Development and evaluation of a novel system for monitoring harvest labor efficiency

This paper introduces a real-time labor monitoring system (LMS) with the ability to track and record individual picker efficiency during manual harvest of specialty crops. This system utilizes existing commercial harvest equipment and integrates a digital weighing scale, RFID reader, computational unit, and a portable datalogger carried by pickers. The RFID reader, digital scale and computational unit are assembled on a common portable chassis. As pickers transfer fruit into a standard collection bin, the system reads the picker’s ID (RFID tag) and the weight of fruit. Weight data can then be transmitted wirelessly to the picker’s datalogger which records and displays the incremental and total weight of harvested fruit. An algorithm was developed in Matlab® to record, process and store the data, as well as to transmit wirelessly the weight value to the wearable datalogger. System prototypes were assembled and field-tested for accuracy and reliability during commercial harvest of sweet cherries (Prunus avium L.) in the Pacific Northwest. The LMS reliably calculated the harvest rate, picking cost, weight of harvested fruit, number of harvested buckets, range in fruit weight per bucket, and mean fruit weight per bucket, in real time. The mean harvest rate (±standard error) in a ‘Chelan’/Mazzard sweet cherry orchard trained to a steep leader architecture was 0.53 ± 0.13 kg/person/min. Harvest rate was similar for the same genotype trained to a steep leader (3 leaders) at 0.50 ± 0.10 kg/person/min and for harvest of ‘Tieton’/‘Gisela®6’ trees trained to a central leader architecture (0.53 ± 0.15 kg/person/min). When surveyed after using the LMS, every picker indicated a preference for knowing the exact weight of fruit they harvested compared with the current system of reimbursement per bucket or bin. Using the LMS, reliable data on worker efficiency can be collected with minimal interference with standard commercial practices.     

壁蜂及其在果树授粉中的应用

壁蜂(Osmia)作为果树的有效传粉昆虫,已在国内外得到了广泛的应用。目前在我国果树生产中已应用的壁蜂有5种：凹唇壁蜂(O．excavata AL．)、紫壁蜂(O．jacoti Cockerell)、角额壁蜂(O．cornifrons Radoszkowski)、壮壁蜂(O．taurs Smith)和叉壁蜂(O．pedicorns Cockerell),其中凹唇壁蜂是北方果园的主要传粉昆虫。文中详细地综述了我国现有壁蜂的分布、生物学特性及影响种群增殖的主要因素。     

意大利蜜蜂工蜂中肠发育过程中长链非编码RNA的差异表达分析

【目的】长链非编码RNA(lncRNA)在真核生物的基因表达、表观遗传和细胞周期调控等方面发挥重要功能。本研究旨在探究意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)工蜂中肠发育过程中lncRNA的表达谱及其作用。【方法】利用RNA-seq技术和链特异性建库方法对意蜂7和10日龄工蜂中肠(Am7、Am10)进行深度测序,下机的原始数据经过Perl脚本过滤得到高质量有效读段。利用bowtie工具将有效读段比对核糖体数据库,进一步利用Top Hat2软件将未比对到核糖体数据库上的数据比对到参考基因组。利用CPC和CNCI软件对转录本的编码能力进行预测。通过RT-PCR对部分lncRNA进行鉴定。利用edgeR软件进行差异表达lncRNA(DElncRNA)分析,进而预测lncRNA的上下游基因,并对上下游基因进行GO及KEGG代谢通路富集分析。联用RNAhybrid、Miranda和Target Scan软件预测DElncRNA靶向结合的mi RNA及mi RNA靶向结合的靶基因,并通过Cytoscape软件构建DElncRNAs-mi RNAs-m RNAs的调控网络。最后,通过RT-qPCR验证测序数据的可靠性。【结果】Am7和Am10的深度测序分别获得134 802 058和147 051 470条原始读段,经严格过滤分别得到134 166 157和146 293 288条有效读段;共得到3 890个DElncRNA,包括2 005个上调lncRNA与1 885个下调lncRNA。RT-PCR验证结果显示共有8个lncRNA能扩增出符合预期的目的片段,表明预测出的lncRNA真实存在。DElncRNA的上下游基因数为1 793个,它们涉及42个GO条目,包括代谢进程、发育进程、细胞进程、应激反应和免疫系统进程等;这些上下游基因还涉及251条代谢通路,包括碳代谢、嘌呤代谢和脂肪酸的生物合成等物质代谢通路,硫代谢、甲烷代谢和氧化磷酸化等能量代谢通路,Hippo信号通路、Wnt信号通路和Notch信号通路等信号通路,溶酶体、内吞作用和泛素介导的蛋白水解等细胞免疫通路,以及MAPK信号通路、Jak-STAT信号通路和NF-kappa B信号通路等体液免疫通路,上述结果表明DElncRNA在意蜂中肠发育过程中参与物质和能量代谢、细胞生命活动和免疫调控。进一步分析发现TCONS_00020918可通过调控西方蜜蜂王浆主蛋白1编码基因在意蜂工蜂中肠的营养吸收、级型分化中发挥功能。DElncRNA的调控网络分析结果显示DElncRNA与mi RNA、m RNA间存在复杂的调控关系,部分DElncRNA处于调控网络的中心位置且能靶向结合较多的mi RNA,也有部分mi RNA可被多个DElncRNA共同靶向,表明这些DElncRNA可能在中肠发育中发挥重要作用。随机挑取5个DElncRNA进行RT-qPCR验证,结果显示它们的表达量变化趋势与测序结果一致,证实了本研究测序数据的可靠性。【结论】差异表达长链非编码RNA(DElncRNA)广泛参与意蜂工蜂中肠的新陈代谢、细胞活动和免疫调控并作为竞争性内源RNA(ce RNA)发挥作用,研究结果为关键lncRNA的筛选和功能研究提供了必要的数据支持。     

Key minerals influencing apple quality in Chinese orchard identified by nutritional diagnosis of leaf and soil analysis

We investigated the correlation between leaf/soil minerals and fruit quality in apple trees grown in orchards,with the ultimate goal of improving the latter.Leaf mineral nutrients;soil nutrients in the 0-20,20-40,and 40-60 cm layers;and fruit quality traits in 32 apple orchards in China were monitored for 2 years.Significant factors associated with fruit quality were identified via correlation analysis.An analysis of leaf data revealed that leaf nitrogen(N) and leaf magnesium(Mg) levels were extremely high in 75 and 89%of the orchards,respectively.In the Bohai Gulf region,94%of the orchards showed significantly higher values than the standard.The soil pH values of the orchards in eastern China like eastern Shandong or Liaoning were lower than 7.0,while the pH values in the Loess Plateau of northwestern China like Shaanxi were much higher than 7.Soil alkali-hydrolyzable N levels in 47%of the orchards were lower than the optimal level of 70 mg kg~(-1).Generally,the soil alkali-hydrolyzable N levels of orchards in the Bohai Gulf region were significantly higher than those in the Loess Plateau region.The available P levels in the orchards of the Bohai Gulf region were up to three times higher than those of the Loess Plateau region.However,although the available potassium(K) in most orchards was sufficient(51.39-309.94 mg kg~(-1)),leaf K content in 73%of the orchards was low,possibly due to fruit bagging or fruit overload.Approximately 63%of the orchards in Shandong and 29%of the orchards in Shannxi showed leaf Fe deficiencies.In the Loess Plateau,most orchards showed high leaf Ca levels,a strong correlation was observed between leaf and soil phosphorus/potassium(P/K)content and fruit organic acid content.The amounts of fruit soluble sugar or fructose were positively correlated with soil calcium/potassium(Ca/K) levels and leaf calcium/boron(Ca/B) levels in most orchards.The excessive leaf N levels caused by the extensive application of N fertilizers had a negative effect on fruit quality in most apple orchards in China.P,K,Ca,and B were key minerals associated with fruit quality.     

柑橘大实蝇对柑橘品种的选择及复杂环境的响应

2013年在麻阳县的混栽橘园调查了不同柑橘品种的柑橘大实蝇为害情况,同时在永顺县的橘园研究了柑橘大实蝇为害与周边环境的关系.结果表明,柑橘大实蝇对不同柑橘品种的产卵喜好程度为脐橙＞蜜橘＞冰糖橙＞椪柑,对脐橙的最早为害时间为6月19日左右,温州蜜柑和冰糖橙为6月25日左右,椪柑为7月19日左右;冰糖橙和椪柑的假产卵果比例较大,其果实硬度稍大于其他品种;周边有高大松树和其他灌木的橘园虫果率发生严重,而离高大松树和其他灌木距离超过100m的橘园虫果率较轻.     

平原农区果农间作种植模式研究

1993～1997年在昌吉市、米泉县试验、示范果园及昌吉州其它县大田果园进行了调查研究,提出了适宜于昌吉州六县二市自然条件的种植模式,即:果树林带走向以东西向为宜,采用斜沟栽植,株距3～4 m,行距4 m.果树前3～4年,适宜间作,间作以棉花最好,打瓜次之,匍匐果树采用匍匐扇形修剪技术.这种模式可在果园第二年收回全部投入,并有较好的经济效益.     

生物活性素对富士苹果园土壤氮素利用及苹果生长发育的影响

为提高苹果生产中肥料利用效率以及解决大量施肥造成树体旺长、不易成花和果品品质下降的问题，本研究利用自制的生物活性素复合制剂，于2017—2019年在陕西省延安市选择正常管理下的4个不同树龄的红富士果园，采用常规施肥(对照)和增施生物活性素处理，从土壤理化性状、树体生长发育和果实品质等方面，去探究生物活性素对果园氮素利用及红富士苹果生长发育的影响。结果表明:1)经生物活性素处理后，土壤全氮含量提高4.69%~51.35%，其中幼龄树果园中提高效果更为明显；2)处理后幼龄树的花芽数量连年增加，平均增加58.42%，成花树的比例平均提高22%；3)4个参试果园中果实产量均有提高，果实香气普遍提高；4)肥料偏生产力在3个果园中平均提高11.32%，总体呈增加趋势。施用生物活性素，对幼龄树可促进早花早果，对成龄树有一定增产提质的作用。综合来看，生物活性素的施用是黄土高原地区红富士苹果高效利用肥料及高产优质生产的有效措施。     

微生物肥料在果树生产中的应用与展望

为推动微生物肥料在果树生产中的应用,实现果园优质高效和可持续生产,笔者总结了国内报道的有关微生物肥料研究与应用的文献资料,介绍了微生物肥料概念和分类,概述了微生物肥料在果树上的效应研究,展望了微生物肥料在果树生产上的应用前景,建议今后果园应大力推广应用微生物肥料。     

我国果业发展中存在的问题及对策

我国一些主要果区出现了果农连年歉收、砍树毁园的情况,笔者就此针对我国果业发展中存在的问题及相应对策进行了阐述.     

桃小食心虫Carposina niponensis防治技术研究

 本文报道了桃小食心虫在云南大理地区的发生及为害:以年生1代为主,第1代成虫出现在雨季开始(6月份)的第10～12天;亦有少量第2代成虫出现在8月上旬。幼虫能危害苹果、梨等多种水果。第1代成虫开始产卵,当卵果率达1～2%时是化学防治的最适期。防治试验结果表明对苹果和梨的防效分别为90%以上和83.1%。该项预测及防治方法对水果增产有一定效果。     

新疆林果基地防护林防护效应研究

[目的]针对新疆林果基地的防护林配置结构和防护效应进行研究,为提高新疆林果基地建设质量和效益及保证农民持续增收提供科学依据.[方法]对新疆林果基地的防护林带3~21 H范围有效防护距离、结构以及林网防护效应进行调查研究,观测林果防护林不同林龄、林网带宽、林带配置结构及林带距离对果园的防护效应.[结果]林果防护林对果园的防护效应在一定范围内随着林龄的增长而下降;宽带的防护作用强于窄带;随着网格的两条主林带间隔距离减少,林果防护林防护效率增加;在一定范围内,果树靠林带越近,受害越轻,但当超过防护林最大防护距离时,果枝数便会下降,冻害大面积发生.[结论]合理确定防护林最大防护距离,优化林果防护林配置结构,改造原有农田防护林“窄林带,小网格”防护林结构体系,进一步缩减网格面积,加强防护力度,并利用林带胁地种植苜蓿等饲草,建立新型的林果基地防护林林网,有利于降低果树灾害率及增加经济效盖.     

用花铁含量作为苹果和桃缺铁诊断指标的研究

为了有效防治果树缺铁黄叶病，本研究对山东肥城市肥桃主栽区的25个桃园130棵桃树和泰安、德州、烟台3地区的18个苹果园263株苹果树进行了分析测定。结果表明，桃和苹果盛花期花全铁含量和变幅显著高于5－6月、7－8月、10月叶片。桃树花全铁含量与5月、10月桃树叶片全铁和叶绿素之间密切相关，但与7月叶片全铁和叶绿素含量之间相关性不高。同时，桃花活性铁与5月10月桃叶片活性铁含量相关性较高，但与7月叶片相关性不高。苹果花全铁含量与5－6月，7－8月和10月叶片全铁和叶绿素含量之间均密切相关。初步表明用苹果和桃花全铁含量更容易区分正常果树和缺铁果树，能更好地预测果树生长早期铁营养状况和及早采取相应的防治措施，可以作为果要对缺铁诊断指标。     

果园高位自动调平作业平台设计及仿真

  目的  我国果园机械化程度低,尤其缺少丘陵山地果园的机械,目前果园疏花疏果、套袋、采摘等繁重工作主要依靠人工架梯完成。设计一款适用于丘陵山区苹果园的高位自动调平平台,可以提高果园采收机械的采收效率、安全性和稳定性。  方法  根据果园地形特点和果树高度确定平台设计要求和调平方式,确定俯仰、侧倾不同部分尺寸关系,液压缸所需推力、平台角度和液压缸位移量的关系;建立平台控制系统数学模型,使用增量式PID控制器,以不同干扰信号在Simulink中仿真控制调平性能;在Adams中设计极限倾翻坡度实验,平台在不同姿态、不同升降高度和不同载质量情况下仿真验证其安全性。  结果  建立各部分的数学关系,确定各部分基本尺寸,从而建立了平台三维模型。在控制系统仿真中,俯仰、侧倾控制系统在阶跃干扰信号下能使工作台很快回到水平位置,调平时间分别为1.6、2.1 s,超调量均为0;俯仰、侧倾控制系统在正弦干扰信号下能使工作台始终保持在0°附近,波动范围分别在0.15°、0.19°内。平台极限倾翻坡度仿真实验表明平台的倾翻稳定性随着举升高度和载质量的增加而降低,相比无调平时,有调平时的最小极限倾翻坡度增加了24.77%,平台安全性明显提高。  结论  设计的果园高位自动调平平台能够在不同干扰下始终保持水平,具有较好的抗倾翻能力,安全可靠,能够满足丘陵山地果园的使用需求。      

果树观赏的多样性与开发应用

果树不仅能生产具有经济价值的产品,也是园林绿化和游区景观营造中不可缺少的树种.果树具有物种、生态、观赏和园林用途的多样性,利用丰富的果树树种资源的色、香、形态、季相变化可营造风景林,丰富城市绿地景观,建造观光果园,促进乡村旅游开发.     

仿生无损吸取式苹果采摘装置的设计与试验

为解决苹果在采摘过程中机械化程度低的问题,根据人手采摘苹果的机理,借鉴章鱼吸盘吸附猎物的方法,研制一种仿生无损吸取式苹果采摘装置。该装置主要由气吸式末端执行器、摆位支撑机构、送果机构、实时在线采摘监控系统以及计重系统等组成。对采摘装置的关键部件进行有限元静力学强度分析和动力学模态分析,以确保设计方案的合理性。模拟采摘和吸取损伤试验结果表明:1)该苹果采摘装置可以采摘3 m高度以下,直径60～90 mm、果梗直径3.3～4.8 mm的苹果。2)该苹果采摘装置采用3关节万向节的气吸式末端执行器便于调整转动,在苹果采摘过程中可以调整末端执行器的采摘位姿与果实的生长姿态保持一致,并避开树叶、树枝造成的障碍,从而以最优位置和最佳角度实现采摘。3)对同一批次大小、质量相近,表面完好的30个苹果进行吸取损伤试验,吸盘吸力不会对苹果表皮造成损伤;对放置了7 d的试验苹果削皮处理后也未发现其内部果肉组织有损伤情况。     

紫花苕子在上杭县山地果园引种试验总结

上杭县常年果树种植面积保持在0.67万公顷以上,并以丘陵山地为主,红壤淋溶特性明显,土壤普遍瘠薄,培肥果园地力提高果树产量和品质尤为重要。为丰富山地果园绿肥品种,通过引种观察及播种密度试验,结果显示,光叶紫花苕子在上杭县山地种植表现为生长适应性良好,综合生物学性状好,具有较强的耐寒性、耐瘠性及抑制杂草的能力,具有较好的地力培肥、抑草保墒效果,11月至次年1月均可播种,可维持果园春季至7月底无需清除杂草措施,盛花期每667m2鲜草产量1800kg以上,每667m2播种量4-5kg较为适中。     

利用性诱剂监测新疆果树食心害虫的消长动态

[目的]梨小食心虫、桃小食心虫和苹果蠢蛾是新疆果树的主要害虫.研究利用性诱剂监测这3种食心害虫在南北疆不同果园的消长动态,分析其世代发生规律,为梨小食心虫、桃小食心虫和苹果蠢蛾的害虫防治工作提供依据.[方法]利用性诱剂对梨小食心虫、桃小食心虫和苹果蠢蛾开展检测预报.[结果]2009年,梨小食心虫和桃小食心虫年在轮台地区和石河子地区一年分别发生5代、4代.苹果蠢蛾在轮台地区一年发生4代,在石河子地区有少量的出现.在不同地区的不同果园内,诱集到的梨小食心虫、桃小食心虫和苹果蠹蛾是不同的.[结论]果树混栽的果园内,梨小食心虫、桃小食心虫和苹果蠢蛾的发生程度较严重.梨小食心虫、桃小食心虫、苹果蠢蛾存在着世代重叠现象,化学防治的重点应放在第一代幼虫上.     

水果中型采摘器的机械结构设计与分析

目前,水果采摘多为人工作业,约占整个产业工作量的40%,人工成本过大,同时存在安全隐患。设计了一种水果中型采摘器,该采摘装置利用平台电机带动轮胎移动,抓手通过电机带动其旋转进行抓取。通过有限元分析零件力学结构的强度以及合理性,得出了可行的通道掉落式水果采摘装置设计方案。该设计符合相关规范、合理可行、操作简便、成本较低,有效降低了水果采摘的危险性,为实现辅助果农进行平地水果采摘奠定基础,并对降低果农劳动强度、保证果品及时采收、提升果品质量等具有非常重要的意义。     

不同产量水平苹果园氮磷钾营养特点研究

【目的】获得不同产量水平苹果园土壤与植株叶片、果实氮磷钾营养特点。【方法】将10年生红富士/平邑甜茶苹果园按产量水平分为4类，1997～2000年连续4年定期采集土壤与植株样品进行测定分析，并从2001年开始对4类果园进行不同施肥量试验。【结果】随产量水平提高，土壤碱解氮、有效磷、速效钾均呈增高趋势，反映了增加土壤养分供应能力对提高产量水平具有重要作用，但在同一产量水平上，这3项指标测定值变化幅度大，且与产量的相关系数较低。高产园植株叶片一般表现出较高的全氮、全磷含量，较低的全钾含量，果实则表现为较高的全氮含量，较低的全磷含量，全钾含量变化不大，其中高产园叶片全钾含量下降最显著，在土壤有效钾含量较高的条件下，高产园叶片全钾含量并不高，并且叶钾与土壤速效钾的相关性较差，此时叶钾主要受产量的影响，随产量的上升而下降。不同产量水平果园施肥反应存在差异，各类果园增施磷肥均未表现出增产效果，增施钾肥均有增产效果，仅中低产园对增施氮肥表现出增产效果。【结论】根据目标产量确定施肥量时，要根据土壤有效养分含量对施肥量进行调整；根据叶分析结果判断植株钾素营养状况时应考虑产量对钾素吸收分配的影响。     

李实蜂综合防治技术

随着李树栽培年限的延长和盛果期面积的迅速扩大,李实蜂为害日趋严重,给生产造成了严重经济损失。因此,防治李实蜂应从其发生规律和生活习性入手,确定适宜的防治时期,结合受害果园的实际情况,综合运用化学、物理、手工、农业等多项防治措施。