摘要:为更好地宣传报道农业面源污染防治相关的研究成果，助力农业绿色发展，建设美丽乡村，今年本刊第2次刊载所策划的“农业面源污染综合防治”专题文章，重点报道农田氮磷流失规律和畜禽养殖污染防控等方面的研究成果。编辑部获悉张晴雯研究员团队主持国家科技重大专项“十二五”水专项、国家自然科学基金面上项目“水蚀驱动下坡耕地氮素迁移转化与氮功能微生物的响应与反馈机制”等多项与面源污染有关的项目，在农业环境生态、水土迁移及氮磷过程的互作机理方面研究深入，特向张晴雯团队邀约一篇关于农业面源污染综合防治方面具有前瞻性的综述文章，对近期最新研究动态和重要成果进行系统全面综述，对该领域研究方向与存在的问题进行分析，具有重要参考价值。最终本专题共刊发7篇文章。 展晓莹、张晴雯等总结归纳了农业面源污染治理在当前农业绿色高质量发展新时期面临的“卡脖子”技术及运维障碍，宏观、微观结合，理论联系实际，提出更为优化的技术途径与良性运维机制，总体侧重管理政策性，具有学术性、 新见解和指导性；刘娟等基于潮土中磷素累积与流失污染风险，研究磷素径流和淋滤流失特征，通过分段线性模型拟合磷素环境阈值，对潮土区水环境保护和土壤磷素管理具有实际指导意义。陈明洪等构建了基于土壤微环境分层的平原水稻灌区磷污染模型，对精准模拟平原灌区稻田水量和磷污染负荷具有参考意义，对平原灌区水田磷素污染评估有指导作用。李梦婷等对天津地区33家种养结合型规模化奶牛场进行定位监测，探究粪水氮磷含量的变化规律，为粪水管控实用技术研发和路径选择提供依据，为粪水养分管理及资源化利用提供理论参考。宋建超等针对高浓度污水采用膜处理技术容易造成膜污染、降低处理效果的问题，开展了絮凝预处理方法的研究，论文提出的方法对改进现有的污水处理工艺、提高处理效率有较好的理论意义和应用价值，研究结果为改进膜生物反应器膜的处理效率、提高膜生物反应器的可靠性提供了借鉴。肖华等针对沼液中悬浮物含量高、重金属残留等问题，采用不同孔径的陶瓷膜对猪场沼液进行了处理，在不同膜面流速、压力、温度等条件下对处理流量及处理效果进行研究，获得最佳的工艺参数，对沼液膜浓缩工艺的实际应用具有一定的指导作用。刘向阳等针对养猪沼液废水寡营养、高氨氮的水质特征，采用异养硝化-好氧反硝化菌挂膜启动三维结构生物转盘+生物接触氧化反应器组合工艺对沼液进行处理，对化学需氧量、NH4+-N和总氮达到较高的去除率，出水优于城镇污水厂排放一级B标准，为沼液处理工艺提供了参考，对保护地表水环境有重要意义。 本专题集中刊发的7篇系列文章，分别来自中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所、云南农业大学、中国农业大学、农业农村部环境保护科研监测所、浙江省农业科学院、重庆理工大学等机构，源于国家自然科学基金、国家水体污染控制与治理科技重大专项、国家重点研发计划项目等的研究成果，从机理模型到实用技术，研究具有创新性、重要性、实用性等特点，对解决养殖面源污染和有效防控种植面源污染具有重要参考价值，对促进农业可持续发展、农业绿色发展、推进农村人居环境整治、美丽乡村建设等具有重要的理论意义和现实意义。

摘要:农业是中国经济平稳发展的基石，在保障了粮食安全的同时也造成了严重的面源污染。过去10 a，中国面源污染治理虽取得一定成效，但农业源的贡献仍居高不下。该研究阐述了新时期农业面源污染治理面临的挑战，结合国家农业绿色发展的重大需求，提出了以"生态循环、流域统筹"为核心的农业面源污染治理新思路；分析了农业面源污染治理的卡脖子技术，提出了以"种养结合、产业链循环"为核心的污染治理实现路径；深入探讨了农业面源污染治理运维机制不通畅的原因，提出以"农民和农业企业为主力军"的多元主体治理及运维机制；结合典型案例，阐述了农业面源污染治理的实现路径和应用效果，以期为推动中国农业农村生态环境治理体系的现代化建设提供支撑。

摘要:潮土是中国分布比较广、施肥强度大的典型耕作土壤，潮土中磷素累积与流失对区域水环境的污染风险不容忽视。该研究在潮土面积最大的河南省采集磷素水平不同的典型潮土作为供试土壤，采用人工模拟降雨及土柱模拟试验方法，通过测定土壤中Olsen-P和溶解态活性磷CaCl2-P含量以及径流或淋滤液中各形态磷浓度，研究了潮土中磷素随地表径流和下渗流失特征，并通过分段线性模型对潮土的磷素环境阈值进行拟合。结果表明：1）不同形态磷在潮土土壤剖面中均有一定程度的累积，土壤Olsen-P和CaCl2-P含量表现为高磷最大，中磷次之，低磷最小，而磷吸持指数值表现为低磷最大，中磷次之，高磷最小。从磷素的剖面分布来看，低磷和中磷水平潮土Olsen-P和CaCl2-P含量随着土壤深度的增加而降低，而高磷水平的潮土Olsen-P和CaCl2-P含量在20～40 cm土层含量最高。2）不同磷水平潮土径流中总磷（Total Phosphorus，TP）、可溶性总磷（Total Dissolved phosphorus，TDP）和颗粒磷（Particulate Phosphorus，PP）浓度和流失量大小表现为高磷最高，中磷和低磷水平土壤次之，潮土径流流失以PP为主。3）低磷和中磷水平潮土淋滤液中的各形态磷浓度和流失量随着土层深度的增加而降低，而在高磷水平的潮土淋滤液中，20～40 cm土层淋滤液中磷浓度和流失量要显著高于其他土层，在整个土壤剖面磷素浓度随着土层深度的增加呈现先上升后下降的趋势，潮土淋滤流失以TDP为主，其中，高磷和低磷水平潮土以可溶性有机磷占主导，而中磷水平潮土以钼酸盐反应磷占主导。4）通过分段回归模型将不同含磷水平潮土的水溶性磷与土壤中Olsen-P含量进行拟合，得出潮土土壤磷素环境阈值为24.65 mg/kg，研究还表明径流和渗漏液中TP浓度与土壤CaCl2-P含量呈显著正相关，因此可通过测定CaCl2-P来预测并判断土壤磷素流失风险。

摘要:灌溉农田产生的非点源磷是造成水体富营养化的主要原因之一，但是目前国内外的磷污染模型对于平原灌区灌溉和排水管理下的水分运动过程和氧化还原条件下的磷转化过程的定量表征还比较欠缺。该研究构建了适用于平原水稻灌区水分运动和磷转化迁移的机理性磷污染模型，模型根据稻田水量平衡和沟道运动波方程模拟灌区产汇流，采用考虑土壤微环境分层的磷转化模型和对流扩散方程模拟灌区产汇污。模型中将耕作层分为有氧层和无氧层，定量表征了由于水田干湿交替导致的土壤分层溶解氧变化和磷的转化过程。为了验证模型的可靠性，利用黑龙江省和平灌区2018年试验田实测田间土壤水、积水及排水和2条支沟实测排水的水量和水质数据对模型进行了率定和验证。验证结果显示试验田、一排和七排排水的径流流量、磷浓度的模拟结果与实测结果都吻合较好。模拟排水流量的Nash-Sutcliffe效率系数（NSE）和决定系数（R2）分别大于0.820和0.815；模拟总磷浓度的NSE和R2分别大于0.811和0.821；考虑土壤微环境分层后得到的土壤可溶磷垂向分布结果比不考虑分层时与原位实测结果更接近。该磷污染模型被用于模拟和平水稻灌区的非点源磷污染。灌区磷污染浓度过程统计结果显示，2018年水稻生育期内通过排水和渗漏流失的磷为1.88 kg/hm2，约占施肥和灌溉磷输入的5.7%。其中分蘖期和拔节孕穗期径流磷输出负荷最大，分别为0.85和0.60 kg/hm2；泡田期和分蘖期渗漏输出负荷最大，分别为0.11和0.16 kg/hm2。灌区一排和四排由于控制面积大，输出磷污染物总量大于其他排水沟。该研究所构建的磷污染模型包含稻田灌溉和排水过程的水分运动及稻田干湿交替引起的氧化还原变化条件下的磷转化和运移，可为平原灌区水肥运筹管理下的磷运移模拟提供更准确的方法。

摘要:为揭示粪水运移中氮磷含量的时空变化特征，探究不同管理方式下粪水氮磷含量的变化规律，在天津地区33家种养结合型规模化奶牛场定位监测，解析季节、地区、清粪方式、粪水处理工艺和运移环节粪水氮磷含量差异。结果表明：1）不同季节粪水总氮（Total Nitrogen，TN）和总磷（Total Phosphorus，TP）含量差异极显著（P<0.0001）；2）不同地区粪水TN含量差异不显著，TP含量差异显著（P<0.05）；3）不同清粪方式和处理工艺下粪水TN和TP含量差异不显著，但干清粪+干清粪方式下粪水中TN和TP含量均略高于其他方式，厌氧发酵+沼液贮存处理工艺下粪水中TN和TP含量略高于其他处理工艺；4）不同运移环节粪水TN和TP含量差异极显著（P<0.0001）。该研究为系统摸清奶牛粪水中氮磷养分变化规律提供支撑，为粪水管控实用技术研发和路径选择提供依据。

摘要:为探讨经济实用的高浓度奶牛场污水预处理方法，该研究开展了絮凝预处理对膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）膜污染的影响试验，试验采用高浓度奶牛场污水原水和絮凝出水作为MBR进水依次运行，对比分析了不同进水的膜污染规律及其原因。结果表明，絮凝出水作为MBR进水时膜污染速率较污水原水降低47%且膜组件的维护性清洗时间间隔由10 d延长至16 d；MBR处理污水原水的膜池混合液中胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances，EPS）和溶解性微生物产物（Soluble Microbial Products，SMP）浓度分别为4.76和3.94 g/L，而处理絮凝出水时的EPS和SMP浓度值分别为3.97和2.23 g/L。两阶段MBR膜池混合液各粒径值总体上均呈现先增大后减小的趋势，第1和第2阶段的最大粒径体积百分比分别出现在第16天和第23天，第1阶段EPS浓度和SMP浓度均随着颗粒粒径的增大而减小，第2阶段EPS浓度随着颗粒粒径的增大而增大但SMP浓度与颗粒物粒径之间无变化规律；MBR处理污水原水的膜池混合液颗粒粒径的峰值较分散，且16 d后峰值向小粒径方向移动，而处理絮凝出水的峰值粒径相对稳定，且峰值粒径对应的最大体积百分比从3.57%增加至5.95%。MBR对2种进水的化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）去除率均可达90%以上，氨氮（Ammonia Nitrogen，NH3-N）去除率均接近90%，对絮凝出水的总磷（Total Phosphorus，TP）处理效果高于污水原水。絮凝预处理使膜池混合液的EPS和SMP浓度降低且SMP蛋白质浓度显著降低（P<0.05）、膜池混合液颗粒粒径显著增加（P<0.05），有效减缓了MBR的膜污染，絮凝预处理与MBR组合可望为高浓度奶牛场污水处理提供可靠的技术途径。

摘要:针对沼液中悬浮物含量高、重金属残留等问题，该研究采用陶瓷膜进行预处理，开展膜过滤工艺参数优化和污染物去除效果的试验。首先证明7种不同孔径陶瓷膜中10～50 nm超滤陶瓷膜通量较高，再选择20 nm膜进行后续沼液温度、膜面流速和浓缩倍数等因素对陶瓷膜通量影响的研究。结果显示：20 nm陶瓷膜通量随温度升高呈指数型增长；较适宜的膜面流速为3.0 m/s，对应的膜通量可达175 L/(m2·h)；经济性较高的变频器运行频率范围为40～45 Hz；20 nm陶瓷膜的极限浓缩倍数大于10倍，优于100 nm膜。20 nm陶瓷膜可完全去除沼液中浊度，同时较好的保留溶解性有机质和氮磷钾等无机营养，并对沼液中多种重金属具有良好的阻控效果，综合考虑其生产工艺和使用成本，20 nm陶瓷膜有广阔的实际应用前景。

摘要:针对养猪沼液废水寡营养、高氨氮的水质特征，该研究采用耐高氨氮、适应贫营养生长的异养硝化-好氧反硝化（Heterotrophic Nitrification-Aerobic Denitrification，以下简称HN-AD）菌挂膜启动三维结构生物转盘+生物接触氧化反应器（3D-RBC+BCO）组合工艺对沼液进行处理。该文研究了3D-RBC+BCO组合工艺在真实沼液条件下的启动过程及污染物去除效果，重点考察了溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）浓度和C/N比2个关键因素对组合工艺污染物去除效果的影响。同时，借助高通量测序技术对DO和C/N比优化过程中微生物群落结构的变化规律进行解析。结果表明：在真实沼液条件下，采用HN-AD菌剂挂膜启动方法，仅用12和18 d就分别完成3D-RBC和BCO反应器的挂膜启动，同时组合工艺对COD、NH4+-N和TN的去除率分别稳定在94.8%、95.7%和80.1%，出水优于城镇污水厂排放一级B标准。在对3D-RBC反应器DO和C/N比的优化过程中，增设底曝后COD、NH4+-N和TN等指标的去除率分别降低了25.4%、15.4%和15.5%。高通量测序结果显示，增加底曝后3D-RBC盘片生物膜中微生物菌属的数量小幅下降，但HN-AD优势菌属的种类与丰度显著降低，导致脱氮效率下降；贫营养型Acinetobacter、Pseudomonas菌属是3D-RBC可以对真实沼液高效脱氮的关键，提高C/N比会显著降低其丰度，进而影响脱氮效果。

摘要:针对油菜气力盘式精量排种器高速排种过程中存在漏播严重和工作负压需求大的问题，该研究提出了一种槽齿定向扰动辅助充种种盘，采用质点动力学分析、EDEM软件、高速摄像技术和正交试验相结合的方法，对不同槽齿型式和槽齿厚度的种群流动性与辅助充种性能进行了研究。使用EDEM软件模拟分析了不同槽齿型式和槽齿厚度对种群流动性的影响，以种群平均动能和种群平均动能总和为量化指标，得出齿厚0.5～1.5 mm的直线型槽齿具有较好的辅助充种作用，有助于改善种子流动性和抑制种群拖带。选用华油杂62为试验材料，进行了槽齿型式优选试验，并以优选出的槽齿型式为对象开展了槽齿厚度、种盘转速和工作负压对充种性能影响的试验研究。结果表明：在工作负压不小于1 500 Pa条件下，作业速度小于6.0 km/h时，3种槽齿型式种盘的充种性能差异较小，当作业速度为6.0～9.5 km/h时，直线型槽齿辅助充种性能优于圆弧型槽齿和无槽齿的平面盘；三因素四水平正交试验优选出槽齿厚度为1.0 mm时充种性能最优，并明确了槽齿厚度、工作负压和作业速度对充种性能的影响规律；在槽齿厚度为1.0 mm、工作负压1 500～2 500 Pa、作业速度2.6～9.5 km/h条件下，种子吸附合格率不低于96%，漏吸率不大于4%。研究结果可为油菜气力盘式高速精量排种器结构优化设计提供参考。

摘要:针对目前机械化收获甘蔗含杂率和损失率高的问题，该研究对广西农业机械研究院有限公司的 4GZQ-180切段式甘蔗收割机风机的内部流场进行了仿真分析并进行了结构优化。该研究表明，原风机叶片和出流室内壁的形状突变、液压马达安装部位凹陷以及主轴阻挡气流均会导致风机内部发生漩涡流动并引起能量损失。优化后的风机叶片前缘和尾缘平滑过渡，提升了叶片性能，优化后的出流室呈圆筒状，主轴轴线与气流主流方向一致，降低了能量损耗，叶轮安装位置远离蔗段，使蔗段不易与叶轮发生碰撞。流量和功率测定结果表明，仿真结果具有较高的准确性。含杂率测定结果表明，优化后的风机在高转速（1 650 r/min）、低行驶速度（1 km/h）时的含杂率与原风机相当，当行驶速度升高至3 km/h后，中（1 350 r/min）、低（1 050 r/min）转速时优化后风机的含杂率明显低于原风机，分别降低了13.91%和20.42%；损失率测定结果表明，优化后风机在低转速时的损失率与原风机最多相差6.48%，当喂入量为1 kg/s时，中、高转速下损失率分别降低了14.77%和28.08%。

摘要:针对传统马铃薯种薯切块机存在的切块均匀性差、不便于直接进行播种的问题，设计了一种安装在马铃薯种薯切块机上的分级装置。对分级装置的结构和工作原理进行了阐述，通过力学分析和运动分析确定了分级装置分级辊拨轮各部分的结构参数。选取分级辊组组数、分级辊组转速、上料量为试验因素，分级精度为试验指标进行正交试验，并用Design-Expert 8.0.6软件对试验结果进行分析，确定较优参数组合为分级辊组组数为7，分级辊组转速为110 r/min，上料量为40 t/h，并对较优参数组合进行了验证试验，验证试验结果表明在较优参数组合下的分级精度为98.7%，能够满足分级要求，该研究提供了一种用于马铃薯种薯切块机上的高效率、高分级精度的分级装置。

摘要:为了高效完成再生稻脱出物的清选工作，有效利用气流对物料进行吹散分层，并提高水稻籽粒透筛效率，该研究对沃得旋龙4LZ-3.0E型水稻联合收获机清选装置进行了改进，改进的清选装置采用六叶片离心风机作为清选风机，振动筛上筛使用百叶窗筛，其筛片为平整未经冲压的平板状结构。首先运用CFD软件对风机转速1050 r/min、筛片开度分别为20、25和30 mm工作参数下的清选装置内部气流场进行了数值模拟和对比分析，数值模拟结果表明筛片开度为20 mm时筛面上方气流速度的分布均匀，筛片开度越大，筛片之间越容易产生小型涡流，从而造成气流混乱；使用热线式风速仪在试验样机上进行了气流速度测量，对比实测气流速度和仿真的气流波动规律一致，验证了数值模拟结果的准确性；进一步通过田间试验对静态的模拟试验结果进行了补充，分别选取清选筛振动频率为6、7、8 Hz，得出清选筛振动频率6 Hz配合筛片最佳开度20 mm时清选效果最好，其籽粒含杂率为1.52%，损失率为1.11%；且由结果分析可知，百叶窗筛筛片开度大小对清选损失率的影响无主效应。该研究表明百叶窗筛适用于针对再生稻的清选工作，提出了针对再生稻物料的风筛清选装置的设计思路，为进一步研究打下了基础。

摘要:抽水蓄能机组水力调节过渡过程计算控制核心要求之一是尾水锥管压力不超过设计值。设计值是根据水力过渡过程理论的一维数值模拟"计算值"加上一定"压力脉动修正"量和 "计算误差"后计算获得。长期以来，尾水锥管压力计算值与尾水锥管压力测量值之间仍存在一定偏差，导致采用实测数据对计算结果进行评判时不能得到合理的解释与评价。为解决调节保证计算与试验验证之间的分歧，该研究对调节保证计算时尾水锥管压力最小值含义进行了阐释，梳理了调节保证计算与试验中涉及尾水锥管压力的相关国内标准。在此基础上，以洪屏抽水蓄能电站调试阶段四台机组甩额定负荷时的实测尾水锥管压力为研究对象，首先分析了压力测点的测量条件，采用短时傅里叶变换进行频率特性分析，验证了测试数据的有效性；其次采用Savitzky-Golay滤波器分离出了表征一维数值模拟断面平均压力计算值的压力趋势与表征流动复杂性的压力脉动，针对压力脉动项研究了峰峰值与时长的关系并获得了压力脉动项最大峰峰值，验证了趋势项与一维数值模拟之间的一致性；随后采用压力脉动项最大峰峰值对数值模拟和实测压力趋势项极值进行修正；最后总结形成了尾水锥管压力调节保证设计值的修正流程。案例研究表明：采用截止频率为0.1～0.2倍转频的低通滤波器可以有效分离出与一维数值模拟一致的尾水锥管压力趋势项；采用3～4个旋转周期数对应的压力脉动数据进行分析可以获得压力脉动项的最大峰峰值；利用压力脉动最大峰峰值对一维数值模拟极值进行修正能够实现调节保证的有效设计与验证。该研究为抽水蓄能机组调节保证设计与验证提供了有效支撑。

摘要:强湍流风对偏航状态风力机叶片的动态载荷会产生显著影响，叶片根部载荷的动态特性是影响风力机使用寿命和安全运行的关键因素。该研究采用NWTCUP（The NREL National Wind Technology Center Model）风谱模型耦合KHB（Kelvin-Helmholtz Billow）流动，构建了一种强湍流相干结构风况，利用FAST（Fatigue，Aerodynamics，Structures and Turbulence）程序计算了该风况下NREL 1.5 MW风力机在不同偏航角下的气动载荷，研究了KHB湍流相干结构对偏航状态下风力机叶根动态载荷的影响。研究表明，湍流相干结构会使风力机载荷的波动幅值和能量增加。偏航角的增大对叶根摆振力矩影响较小，但对叶根挥舞力矩影响较大，并使二者波动程度增强。湍流相干结构使叶根摆振力矩的最大值、标准差平均升高28.30%和0.64%，最小值和平均值平均降低27.28%和1.903%，叶根挥舞力矩的最大值、标准差和平均值平均升高36.27%、59.57%和2.906%，最小值平均降低114.83%。叶根载荷的小波分析表明，湍流相干结构对摆振力矩频域能量影响较小，且能量主要集中在低频段并与雷诺应力的剪应力分量（u′w′、v′w′）对应较好；对叶根挥舞力矩频域能量影响显著，且能量变化与雷诺应力的剪应力分量（u′w′）对应较好，随着偏航角的增大，叶根挥舞力矩频域能量整体升高。对叶片根部进行加固则可以有效提升叶片的使用可靠性。

摘要:果园植保是果园管理关键环节，其机械化发展水平直接影响水果种植的经济效益。为明确中国果园植保机械化技术与装备未来发展方向，该研究首先介绍了中国果园的主要种植方式、植保机械化发展水平及发展制约的因素，然后重点阐述了管道喷雾、风力辅助喷雾、静电喷雾、循环喷雾、变量喷雾和航空施药等植保机械化关键技术与装备的研究进展，概括分析了上述植保装备的农药利用率情况，最后结合中国果园种植特点提出了推广标准化果园种植方式、发展立体植保施药技术、推广专业化机械植保服务模式和研发智能植保机器人4个方面的建议，以期为中国果园植保机械化发展提供参考。

摘要:为研究无人机多光谱遥感5个波段光谱反射率反演冬小麦SPAD（Soil and Plant Analyzer Development）值的可行性，该研究采用六旋翼无人机搭载五波段多光谱相机，采集冬小麦拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期的冠层光谱影像并提取反射率特征参数，建立SPAD值的反演模型。结果表明，当波长范围在蓝光、绿光和红光波段，冬小麦拔节期、孕穗期和开花期的无人机多光谱影像反射率参数与SPAD值呈负相关关系，而在抽穗期，二者呈正相关；当波长范围为红边及近红外波段，在整个生长期，二者均呈现正相关关系。该研究构建冬小麦SPAD值反演模型采用了主成分回归、逐步回归和岭回归法，经对比发现基于逐步回归法构建的模型效果最优，该模型的校正决定系数为0.77，主成分回归法次之，岭回归法较差。此外，冬小麦抽穗期多光谱反射率反演SPAD值效果最显著，主成分回归、岭回归和逐步回归3种回归模型的校正决定系数分别为0.72、0.74和0.77。该研究可为无人机多光谱遥感监测作物长势、实现精准农业生产管理提供技术依据。

摘要:为了适应航拍采集秸秆覆盖图像大尺度处理需求，提高当前多阈值差分灰狼优化算法（Differential Evolution Grey Wolf Optimizer，DE-GWO）的图像分割质量和速度，提出一种用于检测秸秆覆盖率的图像分割优化算法。该研究借鉴了人工蜂群多目标灰狼优化算法（Artificial Bee Colony Survey Multi-Objective Grey Wolf Optimizer，AS-MOGWO），在DE-GWO算法中加入了多目标灰狼优化算法（Multi-Objective Grey Wolf Optimizer，MOGWO）的外部存档，引入多目标的概念，并添加了人工蜂群算法（Artificial Bee Colony，ABC）中观察蜂的搜索策略，提出了基于多阈值的多目标秸秆覆盖图像自动分割的优化算法（Differential Evolution Artificial Bee Colony Survey Multi-Objective Grey Wolf Optimization，DE-AS-MOGWO）。该算法不仅继承了DE-GWO算法的自动分割特性，还兼备AS-MOGWO算法的高效收敛性，提高了图像分割的准确性和处理速度。分析结果显示，在无外界影响的情况下，该研究提出的DE-AS-MOGWO优化算法与人工实际测量法匹配的误差可控制在8%以内。在算法性能方面，DE-AS-MOGWO相比于PSO（Particle Swarm Optimization）、GWO（Grey Wolf Optimizer）、DE-GWO和DE-MOGWO在平均匹配率上分别提高了4.967、3.617、2.188和3.404个百分点，平均误分率分别降低了0.168、0.131、0.089和0.116个百分点，而算法耗时分别降低了82%、84%、17%和32%。试验结果表明，多阈值多目标图像分割方法在大尺度无人机图像中可获得较好的分割效果，且针对不同秸秆覆盖率图像均具有普遍适用性，为大面积秸秆覆盖率检测以及其他相关图像检测提供了高效算法支持。

摘要:为探明深松对南疆滴灌棉田耗水特性、水分利用效率及产量的影响。在新疆阿瓦提县棉花科研示范基地开展田间深松试验，设置3个深松深度（TD1，30 cm；TD2，40 cm；TD3，50 cm），以不深松为对照（CK），比对分析不同处理土壤容重、棉田耗水特征、干物质积累量、产量及水分利用效率的变化。结果表明，深松处理均能降低土壤容重，提高快速生长期深层水分的利用吸收，增加棉田土壤水分消耗量和蒸散量；与CK处理相比，TD1、TD2和TD3处理0～60 cm平均土壤容重降低1.0%、1.9%和3.3%，花铃期0～80 cm土层平均土壤质量含水率减小5.3%、11.6%和11.3%，全生育期土壤水分消耗量显著增加31.4、30.0和47.4 mm，总蒸散量则显著增大6.7%、6.3%和10.0%。深松处理对棉花干物质积累量、产量及水分利用效率具有显著促进效应，但并不随深松深度的增加呈逐渐增大趋势，当深松深度为TD2时更有利于获得最大干物质积累量、最高产量和最大水分利用效率；吐絮期TD1、TD2和TD3处理干物质积累量分别较CK增加11.6%、22.5%和20.8%，产量显著增加7.0%、15.5%和13.0%，TD2处理水分利用效率较CK和TD3提高8.9%和6.3%。可见，深松40 cm既能优化土壤耕层结构，又能协同棉花产量及水分生产力的最大化，是南疆绿洲滴灌棉田适宜的深松深度，在南疆旱作棉田合理耕层构建中具有一定的推广应用价值。

摘要:中国水稻种植分布广、气候跨度大，水稻生长环境差异较大。ORYZA(v3)模型被广泛用于水稻生长模拟，但不同环境下该模型参数敏感性的时空特征尚不清楚。该研究选取了位于中国16个水稻种植亚区的18个典型站点，分别采用EFAST（Extended Fourier Amplitude Sensitivity Test）方法对模型中16个作物参数进行30 a（1986－2015年）全局敏感性分析，分析了参数敏感性与气象因子的相关性。结果表明，模型参数敏感性在不同生育阶段、不同稻作制度、以及不同站点之间均存在较大的差异，尤其在高海拔或具有特殊气候类型的地区的参数敏感性明显异于其他地区；模型中叶面积相对生长速率最大值（RGRLMX）、颖花生长系数（SPGF）和最大单粒质量（WGRMX）的敏感性受环境的影响最大；各参数的敏感性与日均最低气温、日均最高气温、积温具有显著相关性，但由于海拔、纬度等因素的综合影响，模型参数敏感性在空间上不随纬度或海拔的变化呈现单一的变化趋势；RGRLMX在大理、牡丹江等站点出现单参数极度敏感的现象，揭示了模型的结构可能存在一定缺陷，在容易受低温冷害影响的地区应用时具有一定的局限性。

摘要:实时监测土壤游离氧化铁含量对于获取区域土壤理化特征数据、监测区域土壤环境具有重要意义。该研究基于HJ-1A 高光谱遥感影像，结合研究区土壤采样的游离氧化铁含量化验数据，分析遥感影像的反射率与土壤游离氧化铁含量的相关性，建立土壤游离氧化铁含量的多元线性反演模型，反演研究区表层土壤游离氧化铁含量。研究结果表明，HJ-1A高光谱遥感影像的反射率与研究区土壤游离氧化铁含量呈负相关性，且在第104波段达到峰值，相关系数为-0.455；利用反射率指数变换建立多元一次回归模型，模型的决定系数为0.837，均方根误差为1.59 g/kg；土壤中有机质对游离氧化铁含量反演精度影响的检验结果显示，研究区土壤的有机质对游离氧化铁含量的反演精度无显著影响。该研究为土壤游离氧化铁的光谱分析提供借鉴，为区域土壤生态环境监测提供数据支持。

摘要:为探究黑龙江省黑土区不同土地利用方式下土壤微生物多样性，该研究主要采用Biolog Eco微平板法，以荒地为对照，研究了黑龙江省中部和西南部黑土区玉米、水稻、大豆及土豆4种不同土地利用方式下土壤微生物多样性的变化。结果表明：1）可培养细菌的数量从大到小依次为土豆、水稻、大豆、玉米、荒地，但群落Shannon-Wiener多样性指数从高到低依次为：荒地（2.18）、玉米（2.11）、土豆（2.00）、水稻（1.73）、大豆（1.49）；2）不同利用方式下黑土区微生物碳源利用程度大致随培养时间的延长而升高，并且氨基酸、糖类以及聚合物类是黑土微生物代谢的最主要碳源；玉米地土壤微生物的Shannon-Wiener指数（3.18）、McIntosh指数（5.96）、丰富度指数（24.89）、及Simpson指数（0.95）比其他土地利用方式土壤微生物的多样性指数高，而水稻田土壤微生物的多样性指数最低，土豆、大豆与荒地土壤微生物的多样性指数间无显著差别；3）不同土地利用方式显著影响了土壤微生物群落碳源代谢多样性，并且对土壤微生物群落代谢特征起分异作用的主要碳源类型为糖类、氨基酸类和羧酸类，其中糖类尤为突出。该研究将有助于了解黑土区土壤微生物多样性与土地利用方式之间的关系，为黑土区农业的可持续发展提供一定的科学依据。

摘要:为探究重力恢复和气候试验任务（Gravity Recovery and Climate Experiment mission，GRACE）卫星数据在干旱研究中的应用潜力，该研究采用基于GRACE重力卫星数据的无量纲的标准化水储量赤字干旱指数（Water Storage Deficit Index，WSDI）对珠江流域2002-2017年进行干旱监测，通过将其和常用干旱指数与实际干旱质心轨迹进行对比，评估其在珠江流域的干旱监测效用。研究结果表明：1）2002-2017年期间，WSDI监测到的旱情与实际发生的旱情基本一致，GRACE重力卫星数据能捕捉到干旱事件的发生、发展和消亡以及其干旱特征；2）WSDI的时间变化及其对气候异常的响应与常用干旱指数吻合良好，具有有着较强的相关性，且能反映研究区长期的综合水分变化。除了SPI-3与SPEI-3外，其他常用干旱指数与WSDI的相关系数都在0.665以上，其中scPDSI相关指数最高，为0.803；3）WSDI与常用干旱指数在空间上描述的干旱事件的干旱质心轨迹基本一致，都能大致反映出了大范围干旱事件的干旱质心从东往西移动的现象。WSDI能从时间和空间上刻画出研究区水文干旱的演变规律，适用于大尺度水文干旱的监测与评估，具有明显的优势和应用潜力。

摘要:植被对生态环境稳定有着极其重要的意义，研究植被覆盖变化及驱动机制，可为区域生态保护工作提供参考。该研究利用2000-2019年MODIS/EVI数据，基于像元二分法获取植被覆盖度（Fractional Vegetation Cover，FVC），运用线性回归分析揭示了FVC变化规律，进一步利用重心模型分析了植被、气温和降水的空间变化过程。结果表明：1）2000-2019年新疆平均FVC值为0.255，空间分布差异明显，以极低覆盖度为主，极高覆盖度区域主要分布在西北部、北部以及南疆的绿洲地区。2）新疆FVC呈上升趋势，变化平稳。东疆波动较大，2015年FVC高于平均值近20%，其他地区FVC在平均值5%上下波动；全疆植被减少趋势区域占总面积的53.04%，极显著恶化区域占总面积的4.73%。3）从重心迁移分析，气温是新疆FVC空间变化的主要驱动因素，在经度方向上呈正相关（相关系数为0.734）；伊犁河谷地区植被重心和降水重心在经度方向上呈负相关（相关系数为?0.492）。新疆植被覆盖度低且分布不均匀，具有显著性变化（P<0.05）的像元主要分布在人类活动区域，好转区域面积大于恶化区域，生态恢复工作效果明显，在恶化区域应当继续加强植被保护工作。

摘要:天山北坡是中国农牧业发展基地，也是"一带一路"开发重点区域。气候变化和人类活动是影响天山北坡净初级生产力（Net Primary Productivity, NPP）的2个重要因素，定量评估气候变化和人类活动对天山北坡草场可持续性利用具有重要意义。该研究采用MODIS C6遥感数据、气象数据和野外实测数据，分析2004-2015年气候变化和人类活动对天山北坡NPP变化的影响。结果表明：2004-2015年天山北坡实际净初级生产力（Actual Net Primary Productivity, NPPA）介于128.67～170.49 g/(m2·a)之间，总体呈现增加趋势；西部区域NPPA年均值最高，天山北坡NPPA的主要供给区是中西部区域。天山北坡不同区域年均温度及降水量呈现明显差异，降水对NPPA的影响大于温度。同时，人类活动对NPP的影响（Human Activities on Net Primary Productivity, NPPH），总体上由负作用逐渐向正作用转变，正作用增强区域主要分布在奇台县、木垒县和天山北坡东部部分地区，负作用逐渐增强区域主要分布在奎屯市及乌苏市部分地区。

摘要:针对现有两波段光谱仪在实际应用中存在的植被指数单一、生长指标反演精度低等问题，该研究研发了一款便携式三波段作物生长监测仪CGMD303（Crop-Growth Monitoring and Diagnosis，CGMD）并于2018年7-9月开展了水稻田间试验研究。结果表明，CGMD303获取的植被指数与商用仪器ASD FieldSpec HandHeld2呈良好的线性相关关系，同时基于CGMD303构建的水稻生长监测模型可以有效预测叶面积指数、叶片干质量、叶片氮质量分数和叶片氮积累量，决定系数分别为0.85、0.72、0.45和0.68，相对均方根误差分别为0.21、0.32、0.13和0.39。CGMD303可以有效获取冠层光谱反射率，构建的水稻指标监测模型可以精确预测叶面积指数、生物量和氮素指标，可为水稻田间栽培工作提供决策依据。

摘要:基于深度网络的蔬菜叶部病害图像识别模型虽然性能显著，但由于存在参数量巨大、训练时间长、存储成本与计算成本过高等问题，仍然难以部署到农业物联网的边缘计算设备、嵌入式设备、移动设备等硬件资源受限的领域。该研究在残差网络（ResNet18）的基础上，提出了改进型的多尺度残差（Multi-scale ResNet）轻量级病害识别模型，通过增加多尺度特征提取模块，改变残差层连接方式，将大卷积核分解，进行群卷积操作，显著减少了模型参数、降低了存储空间和运算开销。结果表明，在PlantVillage和AI Challenge2018中15种病害图像数据集中取得了95.95%的准确率，在自采集的7种真实环境病害图像数据中取得了93.05%的准确率，在准确率较ResNet18下降约3.72%的情况下，模型的训练参数减少93%左右，模型总体尺寸缩减约35%。该研究提出的改进型Multi-scale ResNet使蔬菜叶部病害识别模型具备了在硬件受限的场景下部署和运行的能力，平衡了模型的复杂度和识别精度，为基于深度网络模型的病害识别系统进行边缘部署提供了思路。

摘要:在自然环境下对火龙果进行实时检测是实现火龙果自动化采摘的必要条件之一。该研究提出了一种轻量级卷积神经网络YOLOv4- LITE火龙果检测方法。YOLOv4集成了多种优化策略，YOLOv4的检测准确率比传统的YOLOv3高出10%。但是YOLOv4的骨干网络复杂，计算量大，模型体积较大，不适合部署在嵌入式设备中进行实时检测。将YOLOv4的骨干网络CSPDarknet-53替换为MobileNet-v3，MobileNet-v3提取特征可以显著提高YOLOv4的检测速度。为了提高小目标的检测精度，分别设置在网络第39层以及第46层进行上采样特征融合。使用2 513张不同遮挡环境下的火龙果图像作为数据集进行训练测试，试验结果表明，该研究提出的轻量级YOLOv4-LITE模型 Average Precision（AP）值为96.48%，F1值为95%，平均交并比为81.09%，模型大小仅为2.7 MB。同时对比分析不同骨干网络，MobileNet-v3检测速度大幅度提升，比YOLOv4的原CSPDarknet-53平均检测时间减少了160.32 ms。YOLOv4-LITE在GPU上检测一幅1 200×900的图像只需要2.28 ms，可以在自然环境下实时检测，具有较强的鲁棒性。相比现有的目标检测算法，YOLOv4-LITE的检测速度是SSD-300的9.5倍，是Faster-RCNN的14.3倍。进一步分析了多尺度预测对模型性能的影响，利用4个不同尺度特征图融合预测，相比YOLOv4-LITE平均检测精度提高了0.81%，但是平均检测时间增加了10.33 ms，模型大小增加了7.4 MB。因此，增加多尺度预测虽然提高了检测精度，但是检测时间也随之增加。总体结果表明，该研究提出的轻量级YOLOv4-LITE在检测速度、检测精度和模型大小方面具有显著优势，可应用于自然环境下火龙果检测。

摘要:改善根系结构提高作物的抗逆特性是保障粮食安全的有效途径。但传统破坏性取样根系测量方法费时费力，且破坏了根系的原位状态。为满足栽培和育种对根系信息的需求，亟需发展原位无损的根系测量方法。因此，该研究综述了相关技术的研究现状，以目前能够在田间应用的作物根系原位无损测量技术-探地雷达和电容法为例，系统分析总结了两者技术原理、当前应用情况、存在的关键问题以及未来研究方向等，研究认为，提高探地雷达测量作物根系的精度和证实电容法测量根系的可行性是未来研究主要的着力点。

摘要:为研究湿帘与地道结合的改进湿帘降温系统对妊娠母猪舍的环境特性，该研究采取现场测试的方法，选取河南地区某规模化母猪场妊娠舍为试验猪舍，对该猪舍夏季和冬季舍内热环境和空气质量环境进行测试和分析，结果表明：1）改进湿帘降温系统夏季对新风的平均降温功率增加了?84.4 kW，提高了25%的降温效果；冬季对新风的平均加热功率增加了121.6 kW且舍内无需供暖，87%以上的节能效果发生在地下风道前半程。2）试验猪舍舍内温湿度、风速分布均匀，且舍内温度波动低于3.7 ℃；综合猪舍母猪体感有效温度和呼吸频率等应激程度指标，母猪冬季处于舒适状态，夏季有轻度热应激状态现象。3）夏季和冬季舍内氨气（NH3）、二氧化碳（CO2）、和粉尘（PM2.5和PM10）的质量浓度分布均匀，且均小于国家标准规定的妊娠舍空气污染物浓度极限水平。综上所述，改进湿帘降温系统不仅降低妊娠母猪舍热环境调控的能耗并维持舍内空气质量环境良好，对建立环境友好型规模化母猪场具有积极意义。

摘要:为分析夏、冬季节层叠式笼养肉鸭舍不同位置环境参数的分布规律以及各环境参数对肉鸭出栏质量的影响，本研究以樱桃谷鸭为研究对象，对舍内48个测点进行整个生长周期的测定，以期为肉鸭养殖提供参考依据。结果表明：不同季节舍内不同位置的环境参数存在显著性差异。1）夏季水平方向上距离净道端27.3、45.3 m处温湿度与9.3 、63.3 m处温湿度相比显著降低（P<0.05），9.3 m处风速显著低于其他测点（P<0.05），氨气及二氧化碳浓度由净道端至污道端呈上升趋势；垂直方向上，中层温湿度显著高于上、下层（P<0.05），上层风速显著高于中、下层（P<0.05），下层氨气及二氧化碳浓度较高。2）冬季水平方向上1～3周龄时温度由净道端至污道端呈下降趋势，4～5周龄时温度呈上升趋势，而45.3 m处风速达到最低，氨气和二氧化碳浓度均值达到最大；垂直方向上，中层温度、氨气及二氧化碳浓度显著高于上、下层（P<0.05），中层风速显著低于上、下层（P<0.05）。3）夏、冬季节鸭舍中层平均体重略低于上、下两层，后端平均体重略低于前端。4）相关分析结果表明，夏、冬季节温度与相对湿度呈极显著负相关（P<0.01），风速与氨气浓度及二氧化碳浓度呈极显著负相关（P<0.01），氨气浓度与二氧化碳浓度呈极显著正相关（P<0.01）；夏季相对湿度与肉鸭出栏质量呈显著负相关（P<0.05）。该结果建议根据舍内环境参数分布规律，对通风弱区进行定点通风、加大笼间距或者更换冬季供暖设备等，从而提高舍内气流分布的均匀性，降温除湿，减少有害气体的集聚，为肉鸭提供良好的生长环境。

摘要:为了优化羊粪好氧堆肥的工艺条件，研究初始含水率对羊粪堆肥腐熟度及污染气体排放的影响。该研究以高湿新鲜羊粪为堆肥原料（含水率为75%），添加玉米秸秆调节初始物料含水率分别为70%、65%、60%和55%，堆肥在60 L密闭发酵罐中共持续35 d。结果表明：75%含水率羊粪堆体单独不能顺利启动升温，且在试验期间释放了大量的甲烷和氧化亚氮等温室气体，在所有处理中产生的总温室效应最大（41.4 g/kg）。玉米秸秆与羊粪联合均能成功启动堆肥过程，且堆肥产品均可以达到无害化卫生要求和腐熟标准。其中初始含水率为65%时，堆体不仅高温期持续时间长，且有机质降解程度高，物料干质量降解率达45%，同时比其他处理可降低4.81%～16.99%的总氮损失和7.56%～48.62%的总温室气体排放量。因此，在羊粪和玉米秸秆联合堆肥时，初始含水率65%左右为最佳条件。

摘要:利用黑水虻处理猪粪为一种高效的环境友好型的技术，但猪粪中重金属的含量对黑水虻的转化产生影响。该研究在30 ℃环境下猪粪中接种7日龄的黑水虻幼虫，研究黑水虻的生长和对猪粪的转化效率，以及猪粪中的重金属（Cu、Zn、Cr、Cd、As）在黑水虻虫体和虫粪中的变化情况。结果表明：在8 d的生长过程中，0~2 d时，生长速率最慢，4~6 d时生长速率最快，在第8天时虫体干质量最高。黑水虻对猪粪的转化率随着时间的延长而增加，在第6天时达到了最大11.5%，而到第8天时下降。在转化过程中虫体中Cu、Cr、As的浓度随着黑水虻幼虫生长降低，在第8天时，虫体Cu、Cr、As浓度较第2天分别降低了24.5%、21.7%、33.1%。Cd含量随着黑水虻幼虫生长增加，在第8天时，虫体Cd浓度较第2天增加了75.3%。Cu、Cr、As、Cd在虫粪中浓度的变化同虫体变化相反。Zn在虫体和虫粪中含量没有发生显著变化。在第8天时虫粪中的Cd含量显著低于猪粪，而Cu、Cr、As、Zn含量与猪粪比没有显著差异。黑水虻幼虫对猪粪中Cd的富集系数最高，达到了3.8，其余都小于1，各重金属的富集顺序从大到小依次为Cd、Zn、Cu、Cr、As。转化后Cu、Cr、As、Zn有83.6%～92.7%分布于虫粪，而Cd有49.8%～69.7%分布于虫粪，30.3%～50.2%分布于虫体。转化后Cu、As的生物活性提高，Cr、Cd的生物活性降低，Zn的生物活性没有明显的变化。研究结果为畜禽粪便的黑水虻生物转化提供参考。

摘要:为研究CeO2添加对生物质催化气化制氢特性的影响，该研究采用分级气化系统分析了不同CeO2/Fe2O3比例（Ce∶Fe摩尔比为0∶1、3∶7、5∶5、7∶3、1∶0）双金属催化剂对纤维素水蒸气催化重整制氢气体产物产量、组成以及催化剂的结构演变特性的影响。结果表明，CeO2/Fe2O3催化剂在制氢反应中的催化性能明显优于纯CeO2或Fe2O3催化剂，当Ce∶Fe摩尔比为3∶7时，在800℃下氢气的最大产率为21.63 mmol/g（以纤维素计，下同）；当温度大于等于800℃时，催化剂氧化还原反应后可生成CeFeO3，且CeFeO3的存在对纤维素水蒸气气化过程有促进作用。CeO2的引入提高了催化剂的氧化性能和稳定性，提高了使用寿命。该研究对生物质气化机制的深入理解具有一定的指导意义。

摘要:为探究水车式增氧机驱动下方形圆切角养殖池内污物汇集规律与流场分布特性，该研究通过物理模型试验研究了水车式增氧机在不同布设角度θ（θ为叶轮轴线与养殖池中线组成的锐角）、布设距离比d/a（d为叶轮轴线中点与最近池壁之间的距离，a为池壁边长）以及驱动流速v对方形圆切角养殖池内污物汇集与流场特性的影响。试验通过相机采集池底污物分布图像、声学多普勒流速仪测量养殖池内流场分布，利用MATLAB软件处理分析污物图像以及流速数据。结果表明：在池内形成有效水平环流是污物向池心汇集的首要条件，但水车式增氧机布设角度、布设距离比和驱动流速都影响池内有效环流的形成；在水车式增氧机靠近池壁布设工况下，其与池壁的夹角设置为70°时，集污效果最优；在水车式增氧机远离池壁布设工况下，其与池壁的夹角设置为45°时，集污效果最优，随着布设距离比的增加，中心集污效果增强，但是圆切角周边出现集污死角；水车式增氧机驱动流速影响养殖池内污物汇集，而且只有在水车式增氧机布设距离比和布设角度都合适的工况下，增加驱动流速，才能增强污物汇集效果。研究结果可为方形圆切角养殖池内水车式增氧机的布设方式提供参考与依据。

摘要:探索耕地压力与农村贫困的内在关系，对于基于耕地资源视角下的农村贫困治理具有重要的意义。该研究在实地调研数据的基础上，以云南省镇沅县109个行政村为研究单元，运用加权求和法、耦合度协调度模型等研究方法，对耕地压力与农村贫困的耦合关系进行研究。结果表明：1）镇沅县村域尺度耕地压力指数与农村贫困指数均较高，利用ArcGIS10.2平台对空间分布进行刻画，呈现"中部低、东西部高、南北部次高"的特点；2）耕地压力与农村贫困耦合水平较高，耦合度值C达到0.79，空间格局特征表现为：呈现区域整体高度耦合状态，耦合程度由中部地区向东西部逐渐降低，呈现"山脊"结构特征，即中部耦合程度高，两边耦合程度低。耦合水平空间关联格局显示，高-高集聚区主要分布于恩乐镇，低-低集聚区主要分布于振太镇；3）耦合协调度结果显示，镇沅县主要以勉强协调、轻度协调和中度协调3中类型为主，空间分布呈现出整体协调、局部失调的特征，空间关联格局呈现高-高集聚区集中于振太镇，低-低集聚区集中于恩乐镇的特点。4）耕地压力与农村贫困具有双向倒逼与胁迫关系，一方面耕地压力增大会加剧农村贫困程度，另一方面农村贫困又会提高耕地压力。

摘要:中国是世界核桃种植面积和产量第一大国，高营养和经济附加值的核桃精深加工产品需求量日益增加，因而核桃具有广阔的综合开发利用前景。核桃分级、破壳取仁和壳仁分离是初加工流程中最为关键的3个环节，而且是核桃精深加工必备的前道工序。然而传统的手工作业方式及功能简单的核桃初加工装置无法满足食品工业对核桃高品质及批量化要求，严重制约核桃产业的发展。因此，加大核桃初加工关键技术及装置的研发力度势在必行。对于核桃分级，以尺寸特征为基础，锥辊式、栅条式、筛网式、视觉成像式是分级装置的4种原理。基于分级原理，分类总结分级装置现状及其应用特点；不同类型装置的多因素性能试验可得到各自优化参数组合。对于重点环节破壳取仁，核桃相应物理特性是破壳装置设计的重要依据，如球度、壳厚、含水率等直接影响核桃壳、仁的机械性能，分类总结表征不同物理特性的参数值范围。基于物理特性，挤压式、碰撞式、气爆式是核桃破壳的3种主要原理，分类总结核心破壳机构特征及其应用，并重点介绍了3种创新型破壳装置与工作原理。多因素性能试验可优化各类型装置主要影响因素的参数组合。对于壳仁分离，风选式是目前相关装置的主要应用原理，核桃混合壳仁形态特征及物理参数是设置风速和风向的主要依据；在风选式壳仁分离机理的基础上，分类总结多种壳仁分离装置及各自多因素性能试验下的优化参数组合。该研究通过对核桃初加工3个关键环节各自对应的核桃物理特性、工作机理、装置及其性能优化试验进行系统性总结和综述，期望加深对核桃初加工过程的理解，为提升核桃加工水平提供理论依据与技术支持。

摘要:为了研究冷冻猪肉在高真空度下（100 Pa）解冻过程中温度分布和解冻速率的变化规律以及解冻对产品品质的影响，以空气自然解冻为对照，采用有限元分析软件COMSOL Multiphysics，建立猪肉三维数学模型对真空解冻过程进行了数值模拟计算，并与试验结果进行对比，验证了解冻模型的可靠性，为真空解冻的理论研究提供了参考。结果表明：真空解冻和空气解冻模拟所得时间分别为8.90 h和27.30 h，而试验测得结果分别为8.83 h和28.40 h，真空解冻速率明显快于空气解冻，而且两者模拟结果与试验结果误差分别为0.79 %和4.03 %，误差均较小；真空解冻后猪肉的保水性（解冻损失率和蒸煮损失率）、pH值和质构性（硬度、弹性、咀嚼度等）均优于空气解冻（P < 0.05），即与空气解冻相比，真空解冻能更好地保持冷冻猪肉解冻后的品质。该结果对猪肉真空解冻的深入研究也有一定的参考意义。

摘要:芽孢是最难被杀灭的微生物，会造成食品腐败和食物中毒。食品工业上常采用100 ℃以上的高温来杀灭食品中的芽孢，但高温热处理会大大影响食品的营养和感官品质。为找到在较低温度下杀灭芽孢的方法，该研究采用5个不同处理的芽孢悬浮液（单独80 ℃热处理、100 mg/L Nisin处理、500 mg/L Nisin处理、80 ℃结合100 mg/L Nisin处理、80 ℃结合500 mg/L Nisin处理）对芽孢的杀灭效果，研究并探讨了杀菌机理。采用平板计数法、荧光偏振法、分光光度法和流式细胞术对Nisin协同较低温度的热处理后枯草芽孢杆菌芽孢的存活率、内膜流动性、吸光度值及内膜通透性进行了研究。研究发现：单独80 ℃热处理和单独使用Nisin均无法杀灭芽孢，但是80 ℃热处理与Nisin结合时能够对芽孢产生杀灭作用。80 ℃结合500 mg/L Nisin处理20 min后，芽孢存活浓度下降约1.4 lg（CFU/mL）。80 ℃结合500 mg/L Nisin处理20 min后，芽孢悬浮液荧光偏振度显著降低（P< 0.05），表明芽孢内膜流动性大幅增加；在此处理条件下芽孢的内容物释放程度最大，直观表现为吸光度值显著降低（P< 0.05）。80 ℃结合Nisin处理后，芽孢内膜通透性显著增加（P< 0.05），并且Nisin浓度越高，芽孢内膜通透性越强。试验结果表明：80 ℃结合不同浓度Nisin处理能提高芽孢内膜流动性和通透性，能有效杀灭细菌芽孢。Nisin能降低细菌芽孢耐热性，有利于减少热杀菌处理对食品的负面影响。

摘要:在平板菌落计数过程中，菌落与背景区域类似的颜色会干扰菌落的准确计数。为了准确测定细菌数，该研究利用高光谱图像技术捕捉成分差异引起的菌落与背景区域光谱特征，并结合化学计量学方法对平板的菌落进行分割并实现计数。采集枯草芽孢杆菌菌落平板的高光谱图像，提取菌落、背景区域的高光谱信息；利用遗传算法结合最小二乘支持向量机建立菌落区域/背景区域判别模型；随后，将菌落平板高光谱图像中每一个像素点对应的光谱信息代入判别模型以判断属于菌落的区域，模型的识别率为97.22%；最后，利用特征波段下的高光谱图像实现菌落的分割及计数，计数平均相对误差值为4.2 %，用时约为10 min。相比较于计算机视觉计数法，菌落计数法的平均相对误差降低了49.4%，结果表明建立的方法有望成为一类新的准确平板菌落计数方法。