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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

为提升杨木的酶解发酵效率，该研究探究了酸-碱两段组合预处理对半纤维素、木质素的降解、纤维素保留以及后续发酵的影响；通过扫描电镜（scanning electron microscopy,SEM）、X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）和傅里叶变换红外光谱（fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR）对杨木进行表征分析，探究预处理对杨木表面形貌、组成成分和热稳定性的影响。对杨木进行两段HAc-NaOH组合预处理，第一段是采用1%HAc作为酸性催化剂在不同预处理温度（160～200℃）下进行预处理，第二段预处理则是以第一段预处理后样品为底物进行不同NaOH质量分数（0.3%～1.2%）的碱预处理。结果表明酸-碱两段预处理的效果优于仅一段酸预处理，在200℃HAc组合0.8%NaOH的两段预处理下获得的乙醇浓度为18.72 g/L，结合SEM、XRD和FT-IR分析发现预处理中半纤维素和木质素的脱除显著提升预处理杨木中纤维素含量，木质纤维致密结构被破坏，提高了酶对纤维素的可及性，也有助于提高后续乙醇发酵浓度。最后通过对葡聚糖、木聚糖、酸不溶性木素含量、木聚糖、酸不溶性木素去除率以及结构特性对乙醇得率的相关性进行分析，表明预处理样品中具有较低半纤维素/木质素含量和较高纤维素结晶度的预处理样品具有更强的发酵潜力。

针对西北地区干旱以及不合理的施氮和种植密度导致的冬小麦产量和水氮利用效率偏低的问题，探究垄膜沟播模式下冬小麦高产和水氮高效利用的最优氮肥密度管理措施。试验设置150 kg/hm~2(D1)、187.5 kg/hm~2(D2)、225 kg/hm~2(D3)3个密度梯度和180 kg/hm~2(N1)、270 kg/hm~2(N2)、360 kg/hm~2(N3)3个施氮水平（以N计），通过2 a(2021—2022年和2022—2023年)田间试验，研究氮密互作对冬小麦生理生长、干物质累积、产量、水分利用效率（water use efficiency,WUE）和氮利用效率（nitrogen partial factor productivity,NPFP）的影响。结果表明：与当地常规氮密处理（D1N3）相比，合理增大种植密度和减少施氮量可使提高抽穗期LAI，使最大干物质累积量和累积速率分别增大147.25%和65.29%。2 a产量均在D2N2处理达到最大，平均值11 911.93 kg·/hm~2，但2 a WUE分别在D2N2和D2N3达到最高，NPFP分别在D2N2和D3N1处理最高。通过拟合分析，2021—2022年冬小麦产量、WUE和NPFP达到最大值时所对应的种植密度与施氮量分别为195.92和260.82 kg/hm~2、200.51和249.80 kg/hm~2、195.92和187.35 kg/hm~2,2022—2023年分别为195.92和257.14 kg/hm~2、194.39和286.53 kg/hm~2、197.45和183.67 kg/hm~2。基于回归模型对产量、WUE和NPFP进行综合评价，最终确定种植密度180.45～190.04 kg/hm~2、施氮量201.66～256.67 kg/hm~2的组合模式为垄膜沟播冬小麦高产和水氮高效利用的氮密管理措施。研究结果可为西北地区冬小麦的高产高效栽培提供理论依据。

针对泵站机组运行引起的供排水穿堤管道振动问题，该研究提出一种磁流变阻尼器(magnetorheological damper,MRD)-谐调质量阻尼器(tune mass damper,TMD)有机融合(magnetorheological-tune mass damper,MRTMD)的主被动混合控制体系。利用基于线性二次型(linear quadratic regulator,LQR)最优控制算法，以结构响应加速度取最小为目标函数，优化得到主被动混合振动控制体系相关参数，以提高减振效率和稳定性。通过模拟泵站运行荷载与冲击荷载激励下的结构动力响应控制效果分析，探讨混合控制装置输出阻尼力的鲁棒性和减振效果。将MRTMD应用于穿堤管道工程，从时频域角度分析了所提出的主被动混合控制体系减振效率与有效减振频带范围，结果表明：MRTMD对结构振动耗能能力强，减振频带范围广，效果优于单一的TMD和MRD控制；针对穿堤管道结构振动响应的控制效果良好，加速度响应减振效率达到37.56%～38.07%，位移响应减振效率达到40.23%～41.38%；对机组主轴转动引起的转频、倍频等机械振动均可有效减弱，特别是对水流冲击、叶轮内形成的轴向漩涡造成的中低振动频率减振效果显著。该方法可为穿堤管道结构减振控制提供参考，保障穿堤管道结构安全运行。

由于对斥水性黏土的斥水稳定性缺乏认识，斥水土应用仅针对斥水干砂，而干砂的力学性质较差，应用范围非常有限。为充分扩展斥水土的应用范围，该研究用十八胺对吸附性较强的膨胀土进行斥水改性，并分析不同斥水度的松散膨胀土吸附水蒸气后的斥水稳定性，在此基础上进行5种膨胀土击实试样（亲水膨胀土、亲水膨胀土+亲水砂、亲水膨胀土+斥水砂、斥水膨胀土、斥水膨胀土+斥水砂）的水力稳定性研究。结果表明：水气吸附试验前不同斥水度（包括轻微斥水）的膨胀土在吸附稳定后都变成了极度斥水，且各测试点都均匀斥水。击实后的斥水膨胀土与斥水膨胀土+斥水砂试样，在较大的含水率变化范围内均表现出了斥水性。与其他试样相比，斥水膨胀土+斥水砂的水力性能最好，可使膨胀土的膨胀率从33.9%下降为3.45%，收缩裂隙度从18.75%下降为3.6%，与亲水膨胀土相比，斥水膨胀土的基质吸力与强度参数并没有出现明显的改变。膨胀土较强的吸附性及斥水团聚体的存在是斥水膨胀土产生特殊的斥水性与水力特性的主要原因。研究可为斥水性黏土在农业工程中的应用及推广提供思路，同时也为扩展斥水性土壤的应用范围提供相应的理论参考。

旋流器与管道所形成的同心环状缝隙空间会因其结构参数的变化而产生差异，空间结构的变化会对环状缝隙螺旋流流场产生影响，进而影响旋流器的起旋效率。为明确旋流器结构对环状缝隙螺旋流的影响，进行了结构参数（直径×长度）为70 mm×100 mm、70 mm×150 mm、60 mm×150 mm的3种旋流器所形成的同心环状缝隙螺旋流三维流速试验。试验结果表明：旋流器结构参数的变化并未改变环状缝隙螺旋流三维流速的整体分布规律，只是对轴向、径向和周向流速的大小和离散程度产生了影响，且旋流器结构参数的变化对径向、周向流速的影响较大。对于长度相同的两旋流器，直径由60 mm增大至70 mm后，各断面轴向、周向平均流速与流速波动增大，而径向平均流速降低，但流速波动增大；对于直径相同的两旋流器，长度由100 mm增大至150 mm后，轴向平均流速增大，而流速波动降低，径向、周向平均流速与流速波动均逐渐增大。旋流器直径对水头损失、起旋效率的影响要远大于长度，当直径由60 mm增大至70 mm后，水头损失与起旋效率均增大；在该试验条件下结构参数为70 mm×150 mm的旋流器起旋效率最高，即旋流器的较优结构参数为70 mm×150 mm。该研究成果可为旋流器的选型以及结构优化提供一定的参考。

为研究灌水器流道内泥沙颗粒淤积特性的影响因素，进一步降低物理堵塞发生的风险，该研究配置不同浓度（1.8、2.8、3.8 g/L）和不同粒径（0≤d <0.054 mm、0.054 mm≤d <0.075 mm、0.075 mm≤d <0.1 mm）的含沙水，进行全组合间歇滴灌堵塞试验，对含沙水灌溉下灌水器泥沙沉积特性进行分析并对灌水器内流态进行数值模拟研究。结果表明：灌溉结束后，经由边缝式迷宫灌水器输出的泥沙中，黏粒与砂粒比例下降，粉粒比例上升，即灌水器弯曲流道对小于0.002 mm和大于0.05 mm粒径的泥沙具有明显阻滞作用，流道内堵塞的泥沙集中在0.054～0.1 mm的中大粒径范围内。灌水器流道内部流线在主流区呈波浪状前进，主流区水流流速大于近壁区，中部转角处流速均偏大。沙粒易受上转角和下转角处产生的漩涡影响而沉降集中在漩涡中心及背水面。滞留在漩涡区内的泥沙颗粒是引起灌水器堵塞的主要因素。为减少灌水器堵塞风险，在设计优化时宜考虑减少直角、锐角区域以减少漩涡区的形成。研究为滴灌技术进一步推广和应用提供理论基础。

掌握耕地非粮化的时空演变特征及其碳排放效应，对于保障粮食安全和发展低碳绿色农业具有重要意义。研究以东部浙江省平原县桐乡市为例，运用遥感技术和GIS空间分析探讨耕地非粮化类型和时空演变特征，并采用生命周期评价法评估不同耕地非粮化类型的碳排放效应。研究表明：1）桐乡市2005—2020年耕地非粮化率由1.56%提升至7.50%，非粮化面积净增加2 464.74 hm~2，在空间上呈现团状集聚型格局，高值集聚区分布在西南远郊水网密布地区。2）耕地非粮化的坑塘养殖类型面积占比最大，其次为苗木种植和蔬菜大棚，2005—2020年耕地非粮化主导类型由苗木种植为主转变为多类型交错分布模式。3)2005—2020年桐乡市耕地非粮化导致的碳排放量由22 232.56 t增长至98 945.40 t，其中坑塘养殖对碳排放量的贡献最大，2020年达到83.7%；在空间上呈现西南远郊高值集聚、中部近郊低值环状分布的态势。在保障区域粮食安全的前提下，应结合不同非粮化类型的碳排放效应，分区域、分类别地实施耕地非粮化管控，实现耕地保护和低碳利用协同发展。

近年来遥感反演降水产品的时空分辨率不断提高，为估算区域尺度上具有空间连续性的降雨侵蚀力提供了另一种可能。但以往研究在应用遥感降水产品估算降雨侵蚀力时多忽略了其与站点观测数据间的差异和对其纠偏的可能性。该研究以广东省86个气象站2001—2020年的逐时降水资料估算的降雨侵蚀力为观测值，评估两套IMERG(integrated multi-satellite retrievals for GPM)遥感降水产品-GPM＿3IMERGHH(0.1°，逐30-min)和GPM＿3IMERGDF(0.1°，逐日)对广东省降雨侵蚀力的估算精度并量化偏差，再结合拟合纠偏确定基于遥感反演降水数据估算广东省降雨侵蚀力的最优方法。结果表明：这两套产品均不适宜直接估算降雨侵蚀力指标，不同时间尺度、不同方法直接应用时精度均较低，克林-古普塔效率系数（Kling-Gupta efficiency, KGE）小于等于0.51。但多年平均和极端次事件降雨侵蚀力与对应观测值间具有强相关性（皮尔逊相关系数大于等于0.78），具备纠偏的潜力。因此，该研究发展线性模型对IMERG估算结果进行纠偏，交叉验证结果表明纠偏后GPM＿3IMERGHH估算多年平均降雨侵蚀力（R因子）的KGE可达0.79,10年一遇EI_(30)的KGE可达0.64，优于采用站点日降水估算降雨侵蚀力并插值的精度（KGE分别为0.60和0.59），与采用站点小时降水估算降雨侵蚀力并插值的精度相近（KGE分别为0.77和0.66）。当前研究结果充分展示了遥感反演降水在土壤水蚀领域的应用潜力和前景。

针对远洋渔船问题信息的知识挖掘与分析任务中存在渔船安全知识提取深度不足、安全问题文本分类精度不够的问题，该研究在归纳中国沿海8省市远洋渔业管理机构和企业的约5 000条远洋渔船安全问题文本数据特征的基础上，提出一种整合文本分类、知识挖掘和共现网络分析技术的远洋渔船安全问题分析方法。首先，构建基于双向预训练语言模型与文本卷积神经网络的混合深度学习模型BERT-TextCNN(bidirectional encoder representations from transformers-text convolutional neural networks)，对渔船安全问题文本进行基于《开普敦协定》规定的精准主题分类。进一步利用基于主题的词频-逆文档频率算法TF-IDF(term frequency-inverse document frequency)，提取各主题下的关键渔船安全知识。最后，绘制渔船安全知识共现网络图，可视化分析各知识的分布规律及内在联系。结果表明，BERT-TextCNN模型对渔船安全问题文本的分类精度相较于BERT、Word2vec、Character embedding文本表示方法和DPCNN、BiLSTM-Attention、RCNN等6种神经网络的其他17种对比模型提升较为明显，准确率、宏平均召回率、宏平均F_1值分别达98.20%、98.02%、98.05%；基于主题的渔船安全知识挖掘方法可以展示远洋渔船安全工作的重点排序和关系网络图，涵盖渔船的机电设备、消防装置、救生设备、无线电通信等10类安全知识。该方法可为相关渔业管理人员提供高质量的渔船安全知识服务，对国内远洋渔业的安全管理效率、履约水平、智慧渔业工程的应用和发展有促进作用。

为减少长途冷链过程中大口黑鲈的品质劣变，该研究以鲈鱼样本为研究对象，以颜色、pH值、冰晶、质构特性、持水力、水分分布等为评价指标，探究了-20、-50、-80℃冷冻及-80、-50℃冻结分别联合-20℃储藏等5种不同冷冻方式对鲈鱼样本品质的影响规律。试验结果表明，相较于-20℃冷冻处理，-50℃和-80℃处理的鲈鱼样本相转变的时间分别缩短了37.5%和68.8%。就品质而言，虽然5种不同处理方式下鲈鱼样本的颜色、pH值、持水力、质构特性均出现下降的趋势，但-50℃、-80℃冷冻处理能有效地保持鲈鱼的冷冻品质，尤其以-80℃处理得到的品质最接近对照组。-50℃冻结联合-20℃储藏和-80℃冻结联合-20℃储藏无法有效保持冻藏期间鲈鱼的品质。各品质指标的相关性结果表明，低温冷冻储藏有效抑制了冷冻期间鲈鱼的水分迁移，从而减少了鲈鱼颜色的变化、延缓了pH值的变化、限制了冷冻期间冰晶体积的增加进而保持了持水性能与质构特性，有效抑制了冷冻期间鲈鱼样本品质的劣变。该研究表明超低温冷冻可以减少长途冷链过程中鲈鱼的品质劣变，可为提高水产品冷冻品质和冷冻技术的发展提供基础。

水稻是中国主要粮食作物之一，研究气候变化环境下降雨特征及其与水稻耗水之间的匹配关系，明晰水稻水分盈亏状况及旱涝易损特征，可为区域水资源配置规划与灌溉排水管理等提供重要依据。该研究以湖北江汉平原四湖流域为研究区域，基于5个气象站点1961—2020年逐日气象资料，利用Penman-Monteith公式、Mann-Kendall趋势检验、气候倾向率、空间插值分析等方法，分析了降雨量、水稻田间耗水量及水分盈亏指数时空分布特征，基于水分盈亏指数分析了水稻旱涝易损特征。结果表明：1）四湖流域多年平均降雨量为1 209.2 mm，且以35.1 mm/10a的平均速度显著上升，东南部降雨量及上升趋势均高于西北部；2）早、中、晚稻生育期多年平均降雨量分别为492.0、509.9和269.1 mm，早、中稻生育期降雨量分别以17.9 mm/10a和18.4 mm/10a的平均速度呈不显著上升趋势，晚稻生育期降雨量以-10.7 mm/10a的平均速度呈不显著下降趋势；3）早、中、晚稻多年平均田间耗水量分别为411.4、595.5和401.4 mm，中稻田间耗水量远大于早稻和晚稻，早、中稻田间耗水量分别以-5.54 mm/10a和-11.43 mm/10a的平均速度显著下降，晚稻田间耗水量以-1.52 mm/10a的平均速度呈不显著下降趋势；4）早、中、晚稻多年平均水分盈亏指数分别为0.22、-0.12和-0.31，早、中稻水分盈亏指数以0.06/10a和0.04/10a的平均速度呈不显著上升趋势，晚稻水分盈亏指数以-0.03/10a的平均速度呈不显著下降趋势，早、中稻水分盈余程度在增加，晚稻水分亏缺加剧；5）四湖流域早、中、晚稻干旱频率分别在10.0%～16.7%、28.3%～40.0%和51.8%～60.0%之间，晚稻最容易受干旱威胁。早、中、晚稻雨涝频率分别在1.7%～15.0%、1.7%～3.3%和0～1.7%之间，早稻更容易受雨涝威胁。总体上，四湖流域早稻发生旱涝灾害的频率较小（20.7%），中稻次之（37.0%），晚稻最容易受旱涝威胁（56.0%），水稻耗水与降雨匹配程度为：早稻>中稻>晚稻，要特别注意晚稻干旱缺水问题。

针对当前温室生产中传统能源系统能源利用率低、环境污染严重、运行费用高等问题，该研究设计了一种耦合太阳能与空气能利用的可再生能源系统，考虑设备季节性利用制定了4种不同的运行策略，并在典型日与全年两种维度上与传统系统进行了热力、环境、经济方面的对比分析。结果表明，典型日内系统一次能源节约率、二氧化碳减排率、运行费用节约率分别为24.67%、23.22%、17.04%。全年维度内策略1、2、3、4对应的一次能源节约率分别为60.23%、70.43%、70.53%、63.69%，二氧化碳减排率分别为222.90%、266.35%、269.56%、223.00%，运行费用节约率分别为227.12%、272.38%、302.56%、239.81%，投资回收期分别为2.51、2.35、2.21、2.09 a。该研究揭示了系统全年、典型日运行中的能量特性，证明了可再生能源系统在农业方面应用的可行性、优越性，与此同时也发现空气源热泵的运行时间长短及时刻差异是影响系统综合性能的重要因素，为面向温室的可再生能源系统的发展提供思路与参考。

畜牧业自动化管理面临的一个关键挑战是如何准确地检测大规模放牧养殖牲畜的种群，确定其数量和实时更新群体信息。牲畜规模化、自动化检测受环境场地等因素影响，当前目标检测算法经常出现漏检、误检等情况。该研究基于YOLOV5s目标检测网络设计了一种牲畜检测算法LDHorNet(livestock detect hor net)，参考HorNet的递归门控卷积设计了HorNB模块对网络模型进行改进，以提高检测算法的空间交互能力和检测精度。然后在网络结构中嵌入CBAM(convolutional block attention module)注意力机制，以提高小目标的检测精度和注意力权重，并利用Repulsion损失函数提高目标检测网络的召回率和预测精度。试验结果表明，所提出的LDHorNet算法的精准率、召回率分别为95.24%、 88.87%，平均精准率均值mAP＿0.5、 mAP＿0.5:0.95分别为94.11%、 77.01%，比YOLOv5s、 YOLOv8s、YOLOv7-Tiny精准率分别提高了2.83、2.93和9.79个百分点，召回率分别提高了6.66和4.95、13.42个百分点，平均精准率均值mAP＿0.5:0.95分别提高12.46、5.26和20.97个百分点。该算法对于小目标和遮挡场景下的牲畜检测效果优于原算法与对比算法，表现出良好的鲁棒性，具有广泛的应用前景。

紫色土是一种广泛分布于三峡库区的农业土壤，易在降雨-蒸发循环作用下产生干缩裂隙，严重影响土壤的水力和力学性能，并加剧水土流失等自然灾害的发生。几何尺寸是影响紫色土裂隙发育的主要因素，基于响应面设计对13组不同厚度和直径的紫色土泥浆试样开展室内干燥试验，利用数字图像处理技术和形态学算法进行裂隙形态参数的定量表征。结果表明：1）几何尺寸对干缩裂隙的面积率、长度密度、平均宽度密度和分形维数影响极显著。厚度是影响裂隙面积和形态不规则性的主要因素，而直径对裂隙长度和宽度发育的影响较厚度更加明显。并且直径和厚度对裂隙率、平均宽度密度及分形维数存在交互影响作用；2）裂隙形态主要呈“T”型，含少量“I”和“Y”型，厚度越小，裂隙分布越密集，裂隙网络越不规则。直径越小，裂隙网络越单一，裂隙朝着土体边缘分布。单根裂隙面积占比的概率密度随着裂隙面积的增大呈指数型衰减，频率分布符合Expdec函数曲线形式；3）裂隙发育存在明显的几何尺寸效应，其平均开裂应力随着直径的增大以幂函数曲线形式减少，厚度的增大将削弱直径对平均开裂应力的几何尺寸效应。研究结果对三峡库区紫色土裂隙形态和发育机制的认识具有一定参考意义。

为实现中早期霉心病苹果的有效剔除以提高苹果的整体品质，该研究利用近红外光谱技术对苹果霉心病进行快速无损检测，从光谱和分类模型两方面探究光源光斑直径对苹果霉心病检测的影响。在30、50及70 mm光源光斑直径条件下采集了苹果样本的透射光谱，分析不同光源光斑直径下健康苹果和霉心病苹果的光谱差异，然后应用支持向量机（support vector machines,SVM）和粒子群算法优化-最小二乘支持向量机（particle swarm optimization-least squares support vector machine,PSO-LSSVM）方法建立苹果霉心病的分类模型，并对不同光源光斑直径下的分类模型性能进行对比。在此基础上，采用竞争自适应重加权采样（competitive adaptive reweighted sampling, CARS）方法筛选特征波长变量并建立分类模型。结果表明，30 mm光源光斑直径对苹果霉心病的检测效果最好，建立的SVM和PSO-LSSVM分类模型性能均最优。30 mm光源光斑直径下，最优PSO-LSSVM模型的预测集的灵敏度、特异度和正确率分别为89.5%、95.5%和92.7%。CARS-PSO-LSSVM分类模型性能比全波段的分类模型性能略有下降，预测集的灵敏度、特异度和正确率分别为89.5%、90.9%和90.2%，但建模变量数仅占原波长变量数的4.2%，有效地简化了分类模型。该研究为苹果霉心病的快速无损高精度检测提供技术支撑。

紫色土结构松散、具高生产性，但具有较弱的抗侵蚀能力，侵蚀后表现出土壤干密度减小、细颗粒流失严重等现象，影响其持水特性。为探讨紫色土降雨侵蚀后土壤持水特性的变化，该研究选取砂质黏性紫色土在降雨条件下最易变化的3组粒组（>0.250～0.500、>0.075～0.250、0～0.075 mm），开展广义吸力范围内粒组缺失的土-水特征曲线（soil-water characteristic curve,SWCC）试验，分析粒组缺失对砂质黏性紫色土持水特性的影响。结果表明：1）粒组缺失会降低土体持水特性，在边界效应区和过渡区最为明显，残余区影响较小。缺失粒组质量分数与进气值和残余含水率呈反比；2）使用粒径参数（限制粒径、平均粒径、中值粒径、有效粒径）表征土体级配状况，建立土体级配曲线与SWCC特征值的关系，发现除有效粒径，其余参数均与进气值和残余值呈线性反比关系；3）使用Fredlund-Xing模型对不同方法所得数据进行拟合，发现使用单一试验方法所得数据结果拟合优度较高，但SWCC明显偏离其余试验数据点。提出获得准确的紫色土全吸力SWCC仅需确定吸力最大值，并引入3种评价指标进行验证，拟合结果表明，此方法可有效缩短SWCC试验周期，为SWCC在三峡库区紫色土地区的工程运用提供了可靠的思路。