摘要:为解决联合整地机破茬翻埋作业后地表平整度低、土壤分布不均匀的问题，该研究设计了分段反螺旋式匀土旋平刀辊，提出田口法结合离散元仿真的刀辊参数设计思路。首先定性分析并确定了影响刀辊轴向运土和抛土的关键因素及水平；然后以作业后地表平整度为优化目标，以沙壤土和黏壤土为噪声因子，利用田口法设计试验并进行离散元仿真，得出适应不同土壤类型的最优参数组合为：刀轴转速300 r/min、螺旋升角70°、旋耕刀型号IT245、刀轴直径80 mm、刀座间距62 mm、旋耕刀双螺旋排布，此时地表平整度仿真值为14.2 mm。以最优参数组合制造样机并进行田间验证试验，作业后地表平整度为11.6 mm、土壤分布均匀度为92.6%、耕深稳定性系数为93.2%、破土率为86.4%，优于小麦种植对耕整地的要求，所设计的刀辊有效。研究结果可为联合整地机刀辊设计提供参考。

摘要:针对红花切割采收时花丝破损率高、采净率低等问题，该研究结合红花物料及力学特性，设计了一种圆弧渐进式红花丝采收装置。通过对圆弧渐进刀具进行受力分析和切割速度分析，明确了影响采收性能的关键因素为刃口倾斜角和刀轴转速；利用Fluent软件对采收腔室流场进行分析，确定适宜的风机转速，验证腔室设计的合理性。为提升圆弧渐进式红花丝采收装置的工作性能，以刃口倾斜角、刀轴转速和风机转速为影响因素，以采净率、破损率、集净率为响应指标，进行二次正交旋转试验。运用Design-Expert软件建立数学模型，获得最优参数组合为：刃口倾斜角25°，刀轴转速6 44 r/min，风机转速2 800 r/min，对应的采净率为92.1%，破损率为9.6%，集净率为94.7%，对优化结果进行验证试验，结果表明，采净率为91.5%，破损率为9.8%，集净率为94.2%，与仿真优化结果误差不超过5%，表明所设计的红花丝采收装置能较好地完成红花丝采收作业。该研究可为红花机械化采收提供理论依据和技术参考。

摘要:针对水稻直播机施肥装置施肥过程中易堵塞及无法及时报警的问题，结合南方水稻直播施肥的农艺要求，该研究设计了一种水稻直播机气流式施肥监测系统，可以在施肥装置出现管道堵塞后进行报警提示。首先，对气流式施肥监测系统的整体结构进行设计。然后，对关键部件气流分流管道建立仿真模型，采用Fluent和Rocky软件进行气固耦合仿真试验，以肥料颗粒的动能变化量为指标，对气流分流管道的防堵性能进行试验，仿真试验结果表明，当气流分流管道进气口施加800 Pa气流时，肥料颗粒的动能提高了39.7%。最后，采用Box-Behnken响应面试验设计方法进行台架静态试验，以堵塞报警准确率为评价指标，得出较优工作参数为气流分流管道内径28 mm，进气口气压值700 Pa，施肥速率20 g/s；以较优参数进行田间试验，结果表明，堵塞报警准确率均大于90.0%，最高达96.7%；装置工作稳定性好，未出现装置失灵情况，可满足水稻施肥装置堵塞监测准确率要求。该研究可为水稻施肥堵塞报警监测提供参考。

摘要:针对气送式油菜飞播装置作业时种子在离开投种管末端至到达土壤的过程中运移轨迹易受扰动而出现播种成条效果不佳甚至串行的问题，该研究对折叠式投种装置的投种过程进行了分析和优化。通过理论分析建立种子在投种管内和投种过程中的运动学模型，根据DEM-CFD（Discrete Element Method- Computational Fluid Dynamics, DEM-CFD）气固耦合仿真和高速摄像对种子在输送气流和无人机旋翼气流场中的运动轨迹和速度变化情况进行分析，并以此为基础对投种装置的结构及工作参数进行优化。混合正交仿真试验结果表明：种子在竖直投种管内速度变化的影响因子主次顺序依次为输送气流速度、投种管长度、投种管内径，其中输送气流速度、投种管长度对油菜种子在投种管内速度的变化的影响为极显著（P<0.01），投种管内径对油菜种子在投种管内速度的影响一般显著（0.05≤P<0.1）。高速摄像及地面泥盒试验结果显示，将原有气固分离器改为种子加速器，即增加输送气流速度参与投种后，投种管末端气流速度为4.5 m/s时，竖直位移30 cm处种子的平均水平分位移为4 cm，投种管正下方30 cm处泥盒内种子落地条带宽度为5.2 cm，比有气固分离器的结构，种子平均水平分位移减少3.1 cm，条带宽度减少7.9 cm，与仿真分析结果基本保持一致，满足油菜成条飞播的作业要求。

摘要:针对食葵脱粒过程中籽粒表皮划伤严重及未脱净率高等问题，该研究设计了一种轴流螺旋滚筒式食葵脱粒装置。脱粒元件为外径32 mm的螺旋管，对物料在脱粒空间的运移过程进行运动学与动力学分析，确定脱粒元件螺旋管螺旋升角为63°，螺距为2 800 mm。以葵花3638为对象进行台架试验，通过单因素试验探索喂入量、滚筒转速及脱粒间隙对籽粒未脱净率和破损率的影响，根据单因素试验结果，以喂入量、滚筒转速、脱粒间隙为影响因素，未脱净率和破损率为响应指标，进行二次回归正交旋转组合试验，利用Design-Expert软件建立响应指标与影响因素之间的数学模型，基于响应面法进行参数优化，获得脱粒装置在喂入量1.4 kg/s、滚筒转速300 r/min、脱粒间隙35 mm的参数组合下脱粒效果较好，此时未脱净率为0.55%，破损率1.76%。以优化参数组合进行验证试验，结果表明，未脱净率为0.59%、破损率为1.77%，与模型预测值的相对误差均小于5%。该装置未脱净率与破损率均低于现有向日葵脱粒机，满足向日葵机械化收获标准。该研究可为食葵机械化收获装备的研制提供理论参考。

摘要:针对大马力拖拉机在道路运输与田间作业过程中由于工况复杂、作业环境恶劣导致油耗高、节能效果差的问题，该研究采用油电混合动力匹配液压机械无级变速器（Hydro-Mechanical Continuously Variable Transmission, HMCVT）的方式，设计了一种油电混合—机液复合拖拉机动力系统，探讨了该系统的驱动模式与传动方式的实现原理并得到液压机械无级变速器的调速曲线；建立了动力系统的数学模型。为实现动力系统最佳性能，制定了整车控制架构，在此基础上提出HMCVT经济性速比控制策略、基于规则的工作模式划分策略和基于自适应等效因子的燃油消耗最小功率分配策略。为验证所提控制策略的可行性，在SimulationX仿真软件中建立系统动力学仿真模型，并基于测功机搭建试验台架进行测试，分别对拖拉机在犁耕、收获和运输3个典型工况下进行仿真与试验。结果表明，所设计的控制策略能够兼顾混合动力源的最佳扭矩分配与电池电量平衡，且动力系统能保持较高的系统效率（0.4以上），犁耕、收获和运输3个工况下油耗仿真值（2.59、6.56和1.69 L）与试验值（2.72、6.80和1.77 L）的误差均不超过5%，模型可靠。与德国农业协会公布的相近功率动力换挡拖拉机和无级变速拖拉机油耗数据相对比，该研究所提的控制策略在3种工况下节油9%～20%。研究结果可为多工况作业条件下降低拖拉机能耗提供解决方案。

摘要:针对中国黄河中上游河套灌区不合理灌溉和施肥造成的土壤氮素流失严重及氮收支不平衡等问题，该研究于2019－2021年开展田间试验，探讨不同灌溉和施肥策略对土壤氮损失、作物氮吸收及氮收支的影响。试验设置了3个灌溉水平（高水I1：450 mm，中水I2：315 mm，低水I3：180 mm）和2个施氮水平（高氮N1：340 kg/hm2，低氮N3：170 kg/hm2），此外，2020和2021年在中等灌溉水平I2下补充了中等施氮水平（250 kg/hm2，N2），对不同处理的土壤氮损失、作物氮吸收及氮收支等指标进行了对比分析。结果表明，肥料氮是农田氮输入的主要来源，其次是灌溉水、大气沉降和非豆科作物固定。作物吸氮占土壤氮输出的比例最大，其次是NO3--N淋失、NH3挥发和N2O排放。对于氮输入而言，其值随着灌水量和施氮量的减少而降低。对于土壤氮输出而言，减少灌水量和施氮量可显著降低土壤总氮损失量，但过低的灌水量和施氮量将导致小麦吸氮量的降低。传统的N1施氮处理可导致土壤氮素盈余，而施氮量降低50%的N3处理则导致土壤氮素大量亏缺。对照处理（I1N1）的土壤氮损失量最高，该处理氮损失占土壤氮输出的比例高达25%～35%，其中NO3--N淋失和NH3挥发占总氮损失的95%以上。与对照处理相比，I2N2处理可减少21%～29%的氮损失，且作物吸氮几乎未受到影响。同时，该处理土壤氮素处于轻度亏缺状态，其亏缺量为28～50 kg/hm2，占总施氮量的11%～20%。若在收获后将4～8 t/hm2的小麦秸秆还田，则可保持麦田土壤的氮收支平衡。因此，通过改善灌溉和施肥策略并配合适当的秸秆还田可以有效缓解河套灌区春小麦农田的氮损失且实现土壤氮平衡，该研究可为干旱半干旱地区春小麦农田可持续生产和氮污染物减排提供科学依据。

摘要:青藏高原的生态环境面临着气候变暖和人类活动增加的双重压力，增加了土壤侵蚀风险。沟蚀是土壤侵蚀最为剧烈的表现形式，为调查当地沟蚀现状和主控因素，该研究选择拉萨河流域作为代表，通过野外调查和遥感解译建立2 171个样点，并首次基于最优尺度回归、地理探测器和两者的组合共4种方法对15个影响沟蚀的因子及其分级/分类的重要性和沟蚀发生风险进行了探测。结果发现：1）在最优尺度回归中，因子系数前三位分别为海拔（0.442）、土壤类型（0.168）和归一化植被指数（0.156）；在地理探测器中，海拔（0.263）、土壤类型（0.251）和人类足迹（0.174）排在前三位。2）最优尺度回归和地理探测器的受试者工作特征曲线下面积（Area Under Curve，AUC）值分别为0.899和0.833，两种组合方法AUC值分别为0.866和0.848，各方法探测效果均良好，都适用于空间建模。3）拉萨河流域有9.52%～13.97%的区域有着非常高的沟蚀风险，主要集中在拉萨河下游河谷两岸和当雄盆地等相对低海拔地区。研究结果可为青藏高原生态安全屏障建设和水土保持工作提供参考。

摘要:土壤可蚀性参数和临界剪切应力是评价土壤易侵蚀程度和抗水流剪切变形能力的重要指标，目前在黄绵土坡面细沟侵蚀过程中，土壤饱和条件下可蚀性参数和临界剪切应力的变化尚不明确。该研究采用室内土槽模拟冲刷试验确定不同坡度（5°、10°、15°、20°）和流量（2、4、8 L/min）下饱和黄绵土坡面的最大细沟剥蚀率，基于数值法、修正数值法和解析法计算土壤可蚀性参数和临界剪切应力。结果表明，3种方法所得最大细沟剥蚀率均随坡度和流量增加而增大，其中修正数值法和解析法计算的最大细沟剥蚀率更接近。土壤可蚀性参数分别是0.470、0.278和0.256 s/m，土壤临界剪切应力分别为1.502、1.306和1.367 N/m2。修正数值法可提高数值法近似计算的精度，使近似计算结果更接近解析法计算获得的理论值。饱和较未饱和黄绵土的土壤可蚀性参数略有减小（16.83%），而临界剪切应力减小了66.97%，表明土壤饱和对黄绵土土壤可蚀性参数影响很小，但大幅度削弱了土壤临界剪切应力，使得黄绵土坡面饱和后土壤侵蚀更为强烈。此外，饱和黄绵土边坡的临界剪切应力与饱和紫色土坡面相比差异不大，而细沟可蚀性参数大2.26倍，表明土壤饱和对2种土壤临界剪切应力影响程度相似，但黄绵土较紫色土对土壤侵蚀的敏感性更高。研究结果可为饱和状态下不同土壤坡面细沟侵蚀模型参数的优化提供参考。

摘要:为揭示农田土壤水分时空变异特征，精准预测土壤含水量，该研究以河北省太行山山前平原井灌区典型麦田为例，在监测土壤水分的基础上，采用时间稳定性指数法、空间自相关性评价法研究土壤水分时空分布规律，构建了适用于模拟预报田间水分时空变化的CA-Markov 模型，并将该模型的模拟预报效果与HYDRUS 模型进行比较。结果表明：随着土层深度的增加，土壤水分等值线由密变疏，变异系数逐渐减小。随着小麦生育期的推移，前期监测的土壤水分稳定性高于后期；在土壤较湿润的情况下，土壤水分空间相关性较强，土壤水分全局Moran’s I 指数随小麦生育期的推移呈现先增大后变小的规律。CA-Markov 模型模拟预报的各土壤相对湿度等级面积误差的平均值为1.61%，比HYDRUS 模型模拟预报的面积误差平均值（10.86%）小9.25个百分点； CA-Markov 模型对研究区4月下旬、5月上旬的土壤水分干旱等级预测的空间分布Kappa 系数分别为 89.31%、91.46%。该模型可综合考虑麦田墒情的时空变化及随机特性，模拟预测土壤墒情的精度较高、效果良好，可以作为麦田水分管理的重要工具。

摘要:为研究激光扫描和摄影测量技术在监测坡面侵蚀演变过程中的精度及适用性，该研究利用近景摄影测量技术和三维激光扫描技术对长历时条件下坡面侵蚀演变过程进行监测，获取不同时段的坡面微地形数据，基于坡面高精度数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）对坡面侵蚀演变过程进行分析，探究2种非接触式测量方法在坡面侵蚀监测中的适用性和精确度。结果表明：1）按主导侵蚀方式的不同，坡面侵蚀过程可分为片蚀阶段、细沟发育阶段和细沟成熟阶段；2）2种非接触式测量方法均能够精确地对坡面侵蚀产沙过程进行监测，最大相对误差为−16.82 %，2种方法在坡面侵蚀量测量方面有很好的适用性。3）近景摄影测量技术在坡面侵蚀产沙监测、细沟深度测量和坡面微地形模拟方面要优于三维激光扫描技术。该研究可土壤坡面侵蚀监测方法的选择提供参考。

摘要:岩-土界面是石漠化区露石岩面流和地表径流下渗转化为地下裂隙流的主要路径。作为地下裂隙流的重要组成部分，岩-土界面流对坡面降雨径流转化、水分地下快速渗漏以及土壤侵蚀/漏失具有重要影响。为探究喀斯特石漠化区露石岩-土界面流形成过程与转化机制，通过模拟典型露石岩-土界面，采用人工模拟降雨试验研究露石面-土壤组成的岩-土结构单元下地表径流及地表下壤中流、岩-土界面流及非岩-土界面流的形成过程及输出特征，探究其对岩周径流形成转化的影响。结果表明：岩-土界面流产流量在降雨过程中呈先增加后稳定的变化趋势；相同条件下，有出露岩面流形成的岩-土界面流（岩面倾角45°、60°、75°）产流量远大于仅有土壤水分下渗形成的岩-土界面流（岩面倾角90°），前者是后者的4.78～16.58倍。岩面倾角是影响岩周径流形成、转化的主要因素，岩面倾角越大则岩-土界面流对水分漏失总量贡献越小，而非岩-土界面流则相反；雨强次之。然而，雨强是影响初始产流时间、稳定产流时间的主要因素，二者均随雨强增大显著减小（P<0.01）；岩面倾角次之。岩-土界面的存在不仅直接形成岩-土界面流，同时对非岩-土界面流表现出较强的补给效应，约有一半的岩-土界面流最终以非岩-土界面流的形式流失。研究结果可为石漠化区产流过程及机制的深度揭示提供理论依据。

摘要:为了解三峡库区典型小流域不同土地利用类型下水质的变化特征，于2015-2020年对三峡库区长坪小流域开展水质监测，对不同土地利用类型下水体中的总氮（Total Nitrogen，TN）、硝态氮（NO3--N）、氨氮（NH4+-N）、总磷（Total Phosphorus，TP）、可溶态总磷（Dissolved Total Phosphorus，DTP）和颗粒态总磷（Particulate Phosphorus，PP）浓度的时空变化规律进行研究，识别流域内主要氮磷污染源，从而提出针对性的污染防控策略。结果表明：1）不同土地利用类型氮磷输出浓度从大到小依次为村庄、坡耕地、林地和水库，其TN平均浓度分别为8.29、2.88、1.57和1.43 mg/L，TP平均浓度分别为0.25、0.13、0.09和0.07 mg/L。2）不同土地利用类型的水质在汛期和非汛期存在差异，村庄氮磷输出浓度为非汛期高于汛期，坡耕地、林地和水库则表现为汛期高于非汛期。3）内梅罗综合污染指数评价结果表明林地和水库的污染程度均为清洁水平，坡耕地污染程度为轻污染水平，村庄受散养生猪数量的影响，污染程度从污染水平转变为重污染水平。4）长坪小流域TN和TP年输出负荷总量分别为4 278.59和364.93 kg/a。畜禽养殖源是小流域氮磷最主要的污染源，其TN和TP的输出负荷分别占流域总负荷的45.69%和71.77%。坡耕地的TN和TP单位面积污染负荷分别是村庄的7.58%和1.79%，与村庄相比，坡耕地具有显著的低污染特征，因此，以坡耕地消纳村庄污水和畜禽粪便，可促进流域内粪污的就地消纳，达到多源共治的效果。基于小流域不同土地利用类型的水质特征和生态系统服务功能，将流域划分为林草水源涵养区、村庄污染控制区和坡耕地水土保持区，并进行分区协同防控，促进流域农业面源污染系统高效治理。

摘要:种质资源是作物育种改良的重要物质基础，精确高通量获取作物表型信息是进行种质资源评估的重要途径。基于表型数据获取、解析与管理技术的室内高通量植物表型平台具备环境精确调控、成像自动无损、效率显著提升等特点，为种质资源评估提供了高效、集成且规模化的解决方案，对作物育种改良、种业高质量发展具有深远影响。该研究主要阐述了四类室内高通量种质资源表型平台的研究现状，对目前室内植物表型数据解析及管理技术进行介绍与分析，并总结了室内高通量表型平台与数据解析管理方法存在的问题与挑战，对未来种质资源表型评估研究方向与趋势进行展望，以期为植物表型研究提供指导和建议。

摘要:及时、精确地获取小麦基本苗数在田块内部的空间差异信息，有利于实施精准变量追施氮肥，实现化肥减量增效。传统的无人机农业遥感仅关注植被与土壤2类特征而忽略混合像元的影响，导致小麦基本苗数反演精度差、可靠性低。为解决上述问题，该研究利用大疆Mini 无人机获取麦田图像，基于不变目标法完成图像的相对辐射标定，并利用像元纯净指数提取植被端元与土壤端元。根据端元光谱特性建立混合像元的线性分解模型，求解混合像元中植被组分的丰度，基于像元统计法计算植被覆盖度，进而建立植被覆盖度与小麦基本苗数地面真值的线性回归模型。该研究方法获得的模型决定系数R2为0.87，均方根误差为1.97株/m2。而基于传统植被指数法分别利用可见光波段差分植被指数、绿红差分指数、绿红比值指数获取的相应植被覆盖度与小麦基本苗数地面真值的线性回归模型决定系数R2及均方根误差分别为0.79、0.56、0.47及6.06、7.04、4.43株/m2。由此可知，基于混合像元分解模型定量反演小麦基本苗数的方法具有较高的精度，研究成果可为小麦精准减量追施氮肥作业提供数据支持。

摘要:复杂环境下葡萄的快速检测识别是智能采摘的关键步骤，为解决目前葡萄识别精度低和实时性差的问题，该研究提出一种轻量级葡萄实时语义分割模型（Grape Real-time Semantic Segmentation Model，GRSM）。首先，利用通道特征金字塔（Channel-wise Feature Pyramid，CFP）模块进行特征提取，该模块通过13和31空洞卷积的跳跃连接，在减少模型参数量的同时提取葡萄图像的多尺度特征和上下文信息；然后，采用池化卷积融合结构完成下采样，增加可训练参数以减少信息损失；最后，利用跳跃连接融合多种特征恢复图像细节。试验结果表明：该研究所提出的模型在田间葡萄测试集上达到了78.8%的平均交并比，平均像素准确率为90.3%，处理速度达到68.56帧/s，网络结构大小仅为4.88 M。该模型具有较高分割识别精度和较好实时性，能满足葡萄采摘机器人对视觉识别系统的要求，为葡萄的智能化采摘提供了理论基础。

摘要:针对单一的自然场景图像信息不能满足准确识别果实和精准定位目标的要求，提出一种多尺度分解双寻优策略简化脉冲耦合神经网络（Simplified Pulse Coupled Neural Network, SPCNN）的飞行时间（Time of Flight，ToF）与可见光果园苹果图像融合模型。对SPCNN模型引入带参数优化的双寻优策略，对非下采样轮廓波变换（Nonsubsampled Contourlet Transform, NSCT）融合规则进行改进。模型包括配准模块、编码区、多尺度分解模块、单目标SPCNN融合模型、多目标SPCNN融合模型、解码区。模型改进了SPCNN模型的参数优化方式以及迭代次数，模型自适应点火次数较低，在3～7次左右，具有点火次数低、自适应分割、效率高的优点。中光15:00时段点火识别成功率达到了100.00%，点火分割时间达到最低91.91s。与其他融合模型比较，模型在强光12:00、中光15:00、弱光18:20、19:00时段融合图像识别成功率达到100.00%；融合时间低于SPCNN模型，达到最低92.68 s。模型识别精度最优达到了100.00%，融合耗时最低达到了92.68 s，模型大小较SPCNN低一个数量级，可补充和完善图像层次融合理论和方法。

摘要:为解决复杂跨域场景下猪个体的目标检测与计数准确率低下的问题，该研究提出了面向复杂跨域场景的基于改进YOLOv5（You Only Look Once version 5）的猪个体检测与计数模型。在骨干网络中分别集成了CBAM（Convolutional Block Attention Module）即融合通道和空间注意力的模块和Transformer自注意力模块，并将CIoU（Complete Intersection over Union）Loss替换为EIoU（Efficient Intersection over Union）Loss，以及引入了SAM （Sharpness-Aware Minimization）优化器并引入了多尺度训练、伪标签半监督学习和测试集增强的训练策略。试验结果表明，这些改进使模型能够更好地关注图像中的重要区域，突破传统卷积只能提取卷积核内相邻信息的能力，增强了模型的特征提取能力，并提升了模型的定位准确性以及模型对不同目标大小和不同猪舍环境的适应性，因此提升了模型在跨域场景下的表现。经过改进后的模型的mAP@0.5值从87.67%提升到98.76%，mAP@0.5:0.95值从58.35%提升到68.70%，均方误差从13.26降低到1.44。该研究的改进方法可以大幅度改善现有模型在复杂跨域场景下的目标检测效果，提高了目标检测和计数的准确率，从而为大规模生猪养殖业生产效率的提高和生产成本的降低提供技术支持。

摘要:条锈病和黄矮病是严重威胁小麦生产的重大病害，病害的早期识别对病害防控具有重要意义。现有病害识别模型对相似表型症状识别困难，对早期病害的识别准确度低。为此，该研究构建了一种改进的快速区域卷积神经网络（Faster Regions with CNN Features，Faster-RCNN）的病害识别方法。该方法采用卷积核拆解和下采样延迟策略优化了深度残差网络（Deep Residual Neural Network，ResNet-50），用优化后的ResNet-50作为主干特征提取网络以增强所提取特征的表达力，同时简化模型的参数；并采用ROI （Region of Interest）Align改进ROI迟化层以降低特征量化误差，提升识别的精度。在自建的涵盖200余种不同发病时期、不同抗感性的小麦叶部图像数据集上进行试验，结果表明：改进的Faster-RCNN识别方法比其他SSD （Single Shot Multi-Box Detector）、YOLO（You Only Look Once）和Faster-RCNN网络模型的平均精度均值（mean Average Precision，mAP）分别提升了9.26个百分点、7.64个百分点和14.97个百分点。对小麦条锈病、黄矮病、健康小麦和其他黄化症状小麦识别的平均精度均值可达98.74%；对小麦条锈病和黄矮病轻、重症识别的平均精度均值可达91.06%。同时，模型损失函数值降低更快，整体性能表现更优。进一步开发小麦病害智能识别系统部署研究模型，使用微信小程序进行田间小麦病害的识别。在最大并发100的条件下，小程序平均返回时延为5.02 s，识别返回成功率为97.85%，对两种小麦病害及其细分轻重症识别的平均准确率为93.56%，能够有效满足实际应用需求，可用于指导病害的科学防控。

摘要:为实现群养生猪在不同场景下（白天与黑夜，猪只稀疏与稠密）的猪只个体准确检测与实时跟踪，该研究提出一种联合检测与跟踪（Joint Detection and Embedding，JDE）模型。首先利用特征提取模块对输入视频序列提取不同尺度的图像特征，产生3个预测头，预测头通过多任务协同学习输出3个分支，分别为分类信息、边界框回归信息和外观信息。3种信息在数据关联模块进行处理，其中分类信息和边界框回归信息输出检测框的位置，结合外观信息，通过包含卡尔曼滤波和匈牙利算法的数据关联算法输出视频序列。试验结果表明，本文JDE模型在公开数据集和自建数据集的总体检测平均精度均值（mean Average Precision，mAP）为92.9%，多目标跟踪精度（Multiple Object Tracking Accuracy，MOTA）为83.9%，IDF1得分为79.6%，每秒传输帧数（Frames Per Second，FPS）为73.9帧/s。在公开数据集中，对比目标检测和跟踪模块分离（Separate Detection and Embedding，SDE）模型，本文JDE模型在MOTA提升0.5个百分点的基础上，FPS提升340%，解决了采用SDE模型多目标跟踪实时性不足问题。对比TransTrack模型，本文JDE模型的MOTA和IDF1分别提升10.4个百分点和6.6个百分点，FPS提升324%。实现养殖环境下的群养生猪多目标实时跟踪，可为大规模生猪养殖的精准管理提供技术支持。

摘要:鸡蛋在运输贮存过程中一直伴随着品质的不断衰减，如何快速、准确地识别鸡蛋新鲜度是业界和学者们共同关注的话题。针对鸡蛋内部气室和蛋黄等新鲜度特征差异不显著的问题，该研究提出一种基于改进MobileNetV3-Large的轻量级鸡蛋新鲜度识别模型。首先在深度可分离卷积中引入动态卷积（Dynamic Convolution, DC）模块，改进后的深度可分离动态卷积模块能够为不同的鸡蛋图像动态生成卷积核参数，提高模型特征提取能力；其次在注意力模块中引入坐标注意力（Coordinate Attention, CA）模块，增强模型对位置信息的感知能力；最后采用3 276张鸡蛋图像训练并测试改进的MobileNetV3-DA模型。试验结果表明，MobileNetV3-DA模型在测试集上的准确率为97.26%，分别比ResNet18、VGG19和ShuffleNetV2模型高5.19、0.84和5.91个百分点；模型参数量和计算量分别比MobileNetV3-Large减少1.03和78.64 M；在实际应用中，MobileNetV3-DA模型精确率、召回率和加权分数的平均值分别为95.95%、95.48%和97.82%，达到了理想的识别效果。改进的MobileNetV3-DA模型为鸡蛋供应链各环节进行鸡蛋新鲜度快速、准确识别提供了算法支持。

摘要:玉米深加工是全球第二大宗农产品加工行业，玉米淀粉制备过程中产生大量的副产物，如玉米浆（Maize Steep Liquor, MSL）。玉米浆色深味重、毒素含量高、处理困难，已经成为众多玉米深加工企业发展的桎梏。该研究主要利用玉米浆中丰富的速效氮源和微生物的促生长因子进行微生物菌肥的开发。通过对前期筛选到的3株植物根际促生菌（PGPMs）的共生发酵研究，评估了3种菌在玉米浆中高密度发酵的可行性，并对发酵特性进行了研究。试验结果表明，3种菌通过共生发酵，并在模拟流加工业废料结晶糖母液作为补料时，发酵体系中的总生物量从6.6×109提升到了2.17×1010 CFU/mL，并在52 h氨基酸态氮含量达到最大。同时，采用葡萄糖模拟结晶葡萄糖母液流加补料显著提高了共生体系的总糖以及溶磷的利用率，可溶性磷利用率提高了近50%；此外，添加葡萄糖还能保持发酵体系的pH值稳定，奠定了生产稳定性。该研究为玉米浆的再利用提供了一种解决方法，对低成本生物肥料的开发与生产提供了一种新的思路。

摘要:针对夏季单彩钢屋顶结构的奶牛棚舍隔热性能差、舍温高的生产难题，该研究对单彩钢屋顶进行改造，彩钢板外侧铺设反光膜（铺膜舍），未铺设反光膜的相同结构牛舍作为对照舍，每栋舍饲养90头青年奶牛。测定7－8月和9－10月份牛舍温热环境、舍中青年奶牛的生理指标、血液生化指标及生产性能，通过对比分析铺膜舍与对照舍各指标评价铺膜缓解牛热应激的效果。结果表明：1）7—8月份和9—10月份中午时段铺膜舍屋顶内表面温度较对照舍分别降低10.48 ℃和8.16 ℃（P<0.01），且舍温在7—8月份的09:30－13:30降低0.87～1.04℃（P<0.05）；2）7－8月份铺膜舍青年奶牛的呼吸频率较对照舍降低12.51%（P<0.01），且10:00－14:00躺卧比例增加7.90%～18.77%（P<0.05），而9－10月份两栋舍未表现出显著性差异（P>0.05）。产犊后铺膜舍的产奶量较对照舍表现出增加趋势，且乳蛋白率提高4.85%（P<0.05）；3）7－8月份铺膜舍青年牛的血清超氧化物歧化酶和总抗氧化能力水平较对照舍分别提高5.71%和10.47%（P<0.05），血清白细胞介素4及其mRNA水平分别提高24.78%和25.43%（P<0.01），且血清热应激蛋白HSP60和HSP70含量两栋舍之间也表现出显著性差异（P<0.05），铺膜舍较对照舍分别降低14.06%和15.87%，且HSP70 mRNA表达量也表现出显著性降低（P<0.05）。综上，单彩钢屋顶进行铺膜改造后，能显著降低牛舍温度（7－8月份），有效缓解青年奶牛的热应激，提高青年奶牛产犊后的泌乳性能。

摘要:多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）是土壤中一种典型的持久性有机污染物。典型寒区东北地区因农业投入品不合理使用、污灌等造成农田土壤中含有大量致癌、致畸与致突变的多环芳烃，针对寒区气候特征致使农田中微生物降解多环芳烃效果不佳，难以改善农田土壤环境并降低食品风险的关键问题，基于目前常用商品化的降解微生物多来自于温暖地区，且难以适应寒区气候的特性，该研究以PAHs典型污染物-菲（PHE）为研究底物，驯化温度15 ℃，筛选分离出适应寒区低温环境的7株菌。经鉴定及降解性能研究，筛选了3株在温度20 ℃、接种量5%、pH值为8、底物浓度500 mg/L，以及外源物质腐殖酸的促进的条件下PHE降解率达到80%的高效降解耐冷菌。以上3株菌两两之间与三者组合均无拮抗关系。对菌株进行碳源的广谱性分析，菌株对2-5环多环芳烃降解率可达15%～85%之间，在将菌株应用至20 ℃土壤环境时，60 d可降解土壤中75%的PHE。该耐冷菌群适应条件符合寒区农田土壤实际环境，研究结果对黑土地区土壤多环芳烃污染的微生物修复提供了一定的基础资料。

摘要:表面积尘会严重影响光伏组件的发电效率，可涂覆疏水性涂层提高其自清洁能力来降低积尘量。该研究将灰尘颗粒视为规则球体，基于颗粒接触力学理论，建立光伏组件表面与灰尘颗粒的黏附力学模型，简化光伏组件自清洁时灰尘的受力模型。采用不同疏水性涂层来改变光伏组件表面参数，计算得到光伏组件的自清洁性能与灰尘粒径、表面性能间的关系。研究结果表明：1）光伏组件表面自清洁性能与表面材料弹性模量和摩擦系数相关。2）清洁200 μm粒径以下的灰尘，光伏组件的表面弹性模量对自清洁性能起主要作用；清洁200 μm粒径以上的灰尘，表面摩擦系数起主要作用。3）涂覆不同的疏水性涂层，光伏组件可自清洁不同粒径范围的灰尘。4）以中国西北地区为例，灰尘粒径分布为250～500 μm，可选择涂覆弹性模量在0～2 700 MPa内，摩擦系数为0.1的疏水性涂层以提高光伏组件的自清洁能力。研究结果可为旱区光伏电站制备及涂覆疏水性涂层除尘提供理论依据。

摘要:水产养殖中水体分层在水中形成屏障，阻碍质量和能量交换，进而导致水质恶化，影响水体中生物的生长。针对此问题，该研究在实验室条件下对玻璃水槽中2种不同盐度水体（淡水和4% NaCl溶液）染色，仅依靠浮力作用，观测水体去分层过程的准备、起动、混合和均匀4个阶段；在压力差的驱动下，形成“上升流”式的上涌对流，发现流体上浮至分层界面发生混合并使跃层增厚，最终引起分层水体失稳破坏。依据试验结果总结出水体分层破坏过程分为准备、起动、混合和均匀4个阶段，在给定工况下，100 L/h输水流量混合作用最强且完全混合的时间最短，25 L/h输水流量混合作用最弱且完全混合的时间最长。该文发现在一定盐度差异下，水体去分层起动时间和完全混合时间的变化规律对水产养殖产业有促进作用。

摘要:塑料薄膜的力学性能分析是薄膜结构设计的主要方向。该研究采用试验和数值模拟结合的方式分析了冰雹冲击下塑料薄膜的破坏形式和损伤规律，并通过试验结果验证了数值模拟方法的有效性。通过数值模拟对冰雹在不同尺寸、不同冲击角度下单次和二次冲击塑料薄膜进行了分析，此外对薄膜厚度和两层薄膜之间的间距的影响进行了分析。结果表明：1）0.12 mm厚度的塑料薄膜可抵挡直径10 mm以下的冰雹冲击。但冰雹尺寸在30 mm以上时，塑料薄膜因拉伸应力波的作用而发生破坏。2）冰球二次冲击塑料薄膜时会造成应力波的叠加，导致薄膜加速破坏。3）在0°、30°、60°这3种冲击角度下，冰球冲击角度为60°时造成薄膜的破坏面积最大。4）双层薄膜的破坏面积随薄膜之间的间距增大而增大，当双层薄膜的间距控制在5 mm内可实现双层薄膜抗冰雹冲击效果优于厚度相同的单层薄膜。分析结果表明：改进薄膜结构的抗拉强度是提高薄膜抗冰雹冲击能力的主要方向。该研究可为薄膜结构设计和薄膜损伤分析提供参考。

摘要:村庄用地减量地块的科学识别和类型分区是编制村庄规划和建设用地减量规划的基础。该研究以北京市密云区为例，基于土地利用、兴趣点和社会经济统计等多源数据，在构建区域生态安全格局的基础上，从生态安全性、空间稳定性、发展适宜性3个维度，构建村庄用地减量地块识别评价指标体系并对其进行评价，根据评价结果确定减量地块，借助三维魔方图解法对减量地块进行类型划分与分区，并提出减量策略。结果表明：1）密云区生境质量的分布具有明显的区域性聚集分布特征，筛选出生态源地781.65 km2和15条生态廊道，综合构建密云区生态安全格局；2）密云区村庄用地减量地块识别评价分值内部差异较大，空间上呈现出东北高、西南低的特点。通过综合评价法确定密云区减量地块面积789.84 hm2；3）采用三维魔方图解法将村庄用地减量地块划分为近期减量区（生态-空间减量型、生态-发展减量型、空间-发展减量型）、中期减量区（生态安全减量型、空间稳定减量型、发展适宜减量型）、远期减量区（综合减量型）共3区7类减量类型，并对不同类型减量地块提出对应的减量措施。研究结果可以为生态涵养区村庄用地减量地块的识别提供科学依据，并为生态涵养区减量、生态保护和区域可持续发展服务。

摘要:地貌可以制约地表水分和热量的分配，对耕地质量具有决定性的意义。该研究基于土地利用现状、地貌区划和降水等数据，利用空间分析、单一地类流向分析等方法，分3个时段从地貌分区的角度研究了河北省2009－2018年耕地时空变化情况。结果表明：1）近10年耕地面积基本保持稳定。耕地共减少2.91万hm2，平均每年减少0.32万hm2；平原和盆地耕地减少，丘陵、山地和高原耕地增加。2）耕地重心向北移动，耕地“上山”现象明显。2009－2012、2012－2015、2015－2018这3个时段内流入耕地较流出耕地平均海拔分别升高了321.89、120.25、102.78 m；流入耕地重心较流出耕地重心向分别向西北、东北、北方向移动了78.19、38.05、18.06 km。3）耕地向降水少、气温低的区域转移。流入耕地平均降水和气温低于流出耕地。降水量小于400 mm的区域耕地面积增加1.57万hm2，降水量大于400 mm的区域耕地面积减少4.48万hm2；平均气温大于8 ℃的区域耕地面积减少5.06万hm2，平均气温低于8 ℃的区域耕地面积增加2.15万hm2。4）流入耕地的主要来源为未利用地，流出耕地的主要去向为建设用地，村庄建设占用是最主要的去向。研究结果可为完善耕地占补平衡政策和耕地后期监管提供决策支撑。

摘要:随着城镇化进程的不断加快，农村居民点面临多元分化和重组。科学划分农村居民点类型，确定不同空间优化模式，对于实现乡村振兴，推进城乡融合发展具有重要意义。该研究以江西省乐平市为例，在筛选丘陵地区优势居民点"扩展源"图斑的基础上，从"三生功能"和规模形态4方面构建农村居民点"扩展源"评价体系，并采用改进引力模型和改进最小累积阻力模型等方法，针对性制定"扩展源"和"非扩展源"两大类居民点的空间重构策略。结果表明：1）根据改进引力模型结果可知，"扩展源"居民点空间引力值在[0.007，1.8]之间，功能辐射和服务能力差异显著；2）研究区西部综合阻力和累积阻力最小，北部和南部因受地形、人口和空间用途管制的影响，阻力偏高。Ⅰ类高等"非扩展源"居民点主要分布于区位条件优越的中西部山间盆地地带，Ⅲ类低等居民点则集中于北部和南部高海拔区域；3）结合"扩展源"居民点引力等级和综合影响力值，划分为城郊融合型、村镇融合型、集聚提升型和重点培育型4类优化模式。根据"非扩展源"居民点布局适宜等级和扩展势力范围的组合关系，确定重点发展型、规模管控型、优化改造型和迁建拆并型4类布局策略。该研究对丘陵山地区农村居民点规划和生活空间优化具有参考价值。

摘要:在快速城镇化背景下，乡村绅士化现象已成为中国大都市外围乡村地区的普遍现象，探究乡村绅士化的影响效应对乡村振兴具有重要意义。该研究选取北京小堡村作为典型研究案例，在对不同时期小堡村历史高分影像进行遥感解译的基础上，运用信息熵、土地利用综合程度等指标，结合实地调研与深度访谈，从"人-地-产"关联视角深入探讨了乡村绅士化过程对大都市外围地区乡村演化的影响。研究发现：1）在经济重构上，农业和工业向以文创产业为主导的服务业转型，村民收入出现明显分化；在空间重构上，耕地与工业用地向服务业用地转换，文创产业用地占比达到29.61%，传统居住用地功能复合化，乡村人居环境改善；在社会重构上，小堡村形成新旧绅士群体为主、村民为辅的复杂化社会网络和以城市、艺术文化为表征的新文化空间；2）小堡村乡村绅士化过程经历了自发发展（1990-2003年）、政府引导（2004-2010年）、市场推动（2011-2014年）和转型调整（2015年至今）4个阶段。从"人-地-产"关联角度看，小堡村演化呈现"人-地-产弱关联，要素内单一均质"到"人-地-产弱联结，要素内多元分化"到"人-地-产强交互，要素内多元割裂"再到"人-地-产强耦合，要素内复杂融合"的转变，推动了乡村由"以生产生活功能为主的传统均质空间"-"以传统业态生产功能为主的乡村分化空间"-"以新型业态生产功能为主的的半城半乡"-"生产生活消费功能复合化的新型乡村空间"的四阶段演化，带动了小堡村的转型发展。以上发现有助于丰富中国特色乡村绅士化的理论认知，并为大都市外围地区乡村振兴提供科学依据。

摘要:挖掘运输过程中环境因子和生鲜果蔬感官品质之间的关系，实现基于环境因子的感官品质评估和预测，对于保持生鲜果蔬物流品质具有重要意义。该研究以鲜食葡萄为研究对象，通过对实际运输过程的跟踪监测，在实验室开展了鲜食葡萄运输模拟试验和感官试验，构建了鲜食葡萄运输感官品质数据集。在建模方法层面，该研究提出了一种基于多输出支持向量回归（Multiple Output Support Vector Regression，MSVR）模型的运输环境因子（温度、相对湿度）与感官品质（外观、香气、质地和风味品质）的预测模型，并利用粒子群（Particle Swarm Optimization，PSO）算法和遗传算法（Genetic Algorithm，GA）对模型进行优化（PSOGA-MSVR）。结果表明，PSOGA联合优化算法有效提高了MSVR模型的调参效率，且在常温运输、保冷运输和冷链运输3种不同的运输模式下，PSOGA-MSVR模型的预测效果均更优，决定系数R²高于0.985且各项误差指标低于其他模型；研究结果可为运输过程中合理调控环境因子，减缓生鲜水果感官品质的下降提供参考。

摘要:为探究茶多酚（Tea Polyphenols, TPs）对辛烯基琥珀酸酐（Octenyl Succinic Anhydride, OSA）酯化淀粉纳米颗粒（Starch Nanoparticles，SNPs）及其稳定的Pickering乳液性质的影响，该研究在制备OSA-SNPs的过程中添加TPs，研究TPs对OSA-SNPs的理化性质和乳化性能的影响。结果发现，添加TPs使OSA-SNPs的平均粒径增加、表面Zeta电位绝对值下降、接触角减小（P<0.05）。通过傅立叶红外光谱扫描发现，TPs与OSA-SNPs之间存在氢键和疏水相互作用。在TP-OSA-SNPs稳定的乳液中，增加TP-OSA-SNPs的质量浓度（从0.5 g/mL至2.0 g/mL），乳滴平均直径明显减小（P<0.05）；当TP-OSA-SNPs的质量浓度增加至2 g/mL时，乳液形成了油滴紧密堆积的界面结构，能够抑制油滴迁移。通过加速氧化试验发现，与OSA-SNPs相比，TP-OSA-SNPs稳定的乳液中氢过氧化物值（Peroxide Value, POV）相对较低（P<0.05），说明TP-OSA-SNPs具有延缓乳液中油脂氧化的作用。结果表明，这种新型具有抗氧化功能的食品级颗粒乳化剂，对构筑淀粉基Pickering乳液载体具有潜在价值。

摘要:为了解高油大豆储藏过程中品质指标的变化规律，为高油大豆的科学储藏及储藏期间的品质变化预测提供理论依据，选取河南与内蒙古产地的高油大豆为研究对象，调节至不同含水率13.00%和15.00%后分别在25℃和35℃条件下密闭储藏180 d，每隔30 d取样一次，对其品质指标进行测定分析，并进一步对其电导率和丙二醛（Malonaldehyde, MDA）两项指标的变化趋势进行动力学分析。结果表明，随储藏时间的延长，两种高油大豆中过氧化氢酶（Catalase, CAT）、过氧化物酶（Peroxidase, POD）及多酚氧化酶（Polyphenol oxidase, PPO）活性均呈下降趋势，电导率和MDA含量均呈上升趋势，且含水率和储藏温度越高，变化幅度越大。不同指标的相关性分析结果表明，储藏时间与两种高油大豆的品质指标的变化均有显著或极显著相关性，储藏时间与河南大豆的MDA和PPO相关系数分别为0.82和−0.90，与内蒙大豆的MDA和PPO相关系数分别为0.81和−0.92。初始含水率与两种大豆的CAT活性呈极显著负相关，相关性系数分别为−0.63和−0.74；储藏温度与两种大豆电导率的变化存在较强相关性，相关性系数分别为0.60和0.59。不同储藏温度下两种高油大豆的电导率和MDA含量的变化均符合零级动力学模型，两项指标在储藏过程中的变化均属于需能反应，零级动力学反应系数随大豆初始含水率和储藏温度的升高而增大，同时具有较高粗脂肪含量的河南大豆的电导率和MDA的零级动力学活化能均高于内蒙古大豆，并且在相同含水率条件下，MDA的活化能均小于电导率的活化能，表明高油大豆储藏过程中，温度、水分和粗脂肪含量越高，电导率和MDA含量变化越快，且MDA含量较电导率更易发生变化。因此在高油大豆储藏过程中，要根据大豆的脂肪含量，严格控制储藏时的温度和水分，尤其高含水率的大豆要严格控制温度条件，以延缓其品质劣变，同时在高油大豆储藏过程MDA含量较其他指标更易发生变化，可作为其储藏期间品质变化的早期预测参考指标。

摘要:为了探究蓝莓在不同贮藏温度下，其内部水分含量及迁移状况随贮藏时间的变化规律，利用低场核磁共振（Low Field Nuclear Magnetic Resonance，LF-NMR）及其成像技术（Magnetic Resonance Imaging，MRI）采集0、8、23 ℃贮藏0、3、6、9、12 d的蓝莓波谱信息以及质子密度图像信息，并分析其规律变化。试验结果表明：采后蓝莓内部水分极易受到贮藏温度与贮藏时间的影响；同时，弛豫谱峰面积和弛豫时间可以有效判定蓝莓贮藏过程中水分含量及迁移变化。随着贮藏时间的延长，其液泡水含量A23与总水分含量A2呈现出整体显著下降（P<0.05）的趋势；在蓝莓贮藏至12 d过程中，弛豫时间随贮藏时间的延长而不断右移，细胞壁水含量A21变化不明显，细胞质水含量A22呈现小幅增加趋势；但23 ℃贮藏至9 d后，蓝莓发生腐烂，细胞壁水和细胞质水迅速增加，贮藏至12 d时液泡水急剧减少，转化为细胞质水和细胞壁水，试验发现23 ℃贮藏的蓝莓货架期为1周左右；与前者相比，蓝莓低温贮藏至12 d时，液泡水含量仍占总水分含量的89%以上，说明蓝莓在低温贮藏下，其内部水分迁移缓慢、流失量较少，其贮藏时间更长、保鲜效果更佳。研究结果为蓝莓在不同温度下贮藏保鲜提供了理论支撑和数据参考。

摘要:针对现有目标检测算法检测茶叶杂质精度低、速度慢的问题，该研究提出了一种基于改进YOLOv5的茶叶杂质检测算法。采用K-Means聚类算法对杂质真实框聚类，以获取适合茶叶杂质特征的锚框尺寸；通过在主干特征提取网络CSPDarkNet中引入前馈卷积注意力机制（Convolutional Block Attention Module，CBAM），将茶叶杂质输入特征图依次经过通道注意力模块和空间注意力模块，获得特征图通道维度和空间维度的关键特征；在颈部网络中添加空间金字塔池化（Spatial Pyramid Pooling，SPP）模块，融合并提取不同感受野的关键特征信息；将普通卷积替换成深度可分离卷积，增大小目标预测特征图的置信度损失权重，构建了轻量化的改进YOLOv5网络结构模型；分别制作了铁观音茶叶中混合有稻谷、瓜子壳、竹枝和茶梗4种杂质的数据集并进行茶叶杂质检测试验。结果表明，改进的YOLOv5比常规YOLOv5在茶叶杂质检测中具有更高的置信度分数，且定位更为准确，未出现漏检现象。改进YOLOv5的多类别平均精度（Mean Average Precision，mAP）和每秒传输帧数（Frame Per Second，FPS）达到96.05%和62帧/s，均优于主流的目标检测算法，验证了改进算法的高效性和鲁棒性。该研究成果可为提升茶叶制作过程中小目标杂质检测精度与检测速度奠定基础。