农业工程学报杂志

农业工程学报杂志2026年第5期

• 履带式联合收获机底盘全向调节机构的优化设计

  胡金鹏,徐立章,马天乐,刘朋,石茂林,

  针对现有丘陵山区履带式联合收获机底盘调节机构结构参数不合理、调节过程中履带张紧波动大的问题，该研究以全向调节底盘为对象，构建横向与纵向调节机构的参数化模型，并利用RecurDyn中AutoDesign模块实现结构参数优化。优化后底盘结构在油缸行程分别增加10.54%、22.82%的条件下，最大推力降低19.54%、20.04%。基于自适应矩阵估计优化的多层感知机代理模型（adaptive moment estimation–multilayer perceptron，Adam-MLP）构建张紧轮位置、油缸行程与履带设计周长间的非线性关系，履带设计周长预测的均方误差RMSE为styled-content style-type="number">0.5144/styled-content>、决定系数italic>R/italic>su2/su达到styled-content style-type="number">0.9972/styled-content>。结合灰狼优化算法（grey wolf optimizer，GWO）对全向调节过程中的张紧轮位置进行优化，在张紧轮距离末端支重轮296.11 mm处实现履带设计周长始终保持在实际周长styled-content style-type="number">4590/styled-content> mm附近。物理样机原地静态和行走动态调节验证试验表明，与优化前底盘结构相比，优化后油缸最大推力降低2.5%～31.8%，平均推力降低2.94%～19.73%，且履带下垂量始终位于120～150 mm的有效张紧范围内。研究结果可为农机底盘、工程机械乃至机器人系统中姿态调节机构的优化提供理论与技术参考。/

• 基于模型预测的全动力解耦电动设施农业作业平台防滑控制

  杜永宝,朱孝勇,徐磊,王阳,全力,

  针对温室大棚等设施农业作物种植中采用“移动电动化平台+多类型机具”作业模式下驱动轮打滑和失稳等现象严重影响设备的作业质量、作业精度和可靠性的问题，该研究设计了一种全动力解耦电动设施农业作业平台，提出基于模型预测算法的驱动防滑控制策略，以抑制犁耕作业中轮胎打滑和拖曳等问题。首先，建立作业平台牵引系统动力学模型，确定不同土壤条件下作业平台的最优参考滑转率；其次，以最优参考滑转率为控制目标，提出基于模型预测算法的最优滑转率防滑控制策略。最后，通过改变地块土壤紧实度和耕作深度，对比验证了所提控制策略的有效性和鲁棒性。试验结果表明，与无防滑控制和滑模防滑控制相比，所提控制策略在土壤紧实度styled-content style-type="number">1215/styled-content> kPa（耕深10 和15 cm）和535 kPa（耕深15 cm）条件下，滑转率峰值分别降低了18.75%～73.86%和7.14%～64.20%，标准差分别降低了29.58%～75.86%和1.74%～63.75%，均方根误差降低了19.23%～65.56%；牵引效率分别提升了4.47%～35.56%和9.25%～17.55%，标准差分别减小39.30%～63.77%和7.34%～50.82%。本文所提防滑控制策略在减少轮胎滑转、提升作业平台牵引性能、提高机具作业稳定性和作业轨迹直线度等方面具有明显优势，可为全动力解耦电动平台防滑控制提供新的方法，为提高复杂工况作业品质提供有利条件。/

• 果园变量喷雾PWM高频电磁阀错相位流量调控模型

  张云龙,杨硕,翟长远,王家恺,邹伟,谷趁趁,秦向阳,王秀,

  针对中国果园变量喷雾系统中脉宽调制（pulse width modulation, PWM）电磁阀在高压高频工况下流量调控研究不足的问题，该研究开发了一套可在线调节相位差的PWM电磁阀测试系统，设计并搭建了测试平台，开展了电磁阀开闭性能试验、错相位压力波动抑制试验以及流量特性试验。开闭性能试验对8款国产电磁阀进行了系统评估，并最终筛选出综合性能最优的电磁阀YCH31-12-2GSV，其常用工作频段的高压激活率可达86.1%；错相位压力波动抑制试验表明，错相位控制可使上游压力RMS（root mean square）值有所降低，且对压力基波幅值的抑制效果尤为显著，工作频率为5 Hz时抑制率最大，为85.40%；流量特性试验构建了5～20 Hz频段下的果园变量喷雾PWM高频电磁阀错相位流量调控模型（italic>R/italic>su2/su>0.99），相对误差约为3%。试验表明，在30%～80%的线性区内，错相位控制显著提升了流量稳定性，5、10、15、20Hz频段下流量平均变异系数（CV）分别降低32.3%、23.4%、37.5%和62.9%。研究结果为果园 PWM 变量喷雾系统中国产高频高压电磁阀选型及流量调控策略优化提供了实验数据与技术参考。/

• 基于动态规划及BP神经网络的重型拖拉机自动换挡策略优化

  王建,仲潜,贺东升,谢太林,郭华,尹必峰,

  重型拖拉机全动力换挡变速箱在田间复杂作业环境中换挡频繁、可靠性差；在道路运输工况中，高挡位利用率低，燃油经济性差。为解决上述问题，该研究提出一种基于动态规划（dynamic programming, DP）算法与反向传播神经网络（back propagation neural network, BP）协同优化的自动换挡控制策略。首先构建以油门开度、车速及田间作业滑转率为参数的换挡规则；然后采用DP算法，以燃油经济性和换挡次数为优化目标，分别求解田间犁耕作业和道路运输工况下的最优换挡序列，并利用优化所得的换挡参数与最佳挡位数据训练BP神经网络模型，实现基于神经网络的实时挡位控制；最后，基于AMEsim和Simulink仿真平台构建重型拖拉机传动系统模型及挡位控制模型，进行系统仿真验证。结果表明：相较于基于规则的换挡策略，DP离线求解的犁耕工况换挡次数减少105次，油耗降低5.48%；道路运输工况换挡减少5次，油耗降低15.80%。在犁耕测试工况下，所提出的BP换挡策略油耗仅比全局最优DP高0.7%；道路运输工况下，BP策略实时控制油耗比全局最优DP高4.4%，换挡次数仅增加4次，换挡结果与离线最优解差距较小，验证了该策略的合理性与可行性。本文建立的动态规划DP与神经网络BP的协同优化框架，解决了传统策略局部最优与实时性难以兼顾的矛盾，可为农业装备智能化提供可实施的技术方案。/

• 残膜干法制粒装置设计与试验

  卢超,营雨琨,王吉亮,王敏,何玉泽,孟文博,卢勇涛,

  针对残膜水洗熔融制粒装置能耗高、用水量大和易造成微塑料污染，难以在西北干旱和半干旱农业区普及应用的问题，该研究基于现有水洗熔融制粒装置的技术特点，结合干法清杂后的残膜物料特性，设计了一种残膜干法制粒装置。通过理论分析和试验相结合的方法，对筒体、动刀和定刀等关键部件进行结构参数设计。通过对残膜粒化的主要过程进行运动学和力学分析，确定了影响残膜干法制粒装置作业性能的关键因素及其取值范围。利用仿真软件分别对喂料和搅粒过程进行数值模拟，对残膜干法制粒装置结构设计的合理性进行验证。为验证残膜干法制粒装置的作业性能，以动刀转速、定刀楔角、搅拌叶片上端长度为试验因素，残膜喂入率和粒化率为评价指标。设计单因素试验缩小各试验因素的取值范围，获得各个因素的较优取值范围。利用响应曲面试验得到试验因素与评价指标的响应面回归模型，通过多元回归拟合分析得出最优参数组合：动刀转速754.5 r/min，定刀楔角39.57°，搅拌叶片上端长度97.2 mm，残膜喂入率为92.77%，残膜粒化率为95.56%。样机试验表明：动刀转速755 r/min，定刀楔角40°，搅拌叶片上端长度97 mm时，平均残膜喂入率、粒化率分别为91.71%、94.16%。研究结果可为新疆等地区解决残膜堆存问题提供参考，对国内干旱和半干旱农业区的残膜污染治理具有积极作用。/

• 基于RecurDyn/MTT3D的酿酒葡萄防寒被卷收铺放一体机设计与试验

  沈聪聪,马帅,马俊龙,周慧能,郭朝阳,伍春霖,徐丽明,

  针对防寒区防寒被春季卷收和冬季铺放存在作业效率低、劳动强度大的问题，该研究设计了一种防寒被卷收铺放一体机。该机主要由主机架、副机架、液压系统、卷芯以及展被架等组成。整机采用拖拉机三点悬挂方式挂接在拖拉机尾部，通过反向正卷方式实现防寒被高效卷收，铺放时通过防寒被自重带动卷芯转动实现自动铺放。基于RecurDyn/MTT3D(Media Transport Toolkit 3D)建立防寒被柔软媒体模型，并对防寒被的建模参数进行了仿真标定。通过仿真与理论分析了防寒被卷收过程中褶皱产生机理，提出展被架辅助展平方案。以卷芯离地高度、展被架下压角和展平角为因素，采用Box-Behnken 试验优化得到最佳参数：离地高度 styled-content style-type="number">1400/styled-content> mm、下压角10°、展平角120°，对应仿真理论展平率98.2%，牵引阻力335.7 N。加工试验样机并进行田间试验验证。田间试验表明，防寒被在展被架的作用下被有效向两侧展开，在卷芯的作用下能够被较为平整的卷收在卷芯上。展平率97.6%，与仿真结果误差0.6个百分点，该机卷收效率为21.1 s /片、铺放效率为16 s /片，能够满足北方葡萄防寒被卷收与铺放作业需求。研究结果可为后续防寒被卷收和铺放机械研究提供技术参考。/

• 机栽密度与深度对甘薯品质特征、产量形成及根际微生物的影响

  李洋洋,魏楠,潘攀,郑国莲,杜康,吕长文,罗启燕,王季春,唐道彬,

  甘薯是典型的劳动密集型作物，人工种植模式耗时耗工导致生产成本增加。为探究适合机械化生产的栽插密度与深度，为甘薯机械化栽培提供依据，该研究于2022—2023年在重庆市荣昌区(29°40′N，105°59′E)开展田间试验，以该地区主栽品种渝薯198为对象，以株距25 cm（P5，styled-content style-type="number">50025/styled-content>株/hmsu2/su）、株距30 cm（P4，styled-content style-type="number">41688/styled-content>株/hmsu2/su）和株距36 cm（P3，styled-content style-type="number">34739/styled-content>株/hmsu2/su）为主区，以栽插深度（D15，15 cm；D20，20 cm）为副区开展双因素裂区试验，探究鲜薯产量、淀粉含量、可溶性糖含量、出粉率以及根际土壤养分和微生物量对不同机栽深度与密度组合的响应。结果表明，机栽密度与深度对甘薯产量、品质及根际土壤养分的影响差异显著，在合理范围内，增加机栽密度、深度利于提高甘薯产量、淀粉含量和出粉率，并有效改善土壤微环境。其中，P5D20处理的甘薯产量和出粉率最优，分别为styled-content style-type="number">37619.0/styled-content> kg/hmsu2/su和30.4%。此外，相比P5D15处理，P5D20处理下的根际土壤碱解氮、速效磷、速效钾、碳、氮、磷以及细菌、真菌、放线菌数量分别显著提高11.9%、62.2%、13.9%、8.8%、12.2%、44.9%、37.4%、21.2%、21.5%。综合各项指标，P5D20处理（机栽密度styled-content style-type="number">50025/styled-content>株/hmsu2/su、深度20 cm）是该品种甘薯实现高产、质优及改善土壤质量的最优机械化生产方案。/

• 基于机器学习方法的渔船总吨计算公式分析

  吕超,肖梦豪,刘爽,

  针对船舶总吨计算普遍存在复杂性高、计算过程繁琐以及精度不足等问题，该研究提出一种融合船舶多特征参数与多算法优化的建模方法。首先，基于船舶主尺度参数挖掘相关特征变量，并根据特征变量构建3种总吨非线性回归模型；其次，结合BP神经网络（backpropagation neural network，BPNN）和随机森林（random forest，RF）进行回归预测，并采用非线性最小二乘法和粒子群优化算法对模型进行拟合验证分析；最后，利用南海区域的1 913艘渔船数据进行了实验验证。结果表明：随机森林在渔船总吨回归预测中精度方面优于BP神经网络；非线性最小二乘法的平均偏差误差（mean bias error，MBE）、平均绝对误差（mean absolute error，MAE）和平均绝对百分比误差（mean absolute percentage error，MAPE）等各项评估指标以及计算效率均优于粒子群优化算法；混合总吨预测模型的各项评估指标上均优于其他模型，其MBE、RMSE（root mean squared error）、MAE、MAPE和决定系数italic>R/italic>su2/su分别为?styled-content style-type="number">1.2444/styled-content>、styled-content style-type="number">32.0362/styled-content>、24.481、9.94%、styled-content style-type="number">0.9619/styled-content>，模型具有良好的泛化能力和鲁棒性。在此基础上，对实船总吨、国际总吨丈量公式以及模型预测值进行对比，混合总吨预测模型精度要高于国际总吨丈量公式，验证了模型的有效性。本研究利用人工智能机器学习方法，优化渔船总吨的计算模型，提升了渔船总吨计算精度，为渔船数智化设计与管理提供有益参考。/

• 基于过鱼效果的竖缝式鱼道减淤结构水力特性

  陈杰,官志鑫,甯子豪,蒋昌波,邓斌,廖奕涵,旷谭昊,

  在高含沙量的河流中建设的鱼道往往面临着泥沙淤积问题，阻碍鱼类的洄游过程，甚至会导致鱼道停止运行。针对以上问题，该研究以某竖缝式鱼道工程为参考进行模型设计，在竖缝式鱼道中设置3种底孔型式和2种圆柱型式的减淤结构，并建立了三维水动力数值模型及正态比尺为1∶6的物理模型；在此基础上，开展物理模型试验与数值模拟，研究不同型式的减淤结构对竖缝式鱼道池室内水力特性、泥沙淤积量及分布、过鱼效果的影响，以期改善过鱼效果的同时减轻池室内泥沙淤积程度。试验结果表明：竖缝式鱼道池室内泥沙淤积与水力特性关系密切，5种减淤结构均能通过改变池室水流流速、紊动能和涡量等水力特性减轻泥沙淤积程度，其中圆柱结构的减淤效果最为明显，尤其是在池室中设置直径为0.05 m的圆柱结构（圆心距隔板0.10 m，距右边壁0.15 m），较典型竖缝式鱼道池室泥沙淤积量减少了48.9%。此外，该结构布置丰富了鱼类的上溯轨迹选择，提高了池室空间利用率，较典型竖缝式鱼道试验鱼上溯通过率提高了16个百分点。该研究结果可为鱼道工程中减淤与过鱼效果的协同设计提供重要参考。/

• 浅海底播菲律宾蛤仔旋切式采收装置设计与试验

  吴昊,张国琛,李航企,李秀辰,张寒冰,张倩,赵佳佳,辛明金,母刚,

  针对目前浅海菲律宾蛤仔采收装备存在的贝类破碎率与含砂率高、底质板结严重等问题，该研究设计了一种旋切式浅海菲律宾蛤仔采收装置。通过对关键结构的设计和理论分析，确定影响采收性能的主要因素和各因素取值范围。以采收刀刃口半径、弯折角和幅宽为试验因素，采收刀阻力与蛤仔采收量为试验指标，进行EDEM仿真试验，结果表明：当刃口半径为142 mm、弯折角为54°、幅宽为57 mm时，采收刀挖掘效果最佳。基于采收刀最优参数，设计旋切式采收机构，进行仿真试验与响应面分析，结果表明：最优作业参数时，蛤仔采收率为90.00%，蛤仔受力为7.16 N，采收机构阻力为476.26 N。台架试验结果显示，采收率和刀轴扭矩分别为93.00%和59.88 N·m，与仿真试验结果相对误差分别为3.33%和5.40%，证明采收装置的设计可靠性；旋切式采收设备采收的蛤仔含砂率比传统水力式采收降低了61.49%，破碎率降低了74.59%，采收率提高了27.40%，采收前后底质坚实度降低了33.53%。该研究可为浅海菲律宾蛤仔机械采收装置的设计优化提供参考。/

• 基于PINN-DMPC的杂交水稻制种授粉机组协同控制模型

  史荣凯,李英,奚特,冯槐区,王永维,王俊,

  针对杂交水稻制种机械拉绳碰击式授粉因缺乏精准的协同作业控制系统导致授粉效果不佳的问题，该研究提出了一种基于物理信息神经网络（physics-informed neural network，PINN）的机组协同授粉控制方法。该方法为授粉机组各车辆配置独立的分布式模型预测控制器（distributed model predictive controller，DMPC），以处理系统复杂约束与非线性问题；同时，将车辆运动学信息以偏微分方程的形式嵌入PINN网络，利用其融合数据驱动与物理约束的优势精准预测下一时刻的系统状态量；将该预测状态量输入DMPC进行滚动优化，求解得到下一时刻最优控制量，实现授粉机组对目标位置的精准跟踪与编队协同，并通过仿真和模型验证试验对算法进行验证。试验表明PINN-DMPC的求解时间相比于原DMPC降低54.2%，与Adaptive-PID、Pure-Pursuit算法相比，PINN-DMPC算法在跟踪误差和渐进收敛性能上表现较好，跟踪误差小于0.032 m、航向角误差小于0.022 rad。地面编队协同作业的有效覆盖范围能达到全路段的84%。该研究为杂交水稻制种授粉提供了一套高效可靠的协同控制方法，其具备精准的路径跟踪性能和协同作业性能，为杂交水稻制种的现代化和自动化作业奠定基础。/

• 水稻大苗叶鞘维管束分秧过程力学损伤特性与细观尺度模拟

  石梦豪,刘文卿,赵浩楠,汪珽珏,孙东东,毕成虎,熊玮,朱德泉,

  针对水稻机插秧过程叶鞘维管束损伤机理不明确、分插机构参数优化缺乏生物力学依据的问题，该研究开展水稻大苗分秧过程叶鞘维管束力学损伤特性研究。采用酶解法分离水稻大苗叶鞘维管束，开展水稻大苗茎弯曲试验和维管束拉伸试验，研究弯曲方式（沿短轴和长轴）和弯曲量对叶鞘维管束力学参数的影响。试验结果显示，损伤后的维管束材料属性未发生改变，但沿短轴弯曲引发的抗拉强度下降更显著。构建了水稻大苗叶鞘维管束生物力学模型和弯曲有限元模型，开展了叶鞘维管束力学特性仿真研究。仿真结果显示，应力主要集中在维管束鞘区域，沿短轴弯曲维管束应力集中更严重，且不同弯曲方式下维管束组织内部应力传递规律一致。根据不同弯曲方式下叶鞘维管束损伤临界弯曲量，对分插机构最大工作转速进行优化，得出短轴弯曲方式下分插机构最大转速为181 r/min，长轴弯曲方式下分插机构最大转速为243 r/min。该研究可为插秧机分插机构工作参数以及育秧工艺优化提供理论依据，并为植物生物力学研究提供了新的建模方法。/

• 基于增强回归树的气候指标异常对东北玉米产量影响评估

  孙爽,王春乙,宋艳玲,李达岁,张祎,孙擎,邬定荣,赵艳霞,

  东北地区是中国玉米主产区之一，在国家粮食安全中起着举足轻重的作用。玉米对平均和极端气候条件的年际变化非常敏感，明确影响玉米产量的关键气候变量对玉米生产管理至关重要。该研究构建了包括1981—2022年东北三省农业气象观测站的玉米生育期、产量和气象数据的基本数据库，选用距平值表示气候指标异常，利用增强回归树（boosted regression tree，BRT）模型，揭示了春玉米不同生长发育阶段平均态气候指标、极端态温度指标和温度-水分复合指标异常对气象产量的影响程度。结果表明，东北三省春玉米气象产量波动较大，不同年代间春玉米气象产量变化明显。BRT模型可以很好地解析区域玉米产量变化的主要影响因子，交叉验证系数在0.61～ 0.75之间。基于构建的BRT模型结果显示，影响各年代东北三省春玉米产量变化的关键气候因子不同，1981—1990年玉米生长季内相对湿度距平（平均态水分异常）是影响区域玉米产量的主要因子，1991—2000年玉米生长季内高温度日距平（极端态高温异常）是影响区域玉米产量的主要因子，而2001—2010年和2011—2022年玉米生殖生长阶段高温度日距平是影响区域玉米产量的主要因子。不同年代春玉米生殖生长阶段极端态低温异常对东北三省春玉米产量影响贡献度逐渐变大，且1991—2000年和2001—2010年生殖生长阶段低温度日距平对玉米产量影响呈负效应，而2011—2022年该指标对玉米产量影响转为正效应。近年来，极端态高温异常是影响东北玉米气象产量的关键气候因子，且随着低温度日距平值的减小，极端态低温异常对东北玉米产量的影响逐渐由负效应向正效应转变。在未来东北玉米的种植管理上，要充分利用极端低温胁迫的减少并尽量降低极端高温带来的危害以保障玉米高产稳产。/

• 基于条件生成对抗网络数据增强的土壤总氮高光谱反演

  夏俊芳,苑宏文,张浩,汪波,杜俊,魏薇,

  土壤总氮含量是衡量土壤养分信息的重要指标，针对小样本条件下土壤可见-近红外光谱反演总氮含量精度不高问题，该研究通过生成对抗网络（generative adversarialnetwork，GAN）对土壤光谱数据集进行数据增强，为提高生成样本数据质量引入条件生成对抗网络（conditional generative adversarial network，CGAN），分别建立基于总氮含量作为条件的LCGAN和基于变量重要性投影指标（variable importance in projection，VIP）分数极值法筛选特征波长作为条件的VIP-CGAN。通过采集农田土壤原位光谱数据及总氮含量作为样本数据集，对不同生成对抗网络获取的生成样本质量进行定性和定量评估，结果显示VIP-CGAN(T9)生成样本的MMD（maximum mean discrepancy）和FID（Fréchet Inception Distance）分别为0.003和0.005；在训练集中加入数量为原始训练集300%比例的VIP-CGAN(T9)生成样本时，PLSR、SVR和1D-CNN三种模型均达到最佳预测性能，其决定系数italic>R/italic>su2/su分别为0.86、0.84和0.88，RMSE分别为0.28、0.09和0.26 g/kg。本研究为小样本条件下提高土壤总氮含量高光谱反演精度提供了有效方法。/

• 基于Vine Copula的非一致性水文干旱动态风险评估模型

  张润,陈伏龙,何朝飞,徐雪雯,周磊,

  当前非一致性水文干旱研究多聚焦于指数构建与干旱特征分析，干旱风险评估模型的研究相对有限。该研究以绿洲农业为主导的和田河流域为研究对象，采用平稳性检验分析径流序列非一致性特征；基于广义可加模型耦合气候变化（降水、气温和蒸散发）和人类活动（水库指数和取用水）构建非一致性标准化径流指数（non-consistent standardized runoff index，NSRI），并与标准化径流指数（standardized runoff index，SRI）对比验证其适用性；结合游程理论和Vine Copula构建耦合干旱特征变量与发生概率的非一致性水文干旱动态风险评估模型。结果表明：1）流域径流序列呈现非一致性特征，表明该流域径流过程受气候变化和人类活动显著影响；2）NSRI在干旱事件表征方面较SRI更为准确，更适用于和田河流域水文干旱监测；3）和田河流域整体处于中风险状态，玉龙喀什河风险均值0.308、喀拉喀什河风险均值0.306均位于中风险区间，经1991—1992年典型干旱事件验证，模型具有较好的预警能力。基于Vine Copula的非一致性水文干旱动态风险评估模型能够有效识别和预警和田河流域水文干旱事件，研究成果可为流域水文干旱监测、农业灌溉用水调度及绿洲农业干旱风险预警提供科学依据。/

• 初始裂隙扰动下紫色土的土水特征曲线

  向超,汪时机,曹俊嘉,黎桉君,覃永富,梅立奎,田如梦,

  紫色土结构松散易侵蚀，在降雨-蒸发作用下易产生干缩裂隙，严重影响土体的持水性能。该研究为探究初始裂隙对紫色土持水特性的影响，制备不同初始裂隙参数的环刀试样，采用轴平移法测量试样土-水特征曲线（soil-water characteristic curve，SWCC），并结合Fredlund-Xing模型拟合。通过灰色关联度分析法，定量揭示裂隙特征参数与SWCC特征参数、Fredlund-Xing模型参数间的关系。结果表明：1）初始裂隙明显改变土体持水行为，其影响集中于SWCC的边界效应区，表现为低吸力段（<4 kPa）快速脱水并伴随平台期，而过渡区与残余区持水特性相对稳定；2）灰色关联分析进一步揭示，裂隙率是影响持水性能的首要因素（关联度>0.67），裂隙率与进气值呈明显负相关，证实裂隙网络作为优先导水通道对低吸力段土体水力行为具有主导作用；3）具有初始裂隙紫色土SWCC具有“平台期”现象，其机理可归因于裂隙-基质孔隙双通道系统的协同作用：宏观裂隙空间主导低吸力段快速排水，微观基质孔隙控制中高吸力段持水行为；4）通过低场核磁扫描试验证实孔隙分布变化规律，即裂隙发育程度与孔隙度成正比，与孔隙分布范围成反比。通过 Fredlund-Xing 模型对裂隙性土体水力特性的有效表征，可探究初始裂隙对紫色土持水性能的劣化效应规律，为紫色土地区降雨入渗引发的边坡失稳风险研究、水土保持及灾害防治工程提供理论依据与参考。/

• 辐射改进Hargreaves-Trajkovic模型估算淮北平原参考作物蒸散量

  顾越,章启兵,吕海深,朱永华,顾南,龙欣雅,吴锦,王振龙,

  为提高Hargreaves-Trajkovic（H-T）模型对参考作物蒸散量（reference crop evapotranspiration，ETsub>0/sub>）在湿润半湿润区的计算精度，该研究基于安徽省淮北平原区1980—2023年20个气象站点逐日气象数据，提出了一种融合物理先验与数据驱动的改进方法，构建了分层贝叶斯季节性参数模型，精确捕捉辐射的年变化规律对H-T模型进行改进，并以 Penman-Monteith（PM）模型为标准，对其在淮北平原区的适用性进行评价。结果表明：1）H-T改进模型与PM模型ETsub>0/sub>计算结果变化趋势基本一致，且模型性能优于已有的基于辐射改进模型；2）H-T改进后模型相比H-T模型均方根误差均值（年尺度）降低0.31 mm/d，italic>R/italic>su2/su由0.834提升至0.924，同时模型保持在简化计算架构下达成精度与实用性的协同优化；3）与原H-T模型相比，H-T改进模型在3个区域计算的ETsub>0/sub>日值平均绝对误差分别由0.32、0.39、0.36 mm/d下降到0.16、0.15、0.14 mm/d，italic>R/italic>su2/su分别由0.971、0.974、0.974提升至0.977、0.981、0.983，说明拟合效果与计算精度均有提高，3个区域ETsub>0/sub>月值平均绝对误差分别由0.34、0.40、0.37 mm/d下降到0.07、0.07、0.07 mm/d，italic>R/italic>su2/su分别由0.948、0.957、0.953提升至0.973、0.976、0.975，精度与拟合效果均有提升。总体上，H-T改进模型精度提高水平呈整体高、西北部中部局部相对较低，全年精度提升最高可达86.1%，有近80%区域精度提升在50%以上，四季中冬季的精度提升最明显，最高可达93.7%，因此H-T改进模型可作为淮北平原ETsub>0/sub>计算的简化模型。研究保留物理可解释性的同时，极大提升了计算精度，其性能优于原H-T模型及常规贝叶斯改进模型，可为解决经验公式的区域适应性问题提供了一种普适性强的方法，为实现精准灌溉和区域水资源管理提供可靠依据，/

• Myring型便携式量水槽体型优化及其水力特性分析

  刘朝阳,张宽地,杨洋,姚田成,吕宏兴,

  针对当前灌区末级渠道测流设施水头损失大及测量精度低等问题，该研究根据Myring线形特点提出了一种适用于灌区水量精准测量的便携式量水槽。以水头损失最小为目标函数，选取量水槽翼长、收缩段锐度因子及扩散段离去角为决策变量，构建了基于Sobol序列采样的BP神经网络模型，并耦合粒子群算法（particle swarm optimization algorithm, PSO）进行全局寻优，得到了最优量水槽线形参数。在此基础上，选取6种收缩比及7种流量工况下开展测流试验，结合FLOW-3D数值模拟方法系统分析了该优化体型的水力特性。结果表明：基于PSO-BP模型确定的最优体型翼长为0.87 m、收缩段锐度因子为0.93及扩散段离去角为11.80°。在收缩比0.50～0.66范围内，水头损失仅为1.20～3.50 cm，水头损失百分比为13.25%，上游壅水高度实测数据范围为1.57～3.87 cm，且上游弗劳德数均小于0.50，体现出良好的水力特性，测流平均相对误差为1.8%，符合灌区量水5%的精度要求。研究成果可为灌区精准量水设备研发提供一种新的思路，同时也为智慧灌区建设提供一定的理论支撑。/

• 基于连续变化监测和分类算法的作物轮作模式动态监测与分类识别

  刘涛,张江涛,赵祥羽,张寰,胡忠文,石铁柱,

  精准快速识别小麦-玉米轮作区域对于中国北方地区耕地非粮化动态监测、主粮作物产能保障及农业可持续发展具有重要战略意义。该研究以河南省安阳市滑县为研究区，基于GEE云平台集成2018—2024年关键物候期Sentinel-2时序数据，构建光谱反射率及植被指数时间序列多维特征集，分别使用传统单时相方法和改进的连续变化检测和分类（continuous change detection and classification，CCDC）算法对研究区域内主粮-主粮、主粮-非主粮、非主粮-主粮、非主粮-非主粮等4种轮作模式进行动态分类识别。结果表明：1）传统单时相方法在两个生长季的主粮作物分类总体精度（OA）最高可达96.8%、Kappa系数最高为 0.96，两季影像叠加后的轮作模式识别平均OA和Kappa系数分别为71.3%、0.63；2）改进的CCDC-ANN算法对4种轮作模式识别的平均总体精度为91.8%、Kappa系数为0.891，较传统方法提升约20%；3）研究区种植结构呈现出明显的空间异质性，西部丘陵地区以主粮–非主粮轮作为主，东部平原以主粮–主粮、非主粮–主粮为主；4类轮作模式在2018—2024年均呈“先增后降再回升”动态：主粮-非主粮模式波动最剧烈，主粮-主粮模式最为平稳（波动<5%），非主粮-非主粮与非主粮-主粮模式亦表现出明显的阶段性涨落。该研究方法实现了小麦-玉米轮作区域的精准提取，为中国北方地区开展耕地非粮化监测提供了方法支撑。/

• 基于TLS数据的杨树人工林单木地上碳储量增量估测

  张剑豪,温小荣,孙圆,汪求来,叶金盛,

  森林生态系统作为陆地上最大的碳汇，其碳储量估算的准确性直接影响碳循环模型构建及碳中和政策制定，传统的森林碳储量动态估测主要基于林分尺度，难以反映单株树木的碳储量变化。该研究以12块不同株行距配置和无性系的杨树人工林为研究对象，基于2019年和2021年的地基激光雷达（terrestrial laser scanning, TLS）数据利用非完全模拟树木水分养分传输的骨架提取算法（a novel algorithm of the incomplete simulation of tree transmitting water and nutrients, ISTTWN）提取多项基本测树因子，经相关性与共线性分析、Boruta算法实现变量筛选后构建线性和非线性以及4种机器学习模型（随机森林、K最近邻、支持向量机、CatBoost）经Optuna框架参数调优后选取最佳模型，通过直接与间接的方法估测单木地上碳储量增量，探究研究区杨树的最优单木地上碳储量增量估测方法以及最佳种植配置。结果表明，基于Boruta算法筛选变量的随机森林模型在研究区杨树单木地上碳储量（italic>R/italic>su2/su = 0.944）以及碳储量增量（italic>R/italic>su2/su = 0.798）的估测中展现出优势；以单木地上碳储量增量为因变量构建随机森林模型的直接法是研究区内杨树单木地上碳储量增量的较优估测方案（italic>R/italic>su2/su为0.821，均方根误差为0.920 kg和平均绝对误差为0.733 kg）；研究期内，株行距配置为6 m×6 m的‘南林797杨’单木地上碳储量增量最大，单木地上碳储量增长率也处于较高水平，表明该配置比较有利于杨树的碳积累。该研究提供了一种估算单株杨树地上碳储量增量的非破坏性方法，对优化碳导向型杨树人工林的管理具有一定参考意义。/

• 基于物候知识和贝叶斯网络的江汉平原种植模式制图

  陶建斌,王锦源,姜启樾,李梦绮,曹隽隽,

  农作物空间分布图是进行耕地利用方式监测、种植强度模拟、粮食估产以及农业可持续发展评估的基础数据。现有作物制图方法主要采用机器学习算法，对样本依赖度高且算法可移植性差。深度学习方法需要大量的训练样本，数据依赖的问题比较突出。而可靠的、大量的标记样本缺乏一直是深度学习方法的短板。农作物的生长过程有着相对稳定的周期性的节律并能被时序遥感数据捕捉到。该研究提出一种新的基于作物物候知识和贝叶斯网络的种植模式制图方法。通过提取作物的关键物候期特征，利用少量样本，对作物物候知识进行概率编码，构建种植模式制图的贝叶斯网络。选取种植模式较为复杂的区域进行实证研究，结果表明：1）在物候知识的引导下，不依赖样本（或仅利用少量样本），即可获得模型参数，且分类精度较高，制图总体精度达92%以上；2）该文提出的贝叶斯网络方法具有“弱学习-强推理”的能力，消解了推理过程中精度较低的拟合，将机器学习方法对数据的依赖程度降低了42%，有效增强了分类模型的可解释性，具有较好的鲁棒性和可移植性。/

• 语义信息辅助的LiDAR-IMU融合定位方法

  曹欣源,寇志伟,崔啸鸣,李娜,齐咏生,

  农业机器人的精准定位是智慧农业中机器人自主作业的关键。传统 SLAM（simultaneous localization and mapping）定位方法主要依赖几何特征建立约束，当场景可用几何信息不足时，特征匹配过程易出现不稳定影响定位精度。为此，该研究提出了一种结合语义信息的多传感器融合定位方法。系统以LiDAR点云和IMU（inertial measurement unit）数据为输入，经预处理后提取几何与语义特征，结合语义类别的重要性设定差异化语义权重参与点云的匹配。后续采用历史配准残差进行统计分析实现语义权重的调整，从而优化特征匹配的可靠性，提高位姿估计精度。在后端优化中，将前端里程计输出的位姿估计结果与IMU预积分约束共同作为因子图优化的约束因子，实现联合优化，提高定位精度。在开源数据集和自采数据集中对本文方法进行了验证，在开源数据集的结果表明，本文方法在大部分指标上比其他经典的方法更优。本文方法在Sequence.05、Sequence 07、Sequence 10数据集序列的绝对轨迹误差分别为2.884、0.821、1.391 m；在自采的数据集中，较LIO-SAM和A-LOAM的均方根误差分别降低了17.65%和59.02%，该研究结果为农业机器人的精准定位提供了思路。/

• 基于大语言模型的澄清式玉米知识图谱问答方法

  邹佳贤,陈雷,何浩楠,袁媛,

  针对农业种植影响因素众多导致的用户问答存在歧义的情况，该研究提出一种基于大语言模型的澄清式玉米知识图谱问答框架。该框架由知识检索器、事实分析器、问题澄清器和答案生成器组成，并通过引入行动标记对澄清式问答流程进行建模，实现多模块之间的协同控制与问答过程的可控执行。以玉米种植为例，构建玉米知识图谱和玉米种植相关的歧义问答数据集，并在此基础上开展试验。试验结果表明，该方法能够有效利用知识图谱检索相关知识，并通过生成澄清问题与用户进行主动交互，从而精准识别用户的真实需求。与通用领域和农业领域中的最优大模型ShizishanGPT相比，C-CornKGQA在ROUGE-L（基于最长公共子序列的召回率评估指标）和BLEU-4（基于四元语法的精确率评估指标）指标上分别提升了24.38和6.63个百分点。在问答场景中，该方法同样展现出一定的适用性和实际应用价值，可为农业领域智能服务系统提供技术支撑。/

• 基于双重特征动态优化的类别不平衡稻田害虫识别模型

  谭泗桥,陈颢元,朱月明,陈涵,朱幸辉,黄婉婉,

  稻田害虫的精准分类识别是保障粮食安全的关键环节，但田间复杂环境下害虫样本分布极不均衡，给稻田害虫分类模型的构建带来巨大挑战，现有模型在关键特征的提取和类不平衡数据适应问题上存在局限性，为此该研究提出了一种基于双重特征动态优化的类别不平衡稻田害虫识别模型ResNet-EAF。该方法首先加入了高效通道注意力（efficient channel attention，ECA）模块，由ECA模块通过一维卷积实现局部通道交互保留关键特征。其次，为增强特征判别性与跨场景表征一致性，该研究引入通道级仿射自适应校准模块（channel-wise affine adaptation，CAA），该模块通过数据驱动的方式自适应学习最优特征变换参数，借助仿射变换动态调控特征分布，有效降低模型对特定害虫数据分布的依赖，进而提升模型在不同数据分布场景下的泛化能力。最后采用焦点损失（focal loss，FL）动态平衡策略，融合逆频率加权与调制系数，抑制样本占优类别的特征权重，强化模型对少数类害虫的关注，缓解类别不平衡问题。试验结果显示，ResNet-EAF模型的准确率达98.06%、宏平均召回率为93.93%、宏平均F1为93.80%，较基准模型分别提高3.63、6.96和5.67个百分点。其中，少数类别如，螟蛾类与灯蛾类的召回率较基准模型分别提高13.16和4.55个百分点。在相同试验条件下，该研究将ResNet-EAF与11种主流深度学习模型进行对比，结果表明该模型在自建数据集上的准确率、宏平均召回率及宏平均F1三项核心指标均位列第一。为验证模型在田间环境中的抗干扰能力与鲁棒性，该研究在公开JUTE PEST数据集上展开评估，结果显示ResNet-EAF模型准确率达98.35%，其宏平均召回率及少数类甜菜夜蛾的召回率在12个对比模型中均表现最优。该研究提出的方法可为样本分布不均衡场景下的农业害虫监测识别提供技术参考与支撑，不仅验证了模型在复杂田间环境中的实用性，也证实FL与ECA-CAA的协同作用可提升模型分类精度。/

• 基于改进YOLOv11n与图像切片推理融合的粘虫板害虫检测

  孟宪勇,王慧,李文勇,李汶政,杨信廷,柳平增,刘凯歌,

  为提升温室环境中粘虫板上蓟马、粉虱等小目标高密度害虫的检测精度，并满足模型轻量化的应用需求，该研究提出一种融合切片辅助超推理（slicing aided hyper inference, SAHI）与YOLOv11n-LMN模型的害虫检测方法。首先，采用轻量级CPU卷积神经网络（lightweight CPU convolutional neural network，PP-LCNet）替代原主干网络，减少模型参数量与计算开销。然后，引入多尺度相似性注意力模块（multi-scale similarity-aware module，MulSimAM），实现不同尺度信息的加权融合，增强害虫特征表征能力。其次，引入归一化Wasserstein距离（normalized wasserstein distance，NWD）优化损失函数，提高小目标的像素定位精度与模型鲁棒性。最后，采用SAHI图像切片推理技术，将高分辨率的粘虫板图像切割为与检测模型匹配的切片，从而提高识别和定位精度，避免直接下采样引起的小目标细节损失。结果表明，改进模型的精确率、召回率和平均精度均值（mean average precision，mAP）较原模型分别提升了4.3、4.8和3.9个百分点，模型大小缩减至4.7?MB。为进一步验证模型性能，对引入SAHI技术前后在整张粘虫板图像中的检测效果进行对比。引入SAHI技术前，YOLOv11n原模型的mAP为49.2%；经过SAHI处理并结合改进模块后，YOLOv11n-LMN+SAHI模型的平均精度均值较引入前提升了40.4个百分点；在Yellow Sticky Traps数据集上，mAP提升至 93.3%，较基线模型高出 2 个百分点。此外，将改进前后模型部署到树莓派上进行测试，结果可知，改进模型检测效果相比原模型有明显提升，单幅粘虫板图像检测时间为9.6 s，表明改进模型具有较好的应用价值。研究结果可为害虫识别及边缘移动设备监测提供技术支持。/

• 考虑遮挡的吊蔓西瓜果实分割方法

  刘泽,魏含希,王亚利,朱德兰,赵泽川,

  为实现遮挡环境下吊蔓西瓜果实的精准分割与投影面积估算，该研究提出一种融合语义分割与椭圆拟合的方法。首先，采用U-Net模型结合VGG骨干网络提取高精度掩膜；其次，采用边界跟踪算法提取掩膜轮廓，并结合自适应RANSAC最小二乘算法进行椭圆拟合，重建被遮挡区域的完整轮廓；最后，基于拟合轮廓计算果实投影面积。试验结果表明，该方法估算的果实投影面积与人工实测值相比，italic>R/italic>su2/su达0.99，均方根误差RMSE为6.35 cmsu2/su，平均绝对百分比误差MAPE为3.07%。该方法能有效克服遮挡干扰，为复杂场景下果实表型精准解析与产量评估提供了可靠技术手段。/

• 基于改进时间位移网络的黄瓜农事行为识别方法

  李杰,任硕,张宇轩,朱芳芳,朱珂,柳平增,毕焕改,张艳,

  黄瓜农事行为的自动识别是推动设施黄瓜生产由粗放式管理向数据驱动的精准管理转型的重要基础。为应对复杂温室场景下农事行为识别中存在的类间相似、类内差异等问题，该研究以山东农业大学泮河校区春茬与秋茬黄瓜为研究对象，构建农事行为视频数据集，基于时间位移网络开展优化研究，提出了LG-DTEA模型。首先，构建快速通道引入双向运动差分特征，用于捕捉微小且连续的动作变化，增强对运动细节的感知能力；其次，在ResNet50骨干网络中嵌入时空运动压缩激励模块，增强模型对跨帧动态变化的建模能力；最后，引入局部-全局时序注意力机制，实现短时序与全局时序特征间的映射学习，提升判别性能。试验结果表明，LG-DTEA模型的Top-1准确率为99.2%，Top-5准确率为99.8%，相较TSM基线模型分别提升了4.5和1.2个百分点。结果验证了LG-DTEA模型在复杂温室环境下的准确性与稳定性，可为温室黄瓜精细化管理提供技术支撑。/

• 基于IDCA-Unet的无人机影像绿豆花分割及花期量化

  杨坤,王超,王斌,王鑫鑫,杨涛,刘宏权,王福顺,

  绿豆（italic>Vigna radiata/italic> L.）植株花期性状的精准量化对于作物表型分析和育种研究具有重要意义，其中花期同期性的定量表征尤为关键，直接影响群体性状整齐度及品种成熟期一致性，进而关系到育种材料的有效筛选与品种适应性的准确评价。实现花的精准分割是进行量化分析的基础，然而，由于绿豆植株存在花序结构复杂、与背景的对比度较低等问题，使得传统语义分割模型难以有效应对这些挑战。该研究基于无人机遥感平台获取绿豆植株花荚期图像，提出了一种融合双通道注意力机制（dual channel attention, DCA）和实例归一化（instance normalization, IN）的IDCA-UNet模型。该模型通过DCA动态聚合全局平均池化与最大池化特征，实现通道维度的自适应特征增强，提升模型对微小花朵的敏感度；同时引入实例归一化层，解决了小批量训练中统计量估计不稳定问题，增强模型在复杂田间场景中的泛化能力。试验结果表明，IDCA-Unet在绿豆花分割任务中性能显著优于基准模型，平均交并比（mean intersection over union, mIoU）、平均精度均值（mean average precision, mAP）和F1值（F1 score）分别达到88.95%、93.47%和93.79%，相较于基准模型（VGG16-UNet with focal loss）分别提升了1.62、1.48和0.72个百分点。基于分割结果进一步量化分析绿豆植株花荚期的动态生长规律，发现其生长曲线呈现明显的“Λ”型，表明群体开花同步性较强。该研究提出的IDCA-UNet模型通过DCA与IN的协同优化，有效提升了复杂场景下绿豆植株花的分割精度，为绿豆植株花期量化分析提供了可靠的技术支持。为作物器官级表型分析提供了具备实际跨平台应用价值的解决方案，能够为精准农业中作物生长状态的准确评估、管理决策的科学制定等提供参考。/

• 基于潜在扩散采样与片段异构图的农药分子生成模型

  王庆勇,胡莉莉,辜丽川,

  近年来，深度生成模型在农药发现和从头分子设计方面展现出巨大潜力，但现有方法常面临生成分子结构碎片化、多样性不足以及难以兼顾特定靶点活性的挑战。为解决上述问题，该研究提出了一种基于潜在扩散采样与片段异构图融合的农药分子生成模型。首先，构建异构图神经网络协同变分自编码器，将分子的原子级拓扑与片段级语义映射至统一的潜在空间；其次，引入潜在扩散模型，通过加噪-去噪的迭代优化机制缓解生成模型的模式坍塌问题；最后，结合前缀微调策略，针对昆虫乙酰胆碱酯酶（acetylcholinesterase，AChE）和植物乙酰乳酸合成酶（acetolactate synthase，ALS）两类典型农药靶点进行定向优化生成。试验结果表明，在AChE靶点生成任务中，该模型生成分子的有效性、新颖性和唯一性分别达到了100%、100.00%和98.50%，此外，生成分子在脂水分配系数（logarithm of partition coefficient，Logitalic>P/italic>）、拓扑极性表面积（topological polar surface area，TPSA）、相对分子质量（molecular weight，MW）等理化性质上的分布与真实农药分子高度一致。分子对接结果显示，62.81%的生成分子与AChE靶标蛋白（PDB: 6XYU）的结合亲和力低于?7.0 kcal/mol，且成功复现了与关键氨基酸残基（如 GLU-485、TYR-498）的相互作用模式。该方法能够高效生成结构合理、性质优良且具有潜在生物活性的候选农药分子，为突破农药研发数据稀缺瓶颈与加速新药创制提供了计算范式。/

• 基于CNN与Transformer混合模型的自然场景奶牛身份重识别

  秦立峰,周馨怡,高延年,王磊,赵继政,

  在规模化奶牛养殖场中，身份识别是行为监测和精细化管理的前提。基于计算机视觉的奶牛身份识别，是当前智慧畜牧领域的研究热点。为了提升自然场景下跨摄像头奶牛身份识别的准确性，该研究提出基于卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）与Transformer混合模型（CNN-Transformer）的奶牛身份重识别算法。模型的CNN分支提取奶牛局部纹理细节等特征，Transformer分支利用全局自注意力机制捕获奶牛整体特征，实现全局依赖关系的建模。模型构建跨纬度多尺度特征融合模块，分别在Transformer分支和CNN分支对应的3个语义层级进行特征融合，以兼顾空间结构与语义表达，实现全局和局部特征的动态交互。此外，在Transformer分支的第8个Layer（语义层）构建Token-SE注意力模块，增强模型通道选择性，提升模型对关键语义特征的聚焦能力。使用11个摄像头拍摄了21头待产区奶牛图像构建数据集，共包含不同视角、不同姿态、存在遮挡的奶牛图像styled-content style-type="number">7371/styled-content>张。身份重识别试验结果显示，该文提出的模型在Rank-1、Rank-5、Rank-10、平均精度均值（mAP）上达到86.2%、93.1%、95.7%、45.1%，相较基准Transformer模型分别提升了8.6、6.0、1.7、5.5个百分点。同时，注意力热图、t-SNE特征嵌入可视化、Top-10检索结果可视化、特征距离热图可视化进一步验证了所提模型在复杂环境跨摄像头场景的身份重识别任务中具有较强的特征学习能力。该文所提模型可为复杂自然场景下的奶牛身份重识别提供技术参考。/

• 基于Fast-SCNN-mp的家蚕蛹雌雄在线实时鉴别方法

  陶丹,王沅哲,邱光应,郭守宏,李光林,

  家蚕蛹雌雄鉴别准确率决定育种效率与质量。针对家蚕蛹在线鉴别时因性腺特征缺失导致识别精度低的问题，该研究提出一种改进的轻量化实时语义分割模型Fast-SCNN-mp。首先，在特征提取阶段引入多尺度卷积注意力模块，强化判别性腺区域聚焦能力；然后，采用级联深度可分离卷积与瓶颈残差模块进行特征压缩与增强；最后，在特征聚合阶段集成金字塔池化模块，通过多级金字塔池化融合多尺度上下文信息。结果表明，针对多角度蚕蛹性腺缺失数据集，Fast-SCNN-mp模型的精确率（italic>P/italic>）、召回率（italic>R/italic>）、F1分数及准确率（italic>A/italic>）分别达到98.57%、98.65%、98.61%与98.61%，与基础Fast-SCNN模型相比，分别提升2.79、2.73、2.76和2.79个百分点。在>72°～90°侧倾角度的数据集上，Fast-SCNN-mp模型的准确率为96.30%，与最优主流语义分割算法Mask2Former准确率持平，而最优的传统分类算法CCT（convolutional compact Transformer）准确率仅为81.48%。Fast-SCNN-mp模型处理速度达68.10 帧/s，较Mask2Former提升32.55倍，且模型参数量仅为2.17 M，更有利于在边缘设备上部署。该研究为家蚕蛹在线智能鉴别提供了高效可靠的技术方案，可为农业领域实时分类任务的模型优化与应用提供重要参考。/

• 不同来源生物炭催化重整制氢性能

  展鹏程,刘欢,沈秀丽,孟海波,丛宏斌,邢浩瀚,陆美谷,湛杨,

  为探究不同来源生物炭催化剂对生物质热解重整制氢催化性能的差异，该研究以玉米秸秆、竹材、松木及甲壳素为原料制备生物炭。以稻壳为生物质，在两段式固定床反应器进行催化热解试验，系统研究不同生物炭催化剂对产物产量、气体组分与Hsub>2/sub>选择性的影响。试验结果表明，与空白对照组相比（Hsub>2/sub>产率1.41 mmol/g，选择性17.43%），4组生物炭催化剂均能促进焦油裂解，提升富氢合成气产率。不同催化剂间催化性能存在差异，甲壳素生物炭表现出最佳催化性能，Hsub>2/sub>产率和选择性分别达到12.59 mmol/g和53.33%，松木炭催化性能次之，Hsub>2/sub>产率10.74 mmol/g，选择性46.83%，玉米秸秆与竹炭催化活性较弱（Hsub>2/sub>产率和选择性分别为8.41 mmol/g、42.69%与8.38 mmol/g、41.32%）。研究发现生物炭催化剂的催化性能与比表面积、孔隙结构及官能团种类密切相关，甲壳素生物炭优异催化性能源于独特“氮自掺杂”特性形成的吡啶氮与吡咯氮等含氮活性官能团及发达的协同孔隙结构。该研究为高效、低成本生物质热解制氢催化剂的开发和利用提供理论参考。/

• NMMO溶胀-挤压处理对稻秸纤维解构及其材料性能的影响

  艾文可,高崇风,蒋蘋,孙松林,李建国,孙超然,

  为探究N-甲基吗啉-N-氧化物（4-Methylmorpholine N-oxide，NMMO）溶胀–挤压处理对农作物秸秆纤维解构行为的影响，该研究以水稻秸秆为原料，系统比较了NMMO溶胀–挤压同步处理（CLNE）、先溶胀后挤压（CLNWE）及先挤压后溶胀（CLEN）三种处理方式对稻秸木质纤维组分、微观形貌、化学结构和材料性能的影响。结果表明，与对照组（CLE）相比，各处理组中纤维素与木质素含量均随NMMO浓度增加而上升，半纤维素含量则逐渐下降；CLNE组在低NMMO浓度下可显著改善纤维形态，CLNE-25的高长径比纤维比例较CLE组提高15.13%，且结晶度指数提升10.41%。CLNE组平均功率随NMMO浓度增加较CLE下降56.4%～66.77%，优于CLNWE和CLEN组。此外，CLNE组纤维材料的抗张指数对NMMO浓度变化响应更为敏感，在8%浓度时纤维材料的抗张指数最高，较CLE提升64.27%。研究表明，NMMO溶胀–挤压同步处理通过化学溶胀与机械挤压的协同效应，可实现纤维素微纤维的定向解构，在降低处理能耗的同时显著提升纤维材料的力学性能。研究结果可为后续稻秸纤维复合材料的开发和应用提供理论依据。/

• 氧气纳米气泡水联合复合菌预处理强化玉米秸秆降解及甲烷转化

  贺超,周星豪,李鹏飞,焦有宙,李刚,徐桂转,侯婷婷,

  在玉米秸秆的厌氧发酵过程中，水解是限制甲烷高效转化的关键步骤。该研究探究了氧气纳米气泡水（Osub>2/sub>-nanobubble water, Osub>2/sub>-NBW）联合复合菌预处理对秸秆降解特性及其后续厌氧发酵产甲烷特性的影响。首先研究了不同接种比（1:1～4:1）下复合菌联合Osub>2/sub>-NBW预处理对玉米秸秆降解特性的影响。确定最佳接种比后，进一步对比了去离子水（deionized water, DW）、复合菌、Osub>2/sub>-NBW及复合菌+Osub>2/sub>-NBW4种预处理方式对秸秆厌氧发酵产甲烷性能的影响，并对厌氧发酵过程进行了?分析。结果表明：复合菌的最佳接种比均为4:1，且Osub>2/sub>-NBW组的还原糖和化学需氧量（chemical oxygen demand, COD）峰值高于对照组；在最佳接种比下，与对照组（DW组）相比，经过Osub>2/sub>-NBW和复合菌联合预处理组的厌氧发酵过程?效率提高了70.99%，单位质量挥发性固体量（volatile solids, VS）的日产甲烷量峰值 （（14.02 ± 0.30） mL/（g·d））提高了24.40%，累积产甲烷量（（139.57 ± 4.50） mL/g）提高了37.40%。Osub>2/sub>-NBW协同复合菌预处理显著提高了秸秆降解效率，缩短了微生物代谢迟滞期，并最终提高了甲烷转化效率。/

• 基于EMD-LSTM-Attention的蛋鸡舍环境温度预测

  李大鹏,严格齐,刘玮,郝丹,王云超,李福伟,

  针对蛋鸡舍环境温度序列中存在的非线性特征和多尺度动态变化问题，该研究构建了一种融合经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD）、长短期记忆网络（long short-term memory，LSTM）与注意力（Attention）机制的EMD-LSTM-Attention模型。该模型首先利用EMD将原始温度时间序列分解为多个本征模态函数，并将各分量作为多通道输入引入LSTM-Attention网络，以增强模型对不同时间尺度特征的表征能力。基于蛋鸡舍全年环境温度数据，在统一试验条件下，将所提出模型与多种主流时序模型进行了对比评估，并系统分析了输入序列长度和预测时长对模型性能的影响。结果表明，在输入序列长度为4.0 h、预测间隔为10.0 min的条件下，EMD-LSTM-Attention模型在全年测试集上的平均绝对误差（mean absolute percentage error，MAPE）为1.43%，均方根误差（root mean squared error，RMSE）为0.291 ℃，决定系数（italic>R/italic>su2/su）为0.952，整体性能优于各对比模型。该模型在春、夏、秋、冬各季节数据集上均保持较低预测误差，表现出良好的稳定性。参数敏感性分析表明，在该研究测试范围内，当历史输入窗口为1.0 h时，模型预测误差进一步降低，相较于4.0 h输入窗口，全年MAPE由1.43%降至0.76%。随着预测时长由0.5 h延长至2.5 h，模型误差整体呈上升趋势，但仍保持较高预测精度。该研究结果表明，EMD与深度学习模型的有效结合能够提升蛋鸡舍环境温度短期预测的准确性与稳定性，可为预测型智能环境调控系统的开发提供方法支持。/

• 一种基于生产-生态协同的丘陵山区农田宜机化改造参数设计方法

  马雯秋,李浩男,杨恒,要银豪,张卓彦,

  农田宜机化改造工程是突破地形制约、推进丘陵山区农机与农艺深度融合、实现农业高质量发展的重要途径。针对当前改造中田块参数设计与农机适配性、生态安全性脱节的问题，该研究选取山西省古交市重点改造区为案例区，以生产-生态协同为目标导向，系统构建了涵盖农机作业适应性、地形适配性与生态约束的田块参数设计体系，并耦合多目标粒子群和逼近理想解算法进行参数求解与设计方案优选。结果表明：自然断点法7阶梯田方案（N7）在6种宜机化改造方案田块参数设计中综合优势最显著，核心参数为田块形状指数1.58、平均宽度27.16 m、地面坡度9.95°、挖填土方量styled-content style-type="number">42790/styled-content> msu3/su。与改造前相比，该方案田块形状指数降低57.9%、平均宽度提升70.2%、地面坡度下降23.2%，在保障农机连续作业与地形适配性的同时，有效控制工程成本与生态扰动，实现“生产-生态-经济”三重目标协同最优。该研究提出的参数设计方法与优化框架，为科学破解丘陵山区农田宜机化改造中的多目标冲突提供了可量化、可推广的技术途径与决策依据。/

• 基于多尺度的湖南省耕地利用系统韧性及其障碍因子分析

  胡贤辉,岳冬阳,文高辉,周浩,周翼,

  为保障中国粮食安全和推动农业绿色转型，科学分析耕地利用系统韧性及其障碍因子时空异质性对抵抗耕地生态风险冲击和稳固农业经济发展具有重要作用。该研究基于“压力—状态—响应”框架构建湖南省耕地利用系统韧性水平测度指标体系，借助基于量子遗传算法的投影寻踪模型、核密度估计及障碍度模型等，对湖南省耕地利用系统韧性展开深入剖析。结果表明：1）湖南省耕地利用系统韧性水平整体呈波动增长特征，不同农业区走势各异。韧性均值由2008年的1.86上升至2015年的2.18，2022年回落至2.06；湘中南丘岗节水农业区提升显著，湘中南和湘西农业区内部绝对差距加大，长株潭都市农业区两极分化加剧，洞庭湖平湖农业区有收敛趋势。2）湘西地区由于人为扰动弱与灾害响应治理高效，使得其成为高韧性区，湘中南丘岗节水农业区因耕地资源优越获得更多投入，韧性高值随之偏移，长株潭都市农业区耕地保护未受重视，系统抵抗干扰和冲突的能力偏差。3）从准则层看，全省障碍度大小表现为压力层>响应层>状态层，响应层障碍度在减小，状态层障碍度有增大趋势。具体到因子层面，降水距平值、自校准帕尔默干旱指数、人均耕地面积、单位耕地面积农业财政支出、农业受灾治理情况等为主要障碍因子。4）不同农业区障碍因子各异，关键障碍因子呈现空间异质性，并基于此提出“省—农业区—县”三级差异化的韧性提升策略。研究提出差异化耕地利用系统韧性提升策略，为湖南省“省—农业区—县”三级协同耕地保护提供科学参考。/

• 基于EDEM的上加热连续杀青理条机优化设计与试验

  李兵,吴昊,蔡振洋,夏程龙,李飞龙,张晶,

  针对目前杀青理条机U型锅槽上部存在杀青不足，温度均匀性差，理条过程成条率低，成条质量不佳等问题，该研究设计了一种上加热连续杀青理条机，在U型锅槽杀青段增加上加热单元，通过对锅槽杀青段进行温度场仿真分析及试验验证，以改善杀青效果并提高加热单元对锅槽温度均匀性。对茶叶在锅槽内的理条运动进行动力学分析，建立了茶叶-锅槽动力学模型，分为5个阶段对茶叶运动与受力特点以及对茶叶做形效果的影响进行分析。在EDEM软件中建立理条仿真模型，对理条过程进行数值仿真计算模拟，并进行单因素仿真试验，根据茶叶颗粒在理条过程中平均速度与平均受力随时间的变化曲线，确定影响因素为锅槽宽度、投叶量、曲柄转速等。采用制作六安瓜片茶的独山小叶种茶树鲜叶为试验原料对上述关键参数进行优化，进行3因素3水平二次旋转正交试验，运用Design Expert 13.0对试验数据进行回归分析。结果表明：采用上加热试验后得到优化参数组合为曲柄转速198 r/min、锅槽宽度90 mm、投叶量80 kg/h，此时杀青理条效果较佳，成条率为89.62%，感官评分为90.67分，与优化结果预测值相对误差在5%以内，证明优化结果准确可靠，研究结果可为杀青理条机的设计与优化提供理论借鉴与参考。/

• 无核黄皮果实采收期和冻藏后营养和功能成分的变化

  陈林,王良,古敏,程梓轩,余林,姬文晋,

  为全面了解无核黄皮果实的食用价值，该研究采用高效液相色谱、电感耦合等离子体质谱、顶空气相-离子迁移谱等多种分析技术，测定分析并比较6月7～8成熟早采果实（WP6）、7月9～10成熟果实（WP7）和?18 ℃冻藏6个月的冷冻果实（WPS）的理化性状、主要营养、风味和功能成分的差异。结果表明，相比WP6，WP7的总糖含量升高了37.92%，总酸含量下降了18.32%；相比WP7，WPS的总糖含量降低了5.78%，总酸含量降低了42.31%。无核黄皮果实中有机酸以柠檬酸为主，还含有草酸、酒石酸、苹果酸、乳酸和抗坏血酸。相比WP6，WP7的柠檬酸含量显著下降（italic>P/italic><0.05），但抗坏血酸含量升高至0.581 mg/g；相比WP7，WPS的柠檬酸和抗坏血酸含量均显著下降（italic>P/italic><0.05）。WP7的游离氨基酸和总氨基酸含量均显著高于WP6（italic>P/italic><0.05），其中呈味氨基酸含量增加了24.09%；然而相比WP7，WPS的游离氨基酸和总氨基酸含量均显著下降（italic>P/italic><0.05）。无核黄皮果实富含钾、磷和钙元素；相比WP6，WP7中钙元素含量降低了41.08%，但钾元素含量增加了70.12%，达到2 608.47 mg/kg；相比WP7，WPS的主要微量元素含量下降幅度均不超过10%，没有因低温环境发生明显流失。相比WP6，WP7中挥发性酸类化合物相对含量下降了42.718%，而酯类化合物相对含量增加了60.191%；相比WP7，WPS的酯类化合物相对含量下降了50.036%。值得注意的是，无核黄皮中多酚和黄酮类物质主要分布在果皮，且总黄酮含量在早采果实WP6中含量较高（229.43 mg/kg）。综上，无核黄皮果实是一种营养丰富且具有保健功能的热带水果，可带皮食用及全果用于深加工，本研究可为无核黄皮品质评价和加工利用提供理论依据。/

• 复热方式对冷冻全麦馒头面筋蛋白聚集特性及食味品质的影响

  张宁,张司雨,李慧凝,聂宇嫦,范宏亮,王鹏,杨立娜,

  为了应对冻藏全麦馒头复热后品质下降的问题，该文采用-18 ℃冻藏处理不同全麦粉（whole wheat flour， WWF）添加量的馒头样品，系统比较了自然解冻、蒸汽复热、微波复热及微波-蒸汽复热4种处理方式对馒头品质的影响。采用傅里叶红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR）、荧光光谱、扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）、低场核磁共振、气相色谱 - 离子迁移谱法（gas chromatography-ion mobility spectrometry, GC-IMS）等分析技术，探究不同复热方式对面筋蛋白结构及馒头品质和风味的影响机制。试验结果显示：蒸汽复热能有效保持冻藏全麦馒头的质构特性，在0WWF条件下其硬度指标最优（3 032.86 N）。蒸汽复热处理使全麦馒头面筋蛋白的巯基含量显著减少（italic>P/italic><0.05），促进面筋蛋白中游离巯基氧化形成二硫键，显著提升了产品的弹性和回复性（italic>P/italic><0.05）。自然解冻处理则通过维持面筋蛋白静电斥力，促进了蛋白质的聚集行为。全麦馒头微观形貌显示，自然解冻的全麦馒头，淀粉颗粒多外露，而蒸汽复热及微波-蒸汽复热馒头的面筋网络与淀粉颗粒包裹更紧密。在蒸汽复热条件下0、50%及100%全麦馒头面筋蛋白的粒径均达到最小值，分别为558.50、592.86及615.30。而微波-蒸汽复合处理展现出独特的优势，可有效缓解冻藏过程导致的全麦蛋白质构象变化。同时，微波复热与微波-蒸汽复热利于全麦馒头保持水分品质。复热方式中蒸汽复热对全麦馒头风味几乎无影响；而微波复热及微波-蒸汽复热，能降低刺激性风味物质的浓度，同时提升果香风味物质的浓度。该研究为优化冷冻全麦面制品的复热工艺提供了理论依据。/