基于勒洛多边形原理的播种机机械式离合装置研究

针对播种机传统机械式离合装置动力切换行程长、接合瞬间冲击载荷大等问题,基于勒洛多边形原理设计了一种机械式离合装置。通过理论分析对该离合装置关键结构进行设计,利用虚拟仿真技术对离合装置动力接合瞬间的冲击载荷与动力切换响应速度进行模拟分析,应用三因素三水平正交试验方法,以播种单体为试验实施载体,以轴向倾角、齿轮半径比和作业速度为试验因素,以动力接合与切断滞后距离为试验评价指标,对影响离合装置作业性能的相关参数进行试验与优化。结果表明,在参数组合为轴向倾角20°、齿轮半径比0.3和作业速度1.5 m/s时,动力接合与切断滞后距离分别为1.2、0.6 cm。对比验证试验表明,相较于牙嵌式离合装置,优化后的勒洛五边形离合装置在保证播种质量的同时,动力接合与切断滞后距离分别降低82.4%、45.5%。     

履带式林间草带收割机设计与试验

林下种草是近年来人工林普遍采用的林下经济模式。针对林草种植模式中因林木间距小、植被茂盛、地表不平、视野受限而带来的牧草收获困难等问题,设计了一款履带式林间草带收割机,该机主要特点是幅宽小、转弯灵活,适合林间牧草收获作业和硬杂草、稀疏灌木的切割作业。根据实地调研提出基于林间作业环境的割草机设计要求,通过对割草机行走系统、切割系统进行分析计算,确定了履带、圆盘式切割器的主要结构参数,分析了圆盘式切割器的运动轨迹和牧草被割断后的运动状态,并采用力学计算和仿真模拟的方式计算了机架的受力情况。试制样机,并进行了林间牧草收获试验,结果表明,收割机的平均作业速度为0.42m/s,割茬高度7.6cm,割幅利用系数为0.94。说明所设计的履带式林间草带收割机能够适应人工林作业环境,满足林间牧草收获作业要求。     

基于无人机遥感与随机森林的荒漠草原植被分类方法

荒漠草原是草原中最旱生的类型,属于草原的极限生态状态,也是气候变化和生态系统演变的预警区。利用无人机高光谱遥感技术快速、准确地提取荒漠草原草地植被类型,对动态监测草原生态安全和合理开发草地畜牧业具有重要意义。以无人机搭载高光谱成像系统采集内蒙古荒漠草原遥感图像,获得具有高空间分辨率和高光谱分辨率的图像;通过光谱连续统去除变换,增强草地植被之间的光谱差异,并构建植被指数;采用分步波段选择法选择荒漠草原植被的特征波段,实现高光谱数据降维;构建融合光谱特征、植被特征、地形特征和纹理特征等24个变量的随机森林分类模型,并与支持向量机（SVM）、K-最近邻（KNN）和最大似然分类（MLC）法进行比较。结果表明,在4种分类方法中随机森林分类算法分类效果最好,总体分类精度达到91.06%,比SVM、KNN和MLC等机器学习算法分别高7.9、15.61、18.33个百分点,Kappa系数达到0.90,比SVM、KNN和MLC算法分别高0.13、0.23和0.26。无人机高光谱低空遥感和随机森林算法的结合为荒漠草原草地植被分类提供了新途径。     

纤维基地膜侧开式滑切破膜播种单体设计与试验

针对秸秆纤维基地膜覆膜播种时膜孔尺寸大、形状不规则、播种质量差等问题,设计了一种侧开式滑切破膜精量播种单体,通过对其作业过程的理论分析确定了破膜成穴器、强开凸轮和播种单体的结构和作业参数,建立了膜孔长度数学模型,明晰了相关因素与膜孔尺寸互作规律,确定了影响装置工作性能的主要参数及其取值范围。采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、压膜弹簧刚度、破膜刀楔角、破膜刀开启相位角为试验因素,膜孔长度合格率、粒距合格指数、播种深度合格率为评价指标实施田间试验,应用Design-Expert 8.0.6.1软件进行试验数据处理,结果表明：各因素对膜孔长度合格率影响由大到小依次为破膜刀楔角、作业速度、破膜刀开启相位角、压膜弹簧刚度;各因素对粒距合格指数影响由大到小依次为作业速度、破膜刀开启相位角、破膜刀楔角、压膜弹簧刚度;各因素对播种深度合格率影响由大到小依次为作业速度、破膜刀开启相位角、破膜刀楔角、压膜弹簧刚度。当作业速度为1.6～3.4km/h,压膜弹簧刚度为2N/mm,破膜刀楔角为30°,破膜刀开启相位角为-2.4°～1.8°时,膜孔长度合格率大于90%,粒距合格指数大于90%,播种深度合格率大于85%。     

基于区域语义和边缘信息融合的作物苗期植株分割模型

为在自然环境下准确分割作物苗期植株,实现苗期植株定位及其表型自动化测量,本文提出一种融合目标区域语义和边缘信息的作物苗期植株分割网络模型。以U-Net网络构建主干网络,基于侧边深度监督机制,引导主干网络在提取特征时能感知植株边缘信息;利用空间空洞特征金字塔构建特征融合模块,融合主干网络和边缘感知模块提取的特征,融合后的特征图具有足够的细节信息和更强的语义信息;联合边缘感知的损失与特征融合的损失,构建联合损失函数,用于整体网络优化。实验结果表明,本文模型对不同数据集的作物植株的语义分割像素准确率高达0.962,平均交并比达到0.932;与U-Net、SegNet、PSPNet、DeepLabV3模型相比,本文模型在不同数据集上平均交并比最高提升0.07,对自然环境下作物苗期植株具有良好的分割效果和泛化能力,可为植株定位、对靶喷药、长势识别等应用提供重要依据。     

微润灌溉下施氮浓度对小白菜生长的影响

为探究微润灌水肥一体化条件下适合大棚小白菜生长的施氮浓度,试验设置在1.5 m压力水头下4个施氮水平0(CK)、200 mg/L(T1)、400 mg/L(T2)、600 mg/L(T3),每组处理重复3次.对不同处理下土壤含水率、小白菜株高、叶面积、鲜重及肥料增产贡献率进行测定分析,在相同压力水头下筛选适合小白菜生长的施氮浓度.结果表明:在微润管埋深15 cm,间距30 cm,压力水头为1.5 m情况下,施氮可以促进小白菜生长,施氮浓度为400 mg/L小白菜生长情况最好.低浓度施氮水平下,小白菜各生长指标随着施氮浓度升高而升高;而高浓度施氮水平对植株生长有抑制作用.作为一种新型灌溉模式,微润灌溉在大田的推广和应用仍需要不断探索和试验.     

基于微润灌溉大棚番茄对施肥运筹的响应

为探究微润灌溉下不同施肥运筹对大棚番茄生长的影响,将番茄定植于大棚内的种植箱中,设置施肥浓度分别为200 mg/L(N1:全生育期浓度为200 mg/L)、200~400 mg/L(N2:苗期浓度为200 mg/L,结果期、成熟期为400 mg/L)、400 mg/L(N3:全生育期浓度为400 mg/L)、400~800 mg/L(N4:苗期浓度为400 mg/L,结果期、成熟期为800 mg/L)、800 mg/L(N5:全生育期浓度为800 mg/L)5组不同处理,测定番茄全生育期的含水率、茎粗、株高、叶面积、产量及灌溉水分生产率等指标。研究表明:不同施肥浓度各处理土壤含水率差异不显著,N4、N5处理的番茄各项生长指标差异不显著且优于其余处理,说明施肥对土壤含水率影响较小,但随着施肥浓度的增加,番茄的产量及其余生长指标增长明显;施肥浓度前少后多的N4处理番茄长势及产量不弱于N5处理,因此苗期减少施肥、开花坐果期追肥与全生育期保持较高浓度施肥是微润灌溉水肥一体化种植番茄的有效施肥措施。     

秸秆菌肥替代化肥对玉米生长及土壤特性的影响

为了明确秸秆菌肥部分替代化肥对玉米生长及土壤特性的影响,试验采用田间试验设置4个处理:单施化肥(BF0)、菌肥替代30％氮肥(BF30)、菌肥替代50％氮肥(BF50)和菌肥替代70％氮肥(BF70),测定玉米产量和土壤微生物特性.结果 表明:秸秆菌肥显著增加玉米灌浆期株高和穗长,其中BF50的增加效果最为显著,增幅分别为27.47％和14.31％.秸秆菌肥显著降低穗位高,而对茎粗和叶片数无显著影响.秸秆菌肥显著增加收获期玉米产量和产量构成因素,且BF50对玉米产量的促进作用最显著.另外,秸秆菌肥显著增加土壤有机碳含量和微生物量碳含量,除BF30显著降低氨基酸类利用效率外,秸秆菌肥替代化肥均增加碳源利用效率.说明在玉米生产中可以用秸秆菌肥适当替代化肥,以利于作物增产和减肥增效.     

解淀粉芽胞杆菌Z17-2的发酵条件优化

以对马铃薯黑痣病菌具有拮抗效果的解淀粉芽胞杆菌Z17-2为供试生防菌,采用单因素和正交试验相结合的方法对培养基及培养条件进行优化.结果 表明最优培养基成分为:麦芽糖20 g/L,豆饼粉10g/L,NaCl 1 g/L,CaCl2 1g/L,MgSO4·7H2O1 g/L;最优培养条件为:接种量2％,装液量50 mL/250 mL,初始pH 6.0,温度35℃,摇床转速220 r/min.在最优培养条件下,Z17-2培养30 h后达到稳定期,发酵液OD值达到1.591,较未优化前提高120％,抑菌活性提高43.8％.     

考虑流固耦合的泵闸组合闸门结构自振特性研究

研究设计了一种新型泵闸组合闸门结构。为避免新型闸门结构低阶自振频率落在水流脉动荷载高能区内而引发共振,建立水体-泵闸组合闸门结构耦合模型,采用ANSYS软件分析结构的动力特性变化规律,分析了闸门上、下游水位及门体结构上潜水泵布置方案等因素的影响。结果表明:随着水位的升高和闸门开度的减小,结构自振频率显著降低;闸门的第一阶振型由沿竖向的整体振动,逐渐转变为面板顺水流方向的弯曲振动;水泵安装个数越多,泵闸组合闸门结构自振频率越低,将水泵集中布置于门叶中部时有利于均衡结构各部位的振动特性,可为该新型泵闸组合闸门结构的设计提供依据。