蕉园自走式压穴施肥机设计与试验

为实现香蕉根部肥料深施的机械化作业,设计了一种可变位、变深、变量施肥的蕉园自走式压穴施肥机。压穴性能试验结果表明:压头的直径和锥度均对峰值压穴阻力的影响极显著,呈正相关关系,减少锥度能有效降低施肥机作业能耗,构建的多元线性回归模型可用于压穴作业决策;压头的沉降速度对峰值压穴阻力无显著影响,增大沉降速度有利于提高施肥机工作效率。最后,试验研究了外槽轮的螺旋升角和转速对施肥机排肥稳定性的影响,建立了施肥量变异系数的多元回归方程,为变量施肥控制提供了参考。     

香蕉假茎切割过程中的力学特性试验研究

香蕉假茎的轴向、径向结构组织不同,必然表现出不同的力学特性,因此有必要进行香蕉假茎力学特性的试验研究,以便为香蕉假茎切块还田机具的设计以及作业提供参考依据。为此,根据香蕉假茎的物料特性,选取香蕉假茎对圆盘锯的作用力来作为香蕉假茎力学特性的试验研究内容。试验结果表明,利用圆盘锯切割香蕉假茎比较省力,且香蕉假茎的轴向切割比径向切割力小。     

香蕉假茎还田机研制与试验

介绍了一种香蕉假茎处理还田机具的研制与试验过程。通过对该机的基本原理、主要部件及关键技术参数的分析、试验和设计,研制出新型的香蕉假茎还田机。研究设计的甩刀式切碎转鼓具有升运茎秆和分离土壤的功能,这一关键技术的突破大大降低了作业能耗,同时破碎茎秆能力和防缠绕性能显著提高,完全适应香蕉生产的农艺要求,满足目前香蕉产区的动力配套。     

砍切喂入双辊式香蕉秸秆粉碎还田机设计与试验

香蕉是我国重要的经济作物,在亚热带地区得到了广泛种植,对海南省区域经济发展起重要作用,而随着香蕉种植面积的增加,香蕉秸秆废弃物处理也成了一个制约香蕉产业发展的瓶颈问题。为此,设计了一种能通过一次田间作业将香蕉假茎整株粉碎的砍切喂入双辊式香蕉秸秆粉碎还田机,并阐述了整机结构的设计方案和工作原理,进行了主要部件关键结构参数和运动参数的设计。样机田间试验表明:机器的前进速度为1m/s、喂入辊的转速为95. 54r/min、甩刀的转速为1 100r/min时,香蕉假茎的粉碎质量合格率为96. 46%,田间覆盖率为88. 40%,满足香蕉假茎粉碎还田的农艺要求。     

沟齿式香蕉假茎粉碎还田机设计与试验

香蕉假茎具有粗大、含水率高、纤维素丰富等特点,而现有的假茎粉碎装备粉碎效果差、适用性不强,且粉碎过程中易产生缠绕现象。为此,设计了一种能将香蕉假茎整株进行一次粉碎完全并直接还田的沟齿式香蕉假茎粉碎还田机,并阐述了该机的总体设计方案,确定了喂入装置、粉碎装置及镇压装置等主要部件的结构参数和工作参数的最优值。田间试验表明:该还田机在工作速度为2.52~3.60km/h、秸秆粉碎刀辊转速为720r/min时,工作效率的平均值为0.43hm~2/h,香蕉秸秆粉碎合格率为96.98%,满足了香蕉假茎粉碎还田的农艺要求。     

XHJ-1500型香蕉假茎还田机研制成功

广东省农业机械研究所研制的XHJ-1500型香蕉假茎还田机,于2006年7月在湛江徐闻进行了田间试验,试验结果十分理想,可称已获得较圆满的成功.XHJ-1500型香蕉假茎还田机是拖拉机后悬挂式机具,工作幅宽1.5 m,配套动力为58.8 kW(80马力)拖拉机,可在香蕉田间行走中,连续完成将香蕉假茎推倒、粉碎、残渣铺放的作业,实测生产率大于2.5亩/h,可将99%以上香蕉假茎粉碎至小于50mm×50mm,且残渣铺放十分均匀.     

假茎回收式香蕉茎叶粉碎机的设计

香蕉假茎含有较高的营养成分,若回收利用将是一种巨大的植物资源。目前,国内研制的香蕉秸秆粉碎机大多为假茎粉碎后直接还田,而对其粉碎后回收的机器研究很少。为此,设计了一种假茎回收式香蕉茎叶粉碎机,确定了其总体设计方案及主要部件的结构。该机分为假茎粉碎机构和蕉叶粉碎机构两部分,主要由切稍装置、螺旋扶茎装置、双圆盘式假茎切断装置、升降装置、传送装置、假茎粉碎装置、输送通道、叶片粉碎装置和假茎碎片收集装置等组成,将香蕉假茎粉碎、假茎碎片回收及蕉叶粉碎还田集于一体。该机的设计为香蕉茎叶资源利用设备的研发提供了可行的新型机型,为后续香蕉假茎的深加工利用储备了必要的技术。     

香蕉假茎切块还田机构设计与台架试验

香蕉是我国最重要的经济作物之一,随着我国香蕉产业的迅速发展,对香蕉假茎的处理技术提出了迫切的要求。根据香蕉假茎先分段再切块还田的工艺设计思想,研制开发出了一种由圆盘锯齿刀背刀交错布置于两条转轴上的类似对辊式运动原理的香蕉假茎切块还田机构,并以此机构进行了功率影响试验和性能试验。试验结果表明,该香蕉假茎切块还田机构功率消耗较小,大于3kW的功率就能满足切块需要,且样机的切块质量性能很好,切块质量在250g以下的合格率为84%,94%以上的切块最大投影面积尺寸在110mm×60mm的区域内,符合香蕉假茎切块还田的农艺要求。     

新老水稻品种植株干物质积累变化的比较分析

以吉林省8个具有代表性的新老粳稻品种为供试材料,对其单株质量、叶片质量、茎鞘质量和穗质量进行测量,分析不同生育时期单株各器官干物质的积累与产量的关系。研究结果表明:新老水稻品种的单株质量、叶片质量和茎鞘质量这3个指标的变化规律不同,在整个生育期内,叶片质量与产量一直保持显著正相关,在分蘖期和乳熟期达到极显著正相关。茎鞘质量与产量相关性波动较大,在拔节期茎鞘质量与产量达显著负相关,在抽穗期达极显著正相关,剩余生育期内则表现为显著正相关,穗质量与产量的相关性在整个生育期内几乎都为极显著正相关,是产量增加的反应。      

夏季黄瓜穴盘育苗施用甲基营养型芽孢杆菌的效果分析

为探究甲基营养型芽孢杆菌对高温季节黄瓜穴盘育苗效果和基质酶活性的影响,筛选出适宜黄瓜穴盘育苗的菌剂用量,以博耐526、津优1号和西蔬-131共3个品种的黄瓜为供试材料,研究了不同菌剂用量(0、0.25、0.50、0.75 g/株,分别记为CK、T1、T2和T3)对夏季高温环境下穴盘育黄瓜秧苗形态指标、生物量、根系生长、壮苗指数、生长函数和基质酶活性等指标的影响,分析了基质酶活性与秧苗生理和生长指标的相关性。结果表明,随菌剂用量的增加,3个品种黄瓜秧苗的形态指标、生物量、根系生长指标(除根直径外)、壮苗指数和生长函数均呈先升后降趋势; T2处理的秧苗质量最佳,该处理的博耐526、津优1号和西蔬-131秧苗的壮苗指数分别较CK提高了77.8%、108.3%和63.6%,生长函数分别提高了183.3%、177.8%和133.3%,根系长度较CK分别提高了105.6%、72.4%和75.5%,根表面积分别提高了174.9%、111.4%和122.2%,根体积分别提高了212.0%、137.8%和156.3%,根尖数分别提高了108.9%、58.6%和64.6%。而根直径、叶绿素含量和基质酶活性(脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶)则表现出随菌剂用量增加而增加的趋势。脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均与叶绿素总量呈极显著正相关(P 0.01),蔗糖酶活性还与根系活力、根干质量呈极显著正相关(P 0.01),并与根长、根表面积、根体积、根直径均表现出显著正相关性(P 0.05),过氧化氢酶活性还与根干质量、根表面积、根体积、根直径表现出正相关性(P 0.05)。考虑菌剂对黄瓜秧苗生长发育、成苗质量和基质酶活性的综合影响,按0.5 g/株向育苗基质中添加甲基营养型芽孢杆菌菌剂(5×1010CFU/g)是本试验条件下夏季黄瓜穴盘育苗较优的施用量。本研究结果可为陕西关中地区及类似气候区域夏季高温期黄瓜穴盘育苗生产提供参考。     

基于腐蚀生长算法的不同活力玉米种子根系表型研究

针对图像法根系表型检测中因土壤遮挡而导致根系图像断裂的问题，提出一种基于腐蚀生长算法的玉米根系修复方法，并进行了不同活力玉米种子早期根系表型研究。首先，采用长方形扁平结构透明培养容器种植玉米，迫使其根系贴壁生长，可得到清晰的玉米根系图；通过偏振镜和单反相机采集图像，并采用灰度化、二值化、水漫算法等对图像进行预处理，可有效去除因设备反光和土壤色差造成的各类噪声。其次，基于玉米根系的向水性、向地性、连续性等生理特性，提出5条图像修补规则，即端点判定规则、分叉点判定规则、内部连续性规则、片段生长规则、近邻生长规则，在以上规则约束下，通过细化图像得到单像素连接的根系骨干，以各个根段的末端点为起点向中心腐蚀，并为属于不同根段的点集标记不同编号，根据不同根段间的端点导数值和平均导数值等参数，连接根段，实现根系的修补，从而得到完整根系图像。最后，基于所提图像修复算法对不同活力的玉米种子根系图像进行表型研究，发现在相同时间，根系数目、根系宽度、根系长度、根系延展长度与玉米种子活力均呈现明显负相关；以上4个生理参数的增速与种子活力呈现明显正相关。研究表明，本文所提的根系修复算法可用于作物根系高通量表型无损检测。     

廊坊温室春茬番茄生长与温度的关系及室温调控措施*

以番茄“MEISHUAI”品种为试验材料,研究了河北省廊坊市春茬番茄温室内气温的影响因素、番茄生长与气温的关系及温室管理措施。结果表明：温室内日平均气温与温室内日平均10cm土壤温度、日平均光合有效辐射及温室外日平均气温均存在极显著相关关系,相关系数分别0.693、0.432和0.759；番茄的茎粗、株高和果实橫纵径的生长量与积温成显著或极显著正相关；针对温室内温度过高的问题,提出了具体的室外气温调控指标和调控措施。     

花芽分化期滴灌施肥频率对香蕉生长及产量构成的影响

以威廉斯B6为试材,设置3种施肥频率处理(分别于花芽分化期至现蕾期的57d内施6、12、18次水肥),研究该时期不同滴灌施肥频率对香蕉生长特性(株高、茎粗和青叶数)、抽蕾时间及其产量构成的影响。结果表明,在广西地区降雨量集中的5-7月份,增加滴灌施肥频率仍然可以显著提高蕉园管理质量,但对香蕉生物量和养分累积量影响不大。处理3d一次较其他处理提前抽蕾5~10d,现蕾更为集中,且果指数显著增加。水肥频次对香蕉果指数的影响主要体现在第一梳、第二梳与第五梳。     

香蕉秸秆还田技术研究与装备设计

研究香蕉秸秆的生物学特性,分析种植过程中秸秆的现有处理方式。在此基础上,设计香蕉秸秆的还田工艺路线,对还田机械的传动系统、总体结构、工作原理进行详细介绍,给出还田装备的主要技术参数。文中重点对粉碎机构的破碎原理、刀具结构、安装方式和除根/还田机构的破茬原理、刀辊总成和布刀形式进行研究和设计。该香蕉秸秆机械还田技术既能够处理地上的蕉茎蕉叶,又能够彻底清除埋于地下的球茎根系,可以解决制约香蕉大规模种植所面临的秸秆处理难题,具有重要的经济效益和生态价值。     

油茶施肥机具设计与试验研究

针对油茶施肥作业要求,建立了油茶施肥机构的三维模型,确定了施肥轴转速、刮板长度及绞龙螺距的设计范围。为确定不同因素对施肥性能的影响,基于离散元法构建施肥机具的几何模型,利用离散元软件EDEM对肥料颗粒的运动过程进行仿真分析,设计正交试验计算不同设计参数下的施肥量,开展施肥机具工作参数和结构参数对其性能影响的研究,结合均匀性分析得到最优设计参数。方差分析得到对施肥均匀性影响从大到小为施肥轴转速、刮板长度、绞龙螺距。开展油茶施肥机具实地施肥性能试验,结果表明:施肥性能仿真结果与样机试验结果基本吻合,当施肥轴转速为54r/min、刮板长度为80mm、绞龙螺距为100mm时,施肥量及肥料分布均匀性最优。     

滴灌与喷水带灌溉对香蕉生长及水肥利用的影响

通过田间试验探讨了滴灌施肥、喷水带灌溉加人工撒肥、常规灌溉施肥3种水肥管理方式对香蕉生长及水肥利用的影响,并对3种灌溉施肥方式下的经济效益进行比较。结果表明:与常规灌溉施肥及喷水带灌溉加人工施肥方式相比,通过滴灌施肥系统进行灌溉和施肥能显著促进香蕉生长发育,增加香蕉各部分生物干重,增加一级根数量,促进香蕉集中抽蕾,增大香蕉果指长、果指围,香蕉产量增加值达到29.37%;在滴灌施肥下有利于氮、钾等养分的平衡供应,提高养分的利用效率;滴灌施肥和喷水带灌溉加人工撒肥两种灌溉施肥方式均有利于节省肥料、人工等生产成本,而滴灌施肥条件下所取得的经济效益更显著。研究结果将为滴灌施肥技术在香蕉生产上的应用提供理论依据。     

基于光学相机的植物表型测量系统与时序生长模型研究

为提高形态表型检测速率,满足形态表型测量的标准化需求,以拟南芥为例,提出一种测量植物三维形态特征的方法,并建立植物时序生长方程和可视化模型,构建了一套经济实用、面向拟南芥生长过程的形态表型测量机器视觉系统。通过光学相机采集拟南芥植株的二维图像序列,利用运动中恢复结构算法生成三维点云;设计一种彩色标板,基于彩色标板的坐标系标准化方法,提取拟南芥植株的点云并标准化坐标系。与传统人工接触式测量值相比,该系统交互测量的拟南芥叶片宽度、长度、主茎长度、叶片面积、叶片间夹角的平均相对误差分别为9. 83%、10. 10%、1. 07%、4. 09%和4. 37%。利用该系统采集哥伦比亚野生型拟南芥生命周期内的形态表型信息,拟合其数学生长模型,并使用L-studio软件,将时序生长模型可视化表达。结果表明,植物固定、传感器移动的平台结构解决了传统传感器固定、植物移动方式导致的植物抖动从而影响三维重建效果的问题,可快速、准确、可靠地提取植物表型信息。基于彩色标板的点云坐标系标准化方法在每个单位时间都能够对拟南芥植物对象进行参数提取,与传统的人工接触式测量方法相比,效率高、速度快,可满足拟南芥的形态表型分析需要。     

正反转倒U型甩刀香蕉茎秆粉碎还田机的设计与试验

针对香蕉秸秆含有又长又韧的纤维,在粉碎还田作业中缠绕机具,造成作业功耗大、效率低、机具易损坏的问题,研制了一种正反转倒U型甩刀香蕉秸秆粉碎还田机,描述了整机技术方案,确定了主要工作部件的结构与参数。该机从解决蕉茎长度入手,采用刀辊正转作业1次,将蕉茎打烂、切短,再反转作业1次的工艺流程作业。试验结果表明:该机配套拖拉机动力58.8～66.15kW,工作幅宽1.08m,纯工作小时生产率0.17hm~2/h,单位面积耗油量56.8 kg/hm~2,香蕉秸秆粉碎率93.1%,作业后土地可立即翻耕播种;与现有同类机型相比,其纯工作小时生产率提高70%,单位面积耗油量降低29%。该研究可为香蕉秸秆粉碎还田机的设计提供参考。     

基于神经辐射场的苗期作物三维建模和表型参数获取

苗期作物三维结构的精准高效重建是获取表型信息的重要基础。传统的三维重建大多基于运动恢复结构-多视图立体视觉（Structure from motion and multi-view stereo,SFM-MVS）算法,计算成本高,难以满足快速获取表型参数的需求。本研究提出一种基于神经辐射场（Neural radiance fields,NeRF）的苗期作物三维建模和表型参数获取系统,利用手机获取不同视角下的RGB影像,通过NeRF算法完成三维模型的构建。在此基础上,利用点云库（Point cloud library,PCL）中的直线拟合和区域生长等算法自动分割植株,并采用距离最值遍历、圆拟合和三角面片化等算法实现了精准测量植株的株高、茎粗和叶面积等表型参数。为评估该方法的重建效率和表型参数测量精度,本研究分别选取辣椒、番茄、草莓和绿萝的苗期植株作为试验对象,对比NeRF算法与SFM-MVS算法的重建结果。结果表明,以SFM-MVS方法重建点云为基准,NeRF方法重建的各植株点云点对距离均方根误差仅为0.128~0.395cm,两者重建质量较接近,但在重建速度方面,本文研究方法相比于SFM-MVS方法平均重建速度提高700%。此外,该方法提取辣椒苗株高、茎粗决定系数（R2）分别为0.971和0.907,均方根误差（RMSE）分别为0.86cm和0.017cm,对各苗期植株叶面积提取的R2为0.909~0.935,RMSE为0.75 ~3.22cm2,具有较高的测量精度。本研究提出的方法可以显著提高三维重建和表型参数获取效率,从而为作物育种选苗提供更为高效的技术手段。     

寒地玉米育秧生长温湿度优化试验研究

针对传统寒地玉米种植时由于环境气温与土壤积温等因素影响,导致秧苗生长品质差等问题,以玉米育秧温湿度参数优化为目标,借鉴闭锁式育秧技术,通过均匀试验和逐步回归方法确定其对玉米秧苗表型性状有显著性影响,并利用Design-expert 8.0.6软件进行响应面分析,得到回归方程与响应曲面图,进而优化玉米育秧温湿度参数。试验结果表明:在闭锁式育秧系统环境下进行玉米育秧作业,设定光照环境不变,CO_2浓度恒定为440×10~(-6),在此情况下优化后的玉米育秧适宜生长的最佳参数范围温度25～26℃,湿度48～52%RH,温度、湿度均对玉米秧苗表型性状(株高、茎基部宽、叶绿素含量SPAD和叶面积系数)影响显著(P0.05),基于闭锁式育秧系统的寒地玉米育秧的秧苗表型性状均符合农艺要求与移栽要求(BBCH-scale13-15)。与大田直播方式进行对比试验,结果表明:虽然玉米秧苗的表型性状之间差异性不明显,但育秧时间缩短约10天。试验结果可为寒地玉米育秧作业时温湿度设定提供借鉴,为寒地玉米机械化移栽作业奠定前期基础。