摘要:干旱胁迫是影响作物产量和农业可持续发展的重要因素。作物干旱胁迫的精准诊断是提高农业水资源利用率、推动高水效农业发展的重要基础。表型成像技术能够快速、无损、准确地获取和分析作物的表型特征，为作物干旱胁迫的精准诊断提供了有力支持。该文重点综述了作物干旱胁迫诊断的表型成像技术，首先介绍了RGB成像、三维成像、近红外成像、高光谱成像、叶绿素荧光成像和热成像6种主流表型成像技术的原理、研究现状、优势及不足，然后总结了结合多种成像方法的融合成像技术的研究现状及应用优势。综述结果表明，单一成像方法存在诸多不足，如成本较高、数据处理复杂、获取表型类型单一等，融合成像技术可在一定程度上有效弥补单一成像技术缺陷。最后根据当前发展现状，从新装置、新设备的研发以及与人工智能新算法的结合两方面，对未来面向作物干旱胁迫诊断的表型成像技术研究进行展望。

摘要:针对传统小麦宽苗带旋耕施肥播种机存在的播深一致性差、易壅堵等问题，该研究采用肥管与滑刀的组合设计，将滑刀式开沟排肥管前置于宽苗带旋耕刀组工作范围间隙中，实现了滑刀式开沟排肥管和旋耕刀组的耦合作业。通过理论分析和计算确定了滑刀式开沟排肥管刃线的基本参数、旋耕刀组的排列方式以及耦合作业原理，并构建相应的离散元仿真模型。通过仿真试验对滑刀式开沟排肥管和肥管前置式宽苗带旋耕刀组作业效果进行了试验验证。试验表明，终止滑切角为40°时滑刀式开沟排肥管所受牵引阻力最小，此外肥管前置式宽苗带旋耕刀组设计可以有效避免肥沟对播深一致性的影响，提升播深一致性。田间试验表明，机具前进速度1.11 m/s时，肥管前置式小麦宽苗带旋耕施肥播种机能够实现宽苗带播种作业，且播深合格率达94.36%，变异系数为3.79%，播深一致性表现好。此外，肥管前置与旋耕刀的配合可以使肥料在种床形成“倒三角”空间立体分布，有益于作物早期的养分吸收，也进一步避免了因肥管与种子分布器间距小导致的壅堵现象，提高了机具的通过性，满足宽苗带小麦种植需求。研究结果可为小麦宽苗带播种装置的研发与优化提供支撑。

摘要:针对现有排肥装置无法满足油菜高速机直播排肥量范围且易卡顿拥堵，排肥稳定性差及肥料颗粒破碎严重的问题，该研究设计了一种离心腔盘挤出式油菜高速精量排肥器。根据高速直播作业农艺要求，结合肥料颗粒运动过程分析，确定了进肥口、离心腔盘、排肥口、动力系统等关键参数。利用离散元软件EDEM建立排肥过程仿真模型，明确了排肥器转速变化对离心腔盘转矩、肥料颗粒平均载荷、肥料破碎率的影响规律。分析结果表明，随着排肥器转速增加，离心腔盘转矩增加，腔盘内的肥料颗粒平均载荷逐渐减小，破碎率增加，破碎率不超过0.80%。排肥器性能试验表明，排肥器转速30～120 r/min（对应排量15.0～58.1 g/s），可满足最大施肥量为600 kg/hm²时3.0～12.0 km/h的油菜高速机直播作业需求，排肥器各行排量一致性变异系数低于8.58%，同行排量稳定性变异系数低于6.45%，破碎率低于0.89%；正常田间作业0°～5°倾斜状态下各行排量一致性变异系数不超过8.72%。对比试验结果表明，相较螺旋扰动式排肥器，离心腔盘式排肥器适应高速作业，破碎率减少63.82%，高速大排量排肥时未出现卡肥堵塞等情况。田间试验表明，作业速度在4.1～10.1 km/h范围内，排肥器各行排量一致性变异系数不大于6.72%，同行排肥量稳定性变异系数不大于4.84%，实际排肥量相对误差小于4.54%。设计的排肥器排量范围广，排肥顺畅稳定，破碎率低，满足油菜高速直播精量排肥需求。

摘要:苗圃种植呈现“密植、连片”的特点，传统风送式喷雾机难以兼顾“气流射程远、雾滴沉积均匀”的双重要求，导致药液附着率低、雾滴飘移等问题。针对上述问题，该研究基于CFD仿真与自由淹没射流理论设计“鹅颈式三出风口”分流结构并通过计算获得其关键参数，研制出鹅颈式远射程苗圃风送喷雾机，并开展了气雾流场的分布规律试验与田间试验。试验结果表明，风机转速大于等于2200 r/min时，3个出风口风速满足射程为20.0 m的喷施要求，轴向上气流能量衰减速度缓慢且均匀；风机转速为2400 r/min，喷雾机行驶速度为1.0 m/s时，雾滴沉积量随喷施距离增大呈现少-多-少的趋势，雾滴沉积量较为均匀，变异系数为28.87%；田间试验冠层上部叶片正反面雾滴沉积覆盖率分别为51.93%、24.38%，下部分别为42.99%、19.26%；冠层上部叶片正反面平均雾滴沉积量分别为13.34和2.82 μl/cm²，下部分别为5.44和2.63 μl/cm²，满足植保喷雾作业需求。研究结果可为苗圃风送式远射程施药装备研发提供新思路。

摘要:农业机械已日益成为中国大气污染的重要来源，其排放问题需要更深入的研究。为探究在高海拔条件下农用拖拉机燃用不同比例生物柴油对实际作业条件下的CO（carbon monoxide）、HC（hydrocarbon）、NO_X（nitrogen oxides）和PN（particulate number）排放特性的影响，该研究对比分析了一台国III排放标准的农用拖拉机在海拔2200m下掺烧B10（10%体积大豆甲酯生物柴油+90%体积柴油）、B20、B30与柴油（B0）在旋耕时（发动机转速处于1500-1700 r/min，发动机功率在20-30kW）的相关污染物排放的情况。分别使用OBD（on board diagnostics）和PEMS（portable emission measurement system）进行拖拉机工况和污染物的数据采集。试验结果表明：生物柴油的使用会略微降低燃油的经济性，增加有效燃油消耗率（brake specific fuel consumption, BSFC），B10、B20和B30相较于B0的BSFC分别增加了2.31%、2.71%和2.04%。该研究基于发动机功率方面来表征农用拖拉机CO、HC、NO_X和PN的排放因子。生物柴油有助于降低农用拖拉机的CO、HC和PN排放因子，B10、B20和B30相较于B0基于发动机功率的CO排放因子分别下降了10.15%、12.73%和32.10%；相较于B0基于功率的HC排放因子分别降低了13.22%、26.45%和30.58%；相较于B0基于功率的PN排放因子分别降低了8.22%、10.91%和14.17%。随着生物柴油比例的增加，CO、HC和PN排放因子降低幅度增大。生物柴油会略微增加农用拖拉机的NO_X排放，随着生物柴油比例的增加，NO_X排放因子也相应增加，B10、B20和B30相较于B0基于发动机功率的NO_X排放因子分别增加了1.60%、2.78%和4.20%。该研究中所有测试燃料基于功率的NO_X排放因子较《指南》推荐值高3倍多，可见《指南》推荐值对高原环境下的NO_X排放因子不适用，高原环境会影响拖拉机在实际作业过程中的污染物排放。为减少高海拔条件下农用拖拉机在实际作业过程中的污染物排放，考虑到燃油的经济性和生物柴油对NO_X排放的影响，将小比例掺混生物柴油作为农用拖拉机替代燃料来使用，不仅可以减少CO、HC和PN的排放，还可以减少化石燃料的使用。研究结果可为高海拔环境下农用拖拉机燃用生物柴油的实际污染物排放控制优化提供参考，可以补充在高海拔地区农业机械的排放数据库，以辅助环境污染研究和政策制定。

摘要:针对目前黄鳝人工剖切费时、费力且安全性差等难点，该研究以体表黏滑的鲜活黄鳝为研究对象，设计了一款小型黄鳝自动剖切机。首先，测定了黄鳝基本物理参数以及相关力学参数。其次，基于刚柔耦合原理，将黄鳝鱼体与夹持轮、滑道的接触等效为刚度—阻尼模型，运用Abaqus与Adams仿真软件建立其刚柔耦合模型。以鱼体输送时间、输出速度、夹持力、整机振动为试验指标，探究弹簧刚度、滑道倾角、夹持轮转速等单因素对试验指标的影响。结果表明，随着弹簧刚度增大，夹持力先增大后降低，整机振动幅度降低，而输送时间和输出速度影响不大。随着滑道倾角增大，鱼体输出时间减少，而输出速度、夹持力、整机振动增大。随着夹持轮转速的增大，鱼体输送时间、输出速度、夹持力、整机振动均增大。在单因素分析基础上进行多因素分析，获得优化工况为夹持轮转速600 r/min、弹簧刚度1.2×10³ N/m、滑道倾角16°。最后，开展黄鳝自动剖切机加工试验，测得的振动参数以及鱼体输出速度与仿真结果接近，且鲜活黄鳝在优化工况下剖切效果良好。研究结果为小型黄鳝剖切机设计提供参考。

摘要:为了揭示管道泵运行过程中的流动损失特性，基于熵产理论，采用数值计算方法对管道泵吸水室和叶轮内的总熵产以及局部熵产率进行了研究，并结合压力脉动及涡核分布对其产生流动损失的原因进行了分析。研究结果表明，叶轮总熵产和吸水室总熵产保持高度一致性，吸水室内部流动影响了叶轮内部流动。随着流量的增大，叶轮和吸水室总熵产先减小，随后增大，这与其内部监测点的压力脉动主频幅值变化规律基本一致。叶轮总熵产显著大于吸水室总熵产，偏工况下更为明显，前者至少是后者的4倍。湍流耗散熵产占据吸水室和叶轮总熵产的90%以上，构成了流动损失的主要部分。吸水室高熵产率区主要分布在第二弯道及出口处，小流量工况下的熵产率是其余工况下的数百倍，该位置的大尺度带核涡以及附壁涡是导致熵产率增加的主要原因。叶轮高熵产率区主要集中在叶轮进口和出口，在大部分区域，小流量下的熵产率是其余工况的6倍以上，小流量工况下叶轮进口预旋和出口失速涡以及大流量工况下叶轮中上游的分离涡是导致熵产率较高的主要原因。该研究可为管道泵局部流动损失识别以及开展针对性优化提供参考。

摘要:针对深松装备应用于西南丘陵紫色土时存在作业阻力大、松土质量差、功耗高的问题，该研究提出切振共作深松方式并设计了一种切振共作深松机。运用离散元软件对非振动深松机和切振共作深松机在相同参数下进行仿真。仿真结果显示，切振共作方式能够有效减少深松机的耕作阻力。通过单因素试验得到切振共作深松机的最佳作业速度区间为0.9～1.1 m/s，最佳振动频率区间为9～15 Hz；通过正交试验得出深松作业最佳参数为：作业速度0.96 m/s、耕作深度300.24 mm、振动频率11.43 Hz。为了测试切振共作深松机的实际减阻性能，结合仿真结果并参考深松作业最佳参数，设置拖拉机前进速度1.0 m/s，作业深度为300 mm，振动频率为9、12和15 Hz，进行田间试验。结果表明：在相同速度和耕深条件下，切振共作深松机相较于非振动深松机均有明显的减阻效果，耕作阻力降低15.43%～37.56%；功耗降低8.87%～32.32 %，在振动频率为12 Hz时，减阻效果最佳，耕作阻力降低37.56%，功耗降低32.32%，土壤坚实度降低74.11%，土壤扰动系数为56.32%，深松深度为309 mm，深松深度稳定性系数为98.16%，深松深度及其稳定性符合行业标准。切振共作深松机减阻降耗效果明显，可为振动深松机的优化设计提供参考。

摘要:针对现有棉秆夹持拔取装置存在的夹断率高、拔净率低等问题，该研究设计了一种变刚度夹持拔取装置，利用橡胶的柔顺性改善棉秆被夹断的不良现象，并采用刚性外骨骼增大夹持力防止棉秆滑脱漏拔，实现棉秆的整株拔取收获。该装置由分禾盘、变刚度夹拔机构、张紧导轨机构等部分组成。通过分禾过程、夹持过程和拔秆过程分析，确定了分禾盘结构参数，确定变刚度夹块的橡胶块厚度为10 mm、柔性变形宽度为23 mm，夹持链中心距长度为1225 mm，并解析影响拔取效果的关键参数；通过棉秆与夹持器的互作力学分析发现棉秆的夹持应力沿棉秆外径呈周向规律性非均匀分布特征。采用响应曲面法分析机具前进速度、链轮转速和预紧力对变刚度夹拔装置作业性能的影响。试验结果表明，当机具前进速度为0.68 m/s，链轮转速为95 r/min、预紧力为1792 N时，棉秆拔净率为94.70%，拔净率实测值与模型预测值的相对误差为1.67%；相比现有夹持拔取装置的漏拔率（5.19%）和拔断率（3.68%），变刚度夹持拔取装置的漏拔率(3.99%)和拔断率(1.32%)分别降低23.1%和64.13%。研究结果可为棉秆整株拔取收获机的研发提供理论依据和参考。

摘要:瓜尔豆是一种重要的经济作物，因其种子中含有大量的瓜尔胶而具有重要的经济和工业价值。为探究适合新疆地区膜下滴灌瓜尔豆的水氮管理模式，设置4个灌水量水平（W1：1 170 m³/hm²、W2：1 530 m³/hm²、W3：1 890 m³/hm²、W4：2 250 m³/hm²）和2个施氮量水平（N1：30 kg/hm²、N2：50 kg/hm²），研究膜下滴灌条件下水氮互作对瓜尔豆生长指标、产量、水氮利用效率及品质的影响。结果表明，新疆干旱区绿洲种植瓜尔豆具有可行性，膜下滴灌水肥一体化处理下水氮耦合效应对瓜尔豆产量、灌溉水利用效率、氮肥偏生产力及半乳甘露聚糖含量影响极显著（ P < 0.01）。在W1～W3灌水条件下，增施氮肥能有效提高作物单株质量及千粒质量，从而最终提高作物产量。基于主成分分析及隶属函数分析得出灌水量为1 890 m³/hm²，施氮量为50 kg/hm²（W3N2）水氮组合模式为最优处理。研究可为促进新疆干旱区绿洲膜下滴灌瓜尔豆高产、高水、氮利用效率提供理论依据。

摘要:作物生育期地下水补给量精量表征可准确量化灌区农田地下水的利用情况，对促进地下水资源合理使用及区域农业生产可持续发展具有重要的意义。为构建冬小麦生育期地下水补给量估算模型，探究冬小麦各生育期地下水水位临界埋深和适宜阈值，该研究通过群集式蒸渗仪开展不同地下水水位和不同灌溉处理下的冬小麦生长过程试验观测，利用率定和校核后的AquaCrop模型模拟了不同灌溉制度和地下水位埋深情景下的冬小麦生长发育和土壤水分动态变化过程。结果表明：1）不同处理冬小麦土壤含水率、冠层覆盖度、生物量和产量模拟值与实测值之间统计参数可同时达到决定系数不小于0.8、相对误差和标准化均方根误差均小于16%，可见AquaCrop模型能较好模拟冬小麦生长发育过程。2）利用校核后的AquaCrop模型模拟了52种不同灌溉处理和地下水位情景下冬小麦生长过程，构建了冬小麦生育期土壤储水量—地下水补给强度和地下水位埋深—土壤储水量的非线性回归方程；将地下水补给强度计算值与田间实测值对比验证，决定系数均在0.873及以上、相对误差不大于9.22%、均方根误差不大于0.316 mm/d、标准化均方根误差不大于11.89%。3）通过联立冬小麦生育期土壤储水量—地下水补给强度和地下水位埋深—土壤储水量的非线性回归方程，得到不同灌溉处理下冬小麦各生育期地下水水位临界埋深，可知灌溉越少地下水补给需求越强烈，临界埋深越深；分析52种模拟情景下冬小麦产量与地下水水位埋深之间的关系，可知其适宜生长的最优埋深阈值为2.0～2.5 m，此时冬小麦非充分灌溉处理（返青水+灌浆水）产量和水分利用效率均达到最优，分别为8.848 t/hm²和2.18～2.43 kg/m³。研究结果可为准确评估农田地下水贡献量以及精量灌溉决策与管理提供技术支撑。

摘要:为探究脲酶诱导碳酸钙沉积（enzyme-induced carbonate precipitation，EICP）减小三峡库区紫色土分离能力效果，该研究设置5个EICP浓度（0（CK对照）、0.5、1.0、1.5和2.0 mol/L）和6个养护时间（1、7、15、30、60和120 d），开展模拟冲刷试验分析土壤分离能力，通过表观黏聚力和碳酸钙含量变化阐明EICP作用下紫色土分离能力变化原因，并从微观角度揭示其减蚀机制。结果表明：与CK对照相比，EICP处理显著减小土壤分离能力，随着EICP浓度的增加，紫色土分离能力呈现先减小后增大的变化趋势，在浓度为1.5 mol/L时效果最佳；而随着养护时间的延长，紫色土分离能力呈现先快速减小再缓慢减小的变化规律，CK对照在前30天减小明显，EICP处理下在第7天时减幅明显，减幅占总减幅的85.79%～92.21%。表观黏聚力与碳酸钙含量随EICP浓度的增加先增大后减小，而随养护时间的延长分别呈持续增大和先增大后趋于稳定的变化趋势。EICP作用下紫色土碳酸钙聚集是引起分离能力降低的重要原因，表观黏聚力和碳酸钙含量与紫色土分离能力呈现显著指数函数关系（P<0.01），能够很好解释紫色土分离能力的变化。研究结果表明EICP能够有效减小紫色土分离能力，可为三峡库区水土流失治理提供理论指导。

摘要:土壤导热系数是决定土层传热性能的主要参数，影响到地温分布、土壤环境及作物生长。高有机质土的导热系数受到有机质组分直接影响，而目前土壤导热系数模型缺乏对有机质含量及分解度的考虑。该研究采用稳态比较法测定了未冻结及冻结状态下的草炭土导热系数，分析了不同层位原状草炭土性质对导热系数的影响，对比了10余种土体导热系数计算模型对草炭土的适用性，并以此提出了改进模型。结果表明： 1）各层位草炭土在未冻结状态下导热系数相近（0.51～0.66 W/(m·K)），而冻结后导热系数层间差异明显（1.00～1.62 W/(m·K)），表明冻结极大地改变了土体物质组成，而有机质含量及分解度显著影响着土体的传热性质； 2）考虑了干密度及组分权重的土体导热系数模型对草炭土的预测适用性更佳，但准确度仍然难以达到理想效果（未冻结土RMSE>0.07 W/(m·K)；冻土RMSE>0.28 W/(m·K)）；3）基于土体性质的影响程度及计算模型的原理，引入草炭土有机质含量O_c及分解度D_d计算草炭土导热系数，建立了改进模型，提高了参数模型准确率(R²>0.75)。研究成果可为季冻草炭土分布区的农业耕作及工程建设提供参数依据，同时可作为高有机质土体热物理性质研究的理论参考。

摘要:为评估月尺度IMERG（V06）降水产品在广西地区的精度，将广西划为少雨区（年均降水量≤1300 mm，Ⅰ区）、中雨区（年均降水量>1300～1700 mm，Ⅱ区）、多雨区（年均降水量>1700 mm，Ⅲ区）3个区域，以91个观测站2001—2020年逐月降水量为参考，采用相关系数（correlation coefficient，CC）、均方根误差（root mean square error，RMSE）和相对偏差（relative error，RE）3个定量指标，从不同空间尺度、时间尺度、降水量区间等维度分析Early、Late、Final系列产品的精度特征。结果发现：1）Early、Late产品精度特征相似，整体上低估降水；而Final产品整体高估降水。2）降水量增加引起各系列产品CC下降、RMSE上升、RE下降；Early、Late、Final产品对月降水量估测的偏差阈值分别为271、272和351 mm，实测月降水量低于该阈值时被高估，反之则被低估。3）IMERG产品在降水量多的区域相关性更强，离散度更高，在Ⅰ、Ⅱ区表现为高估，在Ⅲ区表现为低估。4）产品精度在降水较少的旱季和旱年更高；Early、Late产品在秋季表现相对较好，但有较明显的低估；Final产品在冬季表现最佳。5）年际间，Final产品精度有下降趋势，Early、Late产品估测偏差愈发趋向高估。综上所述，广西地区月尺度IMERG产品精度受降水量影响显著，在不同地区、不同时段存在较大差异，应用时需针对具体区域、时间评估其精度局限性。

摘要:为降低蝴蝶兰组织培养快速繁育的人力成本，该研究提出了一种基于视觉伺服机械臂的自动化组培苗种植平台，以完成流水线上蝴蝶兰组培苗的自动夹取与种植。平台主要由视觉检测系统和机械臂种植系统组成，在视觉检测系统中，通过将AKConv与DSConv模块引入YOLOv8算法形成AKDS_YOLOv8检测算法，提高系统对组培苗识别的准确率；在机械臂种植系统中，基于模糊算法实现机械臂的伺服控制，使机械臂末端能顺利完成对传送带上组培苗的追踪及夹取。试验结果表明，相较于原YOLOv8，AKDS_YOLOv8对组培苗根部的识别准确率、召回率、mAP0.5分别提高了8.6、10.7、7.4个百分点；实现了机械臂末端工具对移动组培苗的追踪、抓取与种植，种植成功率达到82.5%。该种植平台能够实现蝴蝶兰组培苗的自动化种植，可为蝴蝶兰快速繁育过程的自动化提供一定参考。

摘要:为提高水稻病虫害检测精度，解决病虫害种类繁多、尺度不一、生长环境复杂导致的误检漏检问题，便于模型在边缘设备进行部署，提出一种基于改进YOLOv8的水稻病虫害检测方法PBM-YOLOv8。首先使用部分卷积（partial convolution，PConv）设计PCBlock结构，替换YOLOv8特征提取模块中的瓶颈（bottleneck）结构，以减少模型参数量，提升检测速度；其次为了减少非相邻层语义信息特征融合时的稀释，在颈部网络增加平衡特征融合层，重构特征金字塔（feature pyramid networks，FPN）为平衡特征金字塔（balanced feature pyramid，BFP），对融合的特征层进行特征再提取，并引入嵌入高斯非局部注意力（embedded Gaussian non-local attention，EGNA）消除多层融合导致的混叠效应，最大程度减小特征丢失；最后将损失函数更换为MPDIOU，改善因样本差异性大而导致的检测框失真，同时降低模型训练的计算负担。试验结果表明，改进模型PBM-YOLOv8在水稻病虫害数据集上取得了更为优异的试验效果，相较于原始YOLOv8n基线模型精确度及平均准确率均值分别提高了1.3和1.1个百分点。将PBM-YOLOv8部署在RK3588上经多线程优化后检测速度可达到71.4帧/s，满足实际应用的需求，可实现对水稻病虫害的实时精准检测。

摘要:准确获取水稻的种植分布情况对于农业生产管理具有重要意义。针对多云雨地区缺乏有效光学影像影响水稻识别的问题，该研究以多时相Sentinel-1 SAR影像为主要数据源，基于后向散射系数的时序变化提取多个特征构建遥感指数以实现水稻提取。首先采用SG（savitzky-golay）滤波算法对不同地物的后向散射系数时序曲线进行平滑处理；然后计算像元与水稻样本点在水稻生育期内时序曲线的动态时间规整距离、像元时序曲线最小值与水体的差异、像元时序曲线最大值与植被的差异这3个值以量化水稻生育期的不同特征，并将三者相乘作为新的水稻遥感指数NDRI（normalized difference rice index）进行阈值分类后得出水稻空间分布情况。为验证该模型的有效性，该研究选取云南省盈江县为研究区。结果表明：1）基于时序SAR特征能够实现对水稻实现准确提取，模型总体精度达到89.42%，Kappa系数为0.82；2）盈江县2023年水稻种植面积为199.83 km²，且大盈江沿岸种植面积占全县的90%，水稻种植存在着明显的集聚性。该研究为多云雨地区的水稻空间分布的准确提取提供一种方法，并可为相关农业政策制定提供参考。

摘要:为有效检测树干分层介质厚度和相对介电常数，该研究提出一种基于雷达探测的树干分层结构介电参数反演方法。基于斯涅耳定律结合树干生理结构特点，构建雷达信号在树干分层结构中的传播模型。利用软件定义无线电平台（software defined radio，SDR）搭建树干探测雷达。然后采用稀疏分解算法、K-SVD字典训练以及层剥离算法对探测雷达回波信号进行参数反演，并对不同的稀疏分解算法反演结果进行了对比。试验表明在回波混叠和无混叠的情况下，该方法均能够对树干分层介质厚度和相对介电常数进行估算；无混叠时相对介电常数和厚度的反演误差分别在2.93%和3.5%以内，混叠时相对介电常数和厚度的反演误差分别在7.52%和7.61%以内。综合试验结果表明，在5种反演算法中，SAMP算法在未知信号稀疏度的条件下表现最佳，具有较高的反演准确率和鲁棒性。

摘要:为了提取不同活力种子光谱特征的精细结构和复杂信息，该研究探索了连续小波变换提取不同活力脱绒棉种的光谱信息，并提出了一种基于相关性及特征重要性筛选小波特征（wavelet features，WFs）的方法。通过人工老化试验，获取不同活力等级的脱绒棉种，并采集其高光谱影像，对原始光谱进行Savitzky-Golay平滑、多元散射校正、一阶微分、二阶微分等预处理。然后对比gauss4、mexh和bior6.8等小波基函数提取的WFs。利用主成分分析对光谱特征（spectral features，SFs）与WFs降维，并建立支持向量机（support vector machines, SVM）、随机森林（random forest，RF）、极限学习机（extreme learning machines，ELM）和反向传播神经网络（back propagation neural network，BPNN）等的种子活力检测模型，对比SFs与WFs的建模精度。为了进一步提取出WFs中的精细光谱信息，基于相关性分析和随机森林特征重要性评价，提取了与种子活力的相关性在前1%的小波特征（1%|R|-WFs）、在种子活力识别中特征重要性在前1%的小波特征（1%Importance-WFs）及二者融合的1% |R|+1%Importance-WFs 3个WFs特征集并带入上述机器学习模型。结果表明：1）bior6.8函数提取的不同活力脱绒棉种的WFs效果较好，其他函数在提取WFs时，出现明显的振铃效应。2）在各品种的所有机器学习模型中， WFs主成分的建模精度均高于SFs主成分的建模精度，且基于1%|R|+1%Importance-WFs的准确率最高。3）金科21与金科20种子活力检测的最优模型均为：1%|R|+1%Importance-WFs+ELM；新陆早64种子活力检测的最优模型为：1%|R|+1%Importance-WFs +各机器模型与PCA-WFs+ ELM/BPNN。金科21最优模型训练集和测试集的准确率分别为99.63%、98.28%；金科20与新陆早64最优模型训练集和测试集的准确率均为100%。结果表明，该研究提出的基于相关性及特征重要性的方法能够有效提取出不同活力脱绒棉种的光谱差异信息，为种子活力高光谱检测提供一种新的光谱特征分析思路。

摘要:水果外形指标的准确获取，如畸形指数、体积、最大直径等，是实现水果品质分级的重要前提。该研究搭建了一套双目结构光成像系统，经过系统验证后用于获取类球形水果（苹果、柑桔、梨）表面的轮廓信息，结合单视角和多视角点云重建实现三维形貌重构，并在此基础上提取其外形指标。试验结果表明，基于三维重建的标准件外形尺寸测量的相对误差在4 %以内；以人工测量结果为参考，该研究所测苹果畸形指数R²值为0.97，所测类球形水果的体积与最大直径的R²值分别为0.99和0.92。该研究提出的基于双目结构光三维重建方法可以准确地测量畸形指数、体积、最大直径等类球形水果的外形指标，为其产后品质检测与分级提供重要参考。

摘要:准确估测农作物产量对于保障粮食安全、指导农业生产和调整生产策略等具有重要作用。为解决大范围估产参数确定难、成本高的问题，该研究基于2016–2021年Sentinel-2遥感数据和气象数据等，提出一种综合植被光合作用模型（vegetation photosynthesis model，VPM）与转产系数的产量估测方法，对吉林省30个玉米主产县进行估产研究。结果表明 ：1）该研究提出的模型估产精度较传统VPM模型表现出更高的准确性和可靠性（决定系数提升0.18；相对均方根误差降低3.24%）；2）研究区玉米单产范围为7～13 t/hm²，高值区主要集中在中部地区，并且呈现由中部向西北和东南地区递减的趋势；3）模型敏感性分析表明，更精细的转产系数、更高分辨率的玉米空间分布数据和遥感数据能够有效提高模型估产精度。该研究提出的模型可为低成本、大规模、快速精确的估产工作提供解决方案，对实施农业估产具有重要的现实意义和推广价值。

摘要:为探究两阶段LED绿光在雏鹅高密度饲养模式中的调控作用，确定适宜的光照方案。该研究基于生产实际，采用双因素试验设计（孵化光照×育雏光照），设置黑暗和绿光2种孵化光照，白光和绿光2种育雏光照，分析高密度饲养模式下孵化期和育雏期LED绿光照射对14 d雏鹅生长性能、肠道发育、血液激素、羽毛质量及啄羽行为的影响。结果表明，育雏期提供LED绿光能显著增加14 d雏鹅体质量、1～14 d日均体质量增量、日均采食量（P<0.05）并降低料重比（P<0.05），显著降低血液中五羟色胺、皮质酮含量及十二指肠隐窝深度（P<0.05），显著增加雏鹅胸腹部羽毛长度（P<0.05）、降低雏鹅背部裸露评分（P<0.01）及减少啄羽行为（P<0.001）；种蛋绿光孵化可显著减少子代雏鹅啄羽时间和次数（P<0.05）；而孵化光照和育雏光照在影响雏鹅各指标上无显著交互作用（P>0.05）。该研究证实了两阶段LED绿光对雏鹅高密度饲养模式中负面效应的正面调控作用，且育雏期提供绿光效果更好，可为鹅高效生产提供理论依据。

摘要:随着畜禽养殖空气过滤和除臭装置使用的普及，对高压农用轴流风机的需求也随之提升。为了提高农用轴流风机的气动性能并扩大工作压力范围，利用变环量设计理论，通过风洞试验和数值模拟，对风机叶片进行了重新设计。旨在改变现有叶片轮毂处结构形式，改善农用轴流风机内部流态，达到提升农业轴流风机气动性能和扩大稳定运行范围的目的。该研究以0.91 m农用轴流风机尺寸及目标风量为设计参数，利用变环量方法设计了一款叶片。通过单因素和响应面分析方法，研究了轮毂直径 d、安装角 α 和叶片数 n 结构参数对风机性能和流场的影响。最佳工艺参数为d=260 mm，α=-0.369°，n=4 片。数值模拟结果表明，优化后的轴流风机性能优于设计轴流风机，扩大了高压区稳定运行范围。样机试验测试表明，在高压（120 Pa）下，优化风机相较于原型轴流风机的风量提高了163%（18 710.99m³/h），能效比提高了18.9%（1.94 m³/(h·W)）。该研究证明了变环量在农用轴流风机设计中的可行性，结构参数的优化可进一步降低风机的内部涡流。优化后的轴流风机减少了内部流场的二次流，提高了叶片的做功能力，改善了风机的气动性能，确保轴流风机在农业应用中能够更高效地实现空气流通与调控。

摘要:乡村聚落是乡村振兴战略实施的基本空间单元，而生态脆弱区的乡村聚落更是实现区域生态经济协调高质量发展和扎实推进共同富裕的薄弱环节。因此，该研究聚焦生态脆弱区，选取贵州省天柱县为研究区域，运用平均最邻近指数、景观格局指数法和最优参数地理探测器等模型，基于“规模-空间-形态”研究思路剖析2012—2022年生态脆弱区乡村聚落时空格局特征演化、影响因素及其动态变化。结果表明：1）生态脆弱区乡村聚落规模格局呈现先增后降趋势，主要以微型聚落和小型聚落为主，但平均规模高于全国水平，乡村聚落规模逐渐从量的增加转向质的提升；2）生态脆弱区乡村聚落空间格局演化存在显著自相关，空间集聚程度逐渐提升，且布局呈现“四周向中间核心集聚”的趋势，即研究区中部和南部地区形成了两个较大的集聚区和多个较小的集聚区；3）生态脆弱区乡村聚落具有明显分形特征，形态指数演化呈现先升后降的趋势，但整体上增长，且阶段性变化特征明显，形态特征更趋简单；4）生态脆弱区乡村聚落“规模-空间-形态”格局演化影响因素各具特色，总体上呈现自然条件向社会经济、政策制度转变的趋势，其中易地扶贫搬迁点、交通可达性、村镇规划和距城镇中心距离是乡村聚落时空演化的主要因素，尤其是易地扶贫搬迁点和村镇规划属于持续增强型。最后，该研究针对性地提出了加强国土空间规划、生态保护、优化乡村聚落空间格局和便于农户生产生活等建议。

摘要:流域作为天然的生态系统，探究流域景观格局对粮食生产服务的时空影响机制，可通过景观格局优化的方式提升粮食生产服务供给，维护粮食安全。该研究以江西省为研究区，测度了2000、2005、2010、2015、2020年5期粮食生产服务（grain production，GP）的空间分布；从形状、面积、空间分布3个维度测度流域单元景观格局特征；利用时空地理加权回归模型探究景观格局变化对粮食生产服务的影响机制；并基于影响机制的空间异质性提出景观格局的分区调控建议。结果表明：1）2000—2020年间，江西省粮食生产服务重心由鄱阳湖平原向西南延伸，形成以平原、盆地为中心的聚集分布特征。2）2000—2020年间，景观格局指数变化方向和程度存在较大差异，斑块密度、景观形状指数分别上升5.35%，1.39%；平均斑块面积、景观联通度指数分别下降5.14%，0.68%，景观格局趋于复杂化、破碎化和分散化。3）GP时空演变特征是众多因素共同作用的结果，各景观驱动因素对GP影响呈现出片状或带状空间分布规律。其中耕地面积、水域密度、水域形状对GP主要具有正向作用；水域面积、林地密度、草地形状对GP主要具有负向作用。4）总结各景观因子系数空间分异特征，将研究区划分为赣东北季风区；鄱阳湖平原区；中部主产区；南部丘陵区4个聚类区域，并提出相应的区域景观调控建议。研究结果可为江西省流域粮食生产服务提升与景观格局调控提供参考，并加强调控措施在研究单元的针对性。

摘要:厘清农村劳动力转移与耕地利用可持续集约化之间的关系对于促进农业可持续发展具有重要意义。该研究基于1990—2020年中国省级面板数据，采用超效率SBM模型测算耕地利用可持续集约化水平，运用面板门槛模型探讨农村劳动力转移对耕地利用可持续集约化的影响效应。结果表明：1）1990—2020年中国耕地利用可持续集约化水平总体呈先下降后上升的趋势，区域间差异显著；2）农村劳动力转移对耕地利用可持续集约化存在非线性影响，当农村劳动力转移水平小于0.351时，农村劳动力转移不利于耕地利用可持续集约化的增长；超过这一门槛后，农村劳动力转移对耕地利用可持续集约化产生显著的增长效应；3）农村劳动力转移对耕地利用可持续集约化的影响存在非均衡效应，即农村劳动力转移对农业发达地区与平原地区的促进作用显著，但对农业欠发达地区与山地地区的促进作用尚不显著。基于此，应合理引导农村冗余劳动力非农转移，以推动耕地利用可持续集约化转型；同时，应注意耕地利用可持续集约化提升的自然环境禀赋与农业经济发展水平制约，因地制宜的探索适宜地区条件的耕地利用可持续集约化发展路径。

摘要:水土保持是国家生态文明建设的重要内容，水土保持空间管控分区是水土流失区域科学治理的前提与关键。然而，目前水土保持管控区域划分研究还未形成成熟的空间划定方法，且以小流域为单元的水土保持空间管控研究较少。为探索水土保持空间管控分区的新方法，落实差别化保护治理措施，该研究利用通用土壤流失方程（universal soil loss equation，USLE）计算研究区潜在土壤侵蚀模数与实际土壤侵蚀模数，并通过随机森林确定了土壤侵蚀的主要影响因子，基于小流域单元的土壤侵蚀及其影响因子利用自组织映射神经网络（self-organizing feature map，SOFM）确定了大别山区的水土保持空间管控分区。结果显示：1）大别山区的平均潜在土壤侵蚀为84415.7 t/(km²·a)，平均实际土壤侵蚀为210.25 t/(km²·a)。小流域的实际土壤侵蚀主要分布于0～300 t/(km²·a)，小流域尺度上潜在土壤侵蚀与实际土壤侵蚀空间分布格局基本一致，高值区主要分布于研究区中部与东部海拔较高的山区腹地；2）植被覆盖度、坡度分别为小流域尺度上潜在土壤侵蚀与实际土壤侵蚀的主要影响因子，植被覆盖度、坡度与土壤侵蚀呈显著正相关（$ P $＜0.01）。高植被覆盖区主要分布于林地占比较高的大别山区腹地，坡度较大的区域沿大别山山脊线自西向东分布。3）SOFM结果显示，小流域尺度上的大别山水土保持空间管控区域划分为重点预防区、一般预防区与其他区域3个区域，其中重点预防区涉及小流域710个，面积15287.4 km²。一般预防区共890个小流域，面积18874.4 km²。两个预防区面积共占研究区61.2%。各区域间的实际土壤侵蚀、潜在土壤侵蚀与坡度差异明显，可作为大别山水土保持空间管控各区域的主要划分指标。研究结果为水土保持空间管控分区提供了新思路，为分区域进行水土保持空间管控提供了理论支持与决策依据。

摘要:为提高3D打印的植物蛋白肉（plant protein-based meat，PPM）产品品质，该研究通过分析超声振动对植物蛋白凝胶化的作用机理，引入超声振动辅助，结合流变特性测试，开展3D打印喷头数值模拟与分析，探究超声振动对植物蛋白肉凝胶化及3D打印过程的影响。通过开发的超声振动3D打印装置进行试验，研究超声振动对3D打印植物蛋白肉品质的影响规律。结果表明，在超声振动作用下，3D打印过程中植物蛋白承受更高的剪切应力及挤压应力，为植物蛋白凝胶化提供有利的物理条件。超声振动3D打印产品相较于常规3D 打印产品，其硬度下降，弹性和咀嚼性较为接近，在硬度、弹性、咀嚼性品质参数稳定性方面的波动程度均低于无超声振动打印样品，其中在硬度、弹性、咀嚼性品质参数方面的稳定性分别提升 27.75%，83.14%，59.30%。该研究将超声振动引入植物蛋白肉3D打印过程提升了植物蛋白肉的品质稳定性，可为后续高品质3D打印植物蛋白肉研究与生产提供参考。

摘要:为了解决供应链信息不对称问题，缩短流通时间，保持产品新鲜度，增加消费者剩余，生鲜零售商应用区块链技术。但是，技术应用收益程度受到产品新鲜度和消费者风险规避水平的影响。该研究构建由供应商、零售商和消费者组成的二级生鲜供应链，对比分析区块链技术应用前后供应商与零售商的博弈均衡解，探讨零售商区块链技术应用意愿。结果发现，当产品初始新鲜度较高时，零售商愿意应用区块链技术以带来更高的利润，增加消费者剩余。相反，当产品初始新鲜度较低时，应用区块链技术会导致零售商利润受损，零售商技术应用意愿低。而当产品初始新鲜度处于一般水平时，零售商技术应用意愿随着消费者风险规避水平的提高而增强。

摘要:随着生物质复合材料性能研究的不断深入，其在农业工程中的应用也逐渐广泛。该研究旨在提升竹塑复合材料（bamboo-plastic composites，BPC）力学性能和耐老化性，以实现其托盘制品的环保和应用性。首先，该研究采用三种不同配比竹粉（bamboo fiber，BF）与高密度聚乙烯（high density polyethylene，HDPE）制备BPC，并进行力学性能测试确定BF与HDPE最优配比。通过SiO₂包覆TiO₂粒子（SiO₂@TiO₂），硅烷偶联剂KH550改性SiO₂@TiO₂制备KH550-ST，采用喷涂法用KH550-ST改性BPC₅₅制备纳米增强竹塑复合材料（KH550-ST-BPC），并进行力学性能和耐光老化性能分析。运用ANSYS Workbench软件对改性前后的BPC一体式托盘进行有限元仿真分析，理论验证纳米改性BPC托盘的应用性能。结果表明，随着BF含量的增加，BPC的抗拉性能和抗弯性能均有所提高。在BF与HDPE质量比为5:5时（BPC₅₅），BPC力学性能最优。相比于BPC₅₅，KH550-ST-BPC₅₅弯曲强度和弯曲模量分别提升了31.11%和52.27%，拉伸强度和拉伸模量分别提升11.86%和21.92%，KH550-ST-BPC₅₅的耐光老化性能提升77.79%。通过有限元仿真，发现KH550-ST-BPC₅₅制BPC托盘在额定荷载下堆码仿真产生的最大变形量降低27.36%，极限荷载下降低23.41%，即可有效的堆码工况下的承载能力。该研究可为纳米SiO₂@TiO₂增强竹塑复合材料做物流周转单元的应用提供参考。

摘要:为探究羊肚菌在不同干燥方式及复水后的品质变化与成因，以六妹羊肚菌为试材，采用自然干燥（natural drying，ND），恒温干燥（constant temperature drying，CTD），真空冷冻干燥方式（vacuum freeze-drying，VFD）对羊肚菌进行干制，探讨3种干燥方式对微观结构、滋味、营养品质及复水性能的影响，并研究羊肚菌复水前后质地、色泽、风味的差异分析，分析判断不同方式的干燥特性。结果表明：VFD羊肚菌氨基酸、粗多糖与甜味值分别为944 mg/100 g、6.26 g/100 g、19.73，显著（P＜0.05）高于其他2种方式，其菌柄与菌盖的明亮度（L*值）显著（P＜0.05）提升，菌盖色差最小，△E值为5.83。电子鼻数据结合主成分分析 （principal component analysis，PCA）发现干燥与复水前后不同羊肚菌样品在气味轮廓上存在差异且对风味进行很好地区分。VFD由于其孔隙均匀分布的疏松状微观结构保持最佳的复水比，低场核磁共振(low-field nuclearmagnetic resonance，LF-NMR)结合核磁共振成像 (magnetic resonance imaging，MRI)分析结果显示VFD羊肚菌在复水20 min内不易流动水显著增加，复水速率快速上升，复水均匀性最好。VFD复水后菌柄与菌盖色差（△E）分别为12.28和11.47，显著（P＜0.05）小于其他2种干燥方式，菌柄和菌盖的脆度分别为35.87 N/mm和10.42 N/mm，与CTD相近。聚类分析与相关性分析结果直观地展示了感官变量与营养变量在不同干燥方式样品中的分布，进一步说明真空冷冻干燥在羊肚菌干燥应用的可行性。该研究结果为羊肚菌干制品加工方式优选提供参考。

摘要:为提高食品包装中抑菌剂百里香酚（thymol，THY）的生物利用率以延长食品的货架期，该研究采用介孔二氧化硅（mobil composition of matter No. 41，MCM-41）作为THY的控释载体（THY-MCM-41），以马铃薯淀粉为原料制备马铃薯淀粉活性包装膜。利用L₉（3⁴）正交试验探究马铃薯淀粉、甘油、氯化钙和THY-MCM-41质量浓度对包装膜机械、物理以及水蒸气阻隔性能的交互影响，优化马铃薯淀粉活性包装膜最佳制备工艺参数，并在不同储存环境下对最优组合活性包装膜中百里香酚的释放动力学进行研究，构建百里香酚释放预测模型。结果表明，当马铃薯淀粉质量浓度为0.04 g/mL，甘油质量浓度为0.015 g/mL，氯化钙质量浓度为0.005 g/mL，THY-MCM-41质量浓度为0.005 g/mL时，制备的包装膜A综合性能最优，其抗拉强度、溶胀度、水蒸气透过率、透氧性和不透明度分别为7.16 MPa、89.23%、1.42 × 10^-10 g/(m·s·Pa)、1.02 × 10^-15 cm²/(s·Pa)和1.16 mm^-1。电子扫描电镜和傅里叶红外光谱分析均证实了THY-MCM-41均匀地分散在马铃薯淀粉膜中，与马铃薯淀粉之间具有良好的相容性。马铃薯淀粉活性包装膜可控制百里香酚的释放速率，将百里香酚的有效作用时间延长到10 d。其中，百里香酚的释放规律符合一级释放模型（R² > 0.980），其释放行为遵循菲克扩散定律。该研究为智能活性包装膜中活性物质的精准控释提供了理论基础。