丘陵山区耕地面积、农作物播种面积均占全国耕地面积及农作物播种面积的1/3，涉及农业人口近3亿人，研究如何推进农业机械化以实现农业强国至关重要。从丘陵山区农业机械化发展的内在逻辑出发，比较分析“改地宜机”与“以机适地”，探讨丘陵山区从“以机适地”到“改地宜机”的农业机械化转换动力，结合Hotelling模型测算政府支持丘陵山地“改地宜机”的补贴标准，并对国内外案例进行分析解读。研究表明，“以机适地”的小型化农机对农业生产率改进有限，丘陵山区农业现代化、建设农业强国的根本出路在于“改地宜机”为大动力、高效率农机作业创造土地条件。为提高农业经营主体参与“改地宜机”意愿，政府应根据宜机化改造耕地条件采取差异化财政补贴，降低农业经营主体“改地宜机”投入成本、缩短投资回本年限，其中坡度在2°以下、2°~6°、6°~15°的补贴标准分别为15000元/hm2、30000元/hm2和45000元/hm2，对坡度超过15°以土地原则应退耕还林还草，不宜高成本进行宜机化改造。针对国内外丘陵山区“改地宜机”的农业机械化经验及存在的问题，提出积极稳妥推进丘陵山区“改地宜机”的对策建议。

计算机视觉是一个涉及使机器“看到”的领域。该技术使用相机和计算机代替人眼来识别，跟踪和测量目标以进行进一步的图像处理。随着计算机视觉的发展，这种技术在现代农业领域得到广泛的应用，并在其发展中发挥关键作用。首先，详细阐述计算机视觉的概念、组成部分和工作原理。其次，介绍国内外计算机视觉技术在水产养殖、畜牧养殖、农作物生长监测、农作物病虫害监视、果蔬识别定位与采摘等领域的研究进展与应用情况。通过分析发现，现有技术可以促进现代农业自动化发展，实现低成本、高效率、高精度的优势。然而，未来技术将继续向现代农业新的应用领域拓展，需要克服的技术问题会更多。最后，系统总结和分析计算机视觉技术在现代农业的应用与挑战，探讨未来的机遇和前景，为研究者提供最新的参考。

目前果蔬采摘大多以人工采摘为主，存在效率低、采摘成本大等缺点，同时随着人口老龄化问题的日益严重，劳动力紧缺，制约农业的快速发展。末端执行器作为果蔬采摘机器人的关键部件，在很大程度上影响着采摘机器人的采摘率和损伤率，对末端执行器的研究具有至关重要的意义。充分阐述当前国内外果蔬采摘机器人的研究现状。根据采摘方式和驱动方式的不同对采摘末端执行器进行归纳，总结出采摘过程中致损原因。通过列举典型采摘末端执行器，分析末端执行器在采摘过程中果实致损的原因；通过对现有采摘机器人末端执行器方案的具体参数对比梳理，提出存在识别定位不准、采摘效率低等问题，并从损伤率、采摘效率等方面对未来末端执行器进行展望。

通过梳理2019—2023年全国棉油糖蔬果茶药等主要经济作物产业和机械化发展情况，提出各作物机械化新趋势和急需解决的问题。结果表明，棉花种植面积逐年萎缩，单产逐年增加，机收率超过77%，国产采棉机实现新发展，机械化植保化控是短板；油菜不断扩面积提单产，油菜机种率达到45%，机械化移栽在不同地区形成配套解决方案，机收损失仍较大；花生种植面积和产量均达到新高，综合机械化率超过68%，收获机供不应求，南方机种机收是难点；甘蔗种植面积、产量基本稳定，分步式机收与联合机收同步推进，“一刀砍”问题亟待解决；蔬菜种植面积和产量稳步增长，综合机械化率为42.61%，以收定种、机艺融合理念得到认可，急需研推用一体推进种收关键机具熟化应用；园林水果面积和产量稳定增长，综合机械化率只有27.3%，现代果园全程机械化典型不断涌现，水果收获减损与防灾减灾装备水平亟待提高；茶园面积和产量持续增加，综合机械化率为34.09%，机采机运水平和夏秋茶利用率显著提高，加工向智能化成套设备方向发展，中耕施肥专用机具缺乏；临床常用类中药材种植面积呈恢复性增长，综合机械化率为42.90%，重点省份适宜品种基本实现全程机械化，山地林下和花叶果实类中药材机械化基本空白。

“双碳”已成为当前中国农业绿色发展的关键任务，为实现2060年碳中和目标减少农业温室气体排放刻不容缓。通过回顾中国近年来农业碳排放研究进展以及发展趋势，从农业材料、水稻种植、耕地固碳、秸秆燃烧、畜禽养殖和农业机械六大排放源进行研究，并提出农业六大排放源碳减排建议以及展望。研究发现：当前对农业材料、水稻种植、秸秆燃烧、畜禽养殖和农业机械五大农业排放源的农业碳排放强度实证分析较多，且碳减排效果显著，原因是对其碳排放有效的监管以及加强购买补贴政策的影响。而对耕地固碳这一排放源实证分析较少，且碳减排进程较慢，主要是由于受到农户主观因素影响较大，应加强对农户宣传学习。中国在农业碳排放总量虽呈现上下浮动但整体趋于下降趋势，为实现绿色可持续发展需要政府和全民共同努力，实行低碳农业有助于实现2060碳中和目标。

目前我国仍采用传统的人工方式采摘名优茶，实现名优茶机械化、智能化、高效率采摘成为当前一个研究热点。从名优茶嫩芽的识别和定位、机械臂的设计、末端执行器的设计等方面，介绍国内外名优茶采摘机器人的研究进展、特点，指出当前采茶机器人存在识别定位较差、采摘速度较慢等问题。研发具有普适性和通用性的嫩芽识别定位算法、高效的采摘机械臂及其控制系统、具有保护性的柔性末端执行器都是未来名优茶采摘机器人需要解决的关键问题。

根据东北地区油莎豆收获的农艺要求以及土地情况，为切实解决油莎豆收获机械化程度低、收获成本高、油莎豆根、豆、土分离困难的问题，设计一种牵引式油莎豆收获机。通过升运网链系统、脱粒滚筒、双层4阶4箱式逐稿器分离装置、清选风机和具有漏土功能的籽粒输送系统等工作部件，使油莎豆收获过程具有良好的分离性、流动性和多重清选功能，可有效防止根茎的缠绕、筛网堵塞和分离不净等问题。田间作业试验结果表明:该机具有动力消耗小、作业效率高等特点，样机的整体收获洁净率可达到90.86%。

针对现有甘薯水平栽插移栽机械较少、移栽位姿不符合农艺要求等问题，结合甘薯栽植农艺要求，设计一款能实现水平栽插的甘薯移栽机构。通过建立数学模型对移栽机构的整体结构和关键部件进行优化设计。以机构前进速度、机构安装高度为试验因素，通过EDEMADAMS耦合仿真对薯苗入土深度与土中直线长度进行仿真试验与参数优化，仿真试验的最优参数为:机构前进速度0.22 m/s、安装高度181 mm。田间试验结果表明，薯苗入土深度平均合格率与土中直线长度合格率分别为95.32%、93.12%，符合甘薯水平栽插农艺要求。

针对遗传算法在求解桑叶采摘机结构优化问题时容易陷入局部最优和求解精度低等问题，提出一种改进实数遗传算法。首先是给出一种基于序的组合适应度函数的轮盘赌选择算子，该算子在轮盘赌的基础上，通过一个自适应变化的参数在两种适应度函数中选择一个，再去计算适应度值；然后设计一种基于方向的改进启发式交叉算子，该算子既保留两个父代个体中较优个体对子代个体的影响，又增加种群中最优个体对子代个体的影响，提高交叉产生有潜力子代的可能性。接着将改进算法应用于摇杆式桑叶采摘机的优化参数设计中，通过与其他算法作仿真对比试验验证算法的优越性，获得采摘机最优参数组合:行走结构速度为24 mm/s、拨动结构角速度为1.2 rad/s、采摘结构速度为440 mm/s，并由运行结果可知整机性能与优化前相比提高13%。最后用优化得到的参数组合进行实地试验，结果显示桑叶采摘机性能提升10.9%，误差较小为2.1%。可见，所提改进实数遗传算法是优化采摘机参数的一种有效算法。

核桃是我国重要的经济作物，其收获具有采收时间短、收获环境复杂等特点。随着近年来我国核桃产量的快速增长，现有的收获技术制约着核桃产业的发展，核桃机械化收获存在的问题逐渐凸显，核桃机械化收获体系亟需完善。国内外现有的核桃机械收获装置可分为分段式与采收一体式，通过总结核桃机械化收获装置的结构、特点以及工作原理，指明现阶段核桃机械化收获装置存在自动化水平不足、装置集成化程度低、地形适应能力不足、作业效果差等问题，并对核桃机械化收获装置未来的发展提出建议，为核桃机械化收获装置的改进与创新提供方向与思路。未来核桃收获机械的发展应全面面向自动化、智能化、集成化、拥有更强的适应性与可靠性，以满足不断发展的核桃产业的需求。

我国市面上流行的玉米播种机多数采用指夹式排种器和气吸式排种器，依靠地轮传递带动排种器排种，在一定程度上提高播种粒距均匀性，但排种仍然会受到地轮打滑的影响。针对以上问题，设计电驱式玉米高速作业智能播种机控制系统，以STM32F103芯片作为主控器核心，该系统由地轮安装速度传感器测量机具速度，根据智能车载终端设置的作业参数，通过算法计算目标排种电机转速，实现播种株距与机具前进速度实时匹配，采用红外光电式传感器进行实时播种监测。室内试验和田间试验结果表明：该系统转速控制精度高，播种计数和漏播监测精度较高；设置株距为25 cm时，作业速度分别为8 km/h、10 km/h、12 km/h进行3组重复试验，在3种作业速度下，平均合格指数分别为95.18%、94.36%、91.24%；变异系数分别为15.36%、16.83%、18.24%。

为解决现有识别方法在植物病害检测中遇到的密集分布、不规则形态、多尺度目标类别、纹理相似性等障碍，提出一种高性能的实时细粒度植物病害检测框架。首先，在YOLOv8主干网络和颈部设计两个新的残差块，增强特征提取和降低计算成本；其次，引入DenseNet层，并使用HardSwish函数作为主要激活函数，以提高模型的准确性；最后，设计PANet网络，用于保留细粒度的局部信息和改善特征融合。在不同的复杂环境下，对番茄植株的四种不同病害进行检测。试验结果表明，所提改进模型在检测准确性和速度上均优于现有模型的检测模型。当检测速度为71.23 FPS时，所提改进模型精确度为92.58%，召回率为97.59%，F1分数为93.64%。为精准农业自动化提供有效的技术手段。

自动取投苗技术是自动移栽机研究的关键，是推动移栽作业全面机械化、自动化发展的重要一环。自动取投苗机构种类多、结构复杂，为使研究者或用户等能够更快、更系统地了解自动取投苗技术，以文献综述的方法，归纳总结国内外穴盘苗移栽自动取投苗技术，分为夹取式、顶出式、顶夹结合式、直落式四种类型；分析不同类别取投苗技术的工作原理和特点。指出应用于实际生产的自动取投苗技术研究成果存在稳定性差、可靠性低的问题，提出完善相关评价标准，推进机械式取投苗技术研究和小型机械装备的发展，推进适合多行作业、高效移栽的取投苗技术发展的措施。展望结构简单、性能稳定及作业智能的自动取投苗技术未来趋势，以期为我国自动移栽机的发展提供参考。

高速作业是当前精量播种技术的发展趋势，气力式精量排种器是实现高速作业的关键技术载体。分析限制气力式排种器作业速度提升的主要因素，提出高速充种技术、稳定清种技术、投种过程种子平稳运动控制技术、排种器平稳驱动技术四项关键技术。综述气力式精量排种器主要类别及特点，梳理国内外气力式排种器研发应用现状，针对提出的四项关键技术分析国内外研究现状，得出稳定充种、有效清种、平稳投种、排种器平稳驱动是有效提升高速作业播种合格率、降低变异系数、保证粒距均匀性的主要技术措施。结合我国的情况分析高速精量播种存在作业速度及效率低、电驱技术及质量监控技术不完善等问题，提出气力式高速精量排种器需要加大自主创新，未来向着高精度、高效率、智能化方向发展。

生鲜农产品一般物流过程包括从采收到销售的若干独立的物流单元,通过模型抽象对物流过程中的能耗、数量损耗和质量水平进行清晰界定。以各物流单元的时间和温度为决策变量,以时限和制冷条件为耦合约束,以能耗、数量和质量的损耗最低为优化目标,建立生鲜农产品多目标冷链物流过程优化模型,并设计基于带精英策略的非支配排序的遗传算法(NSGA-Ⅱ)的求解过程。针对久通物联企业冷鲜肉物流过程的优化研究发现:在不同的约束目标下,企业可获得多种最优的时间温度组合方案供决策者选择;冷鲜肉多目标优化解集结果可分为3类,其中冷鲜肉宰杀时间对整个物流过程的损耗成本和质量水平有较大影响,在通过仿真获得的数据中有一半以上的数据受宰杀时间影响。随着剩余质量水平要求的提高,各物流单元温度下降对损耗成本的影响逐渐减小,尤其是剩余质量水平要求在86.4%以上时,几乎不受影响。此时在既定的成本目标下,企业可以尽可能提高制冷条件以提高冷鲜肉质量水平。

农机底盘技术是智能农机装备的关键技术，也是影响农业农村现代化的关键技术。欧美农场化、集约化的种植场景和雄厚的工业基础的先天优势使美西方在智能农机领域领先于我国，我国农机底盘的适应性差、智能化程度不足、舒适性差以及安全系数低。为此，从智能驱动、高适应性行走和自主作业三个方面对未来农业机械底盘智能化发展的方向进行思考和展望。着重归纳液压提升、动力换挡、无级变速、可变轮距、线控转向以及无人驾驶等新技术在农业机械底盘上应用的进展，并结合我国实际应用情况阐述农机底盘各系统相关技术的基本原理与特点，最后根据国内外农机底盘的研究进展和国内外的差距，从强化电液压技术与E-CVT的研发与升级、推动多向行走与线控转向技术的落地、实现智能化控制与无人作业等方面为未来智能农机底盘研究设计以及农业农村现代化发展提供参考。

为克服传统烟苗移栽机无法满足井窖式移栽农艺要求的问题，设计由拖拉机悬挂牵引的2QBZ-1型烟苗井窖式移栽机。通过建立三维模型对井窖制作装置、移栽装置及浇水装置进行合理的结构布置；通过计算和反复试验对移栽机传动系统的传动比进行匹配。试验表明：该机适用茎高5~8cm的小苗移栽，株距在50~60cm内可以调节，可实现断续穴灌浇水，每穴浇水量在200~1 000mL内无级调节，漏根率≤247%，埋苗率≤220%，合格率≥9533%，可减轻烟农的劳动强度，提高烟苗的成活率和生产效率，降低移栽成本。

玉米作为我国主要农作物之一，在丘陵山区玉米的产量并没有较大提升，其原因是丘陵山区玉米收获机械化程度较低。因此，针对丘陵山区玉米机械化收获的问题，设计一款单行不平行去穗机构。通过受力分析，玉米脱离方向的合力大小是决定玉米是否从穗柄脱离的关键，摘穗辊的转速与植株结穗位置直径大小是影响合力的关键参数。同时，设计适应于丘陵山区的三角履带底盘，通过受力分析知道由三角履带底盘承载的玉米收获机能够在最大坡度19.2°的山坡作业，并通过试验验证。由Adams仿真得到玉米穗在受到竖直方向拉力时玉米穗脱离穗柄的力在100~200 N之间。同时，利用拉力试验机对随机选取的郑单958玉米进行5种不同拉力速度试验，验证仿真结果的准确性。基于试验与仿真的结果，确定摘穗辊的转速应大于473 r/min。最后在自制的小型单行玉米收获机上进行去穗试验，试验结果表明:籽粒破损率为0.69%，玉米穗撞击损伤率为0.83%，断穗率为6.7%，所设计的去穗机构去穗效果良好，同时搭载三角履带底盘能够满足玉米收获机在较大坡度山地的作业要求，可靠性较高。

针对猕猴桃采摘效率低、易损伤果实等问题，应用TRIZ理论指导猕猴桃采摘机的设计。通过需求分析，确定猕猴桃采摘机的作业流程。基于系统功能分析识别旋拧式猕猴桃采摘末端执行器的功能缺陷，应用因果分析、物场分析等TRIZ工具对采摘末端执行器求解创新方案，创新设计出一种自动定位果树—识别果实—剪断果梗—收集果实的猕猴桃采摘机。应用ADAMS对末端执行器采摘动作进行步态仿真、应用MATLAB对采摘机作业空间和采摘轨迹进行动态仿真，结果表明：猕猴桃采摘机采摘轨迹空间范围为X方向行程约1.4m、Y方向行程约1.8m和Z方向行程约2.3m；采摘速度为8 s/个，末端执行器采摘过程作业动作平稳连贯，满足预期设计要求。在产品概念设计阶段应用TRIZ理论，有利于产生高质量、多层级的概念解，提高产品设计效率。

小麦白粉病、赤霉病和锈病是危害小麦产量的三大病害。为提高小麦病害图像的识别准确率,构建一种基于Vision Transformer的小麦病害图像识别算法。首先,通过田间拍摄的方式收集包含小麦白粉病、赤霉病和锈病3种病害在内的小麦病害图像,并对原始图像进行预处理,建立小麦病害图像识别数据集;然后,基于改进的Vision Transformer构建小麦病害图像识别算法,分析不同迁移学习方式和数据增强对模型识别效果的影响。试验可知,全参数迁移学习和数据增强能明显提高Vision Transformer模型的收敛速度和识别精度。最后,在相同时间条件下,对比Vision Transformer、AlexNet和VGG16算法在相同数据集上的表现。试验结果表明,Vision Transformer模型对3种小麦病害图像的平均识别准确率为96.81%,相较于AlexNet和VGG16模型识别准确率分别提高6.68%和4.94%。