油菜抗裂角性鉴定方法的改进及试验

为改进油菜抗裂角性鉴定技术,通过设计烘烤与不烘烤、烘烤后立即鉴定与密封保存隔夜后鉴定、不同摇床、震荡时间及钢珠数的单因素比较试验,分析了随机碰撞法鉴定油菜抗裂角指数的影响因素。结果表明,角果经80℃烘烤30 min并于室温封闭保存过夜后再鉴定,每震荡2 min记录一次裂角数,采用8个钢珠代替10个钢珠在HQ45Z恒温摇床上随机碰撞共10 min进行鉴定,可以显著提高鉴定结果的准确性和鉴定效率。通过比较改进前后随机碰撞法的鉴定结果,发现46份鉴定材料利用2种方法鉴定结果的相关系数为0.8844,相关性极为显著（P=3.705×10-16）。利用改进后方法鉴定的46份品种（系）,其抗裂角指数变异幅度为0～0.820,明显大于利用改进前方法鉴定结果的变异幅度（0.032～0.767）;且改进后方法鉴定结果的平均标准误差（0.0274）也明显小于改进前方法鉴定结果的平均标准误差（0.0348）,说明改进后方法提高了油菜抗裂角性鉴定的分辨率和准确性。研究为油菜抗裂角品种的选育和遗传研究提供技术依据。     

基于悬空压裂法的油菜角果抗裂角力测试试验

为寻求出油菜角果不易炸裂的优良品种,在分析已有油菜角果抗裂角力测试方法优缺点的基础上,采用悬空压裂法在WDW-300型万能试验机上对不同品种油菜角果的抗裂角力进行了试验研究,分析油菜品种、角果大小、角果含水率、角果成熟度等因素对油菜角果抗裂角力的影响。结果表明:加载速度为10 mm/min时,载荷随位移的增加先迅速上升,在得到一个峰值力后瞬间下降,呈曲线变化状态,峰值即为角果的抗裂角力。试验测得了28个品种油菜角果抗裂角力范围为0.898～3.035 N,同一品种的油菜角果含水率越高,角果尺寸越小时抗裂角力越小。油菜角果大小差异明显时,同一品种角果尺寸大其抗裂角力大;品种相同含水率不同时,含水率大的角果抗裂角力大。该试验也为研究油菜角果抗裂角力提供了一种新的测定方法,操作简单、快捷。     

油菜角果裂角力的定量测定

油菜的角果容易开裂，造成产量损失，同时也不利于油菜的机械化收获。定量测定油菜角果的开裂力对油菜裂角性的研究和选育耐裂角油菜十分必要。采用了拉裂法定量测定油菜角果的开裂力。为了保持不同测定值的可比性，收获的油菜角果在25℃，50％湿度的环境下平衡2周，使测定材料含水量保持相对一致；测定时，在离角果基部2.5 cm处，用金属线缠绕固定角果，使不同的测定，都拉裂2.5 cm长的角果。使用物性仪，拉裂角果，角果开裂时，物性仪探头受到的最大力即为角果开裂的力。用拉裂法，测定了47个甘蓝型油菜品种，结果表明甘蓝型油菜角果的开裂力在0.77～3.7 N之间，裂角性存在很大的遗传变异，因此，在甘蓝型油菜中选育适宜于机械化收获的耐裂角油菜品种是可行的。     

适应机械化收获的田间油菜植株特性研究

油菜机械化收获过程出现的高损失率制约了油菜生产的发展,单纯从农机方面进行研究难以解决。该文从农机农艺相结合出发,对田间油菜植株特性进行测试研究。测试大田植株整体表现特性及不同密度下植株茎秆物理特性的田间表现,并在不同成熟度和催熟剂喷施情形下对油菜角果拉断力进行测试,获得了田间植株特性基础数据。结果表明适宜的种植密度有利于机械化收获作业,催熟剂的喷施对机收作业性能影响不大。研究获得了直播油菜的田间植株表现特征,同时为油菜机收配套农艺要求提供理论研究基础和参考依据。     

油菜精量直播机气力式排种系统稳压控制方法与试验

针对气力式油菜精量联合直播机因拖拉机后输出轴转速变化影响气力系统中风机工作转速,导致排种器工作气压波动,进而降低排种性能的问题,提出一种基于溢流释压的气力系统稳压控制方法,即通过测试风机实际转速变化情况、风机转速与气力系统气压关系,确定溢流阀预设气压值,根据该预设值计算溢流阀的释压弹簧结构参数和工作参数,并通过流量-压力理论分析和稳压控制性能试验验证参数有效性。以2BFQ-6型油菜精量联合直播机气力系统为对象,利用该方法开展稳压控制试验:通过田间测试确定播种机组在田间稳定作业时风机工作转速变异系数达8.15%,结合测定的气力系统风机转速与气压关系,确定风机实际工作转速应在2 020~2 620 r/min范围内,正负气压阀溢流稳压控制预设值分别为1 000和-5 500 Pa;通过溢流释压阀结构及释压特性分析,确定采用中径30 mm、节距10 mm、有效圈数8圈、线径为1.0、1.5 mm的碳素钢丝圆柱螺旋弹簧作为正、负压释压阀的释压弹簧,其弹簧调节螺栓预压缩量分别为6.7和7.8 mm;稳压控制验证试验表明设计的稳压控制系统将排种器气室正压、负压偏差率分别降低45%和110%,使气室气压保持在适宜范围内,气压控制响应灵敏性及稳定性均满足要求;当风机工作转速在2 000~2 700 r/min范围内变化时,排种器的排种量变异系数减小2.68%,提高了排种稳定性。研究表明提出的溢流释压稳压控制方法可有效解决油菜直播机田间作业时排种器工作气压波动大、排种量稳定性差的现实问题,可为播种机设计、气力式排种系统性能优化提供参考。     

油菜脱粒过程中茎秆碰撞破碎的试验研究

油菜脱粒过程中茎秆过度破碎是导致夹带损失和脱粒功耗升高的主要原因。为明确油菜茎秆被脱粒钉齿碰撞导致破碎的机理，该研究以收获期油菜茎秆为研究对象，在自制的碰撞试验台上进行脱粒钉齿与油菜茎秆的碰撞破碎试验。在进行油菜茎秆与脱粒钉齿撞后轨迹分析的基础上，利用感压胶片对脱粒钉齿与油菜茎秆的碰撞力进行了测量，并以油菜茎秆破碎率为指标，以油菜茎秆长度、喂入次数、滚筒转速、齿型等为因素分别进行了单因素试验和正交试验。结果表明：单个钉齿与油菜茎秆的碰撞过程为高速瞬时多点碰撞，碰撞过程89%为多次碰撞，发生1次碰撞的仅占11%，碰撞次数与碰撞点在钉齿上的位置有关；瞬时多次碰撞过程中碰撞力随碰撞次数呈减小趋势，试验条件下单次碰撞力平均值为13.25 N，小于油菜茎秆径向压缩的屈服极限，单次碰撞的油菜茎秆并不会破碎；单因素试验表明油菜茎秆破碎率与茎秆长度、喂入次数、滚筒转速正相关；刀面、柱面和平面3种钉齿中刀面钉齿对茎秆破碎率影响最大，平面钉齿对茎秆破碎率影响最小，试验条件下将油菜茎秆重复8次喂入碰撞试验台后油菜主茎秆上、中、下各部分破碎率分别为84.4%、91.1%、97.8%，油菜侧枝破碎率为42.2%，主茎秆破碎率远远大于侧枝；正交试验表明在所选参数范围内影响茎秆破碎率大小的顺序依次为茎秆长度、滚筒转速、齿型、喂入次数，且茎秆长度100 mm、滚筒转速500 r/min、喂入次数为2次、齿型为平面钉齿时油菜茎秆破碎率最低。本文对脱粒钉齿与油菜茎秆的碰撞形式及碰撞力进行了研究，确定了影响茎秆破碎的主次因素，可为油菜脱粒装置的优化设计提供依据。     

风筛选式油菜联合收割机清选机构参数优化与试验

为分析油菜田间实际收获作业状态时风筛选式油菜联合收割机清选机构参数对清选损失率和籽粒含杂率的影响,基于双滚筒风筛选式可移动田间联合收获试验平台,对振动筛振幅、曲柄转速、风机转速和风机倾角4个参数进行了Plackett-Burman试验和响应面回归试验,试验分析表明振动筛振幅和曲柄转速是影响清选损失率的主要因素,风机转速是影响籽粒含杂率的主要因素。采用响应面试验方法分析了单因素和双因素对清选效果的影响,建立了清选损失率和籽粒含杂率的回归数学模型并优化求解了一组最优参数组合,以一组接近最优参数组合:振动筛振幅35 mm,曲柄转速392 r/min,风机转速1 750 r/min,风机倾角29°进行了试验验证,清选损失率和籽粒含杂率分别为0.90%和0.45%。理论求解的清选损失率和籽粒含杂率分别为0.38%和0.48%,与试验值的绝对误差分别为0.52%和-0.03%,籽粒含杂率误差较小,清选损失率误差较大。与该清选机构常用工作参数时的清选损失率和籽粒含杂率对比,清选损失率降低了61%,籽粒含杂率降低了58%。该研究结果和优化方法可为风筛选式油菜联合收割机清选机构的参数选择和优化提供参考。     

基于EDEM的离心甩盘撒肥器性能分析与试验

为提高颗粒肥料撒施均匀性,该文对离心甩盘式撒肥器进行甩盘转速、喂入量、喂入角和喂入位置角对抛撒均匀性单因素离散元仿真分析,完成多元回归正交旋转仿真试验和目标参数优化并进行台架试验,分析结果表明,喂入位置角与转速及喂入位置角与喂入角间交互作用对撒肥均匀性影响均高度显著;各因素影响主次顺序为甩盘转速、喂入角、喂入量、喂入位置角;当甩盘转速900 r/min、喂入量4 275颗/s、喂入角110°、喂入位置角64°时均匀性变异系数为12.48%,仿真验证和实际试验验证结果与优化结果相吻合。机器前进速度为5.4 km/h时实际工况动态仿真得到工作幅宽内均匀性变异系数为11.43%,满足田间撒肥作业要求。研究结果可为颗粒肥撒施机设计提供参考。     

油麦兼用型气送式集排器供种装置设计与试验

为提高气送式集排器的兼用性和精量控制供种量,设计了一种油麦兼用型倾斜锥孔轮式供种装置。该文阐述了油麦兼用型供种装置的工作原理,确定了其主要结构参数,构建了充种和供种过程种群微段的力学模型;台架试验研究了型孔结构、转速和锥孔轮数量对供种速率及其稳定性变异系数和破损率的影响。结果表明:倾角为20°的锥柱状型孔的供种性能较优,油菜、小麦的供种速率稳定性变异系数分别低于1.0%和1.1%,破损率均低于0.1%;转速为10~60 r/min时,供种速率随转速增加而增加,其稳定性变异系数呈先降后升的趋势,供种油菜、小麦较优转速范围分别为10~40 r/min和20~50 r/min;油菜、小麦的供种速率范围分别为28~450 g/min和95~770 g/min,以锥孔轮数量和转速为自变量建立了二次多元回归供种速率预测模型,模型验证的试验值与理论值的偏差在5%以内。该研究提出的倾斜锥柱状型孔交错排布和组合式锥孔轮的结构可实现油菜、小麦兼用供种及变量调节供种速率,为油麦兼用型气送式集排器适应不同作业幅宽播种提供了依据。     

油菜联合收获机分离清选差速圆筒筛设计与试验

为减少油菜联合收获机旋风分离清选系统负载和提高清选性能,该文设计了一种与旋风分离清选装置配合使用、可对油菜脱出物进行初步筛分的差速圆筒筛。分析计算了筛网与助流装置转速范围,开展了基于EDEM的性能指标正交试验,以筛分损失率与筛下物清洁率为指标,以筛网转速、助流装置转速和助流装置投影面齿数为影响因素,得出了最佳参数组合,并开展了台架及田间验证试验。仿真结果表明:最佳参数组合为筛网转速35 r/min,助流装置转速80 r/min,助流装置投影面锯齿数6个。台架验证试验表明:整机喂入量3 kg/s、脱出物喂入量为1 kg/s条件下,差速圆筒筛与旋风分离清选装置配合使用,清选系统油菜籽粒总损失率为4.83%,其中筛分损失率为3.97%,清洁率为85.7%,风机转速可降低36.9%。田间试验表明:清选系统损失率平均值为5.9%,籽粒清洁率平均值为84.4%,平均功耗为3.48 kW,差速圆筒筛作业顺畅。该研究可减少旋风分离清选负载,为油菜联合收获机清选系统的结构改进和优化提供参考。     

胡麻产量形成模拟模型研究

胡麻产量形成模型是胡麻生长模型中的重要子模型,其准确性关系到整个模型的模拟性能。本研究拟构建能较准确预测不同生产情况下胡麻的产量形成模型,为胡麻实际生产提供科学指导。模型利用2012—2013年胡麻西北主产区定西和榆中试验站不同肥料、不同播种方式、不同种植密度和不同氮磷水平的试验结果,以胡麻生理生态过程为主线,分别构建了产量构成因素法(基于品种遗传参数:单位面积蒴果数、每果粒数、粒重与水肥胁迫因子、累积光合速率)的产量形成模型和基于粒壳比法(基于粒壳比和蒴果干物质总量)的产量形成模型;利用2014—2015年试验区实测数据对模型进行较广泛验证。验证结果表明,产量构成因素法对定西地区不同肥料、不同播种方式、不同种植密度产量模拟值的RMSE平均为133.47 kg×hm~(-2),粒壳比法的RMSE平均为195.51 kg×hm~(-2);利用最小二乘法计算的决定系数R2产量构成因素法与粒壳比法分别为0.819 8和0.743 9。榆中地区12个氮磷处理水平产量构成因素法平均RMSE值为140.70 kg×hm~(-2),粒壳比法的RMSE平均为193.22 kg×hm~(-2);产量构成因素法与粒壳比法预测的产量值与观测值R2分别为0.832 9和0.805 8。结果表明,产量构成因素法对产量的模拟效果优于粒壳比法,针对不同品种不同栽培方式,把单位面积蒴果数、每果粒数与粒重作为品种遗传参数的产量构成因素法能更精确模拟胡麻的产量,具有较高的预测性和通用性。     

偏心式林果振动采收机的研制与试验

为提高林果采收效率,降低采收成本,针对中国果园矮化密植模式下机械化作业条件差的特点,设计了偏心式林果振动采收机。该机安装在电控履带车上,通过偏心块旋转产生的离心力激振树干实现林果振动采收。建立了偏心式振动采收动力学模型,得出了采收机—果树系统稳态响应振幅表达式并分析了主要影响因素。利用该采收机对核桃(新新2号)进行了采收试验,结果表明:激振频率对树干全振幅和果实采净率具有显著性影响(P=0.05),树干全振幅和果实采净率随激振频率的增大而增大,激振频率20Hz时达到最大值,分别为8.83mm和92.6%;落果和树干夹持处均未见破坏性损伤,但激振频率越大,夹持处痕迹越明显,建议控制激振频率于19～20Hz,平均采净率约达到89.5%～92.6%,而且果实和树干没有破坏性损伤。该研究为实际生产提供指导。     

刀豆脱壳机构的设计与试验

为实现刀豆的机械化脱壳,设计了一种齿形轧辊式脱壳机构。该机构利用挤压和剪切复合产生撕搓效应的原理进行脱壳,通过调整脱壳轧辊对的轴心距,可适应不同品种、形状和尺寸荚果的加工。为确定脱壳机构的最佳工作参数,在分析其结构特点和脱壳工作原理的基础上,对研制样机进行了四因素混合水平的正交试验研究。根据因素的不同搭配对脱净率和损伤率的综合影响效果,采用综合评分法得出影响指标的主次因素排列顺序为刀豆品种、双辊间隙、双辊转速、辊面材料。试验结果表明,最佳作业参数条件:刀豆品种为矮生刀豆、双辊转速为25r/min、双辊间隙为18mm、辊面材料为橡胶。研究结果可为刀豆脱壳机的整体设计与优化提供重要依据。     

湿涝胁迫对不同种质花生生长和农艺性状的影响

研究了花生营养生长末期至开花期根部淹没处理对18个不同耐涝性品种的影响.结果表明, 湿涝使多数花生品种株高降低, 单株分枝数、总果数与饱果数减少, 而果、仁生长得以促进且饱满度提高.经过湿涝处理后, 基于性状变化的品种聚类分析结果与基于产量变化的品种耐涝性分类有较高统一性(18个品种可归类为6个性状变化类型), 又有一定差异性, 即多数湿涝敏感品种的果、仁数量或重量性状不同步变化, 而经过湿涝生态压力选择选育的绝大多数耐性品种表现为株型变小, 果、仁数量或重量性状同步增长, 且饱果数率、饱果重率提高.说明耐湿涝生态育种是有成效的.在需水较多的生育期(营养生长末期至开花期), 只要有流水通过且花生植株顶部不被淹没, 湿涝的影响是有限的, 对多数耐涝品种甚至可促进果仁发育.因此, 对花生受洪涝灾害影响的评估, 应因湿涝程度、发育时期、品种耐性而异.     

Chemical Composition and Mineral Content of Common Vetch Seeds during Maturation

ABSTRACT

Common vetch (Vicia sativa L.) is an important legume cultivated for feed grain and forage in the Mediterranean and Central Asia regions. Little information is available about the changes in seed mass, chemical composition, and mineral concentration in the developing seeds of common vetch. Therefore, the objective of this experiment was to study the changes in seed mass, moisture content, fat, fiber, proteins, carbohydrates, reducing sugars, and macro- and microelements in common vetch seeds sampled at four pod developmental stages described based on pod color. Common vetch pods were harvested at four pod developmental stages: 1) full-size seed (FS), 2) greenish-yellow pods (GY), 3) yellow pods (Y), and 4) brown pods (B). Common vetch seeds attained maximum mass accumulation when pod color turned to yellow (the Y stage), which was a good indication of seed physiological maturity in common vetch. Results showed that ash, fat, fiber, protein, and carbohydrate content increased between the FS and GY stage. There was no significant change in the accumulation of these components at the Y stage as compared with the GY stage. During the desiccation phase (the Y to B stage), there was an increase in carbohydrate and reducing sugars and a decrease in proteins. Seed content (μg seed^?1) of macro- and microelements levels increased as the seed matured, reaching the maximum level by the GY stage [for phosphorus (P), sodium (Na), zinc (Zn), and manganese (Mn)], the Y stage [for copper (Cu)], and the B stage [for potassium (K) and iron (Fe)]. These results suggest that the majority of seed chemical composition was accumulated by the GY stage where farmers can harvest common vetch seed without reducing seed mass and nutrient loss. These data serve as a useful characterization of changes in chemical composition based on pod developmental stages for further studies.     

油葵收获机拨禾板式割台装置研制

针对目前油葵机械化收获存在缺少专用机械设备、籽粒损失率和破损率均较高、收获设备工作性能不可靠等问题,该研究设计了油葵联合收获机拨禾板式割台装置并介绍其结构与工作原理,建立拨禾齿的运动模型,分析拨禾机构运动特性并获取拨禾齿端点的运动轨迹。通过对拨禾齿端点运动轨迹仿真,分析拨禾板转速、机具前进速度与拨禾板圆周数量之间的变化关系;利用MATLAB软件编写程序,仿真获取相邻两拨禾齿端点的运动轨迹曲线,解决拨禾齿运动参数不合理、籽粒碰撞损失较高的难题。割台性能试验结果表明,当割台倾斜角度25°、绞龙转速150r/min、拨禾板与导板距离170 mm时,油葵花盘损失率为2.04%。进一步通过田间油葵收获正交试验和参数优化,分析油葵收获机前进速度、拨禾板转速、茎秆留茬高度的不同组合对油葵籽粒损失率及破损率的影响,利用Design-Expert获取最优参数组合。结果表明,当油葵收获机前进速度1.2 m/s、拨禾板转速240 r/min、茎秆留茬高度570 mm时,油葵籽粒损失率与破损率分别为1.90%和0.65%。研究结果可为提高油葵联合收获机的作业性能、油葵收获机的结构设计和参数优化提供参考。     

采用改进YOLOv4算法的大豆单株豆荚数检测方法

大豆单株豆荚数检测是考种的重要环节,传统方法通过人工目测的方式获取豆荚类型和数量,该方法费时费力且误差较大。该研究利用大豆单株表型测量仪采集到的表型数据,通过融合K-means聚类算法与改进的注意力机制模块,对YOLOv4目标检测算法进行了改进,使用迁移学习预训练,获取最优模型对测试集进行预测。试验结果表明,该研究模型的平均准确率为80.55%,数据扩充后准确率达到了84.37%,比育种专家目测准确率提高了0.37个百分点,若不考虑5粒荚,该研究模型的平均准确率为95.92%,比YOLOv4模型提高了10.57个百分点,具有更强的检测性能。在简单背景的摆盘豆荚检测中,该研究模型预测的平均准确率达到了99.1%,比YOLOv4模型提高了1.81个百分点,研究结果表明该模型在不同场景下的大豆豆荚检测中具有较强的泛化能力,可为大豆人工智能育种提供参考。     

Relationships of spectral traits with yield and nutritional quality of snap beans (Phaseolus vulgaris L.) in dry seasons

Four snap bean varieties (green and yellow-podded) were grown in three water supplies (regularly irrigated, deficit-irrigated and non-irrigated) in order to examine the spectral reflectance at leaf and canopy levels, leaf area index (LAI) and their relationships with the yield and nutritional quality at the University of Debrecen, Debrecen, Hungary from 2011 to 2013. Under non-irrigated condition, the plant height decreased, SPAD values were high but LAI and normalized difference vegetation index (NDVI) were low. The difference in SPAD values was higher between the varieties during flowering under non-irrigated condition and it was more pronounced during pod development using deficit irrigation. In dry years, non-irrigated condition SPAD did not correlate with the yield but during pod development it was correlated with the dry matter content of the pods. The relationship of SPAD with protein and crude fiber content of pods was strongly dependent on the cropping years. Under deficit-irrigated condition, NDVI measured during flowering and pod development correlated closely with the yield where a higher NDVI (0.85) predicted either 6 or 9.5 t ha^?1 of yield depending on the variety. Under this condition Serengeti variety with green pods was prominent based on the studied traits among the varieties.     

~(60)Coγ射线对双低甘蓝型油菜(Brassica napus L.)的辐射效应

用~(60)Coγ射线0、80、100、120、140、160krad的剂量辐射处理3个双低(低芥酸、低硫甙)甘蓝型油菜品种的干种子,从形态学、细胞学和生物化学3个方面研究了M_1代的剂量效应。结果表明,田间出苗率、成株率、产量、自交结果率、角果长度、每果粒数、自交结籽率和粗脂肪含量与剂量拟合曲线负相关,形态畸变率和染色体畸变率与剂量拟合曲线正相关,种子的芥酸和亚麻酸含量、菜饼的硫甙和蛋白质含量随着剂量的增加而呈不规则性变化。形态学效应、细胞学效应和生物化学效应之间关系密切,相关显著。3个品种的辐射敏感性顺序为中双2号>中双1号>中双3号。