移栽秧龄对机插杂交稻产量及群体质量的影响

为探明中、迟熟型杂交稻品种在不同机插秧龄条件下的适应性及品种间生长发育及产量的差异,研究了不同移栽秧龄对机插中、迟熟杂交稻产量及群体质量的影响。结果表明,21 d适龄移栽杂交稻的产量、各生育时期的群体茎蘖数、分蘖成穗率、叶面积指数、抽穗后剑叶光合、群体透光、抽穗期的有效叶面积、高效叶面积、有效叶面积率以及高效叶面积率显著大于迟栽处理。品种选择上,迟熟杂交稻品种无论在产量还是在各群体指标方面均优于中熟品种,尤其是迟熟型中F优498分蘖力中等,株型好,这些特征改善了机插条件下杂交稻群体光合生产和通风透光状况,穗型大且穗粒数较多,茎蘖成穗率较高,秧龄弹性较大,可适当延长秧龄到28 d也能保持较高产量。中熟型中辐优838虽然穗数多,但其穗粒数限制了产量的增加,且其分蘖力过强,导致无效分蘖过多,对机插产量的发挥造成一定影响。研究结果为生产中选择机插适栽秧龄及高产杂交稻品种提供参考。     

B样条非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构的设计与优化

钵苗移栽可以提高产量,对中国粮食安全具有重要意义。在分析水稻钵苗移栽机构最新研究进展的基础上,该文作者发明了基于三次非均匀有理B样条曲线的非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构。选取非圆齿轮节曲线上的13个型值点来控制和表达非圆齿轮的节曲线形状,通过该移栽机构的运动学分析,在确定优化目标的基础上,建立了夹秧片姿态和尖点轨迹的目标函数,将目标函数转化为优化数学模型。利用MATLAB GU平台,开发出该移栽机构的计算机辅助分析与优化软件,通过人机对话调整型值点,优化夹秧片姿态和尖点轨迹,从而获得了一组满足水稻钵苗移栽要求的结构参数。建立三维模型,并利用Admas进行虚拟样机仿真,验证了该移栽机构数学模型的正确性。     

蔬菜穴盘苗弧形展开式自动取投苗装置设计与试验

针对穴盘苗取投苗装置机械结构较复杂、取投苗易失败等问题,该研究设计了一种蔬菜穴盘苗弧形展开式自动取投苗装置。通过对取投苗作业过程进行分析,提出整排取苗、弧形展开投苗的自动取投苗作业方式,对夹苗组件、导向槽、旋转接苗机构等进行设计,并确定各部件关键参数,搭建PLC自动控制系统,设计执行单元的气动回路方案,并提出匹配延时函数。以辣椒穴盘苗为试验对象,以平均取投苗频率、供气压力、基质平均含水率为试验因素,以取投苗成功率、损伤率为试验指标进行正交试验,并以较优参数组合进行重复验证试验。试验结果表明：平均取投苗频率为90株/min、供气压力为0.4 MPa、基质平均含水率为30%时,取投苗成功率为94.05%,损伤率为1.19%,该研究可为自动取投苗装置的研发提供参考。     

不同机栽方式下杂交稻产量及其形成特征比较

为寻求能够更好发挥杂交水稻产量潜力的机栽方式,解决好现有机插杂交水稻秧苗素质弱、盘根难、大田移栽漏穴率高等难题,以甬优2640、Y两优1号为材料,设置钵苗、毯状大苗、常规毯苗3种机栽方式,在高产栽培条件下系统比较研究了其产量差异及其形成。结果表明,钵苗和毯状大苗产量极显著高于常规毯苗(P0.01),甬优2640和Y两优1号钵苗实际产量分别高20.70%和20.81%,毯状大苗分别高12.26%和12.94%。钵苗机插由于采用壮秧带土移栽,几无缓苗期,群体茎蘖消长平稳,群体高峰苗数分别为最终穗数的1.2和1.3倍,最终成穗率80%左右,生育中、后期光合系统配置优,群体生长率和净同化率高,抽穗至成熟期物质积累量和积累比例高,单茎物质输出与转运协调性好,最终实际产量最高。毯状大苗机插方式可培育35 d左右秧龄壮秧,带大蘖移栽,但秧苗返青活棵后,由于低位无效分蘖少,高峰苗数显著少于常规毯苗机插(P0.05),为最终穗数的1.4倍左右,最终成穗率70%左右,生育中后期光合系统配置优于常规毯苗机插稻,群体生长率和净同化率等群体指标虽不及钵苗但明显优于常规毯苗,最终毯状大苗实产极显著高于常规毯苗(P0.01)。该文为发展机插杂交稻提供了参考。     

履带式油菜苗移栽栽植孔成型机的设计与试验

为设计新型油菜移栽机,基于旱地移栽作业的工作特点,融合油菜移栽农艺要求,研制了一种履带式油菜移栽栽植孔成型装置。通过分析土壤物理机械力学特性,求取打孔机构垂直出土所受摩擦阻力参数方程,为关键部件打孔机构的机构设计提供力学参数与理论依据;完成关键部件—打孔机构、靠模凸轮进行设计及优化后,设计并试制试验样机,进行田间试验。试验结果表明:机器以慢一档工作状态下前进速度为1.65~1.78 km/h,作业效率达到0.231~0.249 hm2/h,其成孔的平均合格率也达到93.8%。研制的机器能形成满足设计要求的栽植孔,为新型移栽机的设计提供技术支持。     

基于单目视觉的移栽钵苗叶片朝向的调整方法

为解决钵苗移栽时叶片朝向一致的问题,研究单目视觉钵苗叶片的调向方法。首先,均隔8°提取钵苗旋转1圈视频中的45帧图像作为目标对象,对每帧图像依次采用灰度变换、阈值分割和细化等算法进行图像处理后,将8邻域中只有一个与其灰度值相同的中心像素判定为叶片末梢尖点(兴趣点)。然后,通过平滑相似度函数将兴趣点路径跟踪问题简化为对前一帧兴趣点的临近位置均值移位搜索的最大相似度;根据跟踪对象运动矢量方向和速度的连贯性,通过最小化函数从临近位置内存在的多个兴趣点中筛选出目标兴趣点;采用最小化接近一致性代价幻影点函数产生一个帧间幻影点代替因叶片相互遮挡可能丢失的兴趣点。依次根据各帧图像的多个叶片兴趣点获得其相应跟踪路径和对应方位。最后,将叶片兴趣点中存在最大横坐标值的一对对称兴趣点作为目标,当其中一个兴趣点处在最大横坐标位置时,根据另一个兴趣点的当前位置确定钵苗顶杆的调整转角θ/2,将叶片朝向调整到与横轴平行后完成调向。试验结果显示,50株钵苗的最小、最大调向偏差值分别为1.51°和25.31°,94%的调向偏差值小于15°。钵苗叶片调向方法可以满足钵苗移栽机的叶片调向要求。     

钵苗自动移栽机器人抓取指针夹持苗坨参数优化试验

设施农业里末端执行器实现钵苗夹持作业是自动移栽机的关键技术之一。为提高抓取指针夹持苗坨可靠性,进行相关取苗参数优化试验。该文设计了一种以万能试验机为基础可调节指针夹持压缩苗坨的测力平台,建立力学传递模型获取指针对苗坨的夹紧力。以黄瓜钵苗为研究对象,以指针夹持角度(指针与垂直方向成4°、7°、10°和13°)、夹持指针数(三指和四指)、苗坨含水率(65%、75%、85%和88%)、3组钵苗长势(小苗、中苗和大苗)及2种苗坨基质体积配比(泥炭∶蛭石∶珍珠岩体积比分别为6∶3∶1和7∶2∶1)为影响因素,以指针对苗坨的夹紧力为优化目标,进行单影响因素的分析试验。试验结果表明,5个因素均对夹紧力变化有影响;其中各因素的较优项为:指针夹持角7°、四指、苗坨84%含水率水平、长势中等以上(主茎杆或根系长分别大于30和87 mm)和基质体积配比(泥炭∶蛭石∶珍珠岩)为6∶3∶1;末端执行器在以上较优状况夹持作业时,指针向苗坨中心压缩可获得稳定上升的夹紧力,从而提高抓苗移栽可靠性。该研究为指针式末端执行器设计和适合机械移栽的钵苗农艺提出提供参考。     

双平行多杆栽植机构运动学分析与试验

为提高幼苗移栽质量,设计了1套双平行多杆栽植机构。为了分析和优化该机构的结构参数,建立了该机构的数学模型和运动学方程,并基于Matlab-gui编写了人机交互式程序界面。结合移栽农艺要求,建立了栽植机构运动轨迹与幼苗移栽直立度合格率的关系模型。根据仿真结果,优选了1组机构杆件长度、安装位置和初始角度等参数,并根据该参数设计和制造了幼苗移栽机样机。样机路面静轨迹和动轨迹的高速摄像试验表明,样机实际运动规律符合仿真设计要求,证明了机构设计、数学模型、软件程序和关系模型准确无误;田间试验时接苗准确率和直立度合格率均达100%,试验结果表明双平行多杆栽植机构符合幼苗作物移栽要求,同时也证明了Matlab-gui的人机交互优化方法在多杆式移栽机构分析中准确可行。该研究形成的多杆式移栽机构的运动规律对提高机械化作物幼苗移栽质量具有一定的指导意义。     

弱光下番茄穴盘育苗增施CO2的效应研究

在番茄穴盘育苗条件下,对不同弱光条件增施CO2的效应进行了研究。结果表明:即使采用了抑制徒长和提高秧苗质量的株型调控和增施CO2手段,重度弱光下不仅造成秧苗生育量的显著减小,且物质分配愈倾向于徒长,在轻度弱光下增施CO2,虽然不及正常光照下增施CO2的处理效果,但与正常光照下不施CO2处理相比还有一定的提高作用,也就是说,在轻度弱光下通过增施CO2可以弥补弱光对秧苗生长发育和物质分配造成的不良影响。     

油菜钵苗移栽机成穴器外形优化试验研究

为了降低油菜钵苗移栽机成穴器的入土阻力及穴内回土量,根据油菜钵苗移栽的农艺要求,结合垂直入土成穴作业的特点,开展了成穴器外形优化研究。以油菜钵苗移栽机成穴器外形（方锥台形、圆柱台形、正菱台形）、下端尺寸、入土深度为试验因素,利用离散元法对成穴过程进行仿真分析,以成穴器的入土阻力与穴内截面回土系数为指标评价各试验因素对成穴作业质量的影响。仿真结果表明,较优的成穴器外形为圆柱台形,所成孔穴上端尺寸为72 mm,有效深度为43 mm,入土阻力为62.8 N,穴内截面回土系数为0.07。结合物理试验对成穴器作业性能进行验证,结果表明,孔穴上端尺寸、有效深度、入土阻力和穴内截面回土系数的试验结果与仿真结果之间的误差平均值分别为5.7%、6.9%、5.3%、22.2%。结果表明,优化后的成穴器外形及参数组合合理,所成孔穴满足设计要求。