随着气候变化的加剧，高温干旱事件频发，对植被健康生长造成了严重影响。针对相关性方法难以准确刻画复合干热胁迫下植被脆弱性的问题，利用1982—2015年去趋势和标准化的归一化植被指数（detrended and standardized normalizeddifferencevegetationindex, SNDVI）、标准化降水蒸散发指数（standardizedprecipitationandevapotranspiration index,SPEI）和标准化气温指数（standardized temperature index,STI），构建基于Vine Copula的复合干热胁迫下植被脆弱性评估模型，量化黄土高原不同土地利用类型和气候区植被对高温干旱的响应关系。结果表明：1）黄土高原大部分区域SNDVI与SPEI呈正相关关系，与STI呈负相关关系，草地SNDVI与SPEI、STI的相关性最高，其次为耕地，林地最低；2）相对于单一干旱或高温事件，复合干热事件进一步加剧了植被脆弱性，复合干热胁迫下黄土高原6、7、8月植被损失概率分别为0.51、0.57和0.55，较高的区域集中在陕西北部、宁夏、甘肃东部和内蒙古等地区；3）黄土高原地区不同植被类型对复合干热的脆弱性各异，脆弱性从大到小依次为草地、耕地、灌木、林地。研究结果有助于深入了解植被对气候极端事件的响应，支持应对气候变化的陆地生态系统风险管理。

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。

针对目前液压机械无级变速器（hydro-mechanical continuously variable transmission，HMT）效率模型研究中存在的效率组成不全面、局限于单一工况以及缺少功率损失分析等问题，该研究建立了考虑传动元件及附件功率损失的HMT全工况效率模型。首先建立HMT变量泵-定量马达的通用效率模型，根据效率试验数据辨识相关参数；然后建立HMT其他传动机构及附件的效率模型，将各部分效率模型组合得到完整的HMT效率模型。基于自主研发的HMT进行计算，得到全工况效率图和各组成机构的损失功率。搭建试验台，对HMT进行效率试验以验证模型的准确性，HM1段和HM2段在全工况下的效率平均绝对误差分别为0.0273和0.0261，相较于对比方法准确性提高了64.59%和55.46%。结合效率图和功率损失情况分析HMT效率特性和影响因素，结果表明：1）本文HMT效率主要受负载和液压单元排量比e影响，输入转速影响不显著；2）低负载下本文HMT效率主要影响因素为负载，高负载下为排量比；3）泵马达功率损失对HMT效率影响最大，e < 0时液压损失功率大，HMT效率低；e = 0时液压损失功率为0，HMT效率达到最高；4）齿轮和离合器的功率损失对HMT效率的影响不容忽略，考虑其他附件功率损失有利于提高模型计算精度。提高HMT效率的措施：1）尽量避免HMT长时间在功率循环工况下工作，在优先满足负载需求和保证发动机经济性前提下，推荐在纯机械点及其附近工作点作业；2）避免长时间低负载作业，应保持在高负载工况作业；3）选用高效率液压单元或通过改进参数提高液压单元传动效率；4）满足齿轮和离合器性能要求前提下改进参数，降低功率损失。

为降低堵塞风险，延长灌溉系统使用寿命，提高灌溉施肥均匀度，研究通过3种滴灌带（管）水肥一体化长周期堵塞试验，测试尿素、硫酸钾、氯化钾、磷酸一铵、磷酸二铵在不同浓度（0、0.4、0.8、1.0、1.2 g/L）滴灌时各灌水器堵塞性能，结合场发射扫描电镜、EDS表面能谱分析和X射线衍射仪等物质分析方法，探究肥料种类及浓度对灌水器堵塞及堵塞物质累积的影响，并揭示水肥一体化滴灌灌水器化学堵塞形成过程。结果显示：不同肥料种类、浓度对迷宫灌水器造成的影响不同。随着浓度增加，尿素灌溉下侧翼迷宫滴灌带相对流量下降速率加快，存在堵塞风险；磷酸二铵灌溉下，发生明显堵塞；片状滴灌带相对平均流量和灌溉均匀系数随灌水次数增加而降低，且降幅随肥液浓度增大而增大。堵塞物干质量都随着灌水次数的增加而增加，与灌水器的相对流量和灌溉均匀系数随着灌水次数的增加而降低的趋势吻合。随着肥液浓度的升高，水流剪切力对堵塞物质影响越小。因此，磷酸二铵的施肥浓度以不超过1.2 g/L为宜。研究可为控制滴灌系统化学堵塞、延长灌水器使用寿命提供依据。

为了提高无人机遥感对冬小麦叶面积指数（leaf area index,LAI）反演模型的精度与泛化能力，该研究利用无人机搭载多光谱相机获取不同氮素处理和不同复种方式的冬小麦生长实测数据，结合PROSAIL辐射传输模型生成包含机理信息的模拟数据，基于不同组合方式建立了5种LAI反演混合数据集，结合多种机器学习方法，以期构建经验与机理相结合的LAI高精度反演模型。由于LAI反演受近红外波段（near infrared,NIR）反射率影响大，该研究筛选7种与NIR波段相关的植被指数提取冬小麦光谱特征，构建与混合数据集LAI的相关系数矩阵，进一步探究不同光谱特征对冬小麦LAI的影响程度。在此基础上，采用具有代表性和普适性的4种机器学习方法，即贝叶斯岭回归模型、线性回归模型、弹性网络模型和支持向量回归模型，构建不同冬小麦LAI反演模型，用以评估基于半经验半机理数据反演冬小麦LAI的可行性，进一步探索其对不同氮素水平和复种方式的冬小麦长势评估能力。结果表明：1）筛选的与NIR波段相关的植被指数与冬小麦LAI之间存在较强的相关性，其中归一化差异植被指数、增强植被指数、归一化差异红边指数、比值植被指数、红边叶绿素植被指数、土壤调节植被指数与LAI呈正相关，结构不敏感色素植被指数与LAI呈负相关；2）辐射传输模型中体现了冬小麦LAI影响太阳光线传播的机理，结果表明，与实测数据混合建立的模型，具有较强的鲁棒性和泛化能力。相比于其他3种模型，支持向量回归模型在各种数据组合下均取得了较好的LAI预测性能，在C1、C2、C3、C4这4种训练-测试组合的训练集中R2依次为0.86、0.87、0.88、0.91,RMSE依次为0.47、0.45、0.45、0.41；在测试集的R~2依次为0.85、0.19、0.89、0.87,RMSE依次为0.45、1.31、0.49、0.50;3）使用支持向量机生成试验区LAI反演图，对4种氮素水平和2种复种方式的冬小麦长势评估，结果表明，适当的施加氮素处理能提高冬小麦LAI值，麦-豆复种方式下的冬小麦LAI值普遍高于麦-玉复种的LAI值。该研究为冬小麦LAI的反演提供了一种有效的方法，并为高效评估冬小麦长势研究提供了参考。

Y型网式过滤器广泛运用于微灌系统，其良好的水力性能是保证微灌系统稳定运行的关键，为了分析其水力性能，该研究采用数值模拟和物理试验相结合的方法，分析了网式过滤器在3种滤网网孔（正方形、圆形、菱形）以及3种筒体弧线角度（0°、15°、30°）下，过滤器内压降系数、滤芯网面流量分布、内部流场、压力分布等水力特性的变化。结果表明：物理试验与数值模拟之间的水头损失系数平均差异为9%，表明了数值模拟的可靠性，其中圆形网孔过滤器水头损失系数最大，正方形次之，菱形最小；滤网网孔形状对过滤器网面过流量分布的影响较大，正方形网孔过滤器的中速过流量区域占比最高达到了47.5%，圆形次之，菱形最小仅为26.5%。过滤器的水头损失随着筒体弧线角度的增加而逐渐减小，35°的压降系数较0°的减小了73.15%，网面流量的分布也随着角度的增加变得更为均匀，其中35°的中速过流量区域面积较0°增大了71.5%，水力性能明显提高；此外随着筒体弧线角度的增加，出口侧中上段滤网处的内外压差明显减小。因此在实际微灌系统中，选择网孔为正方形、筒体弧线角度30°的过滤器，其内部流场缓和、网面流量分布均匀，提高了过滤器的水力性能和使用寿命。该研究成果可为网式过滤器结构优化提供设计方案与理论依据。

准确监测农业干旱是保障粮食安全的基础。针对土壤湿度农业干旱指数(soil moisture agricultural drought index,SMADI)在干旱半干旱地区旱情监测不准确的问题，对SMADI进行了改进，同时修正了改进后的土壤湿度农业干旱指数(modified soil moisture agricultural drought index,SMADI_M)的干旱等级划分标准，并从全区与局部尺度、时间和空间尺度、以及对干旱响应的时效性三方面对SMADI_M的可靠性进行了验证。结果表明：SMADI_M改进了SMADI在低植被覆盖区存在的旱情高估的问题，弥补了SMADI的不足，可用于任意植被覆盖区的旱情监测；SMADI_M能够准确捕捉不同时间尺度(年、季、月)和空间尺度(全局、局部)的旱情信息，有效提高了农业干旱监测精度；与植被条件指数(vegetation condition index,VCI)和标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)相比，SMADI_M对农业干旱的捕捉更加敏感，对干旱的响应度比VCI和SPEI提前了30～60 d。研究成果为准确监测全域农业干旱提供了一种可靠的方法和途径。

针对名优茶智能采摘中茶叶嫩梢识别精度不足的问题，该研究对YOLOv8n模型进行优化。首先，在主干网络中引入动态蛇形卷积（dynamic snake convolution，DSConv），增强模型对茶叶嫩梢形状信息的捕捉能力；其次，将颈部的路径聚合网络（path aggregation network，PANet）替换为加权双向特征金字塔网络（bi-directional feature pyramid network，BiFPN），强化模型的特征融合效能；最后，在颈部网络的每个C2F模块后增设了无参注意力模块（simple attention module，SimAM），提升模型对茶叶嫩梢的识别关注度。试验结果表明，改进后的模型比原始模型的精确率（precision，P）、召回率（recall，R）、平均精确率均值（mean average precision，mAP）、F1得分（F1 score，F1）分别提升了4.2、2.9、3.7和3.3个百分点，推理速度为42 帧/s，模型大小为6.7 MB，满足低算力移动设备的部署条件。与Faster-RCNN、YOLOv5n、YOLOv7n和YOLOv8n目标检测算法相比，该研究提出的改进模型精确率分别高出57.4、4.4、4.7和4.2个百分点，召回率分别高出53.0、3.6、2.8和2.9个百分点，平均精确率均值分别高出58.9、5.0、4.6和3.7个百分点，F1得分分别高出了56.8、3.9、3.7和3.3个百分点，在茶叶嫩梢检测任务中展现出了更高的精确度和更低的漏检率，能够为名优茶的智能采摘提供算法参考。

为探讨分数阶微分（fractional-order differentiation,FOD）技术联合光谱指数改善高光谱反演冬小麦根域土壤含水率（soil moisture content,SMC）的效果，该研究以冬小麦为研究对象，测取高光谱反射率和土壤含水率数据，将高光谱反射率经Savitzky-Golay(SG)平滑处理后计算典型光谱指数以此构建偏最小二乘回归（partial least squares regression,PLSR）、随机森林（random forest,RF）和BP神经网络（back propagation neural network,BPNN）3种土壤含水率反演模型；将高光谱反射率进行0～2.0阶（步长为0.2）的分数阶微分处理后计算比值指数（ratio index,RI）和归一化指数（normalized difference index,NDI），分析不同阶的RI、NDI与SMC之间的二维相关性，筛选得出敏感光谱指数并分组，以此构建3种反演模型（PLSR、RF和BPNN）。结果表明：不同典型光谱指数与土壤含水率的相关性存在很大差异，相关系数波动范围在0.2～0.6之间，基于典型光谱指数的土壤含水率反演模型效果最好的是PLSR模型，RF模型次之，BPNN模型最低；经分数阶微分处理后筛选的敏感光谱指数与SMC之间的相关性较高，相关系数在不同分数阶上呈阶梯状变化，敏感光谱指数与SMC的相关系数从0.76(0.2～1.0阶)递减至0.65(1.6～2.0阶)；最优SMC反演模型为FOD处理后的归一化敏感指数建立的RF模型，所建模型的决定系数为0.75，均方根误差为0.024 g/g，相对分析误差为2.08。基于分数阶微分改进的光谱指数反演土壤含水率模型较典型光谱指数反演模型效果提升明显（决定系数提升136%），研究成果可为冬小麦根域土壤含水率高光谱监测提供了一种可靠途径。

针对长江中下游稻油轮作区现有油菜直播开畦沟装置高速作业（≥10 km/h）时存在沟形稳定性较差、畦沟两侧厢面质量较差而导致油菜直播作业速度无法提高的问题，该研究研制了一种主动型开畦沟并同步厢面匀土的类螺桨高速开畦沟装置。基于运动学和动力学分析确定了影响减阻性能的关键因素及参数范围，并依此设计和确定了类螺桨低阻开畦沟刀片及其刀组排列方式；为降低阻力和保证抛土效率，开展了基于刀盘-土壤离散元模型的刀片旋切特性仿真试验，结果表明：随螺距角增大，阻力扭矩先减小后增加，且后磨刃的切削阻力小于前磨刃；最佳螺距角、刀刃结构参数组合下类螺桨刀组在作业速度12 km/h、刀盘转速810 r/min时，阻力扭矩较直勺刀组减小176.6 N·m，牵引阻力减小447.7 N。基于动力学分析确定了影响匀土板匀土性能的因素及其参数范围，匀土仿真试验结果表明：左、右匀土板拱度为0.19，下倾角分别为10°、7°时匀土性较好。田间试验结果表明，在作业速度9～12 km/h时，畦沟沟深169.1～188.6 mm，沟深稳定系数92.5%～95.6%、厢面平整度22.2～23.0 mm，两侧匀土变异系数分别为14.3%、17.2%，埋茬率81.96%～87.46%，碎土率93.26%～95.33%；作业速度12 km/h时的作业功耗为66.84 kW，满足油菜种植农艺要求。研究结果可为长江中下游稻油轮作区油菜高速免耕直播开畦沟及高质种床制备提供新方法。

为了能准确识别生菜的成熟度，实现生菜适时采收，避免因采收期不当而造成品质下降等问题，该研究提出用穿刺试验力学特征表征水培生菜成熟度的方法，提取同一颗生菜不同叶片的不同部位时域和频域的力学特征，得到叶片力学特征与叶片成熟特性指标的相关性。为了对水培生菜未成熟株、成熟株、过成熟株进行准确分类，设计双阈值深度遍历算法，确定分类准确率最高的叶片类型和区域；采用6种机器学习算法以该区域所有的力学特征为输入，以成熟度3种分类为输出进行训练。试验结果表明，生菜叶片力学特征与成熟度特性指标紧密相关，生菜中叶叶茎区域分类准确率最高，可优化集成分类机器学习算法准确率最高为94.3%。研究结果提供了一种应用力学特征解决水培生菜成熟度检测与分类的新方法。

耕地利用是国家粮食安全的重要保障，在碳排放约束背景下探究其与粮食生产之间的有机关联有助于揭示“土-碳-粮”三要素复杂的逻辑关系。该研究基于归纳演绎法与理论分析法，在梳理碳约束下耕地利用与粮食生产逻辑关系的基础上，深入分析粮食安全保障与碳减排背景下中国耕地可持续利用面临的挑战，并提出促进耕地绿色转型升级与粮食综合生产能力提高的优化路径。结果表明：1）碳排放约束下耕地利用与粮食生产之间紧密的逻辑关联形成了复杂的“土-碳-粮”要素系统；2）当前农业生产条件下实施耕地利用碳减排对国家粮食安全具有不确定性影响，但粮食稳产与增产仍将造成大量碳排放；3）为有效改善碳排放约束下耕地利用与粮食生产的紧平衡状态，从耕地保护、碳减排、粮食生产三方面通过耕地资源配置优化、碳交易市场构建、粮食生产结构调整等方式实现“土-碳-粮”要素协调路径优化。未来需合理规划耕地空间利用格局，采取多种政策工具，转变耕地利用方式，促进耕地低碳、绿色利用与国家粮食安全的可持续协同发展。

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。

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。

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。

黄土高原矿区煤炭产量占全国70%以上，大规模开采活动导致区域内生态环境退化与土壤侵蚀加剧。然而，当前鲜有矿区土壤侵蚀时空特征及其与环境变化关系的定量研究，限制了煤矿区土地复垦与生态修复进展。为了探究矿区土壤侵蚀特征及其与环境变化的关系，为黄土高原煤矿区生态环境治理提供理论指导，该研究以彬长矿区为研究区，利用修订的通用土壤流失方程（revised universal soil loss equation,RUSLE）分别模拟了矿区全区2003—2019年及沉陷区2014—2019年土壤侵蚀速率，探究了矿区全区及沉陷区土壤侵蚀特征，定量研究了降雨、地形和植被对土壤侵蚀的影响。结果表明：1)2003—2019年间，彬长矿区土壤侵蚀速率整体呈显著上升趋势（P<0.05），年份间差异较大，2003年土壤侵蚀最为严重，侵蚀速率为85.56 t/(hm~2·a),2009年侵蚀程度最低，侵蚀速率为15.54 t/(hm~2·a)。微度、轻度侵蚀主要分布于城区、黄土塬和河流阶地等平坦地区，其空间分布在不同年份间基本保持一致，其余侵蚀类型主要分布于煤矿开采区、沟壑区及河道周边，且侵蚀强度空间异质性较大。2)2014—2019年间矿区全区及沉陷区土壤侵蚀速率表现出明显的季节周期性变化。春秋季节土壤侵蚀强度多表现为微度、轻度侵蚀，冬季侵蚀速率接近于0，夏季土壤侵蚀速率为一年中最高，是矿区水土流失治理的重点时段。3）彬长矿区土壤侵蚀速率与降雨量呈极显著正相关（P<0.01），沉陷区土壤侵蚀速率与降雨量、沉陷量及植被覆盖度均呈极显著正相关（P<0.01），降雨量是土壤侵蚀的主要影响因子，且开采沉陷加剧了土壤侵蚀，沉陷区的沉陷量不同，土壤侵蚀程度也不同。该研究方法探明了矿区的土壤侵蚀变化规律及环境变化对土壤侵蚀的影响，可为黄土高原煤矿区土壤侵蚀防治和生态环境恢复提供决策支持和科学依据。

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2 000 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1 000 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。

微纳米曝气滴灌系统的水、气和溶解氧传输特性不明，限制了其在农业领域的应用。该研究旨在探索微纳米气泡在滴灌管内的传输特性，为微纳米曝气滴灌系统科学运行提供理论依据。设计0.06～0.22 MPa之间的5个滴灌系统工作压力，0.6、1.5、2.4 L/min 3个进气速率，并以不曝气为对照，通过测量滴灌管首部、中部、末端滴头的水、气出流量及水中溶解氧浓度，分析三者沿滴灌管的传输特性和均匀性，以及进气速率和工作压力对其的影响规律。结果表明：1)微纳米曝气时所有处理的滴头平均出水流量达到额定流量的98.5%及以上，出水均匀度达到96%及以上，且两指标在所有曝气和不曝气处理之间的差异均未达到显著性水平(P>0.05)。2)在适中的工作压力范围内(0.10～0.18 MPa)，曝气滴灌系统平均出气流量和均匀度分别在0.13～0.23 L/h、85.50%～92.41%之间，两指标分别随进气速率的提高而提高和降低；而过高或过低的工作压力(0.22、0.06 MPa)会导致个别滴头出气流量异常高，最终提高滴灌系统平均出气流量的同时却大大降低了出气均匀度。3)微纳米曝气滴灌系统的溶解氧浓度较不曝气有明显提高，且所有处理的溶解氧均匀度均达到95%以上；溶解氧浓度沿管道传输方向呈增大趋势，随进气速率的提高呈单峰变化；在1.5 L/min进气速率组合0.14 MPa工作压力时，滴灌系统溶解氧平均值达到最高14.45 mg/L。综合考虑水、气和溶解氧传输效果，微纳米曝气滴灌最佳运行参数为1.5 L/min进气速率组合0.14 MPa工作压力，根据出气均匀度大于85%和溶解氧均值大于12 mg/L确定适宜的工作压力范围为0.10～0.18 MPa，进气速率范围1.5～2.4 L/min。该研究可为微纳米曝气滴灌系统科学运行提供理论依据。

高效准确地监测群养生猪的行为变化以获取其生理、健康和福利状况，对于实现生猪智能精细化养殖具有重要意义。针对猪场自然场景下光照变化和猪只粘连遮挡等因素影响，使得猪只行为跟踪中存在误检、漏检和身份频繁错误变换问题，该研究提出一种改进的TransTrack多目标生猪行为跟踪方法。首先，在目标检测模块中，采用改进的并集交并比的匹配算法，去除猪只遮挡导致的目标误检检测框。然后，在跟踪模块中，根据高低匹配阈值进行2次数据关联，提高光照变化下漏检目标的跟踪准确性。最后，针对误检与漏检导致跟踪中猪只身份错误变换，根据猪栏中猪只数量信息，限制猪只身份编号值的错误增加，提高猪只身份准确识别率。在公开数据集和私有数据集上的试验结果表明，改进的TransTrack在多目标跟踪准确率（multiple object tracking accuracy,MOTA），高阶跟踪准确率（higher order tracking accuracy, HOTA）和身份变换（identityswitches, IDs）分别为92.0%、 69.8%和210。在公开数据集中，对比Trackformer,JDE和TransTrack模型，改进的TransTrack方法在MOTA分别提高3.9,9.0和13.1个百分点，HOTA分别提高1.3,9.5和8.3个百分点，IDs分别降低136,326和376。在私有数据集中，对比Trackformer和TransTrack模型，改进的TransTrack方法在MOTA分别提高14.4和15.8个百分点，HOTA分别提高1.8和9.5个百分点。结果显示，改进的TransTrack方法能够更加稳定地实现对群养生猪的行为跟踪，为群养生猪行为识别与智能分析提供技术支持。

农村居民点是农村社会经济活动的综合载体，其空间布局优化是全面推进乡村振兴的重要手段。为合理优化农牧交错带农村居民点空间布局及全面推进乡村振兴战略实施，该研究以武川县可可以力更镇（可镇）为例，以乡村发展要素为纽带，在界定乡村振兴、人口流动与农村居民点空间布局优化内在逻辑基础上，从产业、人才、文化、环境及组织5个维度构建农村居民点要素禀赋评价指标体系，评价居民点要素配置状况；借助社会网络分析法构建人口流动网络，以反映要素流动能力；综合要素禀赋及流动能力评价结果组合特征识别农村居民点优化类型，剖析各类型内生发展动力并提出各自优化路径。结果表明：1）乡村振兴的全面实现亟需乡村各要素的科学配置，人口流动作为要素流动的桥梁对于各类要素的合理配置起到关键作用，而农村居民点空间布局优化通过要素在布局优化动态过程中的调配流通可助推乡村振兴战略实施；2）可镇农村居民点要素禀赋得分中等及以上居民点占农村居民点总面积74.32%，评价结果呈现“南高北低，中间高边缘低”分布特征，两极化格局明显；3）可镇农村居民点程度中心度总体偏低，程度中心度等级低的居民点空间分布广泛，面积占比52.67%，可镇人口流动规模小，要素流动缺乏活力；4）可镇农村居民点优化类型划分为特色保护类（9个）、城郊融合类（20个）、集聚提升类（40个）、原地观察类（24个）、搬迁撤并类（87个）。研究结果可为乡村振兴战略下农村居民点空间布局优化提供参考。

集约型畜禽舍末端废气净化广泛采用酸洗喷淋的化学方法去除氨气和固体颗粒物。填料作为酸洗液与废气的反应场所，是影响废气净化效果的关键因素。针对畜禽养殖舍通风管理对废气净化系统净化效率及其产生的压降需求差异，该研究基于点阵结构优化方法，通过优化单胞构型研制了孔隙率可调的填料结构，并结合数值仿真和试验，分析了填料结构的孔隙率、压降和比表面积的变化规律及其对氨气和固体颗粒物（PM_(2.5)和PM_(10)）净化效果的影响。研究结果表明：当填料结构孔隙率从98.7%降低至91.1%时，压降从2.7 Pa增至35.2 Pa，氨气净化效率从77.4%升高至92.6%,PM_(2.5)和PM_(10)的净化效率分别从69.2%和87.2%升高至90.1%和97.7%。相较于现有净化系统广泛应用的填料（孔隙率90%，压降30 Pa，氨气净化效率85%，悬浮颗粒物净化效率40%～45%），该研究设计的填料结构孔隙率可根据养殖舍通风系统的压降负荷要求在91.1%～98.7%区间内进行调节，且能够满足除氨效率83%～90%、颗粒物净化效率不低于50%的畜禽舍废气净化效率需求，为实现填料孔隙率自动调控提供了理论基础和设计参考。

为进一步了解水热预处理对猪粪连续厌氧消化过程中磺胺嘧啶(sulfadiazine, SDZ)降解机制的影响,以及对厌氧消化系统性能的影响效果。该研究以猪粪为对象,对比研究了水热预处理对厌氧发酵模式下SDZ的降解变化规律与途径及其对猪粪产气性能的影响。研究结果表明:水热预处理(150℃)使中温连续厌氧反应器中的SDZ的综合去除率显著提升(P <0.05),由40.5%～58.5%提高到54.4%～75.2%;并且通过中间降解产物推测SDZ的生物降解途径主要包括SDZ水解、羟基化、硫脱氧、氨基氧化、嘧啶环裂解等;在厌氧消化性能方面,水热预处理使稳定运行后反应器的日产沼气量提高了约34.05%(P <0.05)。此外,对反应器中微生物群落分析后,发现Syntrophomonas、Sedimentibacter与SDZ的降解高度相关,并且经过水热预处理后Sedimentibacter的相对丰度较未水热预处理显著提升。因此,水热预处理耦合厌氧消化工艺具有同步提高SDZ降解和厌氧消化性能的作用,有助于进一步提高沼液的生态安全性。

为解决光线遮蔽、藻萍干扰以及稻叶尖形状相似等复杂环境导致稻田杂草识别效果不理想问题，该研究提出一种基于组合深度学习的杂草识别方法。引入MSRCP（Multi-Scale Retinex with Color Preservation）对图像进行增强，以提高图像亮度及对比度；加入ViT分类网络去除干扰背景，以提高模型在复杂环境下对小目标杂草的识别性能。在YOLOv7模型中主干特征提取网络替换为GhostNet网络，并引入CA注意力机制，以增强主干特征提取网络对杂草特征提取能力及简化模型参数计算量。消融试验表明：改进后的YOLOv7模型平均精度均值为88.2 %，较原YOLOv7模型提高了3.3个百分点，参数量减少10.43 M，计算量减少66.54×109次/s，有效提高模型速度与精度。识别前先经过MSRCP图像增强后，改进YOLOv7模型的平均精度均值提高了2.6个百分点，模型对光线遮蔽、藻萍干扰以及稻叶尖形状相似的复杂环境下平均精度均值分别提高5.3、3.6、3.1个百分点；再加入ViT分类网络后，模型平均精度均值进一步提高，较原模型平均精度均值整体提升了4.4个百分点，在复杂环境下的平均精度均值较原模型整体提升了6.2、6.1、5.7个百分点。ViT-改进YOLOv7模型的平均精度均值为92.6 %，相比于YOLOv5s、YOLOXs、MobilenetV3-YOLOv7、YOLOv8和改进YOLOv7分别提高了11.6、10.1、5.0、4.2、4.4个百分点。研究结果可为稻田复杂环境的杂草精准识别提供支撑。

针对葡萄园害虫识别过程中害虫种类繁多、形态属性复杂、实体间深层次关联关系差等因素导致的识别准确率不够高的问题，该研究提出一种基于属性特征知识图谱的细粒度葡萄害虫识别模型。该模型以视觉编码器作为提取图像高层表征的骨干网络，并结合知识图谱具有在描述害虫实体属性特征和害虫实体间关联方面的优势，将知识图谱所提供的细粒度属性特征和害虫实体关联特征信息用于葡萄园害虫分类研究。该方法在2个数据集上进行了测试：一是GP21数据集，该数据集由公开大规模害虫数据集IP102中21类葡萄园相关害虫类别图像构成；二是GP8数据集，该数据集包含从农业生产基地实地采集并手工标注的8种葡萄园害虫。试验结果表明，该文所提模型性能明显优于普遍通用预训练网络模型，分类准确率在GP21数据集和GP8数据集上分别达到了91.21%和95.03%，相比于仅使用视觉编码器分别增加1.64和1.17个百分点。这证明属性特征知识图谱的引入能够辅助视觉编码器捕获细粒度更高的葡萄园害虫特征信息，有效解决了葡萄园害虫识别中的精度不够高的问题。

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 hm~2,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 hm~2,一级连片耕地面积最少,为20 927.65 hm~2;4)咸阳市最终划定基本农田面积266 420.85 hm~2,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。

食葵联合收获机田间作业时，割台拨禾轮在拨禾过程中碰撞葵盘造成葵盘落粒，在螺旋输送器输送籽粒和葵盘过程中，籽粒表皮受到摩擦作用力导致表皮损伤，此外割台剧烈振动也会引起茎秆抖动，进而造成葵盘落粒。针对上述问题，该研究对适收期内不同含水率下食葵收获过程中割台碰撞、振动作用对葵盘落粒损失以及摩擦作用对籽粒表皮损伤的影响规律进行试验研究，明确食葵较佳收获时期，提高食葵收获作业效果。首先，开展拨禾轮与葵盘碰撞作用对落粒损失影响试验和螺旋输送器输送过程对食葵籽粒表皮损伤影响试验，结果表明籽粒含水率与落粒损失率呈极显著负相关（P<0.01），与籽粒表皮损伤率呈极显著正相关（P<0.01）。其次，根据食葵收获对籽粒损失率和损伤率的要求确定了落粒损失率和籽粒表皮损伤率对收获效果的影响权重分别为0.54和0.46，通过目标函数寻优得出籽粒含水率为9%～13%为食葵较佳收获期。最后，基于Default Shaker液压振动台研究联合收获机主要振动频率范围内（1～40 Hz）的振动激励对落粒损失的影响，结果表明，食葵植株在7Hz振动激励作用下葵盘落粒损失率最大为1.5%。试验结果可为割台关键部件运行参数的优化奠定基础。

为了掌握树木年轮计量特征，探究植被径向生长以及其对气候因子的响应，研究以多密度杨树人工林为对象，采用无损测定技术获取年轮计量特征，选用多种径向生长模型拟合树轮生长，并整理树木生长时期的气候因子进行响应分析，结果表明：1）三维点云定量、精准描述活立木干形，随着株行距缩小密度增大立木干型通直饱满，形率可达到0.57;2）阻力仪无损测定年轮宽度和密度，反应了树轮气候敏感性，方形种植配置更易受气候因素的影响；3）研究区杨树的径向生长采用logistic模型拟合，R~2均达到0.94以上；4）四种种植配置年轮宽度对年度气候因子的响应存在明显差异，对年平均风速响应均呈显著正相关（最高为6 m×6 m种植配置的早材年轮宽度达到0.85），年轮密度与年度气象因子的响应均为负相关，其中年均相对湿度呈较显著相关性（最高为3 m×8 m种植配置达到-0.82）;5）月度气象因子响应表现为季节性，春季温度因子与年轮计量特征呈负相关，而湿度因子对年轮宽度呈现正相关，风速因子和年轮计量特征的相关性在春季最大，随着种植配置的稀疏风速和年轮计量特征的相关性逐渐增大。该研究为准确评估树木生长以及分析年轮对气象因子的响应提供了新思路，为森林可持续经营管理提供理论依据。

卫星降水产品具有覆盖范围广、更适用于无资料区域的优势，但分辨率较低、精度不足，为获取高时空分辨率、高精度的降水数据，需对卫星产品进行降尺度，并与地面观测数据融合，以提高数据质量。以澜沧江流域为例，在综合考虑地形、地理和植被等要素的基础上，建立地理加权回归（geographic weighted regression,GWR）模型对热带降雨测量卫星（tropical rainfall measurement mission,TRMM）和基于人工神经网络的遥感降水估计-气候数据记录（precipitation estimation from remotely sensed information using artificial neural networks-climate data record,PERSIANN-CDR）产品进行空间降尺度，再采用集合卡尔曼滤波算法，将地面气象站点经反距离加权插值法（inverse distance weighted,IDW）插值后的数据作为融合算法观测值，对降尺度后的TRMM、PERSIANN-CDR数据进行融合，以进一步提高降水数据精度。结果表明：1）相比TRMM卫星降水产品，PERSIANN-CDR降水产品对澜沧江流域降水的捕捉能力更弱，但降尺度后两者卫星产品数据精度都有较显著的提升；且两类产品在旱季（11月至次年4月）的精度评估效果相较于雨季（5月至10月）更为明显，表明GWR方法能显著提升这两类卫星降水产品对旱季降水的监测效果。2）对比其他学者的研究表明，对降尺度后的产品进一步使用集合卡尔曼滤波算法，最终得到的融合结果极好，并改善了卫星产品高估降水的现象。综上所述，该研究所使用的降尺度与融合方法，能够显著提升数据空间分辨率与精度，最终得到与地面观测降水数据相关性极高的高空间分辨率卫星产品结果。

鸭蛋裂纹检测技术对于禽蛋加工工厂实现智能化蛋品检测、分级具有重要意义。该研究针对鸭蛋裂纹检测流程复杂、计算量大、模型尺寸大等问题，提出了一种基于改进YOLOv5l(you only look once version5 large)的轻量裂纹检测算法，通过在黑暗条件下使用LED灯照射鸭蛋，根据裂纹蛋壳与完好蛋壳透光性不同产生的图像差异进行检测。通过在YOLOv5中引入Ghost＿conv模块，大大减少了模型的浮点计算量和参数量，并在模型的骨干网络中加入ECA(efficient channel attention)注意力机制以及使用多尺度特征融合方法 BIFPN(bi-directional feature pyramid network)，增加模型对有效信息的关注度，以提高算法检测精度。同时使用CIoU与α-IoU损失函数融合后替代YOLOv5原始GIoU函数加速回归预测。利用自建的鸭蛋裂纹数据集验证改进后模型的性能，结果表明，本研究提出的改进YOLOv5l网络模型检测精准率为93.8%，与原始YOLOv5l模型相比，检测精度提高了6.3个百分点，参数量和浮点计算量分别减少了30.6%、39.4%。检测帧速率为28.954帧/s，较原始YOLOv5l模型仅下降3.824帧/s。与其他的目标检测常用网络SSD(single shot multibox detector)、YOLOv4、Faster-RCNN(faster region convolutional neural networks)相比，精度分别提高了13.1、12.5、8.2个百分点。本研究提出的方法能够在低硬件资源条件下进行高精度检测，可为实际场景应用提供解决方案和技术支持。

为了快速准确获取大面积农田图像信息，提高保护性耕作秸秆还田监测效率和准确性，该研究提出一种基于优化SIFT(scale-invariantfeaturetransform)算法的农田航拍全景图像快速拼接方法。首先对高分辨率图像进行降采样处理，针对图像的重叠区域进行有效检测；然后采用基于梯度归一化的特征描述符对特征点进行匹配，同时通过渐进样本一致算法去除误匹配，精准计算拼接转换模型；最后采用基于最佳拼接线的多分辨率融合算法进行图像融合，得到全景拼接图像。试验结果表明：该文方法在图像配准阶段与传统SIFT算法和SURF(speeded up robust feature)算法相比，特征点数量分别减少了97%和90%，运行时间减少了94%和69%，平均匹配效率为65.17%，约为SIFT算法的4倍，SURF算法的9倍；与APAP(ss-projective-as-possible)、SPHP(shape-preserving half-projective)和AANAP(adaptive as-natural-as-possible)算法相比，该方法拼接图像的信息熵、平均梯度和图像对比度均有明显提高。与传统方法相比，该文分层拼接方法提高了全景拼接图像的清晰度和融合效果，解决了传统方法中出现的错位和重影问题，其中全景图像的信息熵、平均梯度小幅提高，对比度明显提高，拼接时间大约缩短了90%以上。研究结果可为保护性耕作秸秆还田监测提供科学参考。

鱼道是帮助洄游鱼类跨越河道内物理障碍的主要过鱼设施之一。针对鱼道结构优化试验耗时长、成本高的问题。该研究在物理试验基础上建立模拟鱼类运动的数值模型，基于竖缝式鱼道内齐口裂腹鱼的行为数据，结合机器学习和欧拉-拉格朗日智能体方法（Eulerian-Lagrangian-agent method,ELAM）建立了鱼类洄游路线预测模型。首先，将齐口裂腹鱼的游泳行为数据划分为3个数据集（顺流而下、侧向运动和逆流而上）；然后，根据不同机器学习算法（XGBoost、K-近邻、梯度提升决策树、随机森林）分别构建游泳行为分类模型和游泳速度回归模型，并通过试验结果对比，筛选出最优模型；最后，结合ELAM的框架，构建鱼类洄游数学模型，模拟了齐口裂腹鱼在3种体型的竖缝式鱼道中的洄游路线。结果表明：基于随机森林建立的游泳行为分类模型和游泳速度回归模型预测效果最佳，游泳行为分类精度为0.804，召回率为0.794,F1得分为0.798,3个数据集的游泳速度回归的R~2均大于0.75。研究所建立的鱼类洄游数学模型能够较好的预测齐口裂腹鱼的洄游路线，可为相关鱼类保护措施的设计和优化提供参考。

泵段处噪声特性的演变规律对混流泵启动过程中的稳定性监测有重要意义。为探究不同启动方式下混流泵噪声的变化规律及其影响因素，该研究采用声振测试系统采集了混流泵在线性和非线性启动(指数函数启动)方式下的噪声、主轴振动和压力脉动数据。然后，基于声学信号处理方法对采集到的噪声信号进行了分析，并通过相干性分析研究了启动过程中叶轮出口压力脉动、主轴振动与泵段处噪声的关系。结果表明：不同启动方式下的高幅值声压均出现在启动后期，且凹指数函数启动方式下高幅值噪声区域出现的时间最短、冲击噪声相对最小，表明该启动方式有利于避免启动过程中剧烈的机械碰撞和冲击。噪声的共振峰分析结果表明，凹指数函数启动方式导致混流泵启动失稳的概率相对最小；不同启动方式下的噪声A计权声压级最高值均出现在中心频率250 Hz处，线性启动方式的总有效声压级最小，但与线性启动相比，凹指数函数启动方式能降低启动过程中的中频段声压级和部分低频段声压级；叶轮出口压力脉动是影响混流泵启动过程中噪声主声压级的主要因素之一，主轴振动只影响极低频段处的噪声。研究成果对混流泵启动稳定性的改善有重要的参考价值。

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。

水土流失对流域生态危害严重，输沙量模拟和预测可以为流域水土流失防治提供依据，因此精确的输沙模型是流域水土流失治理的重要工具。为了精确模拟变化环境下黄土高原年输沙量，该研究基于黄土高原19个水文站的径流和输沙数据，通过随机森林变量重要性度量方法评估年径流侵蚀功率、淤地坝指数、淤地坝相对指数、归一化植被指数、不透水地面积等因子对流域年输沙量的影响，使用非线性最小二乘法估算年输沙模型参数，对比分析不同因子组合的年输沙模型精度，提出适用性较强的黄土高原年输沙模型，据此开展年输沙量变化贡献率分析。结果表明：1）以幂函数形式构建的仅含径流侵蚀功率单因子输沙模型精度与流域面积有显著的负相关关系，相关系数为-0.505（P<0.05），模型精度随着流域面积增大而下降,在大于7 000 km⊃2;的流域适用性较差；2）年径流侵蚀功率、淤地坝指数及不透水地面积因子组合建立的多因子年输沙模型在黄土高原适用性最佳，模型在率定期NSE平均值为0.84，RMSE平均值为0.21亿t，在验证期纳什系数平均值为0.79，均方根误差平均值为0.27亿t。3）影响研究流域年输沙量变化的因素依次是：年径流侵蚀功率、不透水地面积和淤地坝指数。研究可以为黄土高原不同区域水土流失防治和生态治理工作提供理论支撑。

针对基于整体建模的卧式柔性清土辊性能优化方法存在仿真成本高的问题，该研究提出一种局部预测整体的建模方法，既降低仿真计算量，同时可以对柔性清土辊进行优化设计。首先，提取柔性清土辊的最小结构特征，并基于几何相似性原理构建整体性能预测模型。其次，基于离散元法（Discreteelementmethod,DEM）与多柔性体动力学（multi-flexible-bodydynamics,MFBD）耦合仿真技术优化求解最小特征结构的最优作业性能。最后，依据预测模型估算柔性清土辊的整体性能。柔性清土辊的清土率和阻力矩与其刷片数量的线性拟合决定系数分别为0.987和0.99。基于局部建模方法和EDEM-RecurDyn耦合技术建立最小特征结构与土壤互作模型，其接触计算量仅为整体建模方法的8%左右。前进速度、安装角、轴向长度和叶片锥角对最小特征结构和刷片的作业性能影响显著，仿真优化结果分别为0.3 m/s、30°、50 mm和0°。上述条件下最小特征结构的清土率和阻力矩为36.87%、18.91 N·m，单个刷片的清土率和阻力矩为2.80%和2.78 N·m，最小特征结构的物理试验结果与仿真结果的相对误差为3.74%和10.15%，单个刷片的物理试验结果与仿真结果的相对误差为10.36%和9.71%。预测模型估算的柔性清土辊的清土率和阻力矩分别为97.07%和78.68N·m；物理试验结果与预测模型估算结果的相对误差为7.84%和4.55%；整体建模方法优化结果与局部建模方法优化结果的相对误差为10.66%和6.76%。研究结果为复杂柔性体与散粒体互作建模提供了思路。

基于径流侵蚀功率概念建立流域能沙关系模型，可为长江流域泥沙变化精准模拟与水土保持规划提供技术支撑。该研究以长江典型流域及其典型小流域为研究对象，通过收集1965—2018年金沙江流域、嘉陵江流域和湘江流域3个典型流域逐日水沙数据以及万安和李子口2个典型小流域2014—2020年场次降水径流泥沙数据，采用径流侵蚀功率、径流量和降雨侵蚀力对比分析不同时空尺度水沙（径流量和输沙量）、雨沙（降雨侵蚀力和输沙量）和能沙（径流侵蚀功率和输沙量）关系的优劣性，解析能沙关系优越性，并识别能沙关系非一致性变化，从而改进能沙关系模型提高流域输沙量模拟精度。结果表明：1）长江流域3个典型流域及2个典型小流域，在绝大部分情况下能沙关系的表现总是优于水沙关系和雨沙关系，在场次、月和年尺度修正的决定系数最大值分别可达到0.94、0.87和0.54。2）对于不同时间尺度，其流量序列中任意2个流量乘积与输沙量的相关性较高时，第一个流量Q_1分位点总是接近1且第二个流量Q_2分位点在0.5附近或者高于0.5。基于径流侵蚀功率可以较为准确地计算不同时空尺度流域输沙量，具有明显适用性。3）随着时间升尺度，水沙、雨沙和能沙关系逐渐变差，3个典型流域径流侵蚀功率和输沙量在一些月份上均存在显著变化趋势和显著突变点（P<0.05）。特别是在年尺度上，输沙量均为显著减少趋势（P<0.05），其能沙关系均表现出非一致性变化。4）水库建设和植被增加是导致流域能沙关系变差的重要原因，其均与输沙量呈现极显著负相关（P<0.001）。通过考虑水库指数和NDVI改进能沙关系模型的年决定系数（R~2）可提高27.28%～97.62%。研究成果可支撑开发新的流域泥沙预报模型，服务长江流域生态保护与高质量发展。

地下滴灌的黏土通常伴随着缺氧的特征。过氧化氢增氧灌溉是改善土壤通气性的有效方法。为探讨添加过氧化氢对水的理化特性及其在土壤中入渗的影响，该研究分析了不同浓度的过氧化氢增氧水（H_2O_2浓度分别为0、600、800、1 000 mg/L）的溶解氧浓度、氧气传质系数、表面张力系数、电导率和pH值以及入渗过程。结果表明：溶解氧浓度随H_2O_2添加浓度的增大而增大，表面张力系数则呈现出相反的趋势。溶解氧浓度与表面张力系数存在良好的对数函数关系，二者可以作为过氧化氢增氧水理化特性的定量评价指标。与对照相比，过氧化氢增氧水促进了土壤水分入渗过程，提高了土壤的持水能力。土壤累积入渗量、湿润锋深度以及土壤含水率均随H_2O_2浓度的增加先上升后下降，最大值在800 mg/L处理中获得。Philip入渗模型能够较好地模拟过氧化氢增氧水的入渗过程，吸渗率随H_2O_2浓度的增加先上升后下降，最大值出现在800 mg/L处理。吸渗率与溶解氧浓度之间存在良好的二次多项式关系。在该试验条件下推荐800 mg/L的H_2O_2添加浓度为最优浓度。研究结果为过氧化氢增氧水的实际应用提供科学依据，为土壤通气性高效调控提供理论指导。

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。

为解决中国北方地区连栋温室冬季加温能耗大、盈利性和可持续性差等问题，该研究以降低屋面热损失为出发点，设计了大屋面外保温连栋温室，将外保温系统创新应用于连栋温室，并在山东寿光地区，以文洛型连栋温室为参照，对该温室光热环境及保温性能进行试验测试与分析。结果表明：1）连续40d白天（10:00—16:00），外保温连栋温室作物冠层上方平均太阳辐射为152 W/m~2，总透光率（含天沟下方）为40%，比文洛型连栋温室高7个百分点。外保温连栋温室跨中采光最佳，跨东、跨西及天沟下方太阳辐射强度与跨中相比分别减少17%、29%及46%。2）太阳升起后，外保温连栋温室东、西屋面外保温被依次收拢，09:30—12:00室内气温升速为1.9℃/h，较文洛型连栋温室低0.3℃/h，收拢保温后10min内室内气温骤降幅度比文洛型连栋温室低0.3℃。温室采用空气内循环加温，地面出风，再由设备间风机组内侧窗回风；加温期间（20:00—07:00）室内空气水平方向平均温差不超过1.2℃，垂直方向不超过1.0℃。外保温连栋温室水平方向气温分布均匀，垂直方向温差小于文洛型连栋温室。3）夜间，外保温连栋温室平均气温为13.1～16.1℃，室内外平均温差为12.8～21.0℃，覆盖外保温被的屋面平均热通量为50.0～97.7W/m~2，单层玻璃屋面为217.6～367.9 W/m~2，覆盖外保温可减少75%的玻璃屋面热损失。同期，采用双层内保温的文洛型连栋温室屋面平均热通量为141.1～232.2 W/m~2，外保温连栋温室与之相比屋面热损失降低36%，具有更佳的保温性能。加温期间外保温连栋温室平均热量投入实测为74.5W/m~2，并维持17.4℃的室内外平均温差，能耗较低。最后拟合了室内外温差对不同温室屋面热通量的影响，外保温连栋温室具有更高的拟合优度。该研究为连栋温室低碳节能发展提供了新型温室结构，也为外保温连栋温室的优化设计和工程应用提供了数据基础。

为减少大型喷灌机的喷灌水分蒸发漂移损失，将低压喷头改装成按适当间距布置的大流量压力补偿滴灌管，使大型喷灌机自走时拖拽滴灌管，实现边移动边滴灌。该移动滴灌系统融合了大型喷灌机与滴灌的技术优势，具有较高的节水潜力，研究其土壤水分入渗规律对于设计节水高效的灌溉系统具有重要意义。为确定移动滴灌管灌水后的土壤湿润体形状及土壤水分分布情况，该研究搭建了移动滴灌试验装置，设置30、40与50 mm 3种灌水深度进行移动滴灌土箱试验，同时利用HYDRUS-2D建立移动滴灌条件下的土壤水分运动数值模型。模拟与实测结果对比表明，所构建模型能较准确地反映移动滴灌的土壤水分运动规律，土壤剖面中的水分运动均遵循面源入渗模式，灌水后48 h土壤剖面含水率模拟值的标准均方根误差低于20%，各测点处含水率变化过程模拟的标准均方根误差值总体低于25%。利用所建模型分析了砂壤土、壤土与粉壤土3种不同的土壤质地，20、30与40mm~3种不同的灌水深度以及0.050、0.075、0.100、0.125与0.150 cm~3/cm~3 5种不同的土壤初始含水率对移动滴灌条件下土壤水分入渗规律的影响。结果表明土壤质地对湿润峰运移距离与湿润体形状的影响较大，土壤砂性越强，湿润体横截面积越大，可以适应更大的滴灌管安装间距；对于供试砂壤土而言，增大灌水深度与土壤初始含水率，均可以提高湿润峰运移距离和灌水均匀性，但会加大深层渗漏风险。该研究结果对于大型喷灌机的移动滴灌系统设计运行具有重要参考价值。