耕地水土平衡关系是维持耕地生产力、生态稳定性与可持续利用能力的基础支撑和核心调控机制，研究耕地水土平衡关系对于支撑“以水定地”，促进耕地空间布局优化、作物种植结构优化和水土资源可持续利用具有重要现实意义。该研究以中国北方五大农业区为研究区，基于2001—2022年逐月栅格气象数据、作物种植结构与总初级生产力（gross primary productivity，GPP）数据，采用FAO-56作物系数法估算冬小麦、春玉米和夏玉米全生育期作物需水量，构建旬尺度作物水分盈亏指数（crop water deficit index，CWDI）及其标准化指数（standardized crop water deficit index，SCWDI），并结合游程理论、经验正交函数（empirical orthogonal function，EOF）、相关分析和Copula–Bayesian条件概率模型，系统识别北方耕地水土平衡关系的时空演变、作物需水临界期及干旱胁迫下的生产力损失风险。结果表明：1）研究区冬小麦与玉米全生育期多年均值需水分别为500 mm与594 mm，其中春玉米为627 mm、夏玉米为536 mm；需水量呈显著区域差异，冬小麦：黄淮海区521 mm>黄土高原区514 mm>甘新区467 mm，而春玉米在甘新区最高（662 mm）。2）研究区平均干旱事件频率为0.4～2.0次/a，甘新区表现出特旱占比较高、历时较长、强度较大的累积型干旱特征，黄淮海区则以高频、短历时干旱为主。3）EOF分解显示前5个模态累计解释73.7%的方差，EOF1和EOF2贡献率分别为28.6%和20.0%，表明北方耕地干湿变化在年际尺度上同时具有全区一致性和区域差异性特征。4）SCWDI与SGPP相关分析表明，春玉米和夏玉米识别的关键月份为7月、冬小麦为5月，考虑累积效应后，春玉米、夏玉米和冬小麦的关键需水阶段分别对应5—6月、6月和3—4月。5）春玉米与夏玉米的SCWDI—SGPP以Gaussian Copula拟合效果最佳，冬小麦以Frank Copula最优；特旱条件下春玉米、夏玉米和冬小麦的平均生产力损失概率分别约为63%、80%和44%，黄淮海区北中部及黄土高原区是干旱胁迫向生产力损失转化较为敏感的重点区域。该研究构建了作物需水—水分盈亏—干旱事件—生产力损失风险的耦合分析框架，可为北方地区耕地布局优化、作物结构调整和农业干旱风险防控提供依据。

针对阴暗潮湿环境中杏鲍菇与菌丝体网络交织共生导致视觉特征模糊、难以有效识别及采摘的问题，该研究提出基于红外阵列的杏鲍菇自动识别方法及采摘装置设计。首先，根据红外反射原理构建红外反射模块特性测试平台，系统探究不同电气参数条件下典型红外反射模块的感应空间分布规律，建立描述红外反射特性的数学模型；其次，采用线性阵列方式布设多个红外反射模块，通过定时采样输出信号，构建可表征托盘内杏鲍菇位置和形态的传感信息矩阵；随后，基于传感信息矩阵中单连通区域快速运算，解算杏鲍菇中心点相对于托盘的位置坐标。为验证该识别方法的有效性，设计了双筒回转式采摘器，并将其集成于杏鲍菇采摘装置中，开展多空间位置、多菌盖尺寸及多干扰背景的杏鲍菇识别及采摘试验。结果表明，基于信息矩阵求解杏鲍菇中心点坐标耗时3.5～4.5 ms，大幅低于机器视觉技术所需的40～50 ms；依据识别结果引导杏鲍菇采摘，采摘器内孔中心与杏鲍菇菌盖中心的偏差控制在1.5～4.0 mm，符合蘑菇采摘机器人作业质量标准（定位误差小于5 mm）。该方法基于典型红外反射模块开发，其硬件成本远低于主流机器视觉系统，在栽培基质与菌丝体构成的强干扰环境具备突出的效率优势和经济性，为解决复杂背景下杏鲍菇自动化采摘难题提供了一定的技术路径。

针对传统搅拌反应存在的传质差、耗时长、物料返混严重、底物抑制等问题，该研究以具有天然三维微通道结构的椴木柱为主体，经700 ℃氮气氛围碳化后构建了碳柱微通道连续流反应器，用于肉桂酸乙酯的连续流催化制备。结果表明，在肉桂酸与乙醇摩尔比为1:20，催化剂浓硫酸的添加量肉桂酸质量的30%，反应温度100 ℃，底物流速为5 mL/min，反应器出口压力为0.2 MPa时，肉桂酸转化率可达96.5%。该碳柱微通道反应器显示出优异的机械强度和酸碱耐受性，连续运行10次仍能保持90%以上肉桂酸转化率，也可用于乙酸乙酯、己酸乙酯等多种风味酯的制备。研究结果为食品香精香料中风味化合物的连续化制备提供了方案。

针对肉鸡育雏舍内垫料表层粪污铲抛清理作业中，铲抛装置因关键结构参数依赖经验设计而存在效率低、振动大、性能不佳等问题，该研究通过开展双曲柄铲抛机构与粪污颗粒ADAMS-EDEM耦合仿真分析，建立基于最优拉丁超立方抽样法的设计变量—铲抛量高斯过程回归代理模型；针对优化问题中存在的目标函数量纲差异、结构参数与作业性能高度非线性映射、多目标协同冲突等问题，构建集自适应归一化机制、混合优化框架、最优解选择方法于一体的改进型NSGA-II（non-dominated sorting genetic algorithm II）多目标优化遗传算法，求解所得铲抛机构参数的Pareto解集收敛且分布均匀。利用优化后的参数组合试制了双曲柄铲抛装置并开展了育雏舍内现场清收试验，结果表明：铲抛机构的铲抛效率提升138.24%，驱动力矩减小35.12%，抛铲末端角加速度峰值降低35.60%，表面粪层残留率下降55.99%，极大改善了整台装置的工作性能和动力学特性。该方法为铰链四杆机构设计参数的优化和农业机械中双曲柄装置的综合应用提供了新的理论参考。

科学测算农村居民点整治潜力，探索农村居民点差异化整治路径是实施全域土地综合整治、盘活乡村存量资源、促进乡村全面振兴的重要抓手。该研究以南京都市区近郊句容市为实证区域，基于供需理论构建“供需测算—类型识别”分析框架，利用单类支持向量机算法和综合分析法测算句容市农村居民点供需潜力，结合乡村主导功能需求探究村域尺度下土地资源的精准配置路径。研究表明：1）各行政村整治意愿在0.33～0.76之间，经修正句容市农村居民点整治潜力为5 441.91 hm²，占现状用地的39.42%，乡村振兴发展需求指数在0.20～0.60之间，呈现“西高东低，组团分布”的格局；2）句容市农村居民点共识别出4种主导功能需求，以均衡发展型村庄为主；3）将潜力分区与主导功能需求耦合，形成12类村域尺度下整治类型，并按照治理逻辑归纳为“空间重构”“精准引导”等潜力释放路径，进而提出“村庄重组释放潜力”“创新动态留白供地”等针对性的村庄整治手段。研究成果为都市区近郊空间单元土地资源精准供给与乡村振兴需求高效匹配提供了示范参考。

针对芦笋采收机器人作业过程中的芦笋嫩茎细长、遮挡重叠和母茎干扰导致的多目标分割与识别难题，该研究以YOLO11n-seg为基线模型，提出改进模型YOLO11n-SAL。引入多尺度边缘增强模块（multi-scale edge enhancement module, MEEM），通过对图像边缘特征的分解和增强提升模型边界分割的精度，增强对细长目标的检测能力；同时，结合分离与增强注意力机制（separated and enhancement attention module, SEAM），通过感知并融合遮挡芦笋的多尺度特征增强遮挡环境下对芦笋的检测识别效果。试验结果表明，改进后的YOLO11n-SAL模型在各项评估指标上均取得显著提升，边框下的检测精度、召回率、\begin{document}$ \text{mAP}_{0.5} $\end{document}和\begin{document}$ \text{mAP}_{0.5-0.95} $\end{document}分别为94.2%、83.1%、91.2%和76.2%；掩码下的分割精度、召回率、\begin{document}$ \text{mAP}_{0.5} $\end{document}和\begin{document}$ \text{mAP}_{0.5-0.95} $\end{document}分别为93.4%、77.9%、90.7%和62.7%。热力图分析与检测分割效果对比表明，YOLO11n-SAL模型在不同场景下对芦笋边缘特征的感知能力以及遮挡条件下的多目标分割识别效果均有明显改善，与基线模型相比，检测分割效果更好，且能够有效应对复杂情况的干扰，显著提升了不同场景下芦笋的分割识别精度。为验证模型实际部署的识别及定位效果，基于深度相机和机械臂进行芦笋识别、定位及采收抓取试验，定位成功率达90%以上，采收抓取效果良好，为农业机器人精准采收作业提供了可靠的技术支撑。

农业产业强镇的建设推动了资源要素在乡镇之间的流通，加快了农业农村现代化进程。为揭示2018—2024年中国1 709个农业产业强镇的空间分布格局及其驱动因素，该研究综合运用核密度分析、平均最近邻指数和地理探测器等空间分析方法进行测度与归因。结果表明：1）全国范围上农业产业强镇整体空间分布不均，呈现“东北—西南”分布趋势，不同品类强镇呈现“品类适配区域、核心引领辐射”的分布特征，总体形成以冀鲁豫、苏浙交界和川渝交界为主的高密度区。2）省域层面，数量分布较多的省份是山东、四川和河南，数量分别为111、105和103个，3个省份分布均呈现集聚特征。3）因子结果显示，农业产业生产规模和社会经济发展水平对强镇分布具有显著的单因子解释力，农林牧渔业总产值因子解释力q最强（q为0.871），区位因素和政策因素在与其交互作用下展现更强的解释力，q值分别为0.959和0.922。综上，未来农业产业强镇发展应根据其资源禀赋锚定品类方向，遵循因地制宜和差异化发展原则，发挥比较优势。通过科学规划和合理布局，集聚发展提升要素效率，有序推进农业产业强镇差异化、集约化和高质量发展。

灌区生态沟塘系统的有效应用不仅取决于单个沟塘的设计与运行管理，还与空间布局（系统面积和单元连接方式）有关。针对现有研究对灌区生态沟塘系统水量水质动态变化与多级响应刻画不足、难以支撑空间布局优化的问题，该研究提出一种基于系统动力学的灌区生态沟塘系统空间布局方法。利用系统动力学仿真工具Vensim构建综合考虑水量平衡、污染物去除及多级沟塘水力联系的田沟塘系统模型，使用试验区实测数据进行模型验证，并以南方典型双季稻高标准农田示范区为案例，开展典型年份不同空间布局方案模拟。模型验证结果表明，所建模型能较好模拟田沟塘系统水量和氮磷浓度的动态变化。案例分析结果表明：1）随着沟塘-稻田面积比的增加，田沟塘系统的氮磷去除率随之增加，但整体增长趋势逐渐变缓，沟塘-稻田面积比宜为5%～9%；2）在晚稻期间或沟塘-稻田面积比较大时，将塘堰湿地集中布置于单一排水路径的去除率明显低于其他连接方式；3）在进行生态沟塘系统的空间布局时，建议首先根据污染物削减目标确定适宜的沟塘-稻田面积比，之后根据实地情况将塘堰湿地集中布置于主排水沟出口或将多个塘堰湿地并联布置在各排水路径。研究成果可为农田面源污染的生态防控提供科学依据。

猪舍温湿环境影响猪体热平衡调节，系统探究不同环境下猪体生理响应特征及其内在调节机制，揭示猪体热调节规律，对实现猪舍环境精准调控具有重要意义。然而，现有建立在热交换平衡原理基础上的猪体热调节模拟模型难以精准反映不同环境条件下猪体真实的体热响应过程。为突破现有机理模型的局限，提升猪体关键生理指标的模拟精度，该研究通过机器视觉技术识别并量化饮水频率来优化猪体热交换动态机理模型。首先，通过基于生物物理学定律和热平衡原理构建猪体双节点热交换机理模型，模拟猪体核心层-皮肤层-舍内环境之间的热量交换过程，揭示猪体热响应调节机制；然后，通过构建基于YOLOv11优化的DCB-YOLO饮水目标感知模型来识别猪只饮水行为并量化其饮水频率，将饮水频率作为修正因子优化机理模型的血液对流与呼吸散热参数，以提升猪体热交换机理模型的精准性。结果表明，优化后的猪体热交换机理模型输出的直肠温度、心率和呼吸频率的决定系数分别为0.831、0.771和0.775。该研究提出的优化的猪体热交换机理模型可为猪舍环境温湿环境质量评价及精准调控提供技术支撑。

针对大口黑鲈养殖过程中难以精确且自动调整投喂量的现状，该研究提出了一种基于双模型渐进式的大口黑鲈投喂策略。采用单场多轮投喂方式，采集每轮投喂中包括音频在内的多模态数据。使用动态自适应阈值分割方法来检测单轮音频中大口黑鲈的摄食音频，基于提取的摄食音频特征进行主成分分析获取总摄食特征；使用特征选择算法筛选出大口黑鲈投喂状态的敏感特征作为模型的输入，用于学习和分类。结果表明，特征选择算法筛选出的大口黑鲈投喂状态的敏感特征为总摄食特征、光照强度、水温、体质量和单轮投喂率；对比了原始特征集与敏感特征集在梯度提升决策树和随机森林上的分类性能差异，结果证明了敏感特征的有效性；基于Transformer-RC的投喂状态预测模型在1～3时间窗口上的表现均优于其他三种模型，平均准确率为0.93～0.94；5种集成学习模型在投喂状态分类方面优于3种基础模型，其中基于LightGBM的投喂状态分类模型性能表现最佳，平均准确率为0.98；双模型渐进式投喂策略在饲料需求优化模型辅助下指导投喂，饵料系数较传统投喂降低约40%。该研究可为开发智能投喂系统提供依据。