小麦茎秆机械强度的力学评价研究

农作物茎秆强度的研究对于农机研发、抗倒伏研究均具有重要意义,目前大多截取秸秆的一部分进行室内力学研究,这种方法破坏性强且难以表征作物在田间的实际生物力学特性。为此,以自然生长状态的小麦为研究对象,运用弹性梁弯曲理论,分析小麦茎秆在横向受迫条件下产生的回弹力T,并给出回弹力的具体表达式,发现回弹力T与反映小麦茎秆强度特性的弹性模量E、截面惯性矩I有关。同时,设计了单株小麦回弹力实验测量系统,在小麦收获期使用该测量系统进行实验验证,比较测量值与理论计算值之间的差异,结果表明测量曲线与理论曲线基本吻合,通过分析同一小麦茎秆不同作用点处回弹力的差异,可反映出不同茎节处的机械强度。研究表明:将回弹力作为小麦茎秆机械强度的综合评价指标是可行的,可为农作物茎秆力学特性检测仪器设计以及收获机械的设计提供理论依据。     

基于Creo Parametric的新型防堵装置运动仿真

结合被动式防堵装置和动力驱动式防堵装置的优缺点,开发了一种新型的滑板压秆旋切式防堵装置,并分析了该防堵装置的结构和工作原理。同时,采用Creo Parametric软件建立了三维几何模型,并通过Creo Parametric软件的机构模块对关键部件进行了干涉和运动仿真分析。通过分析确保该装置各部件之间不存在干涉,并得到其关键部件旋切平面刀端点的速度、速度X方向分量、速度Y方向分量及加速度、加速度X方向分量和加速度Y方向分量随时间的变化规律,旨在为滑板压秆旋切式防堵装置的结构优化提供科学依据。     

果园对靶喷药控制系统的设计及试验

针对目前果园喷药作业现状,设计了果园对靶喷药控制系统。该系统根据霍尔(测速)传感器实时检测拖拉的行驶速度,采用红外传感器列阵探测果树树冠,根据靶标检测信息和行驶速度来控制电磁阀的频率与占空比,从而调节喷头流量,实现了基于果树树冠检测的对靶变量施药。室外对靶施药试验结果显示:在传感器探测范围内,果树靶标识别率100%,喷药覆盖率100%;当拖拉机速率不超过1.16m/s时,对于同一靶标区域,速度几乎不影响靶标的检测宽度;同等条件下,速度越大,喷药宽度的相对误差越小。     

基于物联网技术的寒地水稻程控催芽系统设计与试验

针对大规模寒地水稻芽种生产中,浸种、破胸、催芽3个环节存在的上下层水温不均匀、浸种箱内稻种有氧呼吸差,易导致种子"出芽率低"甚至发生"烧种"、"烂芽"等问题,研究了浸泡温度、时间对水稻种子生理活性的激发机理,构建了基于物联网技术的温度、湿度、氧气监控体系,研发了程控水稻催芽系统,实现浸种箱内催芽环境分段式自动化管理。通过对浸种箱内温度场模拟及大田生产试验证明:系统温、湿、氧调控准确度高,均匀性好,水温控制精度?0.2℃,水位控制精度?0.3%,种子发芽率达97.79%,箱内不同区域芽种出芽率相差1%以内,芽种整齐度、健壮程度大幅提高。该系统研究为寒地水稻生产水平的提高提供了技术支撑,体现了较好的社会经济效益。     

播种单体对地下压力测量方法和数学模型

对播种下压力实时测量是精准控制的基础,为了提高现有测量方法的通用性、准确性和稳定性,该研究在对播种下压力和播种深度关系模型分析基础上,采用轴销传感器播种下压力测量方法,进行了传感器力学分析和设计选型方法研究,并针对不同播深设定下单一测量模型误差大的问题,建立了融合播种深度因素的播种下压力测量修正模型,模型决定系数(R^2)为0.991 6,均方根误差(root mean square error,RMSE)为28.88 N,验证试验表明,不同播深设定下,模型预测误差绝对值最大为44.13 N,最大相对预测误差为3.28%,提高了播种下压力测量模型通用性和准确性。播种下压力田间动态变化分析试验结果表明,在4~8km/h车速下,播种下压力振荡主频幅值随车速增加而减小,且免耕处理下主频幅值和功率谱密度(powerspectraldensity,PSD)峰值均大于旋耕处理。不同车速和耕作方式下,播种下压力振荡主频变化较小,主要集中在0~1 Hz,为后续信号稳定输出的滤波处理提供依据。该研究结果可为播种下压力的精准控制奠定基础。     

基于U-Net网络和无人机影像的松材线虫病变色木识别

松材线虫病是由松墨天牛等媒介昆虫快速传播的一种针对松树的毁灭性流行病。及时对染病变色木进行识别、定位,并砍伐清除是当前控制该病扩散蔓延的主要手段。该研究使用无人机航拍获取大区域染病松林可见光影像,结合深度学习分割网络U-Net开展染病松材变色木图像分割研究。使用制作的样本数据训练U-Net网络,得到训练精度和验证精度分别为98.74%和97.76%。使用混淆矩阵评估U-Net网络分割精度,表明变色木图像分割的用户精度和生产者精度分别达到93.51%和97.30%,误报率6.49%,漏报率2.70%。总体上,U-Net网络变色木识别精度95.17%,Kappa系数0.90,达到较高精度。U-Net分割网络运用于松材线虫病变色木图像识别较随机森林方法能更有效地降低误报,减少分割噪音。     

Superoxide anion and hydrogen peroxide in the yeast antagonist–fruit interaction: A new role for reactive oxygen species in postharvest biocontrol?

The importance of reactive oxygen species (ROS) in plant defense responses against certain pathogens is well documented. There is some evidence that microbial biocontrol agents also induce a transient production of ROS in a host plant which triggers local and systemic defense responses to pathogens. The ability of biocontrol agents used to control postharvest diseases to induce defense-related oxidative responses in fruits, however, has not been explored. Here we show that the yeast antagonists, Metschnikowia fructicola (strain 277) and Candida oleophila (strain 182) generate greater levels of super oxide anion (O₂⁻) on intact fruit surfaces (poor in nutrients) then those applied on a nutrient-poor agar medium. Even though yeast antagonists show a high level of O₂⁻ on nutrient-rich media, when applied on fruits around wounds (areas abundant in nutrients) accumulation of O₂⁻, as detected by nitro blue tetrazolium staining, occurred much more rapidly on the latter. Using laser scanning confocal microscopy we observed that the application of M. fructicola and C. oleophila into citrus and apple fruit wounds correlated with an increase in H₂O₂ accumulation in host tissue. In citrus fruit, the level of H₂O₂ around inoculated wounds increased by 4-fold compared to controls (wounds inoculated with water) as early as 18 h after inoculation. Yeast continued to stimulate H₂O₂ production in citrus fruit up to 66 h after inoculation and H₂O₂ levels were still 3-fold above the control. Living yeast cells were detected in fruit wounds at this time point indicating the ability of M. fructicola to tolerate host ROS, which has been reported to be an intrinsic characteristic of efficient yeast antagonists. Similar increase in H₂O₂ accumulation around yeast-inoculated wounds was observed in apple fruit exocarp. The present data, together with our earlier discovery of the importance of H₂O₂ production in the defense response of citrus flavedo to postharvest pathogens, indicate that the yeast-induced oxidative response in fruit exocarp may be associated with the ability of specific yeast species to serve as biocontrol agents for the management of postharvest diseases.     

植保无人机施药沉积飘移监测系统设计与应用

为提升植保无人机施药沉积飘移监测智能化水平,研发植保无人机施药沉积飘移监测系统,该系统机载监测终端实时获取药械状态参数、植保无人机状态参数及位置参数,通过数据处理服务系统将其发送至平台软件,基于作业参数利用沉积飘移预测模型实时监测药液沉积区域及飘移范围。该系统同时具有作业面积计量、飞行轨迹回溯、作业质量空间分析等功能。2015年4月于山东省威海市文登区泽头镇眠虎岭区域对该系统进行性能测试,植保无人机规划靶区作业面积为433 hm²,最终监测作业面积为405 hm²,施药覆盖率为93.5%;施药过程中实时监测沉积区域和飘移范围,受环境侧风影响,药液最大飘移距离可达40 m,系统整体达到预期设计要求。截至目前该系统已在山东、安徽、江苏、云南、河南、浙江、天津等多个省市应用。     

发酵柠条粉混配基质对辣椒幼苗生长发育的影响

以发酵柠条粉(替代草炭基质)、珍珠岩和蛭石为基质材料,按照不同比例混配形成柠条粉复合基质,对混配基质物理性状和在辣椒育苗中的应用效果进行了研究。结果表明,添加发酵柠条粉基质,提高了混配基质的总孔隙度和通气孔隙度,降低了基质的持水孔隙度,部分混配基质完全符合育苗基质要求,且育苗效果明显优于对照(壮苗二号育苗基质);发酵柠条粉体积百分比在55%至60%之间,总孔隙度在70%至90%之间,通气孔隙度在10%至11%之间育苗效果更佳。通过测定辣椒幼苗根系活力和壮苗指数,确定用于辣椒育苗的发酵柠条粉混配基质中柠条粉∶珍珠岩∶蛭石的最佳比例为3∶1∶1或4∶1∶2。