【目的】提升机器人采摘番茄果实的识别准确率和检测效率，减少误判和漏检的情况，为番茄果实的检测提供精准、快速的解决方案。【方法】提出一种基于改进YOLOv8n的番茄果实检测模型，首先将CBAM注意力机制加入到YOLOv8n模型的特征提取环节，为进一步提高模型的泛化能力，引入BiFPN模块实现多尺度特征融合，替换原有的PANet结构，同时结合损失函数SI来进一步优化模型的训练过程，从而提高检测精度。【结果】经过试验验证，提出的模型在番茄果实检测任务中取得了显著成果。模型的查准率P，召回率R,F1分数和平均精度均值mAP@0.5分别达到了95.3%、92.1%、93.7%和96.7%。在检测速度方面，模型最快可在1.5 ms内完成单个目标检测，最慢不超过19.6 ms。【结论】在检测准确率与速度方面，改进后的模型均表现出色，可以应用于番茄采摘机器人，并提升其智能水平。
在分析禾本科与豆科作物磷吸收利用的生物学差异及间作理论的基础上，重点探讨禾本科与豆科作物间作系统形成的作物-微生物-土壤互作网络，在光调控、根系构型介导的空间分层、根系分泌物介导的土壤磷活化、根系-微生物共生、根际微生物调控及土壤结构优化等机制的作用下，实现生态位优势互补，促进磷高效吸收利用。同时，从多组学技术挖掘磷高效调控关键基因与信号通路、构建功能微生物菌群并优化其定殖技术等角度，对禾本科与豆科作物间作系统减磷增效潜力的未来发展方向进行了展望。
【目的】深入研究“作物-秸秆-土壤”分割与比例提取方法，提升田间秸秆覆盖度调查的自动化水平。【方法】在田间采集作物、秸秆和土壤的高清数码图像，构建基于VGG16、ResNet50和EfficientNet＿B0主干特征网络的U-Net和DeepLabV3+模型进行“作物-秸秆-土壤”数码图像分割，基于分割结果，选择性能最优的模型进行比例提取；采用平均交并比(mean intersection over union,MI)、准确率(accuracy,Ac)和召回率(recall,Re)评估各深度学习分割模型精度，通过决定系数(coefficient of determination,R2)和均方根误差(root mean square error,RM)评估比例提取的准确性。【结果】以ResNet50为主干的U-Net模型实现了农田图像精准分割，MI为80.96%,Ac为90.00%，其精度优于同主干的DeepLabV3+模型和其他主干特征网络，其在“作物-秸秆-土壤”覆盖度提取中展现最高精度，R2为0.851～0.979,RM为3.220%～8.554%。【结论】主干网络为ResNet50的U-Net模型能够准确地提取农田数码图片中的“作物-秸秆-土壤”覆盖度信息，为动态监测耕作进度和推动农业生态环境保护提供技术支撑。
【目的】设计一种自动化小型履带式微喷带铺设回收设备，解决现阶段微喷带铺设回收设备自动化程度低、人力投入大的问题。【方法】通过对实际作业需求的深入分析，设计小型履带式移动底盘和微喷带铺设回收机构。确定了接地比压、履带节距，行驶及收卷所需功率等基本参数，使用3D打印以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS塑料)为原料制作了样机负重轮系、导向轮系和收卷辊系，使用ANSYS结合实际作业条件，对所设计零件进行强度校核，通过Solid Works motion分析探讨微喷带回收时的运动过程。以STM32单片机结合遥控模块、超声波模块、导航模块等开发集成远程遥控、自主导航、实时监测等功能的控制系统。【结果】零件强度满足需求，样机结构强度良好，在通过松软农田、田垄、低坡时均具有良好通过性，实际最大行驶速度5.334 km·h-1，坚实地面50 m平均行驶偏移率为2.984%，微喷带铺设回收过程顺畅，控制系统各部件工作稳定，导航最大误差为1.87 m。【结论】设备集成远程遥控、自主导航、实时监测功能于一体，能够满足农田环境中微喷带的自动化铺设回收需要。
【目的】探究葡萄糖调控因子(包括胰岛素、葡萄糖处理及营养限制)对肉鸡血糖和葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)表达的影响，为进一步揭示家禽葡萄糖稳态调控机制提供理论依据，并为改善肉鸡生长性能和肌肉品质提供潜在靶点。【方法】在活体水平上，对爱拔益加(Arbor Acres,AA)肉鸡进行胰岛素(5 IU·kg-1)或葡萄糖(2 g·kg-1)腹腔注射、不同强度限饲(15%能量、15%蛋白、30%能量)和24 h禁食处理，测定血糖浓度，并通过实时反转录聚合酶链反应测定AA肉鸡不同器官或组织GLUT4基因表达。在细胞水平上，对鸡原代骨骼肌成肌细胞用不同浓度胰岛素(0、0.02、0.10、0.50、2.50μmol·L-1)、不同质量浓度葡萄糖(0、0.5、1.0、1.5、2.5 g·L-1)分别处理120 min、12 h，以及进行葡萄糖或血清饥饿处理18 h，测定GLUT4基因表达。【结果】1)活体水平：胰岛素注射120 min后，AA肉鸡血糖极显著降低，胸肌GLUT4基因表达显著升高，腿肌极显著升高，240 min后均恢复至基础水平，肝脏无显著变化；葡萄糖注射10 min后，血糖极显著升高，胸肌和肝脏GLUT4基因表达极显著降低，60 min后均恢复，腿肌无显著变化；30%能量限饲、15%能量限饲及15%蛋白限饲对胸肌GLUT4基因表达无显著影响，24 h禁食则显著降低其表达。2)细胞水平：鸡原代成肌细胞中GLUT4基因表达呈胰岛素、葡萄糖质量浓度依赖性，0.10μmol·L-1胰岛素处理组对GLUT4基因表达的提升效果最显著，0.5～1.0 g·L-1葡萄糖处理组基因表达到达峰值且显著高于2.5 g·L-1高糖组；葡萄糖饥饿对GLUT4基因表达无显著影响，血清饥饿则极显著上调其表达。3)胸肌GLUT4基因表达与血糖浓度呈极显著负相关，腿肌和肝脏GLUT4基因表达与血糖浓度无显著相关性。【结论】肉鸡GLUT4基因表达受胰岛素、葡萄糖及营养状态(尤其是禁食)调控，并与血糖稳态密切相关。
【目的】探究华北土石山区典型坡面土壤水分入渗特征及其主要影响因素，为该地区水土流失的缓解和土壤保水蓄水能力的提高提供科学依据。【方法】以华北土石山区典型坡面(自然坡地与鱼鳞坑坡)作为研究对象，利用SATURO双水头渗透计测定土壤水分入渗过程，系统分析不同坡面及坡位土壤水分入渗特征，使用Kostiakov模型、Philip模型和Horton模型拟合实测入渗过程以评估其适用性，并采用冗余分析法确定影响土壤水分入渗特征的主要驱动因子。【结果】1)自然坡地初始入渗速率和稳定入渗速率均表现为坡中高于坡下高于坡上，鱼鳞坑坡初始入渗速率和稳定入渗速率均表现为坡下高于坡上高于坡中；2)坡上和坡下的初始及稳定入渗速率整体上表现为鱼鳞坑坡高于自然坡地，仅在坡中表现为自然坡地高于鱼鳞坑坡；3)在本研究中，Philip模型能够最准确地描述土壤水分入渗过程；4)自然坡地土壤水分入渗主要影响因子为砾石质量分数、粉粒质量分数和土壤密度；而对于鱼鳞坑坡，砾石质量分数和植被覆盖度为主要影响因素。【结论】在华北土石山区，砾石质量分数是影响自然坡地与鱼鳞坑坡土壤水分入渗的主要因素；鱼鳞坑整地工程可以有效减弱粉粒质量分数和土壤密度在土壤水分入渗中的影响，改善土壤水分入渗性能，增强土壤保水能力。
【目的】利用碳排放因子法测度2011—2022年河南省各省辖市农业碳排放量，分析多维数字因素间的联动匹配对河南农业的碳减排效应及其动态变化特征，为政府制定农业低碳发展政策提供理论支持。【方法】运用模糊集定性比较分析法分析数字赋能河南农业碳减排的组态效应。【结果】河南省农业碳排放强度在2011—2022年总体呈下降趋势，化肥施用和翻耕是农业碳排放的主要来源；农业碳排放强度降低是数字基础设施、技术创新、农业数字化和数字金融多个因素相互耦合产生的结果；2011—2015年，完善的数字基础设施是河南农业碳减排的核心驱动因素，2016—2022年，农业数字化的碳减排作用更为显著；在2个时间段中，完善的数字基础设施、高水平的农业数字化及健全的数字金融三者的组合效应均能替代技术创新发挥农业碳减排作用。【结论】加强数字基础设施与农业数字化、技术创新及数字金融间的协同发展，形成多轮驱动河南农业碳减排路径。
【目的】从不同地区紫云英根瘤菌资源中筛选优势菌株，为后续菌剂开发和应用奠定基础。【方法】采用人工气候室“双层钵”盆栽法，基于株高、结瘤数、叶片叶绿素含量和干质量等指标，对前期分离自河南、四川、广西、湖北和湖南5地的37株紫云英根瘤菌代表菌株开展共生效率测定和分析。挑选出共生固氮效率较好的菌株进行耐酸碱、耐盐和耐干旱的抗逆性检测，并进行基于16S rRNA、持家基因atpD和结瘤基因nodC的系统发育分析，明确其分类地位。【结果】根瘤菌WYCCWR 10750和WYCCWR 10704为河南省与紫云英共生效果最佳菌株，能够耐受pH值范围4～11、质量分数2%的NaCl及质量分数7%的聚乙二醇；根瘤菌WYCCWR 12312和WYCCWR 12365为四川省与紫云英共生效果最佳菌株，能够耐受pH值范围4～11、质量分数2%的NaCl及质量分数5%的聚乙二醇；根瘤菌WYCCWR 12508和WYCCWR 12418为广西壮族自治区与紫云英共生效果最佳菌株，能够耐受pH值范围5～10、质量分数2%的NaCl及质量分数7%的聚乙二醇；根瘤菌WYCCWR 12656和WYCCWR 12542为湖北省与紫云英共生效果最佳菌株，能够耐受pH值范围5～10、质量分数2%的NaCl及质量分数7%的聚乙二醇；根瘤菌WYCCWR 12123和WYCCWR 12091为湖南省与紫云英共生效果最佳菌株，能够耐受pH值范围5～10、质量分数2%的NaCl及质量分数7%的聚乙二醇。上述10株菌为最终发掘的不同地区的紫云英优势根瘤菌。系统发育分析结果表明，10株优势菌均属于中慢生根瘤菌属，被鉴定为Mesorhizobium huakuii、Mesorhizobium qingshengii和Mesorhizobium jarvisii 3个种群，且结瘤基因型单一。【结论】从河南、四川、广西、湖北和湖南5地发掘鉴定紫云英优势根瘤菌10株，均可耐受质量分数2%的NaCl，酸碱耐受性较广，对聚乙二醇具有一定耐受能力，同时含有保守的结瘤基因。
【目的】评估传统农区新型城镇化的水平、区域差异和空间分布，探讨其动态演进及影响因素，为农业主产区城镇化高质量发展提供理论依据。【方法】以黄淮传统农区为例，从5个维度构建新型城镇化指标体系，运用熵值法测算城镇化发展水平，结合Dagum基尼系数和莫兰指数分析区域差异与空间集聚特征，并采用变异系数和空间面板模型检验α收敛性、空间β收敛性。【结果】黄淮传统农区新型城镇化质量稳步提升，整体是人口支撑、经济拉动、空间协同、生态后补的状态。黄淮传统农区新型城镇化水平有明显的空间集聚特征。各区域均表现出显著的α收敛、绝对β收敛与条件β收敛特征。政府影响力、经济发展水平因素显著影响区域收敛速度，政策与资源禀赋决定了城镇化的路径依赖。【结论】要进一步分区精准施策，提升要素流动效率，以数字化、绿色低碳技术塑造可持续城镇化优势，推动黄淮地区迈向高质协同发展。
【目的】探究几丁质合成酶基因CHSⅢ对里氏木霉QM6a细胞壁中几丁质质量分数及纤维素降解酶外泌的影响，为纤维素酶的工业生产菌株的构建提供理论基础。【方法】从里氏木霉中扩增几丁质合成酶基因CHSⅢ，构建CHSⅢ基因的过表达质粒，将其转化到QM6a原生质体中，筛选获得CHSⅢ基因过表达菌株，分析CHSⅢ基因对生物量、菌丝分支、细胞壁中几丁质质量分数及纤维素降解酶分泌的影响。【结果】在几丁质合成酶过表达菌株里氏木霉OE-3和OE-7中，CHSⅢ基因相对表达量明显提升；培养3 d时，OE-3和OE-7的生物量分别比里氏木霉QM6a增加20.63%和14.02%，过表达菌株的菌丝具有明显的顶端伸长现象，菌丝分支数明显少于出发菌株QM6a;OE-3和OE-7细胞壁中的几丁质质量分数比QM6a分别提高18.88%和13.06%；与之相应，整个发酵过程中OE-3和OE-7的胞外蛋白质量浓度低于QM6a，胞内蛋白质量浓度高于QM6a;OE-3和OE-7外泌的纤维素降解酶总活力比QM6a分别降低30.9%和56.5%。【结论】里氏木霉几丁质合成酶基因CHSⅢ增加里氏木霉细胞壁中几丁质质量分数，阻碍纤维素降解酶的分泌。