普及和提高田间育种机械化水平

育种是人类粮食安全保障的必要手段,育种实验涉及到因素、水平、重复,使得试验工作十分繁重,田间育种机械化就是为育种工作提供高效率、高精度的机器、设备和仪器,使一个育种工作者成倍提高其工作效率.田间育种机械化从奥约德小区排种器问世,国际田间试验机械化协会于1964年成立后,得到了迅速发展.近四十年来已形成完整体系,正在向更高科技含量方向发展.中国在国际协会的协助下,已组织了重要机型的研究与制造.现在小区播种与小区收获等机具已经定型生产,田间育种试验机械化专业委员会正在针对存在的推广幅度不足等问题,寻求新的解决办法.     

杂交水稻机械化种子生产技术的研究进展

该文回顾分析了国内外杂交水稻制种技术的发展概况,提出中国杂交水稻种子生产技术经历了杂交水稻制种繁种的经验摸索和积累阶段（1973～1980年）、杂交水稻制（繁）种的技术提高和完善阶段（1981～1990年）和杂交水稻制（繁）种的超高产技术研究与推广阶段（1991～至今）等3个发展阶段;国外杂交水稻大面积推广应用与与制种技术研究还在进行之中。认为要提高中国杂交水稻种子质量和种子生产效益及种子生产技术竞争力,今后必须应用推广杂交水稻机械化种子生产技术。至今已进行了除草剂敏感基因导入父本法、抗除草剂基因导入母本法和稻壳颜色标记法的杂交水稻混播机械化制种技术;杂交水稻机械采粉贮粉与授粉制种技术;利用雌性不育系的机械制种技术等。其中杂交水稻混播机械化制种技术已获得小面积成功应用,其余方法还在试验与研究之中。因此,今后需要水稻育种家与农机专家密切合作,进一步深入开展杂交水稻机械化制种技术的研究及推广应用工作。     

小区播种机械化在中国的发展

摘要：全面回顾了中国小区育种播种机械化的发展过程,对小区播种机械中关键部件排种器的研发、改进及小区播种机械精密控制技术方面的现状进行了分析,然后说明了青岛农业大学最新研制的2BY-6育种试验播种机的工作过程,介绍了该机在柔性排种、电控传动和自动供种三方面的技术创新,最后给出了中国小区育种播种机械化发展应在基础理论研究、自动控制、多功能机具研发、加强行业沟通及引进吸收国外先进技术上发展的建议。为中国小区播种机械的研究提供了参考。     

重庆南川山地水稻生产机械化技术及效益分析

本文结合大田试验,初步探讨了在重庆市南川区山地条件下,水稻全程机械化作业生产在提高劳动效率、节省投入成本、减少收获损失、降低劳动强度、提高田间收益等方面的作用。     

中国种业机械化现状调研与发展分析

种业机械化是种业现代化的重要基础和前提,是涵盖品种选育、品种试验、制种生产、种子加工等多环节的系统工程。为了系统梳理中国种业机械化发展成果与存在问题,有效推进种业机械化发展、促进种业现代化建设,该文从田间试验机械化、制种生产机械化、种子加工机械化等方面阐述了国内种业机械化现状调研情况和国际种业机械化发展经验,分析了中国种业机械化存在的主要问题:种业装备企业普遍规模小、装备差、科研投入少,整体水平与国外存在较大差距,装备功能有待扩展、结构设计有待优化、现代化控制水平有待提高等;提出了种业机械化研究重点:1)主要农作物品种试验机械化关键装备研究;2)主要农作物制种生产机械化关键装备研究;3)主要农作物种子低损高效精细加工技术集成研究。指出了"规模化、标准化、集约化、机械化"种子生产是现代种业持续、健康发展的重要保障和基本发展方向。     

4GX-100型小区小麦种子联合收获机关键作业参数优化

摘要：为了避免因收获机罩壳内部种子残留与混杂所带来的育种试验数据失真问题,结合自行研制的4GX-100型小区小麦种子联合收获机进行田间育种收获试验,利用二次回归正交旋转试验设计,探讨了无滞种残留率与脱粒滚筒转速、喂入量、吸杂风机转速的关系,建立了各个作业参数与无滞种残留率之间的数学模型。由试验结果分析可得：3个因子对无滞种残留率影响大小的顺序为脱粒滚筒转速、喂入量、吸杂风机转速;通过方程模拟选优得出4GX-100型小区小麦种子联合收获机田间育种收获关键作业参数的最优组合为：脱粒滚筒转速1 586 r/min、喂入量为0.305 kg/s、吸杂风机转速1 076 r/min,即无滞种残留率为最大值99.98%,且收获机其余各项指标满足小区育种收获要求。     

大豆育种排种盘型孔参数仿真优化与试验

为满足小区育种技术对品种适应性的要求,从黑龙江地区大豆种子的物理参数统计出发,分析大豆种子充种过程,确定排种盘型孔直径、型孔深度、型孔倒角长度与大豆种子均径的比值关系。为了得到排种盘型孔的最佳尺寸参数,利用EDEM软件,仿真不同型孔尺寸的排种盘的排种情况,以排种盘的型孔直径比、型孔深度比、型孔倒角比为试验因素,以单粒率、多粒率、空粒率为试验指标,设计三元二次回归正交旋转组合试验,建立试验指标与试验因素间的数学模型。试验结果表明:对单粒率,型孔直径比影响为极显著(P0.01),型孔深度比和型孔倒角比影响为显著(P0.05);对多粒率,型孔直径比和型孔深度比影响为极显著(P0.01);对空粒率,型孔直径比和型孔深度比影响为极显著(P0.01),型孔倒角比对多粒率、空粒率均无影响(P0.05)。当型孔倒角比为0.14时,型孔直径比在1.73～1.91范围内,型孔深度比在0.76～1.25范围内时,可获得合格指数大于90%,重播指数小于5%,漏播指数小于5%。在最优参数组合下,制作行星齿轮式转位型孔排种盘,与非优化参数下制作的排种盘进行对比验证试验,试验结果表明:行星齿轮式转位型孔排种盘试验结果与仿真结果基本吻合,验证了仿真试验的准确性,同时与对照组相比,其具有最佳的作业性能,满足了品种适应性的要求。该研究可为小区育种排种器的优化设计提供理论参考。     

小区育种插装式排种器的设计

为提高育种试验机械化水平,降低试验劳动强度,按照小区育种播种机的技术要求,设计了一种插装式排种器,并以作业速度和株距为影响因素对其工作性能进行了测试。结果表明：作业速度为0.4～0.6 m/s,株距为8.5 cm时,粒距合格指数≥82.45%、重播指数≤13.38%、漏播指数≤4.16%,均达到优等品标准;株距为4.0 cm时,合格指数≥65.25%,达到一等品标准;重播指数≤13.87%,达到优等品标准;漏播指数≤19.50%,达到一等品标准。示范试验表明该排种器结构及排种性能满足小区育种农艺要求。     

棉花种植机械化关键技术与装备研究进展

作为棉花产业发展的基础环节,棉花种植机械化是制约棉花产业发展的重要瓶颈。实现棉花种植机械化是棉花产业发展方式转变、提质增效、提升国际市场竞争力的重要途径之一,也是棉花产业全程机械化和规模化的研究重点。该文总结了中国棉花种植现状和特点,阐述了国内外典型棉花种植机械化关键技术与装备的研究现状,重点剖析了棉花育苗移栽和直播2种主要种植技术与装备发展动态。在此基础上,结合精准农业背景和棉花产业生产发展要求,归纳了现有棉花种植机械化技术与装备面临的机会和挑战,提出未来的研究方向和发展建议,以期为棉花种植机械化技术研究与装备创新设计提供参考。     

锥体帆布带式排种器参数优化与试验

为使锥体帆布带式排种器性能达到育种试验播种要求,该文对设计的锥体帆布带式排种器相关结构进行了分析与参数优化试验。通过对该排种器的泄种、分种、携种环节中种子的力学、运动学及空间排布情况分析,选取出对锥体帆布带式排种器作业性能有显著影响的参数,通过单因素试验和图表分析将参数影响程度进行量化,确定了影响排种性能的主要参数有:锥体转速、锥体倾角和楔形环域单位排布量。通过三因素二次正交旋转设计试验,建立了因素与试验指标(排种均匀性变异系数)的回归方程;经优化计算得出:当锥体转速为3.46 rad/s,锥体倾角为45.8°,楔形环域单位排布量为7粒/cm时,排种器的性能综合评价指标达到育种试验最佳水平。该排种技术在2BZH-6型株行育种条播机上进行了推广应用,经田间试验验证,最佳参数组合下锥体帆布带式排种器不存在伤种和存种现象,作业性能与锥体格盘式排种器相比提升明显。该研究为现有育种条播机排种部件的改进设计提供了参考。     

小麦小区条播机离心分种器参数优化与试验

为了对离心分种器进行结构改进和参数优化以提高小麦小区播种机的分种均匀性,该文对小麦离心分种过程进行运动分析,得出小麦籽粒的运动受到离心分种器转速、分种面夹角和分种距离的影响;采用离散元仿真软件,建立仿真模型,以离心分种器转速、分种面夹角和分种距离为试验因素,以分种均匀性变异系数为试验指标,进行不同播量下的三因素三水平正交试验,研究各个因素对分种均匀性的影响规律,以获得较优的参数组合。仿真试验结果表明,在播量为2 000、3 000粒时影响分种均匀性的主次因素为离心分种器转速、分种距离和分种面夹角,在播量为1 000粒时为离心分种器转速、分种面夹角、分种距离;通过仿真试验和台架试验,确定离心分种器较优参数组合为离心分种器转速1 250 r/min、分种面夹角120°、分种距离17.5 mm,台架试验条件下3种播量的分种均匀性变异系数分别为5.18%、4.45%和3.98%,与仿真试验结果相差0.36%、0.14%和0.55%,两者基本一致,且籽粒破碎率为0.17%、0.13%和0.14%,具有较小的籽粒破碎。该研究可为小麦小区条播机的离心分种器优化改进以及分种性能提升提供参考。     

玉米亲本种子变幅振动式分级装置研制

针对玉米繁种阶段亲本种子播前分级效率低、筛面自净效果差的问题,该研究提出一种变幅振动筛分方法,并设计了种子分级振动筛装置,对驱动机构和自净清筛装置进行设计与分析。在喂入量2.5 kg/s的条件下,以京科968玉米种子为试验对象,以分级合格率、作业时间和卡种数量为试验指标,通过四因素（进料口高度、振幅、振动频率和筛面倾角）三水平Box-Behnken试验,建立各因素与试验指标间的回归模型,并对参数进行优化。结果表明,影响变幅振动式分级装置分级合格率的主次因素顺序为振动频率、筛面倾角、振幅和进料口高度,影响作业时间的主次因素顺序为振动频率、振幅、筛面倾角和进料口高度;卡种数量具有较大的随机性,当振幅和振动频率都较低时,筛面卡种数量急剧增多,自净效果极差。最优参数组合为进料口高度19 mm、振幅5 mm、振动频率8.25 Hz、筛面倾角7°,模型优化预测结果为分级合格率88.04%,作业时间40 s。在最优条件下的验证试验结果为分级合格率89.55%、作业时间39 s,平均卡种数量8粒,与预测结果基本一致,较等幅振动式分级装置的分级合格率提高3.25个百分点,作业时间减少4 s,平均卡种数量减少2粒,作业性能优于等幅振动式分级装置。分级装置分级效率达0.33 t/h,各项指标均满足相关设计要求。研究结果可为繁种阶段种子分级装备的设计提供参考。     

对“十五”期间我国农机化技术发展方向与重点的思考

“十五”我国农机化技术发展面临农业结构调整、西部大开发、加入WTO的新形势,应坚持农机化技术创新、拓宽农机化技术领域、不同类型地区各有侧重重点突破的原则,重点研究开发农机化发展中的瓶颈技术、节本增效技术、促进农业可持续发展的技术和推广“十大”农机化技术,给农业增效、农民增收,实现农业现代化和农业可持续发展提供强有力的装备技术支撑     

4LZZ-1.0型小区稻麦联合收割机的研制及试验

针对中国田间育种机械化程度低、缺乏小区育种作业装备的现状,结合国内小区稻麦种植模式和农艺要求,研制出了4LZZ-1.0型小区稻麦联合收割机。对机器整体设计方案进行了描述,并对气力辅助割台装置、脱粒装置、清选装置、气力输送装置等进行了设计,确定其关键参数。该装备采用静液压轮行走装置和全喂入收获方式,可一次完成育种小区稻麦的分禾、扶禾、切割、喂入、脱粒、清选、清种、份量装袋等工序。样机田间小区收获试验表明,该样机作业性能稳定,生产率39.4小区（4.7 m×2.7 m）/h、脱净率99.97%、含杂率1.46%、破碎率0.04%、损失率1%、小区时隔50.94s、混种率0,各项性能指标均达到或超过了设计指标和相关标准。     

信息技术提升农业机械化水平

为适应中国现代农业建设的需要,保持中国农业机械化水平持续增长,实现中国农业可持续发展,该文提出,应将先进的信息技术融入中国农业机械的设计、制造、作业和管理等环节,使农业机械装备实现信息化和智能化,从而整体提升农业机械化水平。文中介绍了参数化设计、基于知识工程的农机产品设计、基于产品数据管理的并行协同设计等农机产品设计的关键技术;柔性制造、计算机集成制造、虚拟与网络制造等农机产品制造的关键技术;农情信息采集、农业机械导航、田间管理等农业机械作业的关键技术;农业机械管理、农业机械调度等关键技术。分析了这些关键技术信息化的不足,总结了世界各国的发展趋势,指出了用信息技术提升中国农业机械化水平应解决的核心问题。为加强农机装备的信息技术创新,该文建议,应突破一批智能农业装备数字化设计技术、自动导航协调控制技术及农业装备现场总线技术等关键技术;研发一批大田和设施农业生产作业系统、果园作业智能装备和畜禽水产精准生产装备等重大技术产品;构建一批水肥药田间精准作业系统、畜禽水产自动饲喂系统和自动化加工生产线等农业机械精准作业系统,从而进一步用信息技术提升农业机械化水平。     

Into the vault of the Vavilov wheats: old diversity for new alleles

Intensive selection in wheat (Triticum aestivum L.) breeding programs over the past 100 years has led to a genetic bottleneck in modern bread wheat. Novel allelic variation is needed to break the yield plateau, particularly in the face of climate change and rapidly evolving pests and pathogens. Landraces preserved in seed banks likely harbour valuable sources of untapped genetic diversity because they were cultivated for thousands of years under diverse eco-geographical conditions prior to modern breeding. We performed the first genetic characterisation of bread wheat accessions sourced from the N. I. Vavilov Institute of Plant Genetic Resources (VIR) in St Petersburg, Russia. A panel comprising 295 accessions, including landraces, breeding lines and cultivars was subject to single seed descent (SSD) and genotyped using the genotyping-by-sequencing Diversity Arrays Technology platform (DArT-seq); returning a total of 34,311 polymorphic markers (14,228 mapped and 20,083 unmapped). Cluster analysis identified two distinct groups; one comprising mostly breeding lines and cultivars, and the other comprising landraces. Diversity was benchmarked in comparison to a set of standards, which revealed a high degree of genetic similarity among breeding material from Australia and the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT). Further, 11,025 markers (1888 mapped and 9137 unmapped) were polymorphic in the diversity panel only, thus representing allelic diversity potentially not present in Australian or CIMMYT germplasm. Open-access to DArT-seq markers and seed for SSD lines will empower researchers, pre-breeders and breeders to rediscover genetic diversity in the VIR collection and accelerate utilisation of novel alleles to improve wheat.     

播种机组纯作业时间利用率与地块条件的匹配模型与试验

机械化播种作业是现代农业生产的重要环节,纯作业时间利用率是衡量播种机组作业效率的重要指标。该研究依据农业机组运行机理,在调查研究的基础上,提出季节时间利用率概念,确定了播种机组的作业时间构成,建立了播种机组纯作业时间、转弯时间、加种肥时间的计算模型和3种加肥方式下的播种机组纯作业时间利用率计算模型,明确各参数随地块面积、地块长度等条件变化的一般规律;以此为基础,在机组正常作业状态下,采用定距离多点多设备同步跟踪测的试验方法获取4种典型播种机组各类作业时间数据,并运用3σ原理剔除无效数据;依据所建模型及有效试验数据,采用Matlab 2012b对4种播种机组的纯作业时间利用率随地块条件变化规律进行模拟仿真,并采用Sigmaplot 12.5软件直观表达试验结果;进而探索了播种机组纯作业时间利用率随地块条件化的原因,确定了目标时间利用率条件下不同播种机组与其所适宜的作业地块面积和地块长度的定量关系:播种机组纯作业时间利用率大于0.6时,约翰迪尔7830机组适合作业地块面积大于等于6 hm^2、地块长度为1 200~1 400 m;维美德171机组适宜作业地块面积大于等于6 hm^2、地块长度为1 000~1 200 m;常发504机组适合作业的地块面积大于等于1 hm^2、地块长度为500~1 500 m;黄海254机组适合作业的地块面积大于等于0.3 hm^2、地块长度200~1 500 m。研究成果可为不同地块条件的播种机组选型提供定量依据。     

机械化对蛋鸡规模养殖技术效率的影响

机械化是实现畜禽养殖规模化的基础,同时也是提升畜禽养殖效率的动力源泉,开展有关机械化对畜禽养殖技术效率影响的研究对提升中国畜禽养殖水平、实现畜禽养殖现代化和规模化具有重要意义。该文以蛋鸡为例,利用中国5个鸡蛋主产省份蛋鸡规模养殖户的实地调研数据,采用数量分析方法研究了机械化对蛋鸡养殖技术效率的影响。研究表明,虽然目前规模养殖户蛋鸡养殖的机械化水平较低,但机械化有效提升了蛋鸡规模养殖技术效率,体现出了机械化在提升蛋鸡养殖综合技术效率、纯技术效率上的优势;户主受教育程度、是否参加过养殖培训、养殖规模对蛋鸡养殖的技术效率具有显著的正向影响,而从事蛋鸡养殖的劳动力数量对蛋鸡养殖技术效率具有显著的负向影响。此外,规模养殖户蛋鸡养殖技术效率存在显著的地区差异。     

批次式种子清选装置设计与试验

针对试验小区种质材料"批次式、无残留、易清机、高效率"特殊加工要求，该研究采用开放式组合框架结构、变频振动清筛技术，系统集成批次供种、风选除杂、筛选分级、筛面清理等作业工序，设计了批次式种子清选装置，并对供料系统、风选系统、筛分装置等关键部件进行了设计与分析。以玉米种子为试验对象，以给料速度、振动频率、振幅、筛面倾角为试验因素，以物料净度、获选率和作业时间为试验指标，开展了四因素三水平Box-Behnken试验，建立了响应面数学模型，并进行了参数优化和试验验证。结果表明，振幅、振动频率及二者的交互作用是影响净度和获选率的主要因素；给料速度、振幅、振动频率、筛面倾角均对作业时间有较大影响；优化参数组合为给料速度0.072 kg/s、振幅5 mm、振动频率6.25 Hz、筛面倾角4.6°，在此参数下的验证试验结果为净度98.8%、获选率为99.7%、作业时间约50 s，与模型优化预测结果基本一致。生产性能试验结果表明，处理量15 kg/批时清选装置加工能力达到10批/h，各项指标均满足设计要求。研究可为种质材料及其他颗粒物料批次式清选装备的设计提供参考。