摘要:针对现有蓖麻收获装备采摘损失率较高、对低矮植株收获适应性差的问题，该研究结合蓖麻植株的生理特性，设计一种圆盘切割式蓖麻采摘装置。该装置配套于水稻或玉米联合收获机，通过双圆盘刀对蓖麻植株进行切割分离，再经过收割机的清选完成蓖麻收获。通过对装置关键部件的受力及作业原理分析，设计其关键结构参数。并以割茬高度差和采摘损失率为评价指标，以刀盘结构类型、刀盘转速、前进速度为试验因素进行三因素三水平的正交试验，在保证割茬高度差的前提下，以采摘损失率为主要指标，利用综合平衡法确定较优参数组合。田间验证试验表明：刀盘结构类型为波浪形，刀盘转速为600 r/min，前进速度为1.1 m/s时，平均割茬高度差为0.85 mm、平均采摘损失率为3.13%，切割过程平稳、损失率低，对种植农艺适应性好，满足蓖麻收获的田间作业要求。该研究可为蓖麻收获装备的研究和设计提供参考。

摘要:针对国内蚕豆机械化收获作业中存在的含杂多、损失大、破碎高等难题，该研究对集切割、输送、脱粒、清选、收集于一体的蚕豆联合收割机的关键部件进行设计。首先对4DL-5A型蚕豆联合收割机关键部件进行设计与分析，确定割台装置、脱粒装置、清选装置主要工作参数，然后采用二次正交旋转组合试验方法设计试验并用Design-Expert进行数据处理，以含杂率、损失率、破碎率作为响应指标，重点研究4DL-5A型蚕豆联合收割机收获作业中前进速度、滚筒转速和风机转速对响应指标的影响规律，建立含杂率、损失率和破碎率的回归数学模型，通过响应曲面方法分析各因素交互作用影响，对回归模型进行多目标优化，得出4DL-5A型蚕豆联合收割机作业参数的最优组合为：前进速度0.57 m/s，滚筒转速400.45 r/min，风机转速1 265.16 r/min，此时，含杂率3.23%，损失率3.00%，破碎率2.72%。对优化参数进行田间试验验证，测得含杂率3.49%，损失率2.87%，破碎率2.83%，与优化值相对误差分别为8.05%、4.33%、4.04%，结果较吻合。该研究结果可为蚕豆联合收割机设计、结构改进和作业参数调整提供参考。

摘要:农机跨区作业是提升农机利用率、实现小农户和现代农业发展有机衔接的重要途径。该研究基于16 938台雷沃小麦联合收割机2020年5-6月作业数据，从省、市、县尺度揭示了全国小麦联合收割机跨区作业空间流动规律。首先运用大数据分析方法实现小麦联合收割机跨区作业空间流动可视化，考察跨区作业流量、时空及首位联系格局；然后运用社会网络分析法从网络密度、中心性以及群组聚类等维度探究了小麦联合收割机跨区作业网络结构及内部特征。结果表明：1）不同尺度下小麦联合收割机时空分布格局存在异质性。随尺度细化，小麦联合收割机流量依次呈现块状、带状、核心聚集形态，形成"河南-河北-山东"为主的省级三角形空间格局和以南阳、驻马店、咸阳、西安为核心的散射状市级空间格局，中短距离地区间联系强度逐渐增强。2）"三夏（夏收、夏种、夏管）"农忙期间小麦联合收割机作业重心随小麦成熟期大规模自南向北移动，作业规模整体呈现"M"形并在5月中下旬至6月中上旬达到高峰。3）河南既是小麦联合收割机主要输出地，也是主要跨区作业目的地，但作为目的地的空间指向性更强。4）跨区作业网络在省级层面联系程度最紧密，河南、河北及山东居于网络中心，南阳、驻马店、周口、商丘、保定、聊城、菏泽、邯郸等市中心性较强。5）在若干子网络中，河南、河北省内跨区作业为主的分组作业规模最大，平均跨区距离分别为248和238 km，以其为中心形成的县级凝聚子群联系最密切。该文研究结果系统揭示了全国小麦联合收割机跨区作业的时空流动特征及作业网络结构特征，不仅有利于在宏观上把握农机跨区作业空间流动规律，还有利于机手、农机企业和政府优化行为决策，提高跨区作业调度及组织效率。

摘要:针对在中东大西洋海域作业的远洋中型单拖渔船缺乏捕捞小型中上层鱼类手段的现状，该研究通过分析大型中层拖网和中国近海大网目拖网的结构特点和水动力参数，综合大型中层拖网和近海大网目拖网的设计参数，优化设计了网口网目尺寸为12 m、网口周长分别为552、456和360 m 共3个规格的试验网，并进行模型试验和海上生产试验。结果表明：在拖速为2.31 m/s时，模型试验测得552型试验网（网口周长552 m）在L/S袖端间距L与长纲长度S之比为0.35、0.40、0.45 3种水平下的平均阻力为151.82 kN，网口高度为28.74 m；456型（网口周长456 m）的平均阻力为135.60 kN，网口高度为24.96 m；360型（网口周长360 m）的平均阻力为70.76 kN，网口高度为20.20 m。试验船在中东大西洋海域生产试验时，552型试验网平均拖速为2.06 m/s，平均每小时产量为0.13 t，456型试验网平均拖速为2.26 m/s，平均每小时产量为0.77 t，360型试验网平均拖速为2.52 m/s，平均每小时产量为1.13 t。中型拖网渔船使用中层拖网捕捞游泳能力较强的小型中上层鱼类，需要较高的拖速，作业拖速为2.31～2.57 m/s时产量较好。试验网具部分（不计网板、曳纲）的功率消耗占主机额定功率的11%～16%。研究结果有助于设计适合中国远洋中型拖网渔船的中层拖网。

摘要:为了揭示超声波高频振动条件下农机触土部件与土壤的相互作用力学特性，构建了该条件下农机触土部件运动理论模型，基于所建模型，分析了高频振动条件下触土部件与土壤间相互作用中的接触分离条件和冲击碎裂效应，理论上解析了超声波振动条件下触土部件碎土与降阻机理。设计建立了超声波振动触土部件土槽试验系统，试验研究了超声波高频振动条件下触土部件工作阻力和碎土特性。试验结果表明，超声波振动激励下，触土部件工作阻力比无振动状态明显降低，土壤硬度越大，其降阻率越高，当土壤硬度由1 MPa增加到4 MPa时，降阻率从22%上升到43%；在土壤含水率15%～30%范围内，含水率越低，降阻率越大，当含水率超过30%后，随含水率的增加，降阻率略有增大。由于超声波高频振动激励下工作的触土部件对土壤的冲击碎裂和能量传递作用，能够使其瞬时工作阻力的波动稳定性得到改善和获得更强的碎土作用。在土壤硬度为1 MPa时，工作阻力的波动稳定性改善不显著，随土壤硬度的增大，工作阻力波动度降低率明显增加，当土壤硬度为2.5和4 MPa时，对应工作阻力波动度降低率达37.1%和54.3%。该研究可为高频低幅振动农机触土部件应用方案的实施提供技术支撑。

摘要:秸秆还田对于培育地力、提高作物品质与产量具有重要意义，然而在中国南方水稻种植区稻麦轮作耕作方式下，小麦秸秆还田后出现了水稻田面水质恶化的问题。该研究设置不同秸秆还田以及不同进气量的微纳米加气灌溉6个处理，开展水稻盆栽试验，观察分析水稻生育期内稻田水化学指标以及氮磷损失的变化规律。结果表明：水稻田面水与渗漏水中化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）浓度以及氮磷浓度的起伏变化主要受施肥因素影响；秸秆还田条件下水稻田面水COD浓度、总氮（Total Nitrogen，TN）浓度、铵态氮（NH4+-N）浓度、硝态氮（NO3--N）浓度均有所提升，总磷（Total Phosphorus，TP）浓度有所降低；水稻渗漏水COD浓度、NH4+-N浓度在秸秆还田后会有所升高，TN浓度、NO3--N浓度会有所降低；微纳米加气灌溉有利于降低秸秆还田后稻田水的COD浓度、TN浓度、NH4+-N浓度，其最优去除率可达19%、31%、45%。秸秆还田有利于提高稻田氮磷利用率，但是会增加氮素损失量，微纳米加气灌溉可以有效减少小麦秸秆还田后稻田的氮磷损失量，综合考虑改善稻田水COD浓度、减少氮磷损失以及保证水稻产量，推荐使用0.7 L/min进气量的微纳米气泡水对小麦秸秆还田后的水稻进行灌溉。该研究结果可为秸秆还田条件下稻麦轮作区水稻灌溉管理提供理论和技术指导。

摘要:为了探究秸秆生物反应堆对寒冷地区温室葡萄根系周围土壤微环境及生长的影响，在温室内开展了葡萄秸秆生物反应堆栽培试验，共设计了4个处理（秸秆2.4×104 kg/hm2+发酵菌种配比2‰、秸秆3.6×104 kg/hm2+发酵菌种配比2‰、秸秆2.4×104 kg/hm2+发酵菌种配比3‰、秸秆3.6×104 kg/hm2+发酵菌种配比3‰），并以常规栽培作为对照。结果表明：1）在葡萄行间设置秸秆生物反应堆的当年，地温得到了明显提升，且生物反应堆中发酵菌种配比越高，则秸秆在前期发酵越快，地温变幅越大，但秸秆生物反应堆处理对下一年地温的影响微小；2）葡萄行间秸秆生物反应堆处理可以有效提高土壤中细菌和真菌数量，且反应堆中秸秆用量较高的处理（3.6×104 kg/hm2）对应的土壤细菌数量与秸秆用量较低的处理（2.4×104 kg/hm2）之间的差异达到显著水平（P<0.05），但秸秆生物反应堆处理对土壤放线菌的影响相对较小；3)在秸秆生物反应堆处理的当年，土壤脲酶活性大幅升高，增幅在38.5%～68.4%，但在下一年其活性相对稳定，而土壤蔗糖酶的活性却表现出持续升高的趋势，且在反应堆中秸秆用量相同的条件下，生物发酵菌种配比为2‰和3‰处理之间的差异并不显著（P>0.05）；4)在葡萄行间设置秸秆生物反应堆，可以有效提高葡萄根系活力和产量，在处理的当年，葡萄产量增幅为11.5%～17.2%，且还能促进下一年增产，增幅为9.6%～15.7%。综上，在葡萄行间设置秸秆生物反应堆处理后，根系周围土壤微环境得到明显改善，对葡萄生长产生了积极的效应，且生物反应堆中秸秆用量为3.6×104 kg/hm2、发酵菌种配比为2‰时处理效果较佳。该研究结果对寒冷地区温室葡萄生产具有一定的指导意义和参考依据。

摘要:为探究中国东北地区日光温室种植条件下滴灌水肥一体化对葡萄生长、产量和水肥利用效率的影响，以3年生的"醉金香"葡萄为供试材料，2017－2019年在日光节能温室中开展了水肥一体化试验。试验设置3个灌水水平（W1～W3）：W1～W3灌水控制下限分别为田间持水率的50%、60%、70%，灌水上限统一为田间持水率的90%，设置3个施肥水平：低肥F1（60%CK）、中肥F2（75%CK）、高肥F3（90%CK）和对照（CK，灌水控制上下限为田间持水率的80%～90%、施肥量为N-P2O5-K2O为260-119-485 kg/hm2），共计10个处理。结果表明：1）果实膨大期是水肥一体化对新梢生长调控最为主要的时期，其与开花坐果期也是利用水肥对葡萄叶面积指数进行调控最关键的时期。对于生长指标而言，W3F1、W2F3、W2F2等处理均为相对于CK的正向处理，即优于该处理或与该处理无显著性差异（P>0.05）。2）W3F2、W3F1、W2F3、W3F3等处理的叶片净光合速率和蒸腾速率均是相对于CK的正向处理。瞬时水分利用效率变化范围在1.60～3.74 μmol/(mmol)之间，W2F2、W3F1、W3F3均为相对于CK的正向处理。3）灌水和水肥交互作用对产量的影响达到极显著水平（P<0.01）。W3F2、W3F1、W3F3、W2F3处理为相对CK的产量正向处理，过高的灌溉、施肥水平会导致葡萄水分利用效率和肥料偏生产力的显著降低。W1F2、W3F1处理下，水分利用效率和肥料偏生产力分别达到最大值。综合考虑，W2F3处理可在保证肥料偏生产力未产生下降的同时，生理指标、产量、水分利用效率达到与最优水平无显著性差异，推荐作为该研究最优处理，即灌水控制上下限为田间持水率的60%和90%，施肥量为CK的90%，可在节水21.19%～23.27%，节肥7.52%的基础上，实现稳产型温室葡萄生产。研究为温室葡萄，特别是中国东北冷寒区温室葡萄水肥一体化下最优灌溉施肥模式提供参考。

摘要:微喷带灌溉具有节水省工、价格低廉、对动力要求低等优点。大田灌溉过程中，作物各生长期株高不同，各器官对水滴打击的耐受度不同，会对微喷带灌溉效果产生影响。为探究微喷带水量空间分布影响因素，该研究使用激光雨滴谱仪测量微喷带喷洒水滴的直径、个数和灌水强度，分析喷射角度（40°、60°及两孔组合）和工作压力（20、24、28和32 kPa）对水滴直径及分布的影响。结果表明：1）40°时的灌水强度峰值在17.9～23.0 mm/h，工作压力增大时灌水强度峰值波动不大。喷射角度为60°时，灌水强度峰值随着工作压力的增大逐渐降低。两孔组合灌溉时，微喷带的灌水强度与单孔相比略有增高，存在两个峰值。2）同一喷射角度下，水滴直径会随着工作压力的增大而减小；相同工作压力下，随着喷射角度的增大，微喷带喷洒水滴的直径分布范围略有减小。3）喷射角度和工作压力均会影响喷洒水滴在空间上的粒径分布，喷洒水滴直径分布范围为0～2.50 mm，占比较多的水滴直径集中在0.45～1.25 mm。该研究着重探究微喷带喷洒水滴的灌水强度和直径的空间分布，以期为微喷带的合理设计和推广应用提供基础理论支撑。

摘要:针对当前无人机热红外遥感提取冠层温度不准确、监测作物水分胁迫状况精度不高的问题，该研究以不同水分处理的拔节期夏玉米为研究对象，利用无人机获取试验区域热红外和可见光图像资料，分别采用Otsu算法、EXG-Kmeans算法和Otsu-EXG-Kmeans算法获取冠层区域图像，并对提取结果进行精度评价，而后采用最优算法求得对应作物水分胁迫指数（Crop Water Stress Index，CWSI），通过分析CWSI同土壤含水率相关关系以及CWSI日平均变化趋势来监测玉米水分亏缺状况。结果表明：1）相比于其他方法，Otsu-EXG-Kmeans算法对冠层温度提取精度更高（用户精度为95.9%），提取的冠层温度更接近实测温度（r=0.788），可以准确获取图像冠层温度。2）相比于冠层温度，CWSI与土壤含水率的相关性更高（r= -0.738），CWSI日平均变化趋势更符合实际情况，可更加精确地监测玉米缺水状况。该研究为无人机遥感精准监测作物水分胁迫状况提供参考。

摘要:不同地表条件下土方量估算对土壤侵蚀量监测以及高标准农田工程建设具有重要意义，但基于地基激光雷达（Terrestrial Laser Scanning，TLS）的估算精度尚需求证。在江西省鹰潭市红壤生态实验站获取了7种不同地表条件下（植被覆盖度、砾石含量、地形起伏）填/挖土前后两期TLS数据，采用移动曲面拟合滤波与反距离加权插值方法计算填/挖土方量并验证，分析了TLS测站数量、位置与点云间距对计算精度的影响。结果表明：1）TLS在不同地表条件下估算土方量误差为1.69%～18.17%；2）在保证土方量计算精度的前提下，植被覆盖度分别小于1%、20%～30%的样方可将测站数量减少至2和3个，低地势测站位置更有利于获取地表完整信息；3）TLS计算土方量的精度随点云间距增加而降低，近地表无覆盖、有覆盖的样方最优点间距分别为1～8和1～4 cm。研究为估算厘米级土体三维时空变化研究提供技术支持，为TLS野外观测设置提供依据。

摘要:为了进一步提升基于离散元法对免耕作业机具与土壤互作关系研究的准确性，以华北麦玉两熟区免耕壤土为研究对象，基于离散元软件（Discrete Element Modeling，DEM）扩展的The Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion非线性弹塑性接触模型开展常年免耕农田土壤离散元仿真模型参数标定研究。应用Plackett-Burman 设计敏感性分析试验，选择对土壤压板试验沉陷量影响显著的关键参数（即土壤颗粒恢复系数、土壤颗粒-颗粒静摩擦系数、土壤颗粒表面能和土壤颗粒-颗粒塑性变形比），以土壤压板试验沉陷量为评价指标，应用Box-Behnken 试验建立了沉陷量与4个显著性参数的二次多项式回归模型，以物理试验得到的实际沉陷量6.2 mm为目标值，对显著性参数进行寻优，得到最优组合为：土壤颗粒恢复系数为0.47，土壤颗粒-颗粒间静摩擦系数为0.62，土壤颗粒表面能为6.12 J/m2，土壤颗粒塑性变形比为0.41。最后通过标定优化的参数进行土壤颗粒应力传递试验，与室内试验结果对比发现，仿真的土壤颗粒接触传力特性与实际土壤压实过程中应力传递差别较小，误差范围在9.21%以内，并对比分析仿真和实测的土壤应力传递特性曲线的拟合情况，两者之间的决定系数R2为0.91，表明两条曲线的拟合相似度较高，验证了免耕土壤参数标定的准确可靠，参数标定后的离散元免耕土壤模型精确度高。研究可为快速构建免耕模式下的土壤离散元模型及免耕农机装备优化提供技术支撑。

摘要:近年来，高山峡谷区地质灾害频频发生，给人民生命和财产安全带来严重威胁。针对现有地质灾害评价方法存在地质灾害数据时效性差、不准确以及需进行大量评价因子权值计算等弊端，该研究提出一种联合SBAS-InSAR（Small Baseline Subsets- Interferometric Synthetic Aperture Radar）和PSO-BP（Particle Swarm Optimization-Back Propagation）算法来对高山峡谷区地质灾害危险性进行评价的方法。首先利用SBAS-InSAR技术获取得到研究区升降轨形变量，引入高分辨率影像等作为辅助识别，得到研究区地质灾害数据；然后，选取高程、坡度、升降形变速率等12个评价因子与是否为高危险区构建PSO-BP模型，对模型进行训练、验证并保存模型；利用保存好的模型得到研究区的地质灾害指数，通过ArcGIS自然间断点分级法结合专家参与进行危险性分级，最终得到研究区地质灾害危险性评价结果。试验结果表明：利用升降轨结合的方式对高山峡谷地质灾害进行识别，避免了单一轨道存在SAR成像几何畸变造成部分地质灾害不能识别或识别结果不全面等问题；利用SBAS-InSAR技术并结合高分辨率影像等辅助信息，可有效识别出活跃的泥石流、滑坡、崩塌和潜在地质灾害，解决了现有地质灾害点数据源时效性差、不准确等弊端；利用PSO-BP算法能跳过大量评价因子权值计算等弊端；为验证该研究方法的有效性，选择信息量法和组合赋权法进行定量和定性比较，结果表明，该研究方法有效的提高了地质灾害危险性评价的准确度，信息量法、组合赋权法和该研究方法的AUC（Area Under The Curve）值分别为0.694、0.721、0.785，准确率为73.3%、76.2%、79.8%。利用该方法能更为有效的对高山峡谷区地质灾害进行危险性评价，为防灾减灾事业及政府部门决策提供参考。

摘要:淮河流域是中国农业旱涝灾害发生最为频繁的地区之一。研究该区农田旱涝时空格局特征，建立主要粮食作物农田旱涝动态监测方法，并提升其时效性与精细化水平，能为区域农田水资源合理调配提供参考。该研究选取1971-2020年淮河流域173个气象站点逐日气象观测数据和土壤水分数据，针对区域土壤及主要种植作物相关特性，优化了农田水分收支项，并计算了站点日尺度标准化前期降水蒸散指数（Standardized Antecedent Precipitation Evapotranspiration Index，SAPEI）。对SAPEI在淮河流域农田旱涝监测中的适用性进行评价，同时基于SAPEI分析了淮河流域50 a农田旱涝时空特征。结果表明：基于三参数log-Logistic概率分布拟合方法适用于淮河流域SAPEI的计算。SAPEI能较真实地反映面上逐日农田旱涝变化，有93%样本计算的Kappa系数超过0.6，与实际田间土壤墒情旱涝等级一致性程度达到高度一致或者几乎完全一致。基于SAPEI的旱涝时空分布特征显示年平均SAPEI呈上升趋势，总体表现出干旱趋于缓和；冬小麦生育期呈下降趋势，在1992年发生突变，由正常逐渐转变为偏旱；一季稻生育期正负波动明显；夏玉米生育期呈上升趋势，其中2001-2010年指数持续大于0，处于明显偏湿时段。从空间分布来看，流域大部分站点干旱呈现缓和趋势。SAPEI在淮河流域农田旱涝监测中具有较好的适用性，基于该指数开展旱涝监测和评估，能有效预防并减轻农田旱涝对作物影响，并为防灾减灾措施的制定提供决策依据。

摘要:针对当前育种群体小麦条锈病表型分析手段单一、效率低下等问题，该研究提出了一种基于无人机低空遥感和多光谱成像技术的群体小麦田间条锈病高通量表型动态分析方法。该方法利用无人机采集自然发病的育种群体小麦（共600个样本，516个基因型）冠层多时相的光谱图像，并提取22个植被指数作为后续分析的表型，同时按照发病后的时间顺序与传统条锈病人工鉴定标准记录条锈病发病阶段和发病严重度数据；使用随机森林算法建立22个光谱植被指数同条锈病发病阶段与病害严重度的分类模型，并筛选出对上述两个分类问题敏感的植被指数；同时，使用随机蛙跳算法对特征进行筛选以降低仅使用随机森林算法对特征筛选的偶然性，并将随机蛙跳算法给出被选择概率排名在约前1/3的特征作为SVM算法的输入，构建发病阶段与病害严重度模型以验证随机蛙跳算法对特征筛选的有效性；综合两次特征选择的结果，分别筛选出对发病阶段和病害严重度敏感的3个植被指数，并基于这些指数响应的时间序列分析了群体中6个参考品种发病动态的差异。对条锈病发病阶段的分类模型构建中，随机森林和SVM模型测试集的F1分数分别为0.970和0.985；对条锈病严重度等级分类中，二者的F1分数为0.741和0.780，表明通过所建立的模型可以实现对群体小麦发病阶段和病害严重度等级的分类，且随机森林算法和随机蛙跳算法都能够筛选出对条锈病发病阶段和病害严重度敏感的特征。筛选出的差分植被红边指数（Difference Vegetation Index - Rededge，DVIRE）的响应对病害胁迫较为敏感，可用于同时描述田间条锈病发病阶段和严重度。该研究提出的高通量表型分析方法，基于无人机成像光谱提取的植被指数对群体小麦田间条锈病进行时间序列动态分析，能够精准量化群体小麦受条锈病胁迫状态，并可为其他作物抗病育种的表型分析提供一定的参考。

摘要:小麦是世界上重要的粮食作物，其产量的及时、准确预估对世界粮食安全至关重要，小麦穗数是估产的重要数据，因此该研究通过构建普适麦穗计数网络（Wheat Ear Counting Network，WECnet）对灌浆期小麦进行精准的计数与密度预估。选用多个国家不同品种的麦穗图像进行训练，并且对数据集进行增强，以保证麦穗多样性。在原始人群计数网络CSRnet基础上，针对小麦图像特点构建WECnet网络。在网络前端，通过使用VGG19的前12层进行特征提取，同时与上下文语义特征进行融合，充分提取麦穗的特征信息。后端网络使用不同空洞率的卷积加大感受野，输出高质量的密度图。为了验证模型的可迁移性与普适性，该研究通过基于全球小麦数据集训练好的模型对无人机实拍的麦田图像进行计数。试验结果表明：在全球小麦数据集上，WECnet训练模型的决定系数、均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）与平均绝对误差（Mean Absolute Error，MAE）分别达到了0.95、6.1、4.78。在无人机拍摄图像计数中，决定系数达到0.886，整体错误率仅为0.23%，平均单幅小麦图像计数时间为32 ms，计数速度与精度均表现优异。普适田间小麦计数模型WECnet可以对无人机获取图像中小麦的准确计数及密度预估提供数据参考。

摘要:基于机器学习方法建立的作物产量估测模型常因过拟合等问题导致泛化性能偏低，产量估测精度不高。该研究以河南省为研究区，分别对不同波段地表反射率数据采用均值法和频率直方图法构造样本特征集作为输入变量，结合随机森林（Random Forest，RF）算法建立冬小麦遥感估产模型。研究结果表明，频率直方图法预测效果优于均值法，平均绝对误差和均方根误差分别为660和860 kg/hm2，决定系数最高达到0.83，达极显著水平（P<0.01）；7个地表反射率波段中，近红外1波段表现最好；单个合成指数中，归一化水分指数的表现要优于归一化植被指数；波段组合中，归一化植被指数和归一化水分指数的组合验证效果最优，平均绝对误差和均方根误差分别为444和527 kg/hm2，决定系数为0.89，达极显著水平（P<0.01），其组合预测效果在4月15日至22日时段内表现最佳，该时段对冬小麦产量的影响最大。该研究通过采用基于频率直方图法构建样本特征结合随机森林算法建立冬小麦遥感估产模型，可为县域冬小麦遥感估产提供一种有效的解决方案。

摘要:油菜育种考种和产量估测都需要测试油菜每角果籽粒数，现阶段油菜每角粒数仍然通过人工拨荚计数籽粒数量的方式获取，人工计数方式费时费力效率低下，已经远远不能满足现代化育种和产量估测需要。针对油菜每角粒数依靠人工计数的不足，该研究提出一种基于油菜角果长度图像识别的每角粒数测试方法。通过人工测量油菜角果长度和每角粒数，建立油菜角果长度与每角粒数之间的关系模型，通过扫描仪获取平铺状态下的油菜角果图像，角果图像经预处理和细化处理后利用击中击不中变换对角果的端点和交点进行检测，使用基于密度的具有噪声的空间聚类DBSCAN（Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise）算法去除多余的交点，对端点进行分类和配对并求出对应角果的长度，将角果长度代入油菜角果长度与每角粒数之间的相关性模型中得到每角粒数。结果表明，3个品种的油菜角果长度平均图像识别准确度为97.25 %，每角粒数平均预测准确度为83.87%。该方法实现了油菜每角粒数自动识别计数功能，提高了油菜每角粒数计数效率，对油菜育种考种和产量预测都具有重要意义。

摘要:准确辨识水培芥蓝花蕾特征是区分其成熟度，实现及时采收的关键。该研究针对自然环境下不同品种与成熟度的水培芥蓝花蕾外形与尺度差异大、花蕾颜色与茎叶相近等问题，提出一种注意力与多尺度特征融合的Faster R-CNN水培芥蓝花蕾分类检测模型。采用InceptionV3的前37层作为基础特征提取网络，在其ReductionA、InceptionA和InceptionB模块后分别嵌入SENet模块，将基础特征提取网络的第2组至第4组卷积特征图通过FPN特征金字塔网络层分别进行叠加后作为特征图输出，依据花蕾目标框尺寸统计结果在各FPN特征图上设计不同锚点尺寸。对绿宝芥蓝、香港白花芥蓝及两个品种的混合数据集测试的平均精度均值mAP最高为96.5%，最低为95.9%，表明模型能实现不同品种水培芥蓝高准确率检测。消融试验结果表明，基础特征提取网络引入SENet或FPN模块对不同成熟度花蕾的检测准确率均有提升作用，同时融合SENet模块和FPN模块对未成熟花蕾检测的平均准确率AP为92.3%，对成熟花蕾检测的AP为98.2%，对过成熟花蕾检测的AP为97.9%，不同成熟度花蕾检测的平均准确率均值mAP为96.1%，表明模型设计合理，能充分发挥各模块的优势。相比VGG16、ResNet50、ResNet101和InceptionV3网络，模型对不同成熟度花蕾检测的mAP分别提高了10.8%、8.3%、 6.9%和12.7%，检测性能具有较大提升。在召回率为80%时，模型对不同成熟度水培芥蓝花蕾检测的准确率均能保持在90%以上，具有较高的鲁棒性。该研究结果可为确定水培芥蓝采收期提供依据。

摘要:针对基于可见光视频的奶牛跛行检测系统易受光线、环境变化因素影响的问题，该研究提出了一种基于热红外视频的奶牛跛行运动特征获取与检测的方法。该研究利用深度学习与传统图像处理方法，分别对热红外相机与可见光相机所拍摄的奶牛行走视频进行了奶牛跛行运动特征的提取检测。通过检测结果分析可知，相较于可见光图像，算法对于热红外图像中的奶牛跛行运动特征检测效果更好、准确率更高并且热红外图像可以有效减少光线等外界因素对特征提取的影响，利用深度学习与传统图像处理对运动特征检测的平均精度达到了90.84%与74.26%。研究利用弓背曲率分别针对热红外视频与可见光视频中的行走奶牛进行跛行检测试验，试验结果表明，针对热红外视频中的奶牛跛行检测精度为90.0%，Macro-F1为0.90；针对可见光视频中的奶牛跛行检测精度为83.3%，Macro-F1为0.83。研究表明热红外相机应用于计算机视觉奶牛跛行检测系统可以更好的实现奶牛跛行运动特征获取与跛行检测，有效提高检测准确性与鲁棒性。

摘要:动物的姿态和行为与其自身的健康状况有着密切联系，检测动物骨骼关键点是进行动物姿态识别、异常行为分析的前提。针对现有的关键点检测方法对动物骨骼的识别准确率低、鲁棒性差等问题，该研究提出了一种引入Transformer编码器的动物骨骼关键点检测模型。首先，在HRNet网络的特征提取层中引入改进的Transformer编码器，用于捕捉关键点之间的空间约束关系，在小规模的羊数据集上有较优的检测性能。其次，引入多尺度信息融合模块，提高模型在不同维度特征上的学习能力，让模型可以适用于更多的实际场景。为了验证模型的有效性和泛化性，该研究采集并标注了羊的骨骼关键点数据集，并加入东北虎数据集ATRW共同作为训练集。试验结果表明，在羊和东北虎关键点数据集上，该模型分别取得77.1%和89.7%的准确率，均优于对比模型且计算量更小，单张图像检测时间为14 ms，满足实时检测的需求。使用牛、马等数据集进行跨域测试均能较好地检测出骨骼关键点，并分析了Transformer编码器的可解释性。该研究可为精确检测动物骨骼关键点提供一种有效的技术支持。

摘要:为了研究奶牛粪固形物在不同干燥条件下的热风干燥特性，该研究选取干燥温度、粪层厚度和搅拌频率作为研究因素，研究了牛粪干基含水率和干燥速率随时间变化的规律，利用6种经典的薄层干燥模型对牛粪的水分比与时间t曲线进行拟合获取了最优干燥模型，计算得出有效扩散系数和干燥活化能，并通过正交试验获取了干燥效率最高的快速干燥工艺参数。结果表明：干燥温度越高，粪层厚度越小，搅拌频率间隔时间越短，干基含水率下降越快；干燥过程由加速干燥阶段、近似恒速干燥阶段和降速干燥阶段组成，加速干燥阶段时间较短，符合高湿多孔类型物料的干燥特性；模型Wang and Singh能够较好地反映牛粪干燥过程水分变化规律，且有效扩散系数最小为7.31×10-5 m2/h，最小活化能为14.596 kJ/mol；通过正交试验得出干燥温度为105 ℃、粪层厚度为6 cm、搅拌频率间隔为4 min时，干燥效率最高，为0.017 h/g。该研究结果可为后续牛粪快速干燥工艺优化及干燥设备设计提供理论依据和数据支撑。

摘要:随着中国蛋鸡养殖规模化的快速发展，蛋鸡场排出的臭气已成为影响周边环境质量的重要因素，但有限的关于蛋鸡舍臭气特性的研究严重制约着臭气污染程度的量化和除臭措施的制定，因此该研究通过对2种不同类型蛋鸡舍（商品蛋鸡舍和种用蛋鸡舍）的臭气进行综合分析，以探究不同管理措施（无管理操作、喂料、喷雾消毒、清粪）对臭气组成及其对臭气贡献率的影响。结果表明，2种类型蛋鸡舍的臭气组成和浓度相似，蛋鸡舍内臭气成分的浓度从高到低为NH3、挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acids，VFA）、挥发性含硫化合物（Volatile Sulfur Compounds，VSC）、酚类、吲哚类和胺类，对臭味贡献率从大到小为吲哚类、酚类、VSC、VFA、胺类和NH3。无管理操作和喂料过程中臭气组成和浓度相似，饲料的味道对蛋鸡舍臭气浓度影响较小。喷雾消毒和清粪过程中NH3、吲哚类和臭气浓度均显著增加（P<0.05）。此外，粪污在清粪带滞留期间，NH3浓度增加了6倍，胺类、VSC、吲哚类、酚类和VFA的浓度相对稳定。除NH3以外的其他成分主要来自肠道微生物的降解，对臭气贡献率高达99.99%，是臭味的主要来源。

摘要:目前光伏-热电耦合系统模型多是基于能量守恒原理建立的一维传热模型，忽略了系统表面自然对流及自然辐射换热的影响，对非聚光光伏-热电耦合系统能量分析影响较大。该研究通过ANSYS建立了光伏-热电耦合模型，分析考虑系统表面对流及辐射换热后的系统能量传递过程，研究不同冷却模式下3种不同光伏电池的光伏-热电耦合系统特性，并通过试验对比仿真效率与测量效率，分析仿真模型误差。研究发现系统表面换热对非聚光光伏-热电耦合系统热通量影响主要与环境温度与光伏温度有关，光伏温度越接近环境温度，系统表面对流及辐射换热影响越小。考虑系统表面对流及辐射换热后，3种光伏-热电耦合系统在不同冷却模式下，光伏背板热通量最多减少22.60%。系统表面对流及辐射换热对自然风冷散热模式的光伏-热电耦合系统精度影响最大，光伏背板热通量至少减少9.21%。当冷却效果较好时系统表面对流及辐射换热会导致光伏背板热通量增加，最多增加7.17%。非聚光模式下GaAs光伏-热电耦合系统受辐照度影响最小，600～1 400 W/m2辐照度范围内效率最多减少0.12%。该文所建模型仿真效率最大绝对误差为-0.299 5%，最大相对误差为-3.032 0%，较为适用于非聚光模式的光伏-热电耦合系统特性分析。

摘要:水热炭化可以显著改善污泥的脱水性能，促进污泥的无害化、减量化、资源化利用，但目前污泥水热炭化技术的工业化应用鲜有报道。该研究基于工程规模的污泥水热炭化系统开展研究，重点研究了系统工程设计和控制逻辑，开展了系统参数测试，分析了污泥炭、气相和水相的理化性质和组分分布，并在此基础上进行了系统能量平衡分析。结果表明，系统污泥年处理量达1.4×104 t，水热炭化后的三相产物分别为污泥炭28.57%，水相70.00%，气相1.43%，污泥脱水率达75%，综合整个生产系统，系统加热能为454.22 MJ/t，动力耗能为64.80 MJ/t，连续水热炭化工程系统能耗比为83.83%，能量回收率为66.68%，系统具有较高的能耗比。该研究可为生物废弃物连续水热炭化技术的研发和推广应用提供重要的工程依据。

摘要:西南地区受云、雨天气的影响，高质量的光学数据难以获取，合成孔径雷达数据可以全天时全天候地工作，但其重访周期较长，因此在多云多雨地区协同光学与雷达数据开展土地覆盖变化检测，可以弥补单一遥感数据源的不足，对国土资源调查评估及全球变化研究具有重要的意义。该研究基于2019年眉山地区Sentinel-2光学数据对2016年和2019年全极化Radarsat-2数据生成的差异影像进行面向对象引导分割，提取对象级多维特征，并提出FSO-RF变化检测框架，该框架利用样本间距离度量可分性特征空间优化（Feature Space Optimization, FSO）方法来优化特征空间，结合面向对象的随机森林（Random Forest，RF）分类器实现土地覆盖变化检测，与现有的变化检测算法对比，该研究的变化检测框架在精度上有较大提升，在试验区的准确率达到92.90%，通过抽取具有代表性的样区进行检验，2个样区变化检测结果的准确率分别为95.08%和88.16%。该研究提出的算法框架可以很好地满足城镇、农田等不同地物类别的变化检测需求，在国土资源监测中具有一定的应用价值。

摘要:地形因子深刻制约山地型遗产区土地利用时空变化和资源配置。基于Google Earth 0.55m×0.55m 高精度历史影像，目视解译更新和野外验证得到哈尼梯田遗产核心区2005、2010、2015、2020年4期土地利用数据，通过计算转移矩阵、信息图谱、分布指数、地形位指数（TI）、面积-高程积分指数（HI）、坡长坡度指数（LS）、地形湿度指数（TWI），以期从较长时间尺度和完整空间范围揭示区内土地利用时空变化特征及地形梯度效应。结果表明：1）研究区土地利用类型以乔木林和水田为主，平均占比分别为33.79%、25.28%，从2005－2020年，园地、水域、道路、人工林、房屋建筑、乔木林面积持续增加，增长率分别为148.32%、147.27%、138.76%、118.68%、70.58%、12.73%，减少最多的是裸地，其次是草地、旱地、水田和灌木林地，减少率分别为-54.01%、-29.58%、-28.56%，-16.56%、-10.87%。2）土地利用信息图谱类型以稳定型、持续变化型和反复变化型为主，占比分别为37.43%、25.36%、18.41%，对应的最大图谱类型分别为水田→水田→水田→水田、草地→草地→灌木林→乔木林、水田→旱地→水田→水田。3）研究区土地利用图谱在表征地表演化动力、侵蚀强度和潜在土壤水分空间分异的HI、LS、TWI指数上具有显著地形梯度效应，有效揭示了地形梯度影响土地利用信息图谱的动力机制。结合土地利用信息图谱的地形梯度效应特征，未来应进一步引导遗产区土地利用类型向增强"点（村寨）-轴（水系、沟渠）-面（森林和梯田）"的主体联系和不同地形梯度区差异发展、互为补充的方向转变，进而提升梯田系统景观完整性和生态服务功能，维系民族文化传统和实现可持续发展。

摘要:在推进高质量发展的关键时期，产业结构与土地利用效率的耦合协调发展对科学化城市管理和城市发展具有重要意义。该研究以长江经济带沿线108个地级及以上城市为研究对象，在测算2006-2018年产业结构合理化（Industrial Structure Rationalization, ISR）、产业结构高级化水平（Industrial Structure Advanced level, ISA）以及城市土地利用效率（Land Use Efficiency, LUE）的基础上，采用耦合协调度模型及空间自相关模型分析城市产业结构与土地利用效率耦合协调性的时空格局及空间关联特征。结果表明：1）产业结构合理化与土地利用效率的耦合协调度（DRE）整体处于勉强协调阶段且随时间协调度呈现上升态势；产业结构高级化水平与土地利用效率协调性（DAE）处于勉强协调向初级协调转变阶段。2）DRE和DAE整体上都呈现"下游、中游、上游"的空间分布格局，区域之间的协调度差异随时间推移有所减小。3）全局自相关结果表明：DRE 和DAE存在着显著的空间自相关性，其中DRE的空间自相关性随时间逐渐减弱，而DAE则变化不明显。局部空间自相关结果表明：DRE的HH类型区主要在苏浙皖交界区域小范围集聚，L-L集聚区主要分布在长江上游四川东部、贵州西部及云南西南部的部分城市，L-H聚集区零星分布长江中下游各区域的交界地区，H-L聚集区几乎不出现；DAE的H-H集聚区主要分布在江苏和浙江境内，L-L集聚区零星分布在上游地区、安徽北部及期与江西交界地区，L-H聚集区分布在江苏淮安、浙江舟山和安徽宣城市，H-L聚集区个别年份出现个别城市。研究认为，要针对产业结构与土地利用效率中低耦合协调度匹配类型，从解决"低水平陷阱"入手，实施差异化的土地与产业调控政策；除此之外，也要充分考虑产业结构合理化、产业结构高级化与土地利用效率联动发展的空间关联性，因地制宜的实施发展策略。

摘要:实施耕地休耕是巩固提升粮食产能和促进农业可持续发展的重要举措，亟需科学合理地确定中国可休耕耕地规模，为深入实施“藏粮于地”战略和扩大耕地休耕制度试点提供理论依据。该研究基于粮食安全与生态安全双重约束构建粮食主产区耕地休耕最大规模测算仿真模型，同时提出休耕规模弹性边界的确定方法并以江苏省为实证区域进行仿真预测。结果表明：当前江苏省在兼顾粮食主产区的粮食调配任务且考虑区域耕地资源可持续利用状况的基础上，仍能保有10.16%的耕地资源来支撑耕地休耕制度的实施；仿真期内区域耕地资源面积可能会由于城市快速扩张和耕地保护不力出现大幅减少，并对区域耕地休耕条件环境产生影响；同时耕地资源可持续利用状况和休耕规模适宜程度的恶化导致江苏省休耕规模弹性边界从2017年的9.93%缩减至2036年的4.81%，区域粮食安全稳定状态终将被打破。建议充分利用粮食主产区的耕地资源基础积极有序推广开展耕地休耕工作，深入部署“藏粮于地”战略以巩固提升粮食产能；建立休耕规模与生态安全挂钩的指标预警体系以实现对休耕实施方案的宏观动态调节；统筹休耕与其他耕地保护政策的正向联动，创造耕地保护政策体系内部的正向溢出效应。

摘要:为研究振动磨机磨介的密度、尺寸、形状等特征对小麦麸皮超微粉碎效果的影响，构建具有控温功能的振动粉碎试验平台，基于振动磨机振动特性相同原则设计试验方案，开展小麦麸皮振动冲击粉碎试验。结果表明：磨介密度在麸皮超微粉体产量方面引起的差异率为50.05%；磨介尺寸引起的最大差异率为49.64%；磨介形状引起的最大差异率为70.07%。当磨介质量相同时，低密度氧化锆磨介的麸皮超微粉产量高于高密度不锈钢磨介，且氧化锆磨介的麸皮微粉品质优于不锈钢磨介。随着磨介尺寸的增大，麸皮超微粉体产量呈现出先减小后增大的非线性特征，而麸皮微粉品质却一直下降。随着粉碎时间的增加，圆柱形磨介和球形磨介的麸皮微粉品质先提升后下降，而麸皮超微粉产量却近似呈线性增加，且圆柱形磨介的超微粉产量始终大于球形磨介。球形磨介微粉品质劣化速度大于柱形磨介，但当粉碎时间为1.0 h时，两种磨介的麸皮微粉品质差异率仅为2.26%。磨介特征明显改变了小麦麸皮超微粉碎效果，研究结果在振动磨机超微粉碎性能调控方面具有潜在应用前景。

摘要:为精准监控采后蜜桃预冷效果以提高商业经济价值，该研究以大久保蜜桃为研究对象，建立了包含衬垫和果实内部热源项的单箱多层CFD-WIHS（Computational Fluid Dynamics-With Internal Heat Source）传热传质数值模型。通过对比试验结果发现该模型预测果温时的最大均方根误差为1.668 °C，平均绝对百分比误差为13.65%，验证了该建模方法的可行性和通用性。在此基础上，利用高精度三维时空温度及流场分布数据，构建了GA-BPNN采后蜜桃预冷效果网络预测模型。该模型在冷藏转移时间和整体预冷均匀度方面的网络预测与测试值之间决定系数达0.962 5和0.863 8，且均方根误差和平均绝对百分比误差较BP模型分别低了30.22%、32.84%以及21.91%、39.45%，GA-BPNN比BP神经网络模型能更好表达采后蜜桃预冷效果与主控因素之间的非线性关系。研究结果为中小型果园实时监控蜜桃采后预冷均匀性和冷却时间以保障果实最佳预冷品质提供可靠的依据。

摘要:为了揭示成熟度对果蔬干燥特性和品质的影响，以冬枣为试验材料，根据色泽和质构将原料分为白熟期I，半红期II和全红期III 3个成熟度，研究了成熟度对冬枣的理化性质、细胞超微结构、干燥动力学和干燥品质的影响。研究发现：随着成熟度的增加，红绿值a*、可溶性固形物、可滴定酸、总糖及还原糖含量不断增加，而亮度值L*、黄蓝值b*、维生素C含量和硬度不断下降。随着成熟度的增加，冬枣表皮细胞的中胶层逐渐溶解，细胞内容物降解，产生质壁分离现象。与成熟度I和II相比，成熟度III的果实干燥时间分别减少了20%和10%。与新鲜冬枣相比，经真空脉动干燥后的冬枣脆片脆度和褐变指数增加，而维生素C含量、复水能力和总糖、还原糖含量下降。对干燥后冬枣脆片的微观结构观察显示冬枣脆片呈现疏松多孔的结构，且随着成熟度的增加，表面孔隙直径不断增大、排列从有序向无序转变。结果表明，成熟度对冬枣理化性质、干燥动力学和干燥品质有显著（P<0.05）影响；干燥前对冬枣进行不同成熟度分级，综合干燥效率和品质，全红期果实更适于干燥加工。研究结果可为冬枣加工提供参考。

摘要:该研究以新鲜蛋黄为原料，利用快速腌制模具，探究在咸蛋黄的上表面添加食盐单侧腌制过程中，食盐添加量和腌制时间对咸鸡蛋黄快速腌制过程中形貌特征和理化性质变化规律的影响。借助多种仪器分析手段对蛋黄腌制过程中形貌与物性的变化、水分及盐分的迁移规律进行了表征。低场核磁及成像结果表明：在腌制过程中，蛋黄中的水分不断向外迁移，含水率显著降低，当增加食盐的添加量和延长腌制时间，会加快水分的迁移速率；原子吸收结果表明：增加食盐添加盐量越多和腌制时间越长盐分迁移速率越快，质构、色差结果共同表明咸蛋黄腌制过程中，由于水分的向外迁移和盐分的向内渗入，使得蛋黄的蛋白质发生聚集使颜色加深；同时与市售整个腌制后分离的鸡蛋黄产品相比，当腌制时间为7d，添加盐量为3%；腌制时间为3d，添加盐量为5%时，所得的样品与市面的成品咸鸡蛋黄的感官品质及量化指标差异不显著（P<0.05），为咸蛋黄单侧腌制技术提供理论的可行性。

摘要:为探寻一种油料蛋白提取方法，该研究以双低冷榨菜籽饼为原料，碱性电解水为溶剂，通过单因素与响应面试验确定了碱性电解水提取冷榨菜籽饼分离蛋白（Alkaline electrolyzed water extracted Rapeseed Protein，ARP）的优化条件，并与相同条件下碱溶酸沉法提取菜籽分离蛋白（Ultrapure water extracted Rapeseed Protein，URP）的结果进行对比。结果表明: 提取工艺各环节因素对菜籽蛋白提取率影响的主次顺序分别为：碱性电解水pH值、温度、料液比、时间；提取优化工艺条件为温度45 ℃、碱性电解水pH值11.5、料液比1:10 g/mL和提取时间60 min，蛋白质提取率为59.34%。与相同条件下碱溶酸沉法相比，碱性电解水提取的菜籽分离蛋白游离巯基和二硫键含量高、表面疏水性强、粒径小、ζ电位绝对值大，同时其提取率、溶解性、持油性、乳化性和起泡性均显著得到改善（P＜0.05）；此外，ARP内源荧光光谱强度更高，二级结构更有序。由此可知，该研究结果为碱性电解水提取冷榨菜籽饼蛋白提供参考，不仅提高了提取率，而且最大程度地减少了对菜籽蛋白结构和功能特性的破坏。

摘要:为研究进水管的设置距离和角度对双管进水式圆形循环水养殖池水动力特性的影响，该研究通过模型试验的方法，利用粒子图像测速技术（Particle Image Velocimetry，PIV）测量了不同进水管设置方式下养殖池内的流场。试验设计了3组进水管距池壁距离（进水管与池壁的最近距离，即进水管设置距离d），每组距离工况下设计了8组进水角度（出水方向与养殖池切线形成的锐角，即进水管设置角度α）。利用PIV技术测量了不同工况下距离池底1 cm水层的流场，从水动力特征量（平均流速vavg和速度均匀系数U）分析进水管设置方式对养殖池水动力特性的影响。试验结果表明进水管设置方式明显影响养殖池的水动力特性：d=0时，随着α的增加，平均流速整体呈现先增大后下降的规律，在α=45°时取得最大值，但流场均匀系数随角度的增加而逐渐增加；d=1/4 r（r为养殖池半径）时，随着α的增加，平均流速和流场均匀系数都先缓慢增加然后再下降，分别在α=40°和30°时取得最大值；d=1/2 r时，随着α的增加，平均流速和流场均匀系数整体都呈现逐渐下降的趋势。综合比较24个试验工况的平均流速vavg和速度均匀系数U，建议将进水管设置为d=1/4 r，α=30°～40°，以期使养殖池内水动力特征有利于固体颗粒物的运动汇集，提升养殖池的集排污能力。该文研究成果可以为工厂化循环水圆形养殖池进水管设置方式提供参考。

摘要:针对中国西北地区沟栽葡萄春季防寒布上方大量覆土影响防寒布回收的问题，该研究设计了一种水平卧式刷辊清土装置，用于清除防寒布上方埋土。首先，通过理论分析确定了清土总成结构和工作参数取值范围。进一步，基于EDEM-RecurDyn耦合仿真建立柔性清土总成-土壤作用模型，模拟清土作业过程。以清土率和清土总成的转动扭矩为试验指标，设计Plackett-Burman和Box-Behnken仿真试验，以清土率最大和扭矩最小为优化目标，获得最优参数组合为：机具前进速度0.3 m/s、转速550 r/min、安装角30°、叶片偏角0°，清土率和扭矩预测值分别为86.72%、73.36 N·m。最后，采用最优参数组合进行田间试验，结果表明，清土率和扭矩分别为84.12%和78.62 N·m，与仿真优化结果的相对误差分别为3.0%和7.2%。研究结果可为防寒布辅助埋土防寒模式下清土机械研究提供技术参考。