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。

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。

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。

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。

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。

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。

为探究热处理后油茶籽油活性成分的变化规律与其氧化稳定性内在联系，该研究以油茶籽为原料，经热处理后对所得油茶籽油的7个指标进行测定分析（氧化诱导时间、脂肪酸组成、多酚、美拉德产物、β-谷甾醇、角鲨烯、生育酚），并对整体抗氧化水平构建综合评价体系。结果表明：热处理后油茶籽油各指标均有显著性变化（P<0.05）：氧化诱导时间最大和最小值与未处理对照相比分别增加47.05%和降低36.02%；不饱和脂肪酸在脂肪酸组成中占比最高且易被氧化；总酚、5-羟甲基糠醛(5-HMF)、丙酮醛(MGO)、3-脱氧葡萄糖醛酮(3-DG)、β-谷甾醇、角鲨烯与α-生育酚含量最高分别是对照的7.12、1.69、7.19、4.27、1.13、1.03和1.25倍；总酚与抗氧化能力呈极显著相关（P<0.01）；美拉德产物5-HMF、MGO、3-DG含量与抗氧化能力呈显著相关（P<0.05）,β-谷甾醇、角鲨烯与α-生育酚与温度分别呈正相关、显著负相关、显著正相关；综合评价模型表明极性组分（总酚、美拉德产物）抗氧化能力权重大于非极性组分，热处理110℃前非极性组分对油茶籽油的抗氧化水平起主要作用，110℃后极性组分起主要作用。与未处理对照相比，适度热处理可以改变油茶籽油中活性物质含量及抗氧化能力并以此调控油脂的氧化稳定性。研究结果可为探究油脂氧化稳定机理提供数据支持，为油茶籽油加工工艺参数选择提供参考。

土地利用变化影响了流域产汇流机制,进而改变了流域洪水响应过程,成为流域径流演变的主要驱动因素,特别是城市化流域最为明显。为深入探究快速城市化背景下土地利用变化对流域径流的影响,该研究以南京市秦淮河流域为例,利用2005、2010、2015和2020年4期土地利用数据和2003—2020年18场小时尺度洪水过程,基于HEC-HMS(hydrologic engineering center-hydrologic modeling system)平台构建秦淮河流域水文模型系统,量化变化环境下降雨径流过程对土地利用变化的响应。结果表明:1)流域不透水面积增加了99.53%,而农田面积减少了6.57%,且增加的不透水面积主要来自农田转入,占比约96.42%;2)秦淮河流域洪水过程模拟结果显示HEC-HMS模型在秦淮河适用性较好,率定期洪峰流量相对误差、洪量相对误差、Nash-Sutcliffe系数和均方根误差RMSE分别为-1.63%、-11.79%、0.854和159.73 m~3/s,验证期洪峰流量相对误差、洪量相对误差、Nash-Sutcliffe系数和均方根误差RMSE分别为-1.30%、1.58、0.856和133.91 m~3/s;3)流域土地利用变化导致不透水面积增加,流域平均CN值由2005年79.6增长至2020年80.2,而洪峰滞时则显著减少,由2005年的1 188.2 min降至2020年的835.04 min,造成洪水过程线由“矮胖”变“尖瘦”的趋势,峰现时间整体提前;4)城市化背景下流域不透水率增加,洪水洪量及洪峰流量都随不透水率的增加而增加,其中不透水率增加对小规模洪水的影响最显著。研究可为复杂条件下水文过程模拟、土地利用变化的水文过程响应及流域防洪减灾与综合管理提供理论参考与技术支撑。

为对干扰、遮挡等复杂的田野环境中麦穗进行精准定位与计数，该研究提出了一种改进的Oriented R-CNN麦穗旋转框检测与计数方法，首先在主干网络中引入跨阶段局部空间金字塔（spatial pyramid pooling cross stage partial networks,SPPCSPC）模块扩大模型感受野，增强网络感知能力；其次，在颈网络中结合路径聚合网络（PANet,path aggregation network）和混合注意力机制（E2CBAM,efficient two convolutional block attention module），丰富特征图包含的特征信息；最后采用柔性非极大值抑制算法（Soft-NMS,soft-non maximum suppression）优化预测框筛选过程。试验结果显示，改进的模型对复杂环境中的麦穗检测效果良好。相较原模型，平均精确度均值mAP提高了2.02个百分点，与主流的旋转目标检测模型Gliding vertex、R3det、Rotated Faster R-CNN、S2anet和Rotated Retinanet相比，mAP分别提高了4.99、2.49、3.94、2.25和4.12个百分点。该研究方法利用旋转框准确定位麦穗位置，使得框内背景区域面积大幅度减少，为实际观察麦穗生长状况和统计数量提供了一种有效的方法。

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。

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。

对奶牛舍颗粒物浓度和分布进行实时连续监测,是评估其环境风险和制定科学减排措施的前提。随着大型奶牛舍的快速发展,对尽可能少且科学地布置测点数量和位置并能够对舍内颗粒物浓度进行精准监测,提出了新的挑战。为探究测点优化布置方案,该研究基于物联网技术在大型自然通风奶牛舍内3个相邻饲养区域布置17个采样点,对总悬浮颗粒物(total suspended particle, TSP)和细颗粒物(PM_(2.5))浓度进行了连续6个月监测,得到舍内浓度平均值(视为“真值”);利用系统聚类和误差分析方法得到优化的测点方案,并将其颗粒物浓度结果与6种传统测点方案进行对比,以确定最优的测点数量和位置方案。结果表明,舍内3个饲养区域内颗粒物浓度分布均匀,PM_(2.5)浓度在不同采样高度上无统计差异(P>0.05),而TSP浓度在屋顶通风口下方(9.0 m)明显低于1.5和2.5 m高度(P<0.05)。与真值相比,优化测点方案的TSP和PM_(2.5)浓度监测误差绝对值之和分别为6.4%～22.6%和4.7%～14.2%,均低于传统测点方案。综合考虑优化方案的科学性和传统方案的易操作性,确定最优测点方案为:在奶牛舍中央屋顶通风口下方1.0～2.0 m处布置1个测点,在奶牛卧床上方2.5 m高度布置2个测点,上述3个测点按奶牛舍斜对角线进行布置;另外,分别在挤奶通道、饲喂通道、清粪通道上方2.5 m高度处各布置1个测点;共计6个测点。该优化测点方案可满足监测准确性和易操作性要求。

针对甘蔗切割过程中存在的宿根破头率高的问题,该研究通过分析甘蔗茎秆与刀具之间的相互作用关系,设计了一种基于“滑切+剪切”相组合的甘蔗根切装置,旨在提高根切作业质量。首先,通过分析传统圆盘式根切器的无支撑切割与滑剪组合式根切器的有支撑切割的作用原理,表明有支撑切割可以有效降低茎秆的弯曲阻力和惯性力,因此一定程度上阻止了茎秆产生较大的变形,有效保证了茎秆的切割质量,而滑切可有效降低切割阻力。并通过建立茎秆的根切受力模型,对根切器关键零部件的参数进行确定,采用等滑切角式刀片曲线进行滑切作业,滑切角和刀片刃口角分别为40°和45°。基于ANSYS/Workbench对根切器进行了静力学分析及模态分析,得到刀具的屈服强度为450～650 MPa,大于刀具所受最大应力102 MPa,最大变形量为4.94×10~(-5) m,满足使用性能要求。切割电机和喂入电机对应的激振频率分别为0～6.667 Hz和0～11.667 Hz,模态分析结果表明两电机的激振频率远小于根切器的一阶固有频率(60.89 Hz),因此不会引起共振现象,能够保障室内试验的顺利进行。搭建了可调刀盘转速、喂入速度及切割倾角的根切试验台,台架单因素试验结果表明当切割倾角、刀盘转速和喂入速度分别在10°～15°、140～220 r/min、1.1～1.7 m/s时,综合评价值较小,切割质量较优。正交试验方差分析结果表明各因素对综合评价值y均有显著影响;正交试验极差分析表明当切割倾角为15°,刀盘转速180r/min,喂入速度为1.4m/s时为最佳试验水平。经试验验证,此时综合评价值为0.256和0.298,切割质量较优。参考DG/T 117-2021甘蔗收获机械试验方法对甘蔗破头率进行检验,剪切合格率高达90.4%,破头率降低至10%以下,滑剪组合式甘蔗根切器作业质量满足行业要求。该研究可为新型甘蔗根切器的设计与研制提供理论参考。

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。

为了筛选更优的壁材包埋花生四烯酸（arachidonic acid, ARA），该研究以ARA为芯材，乳清蛋白（whey protein, W）、乳清蛋白-葡萄糖浆（whey protein-glucose syrup, WG）和乳清蛋白-葡萄糖浆-乳糖（whey protein-glucose syrup-lactose, WGL）为壁材制备微胶囊，并对ARA微胶囊的包埋率、含水率、溶解度、堆积密度、休止角、粒径分布、微观形貌和氧化稳定性及热稳定性进行比较分析。结果表明，WGL的包埋率为98.64%，含水率为2.85%，溶解度为89.83%，堆积密度为0.54 g/mL，休止角为35.87°，粒径分布较均匀，其理化性质优于W和WG；表面结构呈完整球形、结构致密，有利于微胶囊的贮藏；采用碘滴定法测定过氧化值，在25和50 ℃贮藏条件下WGL的过氧化值分别为19.92和32.75 mmol/kg，均显著低于W和WG（P＜0.05），表明WGL具有较高的氧化稳定性；由差示扫描量热法和热重法可知WGL的熔解温度和质量保留率最高分别为107 ℃和27.55%，表明WGL具有良好的热稳定性。综上，WGL的综合性质优于W和WG，表明WGL对ARA有较好的包埋和保护作用，该研究结果对选择合适的壁材包埋ARA微胶囊具有一定的参考意义。

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。

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。

为明确缙云山火灾后边坡的失稳机制并预测未来滑坡风险,该研究通过对火林地根-土体物理性质勘测和试验,借鉴森林砍伐与根系强度预测模型-SIDLE曲线模型预测了根系强度的衰减和恢复动态,并采用COMSOL模拟了未来40 a林地边坡在正常状态和极端降雨事件后的稳定性动态。结果表明:1)缙云山林缘边坡为约1.5 m厚的砂质壤土-砂质泥岩双层土坡结构,上下层渗透性和土体强度差异悬殊;2)林缘边坡在自然状态下处于稳定状态,潜在滑动面位于深层(稳定系数F_(OS)>2);极端降雨条件下,潜在滑动面位于土层结构面上,该处易出现带状积水,正孔隙水压力约10 kPa,极端降雨后无根系状态临界F_(OS)为1.13,根系固土状态下临界F_(OS)为1.32;3)火灾发生后对自然状态下边坡深层稳定性影响较小,而极端降雨后边坡浅层稳定性随火灾后的年动态呈现快速降低而后缓慢恢复的趋势,期间F_(OS)谷值处便出现长达数年的浅层滑坡易发期。缙云山林缘边坡的失稳机制为降雨过程中土层界面处正孔隙水压力积累弱化了有效应力。结合文献已有灌木根系数据和本区植物根系固土特性和土层特征,保守估计该次火灾发生后6～9 a为滑坡易发期, F_(OS)为1.22～1.32,至少18～24 a后才可完全恢复至火灾前的稳定条件。研究结果有助于了解区域浅层滑坡形成机制,为火后森林恢复和边坡风险评估提供初步参考。

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。

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。

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。

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。

灌溉水源是北方地区耕地后备资源能否有效开发的关键。当前，中国正在推动国家水网工程规划建设，为北方地区耕地后备资源开发提供了新的机遇。在以往研究基础上，该研究考虑北方地区已建、在建及规划的供水工程，基于自然适宜、利用高效、发展稳定三方面评价准则，结合三维魔方空间分类方法，开展了雨养情景和供水灌溉情景下耕地后备资源开发潜力分析。结果表明：雨养农业情景下，北方地区勉强适宜（Ⅱ级）、中度（Ⅲ级）和高度（Ⅳ级）适宜的耕地后备资源面积分别为2.9万、1.0万和0.6万km~2。灌溉农业情景下，耕地后备资源面积明显增加，勉强适宜（Ⅱ级）、中度（Ⅲ级）和高度（Ⅳ级）适宜的耕地后备资源面积将分别达到5.4万、7.6万和6.5万km~2，主要集中于新疆、内蒙古和甘肃3省（自治区）。该研究结果可为中国耕地后备资源开发利用及国家水网工程效益发挥提供参考。

利用生物炭材料的吸附作用回收污水中的磷,作为磷肥应用到土壤进行农业生产是一种简单有效、成本低廉的措施,成为解决环境污染和磷资源紧缺问题的一种潜在方案。该研究采用单因素结合响应面方法优化赤铁矿(H)改性核桃壳生物炭(BC)的制备工艺。通过模型拟合分析了改性生物炭(H-BC)对水中磷(P)的吸附特性,并测试表征探讨其吸附机理。最后,将饱和吸附磷后的改性生物炭(H-BC-P)应用到土壤,采用盆栽试验分析其作为磷肥的效果和潜力。结果表明:核桃壳/赤铁矿质量比为1:1,在850℃下热解45 min制得的改性生物炭对磷的去除率达到98.42%,饱和吸附量为15.59 mg/g。H-BC吸附P的过程更符合准二级动力学模型和Freundlich模型,表明该过程是多分子层吸附,化学吸附是限制吸附速率的主要步骤。酸性条件有利于H-BC对P的吸附,从成本角度考虑,H-BC的最佳用量为2.5 g/L。H-BC-P可以改良酸性土壤pH,增加土壤全磷和Olsen-P含量。黄棕壤和红壤中生菜的生物量均有明显增加。研究表明赤铁矿改性生物炭是一种环境友好的磷吸附剂,且吸附磷后的残渣可以作为磷肥应用到土壤。

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。

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。

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。

针对基于卷积神经网络识别农作物叶片病害存在参数众多，计算量大且实时性差的问题，提出一种轻量级农作物叶片病害识别模型RLDNet(reparameterized leaf diseases identification network)。首先，基于MobileNetV2利用重参数化倒残差模块提升推理速度，并设计浅而窄的网络结构增强对浅层特征的提取，降低模型参数量。其次，使用轻量级ULSAM(ultra-lightweight subspace attention module)注意力机制，结合叶片病害特征，强化模型对病害区域的关注能力。最后，利用DepthShrinker剪枝方法对模型进行剪枝进一步减小空间占用。RLDNet在PlantVillage数据集上识别准确率达99.53%，参数量为0.65 M，对单张叶片病害图像的推理时间为2.51 ms。在自建叶片病害数据集上获得了98.49%识别准确率，比MobileNetV3、ShuffleNetV2等轻量级模型识别准确率更高，更为轻量。

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。

堆沤肥是中国畜禽粪便处理利用的最主要方式。为探究不同堆沤肥方式对温室气体和氨气排放规律和温室效应，在北京市密云区开展了为期71 d的堆沤肥试验，以牛粪和玉米秸秆为原料，分析了静态堆沤(T1)、堆沤+翻抛(T2)、堆沤+覆膜(T3)、翻抛+覆膜(T4)等4种方式对堆沤肥过程中腐熟度、温室气体和氨气等指标的影响。结果表明，4个处理的种子发芽指数分别达到131.33%、134.49%、108.76%和136.24%，均满足堆肥产品的腐熟度要求（≥70%）。翻抛有利于CO_2、N_2O和NH_3的排放，而覆膜抑制了N_2O的生成，T2处理的增温潜势最高，T3处理的增温潜势最低，较对照组T1处理减排20.14%。因此，T3处理在能够保证堆肥产品的腐熟度要求的前提下，还可有效减少增温潜势。该研究可为中小养殖场户堆沤肥的工艺优化实践提供技术指导。

为提高离散元法对指导油菜薹有序采收装备设计与优化的准确性和可靠性，该研究以双行垄作移栽的“农大1号”双低甘蓝型油菜机械化适收期油菜薹夹段茎秆为对象，测定其本征参数、表面接触参数以及破碎力学参数，利用EDEM仿真软件Hertz-Mindlin无滑移模型和Hertz-Mindlin with bonding粘结模型建立夹段茎秆堆积仿真标定模型和破碎仿真标定模型。采用逐步调整仿真参数使仿真试验值与物理试验值逼近的方法，利用夹段茎秆堆积仿真标定模型，以休止角仿真试验值与实际物理试验值的相对误差为目标，完成夹段茎秆表面接触参数的标定与优化；利用破碎仿真标定模型，以轴向压缩和弯曲仿真试验与实际物理试验的最大轴向压缩力和最大弯曲力的相对误差为目标，利用标定后的表面接触参数完成夹段茎秆粘结参数的标定与优化。最后，利用夹段茎秆的径向压缩与剪切、内芯与表皮拉伸的破碎仿真力学试验和有序采收EDEM-Recurdyn耦合仿真试验验证标定后的表面接触参数和粘结参数。结果表明，仿真与实测试验的破碎力学参数相对误差在5%以内，且仿真与实测的“时间-载荷”曲线变化趋势一致，低速、中速和高速档的有序采收仿真试验结果与实际物理试验结果相对误差在7.0%以内。研究结果表明，采用离散元仿真方法研究油菜薹采收过程具有可行性，标定结果可用于指导油菜薹机械化生产。

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。

降雨波动大和过量施氮是限制渭北旱地冬小麦生产中氮肥高效利用和高产稳产的主要因子。该研究旨在构建2种降雨年型下冬小麦临界氮浓度稀释曲线,分析氮营养指数诊断冬小麦氮素营养状况的可行性,为考虑降雨条件下旱地冬小麦精准施氮提供理论依据。于2017—2021年在陕西合阳县开展4 a定位施氮试验,以晋麦47为试验材料,设置0、60、120、180、240 kg/hm~2 5个施氮水平,其中2017—2018年和2020—2021年为平水年,2018—2019和2019—2020年为欠水年。研究2种降雨年型下施氮量对冬小麦氮素利用、产量及产量构成因素的影响,基于2种降雨年型下地上部生物量与植株氮浓度之间的关系,构建临界氮浓度稀释曲线模型和氮营养指数(nitrogen nutrition index,NNI)优化施肥方案。结果表明:1)施氮量、降雨年型及其二者互作效应对穗数、千粒质量、产量影响显著或极显著。2)2种降雨年型下冬小麦临界植株氮浓度和地上部生物量均符合幂函数关系,但模型参数之间存在差异(模型参数a在平水年和欠水年分别为3.33、2.79 g/kg,参数b在平水年和欠水年分别为0.40、0.31)。模型拟合的植株氮浓度和实际氮浓度线性相关,平水年均方根误差和标准化均方根误差分别为0.20 g/kg、10.30%,欠水年分别为0.14 g/kg、7.69%,均说明模型具有较好稳定性。3)根据产量表现和氮营养指数,平水年适宜施氮量为160～180 kg/hm~2,欠水年适宜施氮量为101～120 kg/m~2。该研究可为渭北旱地冬小麦植株各生育时期氮素评估和精准施氮提供理论依据。

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。