[目的/意义] 农业传感器是数字农业、信息农业、智慧农业等现代农业发展模式的源头技术，也是推动农业科技迭代升级和农业生产方式变革的重要驱动力。农业传感器应用环境（水、气及土壤）和监测对象（动植物）多样复杂、规模大，因此，高环境适应性、高可靠性和低成本的农业传感器是实现智慧农业的基础与核心。［进展］本文对农业传感器进行分类，并对农业传感器前沿研究趋势进行分析，综述农业传感器在不同应用场景下的研究现状，从农业环境传感器（水、大气和土壤等）、动植物生命信息传感器、农产品质量安全传感器和农机传感器四大类进行深入分析，总结现有农业传感器在研发和使用过程中的通用性和局限性。［结论/展望］在农业传感器面临的挑战与展望中，具体分析了现阶段农业传感器大规模应用严重不足的核心瓶颈，包括低成本化、专用化、高稳定性及自适应，归纳出“农业泛在感知”的概念，为农业传感器技术研发提供思路和参考。

[目的/意义] 土壤中氮、钾元素在作物生长和农业生产过程中具有关键作用。快速定量检测土壤中氮、钾含量对指导精确施肥具有重要意义。因此，建立一种快速可靠的土壤氮、钾含量检测方法十分必要。 [方法] 本研究建立一种基于聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane, PDMS）微流控芯片电泳和电容耦合非接触电导检测（Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection, C⁴D）方法，快速定量检测土壤中氮、钾养分离子。通过微流控电泳芯片实现对土壤中多种离子快速分离，利用C⁴D进行电导率变化的精准测量。基于检测器工作频率输出响应特性，激励电压响应特性和电泳电压，确定最佳分离和检测性能。 [结果和讨论] 该方法对钾离子（K⁺）、铵根离子（NH₄⁺）和硝酸根离子（NO₃^‒）标准溶液的检测限（S/N=3）分别为0.5、0.1和0.4 mg/L。K⁺、NH₄⁺和NO₃^‒在0.5~40.0 mg/L范围内具有良好的线性关系，线性相关系数（R²）分别为0.994、0.997和0.990，表明该方法可以对土壤中氮、钾养分离子进行定量分析。同时，采用峰高、峰面积和出峰时间作为评价指标进行可重复性实验，其相对标准偏差（Relative Standard Deviation, RSD）均小于4.4%，说明该方法具有良好的重复性。此外，对土壤样品进行测试，K⁺和NH₄⁺可实现完全分离以及同步检测，其检测效率明显提高。通过标准加入法进行回收率实验，回收率保持在81.74%~127.76%。 [结论] 本研究为土壤氮钾养分离子的快速检测提供了一种简便、高效的方法。

目的/意义 土壤中含水率直接影响农作物生长状态和产量。开发出一种可靠、高效的土壤湿度传感器对实施农田科学灌溉具有重要指导意义。 方法 本研究提出一种基于微加工工艺制备的二硫化钼电容式土壤湿度传感器，通过叉指电极上同一平面上的金电极阵列实现数个电容并联，表面修饰二硫化钼作为敏感层实现对土壤湿度的测量。通过计算及使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件研究电极参数对电容敏感度的影响，最终确定电极参数使用10 μm间距、75对叉指。 结果和讨论 在保证测量精度的前提下，大大缩小了传感器的体积，可以实现土壤湿度的原位动态监测。在室温下相对湿度值从11%变化到96%时，电容式土壤湿度传感器在200 Hz频率下的电容输出为12.13 pf~187.42 nF；当土壤含水量由8.66%增加到42.75%时，传感器的电容输出在200 Hz频率下由119.51 nF增长到377.98 nF，显示出较高的湿度灵敏度及较宽的敏感范围。 结论 本研究提出的土壤水分传感器有望实现原位长期监测电容式土壤传感器的电容变化，从而监测土壤湿度的变化。

[目的/意义] 农作物长势监测能及时提供农作物的生长状态信息，对于加强中国作物生产管理、确保国家粮食安全具有重要的意义。卫星遥感技术的发展为大面积的作物长势监测提供了契机。然而，在雨热同期的作物生长旺季，光学遥感数据的获取经常受到天气的限制。因此，近年微波雷达遥感技术受到了广泛重视。［进展］梳理了利用合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）数据进行农作物长势监测的国内外研究现状，从农作物长势SAR遥感监测指标、农作物长势SAR遥感监测数据和农作物长势SAR遥感监测方法3个方面对基于SAR数据农作物长势监测研究进展与标志性成果进行总结。在分析常用于农作物长势监测的方法及其适用性的基础上，对它们在长势监测中应用情况进行分析。［结论/展望］提出了4个国内外SAR监测农作物长势所存在的问题：1）基于SAR数据的农作物长势监测方法研究整体较少；2）微波散射特征挖掘不够，特别是对极化分解参数的长势监测应用研究还有待深入；3）针对农作物长势监测中的雷达植被指数相对较少，其应用尚未得到充分发挥；4）基于SAR散射强度的农作物长势监测主要采用经验模型，难以推广到不同地区和类型的农作物上。最后，展望未来的研究应聚焦于挖掘微波散射特征、利用SAR极化分解参数、发展和优化雷达植被指数以及深化散射模型来监测农作物长势。

[目的/意义] 植株光合表型研究在把握植株生理特性和解析植株形态结构上起着至关重要的作用，通过传统叶绿素荧光成像方法难以对植株光合作用三维空间异质性进行分析。为提高植株表型检测效率，满足高通量植株光合表型分析需求，本研究构建了一套经济实用、融合三维结构光和叶绿素荧光的植株光合表型成像系统。 [方法] 提出了一种自动化植株图像采集并建立植株可视化模型的方法，并进行图像分析获取植株光合效率信息。通过搭建结合叶绿素荧光激发的结构光条纹投影装置，先用LED（Light-Emitting Diode）白光与蓝光分别照射植株样本，再用投影仪对植株样本投射相移条纹，电动滤光轮配合相机同步采集不同光照条件下特定波段的植株图像；通过数字图像处理获取植株三维图像和对应的叶绿素荧光图像，并分析植株的三维形态结构及光合效率，将植株叶绿素荧光图像逐像素渲染到其三维结构上，便可推测出植株光合在三维空间中分布情况。 [结果和讨论] 该方法及系统能够高效多样化采集植株图像，快速重构出植株三维形态，其整体重建准确率可达到96.69%，整体误差仅为3.31%，重构时间仅需1.11 s，同时能够满足植株光合效率评估需求。 [结论] 该研究可为植株高通量光合表型异质性分析提供技术支持。

[目的/意义] 为满足目前市场上对农产品农药残留的快速灵敏检测需求，报道一种基于柠檬汁还原制备银纳米粒子（AgNPs）的方法。 [方法] 首先将新鲜柠檬汁经滤纸过滤，稀释成2%的柠檬汁水溶液，再配制一定浓度的AgNO₃溶液、50 mM的NaOH溶液，放置室温保存。然后在室温下，将10 mL的ddH₂O、2 mL的NaOH、2 mL的2%柠檬汁和5 mL的AgNO₃溶液混合，待溶液颜色变为澄清的黄色时，溶液离心即可获得AgNPs。 [结果和讨论] 该方法制备的AgNPs，其颗粒形貌大小基本均一，约为20 nm，具有很好的表面增强拉曼散射（Surface Enhancement of Raman Scattering, SERS）增强效应，即良好的SERS信号稳定性，较强的SERS增强性能。该胶体中AgNPs分散较均匀，并且具有较长时间储存的稳定性，因此可用于微量农残检测。柠檬汁中主要还原成分抗坏血酸、葡萄糖和果糖，其含量分别为395.76 μg/mL、5.95 mg/mL和5.90 mg/mL。将柠檬汁还原法制备的AgNPs用于果蔬表面农残检测，对于百草枯、多菌灵的检出限分别最低至3.90 ng/kg及0.22 µg/kg。 [结论] 这项工作为果蔬农残快检提供了一种绿色、便捷的SERS材料制备方法，为实现农产品农药残留的快速、灵敏检测提供一种新的途径。

[目的/意义] 青贮机作业时，田间遗落的铁丝等铁磁性金属异物如果混入其喂入系统，将会对青贮机的关键零部件和牲畜脏器造成严重损伤。为了确保青贮机在田间作业时能准确、高效地检测出金属异物，本研究开发了一套性能优良的金属探测系统。 [方法] 首先分析了青贮机金属检测原理，然后对平面螺旋线圈与圆柱线圈进行了仿真计算，选择平面螺旋线圈作为研究对象，通过使用非支配排序遗传算法（Nondominated Sorting Genetic Algorithm-II, NSGA-II）结合有限元仿真分析的方式，确定了线圈的线径、内径、外径、层数以及频率，并对弯曲线圈与未弯曲线圈以及阵列线圈进行了仿真计算。最后进行了系统集成，搭建了青贮机模拟试验台进行了模拟试验。 [结果和讨论] 仿真分析结果显示，平面螺旋线圈磁通密度模变化范围明显大于圆柱线圈，且其电感灵敏度、电阻灵敏度和被测物涡流损耗要明显高于圆柱线圈；另一方面，平面线圈弯曲后电感灵敏度、电阻灵敏度大幅度提高，有利于增强探测线圈的响应度。通过模拟台架试验，验证了该金属探测系统在探测距离小于70 mm，对直径0.6 mm、长度20 mm铁丝报警率达到100%，且经过计算，系统响应时间为0.105 0 s，小于安全运输时间，系统可以在金属物到达切碎系统前及时停止。 [结论] 本研究设计出了一套青贮机金属异物探测系统，提出了一套金属探测线圈的优化方法，并开发了相应的金属探测软硬件系统，通过试验验证了金属探测系统的功能，为青贮机安全运行提供了有力技术支撑。