基于LAI和VTCI及粒子滤波同化算法的冬小麦单产估测

为进一步提高冬小麦单产的估测精度和验证粒子滤波算法在同化研究中的适用性,以陕西省关中平原为研究区域,以叶面积指数(LAI)和条件植被温度指数(VTCI)为同化系统的状态变量,采用重采样粒子滤波算法同化CERES-Wheat模型模拟的与遥感数据反演的LAI和VTCI,并依据在不同类型样点应用最优同化LAI和VTCI构建的单产组合估测模型对2008—2014年冬小麦单产进行估测。结果表明,同化LAI具有良好的时间和空间连续性,可减缓CERES-Wheat模型模拟LAI的剧烈变化,其峰值出现时间与遥感LAI变化趋势基本同步,更加符合关中平原冬小麦实际变化情况;同化VTCI能同时表达模型模拟值和遥感观测值的变化趋势,且更能反映冬小麦对水分胁迫的敏感性。比较不同类型样点基于不同同化变量建立的估产模型,发现在旱作样点,同时同化VTCI和LAI的单产估测结果(R2=0.531)优于单独同化VTCI(R2=0.475)或LAI(R2=0.428)的估测结果,且同时同化VTCI和LAI与实测产量间相关性达极显著水平(P0.001);而在灌溉样点单独同化LAI的估测结果精度最高(R2=0.539),同时同化VTCI和LAI的估测结果次之(R2=0.457),单独同化VTCI的估测结果较差(R2=0.243)。表明在旱作样点,冬小麦叶面积指数和水分胁迫是影响其产量形成的主要因子,而在灌溉样点,叶面积指数是影响冬小麦产量形成的主要因子。     

SHAW模型在冬小麦晚霜冻害监测中的适用性研究

利用一维多层水热耦合SHAW(Simultaneous heat and water)模型,在2015年商丘田间实验基础上,模拟冬小麦拔节后晚霜冻敏感期幼穗层气温,并结合拔节后天数对晚霜冻害的发生及其程度进行监测,以研究SHAW模型在冬小麦晚霜冻害监测中的适用性。结果表明,模型能准确模拟晚霜冻敏感期幼穗层20~60 cm高度垂直方向上的每小时气温变化,模拟值与实测值间的绝对误差低于1℃的占44.7%,低于2℃的占72.5%,且夜晚的模拟效果优于白天,相较于气象站日最低气温,SHAW模型模拟的幼穗层日最低气温和低温持续时间更能反映实际冻害发生时的低温环境。由于农田小气候的影响,气象站、农田上方2 m高度和幼穗层气温具有较大差异性,当SHAW模型所需的农田上方2 m高度气象数据缺乏时,将气象站数据转换为农田2 m高度气象数据代入模型的模拟方法优于直接将气象站气象数据代入模型的模拟方法,前者模拟的幼穗层日最低气温与实测值更为接近,所确定的晚霜冻等级与实际情况更加符合。因此,利用SHAW模型对冬小麦晚霜冻害进行监测是可行且适用的,相较于传统的气象站日最低气温监测指标,可提高监测晚霜冻害发生情况和冻害程度的准确率。     

垄间套播冬小麦免耕播种机设计与试验

为满足高寒地区冬小麦生长的越冬要求,针对在低矮作物(如大豆等)未成熟时垄间套播冬小麦种植模式的农艺要求,设计了垄间套播冬小麦机械式排种免耕播种机。为了保证冬小麦开沟器不在垄台上伤害农作物,设计了双向平行四杆仿形机构,能同时完成上下、左右仿形。田间试验结果表明:平均播种深度为45.9mm,合格率为86.7%;平均施肥深度为76.45mm;冬小麦出苗速率SE为4.88(株/天)/m,在次年返青期冬小麦的返青率为85.3%,能够满足垄间(垄沟两侧)套播冬小麦的播种要求。     

Case IH公司A8000系列改进型甘蔗收割机

介绍了Case IH公司A8000系列改进型甘蔗收割机各主要部件的结构特点及技术性能,为我国相关科研单位和生产企业进一步研究和开发甘蔗收割机提供参考。      

基于叶气温差的生育中期冬小麦水分亏缺诊断研究

为了获取叶片尺度基于叶气温差的冬小麦生育中期水分亏缺诊断阈值,分析了冬小麦叶气温差的典型日变化及其与土壤水分、空气温度及太阳辐射等因子的相互关系,揭示了冬小麦叶气温差对光合气体交换参数的影响,确定了冬小麦叶片水分利用效率较适宜的非气孔限制值及叶气温差范围。结果表明,冬小麦叶气温差在不同的土壤水分条件下表现出不同的日变化规律,随光量子通量增加而升高,随土壤水分、气温增加而降低;4、5和6月冬小麦叶片水分利用效率较适宜的非气孔限制值范围分别为0.7~1.3、1.1~2.0和0.9~1.5,叶气温差控制范围分别为-1.2~0.4、-1.5~-1和-1.25~-0.9℃。     

草莓穴盘苗移栽末端执行器设计与试验

穴盘草莓的长苗、大苗株特点和弓背向外的特殊移栽要求,使其自动化移栽存在困难。首先进行了草莓苗坨的单指刺入力和拔苗阻力试验,进而提出并开展了有约束苗坨的双指夹拔破坏试验。试验发现双针取苗指的苗坨刺入阻力与刺入速度、深度、含水率相关,50 mm和100 mm深度的最大刺入阻力分别可达21.47 N和57.09 N。双指的夹茎拔苗阻力可达9.64 N,而当取苗针滑移量为20 mm和40 mm时约束夹拔力分别可达10.85 N和42.5 N,但过大滑移量对精准可靠移栽极为不利。根据草莓穴盘苗的物理特性、苗坨的力学特性,设计了带双爪可同步换向变距的四针式移栽末端执行器。以有效缩减取苗爪宽度和摆动传动角为双重目标进行了多连杆定角斜插式双指四针取苗爪的非线性规划,得到了优化的机构参数。换向变距装置通过微型行程开关与微型电磁吸盘配合,实现了双取苗爪的快速同步换向变距和可靠定位。验证试验表明,在加速度不大于0.20 mm/s2时取出率和取苗成功率分别在93%和90%以上,加速度过大则可能造成取苗针滑脱和苗坨下部断裂,换向变距装置有效解决了弓背朝外问题和相邻两列同时移栽的间距调整问题,栽苗试验中放苗顺利且直立度和深度均达到移栽要求,且移栽后10 d草莓苗完全成活,该末端执行器可满足草莓穴盘苗的移栽作业需要。     

基于CAXA与MatLab的捡拾臂优化设计与分析求解

捡拾臂是圆草捆捡拾车的核心部件之一,其结构设计的合理性与作业过程的实用性是影响圆草捆捡拾车研发与生产的重要因素。针对圆草捆所处野外环境的多变性、圆草捆本身姿态的多样性,结合满足成功捡拾与提高捡拾效率的预定要求,对提升臂进行了结构预设计,并在此基础上进行优化分析与求解。结果显示;圆草捆捡拾车提升臂的结构设计中,提升臂的离地高度、两臂之间距离、单臂前端斜梁弯折角度及提升臂与车架距离等是影响圆草捆捡拾成功率与捡拾效率的重要参数。为了进一步确定合理的结构参数,对圆草捆捡拾臂进行了结构的理想化建模,并列出了相应优化问题的数学模型,并运用Mat Lab绘出相关图形,结合图解法得出的相关数据,为提升臂结构的设计提供了理论指导。     

东北寒地不同土质对玉米生长发育和耗水量的影响研究

以东北地区春玉米为试验对象,利用称重式蒸渗仪,采取相同的灌溉制度,研究不同土壤条件下玉米各生育期及全生育期的耗水规律并比较玉米生理指标的不同。结果表明,生育进程上,草甸土玉米生育期最短;生理生育指标上,草甸土株高最小但其光合速率和蒸腾速率及根系活力却最旺盛;耗水规律上,不同土质基本一致,黑土耗水量最大;产量上,黑土最大,草甸土最小。     

管道输水灌溉在浅山丘陵区的应用研究

本文研究了在新开垦的浅山丘陵区利用低压管道输水进行春小麦涉畦灌溉的节水增产效益，通过对土渠，砼衬砌渠，ＰＶＣ管道３种型式输水效率的试验对比，总结了低压管道输水小畦灌溉的优越性，为青海省浅山丘陵区的节水灌溉提供了重要的依据。     

冬小麦冬灌、秸秆覆盖、后期喷生长剂的节水增产效果的研究

试验证明，适时冬灌比早春灌，具有良好的防旱防冻、促根壮蘖增穗作用；小麦越冬期秸秆覆盖能保墒和提高土壤水分的调节能力，为当季小麦生长和套播玉米创造适宜的土壤水分条件；于小麦孕穗和灌浆期喷翠竹生长剂，其增粒增重作用显著。采取冬灌、越冬秸秆覆盖和孕穗、灌浆期喷生长剂等配套措施，可实现保墒与节水相结合，壮苗促蘖增穗与增粒增重的统一，节水增产效果显著。