摘要:现代食品加工产业是与公众的膳食营养和饮食安全息息相关的“国民健康产业”。全球食品加工产业正在向多领域、多梯度、深层次、高技术、智能化、绿色化、高值化、全利用、高效益、可持续的方向发展。随着一大批新技术的开发、新业态的出现、新模式的形成和新产业的发展，现代食品加工产业不仅成为拉动中国国民经济发展的“新兴产业”和新的经济“增长点”，也将拓展现代农业发展的“新空间”，成为引领和带动中国现代农业发展的“新动力”。为更好地宣传报道中国农产品绿色加工技术装备和新型食品加工技术研究领域的最新研究成果，本刊特别策划“农产品与新型食品高值化绿色加工新技术”专题，共刊发6篇相关研究成果文章。 郑先哲教授团队采用模拟与试验相结合的研究方法，利用多物理场耦合软件实现了浆果连续式微波干燥过程的动态模拟，通过表征电场强度和微波能吸收的分布，探明微波干燥腔内的微波传递和电场分布规律；结合料层内的温度和水分变化特性，解析微波干燥过程的能量利用效率和均匀性变化规律；优化得到微波干燥机高功率多磁控管条件下的能量输入模式，可为果蔬类农产品微波干燥的工业化应用提供参考。杨德勇团队结合玉米籽粒的多组分结构特征及热物理特性和介电特性的异质性，建立了玉米籽粒的三维二组分物理几何模型和射频加热数学模型，该模型不仅准确地模拟了射频加热过程中玉米籽粒的温度变化，还揭示了玉米籽粒的射频选择性加热机理，获得了不同放置姿态和含水率对玉米籽粒射频选择性加热的影响规律，可为射频加热过程玉米籽粒温度变化的精准预测、玉米籽粒杀菌和干燥等绿色加工技术提供理论参考。刘书成团队采用熔融沉积成型3D 打印技术制备精准营养与个性化膳食营养补充剂胶囊支架，通过建立神经网络模型优化胶囊支架3D打印参数，优化的结果打印精度高和保真度较好，可为膳食营养补充剂或保健食品个性化制造提供参考，具有很好的实用价值及应用前景。孙文秀团队制备了天然型敏感材料花青素纳米纤维智能标签，并应用于羊肉新鲜度检测，并建立可靠的预测模型，可根据花青素纳米纤维智能标签颜色变化初步实现羊肉新鲜度的无损、实时和可视化检测，为解决肉类智能化检测提供了新思路，具有一定的实际应用价值和参考意义。白艳红团队利用介质阻挡放电等离子体改性营养价值高、功能性质较差鹰嘴豆分离蛋白，等离子体处理作为一种新型改性技术，在提高蛋白功能性质方面发挥重要作用，处理后鹰嘴豆分离蛋白溶解性、乳化活性和乳化稳定性得到显著的改善，研究结果对于开发良好性能的新型产品及指导实际生产实践具有重要意义。万鹏团队以典型大宗淡水鱼为研究对象，基于水平往复振动原理开展淡水鱼头尾定向输送方法分析，探究了输送带类型、鱼鳞状态、振动频率、振幅等对鱼体头尾定向输送效果的影响规律，通过试验得出适宜的振动输送条件，研究结果为淡水鱼自动化、高效加工设备研发有一定的借鉴价值。 本专题集中刊发的6篇系列文章，分别来自东北农业大学、中国农业大学、广东海洋大学、内蒙古农业大学、郑州轻工业大学、华中农业大学等机构，源于国家自然科学基金面上项目、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项、国家重点研发计划项目等资助的研究成果，从理论研究到实用技术，具有创新性和实用性，对促进中国农产品高效加工和新型食品加工技术发展具有重要的理论价值和现实意义。

摘要:浆果微波干燥时，果浆料层内部的电场随着温度升高和水分下降产生复杂、多变分布，直接影响微波能量的利用和干燥均匀性。为了解析树莓果浆微波干燥过程中的料层内电场分布影响微波能量利用的规律，通过对连续式微波干燥机设置4种输入功率（12、15、18、21 kW），从而控制干燥腔顶部磁控管开启模式，根据开启磁控管的数量和位置的变化进而解析果浆料层上的电场分布及变化规律；建立料层上电磁、质热传递的耦合模型确定果浆料层内的微波能吸收分布，结合料层内温度和水分的变化特性，探明微波干燥腔内的微波传递和能量利用效率规律。结果表明，不同功率下模拟和实测温度的均方根误差值分别为5.8、4.1、6.7、6.9 ℃，证明用所建立模型表征果浆物料层内的电场强度和微波能吸收分布具有较高的可信度。微波腔内开启磁控管的位置和数量决定横电场或横磁场的平面波，而平面波的入射角决定微波能转化热能能力。矩形磁控管波导开启模式为平行排列，且在长边方向上中心点间距为1/4微波波长的奇数倍时，高低电场的交错分布提高了整个料层的电场均匀性。高均匀分布的电场强度提高了微波能的吸收和转化效率，并改善干燥后物料的温度均匀性。研究结果可为提高连续式微波干燥机的能量利用效率和干燥均匀性提供理论依据。

摘要:为了准确预测射频加热过程低湿（含水率13.0%～20.0%）玉米籽粒的温度分布变化，该研究结合玉米籽粒的多组分结构特征、热物理特性及介电特性的异质性，建立了玉米籽粒的三维二组分物理几何模型和射频加热数学模型，并利用验证后的模型研究不同姿态和含水率玉米籽粒的射频选择性加热。结果表明：射频加热过程中平放玉米籽粒温度的模拟值与试验值最大相对误差仅为3.47%，玉米籽粒中胚的温度高于胚乳，该模型能很好地预测籽粒内部的选择性加热现象。射频加热过程直立玉米籽粒的几何效应最强，显著提高了胚的电场强度和功率密度，导致其优先加热程度最大，其次是斜放和侧立玉米籽粒的，平放玉米籽粒中胚的优先加热程度最小。射频加热过程含水率为13.0%的玉米籽粒中胚与胚乳的温差逐渐增大，而含水率为16.5%和20.0%的玉米籽粒中胚与胚乳的温差先增大后减小；当玉米籽粒被加热至55 ℃时，含水率为16.5%的玉米籽粒中胚的优先加热程度最大，其次是含水率为13.0%玉米籽粒的，含水率为20.0%的玉米籽粒中胚的优先加热程度最小。研究结果揭示了玉米籽粒的姿态和含水率对其射频选择性加热的影响规律，可为射频加热技术应用于低湿玉米籽粒的热处理过程提供有益借鉴。

摘要:为了确定熔融沉积成型3D打印技术制备个性化膳食营养补充剂胶囊支架的工艺条件，打印9通道聚乳酸（Polylactic Acid，PLA）胶囊支架结构，采用Box-Behnken设计，以支架通道的面积均方误差（Mean-Square Error，MSE）作为响应指标，通过神经网络模型模拟温度、打印头孔径和速度3个因素对胶囊支架打印效果的影响。结果表明：3×4×1结构3层神经网络模型能够较好拟合3D打印过程（R2=0.998），当孔径为0.3 mm时，随着打印温度和打印速度的增大，MSE均低于10%。打印温度过高或打印头孔径过大时，胶囊支架内部会出现拉丝现象。综合考虑打印能耗和效率，确定当打印头孔径为0.3 mm，打印速度25～30 mm/s，打印温度介于173～180 ℃之间，MSE范围为1%～2%时，胶囊支架打印精度和微观结构较好。研究结果为3D打印精细化结构及打印参数优化提供理论参考。

摘要:为实现羊肉新鲜度的无损、实时、可视化检测，及建立可靠的预测模型，将花青素纳米纤维智能标签应用于市售温度（10±2 ）℃储藏下的羊肉，并测定了智能标签的微观结构和胺敏感性，以及羊肉储藏过程中的新鲜度指标（感官品质、挥发性盐基总氮含量（Total Volatile Basic Nitrogen，TVB-N）、pH值、菌落总数、酸度/氧化力系数）和纤维膜的色差。结果表明：花青素纳米纤维膜呈淡粉色，由250 nm左右的均匀纤维丝组成，具有胺敏感性；羊肉的各新鲜度指标指示其在储藏72 h时已腐败变质，同时纤维膜由粉色变为白色；相关性分析表明纤维膜色差与各新鲜度指标具有显著相关性（P<0.05），并建立了准确率为88.2%的色差对TVB-N的预测模型（R2=0.967）。综上所述，羊肉新鲜度的无损、可视化和实时检测可通过花青素纳米纤维智能标签实现，且根据标签颜色即可初步预测羊肉新鲜度级别，为解决肉类安全问题提供了新思路。

摘要:鹰嘴豆作为植物蛋白的优质来源，营养价值高，但功能性质较差无法满足现代食品工业需求。该研究利用介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge，DBD）等离子体对鹰嘴豆分离蛋白（Chickpea Protein Isolates，CPI）进行改性处理，研究不同处理时间（0、1、2、3、4 min）对CPI溶解性、乳化特性、结构的影响及其之间的相关性。结果表明：经等离子体处理后，鹰嘴豆分离蛋白溶液的pH值降低，电导率增加。溶解性、乳化活性和乳化稳定性得到显著的改善（P < 0.05）。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析表明等离子体处理并未改变CPI的组成成分及种类，但7S和11S等主要亚基条带强度增加。等离子体处理后α-螺旋含量、自由巯基含量和表面疏水性显著增加（P < 0.05），无规卷曲含量降低（P < 0.05），表明蛋白的高级结构发生改变。扫描电镜显示随着处理时间的延长，样品的尺寸减小，表面结构变得更为松散。利用Pearson相关性分析和主成分分析表明，不同处理时间后，蛋白结构的变化与功能性质的改善呈现较强的相关性。等离子体处理4 min后，CPI的溶解性及乳化特性达到较优效果，研究结果可为开发利用鹰嘴豆分离蛋白和指导实际生产实践提供技术支持。

摘要:淡水鱼的头尾定向输送是进行鱼体自动化加工的基础。该研究针对淡水鱼头尾定向主要依靠人工进行、劳动强度大、机械化程度低等问题，以典型大宗淡水鱼为研究对象，基于水平往复振动原理开展淡水鱼头尾定向输送方法分析，并进行相关试验。首先探讨了鱼体在不同表面结构输送带上的摩擦特性，分析了实现鱼体头尾定向的可行性；然后基于水平往复振动原理提出实现淡水鱼鱼体头尾定向输送的方法，并对鱼体的头尾定向输送过程进行分析；最后以4种典型淡水鱼为试验对象，以完成鱼体定向输送所需时间为评价指标，对影响淡水鱼鱼体头尾定向输送效果的主要因素进行试验，探究了输送带类型、鱼鳞状态、振动频率、振幅等对鱼体头尾定向输送效果的影响规律，并进行了双因素无重复试验。试验结果表明：当输送带表面结构为倒三角结构时，鱼体的定向输送效果较好；鱼体表面有鳞或去鳞情况下都可实现鱼体的头尾定向，其中有鳞鱼体的头尾定向输送所需平均时间为2.42 s，去鳞鱼体的头尾定向输送所需平均时间为3.39 s；以带鳞鲫鱼为例，当振动频率为5 Hz，振幅为120 mm时，实现鱼体头尾定向输送的时间为2.65 s；当振动频率为5 Hz，振幅为120 mm时，4种淡水鱼带鳞状态下的鱼体定向输送平均时间为2.45 s，去鳞状态下的定向输送平均时间为3.43 s。研究结果可为淡水鱼鱼体定向设备的研发提供理论依据和技术参考。

摘要:为研究不同脱粒滚筒结构形式对大豆机收质量的影响，探索不同含水率下较佳脱粒参数匹配，该研究以不同含水率的大豆为试验材料，提出元件可更换的脱粒滚筒设计思路，选取弓齿、纹杆和杆齿作为脱粒元件，分别组装成纹杆-杆齿组合式、开式杆齿和闭式弓齿脱粒滚筒。以前进速度、滚筒转速、脱粒间隙和导流板角度为试验因素，破碎率和未脱净率为评价指标，设计单因素试验，分析各因素对评价指标的影响规律；根据单因素试验结果，设计四因素三水平正交试验，分析各影响因素对评价指标的影响显著性，得到优化作业参数组合，并进行验证试验。试验结果表明：前进速度和滚筒转速对破碎率的影响程度较大，滚筒转速和脱粒间隙对未脱净率的影响程度较大；在低含水率收获条件下纹杆-杆齿组合式脱粒滚筒在前进速度4 km/h、滚筒转速600 r/min、脱粒间隙30 mm、导流板角度70°的情况下破碎率和未脱净率最低，分别为0.90%和0.18%；在高含水率收获条件下闭式弓齿脱粒滚筒在前进速度3 km/h、滚筒转速600 r/min、脱粒间隙25 mm、导流板角度75°的情况下破碎率和未脱净率最低，分别为1.20%和0.23%。试验结果可为谷物收获机脱粒滚筒的设计提供参考。

摘要:针对油菜切割输送铺放过程中分枝牵扯和架空导致侧向输送难、割幅内铺放空间小、铺放难的问题，该研究根据油菜倾斜输送原理，设计了倾斜输送式侧铺放油菜割晒机。结合茎秆顺畅迁移的几何条件和运动学条件分析了油菜茎秆切割输送铺放过程，确定了倾斜输送式油菜割晒机主要结构参数和工作参数，明确了铺放质量的影响要素为拨禾轮转速、输送带线速度和输送装置倾角。以铺放角度、上下层铺放角度差、铺放宽度变异系数和铺放高度变异系数为铺放质量评价指标开展了二次回归正交组合试验。结果表明，输送装置倾角对铺放质量的影响最显著，优化参数组合为拨禾轮转速35 r/min，输送带线速度1.5 m/s，输送装置倾角27°。田间试验结果表明，优化参数组合条件下，割晒油菜的平均铺放角为28.3°，上、下层铺放角度差为5.4°，铺放宽度变异系数为9.6%，铺放高度变异系数为8.6%，铺放损失率为0.73%；晾晒4 d后油菜茎秆含水率和籽粒含水率分别为47.9%和9.7%，相较晾晒前分别降低了35.1%和74.4%，有利于后续捡拾脱粒清选。倾斜输送式油菜割晒机可实现油菜的顺畅输送、整齐铺放和高质低损割晒，满足多熟制油菜分段收获需要。研究结果可为油菜割晒机结构改进提供参考。

摘要:针对现有甜菜切顶机存在切顶效果差和损伤率高的问题，该研究设计了一种梳齿式甜菜清缨切顶机，采用缨叶清理装置与梳齿式切顶装置配合作业，并分析了关键部件的力学与运动学特性。以前进速度、清缨辊转速、扭簧扭矩为试验因素进行二次正交旋转组合试验，获取梳齿式甜菜清缨切顶机的优化工作参数。试验结果表明：各因素对切顶合格率影响显著性从大到小为前进速度、清缨辊转速和扭簧扭矩，对损伤率影响显著性从大到小为清缨辊转速、扭簧力和前进速度。优化参数组合为前进速度1.30 m/s、清缨辊转速732 r/min、扭簧扭矩为9.45 N·m，此时切顶合格率为94.89%、甜菜损伤率为2.54%。田间试验结果表明，各指标的试验结果与理论优化结果的相对误差均小于2%，可以有效指导实际生产作业，研究结果可为同类机型的优化设计和作业参数设定提供参考。

摘要:针对黄淮海地区玉米穗贮藏存在因含水率比较大不易保存、容易霉变等问题，根据目前合作社免烘干玉米鲜穗储藏的实际需求，为了实现科学储粮，减损增收，研制了机械通风玉米穗储粮仓，并进行了装粮试验。利用常温大风量降水原理和专门设计的仓内正负压通风风道与自然通风风道，风机作为鼓风机、引风机交替运行，完成粮仓的呼吸作业，采用温度、湿度传感器实时采集仓内温度和湿度，配合PLC（Programmable Logic Controller）控制系统，粮仓内呼吸作业与缓苏作业交替运行，实现大宗鲜玉米穗的干燥保质贮藏。通过测定玉米穗储藏期间玉米粒、玉米芯的水分及玉米粒的脂肪酸值、容重等指标，研究分析玉米穗储藏期间霉变、品质变化等情况，开展玉米穗储藏特性及储粮损失研究，并通过建立数学模型与试验结果进行对比分析。试验结果表明，该型储粮仓通过机械通风控温技术，可实现玉米穗就仓干燥储粮，经过80 d的储藏，玉米的水分已经低于标准安全水分值，玉米脂肪酸值为39.9 mg/100 g，为宜存，容重为740 g/L，霉变粒0.6%，不完善粒0.4%，杂质0.07%，色泽气味正常，有效减少玉米在仓储过程中出现霉变等现象，降水、防霉、防鼠效果明显，可有效降低粮食产后损失，节约能源，保证粮食品质，每斤粮食能比刚收获时多卖0.20～0.25元，实现农民"待价而沽"和藏粮于民的需求。

摘要:针对水稻竖箱式干燥过程中气流分布不均匀、干燥效率与干后品质同步性差等问题，基于不可逆热力学理论和负压原理，建立了水稻竖箱式干燥室的负压干燥特性解析模型。并结合混流干燥工艺，设计了一种变径开孔式角状管用于改善竖箱式干燥室角状管内风量分配关系，用于进一步提高水稻干燥均匀性。基于Fluent软件分别在空载和满载状态下，对干燥室内的流场进行数值模拟和试验验证。研究表明：采用变径开孔式角状管，可有效解决管内风速高、流动大等问题，干燥室风场不均匀性得到良好地改善，可为水稻均匀干燥提供设备保障。该研究采用自主研制的5HSN-1型负压循环干燥试验机，应用四因素五水平二次正交旋转试验方法进行了参数优化试验，建立了以热风温度、表现风速、排粮辊转速、初始含水率为试验因素，干燥速率和爆腰增值率为试验指标的回归模型，并通过优化分析，得出优化工作参数组合：表现风速为0.75 m/s，热风温度为40 ℃，排粮辊转速为3.2 r/min，初始含水率为16.9 %时，干燥速率为1.407 %/h，爆腰增值率为0.574%，试验验证值与优化值的相对误差为6.2%～7.4%，拟合良好，结果表明该模型有效，干燥效率高，干燥后综合品质优良，优化工艺参数具有实际应用价值。

摘要:稻麦联合收割机作业过程产生粉尘，影响操作者身体健康，同时造成环境污染。为了解粉尘产生状况及成分特性，该研究进行了稻麦联合收割机作业粉尘检测试验。在此试验基础上，设计了一种负压吸尘、滤筒集尘的稻麦联合收割机机载式降尘系统。该系统利用现有稻麦联合收割机动力，可随时更改风机工作参数，以满足多种田间工作条件。通过理论分析确定影响降尘系统工作效率的主要因素为收割机速度、风机转速和环境湿度，试验指标为割台、尾部降尘系统效率，开展三因素三水平试验，构建各因素和试验指标之间的数学回归模型。拟合和优化分析所得试验结果，得到最优参数组合为：收割机速度3.73 km/h，风机转速3 507 r/min，环境湿度56%，此时，割台降尘系统效率为76.8%，尾部降尘系统效率为79.6%，对最优工作参数进行试验验证，验证优化最佳参数组合可行性，降尘系统在较难工作条件下满足降尘要求的最低风机转速为3 332 r/min。该研究可为收割机降尘系统的设计提供依据。

摘要:针对鸡胚疫苗注射时由针头冲击产生裂纹导致接种失败的问题，建立了蛋壳注射时冲击固体力学分析模型。首先，由冲量定理和动量守恒定律推导出注射孔单位长度所受合力与注射初速度、注射体系质量及针头锥形角之间的关系。由ANSYS19.2有限元分析软件初步确定注射初速度的范围为0.5～0.8 m/s，注射体系质量0.5～1.2 kg，针头锥形角为10°和15°。其次，通过图像处理技术实现对注射孔裂纹特征的提取，计算注射孔裂纹有效面积指数和裂纹有效轮廓指数，实现对注射裂纹蛋胚和完好蛋胚的判别。最后采用三因素二水平有交互作用的方差分析法，确定最优注射参数组合：注射初速度为0.6 m/s、针头锥形角为10°、注射体系质量为1.0 kg。采用7～14日龄乌鸡孵化种蛋80枚，根据优化后的参数组合，进行鸡胚注射试验，注射成功率为98.75%。

摘要:柴油转子发动机作为动力源头在农业领域中被广泛运用，为使其配气端口的设计与优化向系统化发展，进一步提升转子发动机的性能，提出了配气端口参数化设计及优化方法。根据柴油转子发动机的特性，建立配气端口曲线方程，采用6个配气参数构建转子发动机全可变配气的参数化模型和一维工作过程仿真模型。采用单因素扫值和响应面法，建立了功率及燃油消耗率的回归模型。以功率和燃油消耗率为性能指标，采用NSGA-II方法对全可变配气端口系统进行了多目标优化。研究结果表明，采用单因素扫值和响应面法相结合的方法，响应面回归模型的相关性系数大于0.95，具有良好的准确性与预测性；优化后，进气端口向前移动19.21°曲轴转角(Crank Angle, CA)，进气口持续期增大了78.40%，端口宽度扩大了58.89%；排气端口向后移动19.92°CA，持续期不变，端口宽度扩大了46.60%；功率增加了1.07 kW、提升了25.36%，燃油消耗率降低了104.46 g/(kW·h)，降低了20.01%。该研究可为转子机配气系统的设计与优化提供参考依据。

摘要:为分析复合叶轮液环泵的内流场及外特性，以2BEA203型液环泵为基础，综合考虑液环泵叶轮及复合叶轮设计原理，设计了液环泵复合叶轮，并采用数值模拟与试验测试相结合的方法对原型叶轮液环泵和复合叶轮液环泵内瞬态流场进行对比分析。结果表明：相对于原型叶轮液环泵，复合叶轮液环泵内气液分界面更加光滑，排气区及压缩区壳体处压力分布均有所降低，叶轮流道内二次流旋涡强度减弱。2BEA203型液环泵复合叶轮在0.02、0.035和0.05 kg/s流量工况下的效率分别提升了2.7、3.8和4.3个百分点，各工况下的真空度也略有提高。由于流动的非对称特性，复合叶轮和原型叶轮液环泵壳体内压力脉动沿周向均呈现出明显的分区特性。液环泵壳体从吸气区开始沿圆周方向的压力脉动幅值先变小，在压缩区达到最小而后再变大；复合叶轮液环泵壳体绝大部分监测点处压力脉动幅值小于原型叶轮；液环泵壳体各分区的压力脉动呈现不同的主频特征。

摘要:揭示水稻生态系统水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）的变化规律，有助于动态评价稻田水碳循环过程和农业用水效益。该研究利用涡度相关法得到中国长江中下游双季稻田的3年通量数据，研究生态系统尺度的稻田WUE季节变化规律及其年际差异，揭示生态系统夜间呼吸消耗对稻田水分利用的影响，阐明WUE与净生态系统生产力（Net Ecosystem Productivity，NEP）和ET的关系。结果表明：双季稻WUE季节尺度变化特征与NEP基本一致，呈现出先增大、后减小的趋势，表明其季节变化由NEP主导，取决于作物自身以生育期为尺度的生长发育规律。早、晚稻日均WUE均在拔节孕穗期达到峰值，且在生长中期均维持较高水平，日均WUE分别达到5.8、5.5 g/kg。早、晚稻全生育期WUE均值分别为(3.3±0.3)、(3.4±0.4) g/kg，生态系统夜间呼吸消耗使WUE下降40%以上。不同稻季WUE的年际差异达到9.2%～12.4%，其中抽穗开花期差异最大。不同纬度的稻田WUE存在差异，该研究得到的中国长江中下游稻田WUE高于菲律宾、巴西等热带地区稻田，但低于中国东北辽河三角洲稻田，与小麦、玉米等农田生态系统相比，稻田WUE也较低。研究结果可为评价中国长江中下游稻作区农业用水效率以及优化水碳管理模式提供依据。

摘要:为解决大尺度农业水资源规划中遇到的渠道渗漏估算精度低且估算方法不符合渠道渗漏机理问题，该研究在对前人的研究成果与渠道渗漏关键要素进行分析基础上提出了渠道渗漏估算方法。根据提出的渠道渗漏估算方法，渠道渗漏系数通常是随渠道引水量变化的单调函数，传统方法中使用固定的渠系渗漏系数方法在渠道引水量变化时会对渠道渗漏量有一定程度的低估和高估。为进一步验证不同的渠道渗漏估算方法对于农业水资源优化配置的影响，以甘肃省黑河中游17个大中型灌区的水资源优化配置问题为例，建立了农业水资源多目标随机规划模型对有限水资源进行合理分配。模型同时选择了渠道渗漏估算方法与传统的固定系数方法。优化结果显示，使用固定渗漏系数的传统方法不能体现黑河中游灌区干支渠的渠道渗漏系数随渠首引水量的动态变化关系，使用固定渗漏系数方法可能会导致对渗漏量的估计产生10%以上的偏差，进而影响实际的田间可用水量、预期产量、预期收益的估计，使得优化目标不能真正实现。同时，对比研究发现，当可用地表水量发生改变时，渠道渗漏估算方法可以更好反映出渠道渗漏率动态变化，为农业水资源规划提供更加精确的水量信息，增加了水资源规划方案的有效性与可行性。

摘要:控制暗管排水可改变土壤水盐运移从而影响灌区盐渍化程度和土壤水分状况。为探讨土壤水盐分布与变化及其受控制排水与间距的影响，以河套灌区义长试验站暗管排水试区为对象，选取玉米生长期内典型灌溉周期开展研究。分析了控制排水及其间距变化下土壤水盐剖面静态分布与动态变化及灌水前后土壤水盐变异特性。结果表明：与自由排水比，控制排水提高了土壤剖面8.27%的相对含水率，增大了灌水期的含水率增幅，减少了间歇期的含水率降幅；控制排水还提高了土壤剖面盐分的分布均匀性，灌后的水平与垂向变异系数分别降低了45.88%和32.55%；同时，控制排水降低了土壤剖面36.73%的盐分含量，增大了灌水期29.17%的剖面脱盐区域，减少了间歇期14.29%的剖面积盐区域。控制排水基础上减少间距降低了灌水期的含水率增幅并增加了间歇期的含水率降幅，提高了灌前土壤盐分的水平分布均匀性却降低了灌后土壤盐分的水平分布均匀性。控制排水较高的盐分分布均匀性和脱盐效率及保墒效应有助于控制土壤次生盐渍化和提高农业用水效率。

摘要:土壤干燥化是制约黄土丘陵半干旱地区生态环境可持续发展的瓶颈问题，自然降雨是当地土壤水分补充的唯一来源。为探究自然降雨条件下干化土壤的水分恢复状况，在陕北米脂试验站构建野外10 m深大型地下土柱，2014-2019年间利用CS650-CR1000型土壤水分自动监测系统和BLJW-4小型气象观测站对土壤水分、气象状况进行连续定位观测，分别对次降雨、月降雨、年降雨条件下的干化土壤入渗恢复深度进行研究。结果表明：黄土区降雨分布的阶段性和年际不均衡性是直接影响深层干化土壤水分入渗的主导因素，年内降雨可以划分为3个阶段：降雨匮乏阶段（上年11-次年3月）、降雨过渡增加阶段（4-6月）、降雨丰沛阶段（7-10月）。试验期间，能够促进深层干化土壤水分恢复的有效降雨（入渗深度大于50 cm）发生次数为56次，有效降雨量1 455.20 mm，分别为6a总降雨次数和总降雨量的16.23%、64.68%。月尺度、年尺度条件下，逐月、逐年降雨入渗深度均随降雨量增加呈二次函数增大变化，累积降雨入渗深度则随时间延续持续增大，对深层干化土壤水分恢复起决定作用。至2018年12月，累积降雨入渗深度达到1 000 cm。以农地土壤水分为标准，2014-2019年自然降雨条件下干化土壤完全恢复深度分别为140、180、300、600、700、700 cm，完全恢复程度依次可达14%、18%、30%、60%、70%、70%。研究结果对于探讨半干旱黄土区在自然降雨条件下林地深层干化土壤水分恢复规律，制定合理措施促进干化土壤水分恢复，以及深入干化土壤水文循环机理研究具有重要意义。

摘要:研究大型露天煤矿典型植被恢复模式下土壤碳、氮组分特征，为深入理解露天煤矿高压实复垦土壤碳、氮固持过程及复垦土壤成土过程提供依据。以黄土区典型露天煤矿-平朔露天煤矿的复垦24a的刺槐-油松混交林（RP）、刺槐纯林（RM）、白杆-青杆-沙棘混交林（PPH）、沙棘纯林（HM）4种典型植被恢复模式样地及未复垦样地（UR）、原地貌样地（UD）为研究对象，采集0～20 cm表层土壤样品，分析土壤碳、氮组分特征。结果表明：1）经过24a演替，复垦土壤理化性质得到明显提高，但各样地间土壤理化性质明显显著。2）同UR样地相比，RP、RM和PPH样地的土壤有机碳含量分别提高594.03%、158.66%、99.25%；RP和PPH样地的微生物生物量碳则分别提高174.68%、209.34%；RP和HM样地的水溶性碳分别提高110.13%、82.99%；RP、RM样地的易氧化碳含量则分别为UR样地的35.55倍和7倍。3) 与UR样地相比，RP、RM、PPH、HM样地的土壤全氮含量分别提高413.24%、250.00%、100%和82.35%；RP、PPH、HM样地的水溶性氮含量分别提高206.33%、153.02%、99.95%；PPH样地的微生物生物量氮含量提高368.07%。4）复垦土壤碳、氮组分之间呈现正相关关系，但与全钾呈现显著负相关（P<0.05）。上述结果表明，土地复垦显著提高了土壤碳、氮组分含量，尤以刺槐-油松混交林效果较好，但复垦24a后，矿区土壤可能存在钾限制的现象。

摘要:病害高发是限制秸秆还田技术实施的因素之一。为探讨因秸秆还田导致的土壤中氮素水平的变化对植物病原菌致病力的影响，该研究选择常见的随麦秸秆还田携入土中的禾谷镰刀菌为研究对象，通过室内模拟分析5种不同缺氮处理（氮素占比分别为0、25%、50%、75%和100%，其中100% 表示不缺氮处理，培养基中氯化铵浓度为1.0 g/L）下禾谷镰刀菌进行氮素恢复后生长量、孢子萌发率、毒素产量和侵染长度等的变化。结果发现，不同处理禾谷镰刀菌的生长速率具有明显差别，完全缺氮下（氮素占比为0）禾谷镰刀菌在氮素恢复24 h时，单位体积菌丝质量达到0.354 g/mL，明显高于其他处理（P<0.05），氮素恢复168 h后其孢子产量仅为8.2×105个/mL，显著低于其他处理（P<0.05），但产生的分生孢子在氮素恢复后具有最高的萌发率，达到46.00%，显著高于其他处理（P<0.05）。在氮素占比仅为25%处理中，当氮素恢复24 h禾谷镰刀菌的毒素产量会显著高于其他处理（P<0.05），达到了1.361 μg/g；在不缺氮及氮素占比为50%和75%时，氮素恢复72 h禾谷镰刀菌的毒素产量才显著高于其他处理（P<0.05）；在氮素恢复培养过程中，禾谷镰刀菌的侵染能力呈现出先下降后上升的趋势，氮素恢复72 h时，完全缺氮处理小麦苗病变长度为7.73 mm，显著低于氮素占比25%、50%和100%处理（P<0.05）。结果表明，短期缺氮（168 h）后补给氮素能够消除氮缺乏对禾谷镰刀菌生长造成的影响；在氮素恢复初期（2 h）禾谷镰刀菌致病能力会有所下降，随着氮素的消耗，禾谷镰刀菌处于部分缺氮环境时的产毒和侵染能力又大幅度提升，这将为秸秆还田后合理施肥策略的制定提供理论参考。

摘要:利用可精准调控CO2浓度的人工气候室，设置2个CO2浓度（常规组：400 μmol/mol和倍增组：800 μmol/mol），同时设置2个NaCl胁迫浓度（对照组NaCl浓度为0；盐胁迫组400 mmol/L NaCl），探讨CO2浓度倍增和土壤盐胁迫对藜麦生长、生理、叶片离子含量、叶片光合特性和内禀水分利用效率的影响。结果表明，在盐胁迫下，CO2浓度倍增显著提升藜麦光合速率、降低藜麦气孔导度，提高藜麦内禀水分利用效率，从而增加藜麦产量。但是，在CO2浓度倍增处理下，随着藜麦生长，光合速率提升幅度逐渐缩小，藜麦产生光合适应现象。此外，在盐胁迫下，与CO2浓度常规组相比，CO2浓度倍增最终（63 d）降低藜麦叶片Na+浓度达42%，增加藜麦叶片K+浓度达26%，有效调控藜麦叶片中离子平衡，表现出明显的吸K+排Na+的现象。同时，CO2浓度倍增促进藜麦渗透调节，有效调控藜麦叶片水分运动，增加细胞含水率，降低叶片溶质势和水势，提高压力势，维持细胞正常的生理功能。此外，藜麦内禀水分利用效率与藜麦叶水势、溶质势，光合速率和K+浓度呈显著正相关。研究结果有助于深入理解CO2浓度倍增调控作物耐盐性的生理机制，为应对大气CO2浓度升高背景下土壤盐碱化问题，维护生态系统稳定性，保障粮食安全提供参考。

摘要:针对当前三维点云分割方法难以精确分割玉米植株顶部新叶的问题，该研究提出一种基于点云骨架和最优传输距离的玉米点云茎叶分割方法。首先利用拉普拉斯骨架提取算法获得植株骨架；其次根据玉米形态结构特征将植株骨架分解成器官子骨架，并实现器官粗分割；再以最优传输距离作为点云距离度量，采用从上到下的顺序对未分割点云进行精细分割；最后自动提取株高、冠幅、茎高、茎粗、叶长和叶宽6种表型参数。研究结果表明，茎叶分割的平均精确度、平均召回率、平均微F1分数和平均总体准确率分别为0.967、0.961、0.964和0.967；6个表型参数的提取值与实测值具有较强的相关性，决定系数分别为0.99、0.99、0.96、0.97、0.93和0.96。该研究方法能对茎叶器官进行精确分割，为玉米高通量表型检测、三维几何重建等提供了一种有效技术手段。

摘要:作物病害对农业产品的质量和产量有重要影响，单一物种病害的分类模型难以应对复杂的农业生产环境。该研究对深度残差网络SE-ResNeXt-101模型进行改进，并基于迁移学习（Transfer Learning，TL）提出了一种农作物病害分类模型TL-SE-ResNeXt-101，用于不指定农作物种类的病害检测分类。在重构的AI Challenger 2018农作物病害数据集上，将该模型与VGG-16、GoogLeNet、ResNet-50和DenseNet-121卷积神经网络模型进行比较。结果表明，相同试验条件下，本文模型对不同作物种类的不同病害分类平均准确率达到98%，分类效果优于其他模型；在真实农业生产环境下该模型的分类效果也优于其他模型，平均准确率达到47.37%。该模型具有较高的识别准确率与较强的鲁棒性，可为复杂农业生产环境下对不同作物种类不同病害的识别分类提供参考。

摘要:针对传统农作物病害识别方法准确率低、鲁棒性差等问题，该研究首先提出一种基于分组激活策略的分组注意力模块，利用高阶特征指导加强低阶特征，通过分组计算组内加强系数，减少不同组之间的抑制作用，加强特征表达能力。对比试验表明，分组注意力模块特征强化效果优于传统注意力模块。基于分组注意力模块，该研究提出一种实时高效农作物病害叶片语义分割模型，该模型融合了编码-解码语义分割模型和多流语义分割模型的优点。采用ResNet18模型作为特征提取网络对农作物病害叶片的语义分割像素精度达到93.9%，平均交并比达到78.6%。在单张NVIDIA GTX1080Ti显卡的硬件环境下，输入分辨率为900×600像素的图片，该模型运行速度达到每秒130.1帧，满足实时农作物病害叶片语义分割需求，为现代农业病害识别、自动施肥和精准灌溉等应用提供参考。

摘要:精确估算森林地上生物量有利于掌握森林资源碳储量的分布特征，该研究以普达措国家公园为研究区，基于国产高分一号（GF-1）全色多光谱（Panchromatic Multispectral Sensor，PMS）卫星影像和数字高程数据，提取波段信息、植被指数、纹理信息和地形因子，利用多元线性逐步回归、支持向量机、神经网络和随机森林模型，估算森林地上生物量。研究结果表明，基于GF-1影像构建的随机森林模型的精度效果最佳，决定系数为0.77，均方根误差为27.53 t/hm2；普达措国家公园森林地上生物量为7 085 614 t，平均生物量达136.01 t/hm2，表明公园内寒温性针叶林发育完好；海拔>3 500～4 000 m区域森林生物量平均值最高，为126.56 t/hm2，与生态保护目标分布范围相符；不同坡向生物量存在差异，阴坡和半阴坡平均生物量高出其他坡向20.48%，立地条件较优。研究结果证实基于GF-1优化的生物量经验模型具有对亚高山天然林地上生物量的估算潜力，对区域森林资源的有效科学管理和维护森林生态环境具有重要意义。

摘要:矿山恢复治理区植被物候与植被健康状况可以定量评价恢复治理工程实施效果，以往矿山恢复治理遥感监测多侧重于监测植被覆盖变化，忽略了对恢复治理区域植被物候特征和健康状况的评估。该研究使用时间序列哨兵2号影像，基于Savitzky-Golay滤波、动态阈值、曲率曲线等方法，以黑龙江省七台河市一玄武岩采石场及周边区域为例，分别提取了恢复治理区和正常耕作区玉米出苗期、拔节期、抽雄期、成熟期、物候期间隔长度等遥感物候指标，研究恢复治理区和正常耕作区玉米生长状态的差异。同时，提取并对比恢复治理区和正常耕作区植被红边位置指数（REIP）、归一化植被指数（NDVI）、绿色归一化植被指数（GNDVI）、陆地叶绿素指数（MTCI）、特征色素简单比值指数（PSSRA）、倒红边叶绿素指数（IRECI）、改进的叶绿素吸收指数（MCARI）和植被覆盖度（FVC）等遥感指标值，评估各遥感指标区分恢复治理区作物的能力和诊断矿山恢复治理区作物健康程度的可行性和敏感性。结果表明：1）相较正常耕作区，恢复治理区玉米关键物候期推迟，出苗期、拔节期、成熟期分别推迟了5～12、9～12和21～22 d，恢复治理区作物生长状态的差异随着作物生长阶段的推移逐步显现；2）恢复治理区和正常耕作区REIP、NDVI、GNDVI、PSSRA、IRECI和FVC等遥感指数值有明显差异，其中GNDVI指数反映恢复治理区作物的整体光谱特征更稳定，PSSRA指数对于区分恢复治理区和正常耕作区作物光谱特征差异最敏感，这种差异受两区域玉米作物叶绿素含量、叶面积指数和叶片含水量等生理信息差异的综合影响。该研究可为矿山恢复治理效果快速评估提供一种技术思路。

摘要:为优化生物质流化床气化工艺，该研究在中试规模流化床实验台上进行了成型树皮和成型秸秆的空气气化试验，研究了空气当量比、气化温度与送风温度对成型树皮和成型玉米秸秆气化特性的影响，同时采用电子探针显微分析仪与X射线光谱分析仪对气化过程中结渣的微观结构与成分进行了分析。结果表明：气化效果随着空气当量比增大先升后降，空气当量比较佳值在0.24左右，此工况下树皮与秸秆合成气热值分别为5.66和3.92 MJ/m3，气化效率分别为59.62%与33.92%；气化温度增加促进气化效果提升，气化温度从700 ℃升高至800 ℃，树皮合成气热值与气化效率分别提升了1.01 MJ/m3与14.28%；一次风温度的提升对气化效果无显著影响（P>0.05），但明显提升了炉膛底部温度，容易导致结渣，不利于设备稳定运行。2种生物质都有明显结渣现象，其表面呈现熔融玻璃状。结渣主要由KAl(SiO3)、K2MgSi5O12等复杂化合物与SiO2组成。导致结渣的原因主要是生物质中K、Mg等碱金属元素在床料中富集，与石英砂床料反应形成低熔点熔融盐；树皮含有较多Ca，气化中形成高熔点的CaSO4进而抑制结渣，而秸秆成灰率高，含有较多的K，导致结渣更为严重。

摘要:针对新疆地区经排碱渠排放的大量盐碱水，目前仍缺乏资源化利用，不但造成水资源浪费，也对周边土壤生态环境带来严重威胁。该研究从排碱渠水中分离得到一株产油微藻WY205，经鉴定为小球藻（Chlorella sp.），在此基础上，以排碱渠水为培养基质，考察了补充有机碳源对该藻生长及油脂积累的影响，以及微藻的盐耐受性、在半连续培养模式下该藻的生长与产油稳定性。结果表明，补充适量有机碳源可有效提高微藻生长速率和油脂产量，微藻油脂积累过程属于生长偶联型，Logistic方程和Gaden生长相关模型方程可较好地描述该藻的生长和油脂生成动力学过程，添加2.5 g/L葡萄糖可获得最大生物量（3.03 g/L）和最高油脂产量（1.26 g/L），分别为不加糖处理的1.35、2.21倍。培养基中Na+添加至5 g/L时（折合NaCl 12.72 g/L），微藻油脂产量比排碱渠水原液培养处理（Na+浓度2.64 g/L）提高了21.69%；继续增加Na+浓度至10 g/L（折合NaCl 25.43 g/L），微藻油脂产量相比排碱渠水原液处理依然提高了10.84%，说明该藻具有较高的盐耐受性。经60 d共6个周期的半连续培养，该藻生物量和油脂产量无显著（P>0.05）变化，表现出良好的适应性和稳定性。该研究表明利用排碱渠水培养产油微藻可行，可为排碱渠水的资源化利用提供技术参考。

摘要:在自然农田生态系统中，农作物的生长通常受到各类环境胁迫（如重金属胁迫、病虫害、水分、营养）的影响，如何区分重金属胁迫与其他胁迫有待进一步研究。该研究选取了湖南省株洲为试验区，收集2017-2019年的Sentinel-2卫星影像数据，结合野外实测数据，开展水稻重金属镉（Cd）胁迫识别研究。首先，利用作物生长模型World Food Studies（WOFOST）同化时序遥感数据获取每年的叶面积指数（Leaf Area Index，LAI）时间序列曲线；然后运用集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD）方法对LAI时间序列进行多尺度分解，得到不同的时序信号分量（Intrinsic Mode Function，IMF）；最后使用动态时间规整（Dynamic Time Warping，DTW）方法计算受胁迫水稻分解后的时间序列与健康水稻分解后的时间序列之间的DTW距离，即归一化胁迫指数。结果表明：归一化胁迫指数是水稻重金属胁迫敏感的参数，与土壤重金属含量的相关系数为0.851，水稻受到的胁迫程度越高，归一化胁迫指数值越大，反之越低；在试验区中，水稻重度重金属胁迫的分布面积比例相对较低，且主要集中在西部、东北部以及偏东南地区。融合集合经验模态分解和动态时间规整方法能有效地甄别并定量分析水稻重金属胁迫状况，从而为作物重金属污染胁迫监测提供重要参考。

摘要:为探究黄河流域农业面源污染特点及有效治理措施，基于两次全国污染源普查数据，通过补充计算，分析了黄河流域污染物排放总量以及农业面源污染排放量的时空分布特点，探究了流域内各省份影响农业源污染化肥施用量、秸秆产生量和畜禽养殖等因素的时空分布情况以及污染治理效率，讨论了黄河流域面源污染针对性的治理对策。与2006年相比，2017年黄河流域污染物排放总量显著减少，农业源产生的化学需氧量、氨氮污染量占总污染量的比例显著增加，2017年农业源产生的化学需氧量、氨氮、总氮、总磷污染物排放量分别为96.2、1.2、7.9和1.1万t，污染量输出最大的省份为内蒙古，但单位耕地面积污染输出最大的两个省份为河南省和山东省。2017年黄河流域畜禽养殖是化学需氧量排放量的最直接影响因素，化肥是氨氮、总氮及总磷排放量的最直接影响因素，不同污染物指标与主控因子之间呈现显著的线性相关关系。与2006年相比，2017年流域内基础因素典型变化包括内蒙古耕地面积增加30%、流域内秸秆产生量及畜禽养殖猪当量分别增加46%和减少27%。河南、陕西、山东省份的单位面积化肥施用量过大，河南省的污染治理效率需要迫切提升。黄河流域农业面源污染治理应当采取全面治理政策及针对性污染治理策略相结合的方法进行，典型针对性措施包括加强陕西、河南以及山东省瓜果蔬菜化肥减量措施、西部地区牛羊养殖以及中东部地区猪养殖污染治理。

摘要:黄河流域生态环境脆弱，水土流失严重，诊断其景观格局及生态风险对促进流域高质量发展具有重要意义。该研究采用黄河流域2000、2010和2018年的土地利用数据，计算景观格局指数并构建生态风险评价模型，从网格尺度和县域尺度揭示生态风险的时空演化特征和空间关联性。结果表明：1）草地和耕地面积之和占黄河流域总面积的70%以上，2000-2018年，耕地面积减少14 243 km2，未利用地面积减少9 410.3 km2，建设用地面积增加12 179.8 km2。2）2000-2018年，黄河流域斑块数、斑块密度、最大斑块指数、景观形状指数、香农多样性指数值上升，蔓延度指数值下降，黄河流域景观格局趋于复杂化、破碎化和分散化。3）2000-2018年，黄河流域的生态风险值呈上升趋势，较高风险区和高风险区的面积增加，低风险区和较低风险区的面积大幅度减少，生态风险等级大多由低等级向高等级转移。4）2000-2018年，黄河流域生态风险呈现空间正相关，但空间聚集程度和空间分异性减弱。网格尺度的Moran's I指数大于县域尺度，表明网格尺度的空间正相关性更强。基于上述结果，该研究将黄河流域划分为生态风险重点管控区、严格管控区和一般管控区，并提出差别化的管控建议，以期为流域管理及风险防控提供定量参考和决策依据。

摘要:为探究大都市郊区"土地利用-生境质量"可持续机制，以天津市郊区武清区为例，通过分析1980-2018年的土地利用数据，以InVEST模型对其进行Habitat Quality模块水平数值测度，研究京津都市圈发展对大都市郊区土地利用转型与生境质量的影响。研究结果：1）1980-2018年武清区土地利用类型以耕地为主导，但耕地面积下降明显，城镇用地和农村居民点用地面积快速增长，未利用地面积大幅缩减，林地和草地占比较小。2）武清区土地利用类型转换剧烈，耕地转移面积最大，林地和草地集中向城镇用地和农村居民点用地转移，水域集中转向耕地，城镇用地和农村居民点用地转移面积较大，未利用地转换面积较小，但转移概率最为剧烈。3）武清区土地利用综合动态度增长了2.87%，具体表现为城镇用地、农村居民点用地和水域的土地利用变化速率保持正向增长，耕地变化速率呈现负增长。4）总体上，武清区呈现出"城扩耕缩"、"人进草退"的态势，但局部年份也有"草进水进"的转态；武清区生境质量处于中等级，但中等级面积趋于下降，低等级生境质量面积趋于上升，较低等级面积较小且呈下降趋势，较高和高等级生境质量区面积趋于扩大；生境质量低值区以武清城区为核心集中分布，且零星分布于武清区东北、西北地区；生境质量高值区集中分布于武清区东部。研究表明：在我国推进新型城镇化发展，特别是加强跨区域都市圈建设中，应当严格保护大都市郊区生态源地，统筹调控大都市郊区生态安全分区，推进大都市郊区生态廊道和全域生态节点建设。

摘要:科学开展高山贫困地区农村居民点空间格局演变特征及驱动机制研究，可为山区乡村空间治理和脱贫攻坚提供一定的基础支撑和指导意义。该研究以秦巴山区腹地原国家级贫困县湖北省十堰市房县为典型案例，基于GIS、地形梯度分析法、分形理论和地理探测器模型对高山贫困地区农村居民点的空间格局演变特征及驱动机制进行探究。结果表明：1）2001-2018年房县农村居民点空间扩张显著，斑块密度减小，平均斑块规模增大；分布指数随着地形梯度等级升高而逐渐减小，且在2013-2018年内变化幅度最大，表明房县农村居民点向着地形条件优越的低梯度区域集聚发展特征愈发显著；2）房县农村居民点空间结构和形态均具有较强的分形特征，表现为空间聚集维数减小，集聚特征增强；形态维数减小，斑块形状越来越规整，空间形态趋于简单；稳定性指数增大，居民点呈现规则有序的扩张和发展态势；3）自然地理要素是影响山区农村居民点空间格局演变的基本因素，社会经济和区位条件是山区农村居民点分布格局变化的重要因素，而"增减挂钩"和"扶贫搬迁"等政策要素进一步驱动着山区农村居民点空间格局演变，这对2013年后农村居民点空间格局演化产生了重要影响。

摘要:牧区合理载畜量的确定是进行草畜平衡评价的核心工作之一，对指导牧区经济、社会和生态环境的可持续发展具有重要意义。中国西北干旱风沙草原受不合理放牧的影响，草地退化、沙化、盐碱化问题突出，为保护草原生态系统而实施的季节性间歇放牧制度使得牧区草畜供需关系进一步复杂化，牧区合理载畜量的确定缺乏有效的计算方法，草畜平衡评价的指导意义不强。该研究选取鄂托克旗牧区作为典型研究区，引入载畜量年内波动系数和草地生产力丰平枯系数2个动态参数，构建了一种基于改进关键场的牧区合理载畜量计算方法，并结合草畜平衡指数（Balance of Grassland and Livestock Index，BGLI）对鄂托克旗牧区的草畜平衡状况进行了分析。结果表明，干旱风沙草原牧区草畜供需过程非一致性显著，牧业年度内形成了包含5个子过程的动态周期；改进关键场方法充分考虑了这一供需节律匹配关系，对传统和关键场方法进行了改进和完善，其在干旱风沙草原牧区合理载畜量计算中更具适用性，合理载畜量计算结果表明牧区各分区的冷季草场占比过高，现状年桌子山及山前平原分区、都斯图流域分区以及内流河分区的全年合理载畜量分别为8.60、53.49和27.66万羊单位；基于改进关键场方法对鄂托克旗牧区进行草畜平衡评价可知，现状年内流河分区超载最为严重，牧区各草场及全年的BGLI值均在105%左右，桌子山及山前平原分区次之，均在40%以上，而都斯图流域分区草畜平衡状况相对良好。