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。

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。

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。

食品气调枕形包装被广泛用于农产品的贮藏、运输和消费全流程，尽管工厂广泛使用的现代包装机械和人工检验手段减小了漏气风险，但是封口缺陷、贮藏和运输中的挤压、人工检验时的人为差错等造成漏气甚至瘪袋的情况时有发生，变质的袋内食品既影响了消费者身体健康又导致厂商声誉受损。该文针对食品气调枕形包装的漏气检测问题，提出了一种基于多维视角融合的Vision Transformer漏气检测方法（multi-dimentional fusion vision transformer, MdF-ViT）。通过包装袋的主视角、侧视角和俯视角的融合，提取3个视角包装袋轮廓特征，综合判断包装袋形变量，完成对枕形包装的漏气检测。对样本A、样本B、样本C的测试结果表明，该种模型准确率均达到97.5%,F_1值分别达到97.6%、97.6%和97.4%。该研究提出的模型可以有效应用于工厂生产并节约成本。

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。

针对秸秆和根茬直接还田导致作物土传病害重发和频发问题，采用自主设计的可控燃烧热触杀装备进行了试验研究，分析了不同运行工况下装备内的温度分布规律、热触杀后土壤中病原真菌与细菌的灭杀率及作物植株发病程度。结果表明：当进料速度为360～1 800 kg/h时，装备可实现热触杀温度(117～167 ℃)和送风温度(62～172 ℃)的有效调控，炉膛内沿程烟气温度分布呈先增大后减小趋势，稳定燃烧时炉膛最高温度可达479 ℃，可保证燃烧效率持续处于较高水平。土壤中细菌比真菌的耐温性更强，117 ℃下细菌和真菌的灭杀率分别为53.33%和33.33%，132 ℃以上时两者的灭杀率均达到86%以上，167 ℃下可实现深度灭杀。与对照组相比，秸秆与根茬燃烧高温热触杀后田间玉米植株根部病情指数降低了34.1，该研究对实现作物连作土传病害的绿色防控具有重要意义。

针对中国（云南）低纬高原蔗区甘蔗产业高质量发展受限于不同生态条件下的甘蔗生产潜力缺乏系统评估的问题，该研究基于低纬高原不同生态蔗区17个代表站点1981–2010年的气象资料，采用大田试验数据统计结合APSIM(agricultural production systems simulator)作物模型模拟的方法，分析了典型播期充分灌溉和雨养条件下甘蔗主栽品种的蔗茎产量和糖分差异，并对不同水平的甘蔗生产潜力进行了系统评估。结果表明，无论在灌溉模式还是雨养模式下，不同生态蔗区的甘蔗生产潜力和产量差均存在差异，特别是半湿润蔗区的灌溉模式与雨养模式之间产量差异显著（P<0.05），增产潜力大；典型春播种植模式下，湿润区的潜在产量为123.1～134.6 t/hm~2，半湿润区的潜在产量为99.3～132.7 t/hm~2，当前农户平均单产已达72.0 t/hm~2，仍有25.2%～45.4%的蔗茎增产潜力，7.4%～11.1%的糖分增产潜力，以及25.5%～49.7%的蔗糖增产潜力。蔗区生态气候、播期水氮管理优化和良种推广是影响和提升甘蔗生产潜力的重要因素。在生态气候上，湿润蔗区降雨充足，灌溉模式与雨养模式之间的潜在产量差小，进行补充灌溉对蔗茎产量的增产效果不明显，还会降低蔗茎糖分，适合采用雨养模式为主，注重高产稳产的种植策略；半湿润蔗区降雨不足，灌溉模式与雨养模式之间的潜在产量差大，灌溉模式较雨养模式增产增糖效果明显，适合采用节水灌溉为主，注重高糖高效的种植策略。在播期和水氮优化上，春植蔗生育期长度适中（360 d），水氮需求适中（施氮120 kg/hm~2，湿润区灌水656 mm，半湿润区灌水970 mm），远低于秋植蔗的生育期时间（480 d）和水氮需求（施氮240 kg/hm~2，湿润区灌水964 mm，半湿润区灌水1 342 mm），但仍可获得较高的产量（122～133t/hm~2），因此，以春植蔗为主的播期和水氮优化种植模式在低纬高原蔗区被广泛接受，是促进甘蔗产业提质增效的有效措施。在良种推广上，云蔗05-51产量表现突出，在湿润蔗区和半湿润蔗区均可作为主推品种；桂柳05-136糖分表现突出，可作为湿润蔗区的主推品种。研究结果为低纬高原蔗区甘蔗产业可持续发展特别是节水抗旱栽培提供依据。

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。

种养结合系统是实现养殖业和种植业可持续发展的重要途径。水热技术可以转化畜禽粪污生产生物原油、生物炭、水相产物和气体产物，分别具有燃料、土壤改良、农用杀菌剂和温室气体肥料应用潜力，以粪污水热资源化为核心构建的高效种养结合系统有助于提高土地对畜禽粪污的消纳能力、构建生态可持续的绿色循环农业，实现畜禽粪污资源化利用、种植业和养殖的协同高效发展。该研究基于国内外近十余年的研究，系统综述了粪污水热资源化产物在种养结合生态循环农业模式中的作用和应用潜力，论述了畜禽粪污水热转化生物原油在农业内燃机中作为燃料的研究现状，阐述了水相产物作为潜在的农用杀菌剂在作物病害防控中的作用，梳理了畜禽粪污来源水热炭在转化机理、理化特性和还田应用中的研究进展，分析了气相产物中的组分和用于温室种植的潜力。在此基础上总结了以粪污水热资源化为核心的高效种养结合系统面临的主要挑战，并对水热资源化产物农业循环应用的研究方向进行展望。研究为畜禽粪污水热资源化产物的高值利用和高效种养结合系统研究提供理论参考。

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。

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。

为促进玉米秸秆全价值利用，该研究以中国知网（CNKI：China National Knowledge Infrastructure）数据库和Web of Science(WOS)核心数据库作为数据来源，利用知识图谱可视化软件，绘制玉米秸秆利用领域的知识图谱，以便全面了解玉米秸秆利用领域的研究现状和发展趋势，总结其面临的主要问题，并在此基础上深入挖掘分析玉米秸秆利用关键共性技术。玉米秸秆利用研究大致可分为1990—2007年及2008—2022年两个阶段。在后一阶段，各研究团队逐渐构成以肥料化、饲料化为主，燃料化为辅的玉米秸秆利用研究体系。经文献梳理发现，玉米秸秆利用研究大致经历了3次阶段性热点迁移，每次变化时长约为10a；中国玉米秸秆利用研究已取得较多成果，主要集中在秸秆还田和生物质能源生产方面；通过对知识图谱综合分析发现，玉米秸秆利用的热点方向包括生物质能源生产、土地改良和保护、畜牧业发展和饲料生产。最后，知识工程和归纳法分析结果表明，玉米秸秆利用技术仍存在收运不及时、还田质量低、秸秆制饲料技术不成熟、能源化技术成本高和附加值低等瓶颈。故在农业废弃物资源化利用这一国家重大需求驱动下，该文主要关注并分析了未来研究应重点聚焦的13项玉米秸秆全价值利用关键共性技术。该研究可为促进我国玉米秸秆全价值利用提供参考。

为解决白萝卜机收过程中因缨叶聚拢不全导致损失率与损伤率高、切头合格率低等问题，该研究依据白萝卜缨叶物理力学特性，设计了一种白萝卜缨叶聚拢装置，可以实现白萝卜缨叶从田间自然“半散开”状态聚拢成束，利于后续拔取作业。构建白萝卜缨叶聚拢装置运动学模型，确定“拢缨速比”的取值范围；构建装置结构参数和前进速度、拢缨速比及作业姿态等运动参数及拢叶机构倾角对缨叶聚拢性能影响的数学模型，并求解出各因素优选区间。以缨叶聚拢成功率、缨叶破损率为评价指标，开展三因素三水平正交组合试验，依据响应面法分析各因素对二者的影响效应，并对模型进行优化。试验结果表明：缨叶聚拢成功率影响显著性顺序为前进速度、拢缨速比、拢叶机构倾角；缨叶破损率影响显著性顺序为拢缨速比、拢叶机构倾角、前进速度；最优参数组合为：前进速度0.4 m/s、拢缨速比3.9、拢叶机构倾角86.3°。在最优参数组合下开展台架试验验证，结果表明：缨叶聚拢成功率、缨叶破损率分别为92.04%、8.81%，满足拔取式白萝卜联合收获机缨叶聚拢需求。研究结果可为白萝卜收获机械的设计提供参考。

通过灌溉对作物根区土壤水盐环境进行适时适度的调控是促进新疆绿洲农业可持续健康发展的重要举措，其中最为关键的一环当属灌溉制度尤其是灌水定额的优化。为了提高灌水控盐效率，该研究以新疆沙湾市膜下滴灌盐碱棉田为研究对象，以当地传统灌溉制度为对照，在基于作物水分亏缺指数（plant water deficit index，PWDI）评估并实施智能灌溉的基础上开展了2 a（2021与2022）田间灌水控盐试验，通过设置不同的盐分淋洗系数（2021年：1.0与2.0；2022年：1.0、1.4、1.8、2.2与2.6）探讨灌水定额对土壤水盐运移与棉花生长以及水分吸收利用的影响。结果表明，在固定PWDI阈值（评估值超过阈值时开启灌水）的情况下，在一定范围内随着盐分淋洗系数的增大，灌水定额增加，灌水周期延长，灌水总量增大，更多盐分被被淋洗到根区下部甚至根区以下，从而改善根域水盐环境，减轻水盐胁迫，促进棉花生长并增产，但灌溉水利用效率呈缓慢下降趋势。然而，当盐分淋洗系数（灌水定额）增大到一定程度时，长期优越的根域水盐环境导致棉花徒长，即营养生长旺盛而生殖生长迟滞，灌水周期缩短，灌水总量急剧上升，产量不再增加反而有下降趋势，灌溉水利用效率显著降低。综合考虑盐分淋洗、棉花生长与产量以及水分利用效率，当试验区PWDI阈值取为0.5时建议对应的盐分淋洗系数取为2.2。该研究可为新疆盐碱棉田高效生产以及绿洲农业可持续健康发展提供理论依据与技术支撑。

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。

长距离供水工程的安全稳定运行离不开水锤防护，然而传统的水锤计算模型和分析方法忽略了泥沙颗粒影响。该研究基于浆体水锤波速公式和管路当量摩阻公式构建特征线方程进行数值计算，并通过水库-管道-阀门系统（RPV）关阀水锤试验的压力数据进行模型验证；结合单向塔边界数学模型，探究了泥沙颗粒参数对某工程输水管路单向塔水锤防护效果的影响。结果表明：无防护掉电时，含沙工况下泵后的降压波幅值更大，较清水多出1.22m；含沙水管路沿线的最小内水压力均低于清水，差值最大为1.18 m。采用清水单向塔防护方案，除部分颗粒参数条件外（含沙量<10 kg/m3，颗粒直径=0.01mm），含沙管路沿线均会出现负压；其内水压力最小值随着颗粒直径和含沙量的增大而减小，最低可达-2.41 m。在给定的颗粒参数范围内，提出满足工程防护需求的含沙水单向塔防护方案，其塔高较清水方案需要提高4 m。相关研究成果可为高含沙流域长距离供水工程的水锤防护设计提供一定的参考。

固液两相流条件下半开式叶轮离心泵中颗粒冲击、泄漏涡发展和颗粒轨迹之间存在紧密交互作用,导致过流部件的磨损行为复杂多变。该研究结合双向耦合欧拉-拉格朗日方法和颗粒磨损Finnie模型,对不同颗粒体积浓度下半开式叶轮离心泵固液两相流场进行求解,分析了颗粒体积浓度对泄漏涡结构特征、颗粒运移轨迹和磨损特性的影响,揭示了颗粒体积浓度、叶顶间隙泄漏涡和过流部件表面磨损规律的关联机制。结果表明:随着颗粒体积浓度的增加,颗粒的频繁撞击加剧了叶片压力面进水边和后盖板磨损程度,叶片吸力面出水边的磨损范围向进水边方向延伸;颗粒体积浓度小于1%时,颗粒的轴向运动和叶顶间隙泄漏涡的阻碍作用导致颗粒易与叶片前缘靠近叶根处和吸力面出水边靠近叶顶的区域发生撞击,诱发严重磨损,且呈现点状磨损;当颗粒体积浓度大于3%时,叶轮后盖板的整体磨损强度大于叶片,颗粒体积浓度的增加造成流入叶顶间隙层的颗粒数增加,颗粒对叶顶间隙泄漏涡的冲击导致涡流的破碎、分离、再融合,加剧不稳定流动,泵的扬程和效率均明显下降。该研究可为固液两相半开式叶轮离心泵优化设计和安全稳定运行提供理论参考。

确保粮食安全是中国治国理政的头等大事，当前耕地非粮化对粮食生产产生严重影响。该研究以关中地区为例，研究耕地显性非粮化、隐性非粮化的时空变化及对粮食产量的影响。结果表明，关中地区耕地显性、隐性非粮化程度在加剧。2000—2010年、2010—2020年显性非粮化面积占2010年、2020年耕地面积的比例分别为5.19%、29.10%,2000年、2010年、2020年隐性非粮化面积占当年耕地总面积的比例为51.69%、55.07%、66.69%。耕地显性、隐性非粮化导致的粮食损失量呈增加趋势，且隐性非粮化导致的粮食损失量远大于显性非粮化。2000—2010年、2010—2020年，显性非粮化导致的粮食损失量占2010年、2020年粮食产量的平均值为0.10、0.74。2000年、2010年、2020年隐性非粮化导致的粮食损失量与当年粮食产量的比值的平均值分别为1.37、1.16、1.95。基于此，在当前缺少耕地隐性非粮化有效治理措施的情况下，亟需进行耕地隐性非粮化治理政策措施的研究与制定。耕地隐性非粮化的根本原因是粮食种植的收益低，应当加大种粮补贴力度，通过补贴弥补粮食种植收益低的短板，以提高农民的粮食生产积极性。

针对玉米繁种阶段亲本种子播前分级效率低、筛面自净效果差的问题，该研究提出一种变幅振动筛分方法，并设计了种子分级振动筛装置，对驱动机构和自净清筛装置进行设计与分析。在喂入量2.5 kg/s的条件下，以京科968玉米种子为试验对象，以分级合格率、作业时间和卡种数量为试验指标，通过四因素（进料口高度、振幅、振动频率和筛面倾角）三水平Box-Behnken试验，建立各因素与试验指标间的回归模型，并对参数进行优化。结果表明，影响变幅振动式分级装置分级合格率的主次因素顺序为振动频率、筛面倾角、振幅和进料口高度，影响作业时间的主次因素顺序为振动频率、振幅、筛面倾角和进料口高度；卡种数量具有较大的随机性，当振幅和振动频率都较低时，筛面卡种数量急剧增多，自净效果极差。最优参数组合为进料口高度19 mm、振幅5 mm、振动频率8.25 Hz、筛面倾角7°，模型优化预测结果为分级合格率88.04%，作业时间40 s。在最优条件下的验证试验结果为分级合格率89.55%、作业时间39 s，平均卡种数量8粒，与预测结果基本一致，较等幅振动式分级装置的分级合格率提高3.25个百分点，作业时间减少4 s，平均卡种数量减少2粒，作业性能优于等幅振动式分级装置。分级装置分级效率达0.33 t/h，各项指标均满足相关设计要求。研究结果可为繁种阶段种子分级装备的设计提供参考。

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。

针对非结构化环境中采摘机器人缺少足够环境信息的问题，该研究提出了一种用于机器臂避障和路径规划的果实与枝条检测和三维重建方法。采用MobileNetV2取代传统DeepLabV3+主干特征提取网络Xception，并在特征提取模块引入了坐标注意力机制，通过改进网络对采集的RGB图像进行目标检测，并将检测到的火龙果和枝条语义掩膜转换成三维点云。提出一种基于非线性最小二乘法的椭球体拟合方法用于重建火龙果，用有限数量的AABB包围盒获取不规则的枝条的三维空间位姿信息。测试表明，改进后模型的平均交并比（mean intersection over union，mIoU）和平均像素精度（mean pixel accuracy，mPA）分别达到95.59%、98.01%，相较原模型分别提升2.57个百分点和1.44个百分点；平均推理时间和模型内存占用量分别降至94.74ms和22.52MB，分别仅为原模型的59%和11%。三维重建试验表明，火龙果果实重建的短轴尺寸和深度距离的平均绝对误差分别为0.44和2.04mm，枝条重建的样本标准差在各坐标轴上均小于10mm。结果证实了该研究方法可以有效地重建火龙果果实和枝条，可以为火龙果采摘机器人的采摘路径规划避障提供基础。

南方丘陵灌区因其地势起伏、塘堰众多，为农田灌溉储水、用水提供了便利，导致灌区水循环路径复杂、不同系统水量交换不清晰、回归水重复利用无法定量计算。为了探明灌区水循环规律，通过2 a(2021—2022年)现场观测试验，对水田、塘堰和沟道分别构建水量平衡模型，提出“首尾比较法”来复核田间灌溉水量，区分了回归水重复利用的发生场所，分生育期评价水循环规律和回归水重复利用程度。结果表明，通过水田水量平衡公式并结合DRAINMOD模型计算的田间灌水量，2 a的结果与塘堰、沟道和渠道灌溉实测值之和的相对误差分别4.65%和-2.74%，表明“首尾比较法”复核灌溉水量较为可靠。在田间灌溉水不同来源中，渠道直灌、沟道、塘堰分别占9.77%、71.81%和18.42%。由于灌溉需求，整个生育期塘堰消耗了82.73%的初始蓄水量，渠道补给、降雨、沟道来水分别补充了38.15%、29.98%和14.60%。塘堰回归水重复利用率全生育期呈逐渐减小的趋势，沟道是回归水重复利用的主要场所，且回归水重复利用率是塘堰的2倍（80.86%）。渠道灌溉水初次分配仅有29.44%进入田间，但是塘堰和沟道二次分配使得至少72.10%的渠道水进入田间。南方丘陵灌区塘堰和沟道水循环受人类活动影响严重。灌区管理者“补给塘堰为主、直灌田间为辅”的灌溉策略符合农民需求、实际灌溉效率较高。

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。

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。

为探索草莓根区加热的最适温度及施肥浓度，该研究设置3个根区温度水平（不加温（8 ℃）、16、22 ℃）和 3个肥料浓度水平（0.5、1.5、2.5 g/L），共计9个处理。分析了根区温度和肥料浓度协同作用下对草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用效率的影响。结合层次分析法和CRITIC 客观赋权法，运用优劣解距离法对各处理进行基于草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用效率的综合评价。结果表明：1）采用根区加温对设施草莓生长有促进作用。在采摘第3茬果实时，加温到16 ℃和22 ℃的处理下可以采摘的草莓植株数量相较于不加温处理明显增加。2）肥料浓度对草莓生长综合评分的影响要大于根区温度。高肥料浓度（2.5 g/L）会降低草莓产量，中肥料浓度（1.5 g/L）不仅能增加单果质量，还能提高肥料偏生产力和水分利用率，具有更好的经济效益。3）基于TOPSIS 综合评价建立了设施草莓生长综合评价体系，得出评分最高的处理为T5处理（16 ℃，1.5 g/L）。通过寻找最优区间，结果发现根区温度在13.10～18.47 ℃，肥料浓度在1.43～1.87g/L时，设施草莓生长效果较好。该研究结果可为设施草莓冬季及早春的温度和肥水管理提供理论依据。

水利云模型研究仍处于起步阶段，缺乏水循环模拟、水资源配置云模型服务平台。该研究构建水循环模型、水资源多目标优化配置模型，采用模块化建模方式，以模型库为核心，基于B/S开发架构，设计研发多模型云服务平台，实现两个模型的双向耦合，并以渭河流域陕西段为例，构建渭河流域陕西段水循环模拟与水资源多目标配置云模型服务平台，模拟分析研究区水循环演变规律，开展规划水平年水资源多目标优化配置研究。结果表明：1）状头以上率定期和验证期的相对误差分别为-4.32%和-1.62%，月平均径流Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.80和0.82，林家村—咸阳率定期和验证期的相对误差分别为-4.96%和-1.71%，月平均径流Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.79和0.81，云模型服务平台的水循环模型较好地刻画了径流变化过程；2）调用云模型服务平台的水资源配置模型，利用遗传算法（NSGA）-Ⅲ、群体多属性决策模型筛选出渭河流域水资源合理配置方案，2025年需水量63.35亿m~3，供水量为58.30亿m~3，缺水5.05亿m~3，缺水率为7.97%。研究成果可为渭河流域智慧水利建设、水资源精细化配置提供技术参考和借鉴。

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。

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。

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。

为了降低空气源热泵干燥过程能耗，研究了空气源热泵干燥能耗特性，采用多元线性回归模型（multivariate linear regression model, MLRM）和BP神经网络（back propagation neural network, BPNN）模型来预测干燥工艺能耗。在分析干燥能耗影响特征参数的基础上，提出将干燥工艺过程进行切分处理的方法以降低数据获取难度。选取烘房设定温度、烘房设定湿度、烘房初始温度、烘房初始湿度、环境平均温度、环境平均湿度、物料质量和初始含水率8个特征参数作为模型输入，能耗和物料结束含水率作为模型输出。使用MLRM模型、BPNN模型和其他机器学习模型进行能耗预测，MLRM模型对能耗拟合的决定系数为0.739，对物料结束含水率拟合的决定系数为0.931;BPNN模型使用Sigmoid函数作为激活函数时对能耗拟合的决定系数最高，为0.828，使用Identity函数作为激活函数时对物料结束含水率拟合的决定系数最高，为0.942，拟合效果优于其他机器学习模型，能够满足实际生产需求。以复水豌豆为干燥对象设计加载物料65 kg、持续时间4 h的完整变温变湿干燥工艺进行验证试验，结果表明：试验总能耗为15.066 kW·h,MLRM模型和BPNN模型的预测总能耗分别为14.476 kW·h、15.183 kW·h，预测精度分别为96.08%、99.23%；试验结束含水率为8.541%,MLRM模型和BPNN模型的预测结束含水率分别为9.560%、8.889%，预测精度分别为88.07%、95.93%。该研究提出了一种使用MLRM模型和BPNN模型对空气源热泵干燥能耗进行分段精准预测的有效手段，对于优化干燥工艺和降低干燥能耗具有实际意义。

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。

目前国内苹果基本采用人工采摘方式，随着劳动力资源短缺以及机械自动化技术的迅速发展，利用机器人采摘替代人工作业成为必然趋势，开发苹果采摘机器人用于果园收获作业具有重要意义。由于苹果采摘作业环境复杂，严重制约了采摘自动化的发展。目标识别、定位与果实分离是苹果采摘机器人的关键技术，其性能决定了苹果采摘的效率及质量。该文概述了具有市场化前景的苹果采摘机器人发展和应用现状，综述了在复杂自然环境光照变化、枝叶遮挡、果实重叠、夜间环境下以及同色系苹果的识别方法，介绍了多种场景并存的复杂环境下基于深度学习的苹果识别算法，遮挡、重叠及振荡果实的定位方法，并对采用末端执行器实现果实与果树的分离方法进行了分析。针对现阶段苹果采摘机器人采摘速度低、成功率低、果实损伤、成本高等问题，指出今后苹果采摘机器人商业化发展亟需在农机农艺结合、优化识别算法、多传感器融合、多臂合作、人机协作、扩展设备通用性、融合5G与物联网技术等方面开拓创新。

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。

作物光谱红边参数与叶绿素含量密切相关，是作物生长发育和营养状况的指示器。基于红边参数构建叶绿素含量探测模型是大尺度监测作物长势的有效方法。为提升冬小麦叶绿素含量探测精度，构建适用于不同生育期和施氮水平条件的叶片叶绿素相对含量（chlorophyll content, CHL）估算模型。该研究通过4 a大田试验，获取冬小麦4个关键生育期（拔节期、抽穗期、开花期和灌浆期）和3种施氮水平条件下的冠层光谱反射率和叶片CHL。系统比较和评估了47种光谱红边参数对CHL的敏感性，同时采用逐步选择红边参数相对重要性提升了随机森林机器学习模型估算冬小麦CHL的精度。结果表明：光谱红边参数对CHL的敏感性受到冬小麦生育期和施氮水平的影响，在单一生育期中的最佳红边参数与CHL的决定系数R~2在0.39和0.89之间。全生育期中最佳红边参数为NDDRmid，与CHL的决定系数R~2为0.76。灌浆期敏感性最高，红边参数REPRpi、NDDRmid、RVI2、RVI4、RVI5、RVI6、NDRE、RVI12和RVI13与CHL的决定系数都高于0.80，红边参数RVI5与CHL的决定系数R~2为0.89。单一施氮水平条件下敏感性最佳的红边参数与CHL的决定系数在0.75和0.81之间。在N1和N2条件下，最佳红边参数为NDDRmid。在N3条件下RIDRfd与CHL的决定系数最高，R~2为0.81。在所评估的光谱红边参数中，NDDRmid、RVI5、RVI12和DIDA在单一生育期和施氮水平条件下都表现出较高的相关性。逐步选择相对重要性红边参数特征优化随机森林模型提升了CHL的估算精度，全生育期中最佳估算精度为R~2=0.80和RMSE=4.25。不同生育期和施氮水平条件下，红边参数DIDA和RVI13都作为随机森林模型的重要特征。研究结果揭示了光谱红边参数在不同生育期和施氮条件下估算冬小麦CHL的潜力，同时也为基于红边参数特征的其他类型农作物叶绿素含量探测研究提供了参考。

河道内鱼类上溯路径不唯一，聚集位置更是难以预测，对鱼类上溯行为进行有效引导有助于提升过鱼设施进口的效率。为此，该研究提出了一种导鱼堰的概念和设计方法，结合姚家坪水电站的过鱼设施，利用流场三维数值模拟、鱼类洄游（active fish migration,AFM）模型和实鱼试验对导鱼堰的效果进行评估。结果表明：姚家平水利枢纽工程的导鱼堰上下游水面落差为0.36～0.40 m，过堰水流流速可达1.5～2.8 m/s，形成阻鱼的屏障，并在导鱼堰下游侧形成了诱导鱼类向集鱼渠进鱼口游动的唯一低流速上溯通道，鱼类聚集点趋于唯一，验证了导鱼堰方案的合理性。利用鱼类洄游模型对导鱼堰的导鱼效果进行预测，结果表明，下游高水位和低水位2种工况下，90%以上的鱼类游动路径均表现出相似的规律，鱼类沿河道右岸和导鱼堰下游侧的低流速通道上溯，并最终聚集在集鱼渠的进鱼口处。放鱼试验中试验个体全部进入集鱼渠，结果进一步证实导鱼堰可以有效引导鱼类游动路线，并在集鱼渠进鱼口处形成唯一的聚集区。本文提出的导鱼堰丰富了生态水工建筑物的形式，可为过鱼设施进口的水力设计及下游河道的局部整治提供参考。

为明确人工光环境下后备母猪的适宜光照强度，该研究搭建了一套猪舍光环境偏好性选择系统，以LED白光（400～700 nm）为人工光源，设置4种光照强度（40、100、350、1 200 lx），每7 d为一个周期对单元猪舍对应的光照方案进行调整，光照时长16 h，以24头二元杂交后备母猪为试验对象，进行了为期28 d的试验，探究后备母猪对人工光环境光照强度的偏好性选择规律。结果表明，在猪只数量的时空分布方面，相较于40、350、1200 lx，后备母猪在开灯期间表现出对100 lx光照强度的显著性偏好（P<0.05），占整体数量29.33%±1.14%；猪群对其余3种光照强度的偏好呈现明显的节律性，表现为开灯后和关灯前3 h对40 lx光照强度的偏好显著高于350、1 200 lx(P<0.05)；在猪只活跃度方面，开灯后的前6 h，较强光照组（350 lx:37.97%±3.47%和1 200 lx:35.42%±4.04%）的猪只活跃度显著高于较弱光照组（40 lx:27.90%±8.44%和100 lx:23.94%±3.79%）；在猪只采食方面，较强光照（350、1 200 lx）组后备母猪的饲料消耗量和采食时长均高于较弱光照组（40、100 lx）。由此，建议后备母猪舍的照明制度中设置一定的光照过渡阶段，以100 lx光照强度为主，开灯后和关灯前3 h使用40 lx较弱光环境避免刺激，此外，可在09:00—11:00增加2 h较强光照（350 lx）增加猪只活动量。该研究结果可为后备母猪舍光环境精准调控提供理论参考依据。

移动式量水槽较固定式具有不易淤积、可移动多处重复使用等优点，流线型外形的量水槽水力性能好，量水槽的扩散段对水力性能影响大，然而当前还缺乏扩散段的设计原理与方法方面的研究。为了研究量水槽结构型式对水力特性的影响，为流线型量水槽结构设计提供理论指导，该研究建立D40U型渠道模拟模型，其后用FLOW-3D对35、45和55 L/s流量下的半椭圆+半椭圆、半椭圆+抛物线、半椭圆+圆弧、半椭圆+Myring曲线和鱼形量水槽进行模拟，结合原型试验验证数值模拟效果，进而探讨扩散段设计原则与方法。最后基于isight平台对水力性能较好的半椭圆+ Myring曲线和鱼形量水槽进行结构优化。结果表明，45 L/s流量下数值模拟与试验水深相对误差为0.1%~1.3%，上游、喉口和下游断面流速相对误差分别为0.19%~6.63%、0.06%~6.15%和0.02%~6.22%，模拟结果精度高。5种量水槽上游佛汝德数均小于0.5，最大壅水高度为5.71 cm，均满足测流精度和渠道安全要求。其中，半椭圆+Myring曲线量水槽水头损失和壅水高度最低，半椭圆+半椭圆量水槽临界淹没度最高，佛汝德数最小。量水槽扩散段设计原则为：在略微减少临界淹没度的条件下，扩散段前半段设计为曲率较大的曲线，以降低上游壅水高度；后半段设计为曲率相反且曲率较小的曲线，以改善过流流态，平顺水流，降低水头损失。优化后的半椭圆+Myring曲线和鱼形前半段曲率增大，后半段曲率减小，壅水高度和佛汝德数均有所降低，水头损失分别降低5.5%和6.3%，优化后曲线线型满足扩散段设计原则。研究可为流线型量水槽结构设计与优化提供理论指导。