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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

为解决复杂猪舍环境下猪只堆叠和粘连导致群养猪只攻击行为识别准确率低和有效性差的问题，该研究提出一种改进的YOLOX模型，引入攻击活动比例（P_(AA)）和攻击行为比例（P_(AB)）2个优化指标，对群养猪只的撞击、咬耳和咬尾等典型攻击行为进行识别。首先，为提高模型特征提取能力添加归一化注意力模块获取YOLOX颈部的全局信息；其次，将YOLOX中的IoU损失函数替换为GIoU损失函数，以提升识别精度；最后，为保证模型的实时性将空间金字塔池化结构SPP轻量化为SPPF，增强检测效率。试验结果表明，改进的YOLOX模型平均精度达97.57%，比YOLOX模型提高6.80个百分点。此外，当P_(AA)和P_(AB)阈值分别为0.2和0.4时，识别准确率达98.55%，有效解决因猪只攻击行为动作连续导致单帧图像行为识别可信度低的问题。研究结果表明，改进的YOLOX模型融合P_(AA)和P_(AB)能够实现高精度的猪只攻击行为识别，为群养生猪智能化监测提供有效参考和技术支持。

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)

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。

干旱是新疆地区的主要气象灾害之一，其危险性评估对该地区防旱抗旱工作具有重要的指导意义。该研究基于新疆106个气象站1961—2019年逐日观测数据计算气象干旱综合指数（meteorological drought composite index,MCI），根据游程理论识别干旱过程，采用Gumbel-Copula函数建立干旱历时和烈度的联合分布并计算干旱重现期；选取干旱频次、历时和烈度作为危险性评估因子，采用随机森林算法计算权重并得到新疆干旱灾害危险性结果。结果表明：1961—2019年间新疆共出现了47次干旱过程，其中短历时、低烈度（干旱烈度≤50且干旱历时≤60 d）干旱过程多发，长历时、高烈度（干旱烈度≥200且干旱历时≥180 d）重现期较长。长历时和高烈度倾向于同时发生，但随着干旱历时和烈度的增加，长历时和高烈度干旱过程发生概率较低。新疆地区干旱灾害危险性空间分布上呈现“中间低，南北高”的特点，天山山脉地区干旱重现期长于其他地区，危险性低，天山北坡的干旱过程发生频率低、持续时间短、强度小，危险性较低；南疆大部分地区的干旱过程发生频率较低，但持续时间长、强度大、危险性较高。而北疆大部分地区干旱发生频率高，但持续时间不长，强度不高，但塔城地区西北部和阿勒泰地区危险性较高。因此南北地区对干旱灾害应对应有所不同。在全球变暖背景下，新疆各地区用水矛盾进一步加剧，各地应结合实际，统筹提高水资源高效配置合理利用水平，合理开发水资源，降低干旱灾害的风险。

为提高小麦氮素监测领域研究的科学性、精准性、交叉性和前沿性，该文通过可视化分析探寻领域研究现状和内容演变，以期了解最新研究动态和未来发展方向。利用文献计量学方法，借助VOSviewer、HistCite等工具，挖掘1990—2022年间发文趋势、学科领域、国家、机构、期刊和高被引论文、研究热点、主题演变等，并对学科交叉和文献集中度等进行分析。对检索得到的14 091篇有效文献研究发现，全球发文量总体呈上升趋势，中国是近年来发展最快的国家，累计发文量达3 300篇，以23.42%的占比位居全球第一，但在本地引文次数和总被引次数方面还有待提升。小麦氮素监测领域从原先以农学、植物科学为代表的单一学科引领，逐步向农学、植物科学、环境科学与生态学、化学、计算机科学、遥感等多学科交叉融合转变；研究热点从早期的氮素营养、氮素循环、光合作用等单一生理过程解析，逐步向遥感监测、作物模型、生长模拟等数字农业方向演变，形成了以中国和美国为代表的全球两大主要研究节点。全球发文量前十作者中有6人来自中国，全球发文量前十机构中国占据6席，中国在高被引论文4项指标中均位居前列。随着时间的推移，研究人员的团队性和国际化合作倾向越发明显，中国与全球发文量前十国家的合作发文量占比为31.48%，且与不同国家合作重点不尽相同。农学类期刊是该领域主要发文刊物，其中以《Field Crops Research》最具代表性。结果表明，小麦氮素监测领域学科交叉态势已日渐显现，国家、机构、作者等文献集中度日趋明显，研究热点及领域发展趋势越发清晰，未来，跨国别、跨学科、跨团队的深度合作将带来更大、更深远的发展契机。

坡面薄层水流流速是重要的水动力学参数之一，研究其分布规律对于理解坡面土壤侵蚀机理具有重要意义。该研究采用盐与热联合示踪的方法，对不同粗糙下垫面的坡面薄层水流流速进行测量，探究下垫面对薄层水流剖面流速分布的作用规律。在3种坡度（5°、10°和20°）下，以下垫面条件（有机玻璃、80目即0.16 mm砂纸和24目即0.53 mm砂纸）、流量（2、5和8 L/min）和示踪剂类型（盐和热）为试验因素，以每个坡长（2、3和4 m）处的水流流速为试验指标进行多因素间的完全试验。结果表明，当下垫面一定，水深为粗糙高度的2～4倍，且水流为层流流态时，盐与热联合示踪的方法可用于表征薄层水流的剖面流速分布；下垫面粗糙高度和水深对薄层水流剖面流速分布具有显著影响（P<0.05）。3种垫面下，2种示踪剂测得流速具有显著的线性相关关系，其线性拟合直线斜率分别为1.015、1.094和1.078，决定系数R~2分别为0.892、0.824和0.760。随下垫面粗糙度增加，2种示踪剂测得流速差异呈增大的趋势；床面粗糙高度的增加，加大了对水流的扰动作用，增加了水流的紊动程度，进而影响盐与热2种示踪剂测量水流流速差异性。研究结果可为进一步理解坡面薄层水流的动力过程提供参考。

针对油菜精量播种种子运移环节中排种器排出的单粒有序种子流在导种环节被破坏，造成播种均匀性降低的问题，该研究对导种过程种子流有序性进行分析，明确破坏种子流有序状态的主要原因是种子与导种管管壁的随机碰撞，而导致碰撞发生的主要因素是导种管曲线、内径和长度。导种过程离散元仿真试验表明，在相同内径及长度的导种管中，种子通过直线型导种管较S型导种管碰撞次数变异系数平均降低2.1个百分点，时间变异系数平均降低1.8个百分点；较抛物线型导种管平均碰撞次数变异系数降低0.5个百分点，平均时间变异系数降低0.5个百分点；在相同曲线及长度的导种管中，种子通过32 mm内径导种管较25 mm碰撞次数变异系数降低7.2个百分点，时间变异系数降低2.6个百分点；在相同曲线及内径的导种管中，无论缩短导种管的哪一部分长度均能降低碰撞次数及碰撞次数变异系数。种子流通过某一导种管的碰撞次数变异系数越大，时间变异系数越大，种子流下落轨迹越离散，种子流有序性越差，导种管曲线对种子流有序性的影响小于内径及长度。台架试验结果表明，采用直线型导种管较S型导种管粒距合格指数平均提高3.2个百分点，漏播指数和重播指数平均降低2.0和1.2个百分点；较抛物线型导种管粒距合格指数平均提高2.8个百分点，漏播指数和重播指数平均降低2.0和0.8个百分点；内径38 mm的导种管较25 mm导种管，粒距合格指数提高11.4个百分点，漏播指数和重播指数分别降低4.6和6.8个百分点；长度20 cm的导种管较80 cm导种管，粒距合格指数提高27.6个百分点，漏播指数和重播指数分别降低10.6和17.0个百分点；随导种管长度增加或内径缩小，粒距逐渐从以设定株距为中心的正态分布渐变为重播指数较高的指数分布。为降低导种环节影响，建议油菜精量播种机导种管曲线采用直线型、内径不小于25 mm、长度不超过40 cm。研究结果揭示了导种管结构对种子流有序性的影响机制，可为导种装置设计与优化提供参考。

为提高农机装备传动齿轮于润滑条件恶劣、变速、重载工况下的抗胶合承载性能，该研究将表面涂层强化技术应用于啮合齿面。首先，基于齿轮啮合原理、摩擦学、热力学等理论，建立涂层与齿轮接触特性、胶合承载能力关系数学模型，分析不同膜基弹性模量比下系统应力场的分布特点，阐明齿面摩擦系数对油膜厚度、瞬时接触温度的影响规律，为择取齿面抗胶合涂层提供理论参考。由此进一步对标准钢球表面分别沉积含钨ta-C和a-C:H碳膜，通过四球法评价涂层材料摩擦学性能，并在FZG(Forschungsstelle für Zahnr?der und Getriebesysteme)传动试验台上对两种涂层齿轮进行耐胶合试验。结果表明：与无涂层齿轮相比，碳膜摩擦副跑合性更好，其中a-C:H涂层的sp~2 C-C键含量高于ta-C，具有更低的摩擦系数（0.055～0.058）;ta-C涂层齿轮抗胶合承载能力提高了2个FZG载荷级，a-C:H涂层齿轮至少提升了4个载荷级；ta-C齿面展现为涂层剥落后的磨粒磨损和黏着磨损；且无涂层齿面与ta-C齿面均显示出热胶合与微点蚀损伤竞争性关系，并兼存齿面塑性变形；而a-C:H涂层主要表现为常规性疲劳磨损，在齿轮上适用性较佳。研究结果可为涂层强化技术在高性能农机装备齿轮乃至服役工况苛刻的其他传动系统应用奠定基础。

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。

为探究水射流清洗猪粪的过程和效果，利用计算流体力学和离散元法（computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM）耦合对水射流清洗猪粪过程进行数值模拟与验证。结果表明：1）水射流清洗猪粪过程分为三个阶段：自由射流清洗、淹没射流清洗、冲击强化，水射流到达猪粪层表面后0.45 s内清洗效率最高；2）在同结构参数和工作压力下，锥形喷嘴清洗效果优于直锥形喷嘴，连续清洗0.45 s作用时长锥形喷嘴清洗量比直锥形喷嘴高约0.83%;3）锥形喷嘴最大水平清洗移速与清洗目标深度、工作压力负相关，与喷嘴出口直径无明显关系，其中清洗目标深度影响最大。该研究提出了60%含水率的猪粪颗粒粗粒建模方法，并通过清洗试验验证了耦合仿真的有效性，研究结果可为畜禽粪污清洗装备的设计与优化提供理论参考。

《农业温室结构设计标准》（GB/T 51 424-2022）规定“抗震设防烈度为8度（0.30 g）及以上地区的农业生产用玻璃温室结构设计应计算地震作用”，为探究Venlo型温室的抗震性能及地震响应，对一形状规则的Venlo型温室其中1跨2开间制作缩尺模型进行振动台试验，研究模型结构的动力特性，以及在7度多遇地震（加速度时程最大值为0.035 g）、7度设防烈度地震（加速度时程最大值为0.10 g）、7度罕遇地震（加速度时程最大值为0.22 g）、8度罕遇地震（加速度时程最大值为0.40 g）及8度半罕遇地震（加速度时程最大值为0.51 g）作用下结构的加速度响应。结合ANSYS进行数值模拟分析，试验和有限元对照结果证明了采用有限元软件进行动力时程分析的可靠性。在此基础上，参考某Venlo温室工程结构设计，建立数值模型，按照规范对永久荷载、雪荷载和作物荷载进行组合，采用时程分析法，通过对温室结构单向输入AKT波、NGA波和人工波共3组地震波，分析其在8度半罕遇地震作用下的振型及有无地震作用下结构的内力、位移。结果表明，地震作用下Venlo温室结构的应力最大值为无地震作用下的1.24～2.12倍，其中人工波作用时的结构应力已超出材料屈服应力。同一组地震波作用时，将可变荷载考虑为作物荷载和雪荷载组合的b1工况与仅考虑作物荷载组合的b2工况分别施加于结构，所得柱顶位移数值相近，此时地震作用对柱顶位移起控制作用，柱顶位移最大值主要出现于外墙抗风柱。其次，人工波作用下结构柱顶产生的位移响应最大，最大值可达72.17 mm，已超过中国建筑抗震设计对弹性层间位移角小于1/250的要求。研究可为Venlo温室在地震作用下的安全设计提供理论参考。

在干旱、半干旱地区利用微咸水进行灌溉可以缓解淡水资源供需矛盾，但其灌溉效果与土壤质地是否相关有待研究。该研究旨在探讨灌水矿化度对不同土壤质地滴灌棉花生长发育和籽棉产量、纤维品质的影响。2022年进行桶栽试验，设置2种玛纳斯河流域常见的棉田土壤质地（砂壤土T1、砂土T2）和4个灌水矿化度（0.85(S0)、2.00(S1)、5.00(S2)、8.00g/L(S3)），共8个试验处理，研究不同处理下棉花光合指标、株高、茎粗、产量及品质。结果表明：随灌水矿化度增大，在砂土中棉花苗期后株高、茎粗、净光合速率、蒸腾速率、单铃质量、单株铃数、产量、灌溉水利用效率和断裂比强度均呈现减小趋势，S3处理的蒸腾速率在蕾期较S0降低10.61%；而在砂壤土条件下，各指标呈先增后减趋势，S1处理净光合速率较S0增加8.40%。随灌水矿化度升高，2种土壤质地下棉花的最大荧光呈现减小趋势，非光化学淬灭呈现增加趋势。通过回归分析可知，砂土棉田棉花产量与灌水矿化度呈负相关关系，而在砂壤土棉田中，用小于3.69 g/L的灌溉水不会降低棉花产量。利用通径分析可知，在砂壤土条件下，棉花茎粗、蒸腾速率是影响产量的主要因素，株高是影响马克隆值的主要因素。在砂土条件下，非光化学淬灭系数、蒸腾速率是影响产量的主要因素，株高、蒸腾速率是影响马克隆值的主要因素。该研究可为玛纳斯河流域不同土质棉田合理利用微咸水资源提供理论依据与技术支撑。

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。

为探究有机废液在镉污染土壤施用对作物生长和环境健康风险的影响，该研究针对豌豆发酵液、玉米浆浓缩液、鸡粪浓缩沼液、糖蜜液和氨基酸母液5种价格低廉且在农业中应用广泛的有机废液，通过盆栽试验分析了施用2 mL/kg的5种有机废液对白菜生长与镉吸收的影响，并从白菜光合作用及抗氧化酶活性等角度进行了效果对比研究。结果表明，除氨基酸母液处理外，豌豆发酵液、玉米浆浓缩液、鸡粪浓缩沼液、糖蜜液处理较对照均可显著增加镉胁迫下白菜叶片净光合速率（P<0.05），促进白菜生长，其中施用玉米浆浓缩液分别使白菜地上部和地下部干质量提高了21.66%和68.75%。与对照相比，施用玉米浆浓缩液使白菜地上部的镉浓度降低了22.06%，并显著提高了白菜超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性（P<0.05），糖蜜液和氨基酸母液处理没有降低白菜镉浓度。施用玉米浆浓缩液、鸡粪浓缩沼液、糖蜜液和氨基酸母液均可显著降低白菜丙二醛含量（P<0.05），提高土壤有效态镉含量。综上，5种有机废液对镉污染条件下白菜生长和镉吸收转运的影响不同，玉米浆浓缩液促进白菜生长并减少镉积累效果最好，氨基酸母液效果最差。

针对目前市场上缺少甘薯横向水平移栽机的问题，该研究根据横向水平栽插法移栽甘薯苗的农艺要求，设计了甘薯横向水平复式移栽机的栽苗装置。首先，通过理论分析栽苗装置栽插运动，确定影响甘薯苗移栽质量的主要因素为机器前进速度、链条速度、入土深度及栽苗爪高度等。再基于EDEM-RecurDyn耦合仿真建立栽苗装置-柔性甘薯苗-薯垄耦合作用模型，模拟栽苗作业过程，确定栽苗爪运动轨迹为长摆线，栽苗爪高度为50 mm，确定甘薯苗最终位姿和甘薯垄形态符合甘薯水平栽植农艺要求。最后采用Box-Behnken试验设计方法，以机器前进速度、链条前进速度和入土深度为试验因素，以栽植深度合格率、栽植株距合格率、移栽效率为评价指标，进行了响应面试验，构建优化模型。试验确定移栽机最优工作参数组合为：机器前进速度0.4 m/s，链条前进速度0.2 m/s，入土深度46 mm。该参数组合下栽植深度合格率为92%，栽植株距合格率为92%，移栽效率为263株/min。研究结果可为甘薯横向水平移栽机设计及优化提供参考。

在生态文明背景下，探索兼顾耕地资源保护与生态系统维护的永久基本农田划定方法对构建国土空间开发新格局具有重要意义。该研究通过最小累积阻力（minimum cumulative resistance,MCR）模型与电路理论等在识别生态源地、生态廊道和“踏脚石”基础上，将土地评价与立地条件分析（land evaluation and site assessment,LESA）方法及未来土地利用模拟（future land use simulation model,FLUS）模型相结合构建了一套顾及生态系统连通性的永久基本农田划定方法，以期为十堰市永久基本农田划定提供一定理论参考。结果表明：1）十堰市生态源地共计26个，主要以林地与水域为主，分布在南部和中部山地丘陵区；生态廊道共计66条，集中分布在竹溪县、竹山县、房县等境内；“踏脚石”共计121个。2）基于LESA方法划定的永久基本农田虽然满足了目标需求量，但与重要生态系统连通性用地存在严重冲突，与生态源地、生态廊道、“踏脚石”冲突面积分别为1 772.64、4 274.19、391.86 hm~2。3）顾及生态系统连通性的永久基本农田划定方法，有效避开了划定的永久基本农田对生态源地、生态廊道与“踏脚石”等侵占，而且满足了未来城市用地增长需求，同时划定的永久基本农田质量高，集中连片性强，农田形状也较规则，便于机械化耕作，对保障中国粮食安全，推进农业供给侧结构性改革，实现乡村振兴具有重要作用。

探究耕地绿色低碳转型方法与对策对于解决耕地环境本底问题，助推农业可持续发展，确保国家粮食安全、生态安全以及“双碳”目标的实现具有重要意义。该研究建立耕地绿色低碳利用投入-产出分析模型，基于“现状-目标”对比分析，构建耕地绿色低碳利用转型指数，划分耕地绿色低碳利用转型管控区，提出相应管控路径，并以粮食主产区171个地级市为对象进行实证研究。研究结果表明：1)2000—2020年间，粮食主产区耕地绿色低碳利用水平趋升，呈北高南低态势；2）预测2030年耕地绿色低碳水平会有所提高，但区域间增幅差异明显；3）降污减碳严控区、管控区、防护区和防污固碳保护区各占粮食主产区的9.36%、39.77%、10.52%和40.35%，主要分布在南部、中南部、山东省烟台市及东部沿海、内蒙古以及四川省等市；结合各区社会经济条件，提出相应强化耕地生产要素高效配置、创新耕地固碳减排技术、加强落实生产绿色低碳实践及建立耕地碳汇系统的差别化绿色低碳转型导向建议。研究结果对于拓展耕地绿色低碳利用转型理论与方法研究具有一定借鉴意义，也可为探索耕地绿色低碳转型路径，提出差别化管控建议，推动耕地可持续利用和农业绿色转型提供决策支持。

针对农田土壤镉（Cd）活性高的问题，以寻求具有良好重金属钝化特性的原位修复材料为目标，该研究以铁粉、磷矿粉和牛粪混合蚯蚓堆肥所制备的矿物基蚯蚓粪为研究对象，利用系列结构表征手段对其进行基本性质表征，并进一步分析矿物基蚯蚓粪施加下土壤对Cd吸附、有效性和赋存形态的影响，最终筛选出具有良好Cd钝化效果的矿物基蚯蚓粪。结果表明，铁粉及磷矿粉的添加使矿物基蚯蚓粪中的pH值、C/N、有机质含量有所降低，但总养分含量显著增加（P<0.05）。比表面积及孔隙度、扫描电镜分析和X射线能谱分析结果表明，矿物质的添加增大了蚯蚓粪比表面积和孔容，改变了蚯蚓粪中矿物元素的占比。傅立叶变换红外光谱分析表明，矿物基蚯蚓粪中醇或羧酸类、芳香类以及多糖类物质增多，脂类和碳水化合物减少。X射线衍射分析表明，添加铁粉及磷矿粉制备出来的矿物基蚯蚓粪增加了磷酸盐、纳米零价铁等矿物组分。土壤培养和吸附解吸试验表明，施加矿物基蚯蚓粪显著提升了土壤对Cd的吸附强度，降低了对Cd的解吸率，其中以牛粪+20%铁粉+20%磷矿粉（VCFe+P）进行蚯蚓堆肥所获得的矿物基蚯蚓粪处理的土壤对Cd的吸附效果最佳，较施加纯蚯蚓粪的土壤吸附容量提升137.66%，解吸率降低7.34%～12.76%；该处理的土壤Cd钝化率高达50.02%,Tessier形态分析结果表明，VCFe+P矿物基蚯蚓粪使交换态Cd向铁锰氧化态Cd和残渣态转化。综上，20%铁粉+20%磷矿粉+牛粪混合蚯蚓堆肥所制备的矿物基蚯蚓粪具有良好的Cd吸附表面特征和高效的Cd钝化能力，在土壤Cd污染修复方面具有较大的应用前景。

为了解决普通检测装置难以覆盖不同果径（25～95mm）柑橘的检测需求问题，研发了覆盖多果径柑橘的便携式双档位多品质无损检测装置。以砂糖橘（果径25.35～48.61mm）和武鸣沃柑（果径53.24～94.71mm）为研究对象，基于研发的双档位探头，在赤道部位每隔120°采集一次光谱，平均光谱作为该柑橘的原始光谱。经标准正态变量变换（standard normal variable,SNV）、多元散射校正（multiplicative scatter correction,MSC）预处理，再利用竞争性自适应加权抽样算法（competitive adaptive reweighted sampling, CARS）筛选特征波长，分别建立了沃柑和砂糖橘的可溶性固形物含量（soluble solids content,SSC）和水分的偏最小二乘预测模型。沃柑的SSC和水分预测模型验证集相关系数分别为0.937、0.951，均方根误差分别为0.382°Brix、0.491%；砂糖橘的SSC和水分预测模型验证集相关系数分别为0.921、0.935，均方根误差分别为0.460°Brix、0.673%。为了评估检测装置的准确性和稳定性，使用平均变异系数分析了沃柑和砂糖橘的SSC含量和水分测定结果，并通过预测结果与标准理化值进行残差分析。结果表明，研制的便携式双档位柑橘多品质光谱检测装置对不同果径柑橘内部品质检测稳定性与精度均满足现场实时检测需求。

为减少化学除草剂的使用，解决现有水田除草机械除草效果差等问题，该研究设计了一种水田行间除草装置，包括压草浮板和除草辊等结构，工作时压草浮板先将压倒杂草，紧接着除草辊将压倒的杂草压入泥中。压草浮板先将杂草压倒，除草辊将杂草压入泥中的几率可提高9.98%。除草辊两端设有倒角，在避免或减少对水稻根系损伤的同时可扩大行间除草区域，最大可增加常规除草宽度的3%。对压草浮板和除草辊进行了参数设计，通过仿真试验分析了行间除草装置与土壤之间的相互作用规律，确定最佳作业条件为入土深度35 mm，前进速度0.8 m/s。以未除草、化学除草、人工除草和不同参数的除草辊为试验因素，以水稻植株高度、产量、产量构成因素和水稻根系参数为试验指标，进行田间试验，试验结果表明，行间除草装置平均除草率最高为87.51%，可以翻动土壤，增加土壤透气性。与常规宽度的除草辊相比，增加除草宽度，扩大行间除草区域最大可提高除草率7.3个百分点。不同的除草处理对水稻植株高度和产量等有显著影响（P<0.05），机械除草可以促进水稻的生长发育，其产量可以达到甚至超过化学除草和人工除草水平。不同参数的除草辊对植株高度、产量和根系等有显著影响（P<0.05），增加除草辊宽度同时两端设倒角，可以减少对水稻根系的损伤，有利于水稻的生长发育，提高水稻产量。研究结果可为水田除草机械装备的研究提供参考。

柑橘表面缺陷是水果检测分级的重要依据，针对传统柑橘表面缺陷检测方法效率低、精度低等问题，该研究提出一种柑橘表面缺陷的实时检测方法。该方法首先对柑橘图像进行图像增强，然后利用提出的YOLOv7-CACT模型对柑橘表面缺陷进行检测，该模型在YOLOv7模型骨干网络中引入坐标注意力模块(coordinate attention, CA)，从而提高模型对缺陷部分的关注度。在网络头部引入CT(contextual transformer,CT)模块，融合静态和动态上下文表征特征，从而增强缺陷部分特征表达能力。通过试验确定CA模块和CT模块的最佳位置。改进后的YOLOv7-CACT模型检测结果平均精度均值（mean average precision,mAP）相较于原始模型增加了4.1个百分点，达到91.1%，满足了实际生产中对柑橘缺陷检测精度的要求。最后将基于YOLOv7-CACT的柑橘检测模型通过TensorRT进行部署，试验结果表明模型的推理时间满足柑橘生产线10个/s的实时分选要求，总体的检测精度达到94.4%，为柑橘表面缺陷在线检测提供了一种精准的实时检测方法。

为探索气候变化对甘肃农牧交错带春小麦种植区划的影响，科学合理地调整春小麦种植格局。该研究以甘肃农牧交错带30个气象站点1971—2020年的气温和降水时序数据为基础，用BP神经网络对异常和缺失数据进行了插补，依据春小麦生长关键期和整个生育期对光、热和水的需求选取了年均温（温度因子）、年均降水量（水分因子）和≥0℃积温（热量因子）作为春小麦种植适宜性区划指标。采用线性倾向率法、累计距平法及Mann-Kendall突变检验法对3个区划指标进行了时间变化特征分析及突变检验，运用ArcGIS技术对区划指标进行了空间分析。结果表明：研究区多年年均温为6.84℃，年均温以0.56℃/10 a的速率增加，增温趋势明显，于1998年发生突变；年降水量以6.10 mm/10 a的速率呈略微增加趋势，1980年发生突变；≥0℃积温以155.41℃/10 a的速率呈显著升温趋势，≥0℃积温没有发生突变现象。从空间分布来看，年均温和≥0℃积温呈现出西部地区气温低，其他地区气温高的空间格局，而年均温倾向率和≥0℃积温倾向率则呈现出由西向东、由北向南逐步递增的变化趋势；年降水量表现为由南向北逐步递减的空间分布格局，而年降水量倾向率则呈现出自南向北逐步递增的趋势。气候变化导致甘肃农牧交错带春小麦可种植区海拔提升了565 m，使适宜春小麦种植的范围显著扩大，空间上向南、西扩展，总面积增加到1.66×10~6 hm~2，比1998年前增加了8.10×10~4 hm~2，占总耕地面积的5.06%，其中最适宜区范围扩大最为显著，增加了24.44个百分点。同时，春小麦种植适宜程度区划的区域分配呈现出明显的差异性，1998年后甘肃农牧交错带春小麦种植最适宜区耕地面积较1998年前增加了4.18×10~5 hm~2，适宜区缩小了2.20×10~5 hm~2，次适宜区缩小了1.17×10~5 hm~2，不适宜区缩小了6.80×10~4 hm~2。研究结果可为气候变化背景下甘肃农牧交错带春小麦种植结构的优化调整提供科学依据，有助于区域决策，制定合理利用气候资源的策略，以促进甘肃农牧交错带农业可持续发展和春小麦高产优质。

针对现有茶叶病害识别方法病害信息挖掘不足导致识别准确率低的问题，该研究提出了一种基于二维离散小波变换(discrete wavelet transform, DWT)和MobileNetV3融合的茶叶病害识别模型CBAM-TealeafNet。为增强网络对病害频域特征的检测能力，将2D DWT获取的频域特征与bneck结构提取的深度特征融合，形成频域与深度特征融合的识别网络。为提高特征提取能力，在bneck结构中，嵌入卷积块注意模块(convolutional block attention module, CBAM)，为特征通道分配相应权重。为解决样本类别不平衡对识别模型性能的影响，利用焦点损失函数取代交叉熵损失函数以提高识别精度。经验证，CBAM-TealeafNet在5种不同茶叶病害上整体识别准确率达到98.70%，参数量为3.16×10~6，相对MobileNetV3，准确率提升2.15个百分点，参数量降低25.12%。该方法可为茶树叶部等作物病害轻量级识别研究提供模型参考。

根据氮肥施入土壤后的转化特性进行氮肥的高效调控和管理是提高氮肥利用效率、缓解氮肥污染的重要措施。为探究不同氮肥在石灰性潮土中的转化特性差异及硫代硫酸铵（ammonium thiosulfate,ATS）作为氮肥调控剂对尿素氮转化的影响，该研究采用室内土壤培养（土壤水分含量为田间持水量的60%，温度25℃）试验方法，以尿素、硫酸铵、氯化铵和ATS作为供试肥料，比较4种氮肥施入石灰性潮土后的转化特性差异，并以ATS作为氮素调控剂，以单施尿素作为对照，探究尿素配施不同用量ATS对尿素氮转化的影响。结果表明，4种供试氮肥在石灰性潮土中的转化过程明显不同。尿素在石灰性潮土中的水解速率快，硝化作用强度也最高，硫酸铵其次；氯化铵由于Cl~-的硝化抑制作用，土壤表观硝化率在7～21 d显著低于尿素和硫酸铵（P<0.05）;ATS施入土壤后，NH_4~+-N转化为NO_2~--N的速率最高，而NO_2~--N转化为NO_3~--N的速率最低，NH_4~+-N在土壤中的存留时间最长，出现峰值之后也一直保持最高的含量，表观硝化率最低。将ATS作为氮素调控剂与尿素配合施用，当其用量在60 mg/kg（含S量）以上时，既表现出了明显的抑制尿素水解的作用效果，也表现出了显著的硝化抑制作用（P <0.05），且随着ATS用量的增加，抑制效应明显增强。这对于减少氮素损失，提高氮肥利用效率具有积极意义。但供试4种氮肥施入土壤后均出现了亚硝酸盐的累积，其中ATS处理的累积量显著高于尿素、硫酸铵和氯化铵（P<0.05），累积持续时间也最长。ATS作为氮素调控剂调控氮素转化，也出现了类似的结果，且随着ATS用量增加，亚硝酸盐在土壤中存留时间明显延长，含量和峰值明显提高，出现峰值的时间也明显延后。

为研究机电一体化轴流泵间隙泄漏流对泵内流场结构的影响规律及机制，该研究基于RNG k-ε湍流模型，利用ANSYS CFX仿真软件对该泵进行不同流量工况（1 674～2 510 m~3/h）的全流场瞬态数值模拟。具体分析该泵压力、湍动能和涡量场分布情况，研究转子摩擦损耗和泄漏量随流量变化的关系，并揭示径向速度和叶轮效率的变化规律，明确机电一体化轴流泵的泄漏流流动特性。研究结果表明：在额定工况（2 092 m~3/h）下，机电一体化轴流泵电机转子外壁面的机械摩擦损耗扭矩占泵总扭矩的19.1%，且占比随流量的增加而增大；流体流经该泵电机定转子间隙并泄漏回流至叶轮入口，形成射流，使得叶轮入口轮缘位置存在明显的径向流动。该流动导致叶轮流道内径向系数为0.9～1.0的近轮缘位置出现高湍动能、强涡量区域，引起该区域水力损失增大，水力效率降低，且流量越小，影响越为显著。因此，机电一体化轴流泵节能设计的重点在于电机与叶轮协同设计，在满足水力性能的前提下尽可能降低转子摩擦损耗以及间隙泄漏流流动对叶轮进口流场结构的破坏。研究结果可为机电一体化轴流泵的研究及性能提升提供参考。

针对当前棉田机械化残膜回收存在对地面不平度适应性差、残膜回收率低、回收的残膜含杂量大等问题，该研究设计了一种夹指链式棉田残膜回收秸秆粉碎还田一体机，可一次完成秸秆粉碎还田、残膜回收和清杂打包作业。对现有夹指链式收膜装置结构和参数进行改进，设计了圆盘脱膜装置和倾斜带式清杂喂入装置。通过力学分析确定脱膜装置和清杂喂入装置的结构尺寸和布置方式。在7 km/h的作业速度下进行性能试验。起膜率试验结果表明，平均起膜率相对于改进前提升了2.52百分点。脱膜率试验结果表明，脱膜圆盘转速为189.47 r/min时脱膜率最高，为99.79%。残膜回收率与残膜含杂率试验结果表明，影响残膜回收率的因素主要为夹指链线速度比、清杂带工作长度、清杂带倾角；影响残膜含杂率的因素主要为清杂带倾角、清杂带工作长度、夹指链线速度比。对工作参数进行优化并得到最优组合为：夹指链线速度比0.8、清杂带倾角50°、清杂带工作长度608 mm。在最优参数下进行田间试验，得到残膜回收率为92.85%，残膜含杂率为26.05%，各项评价指标达到设计要求。

为解决由于阈值不确定和光照强度不稳定所造成的植被覆盖度提取效果不理想的问题，该研究提出一种融合CLAHE-SV(contrast limited adaptive histogram equalization-saturation value)增强Lab颜色空间特征的高斯混合模型聚类算法。以分蘖后期的水稻为对象，利用无人机获取2、3、4和5 m高度下的水稻可见光图像，采用限制对比度自适应直方图均衡化算法（contrast limited adaptive histogram equalization,CLAHE）对HSV颜色空间中饱和度（S）和亮度（V）分量进行增强，并在此基础上应用高斯混合模型（gaussian mixture model,GMM）结合Lab颜色空间的a分量分割图像背景和提取水稻覆盖度，并与GMM-RGB、GMM-HSV、GMM-Lab进行对比分析。结果表明，基于a分量构建的GMM-CLAHE-SV-a与GMM-a模型在不同高度图像中的分割效果均优于RGB、HSV、Lab，其中GMM-CLAHE-SV-a精度最佳。相比于GMM-a，在高度为2、3、4和5 m时GMM-CLAHE-SV-a的总体分割精度均值分别提高了2.16、1.01、1.03和1.26个百分点，Kappa系数均值分别提高了0.041 4、0.017 3、0.019 0和0.022 1；覆盖度的平均提取误差分别降低了8.75、7.01、5.93和5.34个百分点，决定系数R~2分别提高了0.096 0、0.050 2、0.062 2和0.190 6，较好地降低了光强和倒影的影响。与已有方法相比，该算法无需标记训练集或计算阈值，可直接对无人机图像进行处理，具有较高的普适性，可以在复杂的大田环境下快速分割水稻像素并提取植被覆盖度信息。

蟹塘中不定期放置不同类型、不同大小的养殖装置影响无人作业船的自动巡航作业，为了提高无人作业船的工作效率和安全性，该研究提出一种改进YOLOv5s的轻量化蟹塘障碍物检测模型，并结合深度相机对蟹塘障碍物进行定位。改进模型从平衡检测速度和检测精度的角度出发，首先将ShuffleNetV2轻量化网络作为主干特征提取网络，大幅缩减模型体积；其次在不增加计算量的同时引入SENet注意力机制，加强对蟹塘障碍物目标的特征感知；接着将SPPF模块改进为SPPFCSPC模块，增强不同尺度下蟹塘障碍物的检测效果；最后采用SIoU损失函数加速模型收敛，提高检测的准确性。改进模型结合RealSense D435i深度相机获取的彩色图像对障碍物进行检测，并得到障碍物中心点在蟹塘坐标系下的三维坐标和障碍物的投影宽度。试验结果表明，改进模型对竹竿、蟹笼、增氧机3类障碍物具有良好的区分度和识别效果，与原始YOLOv5s模型相比，改进模型的参数量和计算量分别减小了62.8%和80.0%，模型大小仅为5.5 MB，单张图像的检测速度达15.2 ms，检测速度提升了44.5%，平均精度均值（mean average precision,mAP）为93.3%。与其他算法相比，改进模型在参数量、计算量、检测速度和检测精度上保持了最佳平衡，具有明显的优势。在定位精度试验中，2～10 m范围内测得相机与3类典型障碍物间距离的平均误差和平均相对误差最大分别为0.16 m和2.26%；测得3类障碍物投影宽度的最大误差为0.19 m，平均误差分别为0.03、0.05、0.10 m，平均相对误差分别为34.1%、7.5%和5.0%。在动态试验中，改进模型在蟹塘环境下均能检测出3类障碍物并输出其位置信息，检测成功率达96.8%，验证了该模型能够满足蟹塘环境下对常见障碍物进行检测与定位的要求，研究结果可为后续无人作业船的自主避障与巡航作业研究提供参考。

为探究原料乳在4℃冷藏过程中的脂质变化，从而指导乳及乳制品的后期加工，该研究采用超高效液相色谱-三重四级杆复合线性离子阱质谱技术分别对冷藏第0、2、3、4、6天的原料乳脂质进行绝对定性定量分析。结果表明，原料乳共检出20种脂质亚类、880种脂质分子，其中甘油三脂、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱亚类含量最高；以P值<0.05，变量重要性投影（variable importance projection,VIP）>1为标准共筛选出420种显著性差异脂质代谢物，以P值<0.01,VIP>1为标准共筛选出98种极显著性差异脂质代谢物。整个冷藏过程中，极显著性差异脂质分子含量呈下降趋势，其中第3天与第4天对比组（D3 vs D4）脂质变化最为明显，冷藏3～4 d是原料乳脂质变化的关键阶段。对D3vs D4组的极显著差异脂质进行京都基因与基因组百科全书（kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）通路分析，10种脂质分子被注释到6条代谢途径中，其中磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇、磷脂酰基丝氨酸被注释到甘油磷脂代谢及神经酰胺、鞘磷脂被注释到鞘脂代谢是该阶段的主要代谢途径。研究结果为探明原料乳冷藏过程中的脂质变化、划定脂肪水解的关键期提供理论依据，进而为后期乳制品的加工提供数据参考。

燃料电池分布式驱动电动拖拉机（fuel cell distributed drive electric tractor,FCDET）能够有效解决环境污染和能源紧缺问题、推动农业可持续发展。针对FCDET牵引效率低、续航时间短、氢耗量大等问题，该研究提出了基于自适应多分辨率分析（adaptive multi-resolution analysis,AMRA）的犁耕驱动功率分配策略。首先建立燃料电池系统等效电路模型、总效率求解模型、能量耗散模型以及驱动电机响应模型。一次重构策略基于可调Q因子小波变换（tunable Qfactor wavelet transform,TQWT），获得有效反应功率信号振荡特性的子序列。二次重构策略将低频子序列经过变分模态分解（variational mode decomposition,VMD）为若干个具有特殊稀疏性质的离散子信号。然后采用麻雀搜索算法（sparrow search algorithm,SSA）实时获取VMD的分解层数和二次惩罚因子的最优组合。最后将二次分解后的子序列和子信号按照频率特性进行重构，并将重构功率信号在各个能量源之间重新分配。以ET504-H样机为对象，通过田间试验采集犁耕载荷功率需求信息，并进行驱动电机台架试验。结果表明：基于AMRA的FCDET驱动功率分配策略能够有效提高燃料电池系统的能量利用率和犁耕作业的经济性。相较于功率跟随策略和一次重构策略，燃料电池系统的平均效率分别提升了8.30%和1.82%，等效氢耗量分别降低了35.60%和11.86%；驱动电机平均效率分别提升2.06%和1.27%，总能耗分别降低3.73%和2.60%。研究结果可为FCDET控制系统研发提供新的理论基础和技术途径。

再生水是农业灌溉重要的水资源，但作为灌溉用水，因其所富含的营养物质含量和有害物质浓度不同，其对土壤基本物理性质及土壤内部孔隙的影响也存在一定差异，为探明不同水质再生水灌溉下土壤的退化情况，该研究进行了为期1.5a的室外大田灌溉试验，对比4种不同水质（W1：预处理后的生活污水，W2：再生水1,W3：再生水2,W4：自来水）灌溉后土壤的多项基本理化性质的变化情况，包括：pH值、电导率（electrical conductivity,EC）、钠吸附比（sodium adsorption ratio, SAR）及土壤大孔隙和大孔隙结构等。结果表明：1）再生水灌溉1.5a后与淡水灌溉相比，土壤SAR和Na~+含量等理化指标均有一定提高，但除SAR及pH值指标有显著提高外，其他指标变化差异并不显著（P<0.05）不同水质再生水短期灌溉均不会造成表层土壤盐碱化。2）再生水灌溉后土壤的总孔隙度变化并不显著，但不同水质再生水灌溉显著增加了表层土壤的大孔隙度和大孔隙连通性（P<0.05），较W4处理，W1、W2和W3处理的大孔隙度（等效孔隙直径D>50μm）分别增加了120.76%、131.23%和49.69%，连通孔隙占比和连通性指数也均有所增加，但再生水灌溉也显著堵塞土壤内微小孔隙，进而影响土壤水力性质。3）土壤孔隙网络模型结果表明，再生水灌溉后土壤连通性出现了明显改善，孔隙间的连接通道数量显著提高，孔隙网络发育更加复杂，土壤透气性有所增强。综上所述，短期再生水灌溉并不会导致土壤的严重退化，但从长远灌溉发展的角度看，W1水质处理对土壤是有害的，而适当的调低水质标准，对土壤的负面影响并不显著，甚至在一定程度上改善了土壤的通气性。