摘要:随着农业大数据时代的到来，如何开展直观的有效信息挖掘成为数据利用的一大难题。作为一种能够帮助人们高效地管理现实世界中事物及其关系的异构语义网络，知识图谱应用在近年来备受关注。在农业数据不断增加、结构越来越复杂的背景下，将知识图谱应用于农业领域有助于农业大数据分析，促进智慧农业发展。该文首先分析了知识图谱构建的模式，即自顶向下、自底向上及两种模式结合等3种模式的特点，然后从本体构建、知识抽取、知识融合、知识推理、知识图谱存储及可视化5个方面综述了农业知识图谱构建的关键技术应用进展与难点，接着对当前知识图谱在农业领域的应用进行了梳理，主要有农业专题文献计量研究、农业信息检索、农业知识问答和农业信息资源推荐等4个方面，最后对知识图谱技术在农业领域的应用研究方向进行了展望，认为未来应关注基于知识图谱的农产品电商推荐、动态农业知识图谱的构建、跨领域知识图谱的构建与关联等方面。

摘要:为提高肥料利用率，降低肥料对水田的污染，该研究结合侧深施肥技术与液肥优点，研制一种水田滑刀开沟-气力引射式液肥雾化侧深施肥装置。该装置采用滑刀式开沟器开沟，利用气力引射式雾化施肥器雾化和引射液肥，将液肥侧深施于水稻根区附近土壤。设计了气液同轴气力引射式雾化施肥器内腔结构，以喉嘴距、混合室（喉部）直径、气体压力为因素进行全因子土槽试验，分析各因素对排肥量（液肥质量流率）和耗气量（气体流量）的影响。结果表明，影响液肥质量流率的主次因素顺序为混合室（喉部）直径、气体压力、喉嘴距；影响气体流量的主次因素顺序为气体压力、喉嘴距、混合室（喉部）直径。采用EDEM离散元仿真软件进行仿真优化，利用加权评分法综合评判仿真试验结果，结果表明，在不同工作速度下，滑切角为32.5°、刃口角为45°时，滑刀式开沟器可获得较优的工作性能。开展土槽试验验证仿真结果，滑刀式开沟器入土深度为30 mm、前进速度为1.2 m/s时，牵引阻力实测值为8.5 N，仿真结果为6.9 N，相对误差为18%，土壤扰动面积仿真结果为 1965.6 cm²；入土深度为50 mm、前进速度为0.6 m/s时，牵引阻力实测值为14.4 N，仿真结果为12.2 N，相对误差为15%，土壤扰动面积仿真结果为2137.2 cm²。土槽性能试验结果表明，该装置在入土深度为30 mm，前进速度为1.2 m/s时，排肥量标准差为0.2427 g/s，与最大排肥量的相对误差为1.42%，施肥深度与入土深度的相对误差为4.4%；在入土深度为50 mm，前进速度为0.6 m/s时，排肥量标准差为0.4796 g/s，与最大排肥量的相对误差为2.13%，施肥深度与入土深度的相对误差为2.1%。研究结果可为水田液肥侧深施技术的应用提供参考。

摘要:针对北方丘陵山地甘薯膜上移栽机械缺乏这一产业难题，该研究基于甘薯覆膜栽培“浅栽、多埋节”农艺需求，以理论扦插角度、栽植深度、膜下薯苗长度、穴口长度的最优综合得分为目标，对薯苗栽植单元取植动作时空配合参数和工作参数进行分析，并设计了丘陵山地仿形扦插甘薯移栽机，进行了室内外试验。室内取苗试验结果表明，在40～50 r/min植苗速度下，栽植单元对黄淮海地区常用薯苗品种取苗效果较好，取苗率在99%以上，满足田间作业需求。以作业速度、薯苗基部形态、薯苗伸出夹苗刷长度为影响因素，以膜下薯苗长度、栽深合格率和漏苗率为考核指标，进行田间移栽正交试验。结果表明，影响薯苗栽植指标综合评分的主次因素为薯苗伸出夹苗刷长度、薯苗基部特征、作业速度，最优参数组合为作业速度0.5 km/h、薯苗基部形态优、薯苗伸出长度60 mm。验证试验结果表明，最优参数组合下，平均薯苗扦插深度为73.6 mm，膜下薯苗平均长度为205.4 mm，平均穴口长度为76.5 mm，薯苗栽植后与地面平均夹角为53.8°，扦插株距变异系数为8.9%，栽深合格率为93.7%，漏苗率为3.5%，扦插效果良好，满足北方膜上船底形插的农艺需求。研究结果对开发适合北方丘陵山地甘薯膜上扦插的实用机具以及甘薯产业的可持续发展具有重要意义。

摘要:温室育苗穴盘中劣质钵苗的存在会影响后期种苗移栽成活率，在出厂前急需将这些劣质钵苗基质块剔除，现有机械式剔除往往存在基质颗粒散落遗漏现象，而气吸式剔除方式则可以很好地弥补这一缺陷。为深入研究基质气吸式剔除方案的可行性以及分析负压作用下管路设计与吸附效率之间的关系，该研究进行了相关参数的优化与试验验证。以单因素试验为基础，初步筛选得到管径26 mm、管距6 mm、管长2000 mm为优选值，以此为基础，以200孔穴盘钵苗为对象，分析管型、管径、管距和管长4种因素对基质剔净率的影响，并进行响应面分析。试验结果表明，除管长以外其余因素对基质的剔净率均有显著影响。各因素的较优组合为：方管、管径26 mm、管距3 mm和管长1000 mm，当负压22 kPa，基质剔净率为95%左右，相比优化之前平均提高2.94%。该研究可为温室育苗中劣质钵苗基质气力剔除装备的设计提供参考。

摘要:固液两相流条件下半开式叶轮离心泵中颗粒冲击、泄漏涡发展和颗粒轨迹之间存在紧密交互作用，导致过流部件的磨损行为复杂多变。该研究结合双向耦合欧拉-拉格朗日方法和颗粒磨损Finnie模型，对不同颗粒体积浓度下半开式叶轮离心泵固液两相流场进行求解，分析了颗粒体积浓度对泄漏涡结构特征、颗粒运移轨迹和磨损特性的影响，揭示了颗粒体积浓度、叶顶间隙泄漏涡和过流部件表面磨损规律的关联机制。结果表明：随着颗粒体积浓度的增加，颗粒的频繁撞击加剧了叶片压力面进水边和后盖板磨损程度，叶片吸力面出水边的磨损范围向进水边方向延伸；颗粒体积浓度小于1%时，颗粒的轴向运动和叶顶间隙泄漏涡的阻碍作用导致颗粒易与叶片前缘靠近叶根处和吸力面出水边靠近叶顶的区域发生撞击，诱发严重磨损，且呈现点状磨损；当颗粒体积浓度大于3%时，叶轮后盖板的整体磨损强度大于叶片，颗粒体积浓度的增加造成流入叶顶间隙层的颗粒数增加，颗粒对叶顶间隙泄漏涡的冲击导致涡流的破碎、分离、再融合，加剧不稳定流动，泵的扬程和效率均明显下降。该研究可为固液两相半开式叶轮离心泵优化设计和安全稳定运行提供理论参考。

摘要:黏土中施加生物炭可改变土体的孔隙结构。生物炭掺量和干密度均会对土体的渗透系数产生影响，准确确定生物炭-黏土混合土的渗透系数对满足填埋场上覆层的功能需求格外重要。采用自主研发设计的柔性壁水-气联合渗透测试装置，测定不同生物炭掺量和干密度的生物炭-黏土混合土的饱和渗透系数和渗气系数，得到生物炭掺量、干密度与渗气系数和渗水系数间的关系曲线。建立生物炭掺量和干密度双变化条件下的渗气渗水函数，并通过验证组验证该函数的适用性。研究结果表明：在干密度较小时，对比纯黏土的渗水率，添加5%、10%、15%和20%生物炭处理后的土样渗水率k_w值分别为8.25×10^-17、8.89×10^-17、10.40×10^-17和18.25×10^-17 m²，掺20%生物炭土样的渗透率增加了将近一个数量级。渗气渗水函数基于易测定的渗气率作为自变量，同时又考虑了干密度和生物炭掺量的影响，能快速、准确地确定土样的渗水系数。结合验证组试验得出，利用该函数计算得到的渗水系数和试验实测值吻合程度较好，表明该函数具有一定的适用性。该研究结果可为快速、准确确定渗水率，定量描述非饱和土孔隙中水气运动之间的相互影响提供理论支撑。

摘要:化肥的一次施用量过大造成面源污染，给生态环境带来了诸多负面影响，功能化生物炭是构建化肥缓释的重要材料，是生物炭基缓释肥开发的一条途径。该研究以玉米秸秆为炭原料，鸡蛋壳为钙原料，基于热解转化技术耦合氮磷的同步富集制备钙镁型秸秆生物炭肥（Ca/Mg-BCF）。通过温度和pH值对Ca/Mg-BCF缓释性能的影响试验、缓释动力学和淋溶模拟试验等，研究了Ca/Mg-BCF的缓释性能；结合表征技术，初步揭示其缓释氮磷的机理；利用盆栽试验考察了该炭肥与传统化肥对玉米生长影响。结果表明： Ca/Mg-BCF对N和P的缓释作用明显优于化肥（CF），Ca/Mg-BCF对 N和P 的释放率（5.90%和8.68%）在缓释48 h后，分别比CF降低了88.10个百分点和74.22个百分点；淋溶试验证明，Ca/Mg-BCF 对N和P的累积释放率呈现缓慢增长的趋势；Ca/Mg-BCF对养分的释放受温度（10～40 ℃）的影响较小，其对N和P的释放分别在pH值为 1～7和3～10之间较为平稳。Ca/Mg-BCF对N和P的缓释性能，主要受多种作用协同控制，包括鸟粪石等晶体的溶解速率、磷酸根的再沉淀、静电吸引以及生物炭的限域效应等。此外，Ca/Mg-BCF对玉米生长具有显著的促进作用，效果优于施用等量的化肥，是一种有应用前景的缓释肥。

摘要:砂姜黑土容重高、土壤有机碳（soil organic carbon，SOC）含量低是限制作物产量的关键因子，秸秆还田能有效改善土壤结构，提高土壤有机碳含量。为探明砂姜黑土区适宜的秸秆还田方式，进一步培肥改良耕地地力，该研究利用砂姜黑土连续6 a耕作与秸秆还田定位试验，探究不同秸秆还田方式（免耕还田、旋耕还田、深翻还田）对砂姜黑土不同土层（0～10、>10～20、>20～40 cm）有机碳及其组分颗粒有机碳（particulate organic carbon，POC）、矿物结合态有机碳（mineral-associated organic carbon，MAOC）和孔隙结构的影响。研究结果表明：在0～10 cm土层内，3种还田方式下SOC及其组分、土壤总孔隙度和大孔隙度（>50 μm）均无显著性差异（P>0.05）。与旋耕还田相比，免耕还田使>10～20和>20～40 cm土层SOC含量分别降低了14.1%、23.7%（P<0.05），对>10～40 cm土层内孔隙结构特征参数无显著影响（P>0.05）；与旋耕还田相比，深翻还田使>10～20和>20～40 cm土层SOC含量分别提高了12.7%、44.1%（P<0.05），使>20～40 cm土层POC和MAOC含量分别提高了116.0%和42.4%，显著提高了>10～40 cm土层内>200 μm孔隙度、孔隙水力半径、最大连通网络孔隙度和全局连通性（P<0.05）。相关分析表明，POC含量与土壤大孔隙度（>50 μm）（R²=0.643，P<0.01）、全局连通性（R²=0.488，P<0.05）、最大连通网络孔隙度（R²=0.564, P<0.05）以及水力半径（R²=0.749，P<0.01）之间呈显著正相关关系（P<0.05）。综上所述，深翻还田促进了砂姜黑土>10～40 cm土层有机碳积累与大孔隙的形成，为该区较适宜的秸秆还田方式。

摘要:黑土有机质含量丰富，但随着农业活动加剧，以及黑土区低温特性的限制，土壤有机质大量流失。不同有机物料还田是提升土壤有机质的重要方式，然而目前仍缺少对不同有机物料还田具体恢复效果及过程的评价。该研究使用Meta分析的方法，对2000年1月—2022年9月经同行评议的文章进行整合分析，综合了41篇文献中2 012个观测值，设定低、中、高年限及碳投入量，评估秸秆还田和有机肥还田对黑土土壤有机碳固存的影响。结果表明，有机肥还田处理的土壤有机碳、土壤总氮、土壤总磷含量均高于秸秆还田。随着处理年限的增加，有机肥还田对于土壤有机碳含量的增加效果优于秸秆还田。此外，不同碳投入的条件下，有机物料还田对于土壤碳固存影响不同，其中在中碳投入的条件下，有机肥还田有机碳含量 (65.62%)显著高于秸秆还田 (20.07%)。21 a以上的长期中碳投入下有机肥还田更有利于黑土土壤有机碳固存的增加。该研究为黑土区有机物料还田的选择提供科学依据。

摘要:为探究内蒙古河套灌区真实节水潜力，该研究构建河套灌区分布式水循环模型与基于机器学习的盐分模型，设置节水方案集，定量分析各方案下的灌区引、耗水量、地下水埋深、积盐量变化等。结果表明：1）水面蒸发的纳什系数均不低于0.654，相对误差绝对值不高于4.82%，相关关系为0.88，排水过程纳什系数均不低于0.600，相对误差绝对值不高于5.11%，相关关系为0.82，地下水埋深的纳什系数均不低于0.628，相对误差绝对值不高于分别为5.12%，相关关系为0.86，满足灌区水循环满足精度要求。该研究选择采用土壤盐分模型，得到土壤积盐量与实测值的纳什系数均不低于0.76，满足精度要求。2）渠道衬砌节水方案S1、田间节水调控方案S2、种植结构调整方案S3的耗水节水量分别为2.93亿、3.02亿和2.54亿m³。S1+S2+S3组合方案灌区耗水节水量最多，为9.11亿m³，S2+S3方案组合次之。3）渠系水利用系数提高，将引起地下水水位下降，不利于排盐，S1方案下地下水埋深大于3 m的面积比例较基准方案增加了7.59%，不利于灌区排盐。田间工程措施使得相应的农田入渗量减少，地下水位下降，有利于灌区脱盐，S2方案下地下水入渗补给量较基准方案减少2.57亿m³，灌区地下水位下降较为明显，S2方案有利于灌区脱盐。S3方案下地下水入渗补给量略微减少，地下水位变化不大，有利于灌区脱盐。不同方案组合，S1+S2、S1+S2+S3方案下对地下水埋深影响较大，尤其是S1+S2+S3方案在灌区西北部、山前、乌拉特前旗、乌梁素海东部的形成连片埋深高值区，影响区域生育期农田作物与林草地植被生长。S1+S2方案下不利于灌区脱盐，自然植被生育期平均埋深超过2.5 m的比例较基准方案增加了5.46%。在综合考虑生态环境的约束下，推荐耗水节水量最大的方案S2+S3，即灌区适宜的耗水节水潜力为5.69亿m³。该方案下虽然也会引起地下水位略有下降、进乌梁素海排入水量略微减少，但最有有利于灌区排盐。研究可为引黄灌区节水方案制定与灌溉管理提供技术支撑。

摘要:为揭示不同灌水水平和氮肥增效剂类型对夏玉米籽粒灌浆过程的影响规律，以郑单958品种为研究对象，采用裂区设计，主区设置2个灌水水平：40 mm（W1）、60 mm（W2）；副区在单施尿素（U）的基础上添加不同类型氮肥增效剂：脲酶抑制剂（NBPT）、硝化抑制剂（DCD）、双效抑制剂（NBPT+DCD），采用Richards方程模拟夏玉米籽粒灌浆过程，研究不同灌水水平和氮肥增效剂类型对夏玉米各灌浆特征参数的调控效应，同时分析不同处理对夏玉米干物质转运和产量形成的影响。结果表明，3种氮肥增效剂下夏玉米的籽粒产量均显著高于U，DCD和NBPT+DCD的效果优于NBPT；增加灌水量至60 mm，可使氮肥增效剂的增产效果增强，NBPT、DCD和NBPT+DCD的产量分别提高了6.55%、5.36%和10.53%。NBPT、DCD和NBPT+DCD的转运率分别比U增大23.42%、19.58%和45.33%；两个灌水水平下的转运率无显著差异。Richards模型能较好地模拟夏玉米籽粒灌浆动态过程，拟合方程决定系数均在0.99以上。W2较W1水平显著延长了夏玉米总灌浆期持续时间，且延长了灌浆快增期和缓增期的灌浆时间，显著提高了缓增期的灌浆速率。3种氮肥增效剂均可提高夏玉米平均灌浆速率，且NBPT+DCD和DCD提高了灌浆快增期的灌浆速率。不同氮肥增效剂在不同灌水水平下效果不同。W2水平下，DCD能提高籽粒灌浆起始生长势，其总灌浆期持续时间延长且优化了3个灌浆阶段的时长比例，平均灌浆速率较高，达0.828 g/d，是该研究中灌水水平和氮肥增效剂类型的最佳组合，研究可为关中地区氮肥增效剂的合理施用提供理论依据。

摘要:针对传统高斯正态似然函数（Gaussian likelihood function，GLF）在观测数据存在测量误差和模型算法结构复杂时无法描述模型残差异方差特点，造成马尔科夫链蒙特卡洛（Markov chain Monte Carlo，MCMC）算法进行模型参数校正时结果存在偏差的问题，通过引入变异系数（coefficient of variation，CV）变换的高斯似然函数（GLF with CV transformation，GLF-CV）和BC（Box-Cox）变换的高斯似然函数（GLF with BC transformation，GLF-BC）对观测数据和模型结构造成的异方差进行特征描述，并比较了参数校正效果及模型不确定度（uncertainty ratio，UR）。以2004—2009年高要雪花粘（早熟）、2001—2004年兴化武育粳3号（中熟）、1991—2004年六安汕优63号（晚熟）3个生态点的田间栽培试验数据为基础，RiceGrow和Oryza2000物候期模型为对象，利用仿射不变马尔科夫链蒙特卡洛集成采样（ensemble sampling for affine-invariant MCMC，EMCEE）算法实现模型参数校正，并比较了GLF-CV、GLF-BC、GLF对校正结果的影响。研究表明：1）3种似然函数下，RiceGrow和Oryza2000物候期模型预测均方根误差（root mean square error，RMSE）范围分别2.66～4.54d、2.30～4.41 d，表明3种似然函数用于参数校正均有效果。2）在RiceGrow物候期模型中，3个水稻品种参数相对均方根偏差（relative root mean square deviation，RRMSD）和模型预测RMSE均是GLF-BC最小，在GLF-BC下模型预测RMSE比GLF-CV小0.09、0.07、0.80 d，比GLF小1.21、0.20、0.07 d，表明GLF-BC对RiceGrow物候期模型具有良好的适应性。3）在Oryza2000物候期模型中，雪花粘、武育粳3号、汕优63号3个水稻品种的模型预测RMSE最小的是GLF、GLF-BC和GLF-CV，分别为2.30、4.17、3.50 d。可以看出LF的选择与模型残差异方差的主要来源有关，当主要来源为观测数据时，GLF-CV好于其他；当主要来源为模型结构本身时，GLF-BC好于其他；当模型残差的异方差性较小时，可使用GLF。

摘要:农田暗管排水再利用是缓解西北干旱、半干旱地区灌溉水资源短缺的有效途径，而外包滤料的结构与性状是改善暗管出流水质的关键。利用自行研制的渗流槽物理模型试验设备，将取自宁夏银北暗管排水项目区的土样，结合当地盐渍化土壤特征进行重新配置，以吸附性材料代替传统砂滤料，设置了仅敷裹土工布和外裹土工布+10 cm混合滤料两种暗管外包滤料，模拟研究冬灌淋洗盐分条件下，外包滤料结构型式对暗管排水区土壤水盐运移状况的影响及其出口水质状况。监测结果表明：淋洗试验初期，渗水逐渐浸润土壤，土壤中的盐分随水流垂直向下迁移并积聚于暗管周围，即埋深60～90 cm的土层中。淋洗中期，饱和带浸润水位自下而上逐渐上升，仅敷裹土工布的暗管，当饱和带水位超过暗管轴线位置时便开始排水，而包裹混合滤料的暗管，在饱和带水位达到暗管顶部后才开始排水。仅敷裹土工布时土壤整体的平均脱盐率比铺设混合滤料时的小11.45个百分点，两轮淋洗试验后，进入铺设混合滤料暗管水样的平均矿化度较仅敷裹土工布时的水样检测值分别降低了1.89和1.21 g/L，且其暗管排水流量亦明显增大。淋洗后期，试验系统停止供水后，受重力疏干排水滞后效应影响，当饱和带浸润水位接近暗管底部时，暗管排水逐渐衰减，土壤中的盐分多呈现以暗管为中心的凹曲线分布。研究成果可为宁夏银北灌区暗管排水再利用提供参考依据。

摘要:在复杂果园环境中，传统机器视觉算法难以处理光影变化、遮挡、杂草等因素的干扰，导致导航道路分割不准确。针对此问题，该研究提出了一种改进YOLOv7的果园内导航线检测方法。将注意力机制模块(convolutional block attention module，CBAM)引入到原始YOLOv7模型的检测头网络中，增强果树目标特征，削弱背景干扰；在ELAN-H(efficient layer aggregation networks-head，ELAN-H)模块和Repconv(re-parameterization convolution，Repconv)模块之间引入SPD-Conv(space-to-depth，non-strided convolution，SPD-Conv)模块，提高模型对低分辨率图像或小尺寸目标的检测能力。以树干根部中点作为导航定位基点，利用改进YOLOv7模型得到两侧果树行线的定位参照点，然后利用最小二乘法拟合两侧果树行线和导航线。试验结果表明，改进YOLOv7模型检测精度为95.21%，检测速度为42.07帧/s，相比于原始YOLOv7模型分别提升了2.31个百分点和4.85帧/s，能够较为准确地识别出树干，且对树干较密的枣园图像也能达到较好的检测效果；提取到的定位参照点与人工标记树干中点的平均误差为8.85 cm，拟合导航线与人工观测导航线的平均偏差为4.90 cm，处理1帧图像平均耗时为0.044 s，能够满足果园内导航需求。

摘要:为解决农田复杂作业环境下拖拉机驾驶员因光照、背景及遮挡造成的关键点漏检、误检等难识别问题，该研究提出了一种基于改进YOLO-Pose的复杂环境下驾驶员关键点检测方法。首先，在主干网络的顶层C3模块中嵌入Swin Transformer编码器，提高遮挡状况下关键点的检测效率。其次，采用高效层聚合网络RepGFPN作为颈部网络，通过融合高层语义信息和低层空间信息，增强多尺度检测能力，同时在颈部网络采用金字塔卷积替换标准3×3卷积，在减少模型参数量的同时有效地捕获不同层级的特征信息。最后，嵌入坐标注意力机制优化关键点解耦头，增强预测过程对关键点空间位置的敏感程度。试验结果表明，改进后算法mAP_0.5（目标关键点相似度L_oks阈值取0.5时平均精度均值）为89.59%，mAP_0.5:0.95（目标关键点相似度L_oks阈值取0.5，0.55，···，0.95时的平均精度均值）为62.58%，相比于基线模型分别提高了4.24和4.15个百分点，单张图像平均检测时间为21.9 ms，与当前主流关键点检测网络Hourglass、HRNet-W32及DEKR相比，mAP_0.5分别提升了7.94、5.27、2.66个百分点，模型大小分别减少了257.5、8.2、9.3 M。改进后的关键点检测算法具有较高的检测精度和推理速度，可为拖拉机驾驶员的异常行为识别和状态监测提供技术支持。

摘要:作为一种典型的生理水分参数，茎干水分与活立木内部水分平衡的维持、光合固碳及细胞代谢等的正常运转有紧密联系，对不同环境参数协同作用下的茎干水分较准确预测是必不可少的。为实现对生长季茎干水分变化特征及其影响因素进行解析，并构建茎干水分预测模型，该研究以常见绿化树种五角枫（Acer pictum subsp. Mono）为研究对象，搭建五角枫物联网生态信息监测系统，实现五角枫茎干水分和各环境参数的实时采集与在线显示，其中茎干水分变化情况由自主设计的基于驻波率原理的茎干水分传感器实时且无损获取。在此基础上，提出麻雀搜索算法（sparrow search algorithm，SSA）优化反向传播（back propagation，BP）神经网络即SSA-BP茎干水分预测模型，计算模型的决定系数（coefficient of determination，R²）、均方根误差（root mean square error，RMSE）和平均绝对误差（mean absolute Error，MAE）以评估其预测性能，与传统的BP模型及遗传算法（genetic algorithm，GA）优化BP即GA-BP模型的预测性能进行对比。结果表明：1）搭建的物联网生态信息监测系统可有效获取茎干水分及各环境参数；萌芽期和落叶期，茎干水分呈“昼升夜降”的变化趋势，生长期，茎干水分呈“昼降夜升”的变化趋势；2）SSA-BP模型的预测性能要优于GA-BP模型和BP模型，SSA-BP模型的R²为0.896～0.987，RMSE为0.314～12.971 mV，MAE为0.232～5.030 mV。该研究提出一种可行的茎干水分采集和预测方法，可为揭示植物茎干内部水分运移规律及其环境适应机制提供借鉴。

摘要:高光谱遥感可以捕获地表近乎连续的光谱曲线，以较高的光谱诊断能力对地表农作物进行精细分类与识别。传统基于深度学习的高光谱分类算法中空间、光谱特征捕捉利用困难、冗余特征筛选能力不足、模型约束过于单一等问题，导致农作物类型复杂且样本分布不均区域分类模型性能下降。该研究提出一种基于空间-光谱双分支动态特征选择的高光谱分类算法，在结合通道注意力机制和空间注意力机制进行空间-光谱特征提取的基础上，通过门控卷积层对提取到的特征进行相关性的计算和处理，实现空间维度和通道维度上的特征动态选择，并分别从空间、光谱和联合特征3个角度对分类结果约束，结合分类损失函数实现高光谱影像的分类任务。结果表明，在JAAS（Jiangsu academy of agricultural sciences，江苏省农业科学院）高光谱农作物分类数据集上，该研究算法总体精度、Kappa系数分别为99.35%和99.20%，相较于专为高光谱分类设计的算法CDCNN（contextual deep convolution network，上下文深层卷积网络）、WCRN（wide contextual residual network，广义上下文残差网络）、DBDA（double-branch dual-attention mechanism network，双分支双注意力机制网络）、DCNN（dual-channel convolution network，双通道卷积网络）分别提升了4.91%和6.12%、6.82%和8.53%、2.12%和2.63%、2.04%和2.54%；在公开数据集WHU-Hi-HanChuan区域，总体精度、Kappa系数分别为99.49%、99.41%，相较于CDCNN、WCRN、DBDA、DCNN分别提升了1.67%和1.96%、3.23%和3.80%、2.00%和2.35%、1.10%和1.29%；在WHU-Hi-Longkou区域，总体精度、Kappa系数分别为99.8%、99.74%，相较于CDCNN、WCRN、DBDA、DCNN分别提升了1.30%和1.71%、0.59%和1.74%、0.71%和0.93%、0.57%和0.76%。所提方法在样本分布不均的不同作物识别上均具有较高的识别准确率，可为基于高光谱影像的地物复杂且样本分布不均地区的农作物分类提供指导。

摘要:为解决探地雷达（ground penetrating radar, GPR）异质土壤环境下树木根系检测图像存在背景杂波，影响检测精度，并且其数据的解译自动化程度低、成本高的问题，该研究提出一种基于深度神经网络（deep neural networks, DNN）的探地雷达杂波抑制和根参数预测方法。首先引入注意力机制优化U-net模型构成杂波抑制网络，更好地关注目标根系的双曲线反射，去除土壤异质性和雷达天线之间耦合带来的杂波影响，然后将杂波抑制前后的两张图像并行输入根参数估计网络，利用inception的多尺度感受野，挖掘全局特征和局部特征，同时预测根深度和根半径。利用仿真数据和合成真实数据构成的数据集验证方法的可行性，并完成了实地埋根试验。基于数据集的试验结果表明，该方法对于根半径预测的平均绝对误差为1.7 mm，R²值为0.914，根深度预测的平均绝对误差为6.3 mm，R²值为0.989；埋根试验的结果证明该方法对于根半径预测的最大误差为1.85 mm，根深度预测的最大误差为13.6 mm，平均相对误差为6.55%，实现了对根半径和根深度的准确预测。研究结果有助于为果树健康管理以及为古树名木保护提供决策参考。

摘要:基于视频的生猪行为跟踪和识别对于实现精细化养殖具有重要价值。为了应对群养生猪多目标跟踪任务中由猪只外观相似、遮挡交互等因素带来的挑战，研究提出了基于PigsTrack跟踪器的群养生猪多目标跟踪方法。PigsTrack跟踪器利用高性能YOLOX网络降低目标误检与漏检率，采用Transformer模型获取具有良好区分特性的目标外观特征；基于OC-SORT（observation-centric sort）的思想，通过集成特征匹配、IoU匹配和遮挡恢复匹配策略实现群养生猪的准确跟踪。基于PBVD（pigs behaviours video dataset）数据集的试验结果表明，PigsTrack跟踪器的HOTA（higher order tracking accuracy），MOTA（multiple object tracking accuracy）和IDF1得分（identification F1 score）分别为85.66%、98.59%和99.57%，相较于现有算法的最高精度，分别提高了3.71、0.03和2.05个百分点，证明了PigsTrack跟踪器在解决外观相似和遮挡交互引起的跟踪过程中身份跳变问题方面的有效性。随后，利用Slowfast网络对PigsTrack跟踪器的跟踪结果进行了典型行为统计，结果显示PigsTrack在群养生猪个体行为统计方面更准确。此外，通过在ABVD（aggressive-behavior video）数据集上的试验，PigsTrack跟踪器的HOTA、MOTA和IDF1得分分别为69.14%、94.82%和90.11%，相对于现有算法的最高精度，提高了5.33、0.57和8.60个百分点，验证了PigsTrack跟踪器在群养生猪跟踪任务中的有效性。总而言之，PigsTrack跟踪器能够有效应对外观相似和遮挡交互等挑战，实现了准确的生猪多目标跟踪，并在行为统计方面展现出更高的准确性，为生猪养殖领域的研究和实际应用提供了有价值的指导。

摘要:为提高复杂环境下棉花顶芽识别的精确率，提出了一种基于YOLOv5s的改进顶芽识别模型。建立了田间复杂环境下棉花顶芽数据集，在原有模型结构上增加目标检测层，提高了浅层与深层的特征融合率，避免信息丢失。同时加入CPP-CBAM注意力机制与SIOU边界框回归损失函数，进一步加快模型预测框回归，提升棉花顶芽检测准确率。将改进后的目标检测模型部署在Jetson nano开发板上，并使用TensorRT对检测模型加速，测试结果显示，改进后的模型对棉花顶芽识别平均准确率达到了92.8%。与Fast R-CNN、YOLOv3、YOLOv5s、YOLOv6等算法相比，平均准确率分别提升了2.1、3.3、2、2.4个百分点，该检测模型适用于复杂环境下棉花顶芽的精准识别，为后续棉花机械化精准打顶作业提供技术理论支持。

摘要:准确获取及预测光合色素含量可为精细化种植管理提供数据依据，为探究花生冠层叶片色素吸收特征，该研究以开花下针期的花生冠层叶片为研究对象，以ASD Field Spec4野外便携式高光谱仪采集的光谱数据为数据源，进行花生叶片叶绿素含量和类胡萝卜素含量反演。通过对比7种单一筛选特征波长变量算法及结合4种模型（PLSR、SVR、GBDT和XGBoost）的结果，优选出3种算法进行两两耦合。结果表明：1）在单一算法试验中IRIV、UVE和GA算法结果较优；2）在耦合算法试验中UVE-IRIV、GA-IRIV和GA-UVE方法都能有效降维，且模型稳定性提升。在叶绿素含量反演模型中，GA-IRIV-XGBoost模型精度最高，R²=0.622，RMSE=0.235 mg/g；在类胡萝卜素含量反演模型中，UVE-IRIV-XGBoost模型精度最高，R²=0.575，RMSE=0.056 mg/g；3）比较两种色素反演模型的预测精度，表明叶绿素的预测精度优于类胡萝卜素。该结果可为快速、准确预测花生叶片光合色素含量提供一种方法。

摘要:为了增加植物工厂多层栽培模式中作物冠层内部气流扰动和简化通气管道施工工艺，该研究设计了一种集栽培床和通风管路于一体的导气栽培槽（cultivation bed integrated with draft-tube，CBT）。利用流体计算软件（computational fluid dynamics，CFD）构建了CBT模型，通过模拟和实测入口速度为5.0 m/s时植物冠层内部的气流速度，得到栽培区域几何中心截面速度的模拟值与实测值分布趋势一致，计算模拟值与实测值的均方根误差为0.22 m/s，表明该模型能准确模拟气流速度。利用验证的模型模拟了不同进气速度对作物冠层内部气流分布的影响得到入口速度为6.0 m/s时，植物冠层空间适宜的气流区域体积占比最高，为56.3%，该入口速度下冠层区域的气流平均速度为0.15 m/s。根据模拟结果，选取6.0 m/s为CBT的入口速度，以成熟期生菜作为试验材料，在同一环境条件下对比CBT通风模式和传统通风模式（traditional ventilation control，TVC）下生菜冠层内部微环境，测试通风调温效果。结果表明，CBT处理的冠层内光期温度为22.4 ℃，低于TVC处理的23.7 ℃，暗期处理间温度差异不明显；CBT模式冠层内的光、暗期平均相对湿度分别为65.8%和71.6%，比TVC处理低11.4和3.0个百分点。由此可见，相比于传统通风模式，CBT对冠层内多种微环境参数调控起到了积极作用，降低环控要求，提高了空调温控效率，具有推广价值。

摘要:相比单跨日光温室，两连跨日光温室具有单位面积建造成本低，土地利用率高等优势，为深入了解两连跨日光温室热环境性能，该研究基于计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）构建了相同结构参数和构造材料的单跨和两连跨日光温室热环境模型。通过试验测试两连跨日光温室内的环境温度和各围护结构表面热流，并与CFD模拟的温度场进行对比，结果表明模拟数据与实测数据吻合度较高。在此基础上，基于该CFD模型分别对两连跨和单跨日光温室热环境进行模拟，并提取各围护结构表面热流和温度、土壤温度和空气温度进行对比分析。结果表明，在相同外界气候条件下，两连跨日光温室比单跨日光温室夜间气温高1.7～3.8 ℃，土壤温度高2.9～3.0 ℃，墙体内表面温度高2.9～7.9 ℃；两连跨日光温室的土壤和墙体在夜间，持续向南侧棚室放热，热流稳定，热流密度分别为7.11～8.59、12.65～15.19 W/m²，分别比单跨日光温室土壤、墙体表面热流密度高0.76～2.42、9.71～14.36 W/m²。相比单跨日光温室，两连跨日光温室地表土壤温度和室内气温波动较小，热环境调节能力明显提升。该研究结果为两连跨日光温室的结构优化、耕种管理等提供参考。

摘要:探明特色农产品产地土壤重金属污染特征及其污染来源可促进特色农作物产业的健康有序发展，对于助力乡村振兴和发展乡村特色产业具有重要意义。该研究以苦水玫瑰产地土壤为研究对象，应用内梅罗综合污染指数法、污染负荷指数法和改进物元可拓模型来量化土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的污染水平并进行对比分析，还利用正定因子矩阵模型（positive matrix factorization, PMF）进行土壤重金属溯源解析。结果表明：1）研究区土壤除Hg和Cr的均值低于兰州市和甘肃省土壤背景值之外，其余As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的均值都高于二者的背景值，但所有元素的测定值均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB 15618-2018）》（pH值大于7.5）的筛选值。2）内梅罗综合污染指数和污染负荷指数分别处于0.71～2.02和0.64～1.48之间，均值为1.41和1.17，土壤总体上为轻度污染。改进物元可拓模型评价结果显示研究区土壤总体上处于尚清洁状态，与内梅罗综合污染指数与污染负荷指数评价结果基本一致，但改进物元可拓模型的评价结果更具有实际指导意义。3）研究区土壤重金属来源复杂，Hg主要受工业-燃煤源和交通源的共同影响；Cd主要受农业源的影响；Zn主要受交通源和农业源的复合影响；As、Cr、Cu、Ni和Pb主要受工业活动产生的大气沉降源的影响。研究结果可为苦水玫瑰种植地土壤重金属污染的风险管控和苦水玫瑰产业的高质量可持续发展提供科学的理论依据。

摘要:调整优化城市土地利用结构与布局，实现社会经济发展和生态保护的协同优化是城市土地利用规划管理和决策的关键。该研究使用多目标规划（multiple objective planning，MOP）模型和未来土地利用模拟（future land use simulation model，FLUS）模型相结合的方法，运用权衡分析制定多目标权衡下的土地利用优化配置情景方案，以期为杭州市土地利用优化配置规划和管理提供科学参考。结果表明：1）通过耦合MOP模型和FLUS模型，从土地利用生态-经济转化效率视角可以有效实现土地利用结构和布局的优化配置情景模拟。2）通过比较单位经济效益的减少比例可产生的生态效益增加比例，确定土地利用经济与生态效益权重比例为4:6的发展情景是权衡土地利用社会、经济和生态效益下的杭州市土地利用结构最优方案。3）最优土地利用结构方案的建设用地扩张规模介于经济发展优化和生态保护优先情景方案间，耕地规模较其他情景方案减少幅度放缓，在空间上减少对生态用地的侵占，土地利用景观格局破碎度和复杂性降低。该研究的方法和结果可为区域土地利用规划决策和可持续发展提供理论与应用参考。

摘要:生产、生活、生态空间是乡村人居环境系统的3个子系统，快速城镇化地区乡村“三生空间”的相互作用明显，为探索“三生空间”相互作用对乡村宜居性的影响，该研究以南京市溧水区为例，综合运用熵权法、线性加权法和ArcGIS空间分析方法，基于土地利用和兴趣点数据构建乡村“三生空间”分类指标体系识别溧水区“三生空间”，考虑“三生空间”功能及其相互作用建立乡村宜居性评价体系，分析2010和2018年溧水区乡村宜居性水平及其变化。结果表明：1）2010、2018年溧水区乡村“三生空间”中生产空间面积均占优势，生态空间次之，生活空间面积最小，8 a间乡村生活空间面积增加，生产和生态空间面积下降；2）2010和2018年溧水区乡村宜居性水平总体不高，且平均分值8 a间略有下降。2010年宜居性高值和低值区分别在和凤镇和白马镇，2018年则分别在永阳镇和东屏镇。8 a间永阳镇乡村宜居等级上升，东屏镇和石湫镇乡村宜居等级则下降；3）与未考虑“三生空间”相互作用的乡村宜居性评价结果相比，“三生空间”相互作用视域下的评价结果更符合当地实际，各镇应根据自身情况提升其宜居性水平。研究结果能够为溧水区提升乡村人居环境、推进乡村振兴提供参考。

摘要:为了探索科学客观的基本农田划定方法，实现将集中连片和优质稳定的耕地划为基本农田的目标，有效保护耕地和保障国家农业生产安全。该研究以陕西省咸阳市为例，引入耕地生态价值和政策条件多维度评价耕地质量，结合耕地质量空间集聚类型划定耕地保护分区；采用缓冲区分析法识别耕地连片性，耦合耕地保护分区和耕地连片等级，尝试探索“连片优先、质量优良、数量约束”的基本农田划定流程。结果表明：1）咸阳市耕地质量划分为高、较高、一般、较低、低5个等级，全市超过一半面积的耕地质量等级为低和较低等级（35.81%和29.67%），一般和较高等级的耕地面积占比也均超过了10%；不同耕地质量等级在空间分布上的差异受地形和区域经济发展影响较大，耕地质量等级总体上呈现出“南高北低”的空间分布格局；咸阳市耕地质量在空间上呈现出明显的集聚特征，以高-高值集聚型和低-低值集聚型耕地为主；2）将全市耕地划为优先保护区、适宜保护区、重点整治区和全面治理区4个保护分区并提出一些保护建议。全面治理区内耕地面积最多，占全市耕地总面积的35.50%，适宜保护区内耕地面积最少，仅占11.81%；3）咸阳市共得到49 713个耕地连片地块，面积289 033.61 hm²，占全市耕地总面积的95.10%。将连片耕地划为6个等级，五级连片耕地面积最多，达到92 432.08 hm²，一级连片耕地面积最少，为20 927.65 hm²；4）咸阳市最终划定基本农田面积266 420.85 hm²，占全市耕地总面积的87.66%，乾县、泾阳县、彬州市和永寿县是重点划定区域，累计划定面积占全市基本农田划定总面积的51.64%。研究方法可为优化耕地布局提供新思路，研究结果在一定程度上可为咸阳市下一阶段的基本农田调整与划定提供借鉴。

摘要:青菜头机械化收获水平低下是制约青菜头产业发展的重要原因之一。为解决青菜头机械化收获过程中缩短茎切割难度大和农机与农艺融合程度低等问题，该研究提出了一款滑切式青菜头收获机并对其滑切刀作业参数进行分析与试验。首先，基于青菜头收获农艺要求阐述青菜头收获机整机及其切根装置的结构及工作原理，根据受力分析确定滑切刀安装方式。然后，对紫色土壤和滑切刀的接触参数进行标定并基于EDEM建立土壤-滑切刀互作模型，仿真分析不同作业速度、刀具夹角对滑切刀作业阻力的影响。结果表明：1）相同速度下，滑切刀交叉夹角与作业阻力负相关；2）相同滑切刀角度下，滑切刀作业阻力与作业速度正相关。以滑切刀切削阻力为评价指标，作业速度、刀具夹角、切割距离为影响因素进行切割试验并对试验参数进行优化，结果表明：滑切刀作业速度与切削阻力呈正相关，切割距离与切削阻力呈负相关，刀具夹角从60°到120°，切削阻力先减小再增大。影响切削阻力大小的主次因素顺序为作业速度、刀具夹角和切割距离。优化圆整后的滑切刀作业速度为0.1 m/s，刀具夹角65°，切割距离20 mm，3次重复试验得到的切削阻力依次为141.24 、156.32 和150.65 N，与理论切削阻力128.63N相对误差分别为9.8%、21.53%和17.12%，较 Box-Behnken试验平均切削阻力分别下降44.30%，38.35%和40.59%，验证了滑切刀作业参数优化的有效性。研究结果可为青菜头机械化收获提供参考，具有重要的工程应用价值。

摘要:为了减少瓜类嫁接苗的愈合管理时间，实现快速准确判别嫁接苗早期愈合状态，促进嫁接苗规模化生产及育苗产业发展。该研究制备了氮硫掺杂碳点，以该碳点为荧光示踪材料，以西瓜嫁接苗为研究对象，利用高光谱荧光成像方法，探究了西瓜嫁接苗早期愈合状态无损检测的高光谱荧光示踪成像方法。高光谱荧光示踪图像及光谱分析结果表明，利用氮硫掺杂碳点进行荧光示踪，通过高光谱成像仪对瓜类作物早期愈合状态高通量表型的鉴定，能快速、自动、无损地获取嫁接苗愈合的情况。同时，通过氮硫掺杂碳点处理后第12天，处理组的西瓜嫁接苗相较于对照组，根系增长量提升了78.7%，叶面积增长量提升了61.4%。因此，该研究方法可以提早判别嫁接苗的愈合连通，促使瓜类嫁接苗提早移栽，并且氮硫掺杂碳点处理可以促进嫁接苗叶面积和根系的生长，达到种苗壮苗的作用。

摘要:为实现花椒簇的快速准确检测，该研究提出了一种基于改进YOLOv5s的花椒簇检测模型。首先，使用MBConv（MobileNetV3 block convolution，MBConv）模块和基于ReLU的轻量级自注意力机制优化了EfficientViT网络，用其代替YOLOv5s的主干，减少模型的参数量、增强模型对重要特征的表达能力。其次，在模型的训练过程中采用了OTA（optimal transport assignment）标签分配策略，优化训练中的标签分配结果。最后，使用WIoU损失函数对原损失函数CIoU进行替换，提高锚框的质量。试验结果表明，改进YOLOv5s模型的平均准确度均值（mean average precision，mAP）为97.3%、参数量为5.9 M、检测速度为131.6帧/s。相较于YOLOv5s模型，mAP提升1.9个百分点、参数量降低15.7%、检测速度提高14.5%。结果表明，该研究提出的改进YOLOv5s模型准确度高、参数量低、检测速度快，可实现对花椒簇的有效检测。