温室大棚实例提取在蔬菜种植面积测算和产量估计等方面具有重要意义。该研究以高效准确地识别大尺度范围内温室大棚实例为目标，提出了一种基于卷积神经网络和形态学后处理的“区域-边界”实例提取方法，以及单纯迁移模式、尺度适应模式、模型微调模式3种不同的迁移模式。试验结果表明，利用UNet网络构建“区域-边界”多分类模型识别温室大棚实例效果最优（实例召回率达到91.05%）。形态学后处理操作能够进一步优化温室大棚实例提取结果（单元交并比相比于操作前提高10.53个百分点）。探讨了3种模型迁移模式应用在不同场景时的表现，迁移效果由高到低依次为模型微调模式（实例召回率为87.93%）、尺度适应模式（实例召回率为41.72%）、单纯迁移模式（实例召回率为24.15%）。基于“区域-边界”实例提取方法并根据预测区域和训练区域的场景差异选择不同的迁移模式可以快速精准地识别大尺度范围内温室大棚实例，为农业设施的智能化建设提供信息支撑。

为摸清东北地区畜禽粪污处理技术与资源化利用模式应用现状,该研究采用问卷调研与现场评估相结合的方式,对黑龙江、吉林和辽宁3省272个规模化养殖场进行了调研,分析了养殖畜种与存栏量、粪污产生量、粪污处理技术、粪污处理设施设备以及粪肥还田参数等数据,总结了东北地区畜禽粪污处理技术应用现状和资源化利用模式特点。结果表明:东北地区主要粪污收集工艺为干清粪,占比达94.35%。固体粪便以堆沤肥工艺为主,占所调研养殖场的86.93%,各畜种粪便存储设施面积符合畜禽规模化养殖场粪污资源化利用设施建设规范要求。液体粪污主要处理方式为粪水贮存,占所调研养殖场的68.18%;奶牛养殖场粪水贮存设施小于建设规范要求。东北地区粪肥还田主要种植作物为玉米,占所有种植作物的78.13%,现有配套土地面积普遍低于畜禽粪污土地承载力测算需求面积。固体粪肥主要施肥方式为人工施肥,占比达88.00%;液体粪肥主要施肥方式为漫灌和喷灌,占比分别为54.17%和37.50%。整体来看,东北地区粪污处理与资源化利用主要技术模式为“干清粪+粪便堆沤+粪水贮存”。研究结果可为东北地区粪污处理和资源化利用模式推广和政策制定提供参考。

为了提升农林废弃物在储能领域的高附加值利用，该研究以杉木屑为原料，磷酸三聚氰胺为磷、氮源，基于冷冻NaOH/硫脲体系溶解木质原料中纤维素，通过一步热解制备氮、磷、硫共掺杂多孔炭，并考察活化温度、NaOH/杉木屑质量比和冷冻条件对多孔炭结构及电化学性能的影响。通过X射线光电子能谱（XPS, X-ray photoelectron spectroscop）和比表面积分析仪（BET,Brunauer-Emmett-Teller）研究多孔炭的表面结构和孔隙结构；采用循环伏安（CV,cyclic voltammetry）、恒流充放电（GCD,galvanostatic charge/discharge）和交流阻抗（EIS,electrochemical impedance spectroscopy）等测试手段表征其电化学性能。结果表明：随着活化温度和NaOH/杉木屑质量比的增加，多孔炭的表面积、全孔孔容和比电容呈现先增加后减小的趋势；冷冻条件和磷酸三聚氰胺的加入可以增加多孔炭的比表面积和全孔孔容，提升电化学性能。当活化温度900℃，NaOH/杉木屑质量比为1.2时，制备的氮、磷、硫共掺杂多孔炭的比表面积为2 048 m~2/g，全孔孔容为1.655 cm~3/g，介孔率为99.7%，氮、磷、硫的含量为3.41%、0.29%、1.40%。三电极体系下、6 mol/L KOH电解液中，当电流密度0.5 A/g时，比电容可达261 F/g。用NPS-900-1.2组装的对称超级电容器5 A/g电流密度条件下，比电容值为108 F/g，循环5 000次后库伦效率接近100%，电容保持率为92%。对称的超级电容器功率密度为248 W/kg时，能量密度可达17.2 Wh/kg。该研究为农林废弃物制备高性能超级电容器提供了参考依据。

为减少采摘点定位不当导致末端碰撞损伤结果枝与果串,致使采摘失败及损伤率提高等问题,该研究提出了基于深度学习与葡萄关键结构多目标识别的采摘点定位方法。首先,通过改进YOLACT++模型对结果枝、果梗、果串等葡萄关键结构进行识别与分割;结合关键区域间的相交情况、相对位置,构建同串葡萄关键结构从属判断与合并方法。最后设计了基于结构约束与范围再选的果梗低碰撞感兴趣区域(region of interest, ROI)选择方法,并以该区域果梗质心为采摘点。试验结果表明,相比于原始的YOLACT++,G-YOLACT++边界框和掩膜平均精度均值分别提升了0.83与0.88个百分点;对单串果实、多串果实样本关键结构从属判断与合并的正确率分别为88%、90%,对关键结构不完整的果串剔除正确率为92.3%;相较于以ROI中果梗外接矩形的中心、以模型识别果梗的质心作为采摘点的定位方法,该研究采摘点定位方法的成功率分别提升了10.95、81.75个百分点。该研究为葡萄采摘机器人的优化提供了技术支持,为非结构化环境中的串类果实采摘机器人的低损收获奠定基础。

为研究空间分布差异性对新疆沙棘资源果实品质及营养成分的影响。以5个县的‘深秋红’‘无刺丰’‘状圆黄’沙棘品种为供试样本，并对供试样本的可溶性固形物、蛋白质、氨基酸、总糖、总酸、维生素C、微量元素、总黄酮、脂肪酸、花青素、β-胡萝卜素、番茄红素含量测定，后进行主成分分析并计算综合得分。13个供试沙棘样品果实中各营养及药用成分均存在不同程度的差异性。青河县沙棘果实综合测试指标比布尔津县综合高出0.93～5.54倍，比哈巴河县综合高出0.90～4.49倍，比乌什县综合高出0.99～13.67倍，比阿合奇县综合高出1.10～4.98倍。青河县沙棘品种‘状圆黄’果实各项品质指标表现最优，综合得分为6.04分；且青河县沙棘资源整体综合得分最高，平均为3.54分。青河县更适宜沙棘的生长发育，种植的沙棘果实品质更为优异，13个供试沙棘样品中青河县‘状圆黄’果实品质最佳。

针对传统立体视觉三维重建技术难以准确表征果树多尺度复杂表型细节的问题,该研究提出了一种基于相机位姿恢复技术与神经辐射场理论的果树三维重建方法,设计了一套适用于标准果园环境的果树图像采集设备和采集方案。首先,环绕拍摄果树全景视频并以抽帧的方式获取果树多视角图像;其次,使用运动结构恢复算法进行稀疏重建以计算果树图像位姿;然后,训练果树神经辐射场,将附有位姿的多视角果树图像进行光线投射法分层采样和位置编码后输入多层感知机,通过体积渲染监督训练过程以获取收敛且能反映果树真实形态的辐射场;最后,导出具有高精度与高表型细节的果树三维实景点云模型。试验表明,该研究构建的果树点云能准确表征从植株尺度的枝干、叶冠等宏观结构到器官尺度的果实、枝杈、叶片乃至叶柄、叶斑等微观结构。果树整体精度达到厘米级,其中胸径、果径等参数达到毫米级精度,尺度一致性误差不超过5%。相较于传统的立体视觉三维重建方法,重建时间缩短39.50%,树高、冠幅、胸径和地径4个树形参数的尺度一致性误差分别降低了77.06%、83.61%、45.47%和62.23%。该方法能构建具有高精度、高表型细节的果树点云模型,为数字果树技术的应用奠定基础。

硫酸软骨素（chondroitin sulfate,CS）是重要的功能性骨多糖，广泛分布于动物的软骨组织。为了提高动物软骨中CS提取率，该研究制备了12种天然低共熔溶剂（natural deep eutectic solvents,NADESs），基于CS提取率筛选了较佳NADESs组成、确定了CS较佳提取工艺条件，并考察了NADES的循环重用性。结果表明，NADES-3（甜菜碱/尿素，摩尔比1:2）的CS提取率较高，为16.49%。且在较佳提取条件（含水率40%、液料比30:1 mL/g、反应温度110℃、时间120 min）下，CS提取率可达17.33%，是传统水提法的2.88倍。NADESs的理化特性与CS提取率的相关性试验表明，提取率与黏度呈负相关，与pH值、极性呈正相关，与密度相关性不大，确定了含水率40%的NADES-3为该试验最佳提取CS的溶剂。回收试验表明，NADES-3重复使用5次后，CS提取率仍有15.89%，说明NADESs提取法能高效地从喉软骨中回收CS。研究结果为畜禽骨营养组分的高效利用提供新思路，也为后续运动健康类功能性骨源食品的开发提供参考。

针对现有目标检测模型对自然环境下茶叶病害识别易受复杂背景干扰、早期病斑难以检测等问题，该研究提出了YOLOv5-CBM茶叶病害识别模型。YOLOv5-CBM以YOLOv5s模型为基础，在主干特征提取阶段，将一个带有Transformer的C3模块和一个CA(coordinate attention)注意力机制融入特征提取网络中，实现对病害特征的提取。其次，利用加权双向特征金字塔（BiFPN）作为网络的Neck，通过自适应调节每个尺度特征的权重，使网络在获得不同尺寸特征时更好地将其融合，提高识别的准确率。最后，在检测端新增一个小目标检测头，解决了茶叶病害初期病斑较小容易出现漏检的问题。在包含有3种常见茶叶病害的数据集上进行试验，结果表明，YOLOv5-CBM对自然环境下的初期病斑检测效果有明显提高，与原始YOLOv5s模型相比，对早期茶饼病和早期茶轮斑病识别的平均精度分别提高了1.9和0.9个百分点，对不同病害检测的平均精度均值达到了97.3%，检测速度为8 ms/幅，均优于其他目标检测算法。该模型具有较高的识别准确率与较强的鲁棒性，可为茶叶病害的智能诊断提供参考。

为深入了解拖拉机实际作业的能效情况,该研究提出基于实际作业工况的拖拉机能效评价方法,对拖拉机整体能效进行全面度量。基于距离最短分区原理,通过K-means聚类与成对比较矩阵方法进行拖拉机发动机常用工况点提取;通过对186台162 kW的拖拉机能效分析,提出拖拉机能效等级划分标准,确定能效限值和各级能效比限值,并对不同作业环节的平均能效进行分析。研究结果显示:拖拉机发动机实际8工况点和ISO稳态8工况点区别较大;不同拖拉机能效差异较大,50%的拖拉机能效值分布在3.20～3.65 (kW·h)/kg区间;162 kW拖拉机实际能效合格限值为3.07 (kW·h)/kg;拖拉机不同作业环节的平均能效值差异大,旋耕作业的平均能效值最高,行走模式最低。研究结果可为发动机节能减排技术升级提供数据基础,也可为农机节能考核、与绿色化作业水平挂钩的应用补贴方法研究等提供参考。

芽眼精准检测是实现马铃薯种薯智能化切块的前提，但由于种薯芽眼区域所占面积小、可提取特征少以及种薯表面背景复杂等问题极易导致芽眼检测精度不高。为实现种薯芽眼精准检测，该研究提出一种基于改进YOLOv7的马铃薯种薯芽眼检测模型。首先在Backbone部分增加Contextual Transformer自注意力机制，通过赋予芽眼区域与背景区域不同权值大小，提升网络对芽眼的关注度并剔除冗余的背景信息；其次在Head部分利用InceptionNeXt模块替换原ELAN-H模块，减少因网络深度增加而造成芽眼高维特征信息的丢失，更好地进行多尺度融合提升芽眼的检测效果；最后更改边界框损失函数为NWD，降低损失值，加快网络模型的收敛速度。经试验，改进后的YOLOv7网络模型平均准确率均值达到95.40%，较原始模型提高4.2个百分点。与同类目标检测模型Faster-RCNN(ResNet50)、Faster-RCNN(VGG)、SSD、YOLOv3、YOLOv4、YOLOv5n、YOLOX相比，其检测精度分别高出34.09、26.32、27.25、22.88、35.92、17.23和15.70个百分点。在马铃薯种薯自动切块试验台上进行芽眼检测试验，对于表面光洁及表面附有泥土、破损的马铃薯种薯，改进后模型的漏检率分别为4%、11%，检测效果优于其他网络模型。研究结果可为后续马铃薯种薯智能化切块芽眼检测提供技术支持。

水文干旱的发生往往与气象干旱的发生密切相关,因此揭示两者间的响应关系对干旱预警及水资源管理具有极其重要意义。该研究以湘江流域为研究对象,采用标准化降水指数(standard precipitation index,SPI)和标准化径流指数(standard runoff index,SRI)分别表征气象干旱和水文干旱,采用皮尔逊相关系数确定干旱响应时间,并结合游程理论识别、融合和剔除干旱事件,分析湘江流域上、中、下游不同季节干旱的趋势性及周期性,最后建立基于Copula函数耦合贝叶斯网络模型的气象-水文干旱特征响应概率曲线。结果表明:湘江流域气象干旱到水文干旱的传播时间为2个月,阈值组合[0.5、0、-0.5]相较于组合[0、-0.3、-0.5]识别得到的干旱事件更优;下游发生水文干旱的情况最为严重,中游气象干旱最为严重,整体上水文干旱发生历时和烈度的最大值均大于气象干旱;流域整体有湿润化趋势,但是在夏季和秋季,存在干旱化的趋势;干湿变化存在几个较为明显的震荡周期,分别为3～5、6～10和18～21 a;对于联合分布函数,除了上游和下游气象-水文干旱烈度的最优联合分布为Gumbel Copula函数,其余干旱特征变量的最优联合分布均为Frank Copula函数;水文干旱历时、烈度的响应概率随气象干旱特征变量的增加而增加,但当气象干旱历时超出特定阈值时,水文干旱历时对其响应概率将趋于稳定,即当气象干旱历时超过特定阈值后,将不会进一步延长水文干旱的发生时长。该研究对深入了解湘江流域的干旱机理以及指导该地区防旱抗旱工作均具有重大意义。

干旱事件广泛地影响着作物的生长和发育，黄淮海平原是中国主要的粮食产区之一，全面了解该地区干旱变化特征对保障中国粮食安全至关重要。该研究基于标准化降水指数（standardized precipitation index,SPI）、标准化降水蒸散指数（standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI）、自校正帕默尔干旱指数（self-calibrating palmer drought index,scPDSI）、干燥度指数（aridity index,AI）4种干旱指数，对黄淮海平原干旱强度、干旱频率、干旱面积占比、干旱持续时间进行对比分析。结果表明，4种干旱指数均指示出1970—2020年黄淮海平原干旱强度逐渐减弱，干旱面积占比先增加后减少、再增加再减少、再增加的波动变化趋势，且在空间上均呈现出平原中部变湿、东西部变干的趋势。但不同指数在表征干旱空间特征上还存在一定的空间分异。对于干旱频率，SPI和AI指数显示出北部地区干旱频率高达60%，而南部地区低于20%;SPEI和scPDSI指数则显示出的南北差异较小，分别介于25%～40%和30%～50%。对于干旱持续时间，SPI指数监测的南北差异最为明显，而SPEI和scPDSI指数监测的区域差异较小。SPI和SPEI两种干旱指数监测的干旱持续时间较短，scPDSI指数监测的干旱持续时间较长。综合来看，北部区域干旱强度更为严重，且干旱发生频率高、持续时间长，而南部地区则相反。研究可为制定应对干旱的农业政策提供科学的参考依据。

探索淮河生态经济带耕地资源分布变化特征，可为保护耕地、保障国家粮食安全提供规划和决策依据。基于1990—2020年遥感影像数据，利用空间探索、统计分析等方法，揭示该区域耕地资源在过去30年的时空分布变化及其驱动机制，并进一步对2030年土地利用进行情景预测。结果表明：1）淮河生态经济带土地利用结构以耕地为主，平均占比为68.70%；近30年来研究区耕地面积剧烈缩减8.63×10~5 hm~2，年均减少2.88×10~4 hm~2，其中旱地减少占耕地总减少量的81.69%；耕地的流失主要在于建设用地的侵占。2）耕地资源具有明显的集聚特征，以淮河为分界线集聚分布，呈现“东南水田、西北旱地”的典型分布特征。3）耕地资源分布变化的主导驱动因子包括农业机械化水平、粮食产量、人口等社会驱动力；生态驱动力各要素对耕地资源变化的驱动力则相对较为稳定。4）自然发展情景下，2030年耕地面积持续减少110 011 hm~2，在积极的耕地保护情景下，耕地面积将显著增加529 309 hm~2；采取耕地保护情景，鲁中南低山丘陵区以及桐柏—伏牛山通过开垦部分疏林地和低覆盖草地将其整治为耕地，东部沿海可将沿海水域合理建设为建设用地，中部区域可通过减少建设用地的碎片化，较大程度上使耕地资源的连片化，从而在一定程度上提高耕地的利用效率。研究对于优化淮河生态经济带耕地资源结构以及空间优化配置具有重要意义。

针对农用固体粪肥（畜禽粪肥）全盐量/水溶性盐总量的检测方法缺乏标准化、测定方法和步骤不统一的问题，开展了重量法测定畜禽粪肥中全盐量的试验研究并验证了该方法的可行性，旨在为农业生产提供更准确、可靠的畜禽粪肥质量评估手段。首先通过完全随机试验开展样水比例、振荡参数、浸提方式、浸出液吸取量的参数优化研究，其次对全盐量影响较大的参数（振荡频率、离心时间和浸出液吸取量）采用正交试验设计形成9个处理进一步优化粪肥浸出液提取条件，最后开展加标回收试验考察方法精密度和准确度。结果表明，以畜禽固体粪污为主要来源直接使用或发酵后供农业使用的畜禽粪肥中全盐量/水溶性盐总量为0～3%时，其测定的最佳参数条件是样水比为1:5、振荡参数为150 r/min和3 min、离心参数为4 000 r/min和8 min、浸出液吸取量为20～50 mL；采用重量法在该参数条件下测定6种不同类型的畜禽粪肥样品中全盐量，相对标准偏差在3.7%～13.8%、加标回收率在89.0%～106.1%，能够满足实验室分析质量控制要求。该方法试剂用量少、节约成本、准确度和精密度好，可大批量用于畜禽粪肥全盐量测试提高效率。

为更好地研究利用光谱反映的土壤重金属信息,实现具有多重金属复合污染问题的铅锌矿区土壤重金属含量高光谱快速估测,该研究以河北省某铅锌矿区为例,首先对研究区土壤的Cu、Cr、Ni、Zn、Cd、Pb污染状况进行了评价分析,其次基于实验室高光谱数据,组合变换光谱、特征变量和反演算法形成不同反演策略,通过各反演策略下的重金属反演精度比较,定量分析不同光谱预处理、特征选择和建模算法的优劣与适应性,构建最优反演模型。研究结果表明:1)研究区土壤Cr、Ni清洁程度较好,其余Cu、Zn、Cd、Pb均有不同程度污染;参比当地土壤背景值,区域内梅罗综合污染指数均值29.71,为重度污染,潜在生态风险因子均值1 330.32,处于高生态风险状态;2)光谱预处理可以增强土壤重金属信息表达。其中,光谱微分效果较好,但易受噪声影响,而多元散射校正、标准正态变量、倒数对数变换可以进行光谱去噪,提升处理效果;3)特征选择方法中,相关系数法选择特征波段数目多,不同重金属反演R~2差异较大;Boruta法选择特征波段数目少,不同重金属反演R~2差异较小;4)BPNN、XGBoost可以较好描述重金属含量与光谱的非线性关系,相较于其他算法具有更好表现,分别实现了Cr、Ni、Zn和Pb、Cd的最优反演,SVMR实现了Cu的最优反演。研究表明,不同的光谱预处理、特征选择与建模算法对于土壤重金属含量的反演均具有较大影响,选择合适的处理、建模算法可以有效提升反演精度。该研究为进一步实现高效、准确、大范围遥感监测铅锌矿区土壤重金属污染状况提供参考依据。

针对传统的鸡蛋预煮方法升温条件不可控，蛋清、蛋黄凝固状态难以控制等问题，该研究通过试验明确了蛋壳导电性能，在此基础上建立并验证了欧姆加热预煮鸡蛋过程的有限元模型，研究了欧姆加热预煮鸡蛋过程中鸡蛋内部的温度分布，分析了欧姆加热对鸡蛋凝固过程的影响，明确了电场强度和摆放方向对鸡蛋内部升温速率与温度分布的影响。结果表明：欧姆加热条件下，蛋壳可近似视为绝缘体；欧姆加热预煮鸡蛋是壳外溶液在欧姆效应下温度升高，通过热传导作用来实现的；建立了欧姆加热预煮鸡蛋的有限元模型并进行验证，温度模拟值与实测值之间的相对均方根误差均小于5%；鸡蛋长轴沿垂直电极板方向摆放，有利于改善鸡蛋内部加热均匀性；可以通过控制欧姆加热条件确定鸡蛋的凝固状态，达到控制鸡蛋蛋清、蛋黄凝固时间及状态的目的。研究结果可为开发基于欧姆加热的鸡蛋预煮装置提供参考。

人类活动强度的迅速增加,不断改变全球下垫面,造成区域景观生态风险持续变化。该研究以全球主要流域和亚流域为研究对象,使用1982—2015年连续34 a的土地利用栅格数据,构建了景观生态风险指数,分析了流域尺度全球景观生态风险时空演变特征,并进一步量化了不同驱动因素对景观生态风险的影响,同时分析了流域尺度全球植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空变化特征,揭示了流域尺度全球景观生态风险对NPP的影响。结果表明:1)温带和寒温带、干旱气候带以及北极附近的极地带区域的流域多年平均景观生态风险较高。在1982—2015年间,17.44%和23.45%的流域景观生态风险分别呈现显著增加和显著减少趋势(P<0.05)。2)干旱气候带、亚热带和热带地区的景观生态风险变异系数的空间变化幅度较大,36.82%的流域景观生态风险存在显著突变点,这些突变点主要发生在1988—2006年(P<0.05)。3)在多年尺度,各种因素对流域景观生态风险的影响从大到小依次为降水量、气温、NDVI、人口密度、海拔、坡度和GDP。此外,各种因素对景观生态风险的变化存在增强的交互作用。4)超过50%的流域年NPP变化具有显著增加趋势,而仅有12.60%的流域年NPP呈显著减少趋势(P<0.05),超过20%的流域年景观生态风险与年NPP间存在显著相关关系(P<0.05)。研究成果可为气候变化背景下,实现全球碳中和,增加陆地生态系统碳汇,适应气候变化提供坚实的科学依据。

正确处理好农业空间与城镇空间之间的矛盾，对保障国家粮食安全、促进城镇可持续发展具有重要意义。该研究以江西省赣州市南康区为例，应用GIS技术，在耕地与建设用地适宜性评价的基础上，引入PLUS模型、凸壳模型预测城市扩张范围及类型，初步划定城镇开发边界与永久基本农田布局，并根据城市发展规律和冲突矛盾协调原则，对永久基本农田和城镇开发边界进行优化。结果表明：1）南康区综合质量高的耕地主要集中于唐江镇、镜坝镇、凤岗镇等乡镇；建设开发适宜性评价综合得分由高到低呈现出中心城区向四周乡镇圈层式扩散的分布情况，东山街道、蓉江街道的分值最高。2)PLUS模型预测至2035年南康区新增建设用地为3 362.85 hm~2（其中城镇建设用地2 023.06 hm~2），凸壳模型得出南康区扩张类型属于外延型，蓉江街道和东山街道是未来城区扩张发展的重点区域。3）以耕地国家利用等平均值为标准，将农业空间划分为保护区、储备区与一般耕地，当城镇开发边界与保护区发生空间冲突时，调整城镇开发边界，优先保护农田；当城镇开发边界与储备区、一般耕地发生空间冲突时，调出农田，保障城镇发展。研究结果可为耕地资源保护提供参考，为永久基本农田与城镇开发边界优化协调提供借鉴。

基于遥感监测多品种玉米成熟度进而掌握最佳收获时机，对提高其产量和品质至关重要。该研究在玉米成熟阶段获取无人机多光谱影像，同步采集叶片叶绿素含量（chlorophyll content,C）、籽粒含水率（moisture content,M）、乳线占比（proportion of milk line,P）等地面实测数据，以此构建玉米成熟度指数（maize maturity index,MMI），从而定量表征玉米成熟度。通过MMI与植被指数构建回归模型和随机森林模型，验证MMI适用性，并分析无人机遥感对不同品种玉米成熟度的监测精度。结果表明：1）不同品种玉米的叶片叶绿素含量、籽粒含水率、乳线占比的变化速率均存在差异。2)MMI与所选植被指数的相关性均可达到0.01显著水平，其中与归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）、转换叶绿素吸收率（transformed chlorophyll absorbtion ratio index,TCARI）相关性最高，相关系数均为0.87。3）该研究基于不同组合的数据集进行了模型验证，其中随机森林模型对MMI的估测精度最高，测试集决定系数（coefficient of determination,R~2）为0.84，均方根误差（root mean squared error,RMSE）为8.77%，标准均方根误差（normalized root mean squared error,nRMSE）为12.05%。此外，随机森林模型对不同品种MMI的估测精度较好，京九青贮16精度最优，其R~2、RMSE、nRMSE为0.76、10.67%、15.88%，模型精度证明了可以利用无人机平台对不同品种玉米成熟度进行监测。研究结果可为多光谱无人机实时监测农田多品种玉米成熟度的动态变化提供参考。

作为中国最重要的大豆主产区,东北地区的大豆生产成为解决大豆进出口产需问题的核心。明晰东北地区大豆单产空间分异特征及其影响因素,对于保卫“黑土粮仓”和夯实粮食安全“压舱石”具有重要意义。该研究基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)平台,采用多特征随机森林的分类方法,提取2022年大豆种植空间分布信息,结合多时相叶面积指数(leaf area index,LAI)数据与实测产量建立大豆估产模型,明晰区域大豆单产空间分异特征,运用地理探测器定量解析大豆单产空间分异特征的影响因素。结果表明:1)2022年东北地区大豆种植面积的总体提取精度达89.48%,Kappa系数为0.89,与统计数据之间的决定系数(R~2)为0.92。大豆种植面积由北向南递减,大豆种植区主要分布于松嫩平原地区,重心位于绥化市。2)2022年东北地区大豆平均单产为2 514.08 kg/hm~2,与实测产量之间的R~2为0.72。大豆单产空间分布集聚性显著(P<0.01),呈现出北高南低的分布特征。3)土壤类型、土壤pH值和大豆补贴是解释大豆单产空间分异特征最重要的3种单因子,q值分别为0.27、0.24和0.24。年均降雨∩年均积温、年均降雨∩大豆补贴以及土壤类型∩大豆补贴是解释大豆单产空间分异特征最重要的3对交互因子,q值分别为0.44、0.40和0.40。人为因素对大豆单产差异影响显著(P<0.01),大豆补贴、大豆粮价、农业灌溉面积、农业机械总动力、肥料价格和文盲率的较佳影响范围分别为4 801～7 500元/hm~2、5 601～5 800元/t、13.6×10~4～26.4×10~4 hm~2、252×10~4～436×10~4kW、2 500～2 602元/t以及1.4%～1.8%。东北地区大豆单产在空间上呈现由北向南递减的趋势,具有显著的空间异质性。大豆单产空间分异受自然因素与人为因素的共同影响,自然因素起主导作用,人为因素起调控作用。

玉米籽粒破损是制约中国玉米籽粒直收技术推广应用的瓶颈问题,如何快速准确地获取玉米收获过程中籽粒损伤情况是玉米智能化收获的关键。为了解决这一问题,该研究提出一种基于深度学习的玉米籽粒破损检测装置及方法,该方法采用籽粒单层化装置不断获取高质量玉米籽粒集图像数据,并通过深度学习分割、分类两阶段模型实现破损玉米籽粒检测。图像分割阶段通过深度学习经典实例分割模型(Mask R-CNN)完成区域内玉米籽粒单体分割;而图像分类则由该研究基于残差模块提出的新型网络模型(BCK-CNN)实现。为了评价BCK-CNN分类模型的有效性,将其和其他典型深度学习分类模型进行对比测试,并利用可视化的技术评估了不同模型对玉米籽粒的分类性能。结果表明:BCK-CNN模型对完整、破损玉米籽粒的分类准确性分别达到96.5%、94.2%。另外,选取平均相对误差为评价指标,通过模拟试验对比验证了该检测方法对破损玉米籽粒的检测性能。结果表明:相较于人工计算籽粒破损率,该研究提出的破损玉米籽粒检测方法计算得到的平均相对误差仅4.02%;且将其部署在移动工控机上对单周期玉米籽粒集图像检测时间可以控制在1.2 s内,研究结果为玉米收获过程中破损籽粒高效精准检测提供参考。

针对目前日光温室损伤程度的统计方法普遍依靠人工目视导致的检测效率低、耗时长、精确度低等问题,该研究提出了一种基于改进YOLOv5s的日光温室损伤等级遥感影像检测模型。首先,采用轻量级MobileNetV3作为主干特征提取网络,减少模型的参数量;其次,利用轻量级的内容感知重组特征嵌入模块(content aware reassembly feature embedding,CARAFE)更新模型的上采样操作,增强特征信息的表达能力,并引入显式视觉中心块(explicit visual center block,EVCBlock)替换和更新颈部层,进一步提升检测精度;最后将目标边界框的原始回归损失函数替换为EIoU(efficient intersection over union)损失函数,提高模型的检测准确率。试验结果表明,与基准模型相比,改进后模型的参数数量和每秒浮点运算次数分别减少了17.91和15.19个百分点,准确率和平均精度均值分别提升了0.4和0.8个百分点;经过实地调查,该模型的平均识别准确率为84.00%,优于Faster R-CNN、SSD、Centernet、YOLOv3等经典目标检测算法。日光温室损伤等级快速识别方法可以快速检测日光温室的数量、损伤等级等信息,减少设施农业管理中的人力成本,为现代化设施农业的建设、管理和改造升级提供信息支持。

为揭示黑土单向冻融过程对不同土层有机碳矿化的影响，该研究以东北典型季节性冻融黑土为研究对象，通过添加13C标记葡萄糖（初始添加浓度为200μg/g）模拟春季解冻期土壤最常见有机碳组分，采用室内由外而内的单向冻融（-10～10℃）模拟田间自上而下单向冻融过程，对比分析渐次解冻剥离的外、中、内3个土层在恒温培养15 d过程中的CO_2释放速率变化规律，以及激发效应差异。结果表明：1）单向冻融后，各土柱外层土壤水分均显著增高（为初始含水率的1.20～1.27倍），而内层则明显失水（仅为初始含水率的78.4%～84.5%），且未添加葡萄糖处理的内外层水分差异比添加葡萄糖处理的更加显著；2）未添加葡萄糖土柱单向冻融后，内层累积CO_2释放量均值为138.8μg/g，显著高于外层（95.1μg/g）；而添加葡萄糖土柱单向冻融后，内层CO_2释放速率表现出明显的时间变异性，前期峰值突出（第4天），可达外层和中层峰值的1.7和2.0倍，但后期快速衰退，最终累积CO_2释放速率为外层和中层的1.2和1.3倍；3）添加葡萄糖土柱经历单向冻融后，内层累积激发效应仅为-120.60%，而外层和中层累积激发效应高达472.46%和356.74%。黑土单向冻融后不同土层的葡萄糖矿化速率以及激发效应差异说明，先后冻融土层水分迁移和再分布过程，以及层间冻融机制差异，可显著改变微生物群落结构和碳源利用策略，为深入理解非生长季农田黑土碳循环过程提供可靠思路。

土壤团聚体力稳性直接影响根系生长和农业耕作等过程。为探究不同类型土壤团聚体力稳性的区域分异规律,自北向南选取典型农业种植区耕作土壤(黑土、褐土、红壤和砖红壤),通过抗压试验测定不同粒径团聚体(1～2、3～5、>5～8、>8～10 mm)的抗张强度、破碎能量和易碎性指数,分析其与土壤理化性质和气候因子间关系。结果表明:抗张强度和破碎能量自北向南逐渐减小,并随团聚体粒径增大而减小,但具体变化特征因土壤类型而异。易碎性指数自北向南先增大后减小,其中红壤最大(0.87),黑土最小(0.47);相比温带地区黑土和褐土,亚热带和热带的红壤和砖红壤易碎性指数的粒径分异更为明显,表现为其小粒径团聚体易碎性指数(1.10和0.76)显著高于大粒径团聚体(0.65和0.58)。抗张强度和破碎能量与蛭石呈极显著正相关关系(r=0.73和0.70,P<0.01),与年均降水量呈极显著负相关关系(r=-0.72和-0.72,P<0.01);易碎性指数与年均降水量呈极显著正相关关系(r=0.66,P<0.01),与蛭石、碳氮比、非晶形氧化锰呈极显著负相关关系(r=-0.75～-0.66,P<0.01),表明在区域尺度上气候因子通过黏土矿物控制团聚体力稳性的空间分异。研究结果为不同区域农业土壤质量的评估与改良提供了理论依据。

针对目前拱棚搭建机械停机插架作业效率低的问题,该研究研制了自走式拱棚机的连续插架装置。此装置设计行星轮系反向传动机构和弯折部件,行星轮系反向传动机构带动弯折部件转动可实现弯杆、压杆等动作。“棚杆-土壤”离散元仿真分析确定插入土壤最大深度10 cm时,棚杆所受土壤阻力为51 N;为确保棚杆成功插入土壤,对棚杆及弯折部件的压杆臂进行应力仿真分析,仿真结果表明,在保证压杆臂不会发生断裂的前提下,压杆臂与棚杆之间的摩擦力为168 N,远大于棚杆所受土壤阻力,且棚杆应力在屈服强度内,此时棚杆弯折且不断裂;通过分析弯折部件的弯折压板运动轨迹,根据小拱棚插架深度、间距的农艺需求,确定弯折支架最优长度为27 cm,中心转轴的速度与车体行进速度比值为0.85。田间试验结果显示,棚杆平均插架深度为7.04 cm,平均插架间距为74.11 cm,两侧插架深度的平均误差0.09 cm,平均插架间距偏差为0.16 cm,连续插架装置作业效果满足小拱棚搭建的农艺要求,进一步验证了连续插架装置设计的合理性和作业的稳定性。研究结果可为连续插架覆膜拱棚机的研制提供理论基础。

中国水土流失防治任务仍然繁重,有计划分批次实施水土流失治理是现阶段条件下的必然选择,优先治理小流域识别是其首要解决的一项基础工作,然而目前相关成果较为缺乏,难以支撑小流域水土流失治理智能决策和精准施策。在当前大力推进智慧水土保持背景下,积极探索优先治理小流域识别方法非常迫切,对于科学、合理、高效促进水土流失治理工作具有重要意义。该研究立足于小流域自然禀赋条件,以中国水土流失重点区域——三峡库区秭归县为例,坚持科学性和可操作性相结合原则,以水土流失“减量和降级”双重目标和治理效益最大化需求为导向,综合水土流失面积和土壤侵蚀强度两个维度,提出小流域水土流失治理优先度定义及定量评价方法,为识别优先治理小流域提供科学依据和技术支撑。结果显示,秭归县2021年现状水土保持率为69.12%,远期(2050年)水土保持率为81.74%,总体提升12.62个百分点。秭归县2021年全域土壤侵蚀模数现状为758.50 t/(km~2·a),最小可能土壤侵蚀模数为408.71 t/(km~2·a),总体下降比例达46%。秭归县大部分区域均具有较大的水土保持率提升潜力和土壤侵蚀控制度,可完全治理和可降级的水土流失地块分布较为广泛,尤其在县域中西部的小流域存在较大的水土流失面积消减和土壤侵蚀强度降级空间。秭归县各小流域水土流失治理优先度的空间分布总体呈现中部高,东部和南部相对较低的分布格局,全县治理优先度大于0.6的小流域占总全县小流域的11.76%。通过典型县应用,该研究提出的小流域治理优先度涵盖了水土流失面积和土壤侵蚀强度两个维度,能更为全面满足小流域水土流失“减量和降级”双重目标和和治理效益最大化需求,直观反映了水土流失面积消减空间和土壤侵蚀强度降级空间的目标和相对大小,对支撑小流域治理决策更加准确、科学,治理优先度评价方法不仅可行,且易操作。

热应激对绵羊的生长和健康产生了较大影响，但目前对羊热应激的发生程度尚无评价标准。为有效预防绵羊热应激，该研究基于不同温湿度条件下断奶羔羊生理指标和生长性能的变化，对热应激发生的温湿度阈值进行了预测。试验采用环控舱将12只健康状况、体质量相近的断奶羔羊（小尾寒羊×杜泊羊，2月龄，（18±2.1）kg）分为两组，分别饲养于相对湿度60%和80%的舱内，舱内温度采用梯度爬坡法逐渐升高（21.5～35.5℃），试验期24 d。通过非线性回归模型，根据不同温湿度条件下（60%和80%,21.5～35.5℃）断奶羔羊生理指标（体表温度（body surface temperature,BT）、呼吸频率（respiratory rate,RR）和直肠温度（rectal temperature,RT））及生长性能指标（采食量（dry matter intake,DMI）和饮水量（average daily water intake,ADW））的变化，预测各项指标发生拐点（inflection point,I）的温度和温湿指数（temperature-humidity index,T_(HI)）。结果表明，1）在该试验条件下羔羊RR变化范围为28～211次/min,BT和RT则分别为29.90～35.65℃和38.38～41.42℃。2)3项生理指标（BT、RR和RT）在2种湿度条件下I出现的时间不同。60%时，各项生理指标出现I的环境温度分别为：I_(BT)=22.99℃（R~2=0.98）、 IRR=23.25℃（R~2=0.99）和IRT=26.69℃（R~2=0.99）。80%时，各项生理指标出现I的环境温度分别为：I_(BT)=22.33℃（R~2=0.97）、 IRR=23.02℃（R~2=0.99）和IRT=25.41℃（R~2=0.98）。3）随着环境温度的升高，2项生长性能指标中ADW先出现I,IADW=23.02℃（60%）和22.43℃（80%），当环境温度超过I温度时，ADW开始线性增加；而DMI出现I的环境温度为：IDMI=24.95℃（60%）和23.21℃（80%），当超过I温度时，DMI开始线性下降。4）随着T_(HI)升高，各项指标出现I的早晚顺序依次为：I_(BT)(69.84)

针对玉米脱粒离散元仿真中果穗模型难以表征籽粒分离和芯轴破碎的问题，该研究构建了玉米果穗聚合体离散元模型并进行脱粒仿真验证。基于玉米芯轴3层结构采用分层建模与网格划分方法建立玉米芯轴离散元模型，结合Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验、Box-Behnken试验和仿真弯曲试验标定粘结参数；以马齿型玉米籽粒为原型，采用五球粘结的籽粒-芯轴连接方式建立玉米果穗聚合体离散元模型，仿真标定籽粒与芯轴的连接力；最后模拟梯形杆齿、圆头钉齿和纹杆块3种脱粒分离机构的玉米脱粒进程。结果表明：玉米芯轴弯曲破坏力和弯曲刚度仿真结果与实测平均值的相对误差分别为-0.12%和-0.14%，籽粒果柄轴向压缩力和径向压缩力仿真结果与实测平均值的偏差分别为-1.8和2.46 N,3种脱粒分离机构脱粒段仿真区域内籽粒平均法向接触力依次为12.50、12.32和8.03 N,3种脱粒元件对籽粒平均法向接触力的递减趋势与台架试验的籽粒破碎率变化一致，根据籽粒与脱粒元件接触合力的累积频率曲线确定籽粒破碎率的临界接触合力为550 N，仿真未脱净率依次为0.15%、0.37%、0.35%，较台架试验结果分别偏小0.07、偏高0.04和偏小0.25个百分点，沿滚筒轴向籽粒质量分布百分比曲线均表现为正偏态单峰分布，脱粒仿真试验的曲线峰值分别比台架试验高1.03、1.86和0.85个百分点，两者脱粒质量相近。该玉米果穗聚合体离散元模型参数标定准确，能够准确反映籽粒和芯轴的力学特性差异，可还原玉米脱粒分离过程，为后续脱粒分离机构的优化提供参考依据。

为了提高大面积水产养殖中养殖效率、降低养殖风险、提高溶解氧(dissolved oxygen,DO)时空预测精度,该研究基于双重注意力机制改进的门控循环单元(improved gated recurrent unit based on dual attention mechanism,IDA-GRU)和改进逆距离加权插值算法(improved inverse distance weighting interpolation algorithm,IIDW),提出了一种改进的水产养殖溶解氧时空预测模型。首先在门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)的基础上,引入特征和时间双重注意力机制(dual attention,DA),实现溶解氧时间序列预测,其中特征注意力机制实时计算各环境特征的贡献率,不断修正各环境特征的权重,时间特征注意力机制自主地提取关键历史时刻信息;然后在溶解氧时间序列的基础上,利用IIDW算法实现溶解氧空间预测,该算法中提出的距离权重校正系数,能够实时调整插值权重。最后,在上海城市电力公司数字化生态养殖基地对该模型进行了试验验证。试验结果表明,对于溶解氧时间序列预测,该研究提出的IDA-GRU模型评价指标均方误差、均方根误差、平均绝对误差分别为0.068 7 mg~2/L~2、0.262 1 mg/L和0.205 1 mg/L,优于对比模型;对于溶解氧空间预测,该研究提出的IIDW算法,其均方误差、均方根误差、平均绝对误差分别为0.2088 mg~2/L~2、 0.4570 mg/L和0.3835 mg/L,均优于对比算法。该研究提出的模型提高了溶解氧时空预测精度,对提升大面积水产养殖防灾能力,实现水质智能化调控具有重要的推动作用。

微藻是一类生长速度快、环境适应能力强的单细胞自养生物，利用其生产的碳水化合物、蛋白质、油脂等已在食品、水产养殖、医疗保健等领域广泛应用，然而，高养殖成本始终是限制其产业化发展的难点之一。光源是微藻培养的重要环境因子，现有研究多报道波段及光照周期对微藻生长代谢的影响，其所用光源几乎均采用单侧排布，光在藻液中分布的均匀性和稳定性易受藻液光径、藻密度等影响。为研究环绕式LED光质对蛋白核小球藻生长代谢影响，该研究以商业化较成熟的微藻——蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）为对象，将环绕式LED人工光源应用于微藻培养中，采用光强为100μmol/(m~2·s)的白、红、黄、绿、蓝、紫6种光质分别培养蛋白核小球藻21 d，每日监测藻液中生物量和光合色素含量变化，测定培养末期（D21）藻体中的蛋白质、油脂和碳水化合物含量及脂肪酸组成和丰度，分析不同波段光质对蛋白核小球藻生长代谢的影响。结果显示，相较于对照组（白光），绿光和蓝光分别培养蛋白核小球藻7d和9d后其生物量显著提高（P<0.05），培养末期（D21）绿光组和蓝光组的生物量分别提高了24.4%和8.0%(P<0.05)；藻液中叶绿素a的变化趋势与生物量变化类似，但绿光组藻体中总光合色素质量分数却显著低于紫光组（P<0.05），可能与微藻对紫光的吸收利用率低有关（需要合成更多光合色素来获取光能）；红光组中碳水化合物质量分数增加11.5%而油脂质量分数显著下降23.8%(P<0.05)；蓝光最利于油脂累积，显著提升26.2%(P<0.05)；紫光使蛋白核小球藻的碳分配从碳水化合物向蛋白质合成方向分流；脂肪酸分析表明，绿光和紫光最利于总脂肪酸累积，较对照组（39.5‰）分别提升20.1%和18.2%(P<0.05)；绿光和蓝光更有利于多不饱和脂肪酸的合成。研究结果可为蛋白核小球藻胞内碳分配的优化调控提供有效的光源配置方案，为蛋白核小球藻的高效优质生产提供理论参考。

为提升油菜秸秆还田埋覆均匀性,该研究结合油菜秸秆留茬高、秆茎粗、腐解难的特点,采用粉碎-旋耕-埋覆还田组合工艺,设计油菜秸秆对置双螺旋埋覆还田装置。以埋覆秸秆质量分布变异系数和不同深度秸秆质量占比作为还田均匀性评价指标,采用4因素4水平正交试验,分析对置双螺旋埋覆装置螺旋升角、转速、机具前进速度等参数及秸秆粉碎长度对评价指标的影响。试验结果表明:各因素对埋覆秸秆质量分布变异系数影响的显著程度从大到小依次为秸秆粉碎长度、螺旋升角、转速、机具前进速度;上层土壤0～50 mm中的秸秆质量占比最高,随着土层深度的加深,秸秆质量逐渐减少;当螺旋升角为60°、埋覆辊转速为210 r/min、机具前进速度为0.6 m/s、秸秆长度为6 cm时,0～50、>50～100和>100～150 mm土层土壤中秸秆含量分别为15.34、11.61和7.9 kg/m~3,秸秆质量占比分别为43.97%、33.28%和22.75%,秸秆质量分布变异系数为26.43%,与正交试验的最好结果相比,上层土壤中秸秆质量占比降低2.36个百分点,下层秸秆质量占比提高7.18个百分点,秸秆质量分布变异系数降低12.6个百分点,秸秆还田均匀性和种床质量均有提高。研究结果为提高油菜秸秆还田均匀性提供了方法与思路。

针对传统池塘养殖多依靠经验粗放式投喂而导致生产效率低、环境压力大、养殖风险高的问题,该研究提出一种适配池塘养殖的精准投喂系统。该系统主要包括水质监测、决策控制、驱动执行和远程监控等模块。以影响鱼类摄食需求的关键因子溶解氧、温度、体质量等为输入参数,以摄食需求量为输出参数,基于蚁群优化算法的模糊PID控制技术实现精准投喂。为验证系统的实用性和有效性,以精养草鱼为对象开展池塘养殖对比试验,从调控性能、生长性能、经济效益和环境效益等方面进行综合评价。结果表明:所提出的精准投喂系统控制性能稳定可靠,控制误差小于7%,与传统投喂系统相比,Nash-Sutcliffe效率系数(N_(NS))提高至0.913,均方根误差(R_(RMSE))降低16.10。草鱼生长参数不存在显著差异性(P>0.05),但饵料系数显著降低11.73%(P<0.05),养殖收益提高1.46万元/hm~2,吨产减排约241.40 kg。所研制的精准投喂系统具有较好的综合应用性能,可为其他养殖模式、鱼类精准投喂设施研发提供参考和技术支持。

为可视化冷链储运过程中桑葚品质和剩余货架期,该研究通过单因素和正交试验调节木糖、甘氨酸、磷酸氢二钾(K_2HPO_4)浓度配比,实时记录不同配比时间温度指示器(time temperature indicator, TTI)的颜色及吸光度变化规律,寻求最佳浓度配比的TTI,利用傅里叶红外光谱和紫外-可见吸收光谱探究TTI内在机理,并用动力学验证TTI恒温和断链情况下的适用性。结果表明,当木糖浓度为1.00 mol/L,甘氨酸浓度为2.00 mol/L,K_2HPO_4浓度为1.00 mol/L时TTI的吸光度更高,颜色变化更为均匀,通过阿仑尼乌斯方程得到TTI活化能为40.13 kJ/mol。桑葚在-1～25℃的失重率、花青素、硬度、可溶性固形物、可滴定酸和维生素C的活化能分别为36.08、40.42、43.35、38.28、43.72、40.41 kJ/mol,与TTI活化能接近,说明TTI可以很好地监测桑葚的剩余货架期。此外,断链模拟结果显示,桑葚开始腐败时,TTI的颜色到达指示终点,桑葚品质变化与TTI颜色变化一致,且在不同温度波动试验下桑葚各指标和TTI的等效温度小于1℃,由此说明,在温度波动情况下TTI可以很好地监测桑葚的品质以及剩余货架期。研究结果可为桑葚在储运过程中提供有效的剩余货架期监测,通过调节TTI的制备参数可改变其使用寿命和适用范围,以匹配不同货架期的食品。

黄曲霉毒素B1是农副产品中最常见的真菌毒素之一,具有诱变、致畸、免疫抑制和致癌的作用。为了减少黄曲霉毒素B1带来的危害,开发可靠的方法来检测农副产品中的黄曲霉毒素B1十分重要。传统的检测方法难以满足现代农业中现场、快速检测的需求,而电化学传感器具有制备简单、便于携带、灵敏度高和选择性强等特点,因而备受关注。根据识别元件的不同,黄曲霉毒素B1的电化学传感器可以分为基于适配体的传感器、基于免疫反应的传感器、基于分子印迹的传感器。研究者们又根据不同的感知策略、纳米材料研发了多种类型的黄曲霉毒素B1电化学传感器。该研究综述了近5 a来(2019—2023年间)黄曲霉毒素B1电化学传感器的研究进展,列举了具有代表性的实例,讨论了基于不同识别元件的传感器的传感机理和不同的信号产生策略,对这些传感器的性能进行了对比。并分析了不同识别元件的优缺点,探讨了基于不同原理的黄曲霉毒素B1电化学传感器的不足之处和发展方向,如需要开发新型的识别元件、研发新的纳米材料并提高纳米材料的制备技术、不同传感策略的联合应用、研发多种毒素同时检测的传感器、简化修饰步骤提高传感器稳定性等,以期为实现黄曲霉毒素B1电化学传感器的实际应用提供参考。

任务分配方式对农业机械作业油耗影响显著。在多机协同多任务分配过程中,与将完整田块作业任务分配给单台农业机械相比,拆分各任务田块作业量并采用多农机协同作业能进一步降低作业油耗。为实现农业机群高效节能协同作业,该研究以深松作业为例,首先系统地分析机群协同作业过程油耗;然后建立以农机作业量为优化变量、以最低机群油耗和最短整体耗时为优化目标的多目标优化模型,并采用INSGA-Ⅱ算法对模型进行优化求解;最后基于实际深松作业案例,分析了所提模型的有效性和实用性。案例分析结果表明:与传统NSGA-Ⅱ算法相比,INSGA-Ⅱ算法可降低4.35%机群油耗及4.51%整体耗时;与传统作业方式相比,根据本文模型进行多机协同任务分配可降低5.51%机群油耗及42.65%整体耗时。研究结果可为无人农场多任务多农机作业分配提供科学依据。

为了避免日光温室中卷式卷帘机械在工作时损坏前屋面覆盖层薄膜，通常会在卷帘机下方铺垫一条固定保温被。日间，这条保温被会遮挡进入日光温室的太阳光线并在室内形成阴影。针对固定保温被对室内光热环境分布和作物产量的影响，该研究对固定保温被下方的光照、温度和作物的产量进行测试，同时利用太阳直射辐射理论提出固定保温被阴影宽度的计算方法。结果表明，在试验期间固定保温被正下方的光照强度平均值为198μmol/(m~2·s)，距离固定保温被4.0～5.0 m位置处的光照强度是固定保温被正下方的2.0倍以上。日间，固定保温被正下方的空气温度、墙面温度和土壤温度相比于固定保温被两侧最大降低2.2、5.8和2.3℃。夜间，墙面温度和土壤温度最大降低1.2和1.3℃。固定保温被正下方单垄番茄相比于其他垄平均减产36.2%，植株茎粗平均减小2.0～4.0 mm。不同地理位置和不同方位角的日光温室受到固定保温被遮阴在室内形成的阴影宽度范围为11.0～14.0 m。该研究定量分析了使用中卷式卷帘机械的日光温室中固定保温被对室内光热环境和作物产量的影响。

中国土壤类型丰富多样，不同区域土壤重金属赋存形态各异，难以实现对不同区域不同类型土壤重金属有效性的比较与评价。为筛选建立适宜区域农田土壤重金属的有效性评价的方法，该研究选择滇东地区5种性质差异较大的典型农地土壤（黄棕壤、黄壤、红壤、石灰土和紫色土）运用正交试验法将AB-DTPA法的提取条件（固液比、提取剂pH值和振荡时间）进行正交组合，建立土壤-作物Pb迁移模型与总量法、CaCl_2-DTPA法和AB-DTPA法进行拟合优度对比，并以白菜和菠菜为指示作物开展盆栽试验，探讨不同分析方法与作物Pb累积能力的相关性，进而综合评价不同方法的适宜性。结果表明，1）固液比（g/mL）1:3、提取剂pH值7.6以及振荡时间120 min对Pb有效态的提取量有较大的影响；2）与其他方法相比，优化AB-DTPA法（固液比1:3、pH值7.6和振荡时间120 min）能更好地预测作物对Pb的吸收能力；3）盆栽试验表明，优化AB-DTPA法提取的土壤Pb有效态含量与白菜和菠菜吸收Pb含量具有更好的相关性（R~2=0.898, R~2=0.752）,Pb的加标回收率范围为99.5%～113.0%，准确度高。4）将土壤pH值加入预测模型表明，土壤pH值对土壤Pb与在作物可食部分中相关性影响很小，表明优化AB-DTPA法很稳定。因此，优化AB-DTPA法适用于滇东地区农田土壤Pb有效态的提取，该法具有可行性、广普性和准确性。研究结果为区域农田土壤修复技术效果及污染风险评价提供基础依据。

为了探究植保无人机授粉喷施时对油茶坐果率的影响，该文采用大疆T20型无人机开展授粉试验研究。通过设置植保无人机不同飞行高度和飞行速度，比较分析各试验组的雾滴分布情况，探究植保无人机飞行参数对油茶授粉雾滴分布的影响，以及雾滴分布对油茶坐果率的影响。结果表明：油茶树冠层对于植保无人机喷施的雾滴有较强的阻碍作用；植保无人机授粉喷施的雾滴沉积量随着飞行速度的增加而逐渐减少；随着植保无人机飞行高度增加，雾滴沉积量呈现先升后降的趋势；当飞行速度为3 m/s、飞行高度为2.5 m时，植保无人机授粉效果最好，油茶树上层平均坐果率达到42.67%，油茶树下层平均坐果率为36.00%；油茶坐果率与雾滴沉积量之间呈正相关，斜率K为25.267，修正后的R~2为0.806。该研究结果可为植保无人机开展油茶林授粉喷施作业提供重要的数据支撑，为提高油茶产量提供理论依据。

为提升农机管理水平和用户收益，该研究利用影响作业效益的因素，以每台农机一天的作业信息作为一条数据评估农机当天作业效益。作业信息包括农机作业效率、油耗、作业质量、重复作业率、遗漏作业率、有效作业时间占比等。使用半监督BP＿Adaboost方法对农机作业效益进行评估，对部分数据进行人工评分，根据评分结果标记农机每天作业效益的好坏，其中一部分作为训练样本，另一部分作为测试样本，再利用BP＿Adaboost方法训练模型后对剩余未评分数据预测，以减少训练样本的人工标记工作量和提高模型准确性。从32 000条深松作业数据中选取1 000条样本进行标记，其中500条作为训练样本，500条作为测试样本，使用BP＿Adaboost方法得到的模型预测准确率为93.36%，使用半监督BP＿Adaboost方法增加训练样本得到的模型预测准确率为97.03%。根据作业效益推荐最优农机机具组合，增强作业能力，提高效益。

为探究作物冠层受阳光直射或阴影遮挡对无人机热红外遥感诊断作物水分胁迫、监测土壤含水率的影响，该研究以不同灌溉处理的夏玉米为研究对象，将热红外图像划分为光照冠层、阴影冠层、光照土壤、阴影土壤4个部分，分别提取光照温度与阴影温度后计算了11:00、13:00、15:00的冠气温差（冠层温度与大气温度之差，ΔT）、作物水分胁迫指数（crop water stress index,CWSI）、蒸发比（潜热通量与有效能量的比值，evaporative fraction,EF），并对比了3种指数在不同时刻使用光照温度（ΔT_L、CWSI_L、EF_L）与阴影温度（ΔT_S、CWSI_S、EF_S）后对土壤含水率的监测效果变化情况。结果表明：1)3种指数的监测效果会随时间发生变化，11:00与15:00时EF监测效果较好，13:00时CWSI监测效果较好，ΔT的监测效果较差但随时间波动最小；2）拔节期在区分光照温度与阴影温度后监测效果在11:00时提升幅度最大，EF、EF_S、EF_L的R~2分别为0.54、0.65、0.78,CWSI、CWSI_S、CWSI_L的R~2分别为0.47、0.64、0.70，抽雄期与灌浆期使用光照温度对监测效果提升不大，但使用阴影温度的指数监测效果有明显降低，在13:00时CWSIS较CWSI有最大降幅，R~2降幅分别为0.11、0.06;3）在拔节期与抽雄期使用11:00的EF_L，在灌浆期使用13:00的CWSI能取得最好的土壤含水率监测效果，验证期预测土壤含水率的R~2分别为0.75、0.75、0.89。该研究可以为无人机热红外监测土壤含水率提供参考。