 沼液 微藻 温度 光照强度 CO_(2)浓度 工艺优化
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消极刺激对仔猪行为反应和情绪传染的影响
5
作者 于佳祺 张雅谦 +7 位作者 孙放 姚雨函 李文琪 白梓煜 孙汉卿 刘向宇 赵骞 李想 《东北农业大学学报》 北大核心 2025年第1期82-92,共11页
为研究重复电刺激对仔猪情绪反应的影响,从6窝仔猪中选取24头配对成12个测试单元,分为处理组和对照组。在处理组中,处理猪共接受2次电刺激(2个刺激阶段间隔10 min),观察猪观察处理猪受刺激过程;在对照组中,两头仔猪均未接受刺激。结果表... 为研究重复电刺激对仔猪情绪反应的影响,从6窝仔猪中选取24头配对成12个测试单元,分为处理组和对照组。在处理组中,处理猪共接受2次电刺激(2个刺激阶段间隔10 min),观察猪观察处理猪受刺激过程;在对照组中,两头仔猪均未接受刺激。结果表明:与对照组相比,处理猪的僵直极显著增加,探索均极显著减少(P<0.01);观察猪的尝试逃跑、僵直均显著增加(P<0.05)。与初次刺激相比,2次刺激下处理猪的尝试逃跑极显著减少(P<0.01);观察猪的僵直极显著增加(P<0.01)。具有相似经历的仔猪不会对相同的电刺激表现出更强烈的情绪反应;仔猪会对同伴产生情绪影响,且有观察经历的仔猪看到同伴再次遭受相同刺激时,其情绪反应更强烈。 展开更多
关键词 仔猪 电刺激试验 消极刺激 行为 经历 情绪 同理心
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采用改进CenterNet模型检测群养生猪目标 被引量:18
6
作者 房俊龙 胡宇航 +1 位作者 戴百生 吴志东 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第16期136-144,共9页
为实现对群养环境下生猪个体目标快速精准的检测,该研究提出了一种针对群养生猪的改进型目标检测网络MF-CenterNet(MobileNet-FPN-CenterNet)模型,为确保目标检测的精确度,该模型首先以无锚式的CenterNet为基础结构,通过引入轻量级的Mob... 为实现对群养环境下生猪个体目标快速精准的检测,该研究提出了一种针对群养生猪的改进型目标检测网络MF-CenterNet(MobileNet-FPN-CenterNet)模型,为确保目标检测的精确度,该模型首先以无锚式的CenterNet为基础结构,通过引入轻量级的MobileNet网络作为模型特征提取网络,以降低模型大小和提高检测速度,同时加入特征金字塔结构FPN(Feature Pyramid Networks)以提高模型特征提取能力,在保证模型轻量化、实时性的同时,提高遮挡目标和小目标的检测精度。以某商业猪场群养生猪录制视频作为数据源,采集视频帧1683张,经图像增强后共得到6732张图像。试验结果表明,MF-CenterNet模型大小仅为21 MB,满足边缘计算端的部署,同时对生猪目标检测平均精确度达到94.30%,检测速度达到69帧/s,相较于Faster-RCNN、SSD、YOLOv3、YOLOv4目标检测网络模型,检测精度分别提高了6.39、4.46、6.01、2.74个百分点,检测速度分别提高了54、47、45、43帧/s,相关结果表明了该研究所提出的改进型的轻量级MF-CenterNet模型,能够在满足目标检测实时性的同时提高对群养生猪的检测精度,为生产现场端的群养生猪行为实时检测与分析提供了有效方法。 展开更多
关键词 计算机视觉 图像处理 群养生猪 目标检测 MobileNet FPN CenterNet
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基于时序序列的猪舍环境综合评价方法研究
7
作者 谢秋菊 李佳龙 +5 位作者 曹世蕾 郭玉环 刘洪贵 郑萍 刘文洋 于海明 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期430-440,共11页
在集约化养猪生产中,猪舍环境是影响猪健康水平的重要因素。然而,多环境因子联合精准调控是制约猪舍环境控制的共性难题。因此,本文利用自适应高斯滤波(Adaptive Gaussian filtering,AGF)算法结合长短时记忆神经网络(Long short term me... 在集约化养猪生产中,猪舍环境是影响猪健康水平的重要因素。然而,多环境因子联合精准调控是制约猪舍环境控制的共性难题。因此,本文利用自适应高斯滤波(Adaptive Gaussian filtering,AGF)算法结合长短时记忆神经网络(Long short term memory networks,LSTM)进行舍内环境因子预测,为优化舍内环境调控策略提供支撑;结合组合赋权方式,确定猪舍内环境评价指标权重,构建基于未确知测度法评价方法,为猪舍环境调控提供参考。以实测猪舍数据对本文所提出方法进行验证,结果表明:相比LSTM预测模型,应用AGF优化算法后的LSTM预测模型(LSTM-AGF),其氨气质量浓度、温度、相对湿度、二氧化碳质量浓度的预测性能R^(2)分别提升0.33、0.03、0.05、0.12;提出的基于未确知测度法的预测评价方法敏感度SENS为0.215,比传统模糊综合评价方法高20.80%。因此,本文提出的环境质量评价方法可以为猪舍环境精准调控提供参考。 展开更多
关键词 猪舍环境 评价方法 时序序列 未确知测度 深度学习
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外源生物强化下水稻秸秆好氧-厌氧两相发酵产甲烷特性研究
8
作者 何董 罗立娜 +4 位作者 徐名汉 刘莹 丁清华 孙勇 秦楠 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期401-409,共9页
采用生物强化方法强化水稻秸秆好氧水解过程,并研究绿色木霉及添加量(占总料液质量分数3%、5%、7%和9%)对其发酵特性的影响。好氧水解阶段生物强化时间为24 h,随后在35℃条件下进行厌氧发酵产甲烷潜力测试试验。结果表明,与对照组相比,... 采用生物强化方法强化水稻秸秆好氧水解过程,并研究绿色木霉及添加量(占总料液质量分数3%、5%、7%和9%)对其发酵特性的影响。好氧水解阶段生物强化时间为24 h,随后在35℃条件下进行厌氧发酵产甲烷潜力测试试验。结果表明,与对照组相比,添加绿色木霉进行生物强化各组的木质纤维素降解率、挥发性脂肪酸(VFAs)产量及产气率均有不同程度的提高,VFAs均以乙酸为主。利用Modified Gompertz对累积产甲烷量进行拟合,拟合结果较好,绿色木霉添加量为3%、5%、7%、9%的各预处理试验组累积产甲烷量分别为198.28、211.351、228.44、234.78 mL/g,比CK对照组产甲烷量分别提高18.89%、26.72%、36.96%、40.76%,添加7%绿色木霉组的综合效果最好,在此条件下半纤维素、纤维素、木质素降解率分别为36.86%、31.57%、7.43%,甲烷产量较CK组提高36.96%。好氧水解过程中优势菌群为厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)等,其中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度随水解时间的延长而减少,绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度增加,表明添加菌剂能够改变菌群结构,促进好氧水解反应的进行。 展开更多
关键词 水稻秸秆 厌氧发酵 好氧水解 生物强化 绿色木霉 产甲烷特性
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基于深度学习的密闭式猪舍内温湿度预测模型 被引量:31
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作者 谢秋菊 郑萍 +1 位作者 包军 苏中滨 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期353-361,共9页
针对目前猪舍环境控制中传感器只能实现对当前环境状况的监测,无法对猪舍内环境变化趋势作出预判,不能提前对环境控制设备运行状态进行调节,在一定程度上造成环境控制效果滞后的问题,基于深度学习方法,结合实际传感器监测的历史数据和... 针对目前猪舍环境控制中传感器只能实现对当前环境状况的监测,无法对猪舍内环境变化趋势作出预判,不能提前对环境控制设备运行状态进行调节,在一定程度上造成环境控制效果滞后的问题,基于深度学习方法,结合实际传感器监测的历史数据和猪舍外影响数据,建立了长短时记忆(Long short-term memory,LSTM)网络预测模型,实现了精确的猪舍内温湿度变化预测。结果表明,猪舍内冬季和夏季温湿度预测值与实测值变化趋势一致,温度最大误差1.9℃,平均误差为0.5℃;相对湿度最大误差为13.5%,平均误差为2.3%;温度和相对湿度预测的平均决定系数分别为0.821和0.645。本文建立的预测模型具有较优性能,可为制定优化的猪舍内环境控制策略,解决环境控制效果滞后问题提供可行的参考。 展开更多
关键词 密闭式猪舍 热湿环境 深度学习 长短时记忆网络 环境控制优化
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畜禽体温自动监测技术及应用研究进展 被引量:14
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作者 谢秋菊 刘学飞 +4 位作者 郑萍 包军 刘洪贵 吴梦茹 刘文洋 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第15期212-225,共14页
体温是衡量畜禽健康状况的重要生理指标,快速准确的测温方法是进行疾病监测及诊疗的有效手段。该文针对目前畜禽养殖行业采用的体温监测技术及其发展进行阐述,重点比较了体内和体外两大类自动化测温技术的优缺点以及应用场景;详述了红... 体温是衡量畜禽健康状况的重要生理指标,快速准确的测温方法是进行疾病监测及诊疗的有效手段。该文针对目前畜禽养殖行业采用的体温监测技术及其发展进行阐述,重点比较了体内和体外两大类自动化测温技术的优缺点以及应用场景;详述了红外体表测温、数据传输与网络以及体温自动监测等技术在畜禽生产性能、健康监测以及行为监测等方面的应用。分析了自动测温技术存在着设备安装、数据传输、温度补偿模型建立等难点,同时表明在无创测温、测量精度、测温部位以及畜禽舍环境调控等方面应作为改进研究重点,并提出体外检测非接触式红外热成像自动测温技术以其快速、高效、无应激等优点,将成为畜禽养殖体温监测研究及应用发展的重点方向。 展开更多
关键词 温度 传感器 畜禽体温检测 红外热成像 测温补偿 体表测温 非接触式测温
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融合注意力机制的个体猪脸识别 被引量:18
11
作者 谢秋菊 吴梦茹 +6 位作者 包军 尹辉 刘洪贵 李欣 郑萍 刘文洋 陈刚 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期180-188,共9页
随着机器视觉技术的发展,猪脸识别作为猪只个体识别方法之一受到广泛关注。为了探索非接触式的猪只个体精准识别,该研究通过深度学习模型DenseNet融合CBAM(ConvolutionalBlockAttentionModule),建立改进的DenseNet-CBAM模型对猪脸进行... 随着机器视觉技术的发展,猪脸识别作为猪只个体识别方法之一受到广泛关注。为了探索非接触式的猪只个体精准识别,该研究通过深度学习模型DenseNet融合CBAM(ConvolutionalBlockAttentionModule),建立改进的DenseNet-CBAM模型对猪脸进行识别。将DenseNet121模型进行精简,然后将CBAM注意力模块嵌入到精简的DenseNet121分类网络之前,以加强对关键特征的提取,实现猪脸图像的分类。以随机采集的1 195张猪脸图像作为数据集对本文模型进行测试。结果表明,DenseNet-CBAM模型对个体猪脸识别的准确率达到99.25%,模型参数量仅为DenseNet121的1/10;与ResNet50、GoogLeNet和MobileNet模型相比,DenseNet-CBAM的识别准确率分别提高了2.18、3.60和23.94个百分点。研究结果可为智能化养殖过程非接触式个体识别提供参考。 展开更多
关键词 机器视觉 图像处理 注意力机制 猪脸识别 DenseNet
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基于机器视觉的畜禽体质量评估研究进展 被引量:15
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作者 谢秋菊 周红 +1 位作者 包军 李庆达 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1-15,共15页
体质量(体重)是反映畜禽身体健康与生长状况、繁殖与生产性能的重要指标。对畜禽体质量精准快速地评估和监测是提升养殖生产管理水平、实现精准畜牧生产的重要手段。传统的直接称量方式耗时费力,易造成动物的应激反应。基于机器视觉技... 体质量(体重)是反映畜禽身体健康与生长状况、繁殖与生产性能的重要指标。对畜禽体质量精准快速地评估和监测是提升养殖生产管理水平、实现精准畜牧生产的重要手段。传统的直接称量方式耗时费力,易造成动物的应激反应。基于机器视觉技术的体质量评估,能够利用视觉检测技术获取体型特征建立其与体质量之间的智能评估模型,是目前畜禽养殖智能化技术研究的热点。首先对体质量的评估方法进行分类阐述;然后,详细分析了机器视觉体尺图像获取的传感器类型、畜禽体尺提取与处理方法及应用现状;重点开展基于机器学习方法的体尺、体征与体质量评估模型相关研究的分析,对比了各类机器学习算法在体质量评估方面的应用效果和最新研究成果,特别探讨和分析了深度学习算法在全自动畜禽体质量评估领域的发展潜力;最后,指出畜禽体质量评估研究面临的问题和未来研究的发展趋势。 展开更多
关键词 畜禽 机器视觉 体尺 体质量评估 机器学习 深度学习
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耐盐解磷菌筛选鉴定及生理特性研究 被引量:13
13
作者 王宏燕 韩凯鑫 +5 位作者 冯丽荣 于志鹏 王露 范金霞 章圣龙 孙岩 《东北农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期28-37,共10页
磷是植物生长所必需营养元素,但磷元素利用效率较低,在盐碱土中表现更为突出。施用耐盐解磷微生物是提高盐碱地中磷利用率的有效方式。从黑龙江省齐齐哈尔市盐碱土壤中筛选耐盐碱解磷细菌,利用蒙金娜(PVK)培养基和溶菌肉汤(LB)培养基稀... 磷是植物生长所必需营养元素,但磷元素利用效率较低,在盐碱土中表现更为突出。施用耐盐解磷微生物是提高盐碱地中磷利用率的有效方式。从黑龙江省齐齐哈尔市盐碱土壤中筛选耐盐碱解磷细菌,利用蒙金娜(PVK)培养基和溶菌肉汤(LB)培养基稀释涂布法,经多次分离纯化获得53株细菌,结合化学测定,最终获得一株解磷能力较强菌株P-W13,经透射电镜和分子生物学鉴定确定解磷细菌P-W13为肠杆菌属(Enterobacter sp.)。该菌株在培养144 h时解磷能力最强,为89.86 mg·L^(-1);该菌株可产生富马酸、丁二酸和丙酸,其中丙酸含量最高,其解磷能力与发酵液pH及菌株生长量之间存在极显著相关性,菌株P-W13在10%NaCl盐分浓度和pH为10时仍表现较强解磷能力;菌株P-W13产生吲哚乙酸(IAA)和胞外多糖含量分别为42.10和72.55 mg·L^(-1);此外,菌株PW13发酵液处理的种子发芽率、芽长、根长相比对照分别提高5.68%、68.35%、94.10%。研究筛选得到的肠杆菌属P-W13菌株具有较强解磷能力、耐盐碱性和植物促生作用,研究为盐碱地改良提供微生物菌种资源。 展开更多
关键词 肠杆菌 解磷 盐分 pH
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秸秆过滤猪场废水及滤料与猪粪好氧堆肥研究 被引量:11
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作者 王丽丽 孙东升 +3 位作者 许雷 张婷婷 冯子阔 姚义清 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第19期180-189,共10页
秸秆具有较大的比表面积,对猪场废水中悬浮固体及氮素等养分具有较好的截留及吸附特性,有助于猪场废水后续资源化利用,但过滤后秸秆滤料的高效再利用又成为新的研究热点。该研究利用玉米秸秆过滤猪场废水,研究过滤后的秸秆滤料与猪粪好... 秸秆具有较大的比表面积,对猪场废水中悬浮固体及氮素等养分具有较好的截留及吸附特性,有助于猪场废水后续资源化利用,但过滤后秸秆滤料的高效再利用又成为新的研究热点。该研究利用玉米秸秆过滤猪场废水,研究过滤后的秸秆滤料与猪粪好氧堆肥效果,堆肥过程中碳、氮转化及有害气体的排放规律。结果表明:玉米秸秆过滤猪场废水最优工艺条件为:滤层容重为0.15 g/cm^(3),过滤管径为9 cm,装填高度为40 cm,此条件下猪场废水总氮(Total Nitrogen,TN)、总悬浮固体和化学需氧量的去除率分别为22.80%、51.60%和76.81%。在初始C/N、环境温度、含水率、通风速率分别为20~35、22.32~32.05℃、65%、0.2 m^(3)/h条件下,初始C/N越高,堆肥效果越好,堆体总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)损失越大,而TN损失越小,有害气体排放主要集中在堆肥前期;初始C/N为35时,最高堆体温度达65.96℃,高温期(>50℃)可维持21 d,其中60℃高温长达12 d,种子发芽指数和TOC、TN损失率分别为81.03%、57.73%和10.08%,虽然CH_(4)、CO_(2)排放有所增加,但NH_(3)、N_(2)O排放和氮素损失显著降低(P<0.05),CH_(4)、CO_(2)、N_(2)O 3种温室气体的温室效应影响潜值为137.53 kg/t(以CO_(2)为当量)。研究为秸秆滤料和猪粪的资源化利用及其好氧堆肥过程有害气体的减排提供基础依据。 展开更多
关键词 秸秆 过滤 猪粪 好氧堆肥 猪场废水 C/N
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猪舍氨气与二氧化碳浓度变化时序预测模型优化 被引量:4
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作者 谢秋菊 马超凡 +3 位作者 王圣超 包军 刘洪贵 于海明 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期381-391,共11页
NH3质量浓度和CO_(2)质量浓度是猪舍环境精准控制的重要指标。由于畜禽舍气体浓度具有时变性、非线性耦合等特点,目前有害气体浓度预测模型存在预测精度低的问题。提出了基于门控制循环单元(Gated recurrent unit,GRU)、改进麻雀搜索算... NH3质量浓度和CO_(2)质量浓度是猪舍环境精准控制的重要指标。由于畜禽舍气体浓度具有时变性、非线性耦合等特点,目前有害气体浓度预测模型存在预测精度低的问题。提出了基于门控制循环单元(Gated recurrent unit,GRU)、改进麻雀搜索算法(Improved sparrow search algorithm,ISSA)并融合差分整合移动平均自回归模型(Autoregressive integrated moving average model,ARIMA)的有害气体浓度时序数据预测模型ISSA-GRU-ARIMA。首先构建了GRU气体浓度时序预测模型,然后通过引入Tent混沌序列、混沌扰动和高斯变异增强ISSA算法的局部寻优能力,实现GRU模型超参数优化;然后利用统计学习ARIMA方法提取优化后的ISSA-GRU模型预测残差的线性特征,最终达到提升模型预测精度的目的。以采集的52 d猪舍环境的1248组数据对模型进行训练和测试。结果表明,ISSA-GRU-ARIMA模型NH3质量浓度预测的均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和决定系数R2分别为0.263 mg/m^(3)、8.171%和0.928,CO_(2)质量浓度预测的分别为55.361 mg/m^(3)、4.633%和0.985。本文构建的ISSA-GRU-ARIMA模型具有较高的预测精度,可为猪舍有害气体浓度精准控制提供科学依据。 展开更多
关键词 猪舍空气质量 环境控制 时序预测 残差
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寒区畜禽舍空气内循环除湿系统设计与试验 被引量:2
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作者 郑萍 张继成 +3 位作者 谢秋菊 包军 于海明 王圣超 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期416-422,共7页
针对北方冬季密闭畜禽舍普遍存在的舍内湿度大、传统除湿方法成本高的问题,设计了一种以翅片管换热器为核心部件的自然冷凝式节能除湿系统,利用北方冬季寒冷的舍外自然条件使制冷剂充分制冷后循环引入翅片管换热器中,依据冷凝原理实现... 针对北方冬季密闭畜禽舍普遍存在的舍内湿度大、传统除湿方法成本高的问题,设计了一种以翅片管换热器为核心部件的自然冷凝式节能除湿系统,利用北方冬季寒冷的舍外自然条件使制冷剂充分制冷后循环引入翅片管换热器中,依据冷凝原理实现舍内高湿气体冷凝析湿。该除湿系统实现舍内空气内循环除湿,减少直接或间接通风除湿造成大量的热量损失。利用湿空气理论计算除湿速率,通过在密闭试验舱进行试验测试来验证换热除湿系统的工作性能。结果表明,翅片管换热器有效换热面积、舱内空气和制冷剂初始温差、风机风速和制冷液流量对除湿速率和舱内降温有着正向影响。风速为1 m/s、平均初始温差约为33℃情况下,在约为36 m^(3)的试验舱内平均降温为4.67℃,平均除湿速率约为2.69 kg/h。在有效换热面积为18 m^(2)的换热器除湿试验中,空气与制冷剂的质量流率比为0.31、0.63和0.95时,能效比分别为5.63、12.25和11.03,表明换热器存在热交换能力的上限,能效比不能随风机风速增大而持续增加,可为除湿系统的节能调控提供参考。该系统充分利用了东北寒区冬季舍外自然低温,除湿和节能效果明显,可为解决北方冬季畜禽舍除湿和节能之间矛盾提供有效途径。 展开更多
关键词 东北寒区 密闭畜禽舍 内循环 节能除湿 换热器 冷凝析湿
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基于支持向量机奶牛饲粮能量消化预测方法 被引量:2
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作者 付强 沈维政 +4 位作者 魏晓莉 张永根 辛杭书 苏中滨 赵春江 《饲料研究》 CAS 北大核心 2019年第7期47-51,共5页
文章以预测奶牛饲粮消化能(DE)和能量消化率(ED)为目标,提出一种基于支持向量机(SVM)的预测方法,SVM是一种典型的非参数机器学习模型,无需提前对预测模型做任何假设,仅通过对训练样本数据的学习,便能拟合出最接近实际的函数。与传统LR... 文章以预测奶牛饲粮消化能(DE)和能量消化率(ED)为目标,提出一种基于支持向量机(SVM)的预测方法,SVM是一种典型的非参数机器学习模型,无需提前对预测模型做任何假设,仅通过对训练样本数据的学习,便能拟合出最接近实际的函数。与传统LR方法和其他非参数机器学习模型RBF-ANN的对比测试结果表明,基于SVM的预测模型在预测精度上优于其他方法,特别是在小样本条件下比传统的LR方法预测精度更高,可以作为对奶牛饲粮DE和ED进行预测的新型参考方法。 展开更多
关键词 奶牛饲粮 消化能预测 能量消化率预测 非参数模型 支持向量机
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桨叶式日粮混合机机理分析与参数优化 被引量:6
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作者 王德福 党春雪 +1 位作者 黄会男 刘朝贤 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期122-131,共10页
为了促进全混合日粮(简称日粮)饲喂技术的推广应用,设计了一种桨叶式日粮混合机,并对该混合机进行了性能试验与参数优化。利用桨叶式日粮混合试验装置,对混合室内日粮的混合过程进行分析,将混合室内日粮分布区域划分为积料区、提料区、... 为了促进全混合日粮(简称日粮)饲喂技术的推广应用,设计了一种桨叶式日粮混合机,并对该混合机进行了性能试验与参数优化。利用桨叶式日粮混合试验装置,对混合室内日粮的混合过程进行分析,将混合室内日粮分布区域划分为积料区、提料区、滑落区和塌落区,各区域混合方式为:积料区与提料区主要发生剪切混合与对流混合,滑落区与塌落区以较强剪切混合与扩散混合为主;以混合时间、转子转速和桨叶安装角为试验因素,以变异系数与净功耗为评价指标,采用三因素五水平二次回归正交旋转组合试验方法进行试验,获得了该机试验因素对混合均匀度及净功耗的影响规律。试验结果表明:在填充率为65%时,最优参数组合为:混合时间5.3 min、转子转速8.6 r/min、桨叶安装角34°,对应的变异系数为7.01%、净功耗为51.02 kJ。该日粮混合机满足日粮的混合要求,性能较优。 展开更多
关键词 全混合日粮 混合机 桨叶式 机理分析 参数优化
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低温对高浓度人尿液废水培养小球藻的影响 被引量:5
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作者 王忠江 郑宇 +3 位作者 王子越 周正 郝诗敏 薛宁 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第20期191-198,共8页
针对寒区气温低,微藻培养过程加热能耗大的问题,以蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa和普通小球藻Chlorella sp为试验藻种,利用人工气候培养箱,在人尿液废水添加比例40%条件下,研究2种小球藻在15.0、17.5、20.0、22.5、25.0℃较低温度... 针对寒区气温低,微藻培养过程加热能耗大的问题,以蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa和普通小球藻Chlorella sp为试验藻种,利用人工气候培养箱,在人尿液废水添加比例40%条件下,研究2种小球藻在15.0、17.5、20.0、22.5、25.0℃较低温度下的生长特性和小球藻蛋白质含量,以及培养液中营养物质的利用情况。结果表明,2种小球藻均可以在高浓度尿液废水中生长,蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa对各试验组培养液中总氮、氨氮、总磷和化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)的平均去除率分别达到78.02%、79.59%、79.31%、20.11%,最大生物量达到0.502 g/L;普通小球藻Chlorella sp对培养液中总氮、氨氮、总磷和COD的去除效果更好,平均去除率分别达到87.90%、89.55%、89.29%、68.66%,最大生物量达到1.007 g/L。2种小球藻对低温的响应均呈现随温度的升高生物量和培养液中相关指标的去除率也随之增大的趋势,但不同温度区段的变化率存在差异,温度为20.0℃及以上时变化较小,温度低于20.0℃时变化较大。并且在微藻培养各指标中,微藻的生物量和蛋白含量,以及培养液中的COD含量变化较大,而培养液中的总氮、氨氮、总磷的变化规律差别较小。普通小球藻Chlorella sp对低温的耐受特性明显优于蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa,普通小球藻Chlorella sp更适合在低温条件下用于高浓度尿液废水的处理和资源化。该研究为寒区微藻的低耗高效培养和尿液废水的资源化利用提供理论支持。 展开更多
关键词 温度 试验 人尿液废水 高浓度 小球藻 低温
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沼液联合冻融预处理对水稻秸秆理化特性的影响
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作者 王丽丽 张婷婷 +1 位作者 王忠江 郑宇 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第20期188-199,共12页
农业秸秆厌氧发酵生产沼气、氢气潜力巨大,然而受其自身结构影响,秸秆直接厌氧发酵生物质能转化率较低,需要经过前期预处理以打破秸秆木质素的复杂结构,提高秸秆纤维素、半纤维素的利用率。冻融预处理秸秆技术操作简单、预处理效果好,... 农业秸秆厌氧发酵生产沼气、氢气潜力巨大,然而受其自身结构影响,秸秆直接厌氧发酵生物质能转化率较低,需要经过前期预处理以打破秸秆木质素的复杂结构,提高秸秆纤维素、半纤维素的利用率。冻融预处理秸秆技术操作简单、预处理效果好,但目前冻融预处理过程常用的酸碱浸泡液易造成潜在环境污染风险。该研究针对中国北方冬季气温低的特点,以水稻秸秆为原料,选取富含氨氮的厌氧发酵副产物:沼液作为浸泡液,模拟北方冬季自然平均最低气温(-20℃),基于单因素、正交试验,系统研究沼液浸泡联合冻融预处理水稻秸秆的理化特性及规律。结果表明:沼液联合冻融预处理后,水稻秸秆的木质素结构及分子间氢键发生显著破坏,O-H、C-H、C=C、C=N、N=N、N=O等基团的吸收峰均呈现减弱趋势,水稻秸秆晶型结构未改变,但结晶度显著降低,最低降至29.82%,比较原秸秆结晶度减少21.38%;沼液浸泡过程可将水稻秸秆C/N显著降至30以下,而冻融过程对沼液浸泡后秸秆C/N的影响不显著,最低降至28.19;浸泡时间与冻融循环次数对木质素去除率交互影响显著,而浸泡温度与浸泡时间、液固质量比对挥发性脂肪酸(VFAs)浓度均具有显著交互影响,沼液联合冻融预处理水稻秸秆过程木质素去除率和VFAs浓度最高达到40.06%和4 140 mg/L。研究结果可为北方冬季秸秆冻融预处理的低成本广泛应用及冻融预处理的无害化奠定理论基础。 展开更多
关键词 废弃物 发酵 水稻秸秆 沼液 浸泡 冻融 预处理
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