Changes in the predicted function of the rumen bacterial community of Japanese Black beef cattle during the fattening stages according to Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) analyses

We investigated changes in the predicted functions of the rumen bacterial community in Japanese Black beef cattle during fattening. Nine cattle were fed a high-concentrate diet during the early, middle, and late fattening stages consecutively (10–14, 15–22, and 23–30 months of age, respectively). The rumen fluid and solid samples collected at each stage were subjected to sequencing analyses. The sequencing results were clustered and classified into operational taxonomic units (OTUs). Representative sequences and a raw counting table for each OTU were submitted to the Piphillin website. The predicted functions were revealed by the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes database as the ratio of the total sequence. In the early stage, “Biosynthesis of secondary metabolites” was significantly higher in the fluid fraction than in the solid fraction. “Two-component system” in the middle stage was significantly lower and “Purine metabolism” in the late stage was significantly higher in the fluid fraction than those in the solid fraction. The fluid fraction was significantly correlated with acetic acid, propionic acid, and bacterial metabolism, such as “Biosynthesis of secondary metabolites” and “Sugar metabolism.” Moreover, the solid fraction was correlated with “Purine metabolism” and “Biosynthesis of secondary metabolism”. These results suggest that the rumen bacterial community in Japanese Black beef cattle adapts to changes in rumen conditions by altering their functions in response to a long-term high-grain diet.     

日照对安康飞播油松成苗效果的影响

在安康降水量和温度与飞播油松成苗效果关系研究的基础上,采用相关分析法和逐步回归模型法,分析安康日照时数与飞播油松成苗效果的关系及时域动态,并通过与降水量和温度研究结果对比分析,探讨林地水热条件对飞播油松成苗效果协同作用。结果表明,成苗效果与年日照时数和年均温呈正相关,与年降水量呈负相关;与12月日照和均温呈显著或极显著正相关,与12月降水量负相关极显著;与3月降水量正相关极显著;与4月日照和均温正相关极显著;与5月日照呈显著负相关,与降水量呈极显著正相关;与6月降水量负相关极显著;与7月日照负相关显著;与9月和11月日照正相关极显著,与10月日照正相关显著;与秋季月均温正相关极显著,与月降水量负相关极显著。9月和7月日照是影响成苗效果的主要日照因子,4月、11月、3月和5月均温对成苗效果作用较大,12月、2月和11月降水量是影响成苗效果和对照有苗样方频度的主要降水指标,12月、4月、11月、8月、1月和2月降水量与多效抗旱驱鼠剂(RPA)有苗样方频度依次相关。在安康林地水热条件下,RPA成苗效果模型值大于对照,证明使用RPA拌种可以有效提高飞播造林油松成苗量和有苗样方频度。     

基于PVDF双压电薄膜的油菜播种监测系统的设计与试验

针对苏南地区油菜播种一体机作业过程中种子监测困难的问题,设计了一种基于PVDF双压电薄膜的油菜单粒精密播种机播种性能监测系统。系统通过播种机安装在测速轮上的编码器采集机具作业速度,结合设定的目标播量,得到理论排种间距,采用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜监测装置,采集油菜种子落粒数。为了滤除机器振动信号干扰,设置参照压电薄膜,通过逻辑运算模块降低振动干扰,采用施密特电路迟滞原理消除比较器抖动干扰。系统采用STM32F103VBT6单片机作为中央处理器,结合设定的理论株距、相邻脉冲电压信号的时间间隔与播种机前进速度,计算得出播种量、排种速度、漏播率与重播率等性能指标。试验台试验表明,在26.5~42.2 r/min排种轴转速下,系统对排种量的检测精度不低于96.4%,漏播检测精度高于95.8%,重播检测精度高于98.4%;振动频率8~16 Hz条件下,系统播量检测精度高于95.2%。     

生育约束型直播水稻生育特征与稳产关键技术

随着农村优质劳力减少和劳动力成本攀升以及农业规模化经营的发展,直播水稻作为一种轻简化的种植技术应用面积不断扩大。因此,促进直播水稻稳产与增产对保证中国粮食安全具有重要意义。根据我国南方多熟制地区直播水稻生产特点,笔者提出了生育约束型直播水稻的概念,即受前茬作物的影响,直播水稻较移栽水稻播种晚,全生育期缩短,温光资源利用减少,加上前茬秸秆全量还田和短农耗期内粗放或半粗放化整地播种,造成种子和苗期都处于多种逆境下,显著制约了水稻的正常出苗与生育,使水稻产量不高不稳。这种生育约束型直播水稻在生产上应用已较为广泛,制约了大面积平衡增产。为此,有针对性地探究了生育约束型直播水稻稳产栽培途径,选用江苏代表性的穗粒兼顾型粳稻品种,在大面积有代表性的简化耕作播种条件下,通过设置基本苗量120万/hm ²、240万/hm ²和360万/hm ²处理,分别代表分蘖为主成穗型、主茎分蘖成穗并重型、主茎成穗型3种栽培途径,系统比较研究各类型水稻群体光合物质生产特征、产量与品质特征,初步认为“适当增加基本苗,增加主茎成穗比例,以主茎成穗为主,通过足量主茎穗数产出较高群体颖花量,在生育中后期积累更多的干物质量”是利于生育约束型直播水稻稳产增效的有效栽培途径。本文中还介绍了生育约束型直播水稻稳产栽培关键技术,并对合理发展直播水稻提出了建议。     

灌木幼苗对镉毒害的敏感性差异

为探究灌木幼苗及不同测试终点对镉（Cd）毒害的抗性和敏感性差异,选取了12种常见的灌木植物,通过Cd对灌木幼苗毒害的水培试验,测定不同含量Cd处理［0（对照）、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、32.0 mg·L^-1］下植物的生长状况（表观毒害症状、株高、地上部鲜重和干重、根系生长状态）,比较不同测试终点稳定性,并运用Burr-Ⅲ模型制作物种敏感性分布图（species sensitivity distributions,SSD）,分析不同灌木幼苗对Cd的敏感性。结果表明,供试植物在Cd含量为1.0~4.0 mg·L^-1时开始出现表观毒害症状;Cd对不同的植物地上部和根系毒害阈值差异较大,地上部干重减少10%（EC₁₀）和50%（EC₅₀）对应的毒性阈值变化范围分别为0.11（海桐）~1.30 mg·L^-1（八角金盘）和2.58（金森女贞）~10.90 mg·L^-1（八角金盘）,差异分别达到了11.8和4.2倍;根分支数对应的EC₁₀和EC₅₀变化范围分别为0.08（金森女贞）~1.27 mg·L^-1（八角金盘）和2.40（金森女贞）~10.30 mg·L^-1（八角金盘）,差异分别达到了15.8和4.3倍;不同测试终点的敏感性从大到小依次为根分枝数>总根长>总根表面积>总根尖数>地上部分干重>株高>地上部分鲜重,说明根系指标对Cd毒性更为敏感;基于地上部干重和根分支数的EC₅₀数据得到的SSD表明,大部分植物的敏感性分布趋于一致,其中金森女贞和海桐对Cd毒害最为敏感,八角金盘为Cd毒害的抗性品种;同时,根据SSD得出保护95%林木品质不受Cd毒害的生态风险阈值HC₅。     

长航时轻型固定翼农用遥感无人机设计与仿真

针对电动无人机应用于农业遥感监测时受其续航时间限制的问题,从实际应用角度出发,设计了一种续航时间长、适用于农业遥感监测的翼身融合布局的轻型电动固定翼无人机。提出了翼身融合布局轻型固定翼无人机的总体设计方法,确定了轻型固定翼无人机的结构参数,建立了物理模型并对其参数进行了优化分析。通过计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)分析计算了翼身融合布局轻型固定翼无人机的气动性能,基于流固耦合模型动态分析了其飞行状态下的受力分布。结果表明,优化模型较初始设计模型的升阻比提高了2.6%,在迎角为6°、巡航速度为15.5 m/s时,所设计的翼身融合布局轻型固定翼无人机机身压力分布合理,且拥有良好的气动特性。起飞质量为1.5 kg时,无人机下表面压力最大,为143 Pa,升力主要集中在机翼前缘部分,计算所得理论续航时间为65 min,在巡航阶段最大变形量0.288 38 mm,符合飞行器工作条件,无人机结构和选用材料均满足设计和使用要求。本文设计的电动轻型固定翼农用遥感无人机在结构、材料和性能方面均适用于农业遥感监测。     

小区育种播种装备与技术研究现状与展望

小区育种播种机是培育新品种、繁殖良种和对比品种等田间试验所用的专用播种机。本文简述了我国小区育种业发展现状与小区育种机械化发展水平,综述了小区育种播种技术及装备的研发历程,从小区育种的播种特点出发,结合不同作物品种和不同播种农艺要求,阐述现有条播、精播模式下小区育种的播种核心技术和工作原理,归纳了小区育种条播排种和精密排种装备的主要结构形式和作业模式,阐述了国内外供种、排种、开沟、覆土、镇压等装置,以及自动控制、小区定位模式、实时监测与记录等方面的实际应用及前沿先进技术研究进展,分析目前国内外小区育种播种机械的研发现状,列举我国小区育种播种技术及装备有代表性的研发成果,从播种技术优化创新完善、机械加工质量提升、高新技术融合和服务模式创新等方面,结合我国国情提出了我国小区育种播种机械化研究方向。     

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%。     

气吸式玉米精量排种器双侧清种装置设计与试验

为解决气吸式玉米精量排种器清种装置设计不合理而造成漏清、过清,导致排种性能下降的问题,提出采用双侧清种装置进行清种作业的方法,并设计了双侧清种装置。对该装置清种过程进行分析,明确了造成重吸的原因,阐明了清种过程的运动机理,建立了清种过程数学模型,确定了上下侧清种机构关键参数的设计方法。选取第1级清种弧线顶部半径、第2级清种弧线顶部半径和工作转速为主要因素进行了全因素试验,对试验结果进行显著性分析,建立了因素与指标的回归方程,以漏清率和过清率最小为寻优条件,获得较优清种强度下的最佳参数组合为：第1级清种弧线顶部半径80.70mm、第2级清种弧线顶部半径81.42mm,并在最佳参数组合下进行了验证试验。试验表明,在较优清种强度参数组合下,当工作转速为26.67~37.33r/min时,漏清率均不大于1.10%,过清率均不大于1.03%,与理论优化结果基本一致。对比试验表明,工作转速为26.67r/min时,采用双侧清种装置漏清率降低6.70个百分点,过清率基本不变,排种器合格率提高7.04个百分点;工作转速为32.00r/min时,采用双侧清种装置漏清率降低4.63个百分点,过清率基本不变,排种器合格率提高5.07个百分点;工作转速为37.33r/min时,采用双侧清种装置漏清率降低7.41个百分点,过清率降低0.24个百分点,排种器合格率提高7.26个百分点。采用双侧清种装置有效降低了漏清率,在高速情况下对过清率也有所改善。     

基于干扰观测器的直播机路径跟踪快速终端滑模控制

针对农田中存在不确定性干扰时,会导致建立的无人水稻直播机运动学模型精确度不高,从而使路径跟踪收敛时间长,跟踪效果较差等问题,提出由直播机运动学模型建立相应的非线性干扰观测器从而实现对不确定性复合干扰的精确观测。将观测到的干扰值补偿到运动学模型中以提高模型的精度,降低滑模控制的抖振。为了控制直播机沿指定路径作业并提高路径跟踪收敛时间,设计了一种快速终端滑模控制算法。基于李雅普诺夫判据检验了算法闭环系统的稳定性。使用Matlab/Simulink建立了农机运动学仿真模型,仿真结果表明,非线性干扰观测器能精确观测出系统的不确定性干扰。与不带干扰观测器的滑模控制算法相比,本文控制算法可有效减少收敛时间,抑制干扰带来的抖振。无人直播机水田作业实验表明,采用本文所提出的算法以1.2m/s的速度高效作业时,横向平均绝对偏差为0.0247m,均方差为0.0311m。并且转弯收敛速度快,无超调,路径跟踪精度满足实际作业要求。