膜下滴灌旱作水稻播种机排种器参数的优化

【目的】为提高膜下滴管旱作水稻播种质量,该文分析了膜下滴灌旱作水稻播种机排种器结构和工作原理,并通过试验研究了排种器工作参数和结构参数对播种质量的影响.【方法】以播种机前进速度、容种腔长度和种面高度为影响因素,采用二次正交旋转组合的试验方法,建立各因素与穴粒数合格率的数学模型,分析各因素对穴粒数合格率的影响规律.【结果】各因素对穴粒数合格率影响程度由高到低依次为:播种机前进速度、种面高度和容种腔长度.在前进速度为3.6km/h,容种腔长度为14mm,种面高度为100mm的条件下,排种器穴粒数合格率(6~8粒)最优94.47%.【结论】研究成果可以为膜下滴灌旱作水稻播种机排种器的应用和推广提供了技术参考.     

小区播种机充种装置工作性能试验

为提高小区播种作业各排种环节的排种性能,以小区播种机充种装置为研究对象,采用通用旋转组合试验设计方案,研究小区播种机前进速度v、充种装置转动速度ω、充种装置锥体母线长度l和充种装置锥体底角角度α,对油菜和小麦种子充种均匀性变异系数的影响。通过DPS 7.05数据处理系统获得了4个试验因素对油菜、小麦种子充种均匀性变异系数的影响回归方程,确定了各因素的影响顺序:1)油菜种子,充种装置锥体母线长度>充种装置锥体底角角度>小区播种机前进速度>充种装置转动速度;2)小麦种子,充种装置锥体底角角度>充种装置锥体母线长度>充种装置转动速度>小区播种机前进速度。确定了针对油菜、小麦种子的充种装置结构及工作环境的最佳参数,即小区播种机前进速度0.4 m/s、充种装置转动速度0.25 rad/s、充种装置锥体母线长度0.1 m、充种装置锥体底角角度50°;在最佳参数条件下,油菜和小麦种子播量分别为5和180 g时,充种装置最适合育种试验的长度为10 m,充种均匀性变异系数分别为5.68%和7.85%。     

气吹式三七精密排种器充填性能的仿真与试验

【目的】为了满足三七Panax notoginseng的机械化种植需求,减少机械式清种过程中对种子造成的损伤,设计了一种适用于播种三七种子的气吹式精密排种器。【方法】确定了排种器的主要结构参数,并建立了清种过程中的力学模型。通过建立排种器内部流场模型,运用Fluent软件对不同清种风压条件下流场进行仿真分析,验证了清种风压范围。为了检验仿真确定的风压范围的可行性并寻求最佳工作参数组合,选取合格指数、漏播指数和重播指数作为试验指标,作业速度、种层高度、清种风压作为试验影响因素,采用正交试验方法,对排种器进行了台架试验研究。【结果】最优参数组合:作业速度为0.6 m/s、种层高度为90 mm、清种风压为0.5 kPa,此时试验合格指数为90.48,漏播指数为4.24,重播指数为5.28。【结论】该气吹式排种器能够满足三七的播种要求,为进行排种器的田间试验提供了参考。通过试验结果与之前仿真分析的过程对比,清种风压变化对于排种器充填性能的影响一致,验证了利用Fluent模拟确定清种风压的可行性。     

三七育苗播种覆土镇压装置的研究设计与试验

【目的】为提高三七育苗品质,针对槽式三七育苗播种行株距小、播深浅的特殊农艺要求,设计一种集覆土、镇压功能为一体的密集型种沟覆土镇压装置。【方法】在田间试验确定三七出苗率高、种苗品级最佳的基质紧实度范围的基础上,对镇压辊与土壤接触进行动力学分析,确定覆土镇压装置相关参数;借助离散元法对覆土镇压过程进行仿真分析;以开沟深度、播种机前进速度为试验因素,以覆土厚度及一致性为试验指标进行土槽试验,验证覆土镇压装置相关结构参数是否满足要求。【结果】由田间试验得到基质紧实度范围为200～400 kPa。覆土镇压装置结构参数为:镇压轮直径150 mm、弹簧最大刚度140.5 N/mm。由仿真分析得到覆土厚度为9.77～11.40 mm,粒距偏移量为0.07～6.23 mm,行距偏移量为0.03～1.43 mm。土槽试验结果表明,最优工作参数为:开沟深度为25 mm、播种机前进速度为0.16 m/s,此时覆土厚度均值为11 mm、覆土厚度一致性为85.15%,覆土镇压后基质紧实度为300～360 kPa。【结论】由仿真分析和土槽试验可知,覆土镇压装置设计满足三七育苗播种时基质紧实度和覆土厚度的农艺要求,...     

气吸双滚筒式棉花精量排种器的设计与试验

【目的】为提高气吸滚筒式排种器充种性能，降低负压风机能耗，设计了一种气吸双滚筒式排种器。【方法】理论分析排种过程中棉花种子的受力状态，利用Solidworks对排种器进行三维建模，运用流体仿真软件对3.8 mm孔径的滚筒进行内流场模拟，掌握内流场速度及压力变化的规律，对比有无内置滚筒结构对型孔处气体流速的影响。利用Design-expert 13.0软件设计了两因素五水平二次旋转正交组合试验方案，以负压和前进速度为试验因素，建立了漏播率、合格率和重播率等评价指标的响应曲面，进而对工作性能进行评价。【结果】通过优化回归方程得到最佳参数组合，并经台架试验验证。在负压为2.39 kPa、前进速度为4.55 km/h的条件下，排种器播种棉花种子的合格率为91.8%，漏播率为3.3%，重播率为4.9%。【结论】自行设计的排种器可满足棉花种子精量播种的农艺要求，显著降低风机能耗，为机械化播种提供技术性参考。     

内充式三七精密排种器的设计

【目的】设计一种内充式三七精密排种器,为实现三七播种机械化提供支持。【方法】利用冲突解决原理对排种器关键部件进行设计,通过对排种器运动过程分析、理论计算和数值模拟,确定主要结构参数;利用EDEM离散元仿真软件,对排种器转速、导种槽倾角、凸包分布和种层高度进行单因素仿真试验,进一步确定各因素取值范围;以排种盘转速、导种槽倾角和种层高度为因素,以单粒率、漏充率和重充率为指标,进行二次回归正交旋转组合仿真试验,对排种器工作性能进行优化,并通过台架试验进行验证。【结果】影响单粒率的主次顺序为排种盘转速、种层高度和导种槽倾角;当排种盘转速为31.1~37.8 r/min,种层高度为46.6~58.2 mm,导种槽倾角为43.0°时,单粒率大于96.00%,漏充率小于2.50%;3组9次台架验证试验表明,排种器的充种单粒率平均值分别为96.67%,96.67%和96.33%,漏充率平均值分别为2.00%,2.33%和2.33%,重充率平均值分别为1.33%,1.00%和1.33%,台架验证试验结果与仿真试验结果一致。【结论】设计了内充式三七精密排种器,该排种器能满足三七播种的农艺要求。     

集排式排种器棉种气流输送排种性能试验

【目的】为解决气吸滚筒集排式排种器依靠棉种自重在排种过程中运动不确定性较大的问题,提出了一种可为下落棉种提供正压气吹力的导种管结构布置方式,以增加棉种颗粒的运移稳定性,实现稳定排种.【方法】以输种管倾斜角、输种管内径和吹种正压为试验因素,合格指数和漏播指数为评价指标,在排种器滚筒转速15.38 r/min,投种高度650 mm,输种管长度1 000 mm,负压5.04 kPa的条件下进行3因素3水平的Box-Behnken台架试验,对试验结果进行方差分析,建立各评价指标与试验因素间的回归模型,探讨各因素对评价指标的影响规律.【结果】对各因素参数优化后进行试验验证,得到当输种管倾斜角为28°,输种管内径为22 mm,吹种正压为2.1 kPa时,排种器排种合格指数为94.2%,漏播指数为2.2%.【结论】本排种器可满足棉花精密播种要求,为集排式播种机的优化提供技术参考.     

同步铺膜铺管旱作水稻播种机的设计与试验

针对目前旱作水稻不易大规模推广的难题,研制开发一种旱作水稻铺膜铺管播种机。根据旱作水稻种植农艺要求,采用滑刀式开沟器,在距种行水平距离110~130mm处开出宽45mm,深20mm的沟,将滴灌带铺设于沟内;地膜通过随动仿形机构铺设于地表;通过改变容腔容积调整机械翼勺式排种器下种量大小;螺旋导土板将土壤送至种行完成覆土。以杂交稻种"秋田小町"为播种对象,采用3因素4水平的正交试验设计方法,研究播种机前进速度、容种腔长度和种面高度对播种性能的影响。试验结果表明,影响合格指数和重播指数的主次因素为:播种机前进速度容种腔长度种面高度;影响漏播指数的主次因素为:容种腔长度播种机前进速度种面高度;当播种机前进速度1.0m/s,容种腔长度14mm,种面高度140mm时,播种机播种性能最为优良,此时合格(6~8粒/穴)指数为86.5%,漏播(6粒/穴)指数为10.2%,重播(8粒/穴)指数为3.3%,满足旱作水稻农艺种植要求。     

基于响应曲面法的窝眼轮式三七精密排种器性能试验

【目的】优化三七窝眼轮式排种器的结构参数,提高排种器的排种性能。【方法】以三七种子为研究对象,选取排种器的型孔数量、型孔直径、型孔深度和窝眼轮转速4个因素进行2次正交旋转组合试验;利用自制土槽试验台测试试验组排种合格指数、重播指数和漏播指数;通过响应曲面法对试验结果进行分析;建立各因素和试验指标的二次回归模型;分析各因素、各因素交互项和二次项对合格指数的影响规律;优化试验因素,并进行试验验证。【结果】影响排种器合格指数的因素主次顺序为型孔直径、型孔深度、型孔数量和窝眼轮转速。当型孔深度为5.4mm,窝眼轮转速为35 r·min-1,型孔数量为12~14,型孔直径为7.7~8.2 mm时,排种合格指数大于90,重播指数和漏播指数均小于5。优化参数后的验证结果与优化结果基本一致。【结论】可通过响应曲面法优化排种器性能。该研究可为三七播种机设计提供理论依据,为三七机械化种植奠定基础。     

集排滚筒式排种器气力送种系统的设计与试验

【目的】针对新疆棉花集排式排种器能耗大、投种株距均匀性差等问题,提出机械式精量取种和气力送种相结合的方案,设计了一种集排滚筒式排种器气力送种系统.【方法】确定了气力送种系统主要部件的结构与参数,建立了投种过程的动力学模型.以进气口角度、工作正压力、输种管弯曲角度、输种管直径为影响因子,株距变异系数为评价指标,采用四因素三水平正交组合试验方法,分析各影响因子对株距均匀性的影响规律.【结果】影响株距均匀性的主次顺序为进气口角度、工作正压力、输种管弯曲角度、输种管直径.最优参数组合为进气角度45°,工作正压力1.6 kPa,输种管直径20 mm,输种管弯曲角度140°,其株距变异系数达到最低为16.58.【结论】经试验验证,满足棉花精量投种的种植要求.     

三七种子的大小对窝眼轮排种器充种性能的影响

【目的】探究窝眼轮排种器型孔尺寸与分级后三七Panax notoginseng种子的适配性对充种性能的影响规律,确定各级三七种子与适配型孔尺寸之间的关系。【方法】将三七种子分为4级,设计了4种不同型孔尺寸的窝眼轮排种器,利用离散元软件EDEM模拟各级种子在不同型孔尺寸排种器中的充种过程,分析各级种子在不同型孔尺寸排种器中的充种性能,得到各级种子适配排种器型孔尺寸,并进行了试验验证。【结果】各级三七种子均有适配型孔排种器,5.0～5.5和6.5～7.0 mm分级段的种子适配排种器型孔尺寸为7.5和8.5 mm;5.5～6.0和6.0～6.5 mm分级段的种子适配排种器型孔尺寸为8.0 mm。各分级段的种子在其适配排种器中充种时,合格指数均大于95.83%,漏播指数均低于2.00%,重播指数均低于2.17%。确定了种子长轴(l)与孔径(L)之间以及高轴(h)与孔深(H)之间的线性关系方程分别为L=0.58l+4.28和H=0.75h+3.96。【结论】排种器充种性能满足了三七播种的农艺要求,为窝眼轮排种器型孔尺寸的设计提供了理论依据。     

基于改进SSD算法的轻量化三七病害检测

【目的】针对目前三七Panax notoginseng病害识别模型结构复杂、参数庞大,难以实现在移动设备上部署的问题,提出一种基于SSD(Single shot multibox detector)目标检测的改进模型,以期实现三七病害检测的便捷化、快速化与精准化。【方法】基于SSD模型架构,采用轻量化卷积神经网络(MobileNet)替换原始特征提取网络(VGG16),降低主干网络的参数量与计算量,同时根据人类视觉皮层中群智感受野(pRF)的大小与其视网膜图中偏心率之间的函数关系,构建RFB模块,用该模块替换原SSD模型框架顶部卷积层,从而增强网络深层特征,提高轻量化模型的检测精度与检测速度,实现多尺度三七病害检测。【结果】与SSD模型相比,RFBMobileNet-SSD模型网络参数量和参数计算量分别降低了96.67%和96.10%。在不同天气条件下应用模型对4种不同病害数据进行验证发现,改进模型的准确率提高了4.6个百分点,召回率提高了6.1个百分点,F1精度提高了5.4个百分点,单幅图像检测时间由SSD模型的0.073 s缩短为0.020 s,尺寸仅为SSD模型的54.6%。【结...     

三七根际耐皂苷木霉菌的分离鉴定及其拮抗促生活性评价

为筛选出三七根际具有拮抗促生活性的耐皂苷木霉菌,通过收集一年生健康三七根际土壤进行木霉菌株的分离,并测定三七根系分泌物对木霉菌孢子萌发的影响以及皂苷对木霉菌菌丝生长的抑制效果,筛选获得耐皂苷的菌株,进一步对其分类鉴定后进行拮抗根腐病病原菌活性测定以及盆栽促生效果、根际定殖能力及其对连作障碍缓解效果的评价。结果表明:试验共分离到6株木霉菌株,其中2株对三七根系分泌物敏感性较低,经过形态学特征和ITS序列比对鉴定为绿色木霉(Trichoderma viride)T3和渐绿木霉(T. viridescens)T20。T3和T20菌株对三七主要根腐病病原菌恶疫霉菌(Phytophthora cactorum)、毁灭柱孢菌(Cylindrocarpon destructans)、茄腐镰刀菌(Fusarium solani)、尖孢镰刀菌(F. oxysporum)和雪腐镰刀菌(Monographella cucumerina)均具有较强的拮抗效果,对恶疫霉菌抑制率分别可达到61.76%和70.59%;T3和T20菌株能促进三七植株的生长,将其接种于三七连作土中,在接种20 d后能够在根际较好的定殖,增加三七植株的存苗率,降低根腐病发病率。该研究结果为缓解三七连作障碍提供了重要的生防菌资源。     

复合钝化剂对镉污染土壤三七生长及生理特性的影响

三七是云南最重要的中药材，为探究复合钝化剂对镉污染土壤上三七生长及其镉吸收累积的影响，以一年生三七为供试材料，采用盆栽试验方法，研究了钝化剂不同添加量（0、0.50%、1.00%、1.50%）对三七生长、生理生化指标以及镉吸收累积的影响。结果表明：施用钝化剂能够有效促进三七的生长，增加三七株高、叶长、叶宽、茎粗以及叶绿素含量，同时显著提高三七地上和地下生物量；复合钝化剂能够降低三七主根和叶片中MDA含量，而CAT活性却随着钝化剂添加量的增加而上升，同时，三七主根和叶片中游离氨基酸含量及主根可溶性蛋白含量降低。复合钝化剂不仅可以降低土壤中有效态镉的含量，还对三七各部位吸收镉产生一定的影响，与对照相比，三七主根镉含量降低了21.4%~57.1%、剪口降低了58.9%~62.6%、茎部降低了47.4%~67.4%、叶降低了25.0%~53.1%。研究表明，在镉污染土壤中使用复合钝化剂既可以有效地促进三七的生长发育，又可以减少镉在三七各个器官中的累积，在本试验条件下设置的3种钝化剂添加量中，添加量为1.50%的处理效果较好。     

三七主根皂苷组分含量与生态因子的关系

为探究生态因子对三七[Panax notoginseng（Burk.）F.H.Chen]主根皂苷组分的影响，明确影响三七皂苷组分的主导因子，采用相关、逐步回归、通径和决策等分析方法逐层剖析，阐明三七主根皂苷组分含量与生态因子的数量关系。结果表明：三七主根三七皂苷R₁含量与土壤pH、纬度、7月均温呈显著负相关，其中土壤pH、纬度是其主要决定性因子，7月平均温是其主要限制因子；三七主根人参皂苷Rg₁含量主要受1月最低温、7月最高温和纬度的制约，其中以1月最低温影响最大；三七主根人参皂苷Rb₁含量主要受大气湿度和主根钙含量的影响，这两者均为其决定性因子；三七主根总皂苷含量主要受1月最低温、纬度、主根钙含量、主根铜含量的影响。研究表明，三七主根总皂苷含量以及各皂苷组分含量具有明显的地域特征，较高的1月低温、大气湿度、土壤钙含量，较低的纬度、7月平均温是获得三七主根高皂苷含量的关键。     

基于PID算法的水稻直播机播量控制系统的设计与试验

【目的】为了解决现有的机械式水稻直播机镇压轮传动播种导致的漏播以及播量无法同步均匀调节的问题,实现水稻直播机播量自动精准调节。【方法】对现有苏南地区传统机械式水稻直播机进行自动化改造,设计了基于PID调速算法的水稻直播机播量控制系统。该系统在田间播种作业时,由设计的测速轮采集机具作业速度,结合设定的目标播种量和机具作业速度,依据播量控制策略得到排种轴理论转速;利用PID调速算法和编码器测到的排种轴反馈转速对直流电机进行闭环控制,可在线无极调节播量,从而实现精准播种。【结果】该系统排种电机空载时转速调整时间小于0.63 s,最大超调量8.21%,施加12.5 N·m负载时,排种电机最长回调时间为0.32 s。目标设计播量对应转速范围内,转速控制误差最大值小于7.21%,转速误差小于5.21%,田间播量误差小于4.92%。田间车速阶梯变化时,排种转速跟随响应及时,具有较高的排种同步性,与传统机械式水稻直播机相比播量调节性能显著提高。【结论】该系统自动化改造简便,重点改进了播量调节机构,提高了传统播种机播种性能,对传统机械直播机具有较高适配性。     

油菜精量集中排种器电驱控制系统设计与试验

为适应丘陵区油菜机械化精量播种要求,针对地轮驱动致使传动系统复杂或滑移影响播种精度的问题,设计了一种油菜电驱排种控制系统。该系统集成无线蓝牙传输模块、单片机模块和Android终端平台开发,采用优化PID算法,实现集排器转速随作业速度的同步控制和自动调节播种穴距。台架试验研究了油菜电驱排种控制系统的控制精度和排种性能,当集排器转速为10～55 r·min~(-1)时,实际转速与理论转速的平均偏差均小于1.5%,且转速的变异系数均小于2.0%,稳定性较好;当穴距和作业速度分别为60～180 mm和1.6～3.2 km·h~(-1)时,穴距均匀性变异系数均低于15.0%。该系统实现了集排器电驱条件下播种穴距的同步调节,为油菜轻简化精量播种机的排种控制系统设计提供了参考。     

土壤水分含量对三七叶片生长、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量的影响

通过研究土壤水分含量对三七［Panax notoginseng（Burk）F. H. Chen］叶片生长与生理的影响,探讨三七叶片对土壤水分含量的响应特点。以3 a生三七植株为材料,在人工控制土壤水分的盆栽条件下,研究在土壤含水量为田间持水量的0.45倍（0.45FC）、田间持水量的0.60倍（0.60FC）、田间持水量的0.70倍（0.70FC）和田间持水量的0.85倍（0.85FC）土壤上的三七的叶片生长和生理指标的差异。结果表明：0.60FC和0.70FC处理的三七叶片生长量、含水量、叶绿素含量和还原型谷胱甘肽含量显著高于0.45FC和0.85FC处理;丙二醛含量在4种土壤水分条件下差异不显著;在0.60FC和0.70FC处理下SOD活性、CAT活性、APX活性、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量和可溶性总糖含量显著低于0.45FC和0.85FC处理。说明土壤水分含量过高或过低都不利于三七叶片的生长,并影响干物质的积累量,三七叶片能够通过调节保护酶活性与渗透调节物质含量适应土壤水分含量的变化。