农业工程学报杂志

农业工程学报杂志2026年第4期

• 蜂群多模态大数据自动采集管理系统设计与试验

  刘继展,陈耀,吴硕,赵升燚,陆海燕,

  为实现蜂群多模态数据的非侵入式、全周期自动采集与高效管理，该研究设计了一种蜂群多模态大数据自动采集管理系统。系统由智能蜂箱终端与自标注管理云端构成，终端集成巢脾自动移位成像、出勤行为视频采集及多源环境感知，实现多模态数据的稳定获取；云端采用多模态数据处理管道完成数据的时空对齐、自动标注与结构化存储。在南京江宁区蜂场开展了为期30 d的连续田间试验，对系统稳定性、数据准确性与标注效率进行验证。结果表明，系统综合数据丢包率低于5%。环境参数采集精度较高，其中蜂箱外温度测量误差最小，平均绝对误差（mean absolute error，MAE）为0.3 ℃，均方根误差（root mean square error，RMSE）为0.4 ℃，皮尔逊相关系数（Pearson correlation coefficient，PCC）为0.995；蜂箱内COsub>2/sub>浓度测量误差相对较大，MAE为48 μmol/mol，RMSE为62 μmol/mol，PCC为0.937。自标注模块单帧视觉数据处理时间约为10 ms，蜂箱口蜜蜂目标检测自标注准确率为98%，巢脾蜜蜂实例分割自标注平均准确率为76%。研究结果表明，该系统可实现蜂群多模态数据的长期稳定获取与自动化管理，为蜂群行为分析与智能养殖提供可靠的数据支撑。/

• 红花椒簇采摘机器人视觉检测与多点定位系统设计与试验

  唐座亮,赵汉齐,陈霖,何洋,何继梅,张铁誉,王玉超,许丽佳,

  针对非结构化椒园中花椒簇尺寸小、分布密集、易损伤的采摘难题，该研究采集并标注999张田间图像，构建包含styled-content style-type="number">5094/styled-content>个实例的红花椒簇检测数据集。基于YOLO11n基线模型，在其Backbone与Head中分别引入异质尺度注意力与多尺度卷积模块构建轻量级模型PepNet v1，进而提升小目标花椒簇的识别能力。试验表明，PepNet v1在平均精确率均值和精确率上分别达到0.817和0.808，优于YOLO11n，运算量仅6.5 G（约65亿次浮点运算）。针对中心像素深度估计在孔洞和遮挡下误差较大的问题，提出基于最近italic>N/italic>点统计均值的深度估计方法，将静态和动态误差分别降至1.30 和1.75 cm，修正后进一步降至0.41 和0.35 cm。田间试验表明，经姿态对齐优化后，采摘成功率达75%，效率提升60%以上，该方法可为红花椒簇自动采摘提供可靠参考。/

• 基于视锥的相机-雷达融合农业场景三维目标检测

  杨丽丽,郭潇,李子昂,吴才聪,

  针对复杂农业场景中农机自动驾驶的3D目标检测问题，该研究提出一种集成毫米波雷达和单目相机的低成本感知系统。首先，构建包括激光雷达、组合导航、相机、毫米波雷达数据的农业场景多模态感知数据集；然后，构建基于中间融合策略的神经网络模型CFPNet，采用改进的中心点检测网络对目标进行初步检测，将检测结果与雷达探测点相匹配，使用特征提取模块对视锥感兴趣区域内的雷达点云特征进行提取，生成用于补充图像特征的雷达信息；最后，融合图像初步检测信息和雷达信息进行二次目标检测，同时回归3D目标的深度、方向、速度等属性。结果表明，该网络在自建农业场景数据集上的目标检测精度约为86.5%，在农业场景部署测试中的检测速度达到约7.4帧/s。CFPNet可以在农业场景保证检测速度的同时应对农业环境中的视觉障碍和雷达回波的稀疏问题，并且可以直接返回目标的速度信息，可为农业场景农机自动驾驶提供技术支撑。/

• 基于YOLO-GESCW的盛花期红花轻量化检测方法

  程义锋,王超,董广翔,李晓娟,黄腾龙,苏君红,

  为提高盛花期红花检测精度和检测实时性，该研究基于YOLOv8n提出一种YOLO-GESCW盛花期红花轻量化检测方法。通过引入幽灵卷积（Ghost Conv）降低卷积深度计算开销；采用高效通道注意力模块（efficient channel attention, ECA）替换主干网络及颈部网络部分C2f模块，减少模型参数量和计算量；引入空间金字塔池化高效层聚合网络（spatial pyramid pooling with efficient layer aggregation network, SPPELAN）模块增强多尺度特征提取能力；在颈部网络加入C3k2模块，提升轮廓与细节捕捉能力；使用Wise-IoUv3函数优化边界框损失。结果表明，改进后模型参数量约0.98 M、模型大小为2.09 MB、浮点计算量为3.4 G，较原YOLOv8n分别降低67.44%、65.10%和58.02%；测试集精确率为93.6%、召回率为93.0%、平均精度均值（mAPsub>0.5/sub>）为98.1%，平均检测速度为106.79帧/s；在NVIDIA Jetson Xavier NX边缘设备部署测试，目标模型best.engine大小为3.48 MB、平均帧率52.36帧/s、单图平均推理耗时styled-content style-type="number">0.0072/styled-content> s。该研究实现了检测模型轻量化与检测精度平衡，可为盛花期红花采收作业检测模型边缘设备部署提供解决方案。/

• 基于改进ORB-SLAM2算法的苗期玉米植株重建方法

  齐江涛,刘向南,王凯晨,李宁,

  针对现有作物三维重建方法存在重建时间长、重建效果差的问题，构建了一种基于改进定向快速旋转描述-即时定位与地图构建二代系统（oriented FAST and rotated BRIEF-SLAM2, ORB-SLAM2）算法的苗期玉米植株重建方法。利用快速最近邻搜索库（fast library for approximate nearest neighbors, FLANN）算法结合随机抽样一致性算法（random sample consensus, RANSAC）对苗期玉米植株图像进行特征匹配，并结合多视角立体算法（multiple view -tereo, MVS）实现对苗期玉米植株的稠密重建。在此基础上，利用重建模型对两个玉米品种植株的主要构型参数进行获取，并与实测值进行对比，以验证构型获取方法的准确性和有效性。试验结果表明：FLANN+RANSAC算法进行特征匹配的正确率是89.00%，点云平均稠密重建点数为7.13×10su5/su个，平均重建时间仅为15.32 min，利用三维重建模型进行苗期玉米植株构型参数提取的误差均能控制在10%以内，且与人工实测值具有较好的相关性。该算法重建时间短，且重建精度较高，能够为苗期玉米植株的构型获取提供理论依据和技术支撑。/

• 基于YOLOv8n-dy的玫瑰花花期多尺度目标检测方法

  朱惠斌,汤其林,白丽珍,李仕,王明鹏,董金燕,李垚,

  为应对玫瑰采摘劳动强度大、采花农户老龄化和人工成本上升等挑战，针对玫瑰花采摘过程中检测识别准确性不足的问题，提出一种基于YOLOv8n模型的玫瑰花花期检测模型（YOLOv8n-dy），实现对花苞期、盛花期和败花期的精确判别。在主干网络中优化C2f模块，构建高效的多分支特征提取卷积结构，提高模型对多尺度、多形态花期目标的识别能力；引入ELA高效注意力机制（efficient lightweight attention），增添小目标检测层并将损失函数替换为WIOUv3损失函数（weighted intersection over union version 3）强化深层网络对花苞期玫瑰花等小尺寸目标的定位检测能力；采用Adamax优化器（adaptive maximum optimization）解决模型陷入局部最优解问题。试验结果表明，YOLOv8n-dy模型的准确率、召回率和在50%阈值下（IoU=50%）平均精度均值mAPsub>0.5/sub>分别达到79.2%、71.3%和77.3%，较原始YOLOv8n模型分别提升4.4个百分点、6.7个百分点和6.1个百分点。同检测精度最高的YOLOv9比较，YOLOv8n-dy模型计算复杂度仅为9.8 GFLOPs，同时保持了与YOLOv9相当的50%交并比阈值下平均精度均值77.3%，该模型的大小仅为YOLOv9模型的4.22%，显著提高模型部署的应用性能。该研究提出的YOLOv8n-dy模型在复杂田间环境下表现出优异性能，能高效准确地识别玫瑰花的花苞期（bud）、盛花期（flower）和败花期（withered），同时实现检测精度和计算效率的良好平衡，为玫瑰花采摘提供可靠的技术支持。/

• 基于多任务分割与自适应压缩的黄花菜采摘点三维定位

  张睿,王骞,张延军,白峭峰,

  针对田间黄花菜采摘存在类间差异小、类内差异大、密集重叠导致定位难的问题，该研究提出一种融合多任务分割与自适应压缩的采摘点三维定位方法。首先，构建DaylilyPick-Net多任务分割网络，集成密集信息估计、多维信息增强融合、任务协同动态分割头等模块及动态损失权重策略，提升密集场景下的分割性能；其次，提出自适应调控剪枝策略（adaptive collabora-tive self-optimizing pruning，ACSP），融合层级动态自适应剪枝与全局增强蛇鹭优化算法，压缩模型同时维持精度；最后，进一步提出黄花菜三维采摘点定位及裁剪角度确定方法，融合分割掩码与深度信息实现采摘点三维定位与裁剪角度计算。结果表明，DaylilyPick-Net在田间密集黄花菜数据集上平均精度均值（mAP@50）、参数量、浮点计算量和平均帧率分别为59.62%、13.01 M、71.7 G和57 帧/s，优于YOLO系列等主流模型；ACSP在剪枝率为40%时mAP@50达60.31%；采摘点定位误差保持在0.30 cm以内。该研究可为密集场景下的农业采摘机器人提供一定的视觉感知技术支持。/

• 数智技术赋能农业绿色低碳发展的动力机制、工程路径与系统仿真

  荣越,黄高彦,宋春晓,马恒运,

  数智技术赋能农业绿色低碳发展是推动农业农村现代化、实现“双碳”目标的关键路径。该研究立足中国特色农业农村现代化背景与实践，系统解析数智技术赋能农业绿色低碳发展技术架构与动力机制，并构建系统动力学模型，在不同数智技术情境下探明农业绿色低碳发展的作用效果。结果表明：1）从农业生产效率与减排效能、农业废弃物资源化循环利用、生态整体优化与决策智能化分析了数智技术赋能农业绿色低碳发展的动力机制，明确了影响农业碳排放的数智技术赋能工程路径；2）界定了农业绿色低碳发展的系统边界，并在此基础上以2016—2023年河南省GDP总量和耕地面积2个变量的统计数据进行检验，2个变量每一年历史值与模拟值的相对误差均小于5%，说明该模型拟合度较高；3）仿真结果表明智能决策系统、循环处理技术以及智能联合模式对于农业绿色低碳发展的促进程度存在差异，且各模式之间具有协同性。智能联合模式在不同核心指标上都表现出最优或接近最优的性能，在系统稳定性方面优势明显。研究结果为数智技术促进农业绿色低碳转型、加快农业农村现代化提供理论参考与实践指引。/

• 鲜莲子去心机设计及去心工艺参数优化

  马秋成,曹允盛,孙宁,卢安舸,王雨腾,刘宇,张鑫宇,曹轩宇,

  针对鲜莲子手工去心生产效率低的问题，该研究设计了一种利用压缩空气挤出莲心的鲜莲子去心机。基于保证莲仁、莲心相对完整的去心要求，提出了鲜莲子空气挤出去心方法，设计了鲜莲子去心机的整体结构及其滚动调姿装置、自适应对中机构和端部识别装置等关键部件。首先，采用双滚子同向旋转方法快速调整鲜莲子姿态，研究了滚子材料和旋转速度对调姿时间的影响，试验测得聚氨酯滚子当转速为70 r/min时，可使任意姿态的鲜莲子快速定位；进一步地，提出了一种根据鲜莲子大小自动调整去心冲针位置的自适应对中机构，通过对其杆长和位置参数优化，可保证去心冲针轴线与不同大小的鲜莲子轴线同轴，其最大理论偏差为0.036 mm；最后，探讨了空气压力、喷气持续时间、冲针内径及插入深度等工艺参数对鲜莲子去心的通心率、破损率和莲心完整率的影响规律，获得了一组优选的去心工艺参数：空气压力0.6～0.7 MPa，喷气持续时间50 ms；冲针内径2.6 mm，插入深度6～8 mm。该优选参数的样机测试结果为：通心率95.8%，莲心完整率87.6%，莲仁破损率1.36%，生产效率34.8 kg/h，满足鲜莲子去心的加工需求。研究结果可为鲜莲子空气挤出去心机设计提供参考。/

• 基于深度学习的水稻收获质量智能监测装置

  李俊伟,王修善,王勋威,张高杰,谢方平,

  为实现收获水稻破碎率与含杂率的高精度实时监测，该研究提出一种基于平铺采样装置与深度学习协同优化的水稻收获质量监测系统。设计间歇式槽轮-多孔导流板-挡板间隙三级采样平铺装置，经EDEM离散元法仿真优化参数，抑制籽粒重叠；改进YOLOv8n模型，融合Shuffle Attention注意力机制增强小目标特征提取，采用VoVo-GSCSP模块压缩参数，引入PIoU2损失函数提升定位精度。试验结果表明：参数优化后水稻颗粒分布变异系数最低达到0.15；改进模型平均精度mAP@50达95.30%，参数量仅2.9 M；台架试验的破碎率与含杂率平均相对误差分别为3.50%和6.27%，田间试验平均相对误差分别为5.52%和6.77%。本系统通过协同优化硬件结构与检测算法，实现了水稻收获质量的高精度在线监测，可为水稻联合收割机研发装置提供可靠技术支撑。/

• 便携式农田土壤有机质含量多光谱检测装置设计与试验

  陈柯铭,刘晨曦,韩聪聪,余克强,

  为实现农田环境下土壤有机质（soil organic matter, SOM）含量的便携式、快速无损检测，该研究开发了一种基于多光谱技术的SOM含量检测装置。通过4种特征波长提取算法结合变量重要性投影方法，同时考虑水分影响，确定了7个SOM特征波长（420、530、600、630、855、900、styled-content style-type="number">1345/styled-content> nm）和1个土壤含水率校正波长（styled-content style-type="number">1450/styled-content> nm）。基于此设计了装置的软硬件系统，集成主控模块、光谱采集模块、电源管理模块和人机交互模块，利用窄带LED和光电二极管实现多光谱数据的获取。利用开发的装置采集了土壤的多光谱数据，对比干燥土壤建模、整体建模、分层建模3种建模策略的预测能力，结果表明分层建模预测效果最佳，利用偏最小二乘（partial least squares，PLS）算法进行含水率梯度分类，结合多层感知机（multilayer perceptron，MLP）算法进行SOM含量估测，构建PLS-MLP分层回归算法，模型决定系数为0.84，均方根误差为3.93 g/kg，相对分析误差为2.50。将模型嵌入装置后进行测试，与实验室测定值的相关系数为0.82，均方根误差为5.27 g/kg，相对分析误差为1.64，重复测试标准差小于0.4 g/kg，单次检测耗时小于9 s。该装置能快速、准确估测SOM含量，具有较好的应用潜力。/

• 夹持损伤对番茄嫁接苗愈合及生长的影响

  张青,李慧文,牟英辉,初麒,辜松,

  嫁接苗的个体差异，使其在自动嫁接的夹持过程中易受机械损伤。为探究夹持损伤对嫁接苗愈合与生长的影响，该研究以番茄嫁接苗为对象，首先采用机械压缩模拟夹持，获得嫁接苗茎秆的压缩力学特性和显微组织形态；进而结合压缩梯度损伤方法，进行嫁接苗生长试验，分析夹持损伤对嫁接苗愈合存活率、嫁接成苗率、愈伤组织形态、嫁接接合部形态及嫁接苗生长特征参数的影响。结果表明：接穗茎秆在弹性极限时，平均压缩力为4.7 N，夹持形变率19.87%；屈服时，平均压缩力为5.29 N，形变率25.73%；进入塑性阶段（形变率大于25.73%）后，髓腔组织被压缩产生空腔。夹持损伤梯度下，嫁接苗生长呈三阶段演化特征：弹性阶段（形变率小于25.73%，夹持力小于5.29 N），嫁接成苗率不小于90%，生长特征参数（茎长、砧木和接穗直径、垂直株高）与对照组无显著差异（italic>P/italic>>0.05），且愈伤组织、嫁接接合部均正常发育；塑性阶段（形变率为25.73%～60%），愈伤组织内部产生空腔化损伤，致使成苗率显著降低，形变率40%时孔隙率为4.47%，成苗率为70%；结构失稳阶段（形变率大于60%），愈伤组织出现宏观表皮层破裂与微观空腔损伤，成苗率进一步下降，形变率80%时成苗率降至56.67%；各阶段愈合存活率均不小于90%。综上所述，夹持损伤表现为“内损伤先于表型显现”的隐蔽特性，该损伤虽未影响愈合，但会阻碍之后的生长成苗。据此提出将25.73%弹性形变阈值作为夹持机构可靠作业的参考数据。该阈值内既可保证适宜的嫁接苗愈合存活率及嫁接成苗率，同时，基于最小苗径设计夹持手时还能使100%幼苗的夹持形变均处于弹性安全区内，从而有效适应幼苗的个体差异。研究结果可为嫁接装备夹持机构开发提供理论支撑。/

• 风幕系统对喷杆喷雾机雾滴沉积特性的影响

  魏志明,薛新宇,李建坤,孙宜田,刘武,李青龙,沈景新,牛萌萌,张智凯,李孝举,马振国,

  针对密植作物冠层中下层难以被常规喷杆喷雾机充分喷施、影响病虫害防治效果的问题，为了改善雾滴沉积特性，该文开展风幕系统辅助喷雾研究。该研究基于计算流体力学设计了风幕式气流辅助喷杆，通过优化风幕结构实现横向风速的均匀分布，并以风速计验证横向风速变异系数不超过3.35%。在叶面积指数6.40、平均株高107 cm的大豆田间开展对比试验，将优化后的气流辅助喷杆与装配扇形喷头的常规喷杆进行比较，采用水敏纸与金属采集器，在66 cm中层与33 cm下层的叶面正反两侧测定雾滴密度、覆盖率与单位面积沉积量。结果表明，相较常规喷杆，风幕系统在冠层中下部叶片正背面的雾滴密度、覆盖率与沉积量分别提高765%、293%与150%，并在中层与下层叶背获得可量化覆盖率与雾滴密度，中层覆盖率0.66%、雾滴密度为22个/cmsu2/su，下层覆盖率0.32%、雾滴密度37个/cmsu2/su，而常规处理雾滴密度与覆盖率接近零。空间均匀性显著改善，雾滴密度变异系数约54%，常规为131%～141%，覆盖率变异系数约107%，常规为138%～156%，沉积量均匀性略低，变异系数135%，常规为102%～109%，与气流诱导的叶面尺度再分布相一致。喷头类型对中下层雾滴密度与沉积量影响不显著，但对覆盖率存在影响，且与滴谱测定结果一致，空心锥形JA3的雾滴体积中值直径italic>D/italic>sub>V0.5/sub>为118 ?m，XR系列为180～384 ?m。研究表明，将横向出风速度变异系数控制在3.50%及以下可实现致密大豆冠层的有效穿透与叶背沉积，为提升冠层内沉积分布均匀性与防效提供了理论依据和技术基础。/

• 基于精确缩尺和粗粒化的稻种颗粒系统离散元仿真方法

  陈林涛,王敏娜,孙璐,蓝莹,牟向伟,马旭,王俊,

  针对工程尺度大规模颗粒系统离散元（discrete element method,DEM）仿真效率低以及基于粗粒化理论的离散元仿真方法适用性有限等问题，该研究提出了一种基于精确缩尺与粗粒化的大规模稻种颗粒系统的离散元仿真方法，旨在提高大规模颗粒系统离散元仿真效率。首先，基于量纲分析推导精确缩尺系统的物理量缩放定律，利用代表性体积单元（representative volume element，RVE）在粗粒化系统与原始系统模型之间建立质量与动量的近似守恒关系，获得宏观与细观尺度下相应物理量的缩放关系。然后，为验证本文方法的正确性，以杂交稻台香812稻种为研究对象，以休止角为试验指标，将本文方法应用于稻种内部坍塌卸料堆积、侧壁坍塌及无底圆筒堆积仿真以获取仿真休止角，设置7组稻种粒径缩放系数（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0），对应的稻种颗粒粒径范围为2.76～11.04 mm，并将仿真结果与真实试验对比。最后，通过与变比例广义粗粒化方法比较，验证本文方法在大规模颗粒系统离散元仿真计算时间优势。结果表明，随着稻种粒径缩放系数的增大，3种堆积仿真中休止角整体呈现减小趋势，休止角相对误差整体呈现增大趋势，但计算时间减少。当缩放系数为1.0时，本方法与变比例广义粗粒化方法的计算时间分别为11.67、35.00 h，计算时间明显减少；当缩放系数为2.0～4.0时，本方法仿真计算时间也明显低于变比例广义粗粒化方法。研究结果为大规模颗粒系统的离散元仿真提供了理论依据。/

• 机收干红花丝离散元参数标定与试验

  李先康,许燕,周建平,汪浩远,徐翔,左佳伟,

  为解决干红花丝机械化采收等关键环节离散元仿真分析时，缺乏准确的干红花丝本征参数以及花丝间、花丝装置间接触参数的问题，该研究以干红花丝为研究对象，通过物理试验与仿真试验相结合的方式对其参数进行标定。将传统形态量化方法和三维数字化技术结合，构建同时具备尺寸特征和形态特征的干红花丝离散元模型；采用水分测定仪、电子天平、万能试验仪等仪器确定干红花丝含水率、密度、泊松比和剪切模量，使用自由落体法和改进斜面法测定干红花丝碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数；使用漏斗法进行干红花丝物理堆积试验，利用MATLAB提取并拟合边缘轮廓获得物理堆积角为46.618°；以仿真堆积角为响应值，通过Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken响应面法试验，获得显著影响堆积角的最优因素组合，即干红花丝间静摩擦系数0.347；滚动摩擦系数0.086；碰撞恢复系数0.211。试验结果表明，优化参数后的仿真试验与实际试验的堆积角形状和角度相似，角度相对误差为0.96%。并开展辊刷式干红花丝集采装置仿真和田间试验，得到损失率的相对误差为8.43%。研究结果可为干红花丝物料特性研究和机械化采收技术研发提供理论依据。/

• 海参液态饵料投饵机混料结构搅拌特性分析与试验

  冯利平,姜忠爱,杜明泽,于赢水,崔信哲,周泰民,李双双,朱菲涵,张瀚予,

  为解决工厂化海参育苗阶段液态饵料人工混合效率低、均匀性差的问题，该研究设计了一种能够自动实现饵料输送、搅拌和抛洒的液态饵料投饵机，通过响应面试验与数值模拟对混合浆叶关键参数进行优化，实现了饵料混合性及混合效率的提升，节约了系统耗能。与CBY(变截面弧叶)桨、螺旋桨和穿流桨的性能对比表明，在复杂工况下穿流桨的均匀度较其他桨叶提升幅度12%～15%。优化结果表明，在无挡板条件下，穿流桨叶转速为290 r/min、搅拌时间2.5 s、桨叶与槽壁间距20 mm时，饵料混合均匀度可达95.3%，搅拌功率为11.12 W，实现了高效低耗的固液混合；添加挡板后，混合均匀度提升至96.8%，功率仅增加1.98 W，但有效抑制了流场“打旋”现象并减少混合死角。研究结果可为水产养殖液态饵料投喂提供解决方案，并可为食品加工等领域的固液混合设备优化提供参考。/

• 重力式升降网箱设计及其在波浪条件下的动力响应

  王志强,庞国良,黄小华,于德双,刘航飞,成小飞,崔晓杰,

  重力式深水网箱在未来相当长时间内仍然是发展深远海养殖的重要设施。针对传统重力式深水网箱在台风等极端环境下安全性不足的问题，该研究提出一种重力式升降网箱，通过改进桁架系统、系泊系统及增设升降控制部件，提高网箱结构强度及稳定性。为评估该升降网箱的水动力特性，开展了网箱漂浮和下潜状态下的物理模型试验。试验结果表明：重力式升降网箱下潜后，网箱结构的安全性和稳定性大幅提高，总系泊力最大减少约63.22%，迎浪侧系泊力最大减少66.54%，前侧面系泊力最大减少60.55%，后侧面系泊力最大减少64.97%；背浪面系泊力最大减少58.39%；网箱纵摇幅值最大减少58.41%，网箱升沉幅值最大减少48.50%，验证了所设计的重力式升降网箱在极端海况下的适用性，可为深远海养殖提供设施选择，并为后续进一步优化提供数据支撑。/

• 黄河支流大黑河流域山丘区-建成区-灌区地下水与地表水来源及转化

  苏天珂,高瑞忠,谢龙梅,段利民,岳昌,刘廷玺,

  大黑河作为黄河典型一级支流，其水体转化关系对区域水资源安全与黄河流域生态治理至关重要。为揭示该流域不同功能区水体补给与转化规律，于2024年枯水期和丰水期在流域山丘区、建成区、灌区采集降水、地下水和地表水共290份水样，测定pH、溶解性总固体（TDS）、阴阳离子、氢氧稳定同位素（δD和δsu18/suO）等指标，综合运用吉布斯图（Gibbs）、离子比值和贝叶斯模型（MixSIAR）等方法展开分析。结果表明：大黑河流域不同功能区地下水和地表水整体呈弱碱性，离子浓度总体从大到小均呈现Nasu+/su、Casu2+/su、Mgsu2+/su、Ksu+/su，HCOsub>3/sub>su-/su、SOsub>4/sub>su2-/su、Clsu-/su、NOsub>3/sub>su-/su，以HCOsub>3/sub>-Ca?Mg型为主，受人类活动与蒸发效应影响沿山丘区-建成区-灌区逐步向Cl-Na型、Cl?SOsub>4/sub>-Ca?Mg型演化，均受碳酸盐岩风化主导；δD和δsu18/suO呈现丰水期贫化、枯水期富集的显著季节性分异特征；MixSIAR模型表明大黑河干流及其一级支流的上游山丘区域，以大气降水补给地表水为主，中、下游平原区域地表水通过包气带垂向入渗补给地下水。该研究可为流域节水增容、污染控制的深入研究提供理论依据和数据支撑。/

• 基于BO-XGBoost的三维特征空间潮土盐渍化估算方法

  杨吉存,郭兵,韩保民,

  黄河三角洲地区盐渍化程度较为严重，相较于二维特征空间，三维特征空间能更充分地利用遥感影像的多波段信息，具有更强的监测能力。然而，目前基于三维特征空间，结合贝叶斯优化（Bayesian optimization，BO）的XGBoost （extreme gradient boosting）模型实现特征优选并构建三维特征空间以实现黄河三角洲地区盐渍化监测的研究相对较少。为此，该研究基于Landsat 9遥感影像，提取了涵盖植被指数、盐分指数、水体指数等光谱指数共计35个，利用贝叶斯优化后的XGBoost模型对不同类别指数进行特征重要性评估与优选，基于优选出的代表性指数，跨类别组合构建了多个三维特征空间模型，结合野外实测数据，通过精度评价指标对比分析，筛选得到黄河三角洲地区最优的三维特征空间盐渍化反演模型，并基于最优模型，对黄河三角洲地区盐渍化进行空间分析。结果表明：1）基于贝叶斯优化的XGBoost模型能够实现指数的筛选，盐分指数7（salinity index 7, SI7）的特征重要性最高，为0.341，且italic>R/italic>su2/su、RMSE及性能与四分位距的比率（ratio of performance to inter-quartile，RPIQ）分别达0.921、0.964和8.422，最终筛选出8个指数用于三维特征空间的构建；2）基于SI8-Albedo-WI所构建的特征空间监测模型精度最高，italic>R/italic>su2/su、RMSE和RPIQ分别为0.922、0.863 g/kg和7.645。相较于二维特征空间，三维特征空间能够充分利用光谱信息，最优模型italic>R/italic>su2/su、RPIQ分别升高0.059和1.191，RMSE降低0.069 g/kg，从而实现对土壤盐渍化的高精度预测；3）基于最优三维模型进行盐碱化土地分类，其分类Kappa系数可达86%，ERVI-WI-Albedo表现效果最差，italic>R/italic>su2/su、RMSE和RPIQ分别为0.519、3.464 g/kg和1.087；4）在黄河三角洲地区，中度盐渍化面积占比最高，为29.7%，分布在利津县、垦利区中西部等地区，重度盐渍化面积占比最低，为9.8%，主要分布在垦利区东部等地区。研究结果可为黄河三角洲土壤盐渍化防治与改良提供重要的决策与支撑。/

• 融合数据同化与WOFOST模型优化的东北春玉米产量模拟

  张宏亮,刘茂华,蔡福,于文颖,沙美琦,丁捷,

  针对作物模型对干旱过程模拟能力不足问题，该研究基于在锦州农业气象试验站开展的多年春玉米分期播种试验观测数据，利用集合卡尔曼滤波（ensemble Kalman filter，EnKF）同化方法，通过叶面积指数同化（leaf area index assimilation, LAI）、土壤湿度同化（soil moisture assimilation, SM）、光合参数优化（photosynthetic parameters optimization, PP）和水分胁迫降低因子（reduction factor for water stress improvement, RFWS）函数改进4种方法，构建了多种组合方案（包括LAI、SM、LAI_PP、SM_PP、LAI_PP_RFWS、SM_PP_RFWS），并比较各方案的模拟性能。各方案模拟结果表明：在水分正常年份（2011—2013年），原模型的地上生物量和产量模拟平均绝对相对误差（mean absolute relative error，MARE）分别为42.4%和38.3%，LAI_PP方案最优，其MARE分别降至14.2%和11.5%；在干旱年份（2014—2015年），原模型的地上生物量和产量MARE分别为32.7%和54.1%，SM_PP_RFWS方案最优，其MARE分别为18.0%和34.1%。利用水分正常年的最优方案对2011—2015及2023年进行滚动模拟，确定拔节期后约60d为产量预测趋稳的“最佳节点”，并确定该阶段累计降水量149 mm为干旱阈值。基于此提出差异化模拟策略，利用2015、2018、2019和2024年开展滚动预报验证，表明该方案在不同气象条件下均取得较好效果。该研究可为发展作物模型气象年型自适应动态模拟框架提供参考。/

• 耦合水云模型与随机森林提升拔节期冬小麦表层土壤水分反演精度

  高心雨,蒙继华,林圳鑫,何荣鹏,

  针对农田土壤水分遥感反演中单一机理模型在复杂植被覆盖条件下泛化性不足、单一机器学习模型物理可解释性差的问题，该研究以河南省原阳县这一华北平原典型冬小麦主产区为研究对象，聚焦于植被覆盖度较高、反演挑战性强的拔节生育期，融合Sentinel-1 SAR与Sentinel-2多光谱影像，结合地面实测土壤体积含水量，系统对比了经典水云模型（water cloud model）与6种典型机器学习模型，并优选机器学习模型，并在此基础上构建了一种机理与机器学习深度级联耦合的 WC-RFM（water cloud-random forest model）模型。通过提取雷达后向散射特征、光学植被指数及水云模型物理中间变量，并进行严格的特征筛选与参数敏感性分析，优选出模型的输入变量集，采用五折交叉验证进行模型评估。结果表明：随机森林在单一机器学习模型中表现最优（italic>R/italic>su2/su为0.871，均方根误差为0.020 msu3/su/msu3/su）；耦合模型WC-RFM进一步提升了反演精度与稳定性（验证集italic>R/italic>su2/su为0.910，均方根误差为0.015 msu3/su/msu3/su），模型有效克服了中高植被覆盖下传统物理模型的局限性，同时弥补了纯数据驱动模型缺乏物理约束的缺陷，且稳健性优于单一模型（均方根误差标准差为±0.002 msu3/su/msu3/su），为实现华北平原冬小麦拔节期高精度、高空间分辨率的农田土壤水分动态监测提供了可靠方法。/

• 亏缺灌溉下有机无机配施与黄腐酸对棉花产量品质及土壤肥力的影响

  何新纪,裴冬杰,王振华,张金珠,叶含春,李文昊,温越,

  为探究灌溉水量、有机无机配施及黄腐酸对膜下滴灌土壤和棉花生长的影响，该研究通过2024年田间试验，设置3个灌水水平：4 500（W1）、3 825（W2）和3 150（W3）msu3/su/hmsu2/su；3个有机无机配施水平：无有机肥替代（O1）、15%有机肥等氮替代无机肥（O2）和30%有机肥等氮替代无机肥（O3）；2个黄腐酸水平：无黄腐酸（F1）和黄腐酸45 kg/hmsu2/su（F2）。采用三因素完全随机试验设计，分析土壤水肥参数、作物生长、产量品质以及水肥利用效率等指标，提出棉花节水稳产增效的灌溉施肥方案。结果表明：灌溉水量减少，土壤储水量与有机质含量同步降低。添加黄腐酸可提升苗期及蕾期土壤储水量，但花铃期后下降。黄腐酸与有机无机配施交互作用可提高土壤有机质含量，对铃干物质量的影响呈阶段性差异。灌溉水量与有机无机配施协同作用可提高铃干物质量。灌溉水量、有机无机配施与黄腐酸三者交互作用对棉花产量、氮肥偏生产力及灌溉水分利用效率的影响呈阶段性差异。基于优劣解距离法对各处理棉花产量、棉花质量指数、灌溉水分利用效率和氮肥偏生产力等指标参数进行综合评价。在干旱区和半干旱区，W2O1F2、W2O2F2和W3O3F1处理均可达到节水稳产增效目标。研究结果可为新疆以及其他干旱半干旱区棉花的节水高效种植提供理论依据和数据支撑。/

• 基于变尺度分布策略-改进蚁群算法的平地机路径规划方法

  陈文明,杨家鑫,汪岸哲,宋春雨,宋琦,魏新华,

  为解决传统遍历式平地路径无统筹、无规划、平地铲常满/空载，导致作业效率低及油耗高的问题，提出了一种基于变尺度分步策略-改进蚁群算法的农田平地路径规划方法。基于农田地势高程差值模型，采用改进的蚁群算法规划路径：以大尺度区域为节点，研究信息素挥发系数设置方法、启发函数及信息素构造方法等，以全局路径长短和平地铲综合负载率作为最优路径的判断依据，以实现区域平衡调土路径的智能规划；以小尺度栅格为节点，研究以A*算法规划出的较优路径为参考构建初始信息素浓度，引入路径质量评价系数改进信息素浓度增量，以实现初步平整后的农田全田块精细平整路径规划。仿真结果表明，与蚁群算法相比，基于IACO（improved ant colony optimization algorithm，改进蚁群算法）的区域间路径规划使最大高程差绝对值减少量提高73.97%、作业路径长度缩短5.33%，与蚁群算法相比，基于FIA*ACO（fusion of the improved A* ant colony optimization algorithm，融合改进A*蚁群算法）的栅格间路径规划使作业路径长度缩短2.34%，工作遍历次数减小60.87%；田间试验结果表明，基于IACO的区域间土方平衡作业路径规划，最大高程差减少了0.058 m，5 cm高差分布列增加了4.18个百分点；基于FIA*ACO的栅格间土方均衡作业路径规划，最大高程差减少了0.016 m，5 cm高差分布列增加了2.36个百分点。研究结果对实现平地作业效率和油耗大幅度改善，顺利推进高标准农田建设、减少用工量和碳排放都具有重要意义。/

• 结合水文分析法的黄土高原淤地坝UNet-OBIA语义分割模型

  王之君,张志皓,李亚楠,赵文举,

  为解决淤地坝提取中存在的淤地范围边界模糊、易混淆及点位仍需人工解译等问题，该研究提出一种基于面向对象分类（object-based image analysis，OBIA）和U-Net模型的淤地坝提取语义分割模型（UNet-OBIA）。通过构建包含梯田、植被、裸地、建筑物等4类复杂背景信息的淤地坝RGB+DEM多源遥感影像数据集，基于尺度参数估计方法选取最优分割尺度参数，将 OBIA多尺度分割及U-Net模型提取的淤地坝边界范围进行特征融合，进而采用水文分析法定位坝体点位。为验证模型精度，将UNet-OBIA与FCN、DeepLabv3+、PSPNet及UNet++ 融合OBIA模型进行对比。在马莲河流域3个典型区域的结果表明：UNet-OBIA模型的精确率、召回率、总体精度、italic>F/italic>sub>1/sub>分数、平均交并比分别提升至92.47%、87.16%、95.82%、89.73%和81.41%；较之基础U-Net模型分别提高2.83、1.27、1.25、2.01和3.82个百分点，综合性能最优；水文分析法淤地坝点位识别准确率80.30%、完整率86.88%，综合表明该模型在复杂场景淤地坝精确提取中具有良好的鲁棒性和泛化性能。该研究提出的方法可为黄土高原流域淤地坝空间优化布局、土壤侵蚀与水文模拟等提供数据和方法支撑。/

• 基于LERT多特征融合的牛只健康养殖命名实体识别方法

  付振,孙伟,曹姗姗,孔繁涛,

  为了解决牛只健康养殖领域中文语料匮乏及命名实体识别难题，该研究构建了包含17种实体类别且涵盖舍内环境、疫病防控、饲料饮水等多个维度的中文命名实体识别语料库CHNERC，提出了一种基于LERT多特征融合的牛只健康养殖命名实体识别模型L-BISC。在向量表示层，使用LERT作为预训练语言模型，在提升中文语义处理效果的同时，可有效捕捉长文本中的上下文信息；在特征抽取层，采用双向长短期记忆网络（bidirectional long short-term memory，BiLSTM）与空洞卷积神经网络（iterated dilated convolutional neural network，IDCNN）联合抽取特征，增强序列表示能力，进一步融合长距离依赖与局部特征；在特征融合层，引入缩放点积多头注意力机制（scaled dot-product multi-head attention，SDPMHA），加强模型对长距离依赖的建模能力，提升实体边界识别与类别判别的准确性；在解码阶段，通过条件随机场（conditional random field，CRF）对标签序列进行全局优化，保证输出结果的结构合理性。结果表明，L-BISC模型在牛只健康养殖语料库上准确率达到90.45%，召回率为90.76%，italic>F/italic>1值达到90.57%，优于主流的BERT、RoBERTa等模型；17种类别实体识别的准确率均超过80%，L-BISC模型能够有效利用文本语义和时序特征；BiLSTM+IDCNN+SDPMHA的多模型特征抽取方式，对L-BISC模型的性能和特征融合能力起到积极作用。该研究丰富了牛只健康养殖领域中文命名实体识别语料库，为牛只健康养殖NER提供了高精度的方法，可为相关领域的自然语言处理任务提供方法借鉴与参考。/

• 基于改进RT-DETR-L模型的复杂环境下荸荠识别

  刘浩蓬,张乐妍,张国忠,孔维臻,宁水仙,卫佳,

  针对采挖机输送装置上泥果混合状态的荸荠在识别时易出现被土壤粘附、被土块遮挡等复杂情况而导致识别精度低的问题，该研究提出一种基于改进RT-DETR-L（real-time detection transformer large）的荸荠识别方法。首先，针对骨干网络特征区分能力不足问题，采用小波增强混合模块（wavelet transform hybrid group block，WTHGBlock）优化骨干网络，提升目标特征判别力；其次，构建多尺度多头动态交互注意力模块（multi-scale head dynamic interaction attention feature integration，MSHD-AIFI），经“局部-中等-全局”三级分支捕捉不同尺寸特征和动态调整权重，强化小目标识别，改善多尺度识别效果；最后，引入荸荠形态感知IoU损失（biqi morphology-aware IoU Loss，BM-IoU Loss），通过形态约束、尺寸加权及核心区域优化，可减少形态相似、遮挡带来的定位偏差，提升识别精度。结果表明，改进后模型RT-DETR-L-WMB的识别精度、召回率和平均精度均值分别为85.2%、92.2%和94.9%，相比基线模型RT-DETR-L，分别提升1.4、1.8和1.6 个百分点；相比YOLO系列主流模型，分别提升2.4～3.9、0.9～1.7和3.4～4.1个百分点；热力图中模型能更精准地聚焦真实目标区域，复杂环境（荸荠密集堆积、荸荠中混有土块）下模型识别结果的漏检率、误检率低，且改进后模型的参数量和识别速度分别为34.7 M、41.9 帧/s，满足荸荠自动化捡拾场景的实时性和轻量化需求。该研究可为荸荠等块茎类作物收获过程的捡拾与分选提供一定的技术支撑。/

• 基于围栏式养殖的牛只区域监测与越界预警方法

  贾启,王芳,任力生,贾惠煊,刘星宇,

  在围栏养殖背景下，牛只监测主要依赖人工巡查。当牛只靠近围栏边缘发生逃逸等异常情况时，传统监管手段难以及时发现并干预，导致牛只丢失，给养殖户造成经济损失。针对围栏式养殖环境中牛只逃逸事件难以及时准确监测与预警的问题，该研究提出了一种基于实例分割与多目标跟踪的STWBD（segment tracking with boundary detection）牛只区域监测与越界预警方法。首先，构建改进RDL-YOLO11n-seg（C3K2-RetBlock、C2DA、Segment-LSCD，RDL）实例分割模型，提升牛只在围栏区域内活动状态的空间感知与实时监测能力；其次，利用DeepOCSORT算法赋予每头牛只ID，实现牛只在复杂场景下的持续跟踪；最后，结合实际牛舍栏杆结构设计多边形电子围栏以界定牛只安全活动区域，并集成轨迹可视化、实时跟踪速度与数量统计等多维监测机制，对监控区域内牛只的运动轨迹与位置分布进行持续分析，实现越界行为的实时监测与智能预警。试验结果表明，RDL-YOLO11n-seg模型精确率、召回率与分割精度分别为94.9%、87.4%和92.5%，相比原模型分别提高了2.0、3.1和3.1个百分点，参数量降低了17.8%，浮点计算量为8.6 G；DeepOCSORT的高阶跟踪精度、多目标跟踪准确率、识别平均数比率分别为81.4%、91.6%和95.8%；逃逸事件检测的精确率、召回率和F1分数分别为96.2%、100.0%和98.1%。研究表明，该方法能够有效监测围栏式牛只养殖环境中出现的越界逃逸事件，为牛只智慧化预警监管提供技术支撑。/

• 多视角体素三维骨架重建的猪只跛行检测

  胡梓宣,项俐,杨彬,王海冬,甘海明,薛月菊,

  猪只跛行是影响养殖效益和动物福利的重要健康指标，现有跛行检测方法多基于单视角和受限步道，限制猪只自由，且易受遮挡影响。为实现自然、非接触式和高精度的猪只跛行检测，该研究提出一种无需三维标注的端到端多视角三维骨架重建网络（multi-view voxel network, MV-VoxelNet）和基于三维骨架重建的猪只跛行检测方法。MV-VoxelNet采用“全局定位—局部细化”结构，引入跨视角注意力模块（voxel cross-view attention, VCVA），同时设计轻量化（refinement voxel-to-voxel, RefineV2V）网络，从多视角同步图像中重建出高精度的猪只三维关键点坐标。进而，基于步态周期视频序列预测连续三维骨架坐标，并提出适用于猪只自由运动的抗角度变化的动态局部坐标系，在此基础上设计了蹄部对称性等六项步态特征，利用支持向量机（support vector machine, SVM）实现对猪只正常、轻度和重度跛行三分类的识别。结果表明，MV-VoxelNet在无三维标注的条件下仍可实现重投影误差（reprojection error, RE）为10.167像素，归一化阈值为0.05时的正确关键点比例（percentage of correct keypoints at 0.05 normalized threshold, PCK@0.05）为88.83%，较原始模型提升13.59个百分点；跛行检测准确率达88.51%，验证了所提方法对猪只跛行检测的可行性。该研究可为猪只三维姿态建模与跛行自动检测提供一种高精度、低标注成本且易于部署的技术方案。/

• 群养生猪行为识别与目标跟踪的自动监测

  涂淑琴,杜佳颖,梁云,杨阿庆,

  群养生猪的行为识别跟踪与自动监测是现代智慧养殖中的关键环节。针对实际养殖场存在的光照变化、猪只碰撞和密集遮挡等引起的目标丢失和目标ID切换问题，该研究提出一种SR-YOLO+OC-SORT猪只行为识别跟踪与自动监测方法。首先，在YOLOv8n的网络基础上，利用空间分组增强（spatial group enhancement， SGE）模块，并引入特征金字塔（re-parameterized generalized feature pyramid network，RepGFPN）结构，构建SR-YOLO检测器，提升模型在复杂环境下的检测稳定性与精度；然后，基于SR-YOLO的猪只检测与行为识别结果，利用OC-SORT（observation-centric simple online and real-time tracking）跟踪器实现个体猪只行为跟踪；最后，通过猪只行为识别和跟踪结果，统计每头猪只的躺、站、进食和其他4类行为的时间占比，实现群养环境下个体猪只的行为自动监测。试验结果表明，在猪只检测方面，SR-YOLO的平均精度均值为90.1%，F1值为84.4%，对比YOLOv8n方法，其值分别提升3.1和1.0个百分点。在猪只跟踪方面，OC-SORT跟踪器在高阶跟踪精度和多目标跟踪精度上分别为85.2%和96.7%，展现出良好的整体跟踪性能。研究结果证实了SR-YOLO+OC-SORT的猪只行为识别与目标跟踪方法切实可行，可为群养生猪健康状况监测提供可靠的技术支持。/

• 整合分析腐秆剂施用对堆肥秸秆降解率和腐熟度的影响

  郭丽平,陈家美,石心怡,张宗仪,丁可欣,韩超,方恒,孙瑞波,汪建飞,马超,

  随着中国农业集约化的快速发展，农作物秸秆年产量持续攀升。堆肥因有将秸秆转化为腐殖质的能力，成为主要秸秆利用途径，但受限于降解缓慢与产物质量不高，通过腐秆剂施用能提高秸秆转化速度及产物质量。为明确腐秆剂施用对堆肥秸秆降解和腐熟的实际效用及其在不同工艺措施下的具体表现，该研究基于全国647组堆肥试验结果，采用Meta-analysis方法，系统量化腐秆剂对秸秆降解转化及腐熟产物的整体效应，并解析堆肥场所、环境条件与管理措施对其效果的影响。研究结果显示，腐秆剂施用会显著提升堆肥秸秆的降解率及腐熟度，增幅分别达36.57%～53.13%和 5.32%～22.56%（italic>P/italic><0.05）。具体地，秸秆高效转化与产物优质腐熟遵循着不同的调控逻辑：在腐解层面，腐秆剂可显著加速秸秆的分解过程，其效能受菌剂类型、秸秆种类及堆肥规模的共同影响。真菌类菌剂因对木质纤维素的强降解能力表现最为突出，尤其对稻秆的降解效率最高；堆肥体积超过500 L时，促腐效果显著提升（italic>P/italic><0.05）。在腐熟层面，初始温度（30～40 ℃）是关键驱动因子，粪肥共堆则通过优化C/N和代谢路径主导进程；此外，堆肥周期若超过45 d时，腐秆剂在升温期的腐熟效率显著降低（italic>P/italic><0.05），呈随时间延长而下降的趋势。优化策略如下：水稻和玉米秸秆宜用真菌类腐秆剂，与粪肥按大于5:4质量比共堆，初始C/N<30，初温30～40 ℃并控制堆体体积超过500 L；小麦秸秆宜用复合类菌剂，与粪肥的质量比大于5:4，堆肥初温和堆体体积需依实际调整。研究结果可为秸秆堆肥提供参考。/

• N-P-O共掺杂生物炭的制备及其电容去离子性能

  牛文娟,余天赐,秦千惠,宋涛,须吴潇,杜赛,张亚超,张海燕,

  针对普通生物炭孔隙结构单一、比表面积较小和表面基团匮乏等特性难以满足电容去离子（capacitive deionization，CDI）电极需求等问题，该研究以花生秸秆为原料，研究了不同活化方式、氧化处理和不同元素引入对生物炭理化性能和电化学性能的影响。结果表明，两步活化法更适合P掺杂与氧化改性相结合，HNOsub>3/sub>水热氧化和空气氧化的综合掺氧效果最佳。N、P和O元素的引入能够改善生物炭的孔隙结构并增强其吸附作用，N-P-O共掺杂生物炭相较于未进行改性的生物炭比表面积最高可提升10.61倍，通过两步活法化并进行HNOsub>3/sub>水热氧化法处理得到的N-P-O共掺杂生物炭（APCNW）和两步活化法制备的P负载生物炭（APC）介孔体积从0.013增大至0.078 cmsu3/su/g，使其具有更好的离子扩散路径。更丰富的P、O元素能够使生物炭拥有更高的离子吸附能力及吸附容量；N-P-O共掺杂生物炭对Cusu2+/su的去除效果优于腐殖酸，生物炭表面O和P原子与Cusu2+/su之间的配位作用能进一步提高生物炭电极材料的CDI容量。其中，APCNW碳骨架结构完整，表面P-O基团丰富，O 1s分峰中-COOH/P-O-P和C=O/P=O官能团的联合占比达到53.1%，介孔表面积和介孔体积分别为82 msu2/su/g和0.078 cmsu3/su/g，对腐殖酸和Cusu2+/su的去离子容量分别为10.92和53.83 mg/g，相较于APC分别提高了110%和99%。研究可为电容去离子技术工业化处理污水提供参考。/

• 粪源溶解性有机质对雷竹土壤中兽药迁移影响的试验与模型模拟

  陈卓,胡锦昇,晏浩,吕玉娟,肖慧芸,唐翔宇,程建华,

  粪肥往往含有多种兽药残留和大量溶解性有机质（dissolved organic matter，DOM），DOM会对兽药在施用粪肥土壤中迁移产生显著影响。然而，关于粪源DOM及其组分如何影响兽药迁移的试验与模型模拟研究仍较为缺乏。因此，以集约化经营雷竹园土壤为对象，通过土壤团聚体填装柱穿透试验与数值模型模拟，探究猪粪DOM及其亲水（hydrophilic fraction，HI）和疏水（hydrophobic fraction，HO）组分对4种典型兽药迁移行为的影响。结果表明：猪粪DOM及其HO组分主要通过与氟苯尼考形成水溶性复合物大幅提高其穿透率（升幅均大于20%），而HI组分则可能与氟苯尼考形成氢键进而共吸附于土壤颗粒，从而小幅降低其穿透率。猪粪DOM对磺胺二甲基嘧啶穿透的影响很小，其HI组分和HO组分仅在高浓度（100 mg/L）条件下使磺胺二甲基嘧啶穿透率分别稍有上升和回落（变幅均小于10%）。两区模型（two-region model，TRM）能较好地模拟兽药的非平衡迁移过程（决定系数：0.908～0.997，均方根误差：0.014～0.092），不同进水处理之间模型参数率定值的差异表明DOM及其组分是通过改变可动水区吸附位点分数和跨区质量交换系数影响兽药迁移。强吸附性兽药强力霉素和恩诺沙星在所有进水组成条件下均无法穿透土柱。该研究揭示了粪源DOM及其组分对兽药迁移的影响在机制上存在差异，为雷竹园土壤兽药淋溶风险评估及粪肥管理优化提供了科学依据。/

• 不同组件布置方式下光伏农业系统内光环境的模拟与分析

  丁航威,袁天韫,张龙,曹凯,鲍恩财,张金鑫,郭纪光,王励,邓力,

  光伏农业作为一种新型的农业生产模式，在保障清洁能源产出的同时兼顾农业生产，已成为实现“双碳”目标的重要路径之一。然而，光伏组件的遮阴效应易导致系统内部光环境失衡，进而影响作物的光合作用效率与产量，制约光伏农业系统的协同增效。针对该问题，该研究以江苏省连云港市灌云县一处3.8? m高钢架支撑的光伏阵列为原型，研究全年不同光伏组件排布方式对系统内部光环境的调节机制，并揭示其光照时空分布特征。研究基于Rhino+Grasshopper参数化建模平台，结合Ladybug插件对全年光环境进行模拟，并通过实测数据验证模型的准确性。在此基础上，量化分析组件排布方式与垂直投影率对系统内部光合有效辐射（photosynthetically active radiation，PAR）、光均匀性指数（light homogeneity index，italic>X/italic>sub>LHI/sub>）以及月均日光积分（daily light integral，DLI）分布的影响规律。结果表明，垂直投影率是决定系统内部辐射总量和光照均匀性的重要参数，将垂直投影率从43.7%降低至29.2%，可使系统内部PAR提升18.3%～38.5%，同时显著改善光照分布均匀性，且夏季效果尤为明显；光伏组件的排布形式对光环境也有显著影响，双排布置相比单排在相同投影率下展现出更好的光照穿透性和均匀度，且当双排结构的纵向间距从0延伸至0.4 m时，夏季italic>X/italic>sub>LHI/sub>最高提升10.3个百分点；光环境的空间差异随季节变化加剧，夏秋季板间区域光照明显高于板下区域，适宜采用空间分区种植策略，而冬春季光照较为均衡，更适合统一种植耐阴或中等需光作物。该研究提出的基于季节性光照分布特征与作物需光性匹配的光伏组件布置设计方法，可为光伏农业系统的结构布局规划与种植模式设计提供科学依据，能够提升系统的光能利用效率与农业产出，实现光伏发电与农业生产的协同增效。/

• 严寒地区太阳能跨季节储供热系统性能分析

  李晓霞,郭垚钟,杨程鹏,仇虎生,靳立丰,康健,郭枭,李金平,

  针对太阳能供热的季节性不匹配问题，该研究基于严寒地区太阳能区域供热系统，采用试验与模拟分析相结合方法，开展严寒地区跨季节储供热系统的能量分析及技术、环境可行性研究。建立了系统动态仿真模型，经验证模型准确性较好，集热场出口水温及跨季节储热水箱水温的最大误差分别低于9.2%和4.1%。系统全年性能分析结果表明：该系统在寒冷地区运行性能较好，太阳能保证率高达82.4%，储热效率达83.0%。相较于传统燃煤锅炉，其一次能源节约率与二氧化碳减排率分别达到70.2%和143.9%。研究不仅证实了该系统在寒冷地区应用的技术与环境可行性，同时为该技术在西北地区城镇及农业供热场景的规模化推广，奠定了关键的理论基础。/

• 日光温室内太阳直射辐射阴影模型构建

  王聪,马承伟,佟国红,

  为量化日光温室结构与作物共同作用下的动态遮阴过程，进而评估温室实际接收的太阳辐射，该研究综合温室结构参数、作物冠层高度与太阳运行规律，构建了山墙与作物在关键蓄热面（地面、北墙面）的协同阴影计算框架，提出了基于几何光学的阴影面积动态解析模型；采用实测数据对模型的计算结果进行了验证，并与商业软件SketchUp的模拟结果进行对比。结果表明：模型计算所得山墙在地面阴影面积与实测值相比，平均相对误差为0.3%；山墙在北墙面阴影面积的平均相对误差为6.8%；作物在温室过道阴影面积的计算结果与实测值完全吻合，作物在北墙面阴影面积的平均相对误差为1.6%。与SketchUp软件模拟结果对比显示：山墙在地面和北墙面阴影面积计算值与模拟值的最大相对误差分别为5.3%和6.1%，平均相对误差分别为2.3%和5.2%；作物在北墙面阴影面积的计算值与软件模拟值吻合度高，最大相对误差和平均相对误差分别为0.5%和0.2%；作物在温室过道阴影面积的计算结果与软件模拟结果一致，进一步印证了模型的可靠性。该模型突破离散近似法局限，揭示了阴影叠加机制，可精确量化太阳直射辐射在日光温室内的阴影，模拟结果可靠，为准确评估日光温室内太阳能的实际获取量及合理布置太阳能利用设施提供参考。/

• 基于最优空间尺度的生态退耕区关键生态系统服务权衡与协同关系

  冀正欣,许月卿,宋佳璇,戚渊,陈鑫,

  生态系统服务间权衡和协同关系存在尺度效应，现有研究较少从最优空间尺度进行探讨，限制了其在政策制定中的应用价值。该研究以生态退耕典型县域张北县为例，定量评估2000—2020年防风固沙和粮食生产两类关键生态系统服务，结合空间连续小波变换筛选其权衡与协同关系的最优空间尺度，进而揭示其时空分异特征，并据此开展生态管理分区与差异化调控策略设计。结果表明：1）2000—2020年间，两类关键生态系统服务呈现反向变化趋势，防风固沙服务整体增加，粮食生产服务略有下降。空间格局上，防风固沙服务从中部向四周降低，粮食生产服务整体呈破碎化状态；2）1.2 km是张北县两类关键生态系统服务权衡与协同关系研究的最优空间尺度。在该尺度下，20年间两类关键生态系统服务整体呈现“权衡—协同—权衡”的阶段性特征。从空间分布来看，权衡关系呈斑块状广泛分布于全域，呈持续收缩态势。协同关系则主要集聚在东部的山地丘陵区，表现出持续增强趋势。就内部结构而言，弱权衡比例快速上升，中、强权衡明显下降，而弱、中、强协同均有所增长；3）基于生态管理分区决策树，可将张北县划分为4类生态管理分区，并提出针对性优化策略。研究结果可为生态系统服务相互作用提供方法路径，未来应扩展样带与样本数据以验证最优空间尺度的可行性，同时纳入更多生态系统服务类型进行对比，也需关注最优空间尺度研究结果与行政管理尺度的有效衔接。/

• 高标准农田建设下农地流转三方利益主体的演化博弈及仿真分析

  曹逢羽,邢琦,朱水益,王健,

  解析高标准农田建设下政府、受让方与小农户三方利益主体在农地流转中的演化博弈关系，揭示不同建设模式与关键变量对农地流转及规模经营的影响机制。构建三方演化博弈模型，结合兴安盟实际案例数据，通过Matlab数值仿真模拟，对比分析政府直接投资与先建后补两种模式下的演化路径，并探究水田与旱地分异情景。结果表明：1）相较政府直接投资，先建后补模式下三方主体向均衡点（1,1,1）协同演化速率明显增加，引入声誉激励后速率再次提升；但若补贴过低，则受让方策略转向不受让；2）关键变量及风险偏好呈现差异化影响：正向驱动因素（流转年限延长、粮价提升）加速收敛；负向抑制因素（管护成本增加、转入成本上升）延缓演化；临界调控因素（单位面积投资、流转租金）需避免过高导致边际效益递减；受让方能承受更大风险收益比、期望效用更高的主体，更愿参与“先建后补”项目；3）水田经营中先建后补模式为较优情景，三方演化速率最快，旱地经营则需强化补贴以缓解受让方自筹压力。建议适当推广先建后补模式并优先布局水田建设，科学把控关键因素，实施区域差异化政策，健全法治与多方协作机制，以推动农地有序流转与粮食安全目标实现。/

• 基于高光谱反透融合的柑橘黄龙病无损检测

  徐晨光,曾体伟,夏长秀,李斌,吴建,欧阳爱国,刘燕德,

  为了提高柑橘黄龙病无损诊断精度，该研究将柑橘表面物理光谱反射特征与其内部成分透射特征进行有效融合，提出了柑橘叶片黄龙病高光谱反透融合方法。首先利用聚合酶链式反应方法对柑橘叶片进行黄龙病等级鉴别。然后采集不同级别柑橘叶片的高光谱反射和透射光谱，利用单一的反射和透射高光谱对不同级别的黄龙病叶片进行光谱分析，分别建立反射光谱和透射光谱分类模型。最后把高光谱反射与透射信息进行融合，建立了3种基于高光谱反透融合（数据级融合、特征级融合和决策级融合）的柑橘叶片黄龙病病害程度分级检测模型，并对其进行分析和优化。结果表明：单一反射光谱、单一透射光谱及反透融合的分类方法，均能对柑橘黄龙病进行有效分类检测，但数据级融合方法并不能提升单一光谱方法的检测效果，而特征级融合和决策级融合方法却比单一光谱方法的检测效果有很大提升。相比于单一光谱数据建立的最优模型，决策级融合方法的预测准确率提升了3.2%～11.6%。其中在决策级融合方法中，经过滤波预处理和竞争自适应重加权采样特征波段选择的高光谱数据在反向传播神经网络分类模型分类效果较好，准确率达到99.98%。高光谱成像技术结合反透融合技术可以有效地对柑橘黄龙病病害程度进行快速且高精度的检测，决策级融合能够最大化提升模型的性能，研究结果可为植物病虫害检测研究提供参考。/

• 基于柑橘黄龙病微波热处理防控的苗木介电特性反演模型构建

  张建桃,张宇焮,刘伟俊,何建明,许美容,

  为明确柑橘苗木温度随微波加热参数的变化特性，以构建精准、低损伤的热处理技术体系防控柑橘黄龙病，该研究建立了柑橘苗木三维几何模型及微波热处理仿真模型，并运用内点优化算法(interior point OPTimizer, IPOPT)反演优化叶片、枝干的介电常数。通过对比单组分（叶、枝）仿真温度与实测数据，以及不同功率下整株苗木不同位置（顶端、中部、底端）测温点的温度场预测结果，评估模型准确性。结果表明，反演获得的介电常数收敛性良好：在150～450 W的微波功率范围内，单组分与整株苗木的仿真温度与实测数据拟合优度（ R^2 ）均大于98%，温度预测误差均低于实测均值的3%。研究表明，基于多物理场耦合与介电特性逆向建模的仿真模型能准确模拟柑橘苗木微波处理的温度变化过程，为柑橘黄龙病的绿色、规模化防治提供了高效、低耗且可扩展的仿真模型。/

• 基于超高效液相色谱-串联质谱分析香辛料中硫双威与灭多威

  张馨怡,陈秀,吴曼妮,程有普,陈增龙,

  为应对香辛料复杂基质的分析挑战并满足严格的残留监管需求，该文建立了一种联合检测辣椒、胡椒及留兰香中硫双威及其代谢物灭多威残留的超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）法。样品经乙腈提取、分散固相萃取（italic>d/italic>-SPE）净化后，在ACQUITY HSS T3色谱柱（1.8 μm, 50 mm × 2.1 mm）上分离，以甲醇-水为流动相进行梯度洗脱（柱温55 ℃，流速0.35 mL/min）。采用电喷雾电离源正离子（ESI+）和多反应监测（multiple reaction monitoring，MRM）模式进行质谱检测。结果表明，硫双威和灭多威在3 min内实现色谱分离，保留时间分别为2.68和2.10 min。在0.001～1 mg/L范围内，两种化合物采用基质匹配标准曲线定量，线性关系良好（italic>r/italic> ≥ styled-content style-type="number">0.9980/styled-content>）。在0.002、0.010和0.500 mg/kg添加水平下，平均回收率为84.3%～107.7%，变异系数为3.0%～8.8%。方法定量限（limit of quantification，LOQ）和检出限（limit of detection，LOD）分别为0.002 mg/kg和0.16×10su-3/su μg/kg。基质效应评估表明，目标农药存在显著基质增强效应，证实了采用基质匹配定量的必要性。该方法灵敏、准确、抗干扰能力强，适用于辣椒、胡椒及留兰香中硫双威与灭多威残留的同步检测与精准定量，可为香辛料质量安全及国际贸易提供技术支撑。/