摘要:灌区是我国粮食安全和现代农业发展的基础保障，同时也是区域经济发展和生态环境保护的重要基石。然而西北地区独特的气候、地貌及社会经济状况导致了灌区生产能力和生态服务功能难以满足现代生态农业发展的需求。通过系统分析西北灌溉农业发展中面临的水资源过度开发、土壤盐碱化严重、生态环境功能低下等方面的问题，阐述了西北现代生态灌区的内涵与特征，并基于农业生产“功能水分”来源，将西北灌区划分成了灌溉依赖型灌区、灌溉主导型灌区、灌溉补充型灌区和灌溉提质型灌区4类。以灌区农业生产系统、物能输配系统、生态环境系统为建设对象，提出了灌区生态服务功能优化配置、灌区农田物能调控和灌区生态系统安全评估三大核心理论，构建了灌区系统控污与景观价值提升技术、灌排系统管控技术、作物生境要素综合调控技术三大关键技术，从而形成了西北现代生态灌区理论与技术保障体系，为我国西北灌溉农业高质量可持续发展提供理论与技术指导。

摘要:为了更好地应用离散元法研究燕麦和箭筈豌豆种子的混播过程，提高种子离散元模型的准确性，结合实际试验和仿真试验对仿真参数进行了标定。通过抽样分别测量了燕麦和箭筈豌豆种子的本征参数，并建立了种子离散元模型。采用碰撞试验、斜面滑动试验和斜面滚动试验，分别对燕麦种子和箭筈豌豆种子与ABS塑料板间的碰撞恢复系数、静摩擦因数及滚动摩擦因数进行了标定，得到燕麦和箭筈豌豆种子与ABS塑料板间的碰撞恢复系数分别为0.441、0.435，静摩擦因数分别为0.506、0.454，滚动摩擦因数分别为0.059、0.047。基于堆积试验，利用最陡爬坡试验和二次回归正交旋转组合试验方法，以混合种子堆积角的EDEM仿真值与实际值的相对误差为指标，确定种间碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.320、0.327、0.042。利用螺旋排种装置对标定结果进行了验证，得到仿真试验与实际试验的混合种子质量流率平均相对误差为1.76%，燕麦和箭筈豌豆种子的排种质量比平均相对误差为2.03%，验证了仿真试验的可靠性，标定的结果可用于燕麦和箭筈豌豆种子混播过程的离散元仿真试验。

摘要:油茶作为中国特有的木本油料作物，在空间上具有复杂的分枝结构，不同品种树体的形态结构和力学性能差异明显。为了研究油茶树在冠层振动采摘油茶果过程中能量传递规律以及获得最佳激振参数，本文建立5自由度油茶树的质量-弹性-阻尼动力学模型并测量和计算等效参数；以不同激振参数为输入，通过Matlab软件对动力学模型进行仿真，并设计二次旋转正交组合试验，仿真结果表明，油茶树各级枝之间能量传递过程中损失严重，从激振力所作用的枝条传递到路径末枝时能量剩余不到20%；且油茶树各级枝的动能峰值出现的时间具有滞后性，越靠近激振点的动能峰值出现越早。由于油茶树各级枝间能量传递损失严重，将一棵树进行2~3次振动采摘。利用Design-Expert 11.0.4软件的优化模块对激振参数进行优化求解，以一部分侧枝动能最大，主干动能最小为目标函数时，最佳振动参数组合为振动时间7.14s、振动频率7.18Hz、振幅52.41mm；通过田间试验对油茶树能量传递规律进一步研究发现，能量沿着树枝内部传递时与各级枝之间的传递规律相同，即动能与传递距离成反比，传递的距离越远动能越小。并对仿真结果进行验证：田间试验结果与仿真结果的相对误差在10%以内，说明该动力学模型具有较高的可靠性；振动采摘部分的油茶果实和花苞平均脱落率分别为90.53%、14.39%，采摘效果较好，证明了从能量传递角度对激振参数优化的可行性。本文建立的动力学模型和预测的最佳振动参数组合可以为油茶果机械化采摘作业的工作参数设置提供参考。

摘要:针对畜禽粪肥含水率差异大等因素导致其离散元仿真参数标定方法通用性和实用性不强等问题，以堆积角为响应值对不同含水率的羊粪进行试验研究。通过圆筒提升法建立了含水率-堆积角模型，模型相关系数0.9999。基于羊粪粒度分布以Hertz-Mindlin with JKR为粘结模型建立4种不同粒径的EDEM颗粒模型；通过Plackett-Burman试验、爬坡试验和Box-Behnken试验从10项参数中筛选出JKR表面能、颗粒间滚动摩擦因数和静摩擦因数3项显著性参数，并建立了堆积角-离散元参数模型，模型P值小于0.0001，相对误差小于等于2.42%；基于含水率-堆积角模型和堆积角-离散元参数模型推导构建了含水率-离散元参数模型，以抽板法进行工程性验证，相对误差小于等于5.37%。表明通过含水率即可直接预测羊粪离散元参数，研究为施肥机械-羊粪仿真中离散元参数确定提供了通用、可靠的方法。

摘要:针对黄淮海地区玉米免耕播种作业时，过量小麦秸秆残茬堵塞开沟器的问题，提出一种以拨离残茬和浅旋根茬形式实现苗床清整的斜置式防堵装置。通过理论分析对防堵装置结构参数进行设计，确定了各参数的范围和相互关系，并根据装置结构对耕刀拨茬入土和脱茬离土的过程进行受力分析，确定了影响工作性能的因素。运用离散元方法模拟防堵装置在田间作业过程，以秸秆清除率、土壤扰动系数和功耗为评价指标，对装置倾角、转速和前进速度进行回归分析和显著性检验，确定了各因素对评价指标的影响及主次顺序。通过对回归模型进行多目标函数优化求解，得到最优参数组合为：转速400r/min、前进速度6km/h、倾角18.5°，此时秸秆清除率为74.5%、土壤扰动系数为34.7%、功耗为1.36kW。以优化得到的参数对装置进行土槽试验，试验结果表明：转速为400r/min、前进速度6km/h、倾角18.5°时，秸秆清除率为92.5%、土壤扰动系数为29.6%、功耗为1.51kW，试验结果与仿真试验优化结果相吻合，满足设计要求。

摘要:针对小麦气送式集排器供种装置充种环节种子流动性差，导致充种及供种不稳定的问题，设计了一种具有等宽多边形槽齿轮的小麦供种装置。阐述了供种装置的工作原理，确定了等宽多边形槽齿轮的主要结构参数。利用EDEM仿真对比分析了不同结构型式槽齿轮对种群扰动能力、充种及供种性能的影响，结果表明，当供种轴转速为20r/min时，在仿真的1~10s内随等宽多边形槽齿轮边数的增加，种群平均动能均值逐渐减小，对种群平均扰动能力依次减弱，但相邻平均动能峰值间隔时间缩短，扰动种群的频率增加；等宽三边形、等宽五边形、等宽七边形、等宽九边形槽齿轮扰动下种群平均动能均值比圆形槽齿轮分别高371.32%、209.23%、91.02%、53.37%；以充种合格率（（2±1）粒/孔）和漏充率（0粒/孔）为指标，等宽七边形槽齿轮充种合格率为93.98%、漏充率为2.78%，供种粒数与供种时间具有较高的线性度，充种和供种性能较优。台架试验验证了等宽七边形槽齿轮式供种装置的供种性能及对排种性能的影响，结果表明，当转速为10~60r/min时，供种速率稳定性变异系数不高于2.14%，供种时破损率不高于0.20%，总排量稳定性变异系数不高于2.15%，排种时破损率不高于0.23%，满足小麦种子稳定供种要求。

摘要:目前能适应设施大棚种植条件的小型播种机多采用窝眼轮式排种器，播种精度低，播种质量无法实时监测。小型气力式播种机需要配置气力式排种器和风机，存在动力系统设计困难、排种稳定性差、整机结构复杂、笨重等设计难题。本文基于设计的气吸式排种器，设计了叉形分种器，实现窄行距精密播种作业；确定油电混合动力系统，排种器和风机采用电驱方式，排种稳定性得到了提高。设计了基于旋转编码器测速的电驱式胡萝卜播种机控制系统，该系统以PLC为主控制器，根据旋转编码器采集的前进速度信息实时调节排种器转速，实现排种转速与播种机前进速度实时匹配。基于对射式矩阵光纤传感器，开发了播种质量监测系统，解决了小粒径种子的监测问题。通过试验表明，续航时间为10h，计数相对误差小于等于4.6%，型孔堵塞时能发出警报提醒；播种株距合格率大于93.7%、漏播率小于等于3.9%、重播率小于2.4%，漏播率检测误差小于8.4%，试验结果符合国家相关标准要求及胡萝卜种植农艺要求。

摘要:小型多旋翼植保无人机存在农药飘移、雾滴沉积不均等问题，为此本文结合RANS方程、SST k-ω湍流模型和SIMPLE算法，对耦合六旋翼植保无人机下洗气流场和喷雾雾滴的两相流场进行数值模拟计算，探析环境风速对无人机下洗气流和农药雾滴沉积的影响。机身下方空间点风速试验和模拟值相对误差在15%以内，验证了数值模型的准确性。数值模拟结果表明：植保无人机飞行作业时，来流造成无人机下洗风场出现漩涡，来流速度对机身正下方流场的影响大于其对旋翼正下方流场的影响；侧风造成无人机下洗风场出现较大漩涡，下洗风场稳定性降低；两侧旋翼正下方对称布置喷嘴提高了雾滴沉积均匀性，来流造成雾滴卷积，雾滴飘移量随着来流速度提高而增大。综合各因素，无人机喷嘴应在旋翼下方对称布置，在小型六旋翼植保无人机实际作业时，无人机作业方向需要与外界环境风向保持平行，同时在晴朗环境下施药作业，从而降低雾滴飘移，提高农药利用率。

摘要:针对蚕豆种子三轴尺寸差异大、清种难、易重播的问题，设计了一种链勺翻转清种式蚕豆精密排种器。对排种器关键部件参数进行设计，通过理论分析建立了种子在清种区的动力学模型；利用DEM-MBD耦合方法进一步分析了弹簧张紧力、种层高度、作业速度、清种区排种链倾角和充种区排种链倾角对排种性能的影响，校核了弹簧刚度，确定了弹簧张紧力为50N，种层高度为75mm。以充种区排种链倾角、清种区排种链倾角和作业速度为试验因素，合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标，采用二次回归正交旋转组合试验方法进行台架试验；试验结果表明，最优参数组合为：作业速度4.25km/h、清种区排种链倾角-2.9°、充种区排种链倾角74°；对上述组合参数进行排种性能试验验证，得到此时合格指数为93.83%，重播指数为5.67%，漏播指数为0.50%，满足蚕豆播种要求。

摘要:针对丘陵山地胡麻联合收获机空间布局有限，且收获后胡麻脱出物性状差异小、混杂程度大、清选困难等问题，为提高丘陵山地胡麻联合收获机清选效率，探究丘陵山地胡麻联合收获机复式清选系统工作机理，本文以丘陵山地胡麻联合收获机初选+精选复式清选系统工作模式为研究对象，分别建立初选系统、精选系统CFD模型和胡麻脱出物DEM模型，采用CFD-DEM联合仿真技术，研究丘陵山地胡麻联合收获机复式清选系统最佳工作参数和脱出物各组分运动轨迹及空间形态变化，得出丘陵山地胡麻联合收获机脱出物分离规律，并进行验证试验，校验仿真模型可靠性。CFD-DEM联合仿真结果表明，当初选系统入口风速为12.4m/s、精选系统离心风扇转速为1.154r/min时，机具清选效果最佳，其中初选系统胡麻籽粒损失率为0.3%，短茎秆排出率71.43%，颖壳排出率69.34%，轻杂排出率65.34%，含杂率39.01%；精选系统胡麻籽粒损失率为0，短茎秆排出率40%，颖壳排出率75%，轻杂排出率100%，含杂率2.56%；初选系统中脱出物进入气流场初始瞬时发生速度、位移变化依次为轻杂、颖壳、胡麻籽粒、短茎秆，精选系统中脱出物进入气流场初始瞬时发生速度、位移变化依次为颖壳、轻杂、短茎秆、胡麻籽粒。田间试验结果表明，当胡麻籽粒含水率为5.34%时，作业机具最佳作业状态下含杂率为3.61%、总损失率1.98%，作业期间整机运行平稳，作业指标符合胡麻机械化收获标准。试验结果与仿真结果高度吻合，验证了模型的可靠性。

摘要:针对油葵联合收获作业过程中存在籽粒含杂率及损失率偏高的问题，测定油葵脱粒后脱出物的尺寸特征和悬浮特性，通过机构的运动学分析与物料的受力分析，确定了油葵联合收获机清选装置主要结构参数与工作参数。以风机转速、振动频率和分风板倾角为影响因素，油葵籽粒含杂率和籽粒损失率为评价指标，开展工作参数优化试验，单因素试验结果表明，清选装置较优工作区间为：风机转速1100~1300r/min、振动频率3~5Hz、分风板倾角20°~40°；设计Box-Behnken试验，建立了响应面回归模型，并进行参数优化，结果表明：各试验因素对含杂率和损失率影响显著性大小顺序均为风机转速、振动频率、分风板倾角；当风机转速1200r/min、振动频率4Hz、分风板倾角27°时，试验结果表明平均油葵籽粒含杂率为4.25%，平均籽粒损失率为1.82%，满足油葵联合收获机清选的国家标准要求。

摘要:针对玉米籽粒收获机低损脱粒智能控制系统开发受场地和季节影响较大的问题，设计了一套低损脱粒智能控制系统半实物仿真平台。该仿真平台由仿真平台控制器、操作面板、演示面板、扶手箱、显示器和上位机组成。分析了玉米籽粒收获机低损脱粒智能控制系统的组成和收获控制器的测试需求，建立了玉米籽粒收获机关键作业参数调节过程的数学模型，基于STM32F407型单片机搭建了硬件在环仿真测试系统，并完成了试验台设计。进行了仿真平台和玉米籽粒收获机在空载条件下的作业参数调节开环对照试验，其中，滚筒转速仿真误差的数学期望为0.126r/min，标准差为0.776r/min；作业速度仿真误差的数学期望为-0.022km/h，标准差为0.094km/h；凹板间隙仿真误差的数学期望为0.041mm，标准差为0.147mm，验证了仿真平台对执行机构调节过程模拟的有效性。进行了信号模拟测试和收获控制器自动控制策略仿真测试，结果证明了仿真平台可用于玉米籽粒收获机智能控制系统的开发和控制策略的测试，提高了系统开发效率，缩短了开发周期。

摘要:为提高食葵机械化收获水平，解决人工分段收获成本高、劳动强度大等问题，基于人工取盘原理设计一种食葵取盘装置，其主要工作部件为倾斜输送链式取盘机构，模拟人工取盘时沿竖直方向拔起葵盘的动作，实现葵盘采收。依据部件作业过程与动力学分析确定了前翻转控制凸轮推角、后翻转控制凸轮推角、托盘杆尺寸及旋转位置、推杆角度等关键设计参数，并获取了作业性能影响因素及其取值范围。以机具前进速度、推杆角度、插盘高度为取盘性能影响因子，以取盘总损失率为响应值进行三因素三水平正交试验，并进行了最优参数组合重复试验。结果表明，取盘过程中各因素对取盘总损失率显著性顺序依次为推杆角度、前进速度和插盘高度，最优参数组合为前进速度0.4m/s、推杆角度20°、插盘高度1000mm，在此参数组合下测得取盘总损失率为1.22%，该食葵取盘装置满足食葵低损失收获要求。

摘要:为使多关节双臂并行采摘空间与猕猴桃棚架空间相适应，以保证双臂间采摘区域连续无漏果且采摘面积最大化，采用理论与试验相结合的方法对双臂并行采摘平台进行设计。首先，结合机械手工作空间和棚架空间等效模型，分析确定了双臂空间布局方案；然后，通过对双臂并行采摘效率进行理论分析确定优化设计变量，以采摘面积最大和公共区域占比最小为指标建立目标优化函数，利用粒子群算法求解得最优双臂相对安装位置870mm、最优双臂安装高度1020mm和移动平台最大间歇式前进步距450mm；在此基础上，建立了双臂开链运动模型及其位置层约束关系；最后，为验证采摘空间适应性及整机作业性能，搭建双臂并行采摘平台样机并进行了果实定位误差试验和双臂并行采摘试验。结果表明：果实平均水平和深度定位误差分别为5.0mm和8.3mm，基本满足猕猴桃采摘要求，平均果实位置遍历成功率为92.09%，双臂能够遍历除奇异点外所要求的目标果实点，平均果实采摘成功率为82.10%，平均单果采摘时间为5.86s，通过位姿调整双臂在共享空间可以改善运动冲突问题，验证了猕猴桃双臂并行采摘平台的作业可行性。

摘要:为探明不同翼端间隙条件下水翼端部间隙区湍流特征及间隙湍流损失机理，以NACA0009型钝尾缘水翼为研究对象，采用基于SST k-ω湍流模型的超大涡模拟方法，分析了间隙宽度τ（分别为0.1c和0.02c）和翼端倒圆半径r（分别为0，0.5%c和1%c）对间隙区涡系结构、湍流雷诺应力、湍动能和湍流损失的影响。结果表明，不同间隙条件下，间隙流动的雷诺应力分布与间隙涡系分布趋于一致，以法向正应力〈v′v′〉和展向正应力〈w′w′〉为主。大间隙下（τ=0.1c），湍动能和雷诺应力主要分布在间隙分离涡区域，速度梯度〈v〉/z和雷诺应力〈w′w′〉主导间隙分离涡区域的湍动能生成，随翼端倒圆半径增加，间隙湍流损失因间隙区雷诺应力的显著减小而降低；小间隙下（τ=0.02c），间隙端壁边界层在间隙泄漏涡的强卷吸作用下形成诱导涡，间隙区湍流损失主要产生于间隙泄漏涡和诱导涡区域内，随翼端倒圆半径增大而增大，其原因是主导诱导涡湍动能生成的雷诺应力〈v′v′〉与速度梯度〈v〉/y和主导间隙泄漏涡湍动能生成的〈v′w′〉与(〈v〉/z+〈w〉/y)均随翼端倒圆半径增加而增大。

摘要:在扬程几乎为零的平原小河道中，传统水泵存在运行效率低、稳定性差、架设成本高等问题。为提升平原小河道的水动力条件，提出了利用扑动水翼推动小河道水体流动的方法。并由此建立了扑动水翼的计算模型，针对不同扑动频率以及不同来流速度对扑动水翼推水性能的影响进行了数值模拟研究。设计了扑动水翼推水性能试验平台，在循环流道内进行了试验验证。结果表明：扑动水翼装置的流量与其扑动频率成正比，扬程与扑动频率的平方成正比。在固定频率下，扑动水翼的尾涡随着流速的增加从混沌状态逐渐形成双列反卡门涡街，装置泵水效率逐渐增加，直至最佳效率点；流速继续增加，反卡门涡街转变为单列，效率迅速下降。此外，扑动水翼装置具有扬程低、流量大等优点，在平原河流推水上具有优势。

摘要:为了探究轴流泵装置反转运行条件下的水动力特性，采用试验测量结合数值模拟的方法，对某配有常规单向叶轮的轴流泵装置的反转运行特性进行了研究，分析了轴流泵装置包括反水泵工况、反向发电工况的能量特性和内流特性。结果表明，应用单向叶轮的轴流泵装置进行反转抽水的扬程和效率均较低，高效点的扬程仅为常规泵工况高效点扬程的0.38倍，高效点的效率仅为常规泵工况的0.55倍。反水泵工况下的压力脉动信号成分较为复杂，泵装置出水流道的流态较差，不同流量工况下的叶片非工作面均存在较大范围的回流区。反向发电工况下，最高效率点向大流量偏移，出现在Qd=1.63流量工况，高效区的范围明显增大，达到了泵工况的1.53倍，在大流量工况下仍能维持较高水平的水力效率。反向发电工况下水泵叶片非工作面的极限流线较为平顺，叶片工作面的压力梯度分布较为均匀。研究成果为特殊利用条件下的轴流泵装置的安全稳定运行提供了参考。

摘要:为了进行田块尺度的冬小麦单产估测，以陕西省关中平原为研究区域，基于Sentinel-1、Sentinel-2和Sentinel-3卫星数据反演叶面积指数（LAI），并利用增强的深度卷积神经网络融合模型（EDCSTFN）和增强的时空自适应反射率融合模型（ESTARFM）对Sentinel-1、Sentinel-2和Sentinel-3 LAI进行时空融合，进而重建尺度12d的空间分辨率20m LAI并用于冬小麦单产估测。结果表明，基于Sentinel-1后向散射系数和相干性能够准确地反演关中平原冬小麦种植区的20m空间分辨率LAI，决定系数（R2）在冬小麦主要生育期可达0.70以上；相比于基于Sentinel-2和Sentinel-3的ESTARFM模型和EDCSTFN模型（EDCSTFN_S3），基于Sentinel-1和Sentinel-2的EDCSTFN模型（EDCSTFN_S1）可以明显提高距离参考影像获取日期较远的日期的LAI时空融合精度，ESTARFM、EDCSTFN_S3和EDCSTFN_S1 3个模型在5月下旬的融合结果对应的R2分别为0.53、0.71和0.76；基于时空融合LAI的冬小麦估产结果与冬小麦单产数据具有良好的相关性（R2=0.52，P<0.01），估产结果的均方根误差为358.25kg/hm2，归一化均方根误差为19%，平均相对误差为7.34%，并显示了丰富的田块尺度冬小麦单产分布细节特征，展现了进行田块尺度冬小麦精确估产的潜力。

摘要:为运用图像颜色特征估测作物的叶绿素含量，以自然环境下的小麦冠层图像为研究对象，提出一种基于熵权法的颜色特征选择方法，并应用机器学习方法建立小麦冠层叶绿素含量估测模型。熵权法通过信息熵来衡量颜色特征指标权重，实现冠层图像特征排序，机器学习方法选用多元线性回归（Multiple linear regression, MLR）、岭回归（Ridge regression, RR）和支持向量回归模型（Support vector regression, SVR）估测小麦冠层叶绿素含量。试验结果表明，与皮尔逊相关系数法和主成分分析法选取的特征集进行对比，熵权法得到a*、R-G-B、R-G、（a*+b*）/L、a*/b*、(R-G)/(R+G+B)、(R-B)/(R+B)、H/S、(R-G)/(R+G)等9个特征组成的特征集，可以利用较少的特征指标达到最优的预测效果。在选取相同特征指标参数的情况下，SVR的预测能力优于其它模型，其R2和RMSE的平均值分别为0.80、1.89，相比于MLR和RR模型R2分别提升2.8%、1.1%，RMSE分别下降0.13和0.05。将基于熵权法建立的SVR模型应用到2021年采集的小麦冠层图像数据，结果表明模型具有很好的稳定性。

摘要:物候是植被生理生态过程与环境变化相互作用的体现，时间序列遥感数据的使用有助于揭示水稻物候特征。基于水稻物候特征建立一个可靠的水稻面积监测体系，及时、准确地监测水稻种植面积，对于粮食安全十分重要。本研究以中等分辨率成像光谱仪（Moderate resolution imaging spectroradiometer, MODIS）为数据源，选择增强型植被指数（Enhanced vegetation index, EVI），重构2019年和2020年EVI时间序列，提取水稻物候信息，并选择季节积分和生长季振幅两个指标，结合2019年单点EVI时间序列和水稻种植面积的统计数据，确定江苏省13个地级市水稻的季节积分和生长季振幅的阈值，并根据得到的阈值，提取2020年江苏省水稻种植面积。利用2020年水稻种植面积的统计数据和美国陆地卫星-8携带的陆地成像仪（Landsat8 operational land image, Landsat8 OLI）影像，对提取结果进行了精度验证。结果表明，水稻提取的总体精度为92.55%，Kappa系数为0.8463，水稻的制图精度为92.90%，用户精度为89.09%，与统计数据的一致性为93.90%，提取精度较高，在技术上具有可行性。该方法为大区域提取农作物种植面积提供了参考。

摘要:利用2006—2020年MODIS NDVI数据和2010年及2015年的国内生产总值(GDP)、人口(POP)、土地覆盖(Land Cover)空间分布数据，分析了安徽省NDVI的时空变化规律及人类活动对NDVI空间变异的影响。结果表明：2006—2020年安徽省NDVI在0.535~0.568之间波动，总体呈改善趋势，累积增长率为6.23%；季节上年增长率由大到小依次为秋季(0.0042a-1)、冬季(0.0036a-1)、夏季(0.0031a-1)和春季(0.0029a-1)。15年来，安徽省NDVI明显改善和轻微改善的区域面积占全省NDVI面积的69.17%，改善区域主要分布在长江以南地区；季节上，春季和冬季对NDVI改善的贡献最大。安徽省NDVI呈现持续性改善的区域占42.36%，呈现持续性退化的区域占17.23%，退化区域主要分布在省会城市及其周边经济发展较快城市。2010年GDP、POP、Land Cover对NDVI的空间变异分布解释力均在27%以上，2015年解释力均在15%以上，可见，GDP、POP、Land Cover对NDVI的空间分布均存在显著的影响。安徽省2006—2020年NDVI在时间和空间上均呈不断改善趋势，表明安徽省的绿色发展正在稳步推进。

摘要:倒伏是影响小麦产量和质量的重要因素之一，及时准确获取倒伏信息有利于小麦良种选育中的倒伏损失鉴定。本文以小麦灌浆期和成熟期两个生长阶段的可见光无人机遥感影像为依据，构建多生长阶段小麦倒伏数据集，通过在DeepLab v3+模型中添加不同的注意力模块进行比较分析，提出一种基于多头自注意力（MHSA）的DeepLab v3+小麦倒伏检测模型。试验结果表明，提出的MHSA+DeepLab v3+模型的平均像素精度(Mean pixel accuracy, mPA)和均交并比(Mean intersection over union, mIoU)，灌浆期分别为93.09%和87.54%，成熟期分别为93.36%和87.49%。与代表性的SegNet、PSPNet和DeepLab v3+模型相比，在灌浆期mPA提高了25.45、7.54、1.82个百分点和mIoU提高了36.15、11.37、2.49个百分点，在成熟期mPA提高了15.05、6.32、0.74个百分点，mIoU提高了23.36、9.82、0.95个百分点。其次，相比于CBAM和SimAM两种注意力模块，在灌浆期及成熟期基于多头自注意力的DeepLab v3+表现均为最优，在灌浆期其mPA和mIoU分别提高了1.6、2.07个百分点和1.7、2.45个百分点，成熟期提高了0.27、0.11个百分点和0.26、0.15个百分点。研究表明提出的改进的DeepLab v3+模型能够有效地捕获灌浆期和成熟期的无人机小麦遥感图像中的倒伏特征，准确识别不同生育期的倒伏区域，具有良好的适用性，为利用无人机遥感技术鉴定小麦倒伏灾害等级和良种选育等提供了参考。

摘要:准确快速获取植被覆盖条件下农田土壤盐分信息，为土壤盐渍化治理提供依据。利用无人机遥感平台，获取2019年7、8、9月内蒙古河套灌区沙壕渠灌域试验地的多光谱遥感图像以及取样点0~10cm、10~20cm、20~40cm、40~60cm深度处土壤含盐量，通过多光谱遥感图像计算得到光谱指数，选择归一化植被指数（NDVI-2）代入像元二分模型计算植被覆盖度，并划分为T1（裸土）、T2（低植被覆盖度）、T3（中植被覆盖度）、T4（高植被覆盖度）4个覆盖度等级；同时，对光谱指数进行全子集变量筛选，并利用偏最小二乘回归算法和极限学习机算法，构建不同覆盖度下各深度土壤含盐量反演模型。研究结果表明，裸土和高植被覆盖度下的反演模型精度高于低植被覆盖度和中植被覆盖度下的反演模型精度；对比PLSR和ELM 2种SSC反演模型精度，ELM模型的反演精度比PLSR模型高；覆盖度T1、T2、T3和T4的最佳反演深度分别为0~10cm、10~20cm、20~40cm、20~40cm。研究结果为无人机多光谱遥感监测农田土壤盐渍化提供了思路。

摘要:针对高光谱遥感土壤重金属含量估算研究中光谱特征信息弱、模型反演鲁棒性差的问题，提出构建污染源-汇空间特征量化污染物扩散与汇聚空间影响因子，融合光谱特征建立基于极端随机树（Extremely randomized trees，ERT）的土壤重金属含量估算模型。以济源市耕地土壤为研究区，布设采集土壤样本249个，分析了光谱特征、地形特征和污染源空间特征在土壤重金属铅（Pb）、铬（Cd）含量反演中的有效性及影响机理，采用置换重要性指数优选多源特征，通过与多种回归模型对比，评价ERT模型的预测精度。研究表明，变换后的土壤光谱特征构建ERT模型引入地形特征和污染源空间特征后精度提升显著，尤其是污染源空间特征优势更为明显，Pb的ERT模型均方根误差由43.185mg/kg下降到22.301mg/kg,下降了48.36%。Cd的ERT模型均方根误差由0.738mg/kg下降到0.371mg/kg，下降了49.73%，充分说明引入污染扩散空间特征的有效性。与其他回归模型对比，ERT估算模型在各项指标评价中优势明显，其中Pb的ERT模型的测试集R2达0.964，Cd的ERT模型R2为0.923。

摘要:为了探明作物叶片像素提取的内在机理，设计适用于高光谱和多光谱影像的自动叶片提取方法，以实测高光谱和模拟多光谱影像为基础，通过特征转换、图像分割、边缘检测、基于梯度的断点连接4个步骤，最终实现了作物叶片的快速、准确、自动化提取。结果表明，EVI对作物叶片增强效果最好，NDVI次之，基于红边的植被指数效果最差。在叶片提取过程中，本方法所涉及的5个精度评价指标平均值均在0.94以上，分布于0.9478~0.9896，叶片提取精度极高。该方法相较于大津法（OTSU）、标记分水岭（Marker-watershed）等经典方法具有明显的优势，其提取精度分别提高了29%~98%，与全卷积神经网络（FCN）或随机森林（RF）基本相当。通过运用特征转化，局部自适应阈值分割和边缘检测相结合，可以实现基于高光谱、多光谱影像的叶片像素快速、准确、自动化提取；该方法可避免繁琐的样本标记，且对高光谱和多光谱影像的空间分辨率及尺寸要求较低，其提取结果可直接作为深度学习的标记样本或叶片尺度的表型参数反演的基础数据，具有推广价值。

摘要:针对现有遥感估产方法未对通道间依赖关系建模和无法整合影像外其他特征的问题，以宁夏枸杞估产为例，提出了一种基于CNN-S-GPR的高光谱影像年际作物估产模型。首先，运用直方图降维、归一化、时间序列融合和维度转换4种特征工程方法构建枸杞估产数据集，实现多波段、多时相影像融合；然后，采用卷积神经网络自动提取数据集特征，简化特征提取操作；接着，融合通道注意力机制，以表征不同通道间的重要程度；最后，引入高斯过程回归，整合影像特征及空间位置特征，进一步提高估产准确性。实验结果表明，与其他估产模型相比，该模型平均相对误差和均方根误差下降了0.44~0.95个百分点和52.48~82.65t，且决定系数达到0.91。结合宁夏16个县的枸杞年际产量实现了复杂拟合，对全区农业规划布局及可持续发展具有参考价值。

摘要:国土空间开发与生态环境间是相互关联及协调促进的关系，探究其耦合协调度及空间关联格局对地区实现高质量发展和生态文明建设意义重大。本文采用熵值法和指标体系评价法分别测算了2008—2018年河南省地级市的国土空间开发程度及生态环境水平，在此基础上，运用耦合协调度模型和空间自相关分析评价了两者耦合协调度及空间关联的时空分异特征。研究表明，2008—2018年河南省各地市国土空间开发水平整体稳中有进，生态环境水平呈缓慢缩减并提升的态势。河南省国土空间开发与生态环境的耦合协调度主要处于濒临失调与勉强协调阶段，并随时间推移呈增强趋势，空间分布差异明显，整体呈现“中东部协调过渡，中部和西北部协调提升”的特征。全局空间自相关表明国土空间开发及生态环境水平均存在显著正相关性；两者耦合协调度历年呈正相关性，且具有明显集聚特征，HH型多以“组团”形式出现，LL型由“散布”式向“组团”式转变，LH型多散布在LL型周边；空间上看，中部和西部地区耦合协调度较高，区域间多形成HH集聚区，东部和南部地区耦合协调不足，多形成LL集聚区。

摘要:耕地系统安全评价是改善区域耕地系统安全状态和保障粮食生产安全的重要举措。以长株潭地区为研究区，从耕地数量、质量和生态三者系统性保护的视角，构建耕地系统安全评价指标体系，采用量子遗传算法改进的投影寻踪模型，定量分析耕地系统安全的时空演变特征，识别关键因子。结果表明:研究区各子系统投影值呈“交错递减”状态，耕地系统安全综合投影值波动式降低，由2009年的1.2521减少到2019年的1.2517；2019年，长株潭地区耕地系统安全表现为由中心城区向四周城郊区辐射式提升的空间分异特征；针对不同耕地系统安全等级区，因地制宜提出了调控措施，有利于提升区域耕地系统安全状态；耕地总面积、人均耕地面积、耕地垦殖率、单位耕地面积地膜负荷和污水集中处理率是影响该地区耕地系统安全的关键因子，需积极从保护耕地数量和提高耕地利用管理水平方面维持和改善当地耕地系统安全状态。本研究可为长株潭地区耕地保护及社会经济高质量发展提供理论支撑。

摘要:为提高土壤盐分分布图绘制精度或降低野外采样和室内分析成本，优化土壤采样点布局，本文以回归克里格法估计方差（RKV）最小和普通克里格估计方差（OKV）最小为目标函数，运用空间模拟退火（SSA）算法对土壤盐分采样点布局进行优化，其中回归克里格法（RK）中的协变量选择与土壤盐分分布关系密切且容易获取的环境变量；通过最邻近距离分布函数（G函数）、间隔距离分布函数（F函数）和K-S检验对优化结果进行评价。结果表明：荒地分布在大尺度上（400m×400m）与盐分相关性强，而在小尺度上（50m×50m）与盐分相关性弱；以荒地分布（与荒地最短距离）作为协变量，利用RK法优化采样点布局（采样数为55）后得到的研究区平均RKV为0.0807，相较平均OKV（0.1143）缩小了29.39%；优化后采样点布局的G函数曲线和F函数曲线全部落在95%置信区间内，即F函数和G函数均与其理论值无显著差异，采样点布局良好覆盖了地理空间；K-S检验表明，优化后采样点上与荒地最短距离的分布与其总体分布服从同一概率分布，即采样点布局良好覆盖了属性空间。本研究可为河套灌区土壤盐渍化监测点布局提供参考。

摘要:为解决农业多机器人在传统苹果园行间协同作业时的通信节点最佳部署问题，研究了2.4GHz Wi-Fi信号在传统苹果园（苹果成熟期）中的传播特性。将信号发射、接收节点分别距地面高度0.45、0.55、0.65、0.75m垂直部署，依据多机器人直线型、小间距V形、大间距V形、并排型等4种典型编队方式将节点水平部署，测量通信信号在不同高度条件以及上述4种编队方式下不同距离处的接收强度。研究结果表明，4种编队方式中，以直线型编队方式下的信号衰减最缓慢。因此，传统苹果园中多机器人最佳的编队方式为直线型，节点部署高度最好在果树第一侧枝向下0.2m左右处。对路径损耗数据进行回归分析，发现其在每个无线通信信号节点高度、每种多机器人典型编队方式下均符合对数路径损耗模型，模型的R2在0.860~0.989之间。同时，建立了用于预测2.4GHz Wi-Fi信号在传统苹果园（苹果成熟期）中的路径损耗模型，并同期选择了其他苹果园验证了预测模型的准确性，R2在0.947~0.967之间，RMSE在1.489~2.432dBm之间。模型能较好地预测Wi-Fi信号在传统苹果园中的路径损耗情况，可为农业多机器人在传统苹果园中的通信节点部署提供参考。

摘要:针对苹果采摘机器人识别算法包含复杂的网络结构和庞大的参数体量，严重限制检测模型的响应速度问题，本文基于嵌入式平台，以YOLO v4作为基础框架提出一种轻量化苹果实时检测方法(YOLO v4-CA)。该方法使用MobileNet v3作为特征提取网络，并在特征融合网络中引入深度可分离卷积，降低网络计算复杂度；同时，为弥补模型简化带来的精度损失，在网络关键位置引入坐标注意力机制，强化目标关注以提高密集目标检测以及抗背景干扰能力。在此基础上，针对苹果数据集样本量小的问题，提出一种跨域迁移与域内迁移相结合的学习策略，提高模型泛化能力。试验结果表明，改进后模型的平均检测精度为92.23%，在嵌入式平台上的检测速度为15.11f/s，约为改进前模型的3倍。相较于SSD300与Faster R-CNN，平均检测精度分别提高0.91、2.02个百分点，在嵌入式平台上的检测速度分别约为SSD300和Faster R-CNN的1.75倍和12倍；相较于两种轻量级目标检测算法DY3TNet与YOLO v5s，平均检测精度分别提高7.33、7.73个百分点。因此，改进后的模型能够高效实时地对复杂果园环境中的苹果进行检测，适宜在嵌入式系统上部署，可以为苹果采摘机器人的识别系统提供解决思路。

摘要:针对传统蚁群算法在移动机器人路径规划中存在的收敛速度慢、收敛路径质量低、死锁以及动态避障能力差的问题，本文提出基于改进避障策略和双优化蚁群算法（Double optimization ant colony algorithm，DOACO）的路径规划方法。首先，设计新的概率转移函数并对函数中的各分量权重进行自适应调整，以优化算法的收敛速度；然后，利用碰撞检测策略对路径进行再优化，进一步提高算法的性能；最后，针对常规避障策略避障能力差、实时性不足等问题，提出避障行为与局部路径重规划相结合的避障策略。实验结果表明，DOACO算法相对于传统的蚁群算法，不仅能规划出更优的路径，收敛速度也更快，而且新的避障策略也可以有效地应对多种碰撞情况。

摘要:为了实现休眠期枣树自动选择性剪枝作业，针对复杂树形结构修剪枝难以识别的问题，研究了基于语义分割网络实现自然场景中枣树修剪枝识别与骨架提取。通过RGB-D相机搭建的视觉系统获取不同天气情况下枣树的点云信息，根据距离阈值去除复杂的枣园背景，并构建枣树前景数据集。利用DeepLabV3+和PSPNet 2种深度学习模型分割枣树枝干同时获取其修剪枝的掩膜，并进行结果对比。对修剪枝掩膜进行二值化，依据二值图像的面积去除噪声，对去噪后的连通域标记，并提取修剪枝骨架，最终确定修剪枝数量，建立修剪枝数量真实值与预测值之间的线性回归模型。结果表明：基于ResNet-50特征提取网络的DeepLabV3+模型识别结果最好，平均像素准确率（mPA）、平均交并比（mIoU）分别为89%和81.85%，其中枣树主干、修剪枝2个类别的像素准确率（PA）和交并比（IoU）分别为90.36%、80.98%和80.34%、66.69%；在3种典型天气（晴天、阴天、夜间）情况下，晴天枣树枝干的mPA（91.97%）略高于阴天（91.81%）和夜间（90.98%），同时，预测的修剪枝与真实值的R2（0.8699）也高于阴天（0.8373）和夜间（0.8120），并得到最小的RMSE为1.1618。

摘要:为了给设施番茄授粉机器人授粉提供可靠的定位技术，提出了一种基于3D视觉的番茄花朵定位方法。采用RGB-D结构光相机快速获取温室内番茄植株的彩色图和深度图信息，通过YOLO v4 (You only look once)神经网络对植株上番茄花束进行目标检测，并提取出授粉花束在图像中的二维区域；使用主动对齐方式结合PCL进行彩色图像和深度图像的粗对齐，利用区域内色系单视角线性遍历方法对提取的花束区域进行精配准，获得番茄花束的空间高精度点云信息；再使用统计滤波法剔除点云信息离群点后，结合双向均值法计算花束3D box的授粉质心坐标。定位试验结果表明，该方法在温室环境中能成功对花束进行识别定位，神经网络平均检测精度达97.67%，完成单幅图像花束提取时间为14.95ms，算法获取授粉质心坐标的平均时间约为300ms。后期在温室内验证，在花束被遮挡小于80%时，算法能够对番茄花朵进行精准定位，并成功执行授粉动作，为番茄授粉机器人提供了一种新的授粉点定位方法。

摘要:为提高YOLOv4目标检测算法对苹果叶片小型病斑的检测性能，提出了一种PSA（金字塔压缩注意力）-YOLO算法。在CSPDarknet53的基础上融合了Focus结构和PSA机制，并采用网络深度减小策略，构建了参数量小、精确度高的PSA-CSPDarknet-1轻量化主干网络。其次在网络颈部，搭建了空间金字塔卷积池化模块，用极小的计算代价增强了对深层特征图的空间信息提取能力，并采用α-CIoU损失函数作为边界框损失函数，提高网络对高IoU阈值下目标的检测精度。根据实验结果，PSA-YOLO网络在苹果叶片病斑识别任务中的AP50达到88.2%。COCO AP@[0.5∶0.05∶0.95]达到49.8%，比YOLOv4提升3.5个百分点。网络对于小型病斑的特征提取能力提升幅度更大，小型病斑检测AP比YOLOv4提升3.9个百分点。在单张NVIDIA GTX TITAN V显卡上的实时检测速度达到69帧/s，相较于YOLOv4网络提升13帧/s。

摘要:为了提取到更加准确、丰富的叶片病斑的颜色特征和空间特征，解决病害严重程度细粒度分类粗糙、识别准确率低等问题，提出一种融合颜色掩膜网络和自注意力机制(Fusion color mask and self-attention network, FCMSAN)的病害识别方法。FCMSAN由颜色掩膜网络(Color mask network,CMN)和融合通道自适应的自注意力网络(Channel adaptive self-attention network, CASAN)构成。CMN通过学习叶片病斑颜色区域信息提高模型提取颜色特征的能力；CASAN能够提取全局范围内的病斑特征，同时加入病斑的位置特征和通道自适应特征，可以精确、全面定位叶片病斑区域。最后通过特征转换融合模块（Transfer fusion layer，TFL）将CMN和CASAN进行融合。经实验证明，FCMSAN在61类农作物病虫害细粒度识别中，Top-1的分类准确率达到87.97%，平均F1值达到84.48%。最后通过可视化分析，验证了本文方法在病害识别中的有效性。

摘要:为改善猪只重叠与遮挡造成的猪只身份编号（Identity，ID）频繁跳变，在YOLO v5s检测算法基础上，提出了改进DeepSORT行为跟踪算法。该算法改进包括两方面：一针对特定场景下猪只数量稳定的特点，改进跟踪算法的轨迹生成与匹配过程，降低ID切换次数，提升跟踪稳定性；二将YOLO v5s检测算法中的行为类别信息引入跟踪算法中，在跟踪中实现准确的猪只行为识别。实验结果表明，在目标检测方面，YOLO v5s的mAP为99.3%，F1值为98.7%。在重识别方面，实验的Top-1准确率达到99.88%。在跟踪方面，改进DeepSORT算法的MOTA为91.9%，IDF1为89.2%，IDS为33；与DeepSORT算法对比，MOTA和IDF1分别提升了1.0、16.9个百分点，IDS下降了83.8%。改进DeepSORT算法在群养环境下能够实现稳定ID的猪只行为跟踪，能够为无接触式的生猪自动监测提供技术支持。

摘要:大闸蟹是我国特有的名优水产养殖品种，其质量既是确定投喂量的重要依据，亦是评判其生长状况、品质等级的重要指标。为了准确估算蟹体质量，提出一种基于多维度特征和轻量梯度提升机(Light gradient boosting machine，LightGBM)的大闸蟹质量估算方法。首先通过相机获取蟹体图像，其次采用图像处理技术对图像进行分割以获取背甲图像，然后提取背甲二值图像的几何特征构成形状特征(Shape features，SF)；提取不同颜色空间背甲图像的各通道分量值构成颜色特征(Color features，CF)，并采用标定法计算特征值；最后采用基于LightGBM的方法预测大闸蟹质量。本文根据色泽表征其发育状况，提取背甲颜色特征与形状特征构成多维度特征，解决单一形状特征导致预测精度不高的问题；提取背甲轮廓比值作为形状特征，有效降低随机调整相机高度对特征值稳定性的影响；在真实数据集上进行预测，结果表明平均绝对误差(MAE)为2.751g，均方根误差(RMSE)为3.680g，决定系数R2为0.949。并与SF-LightGBM、SF3-LightGBM 、area-OLS、MF-BPNN和MF-SVM质量估算方法进行对比，本文方法的各评价指标的性能均有较大幅度提升，能够较准确地估算出大闸蟹蟹体质量。

摘要:随着区块链农产品溯源技术的发展，果蔬产品质量安全得到保障。由于我国果蔬产品溯源跨度大、追溯周期长、涉及面广，并且区块链网络数据账本由全网节点共同记账备份，海量溯源数据存储压力大，同时所有数据透明共享，造成供应链溯源数据无法全部上链，引起产品数据上下游溯源企业共享不及时、追溯数据安全性难以得到保障、监管部门无法实时监管全部溯源数据，出现农产品质量安全问题时，责任无法定位、产品难以找到问题源头。基于上述问题，设计基于区块链多链架构的果蔬产品溯源框架，设计溯源数据存储模型，并通过智能合约实现溯源数据分类链上加密存储、链间授权访问、基于授权凭证解密查询，保证果蔬全供应链溯源隐私数据密文上链，减缓区块链存储压力、实现上下游溯源企业隐私数据无孤岛授权共享。基于联盟链Hyperledger Fabric通道技术实现多链溯源系统，经过扩散性测试，由对称加密与椭圆曲线混合加密的“链上加密存证、链间基于授权凭证共享、链上解密查询”智能合约方案，隐私数据密文变化率达95%以上，密钥密文变化率达94%以上，具备较高的安全性和混淆性；经过性能测试，所设计并实现的多链架构溯源系统公开溯源数据查询平均时延为56.9ms，基于授权凭证的隐私溯源数据平均解密查询时延为62.87ms，处理企业节点发起数据上链请求的平均时延为2.16s，能够满足果蔬产品追溯实际的应用需求。

摘要:为有效解决传统TDR系统在确定土壤湿润锋位置时带宽小、上升沿时间长、分层界面位置测量误差大等问题，本文在研究TDR阻抗测量的基础上，利用微波频域、时域变换理论提出了一种基于便携式矢量网络分析仪的土壤湿润峰测量方法。利用ADS仿真分析验证了TDR波形重新建模方法，证明了不同阻抗交界面检测的可靠性。通过油水交界面、2层不同含水率土壤干湿交界面、3层不同含水率土壤干湿交界面位置的测量，与传统TDR方法测得的结果进行对比，结果表明基于便携式矢量网络分析仪建立的微波阻抗反射信号转换模型在实际应用中具有很好的准确性，可为土壤分布式含水率的测定提供理论借鉴。

摘要:为揭示寒地黑土稻田痕量温室气体的排放规律，以及稻田痕量温室气体排放与水分利用效率（WUE）及氮肥吸收利用率（NUE）间的关系，设置干湿交替灌溉和传统淹水灌溉2种水分管理模式，以及4个生物质炭施用量水平(0、2.5、12.5、25t/hm2)，以传统淹水灌溉作为对比，应用15N示踪技术，研究水炭运筹下寒地黑土稻田甲烷和氧化亚氮排放的季节变化规律，明确稻作水氮利用与甲烷和氧化亚氮排放的关系，并计算温室气体的全球增温潜势（GWP）和排放强度（GHGI）。结果表明：生物质炭施用量相同时，传统淹水灌溉模式的甲烷排放通量显著高于干湿交替灌溉模式(P<0.05)，而氧化亚氮排放通量均低于干湿交替灌溉模式。干湿交替灌溉模式的甲烷总排放量显著低于传统淹水灌溉模式(P<0.05)，而氧化亚氮总排放量高于传统淹水灌溉模式，施加生物质炭对稻田甲烷、氧化亚氮减排效果显著；干湿交替灌溉模式下稻田痕量温室气体的GWP、GHGI显著低于传统淹水灌溉模式(P<0.05)，施加生物质炭可以降低稻田痕量温室气体的GWP、GHGI。干湿交替灌溉模式的WUE显著高于传统淹水灌溉模式（P<0.05），适量施入生物质炭可以增加WUE和氮肥整体、基肥、蘖肥、穗肥的NUE。两种灌溉模式稻田痕量温室气体的GWP和GHGI与WUE均呈显著负相关(P<0.05)；两种灌溉模式稻田痕量温室气体的GWP、GHGI与氮肥整体、基肥、蘖肥、穗肥的NUE均呈显著或极显著负相关。

摘要:利用番茄盆栽试验，在土表以下17cm处布设秸秆隔层，有效隔断土壤毛管连续性，再结合灌溉水的淋洗作用，促使土壤盐分向下运移，盆栽土壤在垂直方向上趋于“上低下高”的非均匀分布状态，探究该盐分状态下番茄产量和作物不同生育阶段根系及盐分分布特征间的内在联系。结果表明，在土壤盐分垂向非均匀分布处理中，隔层以下土壤中过高的盐分含量抑制了番茄根系的生长与分布，而上层低盐区土壤中根系则呈现出补偿性生长。在盆栽土壤盐分含量一定时，盐分垂向非均匀分布处理的根系干物质量及果实产量均显著高于盐分均匀分布处理（P<0.05），盐分“上低下高”的差异性分布缓解了作物整体所受盐分胁迫。在参照传统水分生产函数Stewart模型和Jensen模型的基础上，分别利用表层盐分因子、平均盐分因子及根系加权平均盐分因子构建作物盐分生产函数，经函数精度评估后发现，利用根系加权平均盐分因子结合Jensen函数构建的作物分阶段生产函数对番茄产量的预测精度最高，而不同生育阶段中，番茄坐果期土壤含盐量及根系分布状况对最终产量的影响最大。

摘要:为探索盐渍化地区控释肥水氮耦合效应及优化组合方案，提高水氮利用效率，减少硝态氮流失，2019年和2020年在河套灌区开展了控释肥施用农田不同水氮配比试验，研究了盐渍化地区向日葵产量和水氮利用效率对控释肥与传统肥料的响应差异，以及控释肥不同水氮配比对向日葵产量和水氮利用效率的影响，构建了向日葵经济效益与水氮交互作用的数学回归模型，并优化了水氮组合方案。结果表明：与传统肥料相比，控释肥处理产量、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和灌溉水生产效率平均增加了13.89%、46.42%、13.61%和13.62%（P<0.05），收获指数差异不显著（P>0.05）。控释肥施用条件下，不同水氮处理交互作用明显，控水灌溉限制了氮素利用，充分灌溉条件下向日葵产量、氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力平均增长了21.87%、80.89%和21.53%；低氮同样降低了水分利用效率，从低氮到中氮，向日葵产量和灌溉水生产效率平均增长了14.83%和15.35%，从中氮到高氮平均增长了3.86%和3.43%。2年最高产量均为高水高氮处理，分别为3.9435、3.7887kg/hm2。控释肥施用条件下，灌水量、施氮量与向日葵经济效益之间符合二元二次回归模型，2年预测经济效益与实际经济效益决定系数R2均为0.99，通过主因素分析，经济效益随施氮量的增加先增加后减小，通过模拟寻优及综合各项指标分析，控释肥充分灌溉条件下中氮水平经济效益在18000~21000元/hm2之间，是本试验最优处理，在增产的同时可以减少氮素流失。研究可为河套灌区向日葵种植、减少农田面源污染提供技术参考。

摘要:为实现设施番茄准确有效施肥管理，以改良金棚8号番茄为试验材料，常规基质栽培番茄营养液管理方式为对照（CK），将番茄结果时期与营养液滴灌频率2因子完全交互耦合，番茄结果期划分为结果前期（第3穗果坐果~第1穗果成熟）和结果后期（第1穗果成熟~第5穗果成熟），各结果期滴灌频率均设置1、3、5次/d共3个频率（供应营养液总量相同），共10个处理，研究不同耦合处理对番茄不同层果实品质和产量的影响。利用主成分分析法、逼近理想解排序法、隶属函数分析法、灰色关联度分析法4种单一综合评价方法对番茄多层果实进行品质-产量单一算法综合评价，对通过事前一致性检验（Kendall-W）的单一综合评价结果进行模糊Borda组合评价，确定最优营养液滴灌频率方案。结果表明，耦合处理能显著增加番茄产量，不同层果实品质指标最优时，对应的耦合处理不同。4种单一综合评价方法的排序结果存在差异，Kendall-W一致性检验的协和系数为0.920，满足模糊Borda组合评价条件。主成分分析法与模糊Borda法的排序结果相关系数最高，为0.988。基于模糊Borda组合评价方法得出，结果前期1次/d、结果后期3次/d的滴灌频率可兼顾番茄获得较高产量和多层果实品质较优，为最优的营养液滴灌管理方案。本研究结果为设施番茄生产营养液科学管理提供依据。

摘要:针对北方冬季密闭畜禽舍普遍存在的舍内湿度大、传统除湿方法成本高的问题，设计了一种以翅片管换热器为核心部件的自然冷凝式节能除湿系统，利用北方冬季寒冷的舍外自然条件使制冷剂充分制冷后循环引入翅片管换热器中，依据冷凝原理实现舍内高湿气体冷凝析湿。该除湿系统实现舍内空气内循环除湿，减少直接或间接通风除湿造成大量的热量损失。利用湿空气理论计算除湿速率，通过在密闭试验舱进行试验测试来验证换热除湿系统的工作性能。结果表明，翅片管换热器有效换热面积、舱内空气和制冷剂初始温差、风机风速和制冷液流量对除湿速率和舱内降温有着正向影响。风速为1m/s、平均初始温差约为33℃情况下，在约为36m3的试验舱内平均降温为4.67℃，平均除湿速率约为2.69kg/h。在有效换热面积为18m2的换热器除湿试验中，空气与制冷剂的质量流率比为0.31、0.63和0.95时，能效比分别为5.63、12.25和11.03，表明换热器存在热交换能力的上限，能效比不能随风机风速增大而持续增加，可为除湿系统的节能调控提供参考。该系统充分利用了东北寒区冬季舍外自然低温，除湿和节能效果明显，可为解决北方冬季畜禽舍除湿和节能之间矛盾提供有效途径。

摘要:针对农产品加工中微波干燥不均和红外干燥穿透能力有限等技术问题，研制了微波红外振动床协同干燥（MIVBD）设备。在结构设计上，通过COMSOL仿真分析谐振腔场强分布的均匀性，并优化了微波源馈波口布置。设备通过多孔面板将红外源与微波谐振腔隔离，在保证红外热量高效辐射的同时，确保微波、红外二者互不干扰。振动系统采用聚苯硫醚等谐振腔内部材料和钢结构外部材料制成，通过振动电机和橡胶弹簧带动物料振动。以高含水率生姜片为典型物料，对MIVBD设备的干燥效率、均匀性和色泽等相关品质进行试验研究，当物料温度超过上限温度时微波和红外停止工作，结果发现，微波红外振动干燥比微波红外干燥时间缩短了14.29%，微波红外振动干燥时温度不均匀系数最小（2.28%），并且微波红外振动干燥显著降低了干燥能耗，改善了相关品质。

摘要:液压机械无级变速器(HMCVT)通过换段机构的结合与分离时序切换，结合液压传动系统的速度调节，实现段间切换。传统的段间切换方法短时间隔或交叉，容易造成动力中断，影响换段品质。基于某重型货车装备的HMCVT，本文采用换段机构短时重叠结合的方法实现了动力连续换段，对动力连续换段过程的动力学特性进行了理论分析，建立了HMCVT动力连续换段过程的数学模型和仿真模型，对HMCVT动力连续换段过程进行了仿真与分析，并在试验台上对理论研究和仿真结果进行了验证。研究结果表明，在适当排量比调节范围内，换段机构段间重叠结合可实现动力连续换段；将动力连续换段过程阶段划分为同步调速、重叠结合、动力切换和快速分离等4个阶段，在动力切换阶段，HMCVT的传动比为常值，由分汇流机构参数和机械变速机构参数决定，与液压调速系统参数及负载无关；在理论换段点动力连续换段时，系统输出转速基本没有波动；在理论换段点前后进行动力连续换段时，系统输出转速波动较大，产生较大换段冲击，偏离理论换段点越多，波动幅度和换段冲击越大；均实现了动力传递连续无中断。

摘要:针对并联机器人在作业过程中的位置精确控制及柔顺控制问题，提出了基于外力估计的并联机器人柔顺控制策略，实现并联机器人在作业过程中位置和力的高性能动态交互。基于外力估计的柔顺控制实现过程中，考虑到接触力传感器成本较高，提出一种无传感器外力估计的方法。首先建立并联机器人以及伺服运动系统动力学模型，利用所建立的动力学模型和电机的电流反馈值来估算外力作用时机器人关节力的变化。其次根据估算的并联机器人关节力，设计基于位置的阻抗控制，使并联机器人末端执行器与环境柔性接触，确保并联机器人的作业精准度与柔顺度。最后选取合适的阻抗控制参数，对所提出的柔顺控制策略进行仿真分析并且在搭建的实验平台上进行了实验验证，实验结果表明所提出的方法可以实现并联机器人的精确柔顺作业。

摘要:绳驱动空中机械臂是一种由旋翼飞行器和多自由度机械臂构成的新型机器人系统。为了增强机械臂在排污管口水质采样时的关节空间控制性能，提出了一种结合快速连续非奇异终端滑模控制与线性扩张状态观测器的抗干扰控制策略。阐述了绳驱动空中机械臂的结构设计，建立计及关节柔性的动力学模型。利用线性扩张状态观测器来估计与补偿系统集总干扰，采用快速连续非奇异终端滑模面来保证系统状态量的有限时间收敛和抑制控制力矩的抖振。通过李雅普诺夫稳定性定理分析了所设计控制器的稳定性。最后，通过可视化仿真和地面汲水试验验证了所提控制器的有效性，结果表明，所提控制器的收敛速度、鲁棒性、准确性和抗干扰能力优于其他两种控制器，能有效抑制系统抖振，满足水质采样的作业需求。