条状组培苗负压拾取手设计与试验

目前,组培苗移植设备中针对组培苗抓取主要采用尺寸定位方式夹持,夹持手结构复杂,占用空间大,且对幼嫩的组培苗会有一定的损伤,影响后期成活率。为克服以上问题,该研究设计了一基于负压吸附的力定位单株条状组培苗拾取手,并对负压拾取手吸嘴内腔体,吸嘴材料及吸嘴口尺寸进行了设计。该论文对吸嘴内腔体形式采用CFD(computational fluid dynamic)软件进行了仿真分析,并通过拾取对比试验验证,确定吸嘴内腔体采用变形腔体结构为宜;对吸嘴材料及吸嘴口尺寸进行正交试验、单因素试验及交互作用试验,试验结果表明在组培苗吸嘴采用厚度为0.5 mm,内径为6 mm硅胶管,吸嘴口处长圆形半径为0.7 mm,吸嘴口唇高为1.5 mm的组合下,拾取手吸嘴对苗径在1.2~2.0 mm范围内的单株条状组培苗拾取效果稳定。在较优组合条件下,整体性能试验证明组培苗负压拾取手拾取系统吸附成功率可达到98%,能够满足下一步的移植插入作业要求。     

嫁接幼苗正压气流导向方法及参数优化

负压吸附把持手具有对幼苗苗径变化适应性强、减少幼苗把持损伤的优点,但其难以实现对弯曲幼苗的自动吸附把持。针对上述问题,该研究提出了一种利用正压气流对弯曲幼苗进行导向的作业方法。以常见嫁接用黄瓜幼苗为代表进行研究,考察正压气流对纤细幼苗导向效果。首先进行了弯曲应力测定,结果表明,对于长轴平均直径为(1.82±0.07)mm、短轴平均直径为(1.47±0.02)mm的黄瓜幼苗在10 mm长度上矫正5 mm弯曲偏差时所需最大弯曲力平均值为(0.082±0.005)N;针对黄瓜幼苗进行了单管正压气流导向试验并进行高速摄影记录,结果表明,当正压气管内径为4 mm,负压把持手吸嘴口与正压气管口间距为25~30 mm,导向气压为0.3 MPa时,导向成功率为93.3%;为改善导向效果,对黄瓜幼苗进行双管正压气流导向试验,结果表明,在正压气管内径4 mm条件下,当负压把持手吸嘴口与正压气管口间距为20~25mm、导向气压为0.3 MPa时,黄瓜幼苗导向成功率为100%。该研究结果可为基于气力导向方法的幼苗把持作业提供技术参考。     

基于视觉伺服的蝴蝶兰种苗切割系统设计与试验

蝴蝶兰种苗自动化切割可降低组培苗染病几率,提高种苗品质。为实现蝴蝶兰种苗自动化切割,该研究针对种苗结构特性提出基于拟合直线的切点定位方法,并配合切割方法设计了弹性切割末端,搭建了基于视觉伺服的蝴蝶兰种苗切割系统。首先,采用深度学习模型对采集到的图像进行目标检测;然后,根据检测结果使用基于几何规则的切割点定位算法计算切点;最后,将切割坐标传输给切割执行机构完成切割作业。目标检测试验中,ShuffleNet v2-YOLOv5模型检测精度达96.7%,权重文件大小1.3 MB,平均检测时间0.026 s。种苗切割试验中,切割合格率高于86%,单株平均切割时间小于18 s。该系统能有效完成蝴蝶兰种苗切割任务,为蝴蝶兰组培苗自动化生产提供新思路。     

大蒜果秧分离试验装置的设计与测试

为提高大蒜联合收获果秧分离作业性能,解决果秧分离过程中留茎长、伤损率高等问题,该文研制了一种大蒜联合收获果秧分离试验装置,该试验装置由夹持输送装置、排序-对齐装置、切割装置、机架等组成,能够完成大蒜的夹持、排序、对齐、切割分离等工序的作业。并进行了大蒜果秧分离试验台作业参数优选试验,得出最优组合参数为夹持高度190 mm,夹持角度79o,主夹持链速度1.06 m/s,此时大蒜的平均留茎长度为37.56 mm,伤损率为2.33%,满足大蒜果秧分离作业质量的要求。该研究可为大蒜联合收获果秧分离机构的研发提供参考。     

青菜头缩短茎滑切刀研制

青菜头机械化收获水平低下是制约青菜头产业发展的重要原因之一。为解决青菜头机械化收获过程中缩短茎切割难度大和农机与农艺融合程度低等问题,该研究提出了一款滑切式青菜头收获机并对其滑切刀作业参数进行分析与试验。首先,基于青菜头收获农艺要求阐述青菜头收获机整机及其切根装置的结构及工作原理,根据受力分析确定滑切刀安装方式。然后,对紫色土壤和滑切刀的接触参数进行标定并基于EDEM建立土壤-滑切刀互作模型,仿真分析不同作业速度、刀具夹角对滑切刀作业阻力的影响。结果表明:1)相同速度下,滑切刀交叉夹角与作业阻力负相关;2)相同滑切刀角度下,滑切刀作业阻力与作业速度正相关。以滑切刀切削阻力为评价指标,作业速度、刀具夹角、切割距离为影响因素进行切割试验并对试验参数进行优化,结果表明:滑切刀作业速度与切削阻力呈正相关,切割距离与切削阻力呈负相关,刀具夹角从60°到120°,切削阻力先减小再增大。影响切削阻力大小的主次因素顺序为作业速度、刀具夹角和切割距离。优化圆整后的滑切刀作业速度为0.1 m/s,刀具夹角65°,切割距离20 mm,3次重复试验得到的切削阻力依次为141.24、156.32和150.65 ...     

甘薯茎尖收获机研制

为填补中国菜用甘薯茎尖机械化收获技术空白,该文研制了菜用甘薯茎尖收获机。在分析整机机械结构基础上详细介绍了菜用甘薯茎尖收获机工作原理,开展了切割装置、拨禾装置、输送装置和收集装置等关键部件设计。为了提高茎尖完整率,降低漏收率和留茬高度,提升菜用甘薯茎尖收获机收获作业质量,在单因素试验基础上利用Box-Benhnken的中心组合试验方法对菜用甘薯茎尖收获机的工作参数进行试验研究,以前进速度、拨禾轮转速以及往复割刀线速度进行三因素三水平二次回归正交试验设计。建立了响应面模型,研究并分析了各因素对于机器作业质量影响,最后实现对工作参数的优化。试验结果显示:各因素对茎尖完整率影响显著顺序为拨禾轮转速往复割刀线速度前进速度;各因素对漏收率影响显著顺序为前进速度往复割刀线速度拨禾轮转速;各因素对留茬高度影响显著顺序为拨禾轮转速前进速度往复割刀线速度;田间试验数据显示:最优工作参数组合是前进速度为0.38 m/s,拨禾轮转速为26 r/min,往复割刀线速度为0.60 m/s,此时茎尖完整率为97.10%,漏收率为12.11%,留茬高度为62.09 mm,与理论优化值对比误差控制在了5%范围内。相较于单个人工采摘效率仅为0.001 hm2/h,本机作业效率一般为0.1 hm2/h,作业效果较人工有明显提升,较好地满足菜用甘薯机械化收获要求。研究结果可为今后中国菜用甘薯茎尖收获装备发展提供了有力支撑和理论基础。     

西兰花选择性采收作业平台识别切割装置设计与试验

针对当前人工采收西兰花存在季节性劳动力需求强、劳动强度大以及成本高等问题，该研究基于西兰花的农艺特性与形态特征设计了一种西兰花选择性采收作业平台，旨在能够实现对西兰花的自主识别切割作业。首先，该平台采用“识别-采收”一体化作业模式，通过对采收作业平台的关键部件进行设计与选型，建立了西兰花的视觉识别系统和定心切割机构。其次，根据西兰花茎秆与割刀之间的相互作用关系，采用对数螺线作为切割曲线设计了一种等滑切角割刀，确定了割刀滑切角40o、切割半径135 mm、割刀长度260 mm等关键切割参数。根据西兰花茎秆的材料属性参数，基于ANSYS Workbench/LS-DYNA软件对茎秆切割过程进行显式动力学仿真分析，以割刀刃角和转速为控制因子，以最大切割力为试验指标，利用正交试验优化设计，确定了茎秆切割过程的最优参数组合为割刀刃角20°、转速1 rad/s，在此参数下最大切割力为725.82 N，切割质量较优。最后，对采收作业平台进行性能试验，结果表明视觉系统能够有效识别自然环境下的成熟西兰花植株，检测效果良好；定心切割机构可快速平稳的切入并切断西兰花茎秆，切断表面平整光滑；采收作业平台整体漏收率在10%以下、检测准确率为90%、切茎合格率为88.9%，可满足西兰花选择性采收的作业需求。本研究可为西兰花选择性采收作业装备的设计开发提供理论参考和实际借鉴。     

温室水培叶菜高速稀植机构设计与试验

温室水培叶菜幼苗种植需将钵苗从穴盘移栽至栽培槽中,传统人工作业劳动强度大、效率低,而通过移栽机自动化作业效率高、质量好。该研究设计了一种多移植手的穴盘取苗高速稀植移栽机构,可实现穴盘内成排取苗和栽培槽变间距并行植苗作业。高速稀植移栽机采用受拉缓冲带串接针爪式多移植手减缓变间距栽植过程中的不等速冲击,通过油压缓冲器减缓多移植手纵横向高速移动在末端位置的冲击。在移植手结构和叶菜钵苗状况确定的情况下,对稀植作业过程中多移植手间的受拉缓冲带弹性系数K、水平方向平均速度v_1、水平运动末端油压缓冲器吸收能量N_1、垂直方向平均速度v_2和垂直运动末端油压缓冲器吸收能量N_2这5个因素进行正交试验。结果表明,水平方向的平均速度v_1和水平运动末端油压缓冲器吸收能量N_1间的耦合关系和缓冲带弹性系数K对高速稀植过程的移栽成功率影响较大,多移植手机构最优参数组合为K为0.128 N/m、v_1为0.49 m/s、v_2为0.74 m/s、N_1为6 J,N_2为15 J,此时移栽效率为3 956株/h,植苗成功率为96.7%,满足高效稀植的作业需求。     

苎麻茎秆台架切割试验与分析

为了给苎麻收割机的研制提供切割理论基础,该文进行了苎麻茎秆切割参数的试验研究。该文利用自行设计的试验台架进行苎麻茎秆的切割试验,研究往复式单动刀及双动刀切割器不同刀片几何参数(刀片长度、刀刃类型)、不同切割线速度和不同茎秆喂入速度对切割性能(切割功耗、切割质量和综合评分值)的影响。根据各个因素特点,论文采用多因素正交试验的方法确立两水平因素(刀刃类型、刀片长度和动刀组数)的最优水平组合,然后固定两水平因素的最优水平组合,以切割线速度和茎秆喂入速度为试验因素进行二次回归正交旋转设计试验来获得因素的最佳参数。根据多因素正交试验结果,采用往复式双动刀切割器,选用锯齿刃长刀片(120 mm)为最优水平组合。根据二次回归正交旋转设计试验结果,当切割线速度为0.878 9 m/s、茎秆喂入速度为0.862 4 m/s时,单位长度割幅切割功率最小,为281.408 4 W;当切割线速度为1.161 4 m/s、茎秆喂入速度为0.711 7 m/s时,单位面积切割失败株数最少,为5.691 1株;当切割线速度为1.092 0 m/s、茎秆喂入速度为0.722 9 m/s时,评分值最高,为86.7180分。综合试验结果,苎麻切割试验理论最佳水平组合为:切割线速度1.092 0 m/s、茎秆喂入速度0.722 9 m/s,采用往复式双动刀切割器,选用锯齿刃长刀片(120 mm),此时单位长度割幅切割功率为318.814 5 W,单位面积切割失败株数为6.006 4株。研究结果为后续苎麻收割机切割部件的研制以及切割行走速比的选择提供了基础理论数据。     

马铃薯脱毒效果与茎尖大小的关系

以鄂马铃薯3号、米拉和川芋4号为材料,研究了不同品种脱毒效果与茎尖大小的关系。试验结果表明,剥离茎尖大小与成活率及成苗率呈显著正相关,与PVX、PVY、PVS等病毒脱除效果呈负相关;而在不同等级大小的茎尖中,PLRV脱除率均达100%。但为保证成活率,同时兼顾脱毒效果,剥离茎尖长度为0.1～0.3mm并带1～2个叶原基的茎尖较好。     

CO_2气体在植物组培中的应用及前景

本文就植物对CO2 的利用、保护地与组织培养环境中CO2 浓度的变化及其对植株的影响、组织培养中CO2 的施用方法与技术进行了概述 ,指出在组织培养中施用CO2 存在的问题 ,并对其应用前景进行了展望     

牡丹组织培养研究进展

本文从牡丹组织培养对品种、外植体的选择、基本培养基类型、生长调节物质选择和组培苗的移栽等方面论述了牡丹组织培养的研究现状。牡丹的组织培养中,外植体多采用胚、腋芽、顶芽、茎尖、幼叶、叶柄和土芽(地下芽)等,并且培养经过低温诱导后的鳞芽,可显著提高萌发率;在愈伤组织诱导试验中,选择分化程度较低的材料(如土芽),容易脱分化,获得愈伤组织;在牡丹的增殖培养中,6-BA起到了不可或缺的作用;生根培养中常使用的生长调节物质有IBA、NAA和IAA。此外,还探讨了牡丹组织培养研究中存在的问题,以及未来的研究和发展方向。     

猪 前 体 脂 肪 细 胞 的 原 代 培 养

建立猪前体脂肪细胞原代培养方法，研究猪脂肪组织增生的生物学特征。选用出生7d的仔猪脂肪组织，采用原代消化细胞培养法培养出棱形细胞，该细胞成分均一、生长旺盛和充脂率高。经形态学动态变化观察、MTT比色法、生长曲线及油红O染色提取法测定，证明是功能活跃的前体脂肪细胞，并在体外重现了其增殖的全过程。     

LaCl3对桑树组培苗生长与分化的影响

本试验目的是通过研究不同浓度的稀土化合物(LaCl3)对桑树组培苗生长分化以及生根的影响,确定培养基中加入LaCl3的浓度。在前人研究稀土元素对植物生理生化影响的基础上,本试验将不同浓度稀土化合物(LaCl3)添加于桑树组培苗分化与生根培养基中,研究其对桑树组培苗生长与分化的影响。结果表明,低浓度的LaCl3（40 mg/L）能促进桑树组培苗的生长与分化,株高、生芽数、生根率、根长和根重都显著高于对照及其他浓度处理;分化芽数、株高及生根率分别比对照高84.2%、63.5%、12.5%。同时还能提高叶绿素含量,其中叶绿素a含量为对照的2.06倍;叶绿素b含量为对照的1.64倍;以及改变光合色素比例,提高过氧化物酶活性。高浓度LaCl3（60～80 mg/L）的促进作用减小甚至抑制桑树组培苗的生长。说明本试验条件下,有利于桑树组培苗分化及生根的LaCl3最佳浓度为40 mg/L。     

仔猪睾丸组织块生精细胞体外培养及鉴定初报

目的：建立仔猪睾丸组织块生精细胞爬片体外培养模型。方法：应用溴脱氧核苷尿嘧啶(5＇-Bromo-2＇-deoxyuridine, BrdU)免疫荧光技术检测生精细胞体外增殖分化情况；采用HE染色鉴定体外培养生精细胞分化程度。结果：结果表明体外培养第3天支持细胞开始游出睾丸组织块并贴壁；体外培养第4～8天睾丸组织块周围可见生精细胞，但未见明显增殖分化情况；体外培养第9～20天可明显观察到生精细胞增殖分化，间桥连接(gap junction)的生精细胞集落呈葡萄串或串珠状，并有精子细胞形成。结论：本培养体系能够提供睾丸组织块生精细胞增殖分化所需要的条件，在没有添加睾酮的情况下能够使非精子细胞分化为精子细胞。     

木薯良种"GR911"的组织培养

以"GR911"木薯的腋芽为外植体,研究木薯的组织培养技术。结果表明,在所设计的方案中,MS 6-BA 1.0 mg/L是较适合的初代诱导培养基;MS 6-BA 1.5 mg/L是较适合的增殖继代培养基;1/2 MS NAA 0.1 mg/L是较好的生根培养基。     

利用组织培养技术提取甘草黄酮

本研究筛选了两种能快速诱导甘草疯长型愈伤组织的培养基MS5和MS7,用微波法提取甘草愈伤组织和野生甘草根中总黄酮。测定结果显示：三年生野生型胀果甘草根中总黄酮的含量约为6.02%,培养3~4周的胀果甘草愈伤组织中总黄酮的含量约为1.1%。结果表明：组织培养生产黄酮在生产效率、工厂化生产、避免季节限制、保护野生甘草资源及实际应用中更具优势。本研究可为从甘草中提取总黄酮提供一条可借鉴的途径。     

基于机器视觉的白掌组培苗在线分级方法

白掌在观叶类花卉中占有很大比例,其育苗多采用组织栽培法,且组培苗生产具有规模化。为提高成苗出苗品质,需要在组培苗炼苗前对其分级,而目前常用分级法不能有效解决自然状态下水平放置的白掌组培苗存在的叶片扭曲和重叠问题,因此该文提出一种基于机器视觉实现白掌组培苗在线分级的方法,通过对自然状态下水平放置的白掌组培苗的叶片面积、苗高、地径以及投影面积的分析,得到其投影面积与叶片面积呈线性关系,相关度为0.9344;投影面积与地径呈多项式函数关系,相关性为0.9067,故确定组培苗投影面积和苗高为实际生产中的分级指标。该文采用基于颜色模板匹配算法测量组培苗投影面积,得到的叶片面积和地径与实际叶片面积和地径的变异系数相对误差分别为0.35%和7.95%;利用最小外接矩形法(MBR,minimum bounding rectangle)测量苗高,得到的苗高和实际苗高变异系数相对误差为1.44%。通过整机分级试验发现在输送间距为0.25 m,输送速度为0.5 m/s,分级级别为3级的条件下,该分级装置的分级成功率可达96%,对应生产率为7 200株/h。     

植物抗菌组培中抗菌剂应用的研究方法

本文以自行研发抗菌剂组合为例介绍抗菌组培（也称开放组培）中抗菌剂应用的研究方法。该抗菌剂与MS培养基组分、植物生长调节物质有较好相容性。抗菌剂使用的推荐浓度依具体情况而异,一定的培养基分装量,培养瓶容积越大,抗菌剂的剂量也越大,夏天使用剂量比冬天高得多,培养基添加生香蕉泥,抗菌剂使用量大幅增加。该抗菌剂对油麦菜种子萌发生长、苋菜和蝴蝶兰不定芽壮苗生根、紫花苜蓿体细胞胚的壮苗生根没有明显抑制作用。本文还就抗菌组培的概念、影响抗菌剂使用适宜浓度的因素、抗菌组培在植物组培不同阶段的效用和将来研究方向等问题进行讨论。