摘要:

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摘要:碳纳米管在农作物研究中的应用对象已经涵盖了大米、玉米、小麦、番茄、葡萄等常见的农作物。由于研究目的不同，使用的碳纳米管种类、分散方式、浓度也不同，导致文献中出现了试验结果多样化的问题。为了建立一个较为统一的碳纳米管试验框架，该研究首先以作物培育、抗逆、生理指标监测和农业基因工程为纲，对碳纳米管在作物研究中的应用进展进行了综述，并归纳了文献中使用的碳纳米管参数及其应用效果。通过综合分析，论证了作物研究中存在碳纳米管有效浓度未知、特异性作用不明显、间接生物毒性研究不足的问题，并针对性地给出了作物研究中的碳纳米管试验方案建议，包括碳纳米管的选型、培养基的制备以及表征方法。最后，与以往利用原始和共价修饰的碳纳米管进行作物培育不同，在未来，利用非共价修饰的碳纳米管或碳纳米管的非共价堆积作用进行作物研究是重要的发展方向。

摘要:畜禽粪水酸化贮存能够有效调控粪水贮存中微生物、环境与氮素间的作用关系，实现粪水氮素的减损增效，是一种具有广泛应用前景的关键技术。该研究系统综述了粪水酸化贮存中氮素的迁移转化机理，比较评价了常见酸化剂和不同酸化贮存工艺的应用效果，分析了酸化贮存技术对粪水氮素减损增效的影响。梳理总结得到：粪水酸化存储中氮素的迁移转化机制主要包括有机氮矿化、铵态氮固持、无机氮转化的抑制及硝化3个关键环节，可以依靠改变微生物作用和化学平衡状态实现氮素的减损；与其他酸化工艺相比，长期酸化工艺具有酸化效果更加稳定、应用范围较为广泛等优势；粪水酸化技术能够大幅降低NH3排放，以及部分N2O的排放，进而提高粪肥还田后土壤肥效，但不合理的酸化贮存技术及施用方式也会降低粪水肥效，甚至引起二次污染；未来应重点从氮素迁移转化路径的定量分析、复合酸化剂的开发、粪肥施用效果及风险的评估应对等方面进行深入研究。

摘要:植物利用约400～700 nm波段的光驱动光合作用，但不同波长的光驱动效率不相同，而且随着植物类型及生长阶段的不同而变化。因此，准确获取被植物捕获并用于驱动光合作用的光辐射成为困扰科学家的难题。当前，光量子传感器被普遍接受并用于评价光合作用潜力，可测量400～700 nm波段的光量子通量密度或光量子通量，其光谱响应函数为直线。该文回顾了经典光合有效辐射（photosynthetically active radiation，PAR）定义的形成过程，介绍了PAR传感器的演化路径，讨论了PAR及其传感器的应用现状。由于测量对象及应用环境的多样化，PAR的定义仍然没有完全统一，且早期研究对光谱响应函数的度量不充分。随着当前人工光照明与植物生长发育相关研究的深入，发现植物光合作用吸收的光波长范围比400～700 nm要宽，不同的光谱能量分布（波长配比，能量配比）、光周期等对光合作用影响显著，并且很难将光辐射对光合作用的影响和光形态效应区分开，因此PAR的定义及其传感器的研发仍处于不断发展中。理想的PAR应该从植物光合作用的角度来定义，未来PAR传感器的光谱响应函数应与植物光合作用的能力曲线相一致，并能依据测量对象及应用需求而调整。与此相适应，未来PAR传感器应向用户可对光谱响应函数编程的方向发展。

摘要:智慧农业的快速发展对农业传感器的精确性和生物安全性提出了更高的要求。不同于传统的刚性传感器，近年来新兴的植物柔性传感器因具有出色的力学特性和良好的生物相容性，在农业领域引起了广泛关注。该综述首先概述了制备植物柔性传感器所需的材料及制备工艺，重点阐述了植物柔性传感器在作物生长中的监测应用，如对植物电信号、挥发性化学物质、水分含量、生长速率的监测，以及对植物表面温度、湿度、照度等小气候的监测。同时介绍了柔性电子自供电的发展现状。最后，对植物柔性电子在智慧农业领域中的应用进行了总结和展望，以期为基于植物柔性传感器及相应传感网络的智慧农业管理系统提供参考。

摘要:针对田间作业和转场运输等不同工况时的行驶速度需求，该研究提出使用双凸极变极永磁（pole-changing doubly-salient permanent magnet，PC-DSPM）电机作为电动拖拉机的驱动电机，通过变极获得驱动电机的多种机械特性。基于气隙磁场调制理论，将PC-DSPM电机气隙磁场中的主要工作谐波分为2组，采用电子变极改变电枢绕组连接方式，从而选择不同组别的气隙磁场谐波参与机电能量转换，形成PC-DSPM电机3种运行模式。根据不同模式下的转矩-转速曲线，选取电机在恒功率区的2个变极切换点，并据此将拖拉机的运行速度划分为0～7.7、7.7～10.5和10.5～32.7 km/h共3个区间。为实现平滑变极，构建自抗扰控制和跟踪微分器的PC-DSPM电机变极策略。与采用自抗扰控制的阶跃响应变极相比，虽然2个切换点处的变极时间分别延长至400和600 ms，但变极过程中dq轴电流过渡平稳，转矩波动分别下降8.5%和11.8%，转速恒定在920和1 250 r/min。研究结果可为实现电动拖拉机多工况高效运行及变极永磁电机平滑切换提供理论参考。

摘要:针对穴盘苗取投苗装置机械结构较复杂、取投苗易失败等问题，该研究设计了一种蔬菜穴盘苗弧形展开式自动取投苗装置。通过对取投苗作业过程进行分析，提出整排取苗、弧形展开投苗的自动取投苗作业方式，对夹苗组件、导向槽、旋转接苗机构等进行设计，并确定各部件关键参数，搭建PLC自动控制系统，设计执行单元的气动回路方案，并提出匹配延时函数。以辣椒穴盘苗为试验对象，以平均取投苗频率、供气压力、基质平均含水率为试验因素，以取投苗成功率、损伤率为试验指标进行正交试验，并以较优参数组合进行重复验证试验。试验结果表明：平均取投苗频率为90株/min、供气压力为0.4 MPa、基质平均含水率为30%时，取投苗成功率为94.05%，损伤率为1.19%，该研究可为自动取投苗装置的研发提供参考。

摘要:为明确带旋耕作在稻茬麦区的适用性，该研究于2018-2020年在水稻秸秆切碎匀铺还田条件下，以全旋（full rotary tillage，FRT）耕作为对照，研究了带旋（strip rotary tillage，SRT）耕作对稻茬麦田土壤理化性质、小麦生长和籽粒产量的影响。结果表明，与FRT相比，SRT在土壤偏干状况下大幅提升了0～10 cm土层贮水量，提升幅度为15%～43%，而在土壤偏湿时提升幅度仅为3%～9%。带旋耕作下土壤温度日变化幅度平缓，且在低温条件下有助于提升5和15 cm土层温度。2 a间5～15 cm土层SRT土壤速效氮与速效钾含量较FRT分别增加12%、55%、41%和17%，差异显著（P<0.05），SRT促进了土壤养分在浅层富集。在2019-2020年，SRT较FRT显著增加了幼苗单株次生根数、单株地上部生物量、植株可溶性糖含量和叶片RuBPCase活性（P<0.05），明显提升了幼苗质量，同时2 a间均提高了开花期和乳熟期单茎叶面积、叶片RuBPCase活性以及开花期和成熟期单茎干物质量。2 a间均以SRT产量最高，比FRT分别增产11%和14%，穗粒数比FRT分别增加16%和5%，差异均达显著水平（P<0.05）。综上，带旋耕作下良好的土壤水、热、肥条件有助于幼苗健壮生长，提升了单茎光合生产能力，促进了幼穗发育和穗粒数形成，但带旋耕作出苗率较全旋耕作低了19.3%，未来还需结合其壮苗优势开展农机农艺配套技术研究。

摘要:基质草籽毯成型机以农业废弃物秸秆和牲畜粪便为主要原料，制作绿化用草坪，可以实现连续不间断成型生产。针对现有成型机挤出口质量较大，造成材料消耗多和螺栓连接负担重的现象，以挤出口缩颈处长度、缩颈处宽度、料板厚度和螺栓孔直径为研究对象，运用ANSYS Workbench19.2有限元软件在静态特性分析和参数化建模基础上，基于多目标优化的响应面方法对挤出口模型进行优化，得到尺寸参数最优值：缩颈处长度180 mm、缩颈处宽度60 mm、料板厚度3.5 mm、螺栓孔直径11 mm，此时挤出口部件最大变形和最大等效应力较优化前分别减小了35.95%和13.8%；为了进一步优化挤出口尺寸，利用拓扑优化使零件总质量减轻了36.60%。采用EDEM软件对参数优化和拓扑优化进行验证，得到成型颗粒密度和挤出颗粒质量分别为1 383.2 kg/m3和2 709g。利用优化结果制作样机，与优化前成型装置进行对比试验结果表明：成型颗粒密度和挤出颗粒质量与优化前相比分别提升5.84%和2.88%，进一步发芽和烘干试验表明，优化效果达到预期目标，可为相关设备的研发和生产提供理论参考。

摘要:为提升微通道集热/蒸发器流动与传热性能，该研究通过多目标算法对集热/蒸发器微通道孔结构进行优化。首先，建立集热/蒸发器流动传热耦合模型，通过试验验证模型准确性；其次，采用响应曲面法拟合集热效率和压降的目标函数，建立以微通道集热/蒸发器结构参数为变量的双目标优化模型，并通过多目标粒子群优化算法得到集热效率和压降的Pareto优化解集，用K-means聚类算法对优化解集进行分类；最后，采用不同季节典型工况试验数据确定最佳微通道孔结构尺寸。研究结果表明：集热效率和压降目标函数的决定系数R2分别为0.995和0.999，拟合精度高；孔长、孔宽及孔间距对集热效率和压降影响显著；最终确定孔长1.27 mm、孔宽1.53 mm、孔间距0.39 mm为最佳微通道孔结构尺寸，与原结构相比，集热效率平均提高了8.29%，压降平均降低了11.05%。此方法提供了一定工况范围的优化解集，提升了微通道集热/蒸发器流动与传热性能。

摘要:为提高水轮机运行性能，该研究首先采用SST k-ω湍流模型探讨混流式水轮机多工况运行转轮内流特性，并基于流固耦合方法研究0.35Qr，Qr（Qr为设计工况），1.09Qr工况下的结构场特性。量化分析三维流场速度、压力、涡流黏度、转轮等效应力与变形特征等参量，结果表明最大等效应力和最大变形量均随负荷增加而增大，且各工况下最大等效应力均出现在转轮叶片出水边靠近上冠处，最大变形量均产生在叶片出口边中间区域。0.35Qr、1.09Qr工况运行时水流在转轮进口的撞击产生轴向涡是涡流黏度、等效应力、变形量增加的主要原因，Qr工况最大等效应力大于0.35Qr工况，而小于1.09Qr工况。叶片与上冠连接处应力集中，且因连接位置约束性较强，其结构变形量较小。上冠处强约束使得叶片中心位置产生的变形量最大，进一步采用理论分析与数值模拟相结合的方法探讨不同材料转轮性能，研究表明Q345材料转轮的湿模态频率下降率最高，最大下降率为24.5%。Q345的湿模态频率下降率大于ZG00Cr13Ni5Mo，因此使用Q345材料时应充分考虑流体阻尼效应。各材料转轮临界转速均远高于水轮机工作转速，不会引发共振，Q345和1Cr18Ni9Ti的转轮抗变形能力最强，但Q345转轮质量相对1Cr18Ni9Ti转轮较轻，Q345更适用于制造转轮。不同材料转轮的等效应力、变形量等静力学特性分布规律相同，且转轮具有相同的模态振型，故相关研究成果可推广至其他常用材料，为水轮机设计及运行提供一定的参考与指导。

摘要:红壤黏性重，干湿交替容易结块和形成裂隙，通过土-水特征曲线研究重构红壤的持水保水能力具有一定的意义。为探明干湿交替下木纤维重构对红壤水力特性的影响，该研究应用4种添加量（0、0.5%、2.5%和5.0%）的木纤维重构红壤，采用滤纸法测定木纤维复合土的基质吸力，并利用Logistic模型拟合其土-水特征曲线。结果表明，随着木纤维添加量的增加，干湿交替作用对红壤基质吸力降幅和土-水特征曲线的滞后现象逐渐减缓，2.5%木纤维复合土是提高土壤持水能力最优配比；木纤维添加提高红壤进气值和残余值，干湿交替下残余值变化较大，随着干湿交替次数增加而残余值的降幅逐渐较小，2.5%木纤维复合土的斜率受干湿交替影响较小，其持水能力最优，体积含水率变化速率减小；添加木纤维后土-水特征曲线的决定系数均在0.97，说明Logistic模型适用于拟合木纤维重构的红壤土-水特征曲线。研究对于深入研究红壤区的土壤重构、边坡防护和生态恢复等具有重要的理论和工程实践意义。

摘要:凝结水是干旱半干旱区重要的补给水源，为了探究毛乌素沙地典型植被沙蒿凝结水的形成过程，定量化凝结水量，分析气象因素对凝结水的形成贡献，评价沙蒿凝结水量对水均衡的影响，该研究在毛乌素沙地基于大型称重式蒸渗仪开展了沙蒿凝结水的实时动态观测研究。研究结果表明，沙蒿年凝结水生成量为47.1 mm，占年降水量的19.6%，且寒冷的月份凝结水量高于温暖月份。空气温度与地表温度之差及相对湿度的大小是凝结水形成的重要影响因素。通过增强回归树模型的结果发现，相对湿度对凝结水形成的贡献率最高，为43.4%。考虑沙蒿凝结水量，水均衡方程的误差能够降至5.7%，可提高水资源评价时的精度。该研究可为干旱半干旱地区精确评价水资源量提供重要依据，同时也将深化沙蒿条件下凝结水对水循环影响的认识，为旱区植被生态系统的保护提供了科学依据。

摘要:降水相态的转变会对中国西北地区水资源、生态环境和农业生产活动产生非常重要的影响。为明确中国西北地区降水相态转变规律，该研究基于西北地区1961-2017年国家气象站观测的日降水、气温、相对湿度、大气压以及站点高程数据，利用湿球温度动态阈值模型对降雪和降雨进行分离，并对分离结果精度进行验证；基于此分析了区域不同相态降水的时空变化特征，探讨了雨雪分离阈值变化及降水相态的影响因素。结果表明：1961-2017年西北地区不同相态的降水量均呈显著增加趋势，降雨量的增加速率为9.80 mm/10 a，降雪量的增加速率为1.07 mm/10 a，雪雨比呈不显著减少趋势，减少速率为0.07%/10 a。但空间变化趋势具有区域差异性，总体表现为"西增东减"。西北地区极端降雪量的显著增加导致了降雪量的显著增加，而总降雪日数趋势变化不显著，主因是小雪日数的显著减少和极端降雪日数的显著增加共同所致，小雪日数的下降速率为0.25 d/10 a，极端降雪日数的增加速率为0.12 d/10 a。雨雪分离的阈值温度在年内波动较大，年际总体呈现不显著的下降趋势，临界高温和临界低温的下降速率分别为6′10-4、7′10-4 ℃/10 a，且在2008年发生突变。在流域尺度上，各相态降水变化速率随着海拔升高而升高，雪雨比则相反；降雪量的变化主要受气温和相对湿度影响，雪雨比的变化主要受气温影响。该研究对深入认识西北地区气候暖湿化背景下的水资源变化具有重要意义。

摘要:受气候变化和人类活动的双重影响，传统水文序列的一致性假设受到破坏，在考虑非一致性的条件下探究相邻季节间旱涝复合事件的动态变化及主导因子，对区域的粮食安全与旱涝灾害防御意义重大。为探究非一致性条件下旱涝复合事件的动态演变特征及其主导因子，该研究以黄土高原为研究对象，基于广义可加模型拟合单季节标准化降水指数的边缘分布，构建二维Copula模型分析旱涝复合事件（中、重和极端情景下）的发生概率，并利用变量投影重要性准则探究复合事件动态变化的主导因子。结果表明：1）1982-2015年间正常转旱、旱转正常、正常转涝和涝转正常事件分布广泛且发生频次较高（高于22次）；2）春-夏内蒙古持续干旱、夏-秋青海持续干旱、秋-冬宁夏持续干旱、冬-春山西持续干旱、夏-秋陕西持续洪涝、夏-秋甘肃持续洪涝事件的发生概率较大；3）春-夏由旱转涝、夏-秋持续洪涝、秋-冬由涝转旱、秋-冬持续干旱和冬-春季持续干旱事件的发生概率显著上升，对该区域社会经济与生态将产生不利影响；4）复合事件发生概率动态变化的主导因素为北极涛动指数和太阳黑子指数。研究成果将为黄土高原地区旱涝复合事件的精准防御提供科技支撑。

摘要:高低畦种植是在生产实践中摸索出的一套节水增产的冬小麦种植模式，尽管已被山东省列为农业主推技术，但由于建立时间尚短，其背后机理研究仍较薄弱，很大程度上制约了该模式的完善与推广应用。为探索高低畦冬小麦最佳的水氮管理制度，于2020-2022年开展田间试验，设置3个灌水定额（W1：120 mm、W2：90 mm、W3：60 mm）和3个施氮水平（N1：300 kg/hm2、N2：240 kg/hm2、N3：180 kg/hm2），以水氮充足的平作种植为对照（CK，灌水定额120 mm，施氮量300 kg/hm2），测定了不同生育期土壤含水率、成熟期地上部生物量和产量，并计算了麦田耗水量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润等指标。结果表明：1）与平作种植相比，高低畦种植的麦田耗水量无明显差异，但冬小麦产量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润分别提高14.8%～17.6%、15.9%～16.9%、14.8%～17.6%和58.9%～112.6%，说明高低畦种植模式具有增产与节水有机统一的良好潜力。2）灌水水平和施氮水平均对高低畦种植麦田耗水量产生极显著影响（P<0.01）；高低畦种植模式的产量、地上部生物量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润的水氮耦合效应明显；W2N2与W1N1产量差异不显著（P>0.05），而水分利用效率和氮肥偏生产力也显著增加（P<0.05）；说明适量节水减氮不会显著降低产量，且可获得较高的水分利用效率和氮肥偏生产力。二元二次回归分析得出，当耗水量为536.3～559.4 mm（灌水定额为99.2～115.4 mm），施氮量246.5～299.4 kg/hm2时，可以使高低畦种植模式冬小麦产量、水分利用效率和净利润的综合效益最大化。研究为冬小麦高低畦种植模式下水氮优化管理策略的构建提供理论依据和技术支撑。

摘要:为阐明多时间尺度小流域侵蚀产沙对土地利用/覆被格局的变化响应机制，该研究基于吕二沟流域1982-2020年逐日降雨、水沙实测资料和土地利用/覆被数据，综合运用 K-均值聚类法、多元回归分析等方法，从年际和年内月际2个时间尺度对比分析了不同土地利用/覆被格局下的流域侵蚀产沙变化及其与泥沙连通性指数的关系。结果表明：1）1982-2020年间，吕二沟流域由耕地为主体向农林草复合结构转变、泥沙连通性指数显著下降，可将整个研究期划分为1982-1985年、1986-1990年、1991-2000年和2001-2020年共4个阶段，分别对应土地利用/覆被格局Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。2）随着以林草地增加为主的土地利用/覆被变化，流域产流、产沙能力减弱。相较土地利用/覆被格局Ⅰ，土地利用/覆被格局Ⅳ的年均径流深显著降低；后期土地利用/覆被格局（Ⅲ和Ⅳ）下的汛期月产流产沙能力显著小于前期（土地利用/覆被格局Ⅰ）。3）基于月降雨量、月最大日降雨量和月侵蚀性降雨日数3个降雨指标，可将研究期内的汛期月降雨划分为4种类型：小雨量、弱侵蚀性的A型，中雨量、弱侵蚀性的B型，大雨量、中侵蚀性的C型，大雨量、强侵蚀性的D型；在大雨量中侵蚀性的C型降雨下，不同土地利用/覆被格局间的月际径流深和产沙模数均不存在显著差异（P>0.05）。年际和月际尺度下，小流域产沙模数均与泥沙连通性指数呈指数递增关系，但C雨型下的关系减弱。研究为干旱半干旱区流域土地利用/覆被格局优化配置和功能提升提供科学依据。

摘要:全球气候变化直接影响作物生产。玉米是中国种植面积最大的粮食作物，系统探究未来气候变化对其生产力的影响对保障玉米高产稳产和粮食安全具有重要意义。为探究未来气候变化对中国玉米生产力影响，该研究基于SSP1-2.6和SSP5-8.5 共2种气候情景（shared socioeconomic pathways，SSP）1981-2100年逐日气象资料以及中国气象局农业气象观测站玉米生育期数据和土壤数据，使用调参验证后的农业生产系统模拟模型（agricultural production systems simulator，APSIM-Maize）解析了气候变化对中国玉米主产区高产性和稳产性的影响。结果表明：1）未来气候情景下，中国玉米主产区生育期内气温和≥10 ℃有效积温总体呈增加趋势，SSP5-8.5气候情景下升温幅度高于SSP1-2.6气候情景；降水量年际波动大，变化趋势不显著；太阳总辐射呈先增加后减少趋势。2）若不采取适应措施，未来气候变化使玉米全生育期、营养生长期和生殖生长期总体呈缩短趋势，且SSP5-8.5情景下缩短幅度大于SSP1-2.6情景，2080 s缩短幅度大于2030 s和2050 s。3）无适应措施条件下，未来气候变化下研究区域玉米光温潜在产量和雨养潜在产量总体呈下降趋势，SSP5-8.5情景下较SSP1-2.6情景下减产效应更大，2个情景光温潜在产量减产率平均值分别为13.8%和11.9%，雨养潜在产量减产率平均值分别为17.5%和14.0%。玉米潜在产量的稳定性略有提高，但区域间存在差异。因此，未来气候变化使中国玉米生产力总体下降，稳定性略有提高。研究为未来玉米高产稳产和中国玉米种植区划提供理论依据。

摘要:针对实际检测过程中茶叶数量多、体积小、茶叶之间颜色和纹理相似等特点，该研究提出了一种基于YOLOv5s的名优绿茶品质检测算法。首先，该算法在骨干网络层引入膨胀卷积网络，通过增大感受野的方式增强茶叶微小特征的提取。其次，改进特征融合进程，基于通道注意力和空间注意力抑制无关信息的干扰，构建CBAM注意力机制优化检测器。接着根据swin transformer网络结构在多个维度对小尺度茶叶的特征进行交互和融合。最后，配合SimOTA匹配算法动态分配茶叶正样本，提高不同品质茶叶的识别能力。结果表明，改进后的算法精准度、召回率、平均精度均值、模型体积、检测速度分别为97.4%、89.7%、91.9%、7.11MB和51帧/s，相较于基础的YOLOv5s平均精度均值提高了3.8个百分点，检测速度提高了7帧/s。利用相同数据集在不同目标检测模型上进行对比试验，与Faster-RCNN、SSD、YOLOv3、YOLOv4等模型相比，平均精度均值分别提升10.8、22.9、18.6、8.4个百分点，进一步验证了该研究方法的有效性和可靠性。

摘要:病虫害的发生将会严重影响莲藕品质与产量，开展病害诊断与识别对藕田病虫害及时对症对病诊治、提升莲藕生产质量与经济效益具有重要意义。该研究以荷叶病虫害高效、准确识别为目标，提出了一种基于改进DenseNet和迁移学习的荷叶病虫害识别模型。采用分支结构对模型的浅层特征提取模块进行改进，并在Dense Block与Transition Layer中引入Squeeze and Excitation注意力机制模块和锐化的余弦卷积，最后基于Plantvillage数据集进行迁移学习，实现了91.34%的识别准确率。该研究实现了对荷叶腐败病、病毒病、斜纹夜蛾、叶腐病、叶斑病的识别，并将改进后的模型推广应用于基于无人机图像的藕田病虫害检测，实现了病害分布可视化，可对莲藕病虫害的智能化防治提供有益指导。

摘要:现有关于盆栽控水模拟土壤干旱条件的试验中多采用含水率作为水分胁迫阈值，然而由于基质配比不同导致含水率相同的基质的水分状况也不尽相同，这导致各研究间结果难以对比和参考。为快速获取盆栽基质水分特征曲线，建立基质水分特征曲线预测模型。该研究以盆栽控水试验常用的泥炭土、蛭石和珍珠岩为基质材料，测定了不同配比基质的水分特征曲线，通过不同方法（多元回归模型、人工神经网络）建立了其预测模型。结果表明，人工神经网络模型对泥炭土-蛭石复配基质水分特征曲线的预测精度高于多元回归；相较于人工神经网络，多元回归模型的稳定性更高。综合考虑模型的精度和稳定性，多元回归模型是预测作物盆栽基质水分特征曲线的最佳模型，预测精度R2≥0.950，平均误差接近0。该模型为基质水分特征曲线快速获取以及相关作物干旱胁迫研究间的对比提供了方法和依据。

摘要:超滤（ultrafiltration，UF）能有效浓缩沼液，但透过液中仍含有大量养分，可进一步采用纳滤（nanofiltration，NF）等精密膜浓缩利用。NF膜的孔径会直接影响膜的截留特性和通量，从而影响浓缩性能。为了探究NF膜孔径对沼液浓缩过程养分富集效果和膜污染行为的影响，该研究以鸡粪沼液的UF透过液为研究对象，分别采用800 D、500 D、100 D的NF膜（平均膜孔径分别为2.0、1.0、0.5 nm）进行浓缩，重点分析养分截留效果和膜污染特征。结果表明：不同孔径的NF膜均能高效截留化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）和总磷（total phosphorus，TP），截留率可达68%以上，但对总氮（total nitrogen，TN）和总钾（total potassium，TK）的截留较低，仅为19%～35%。随着膜孔径降低，NF对COD、TN、TP、TK的截留效果略有提高，但整体差异不明显。不同孔径NF膜在沼液浓缩过程均出现了明显的水通量降低。与1.0 nm的NF膜相比，0.5 nm膜较小的孔径和2.0 nm膜较大的初始通量均会导致膜表面有机-无机致密污染层的形成，从而造成水通量快速降低；而1.0 nm膜表面形成的以无机晶体为主的污染层较为疏松，通量下降较为缓慢。综合养分截留效果和水通量变化规律，确定孔径为1.0 nm的NF膜更适用于浓缩沼液的UF透过液，研究结果可为推动沼液膜浓缩的发展与工程应用提供理论与技术支撑。

摘要:为研究炭与生物质稳态阴燃的特性差异，对不同直径（2～8 mm）的炭棒与绝干、空干生物质棒竖直向下的阴燃进行了试验，并编写程序计算了棒状燃料阴燃过程的耗氧速率。结果表明：1）所制炭棒与生物质棒均能自行调节反应区形状以维持稳态阴燃。2）炭棒的阴燃传播速度约为生物质棒的4.2倍，最高温度比生物质棒高约50 ℃，反应区长度约为相应生物质棒的3.8倍，燃料消耗速率约为生物质棒的2.4倍。3）计算和试验烟气轮廓吻合较好，炭棒耗氧速率约为生物质棒的3.4倍。研究结果可为稳态阴燃机理的深入研究及应用中燃料选择提供参考。

摘要:为研究改性生物炭在水溶液中对Cu2+的吸附性能，利用硅酸钠溶液、氯化镁溶液、过氧化氢溶液制备了3种不同改性小麦秸秆生物炭，通过使用扫描电镜-X射线能量色散光谱（scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectroscopy，SEM-EDS）和傅里叶红外光谱（Fourier infrared spectroscopy，FTIR）等技术对改性前后的生物炭进行表征分析，探究其表面形貌、官能团等性质变化。硅酸钠改性生物炭（sodium silicate modified biochar，SBC）的比表面积与孔容最大，分别为43.69 m2/g、5.30 cm3/g，比未改性生物炭（biochar，BC）（6.02 m2/g、1.40 cm3/g）分别增加了6.25、2.79倍。由SEM-EDS结果表明，改性生物炭均出现C元素质量分数下降、O元素质量分数增加的现象，其中，SBC的C元素和O元素质量分数变化最大，且SBC和氯化镁改性生物炭（magnesium chloride modified biochar，MBC）上负载了大量含Si和Mg的颗粒。FTIR结果表明，改性处理均能增强官能团的峰值，硅酸钠改性增强程度最大。另外，过氧化氢改性生物炭（hydrogen peroxide modified biochar，HBC）、BC、MBC 和SBC对Cu2+的吸附动力学过程更符合准一级动力学模型，BC、MBC、SBC对Cu2+的等温吸附过程更符合Langmuir模型，HBC对Cu2+的等温吸附过程更符合Freundlich模型。分析吸附模型参数可知，改性生物炭MBC、SBC和HBC中，SBC对Cu2+的吸附能力更强，其理论吸附量可以达到230.20 mg/g，该结果可为改性生物炭对Cu2+污染水体的治理提供理论依据。

摘要:针对碳化温度对猪骨炭（black pig biochar，BPBC）物化结构变化、活性位形成和催化降解四环素（tetracycline，TC）影响机制不清的问题，该研究以富含钙磷无机模板的厨余猪骨为原料通过高温缺氧一步碳化法制备了高催化活性多孔猪骨炭，采用现代能谱和低温N2吸脱附等技术考察了碳化温度对BPBC形貌、活性矿晶、官能团结构和TC催化降解性能的影响及机制。结果表明，BPBC物化结构及其对TC的催化降解性能随碳化温度变化明显，在500、700和900 ℃ 3个不同碳化温度下制备的BPBC（500BPBC、700BPBC、900BPBC），分别呈现层状裂缝、针状团簇和空心球3种明显不同的结构；碳框架中-OH、C=O、活性羟基磷灰石及比表面积随碳化温度升高先增加而后降低，BPBC对TC的降解性能比值为7.3∶10∶4.6，700BPBC催化性能最强；自由基清除试验分析表明，700BPBC碳框架上高活性的-OH、C=O和针簇状矿物晶体结构，能高效激活过硫酸盐通过自由基和非自由基双反应途径催化降解TC。该研究结果可为通过控制温度一步碳化定向合成具有高催化降解TC活性的高值BPBC提供数据支持和理论依据。

摘要:建立科学合理的县域耕地质量评价体系对快速准确摸清耕地质量家底和建立耕地保护分区具有重要指导意义。该研究基于主成分分析法建立最小数据集精选指标，构建土地评价与立地条件分析（land evaluation and site assessment，LESA）体系，开展耕地质量综合评价，分析耕地质量区域分布特征及差异性特征并划定耕地保护分区。结果表明：1）自然质量指标最小数据集由砂粒、有机质、全钾、有效磷、pH值、综合污染指数、耕层质地、容重、阳离子交换量组成，立地环境指标最小数据集包括排水条件、连片度、生态兼容性、河流距离、路网密度、灌溉能力、农田林网化率、耕地利用类型。2）采用LESA评价模型计算耕地自然质量指数及立地环境指数，确定LESA体系为FLESA=0.5FLE+0.5FSA（FSA、FLE、FLESA分别为耕地立地环境条件、自然质量条件和综合分值），采样点综合评分为51.517～81.838。综合比选各插值误差检验结果后采用普通克里金法进行耕地质量结果空间插值，评价单元耕地质量综合评分为52.148～79.624。3）铁岭县耕地资源可划分为5个等级区：1级区划分为永久基本农田核心保护区，占比20.52%；2级区划分为耕地自然地力条件重点治理区，占比36.79%；3级区和4级区耕地土壤和立地条件均存在多样性的限制因素，可划分为耕地综合整治区，占比36.33%；5级区划分为耕地生态自然保育区，占比6.36%。4）经计算基于最小数据集与LESA相结合的评价结果有效系数为0.615，相对偏差系数为0.009，说明该体系耕地质量评价结果准确，可信度较高。该研究成果简化了县域耕地质量评价指标体系，量化了自然质量与立地条件协同关系，为开展耕地质量提升和保护利用提供了理论和方法依据。

摘要:家庭牧场作为牧区的基本生产单元，开展家庭牧场水土草畜平衡计算合理确定灌溉人工草地和牲畜饲养规模，对促进水资源可持续利用和维护草地生态安全具有实际管理意义。该研究针对牧区具体管理单元水土草畜平衡计算方法缺乏的问题，同时考虑了不同种类饲草料质量的差别，提出了考虑饲草料质量的家庭牧场水土草畜平衡计算方法，以内蒙古自治区鄂托克前旗典型家庭牧场为例，计算结果表明家庭牧场现状灌溉人工草地和牲畜均处于轻度超载状态，水资源超载率为6.05%，考虑饲草料质量前后牲畜超载率分别为12.98%和5.38%。针对现状平衡状况提出了调整种植结构和灌溉形式组合的8套优化调控方案，经不同方案可供水量变化以及可承载的灌溉人工草地和牲畜饲养规模对比分析，表明种植质量更高的饲草料、采用更节水的灌溉形式可明显提升水资源对灌溉人工草地和饲草资源对牲畜的承载能力，为给家庭牧场水资源和天然草地更多的修养生息空间，建议家庭牧场保持现有人工草地面积不增加，将紫花苜蓿灌溉形式调整为地下滴灌。将燕麦灌溉形式调整为滴灌时，核减牲畜至464羊单位维持家庭牧场水土草畜平衡；将固定式喷灌燕麦调整为滴灌玉米或地下滴灌紫花苜蓿，虽计算的适宜牲畜高于现状牲畜饲养量，但仍保持现有牲畜饲养规模。提出的计算方法可为牧区水土草畜平衡计算与管理提供一种新的思路。

摘要:为探究牛血加工利用新技术，提高牛血蛋白资源利用率。该研究采用分步酶解法提取牛血红蛋白的抗氧化肽粗提物，从6种蛋白酶中筛选出最适蛋白酶组合，通过单因素试验优化温度、pH值、料液比、酶添加量和酶解时间，并通过响应面设计进一步优化酶添加量和酶解时间，得到牛血红蛋白抗氧化肽粗提物的最佳酶解工艺。结果表明：牛血红蛋白分步酶解的最佳工艺为：料液比40 g/L，一次酶解：风味蛋白酶添加量3 800 U/g、时间130 min、温度50 ℃、pH值7.5；二次酶解：碱性蛋白酶添加量2 900 U/g、时间60 min、温度40 ℃、pH值9.0。此工艺条件下的牛血红蛋白抗氧化肽粗提物的ABTS自由基清除能力为（333.62±6.29）μmol /g，具有优良的抗氧化活性，可作为食源性抗氧化肽的来源。该研究为牛血等副产物的综合加工利用提供了新思路，同时为食源性抗氧化肽的研发提供理论基础。

摘要:为探究杂粮品种及加工方式对杂粮酸奶体外抗氧化活性的影响，选择小米、黄米、燕麦、藜麦、糙米、荞麦、高粱米7种杂粮为原料，经过蒸制、煮制、打浆3种常见加工方式，比较其多酚含量及抗氧化活性，对特性较好的杂粮经恰当处理后与牛奶共发酵制备酸奶，研究该杂粮酸奶的多酚含量及抗氧化活性，开发具备抗氧化活性的杂粮酸奶。结果表明，7种杂粮之间的抗氧化能力存在显著（P<0.05）差异，采用抗氧化综合（antioxidant potency composite，APC）指数法评定杂粮的抗氧化活性，发现抗氧化活性最高的杂粮为荞麦。进一步对荞麦进行加工处理，发现蒸制处理后其抗氧化活性优于煮制和打浆。将蒸制的荞麦与牛奶混合制备酸奶，制成的荞麦酸奶总酚含量为52.85 mg/100g，是普通酸奶的5.16倍；且其抗氧化能力显著高于普通酸奶（P<0.05）。该研究为功能性杂粮酸奶的开发提供借鉴。

摘要:为了检测复杂自然环境下多种生长姿态的火龙果，该研究基于优选YOLOv7模型提出一种多姿态火龙果检测方法，构建了能区分不同姿态火龙果的视觉系统。首先比较了不同模型的检测效果，并给出不同设备的建议模型。经测试，YOLOv7系列模型优于YOLOv4、YOLOv5和YOLOX的同量级模型。适用于移动设备的YOLOv7-tiny模型的检测准确率为83.6%，召回率为79.9%，平均精度均值（mean average precision，mAP）为88.3%，正视角和侧视角火龙果的分类准确率为80.4%，推理一张图像仅需1.8 ms，与YOLOv3-tiny、YOLOv4-tiny和YOLOX-tiny相比准确率分别提高了16.8、4.3和4.8个百分点，mAP分别提高了7.3、21和3.9个百分点，与EfficientDet、SSD、Faster-RCNN和CenterNet相比mAP分别提高了8.2、5.8、4.0和42.4个百分点。然后，该研究对不同光照条件下的火龙果进行检测，结果表明在强光、弱光、人工补光条件下均保持着较高的精度。最后将基于YOLOv7-tiny的火龙果检测模型部署到Jetson Xavier NX上并针对正视角火龙果进行了验证性采摘试验，结果表明检测系统的推理分类时间占完整采摘动作总时间的比例约为22.6%，正视角火龙果采摘成功率为90%，验证了基于优选YOLOv7的火龙果多姿态检测系统的性能。

摘要:针对经济发展和全球气候变化给塔里木河干流植被恢复带来的严重威胁，为加快塔里木河干流植被保护和恢复进程，对保护成效进行动态监测和准确评估，该研究选取2001-2021年MODIS遥感数据分析塔里木河干流植被覆盖动态变化特征；采用趋势分析法、变异系数法分析塔里木河干流植被发展趋势及稳定性，通过相关分析及地理探测器等方法，研究各驱动因素对植被覆盖变化的影响。结果表明：塔里木河干流植被覆盖度总体呈现相对稳定的波动上升趋势，且变化趋势具有明显季节性，在夏季植被覆盖度高达28.56%；植被覆盖度由高到低的顺序为上游、中游、下游，在空间上存在明显地域差异，7月份上游干流区域平均植被覆盖度可达到下游的3.26倍；塔里木河66.5%的区域植被覆盖度呈增加趋势，其中大部分区域（49.0%）为显著增加（P<0.05）；自然因素和人类活动的共同作用是塔里木河干流植被覆盖度呈现快速增加和空间差异的主要原因，其中又以人类活动对植被覆盖度影响更为直接。研究结果为当地生态环境保护提供科学依据。