颗粒肥料质量流量传感器设计与试验

变量施肥具有提高肥料利用率、保护生态环境、节约农业生产成本等优点，但目前还没有得到广泛的应用，除了难以获得变量施肥的处方图之外，缺乏闭环检测也是原因之一。闭环控制是实现变量施肥的关键之一，与间接测量排肥轴的转速相比，实时检测肥料的质量流量更为准确。本文基于静电感应原理，设计了一种颗粒肥料质量流量传感器。由于颗粒肥料之间、颗粒肥料与空气、颗粒肥料与排肥管之间的摩擦和碰撞，颗粒肥料会携带一定量的电荷，因此本研究设计了环形电极来检测电荷强度，并利用电流放大电路输出感应电流。通过标定质量流量与感应电流的关系，获得了实时的肥料质量流量。搭建试验台对该颗粒肥料质量流量传感器进行检测，试验台主要包括动态信号采集系统、肥料箱、电流放大器和环形电极传感器。以大颗粒尿素（CO(NH2)2）、过磷酸钙（Ca(H2PO4)2·H2O）和氯化钾（KCl）为研究对象，其平均容重分别为0.7、1.2、1.1g/cm3。根据施肥装置的物理参数，通过调整排肥轴转速可获得近似的目标质量流量，目标质量流量的范围是3~15g/s，增量为1g/s。对于每个质量流量，进行了4次重复。每次重复30s，施肥装置与信号采集系统同时启动。利用平均感应电流和平均质量流量建立回归方程，采用插值法得到实时质量流量。随后，对每种肥料进行25次试验，从而检验本文中颗粒肥料质量流量传感器的测量精度，每次试验的目标质量流量由5个随机质量流量组成，每个质量流量下持续排肥6s，用天平称量30s内的实际质量，通过积分质量流量和时间曲线计算检测质量。采用SPSS 22.0软件对试验结果进行统计分析，分析表明，大颗粒尿素、过磷酸钙、氯化钾的检测误差分别为3.9%、5.1%、5.9%，相应的标准差分别为5.21、7.98、11.29。检测质量与实际质量无显著性差异（P>0.1），大颗粒尿素、过磷酸钙和氯化钾检测误差的数学期望值分别为3.74%、4.93%、5.22%。本文的研究结果表明，检测误差随颗粒肥料粒径的减小而增大。     

One-time fertilization at first flowering improves lint yield and dry matter partitioning in late planted short-season cotton

Cotton producers have substantially reduced their inputs(labor, nutrients, and management) mainly by adopting a shortseason cropping management that is characterized by late sowing, high density, and reduced fertilization with one-time application at the first bloom stage without lint yield reduction. However, it has been hypothesized that one-time fertilization at an earlier growth stage could be a more effective and economic management practice. A two-year field experiment was conducted by applying five fertilizer one-time fertilization at 0(FT1), 5(FT2), 10(FT3), 15(FT4), and 20(FT5) days after the first flower appeared in the field and one three-split fertilizer application taken as the conventional control(FT6), making six treatments altogether. Cotton growth period, biomass accumulation, yield, and its formation were quantified. The results showed that the one-time fertilization did not affect the cotton growth progress as compared to FT6, however, the total crop cycles for FT3–FT5 were 3 days shorter. FT1 produced the highest cotton lint yield(1 396 kg ha–1), which was similar to the FT6 but higher than the other treatments, and could be attributed to more bolls per unit area and higher lint percentage. Cotton yield was positively correlated with cotton plant biomass accumulated. FT1 had both the highest average(VT)(193.7 kg ha–1 d–1) and the highest maximum(VM)(220.9 kg ha–1 d–1) rates during the fast biomass accumulation period. These results suggest that one-time fertilizer application at the first flower stage might be an adjustment that is more effective than at first bloom, and allowed for easier decision making for application date due to non counting of plants with flowers is needed.     

花期前后高温对玉米花粉发育及结实率的影响

为明确花期不同梯度高温对玉米开花特性和花粉活力的影响,以热敏感基因型玉米品种‘驻玉309’为试验材料,于花期(吐丝前8d～吐丝后8d)进行不同程度高温(31、34和37℃)处理,测定受精结实率、雄穗性状、开花时间、花粉活力及花粉超显微结构,分析生育期前后的高温对受精结实、开花特性及花粉活力的影响。结果表明,花期高温胁迫显著降低玉米受精结实率,对抽雄吐丝间隔期无显著影响,但盛花期提前;极端高温则导致玉米抽雄期显著提前、开花期和盛花期延后,抽雄吐丝间隔期延长;花期高温使花粉粒形态皱缩、萌发孔内陷,显著降低花粉活力,且温度越高,花粉活力降低幅度越大。因此,花期前后高温通过影响玉米影响雄穗开花特性、延长抽雄吐丝间隔期、影响花粉粒形态、降低花粉活力,从而降低玉米的小花受精率和籽粒结实率。     

华北薏苡新品种‘太空I号’产量构成及最佳施肥配方的研究

为解析适宜华北种植的薏苡优良品种的产量构成,以薏苡早熟高产新品种‘太空I号’为研究对象,通过分蘖数、穗着粒数等主要农艺性状与产量的相关性分析、通径分析和主成分分析及‘太空I号’最佳施肥配方,解析薏苡高产构成。结果表明:1)相关分析显示,株高、总节数、单株穗数和分蘖数与薏苡高产最相关;2)通径分析显示,单株穗数、分蘖数和穗着粒数对薏苡高产的贡献最高;3)主成分分析显示,‘太空I号’的高产构成主要由单株穗数多、分蘖数多、穗着粒数和百粒重适中组成;4)最适于‘太空I号’的施肥配方为氮肥15kg/667 m~2、磷肥50kg/667m~2和钾肥20kg/667m~2,在北京地区的单产可达280kg/667m~2以上。综上所述,‘太空I号’单株穗数多、分蘖数多、穗着粒数和百粒重适中、早熟高产,是适合中国华北种植的优良薏苡品种。     

不同施肥处理对枳及柠檬容器苗生长的影响

研究9个不同施肥处理对枳及柠檬容器苗生长的影响。结果表明:不同施肥处理对枳容器苗的苗高、地径、分枝高度及嫁接后柠檬苗的发芽率、株高、茎粗、分枝数及生物量都存在显著差异;不同施肥处理对枳及柠檬容器苗综合表现最好的为T4(撒施柠檬专用肥1.6 g)处理,其次是T2(撒施尿素0.6 g)、T3(撒施柠檬专用肥0.8 g)处理,表现最差的是T8(浇施5%柠檬专用肥)和T7(浇施3%柠檬专用肥)处理。在一定施肥浓度范围内,施肥对嫁接后柠檬容器苗的生物量积累有明显促进作用。柠檬容器苗培育时建议采用在基质中撒施柠檬专用肥1.6 g。     

Motility of sea urchin Paracentrotus lividus spermatozoa in the post‐activation phase

The characterization of sperm motility patterns, particularly post‐activation changes, is the first step in setting up species‐specific protocols involving gamete management and embryo production, for both aquaculture and laboratory research purposes. This study is aimed at the characterization of the sperm motility pattern of the purple sea urchin Paracentrotus lividus. Semen samples were individually diluted in artificial sea water for sperm motility activation. They were then incubated at 18°C for up to 24 hr. Motility was evaluated on dilution, and 1 hr, 3 hr and 24 hr after activation, by computerized analyser. The semen fertilization capacity was also evaluated. Under our experimental conditions (dilution 1:1,000 in artificial sea water plus 0.05% BSA, 18°C, in the dark), P. lividus semen remained viable for up to 24 hr, as the total motile sperm and the fertilization percentages did not change significantly during the incubation time. In contrast, the mean curvilinear velocity and the subpopulation of rapid sperm (those having a curvilinear velocity > 100 µm/s) slightly but significantly decreased after 3 hr, thereafter remaining unchanged for up to 24 hr after activation. In conclusion, our results show that diluted P. lividus semen can be used for a longer period than that of most fish species, with no need for motility inhibition procedures, supporting its wider use in laboratory research. In addition, the development of artificial fertilization protocols for aquaculture production is simplified by long‐lasting sperm motility.     

长期施肥处理对双季晚稻叶绿素荧光特征及籽粒产量的影响

研究施肥模式对水稻叶绿素含量及荧光参数的调节作用,对提高水稻光能利用效率及籽粒产量具有重要意义。本研究以水稻品种赣929为试验材料,比较长期定位施磷钾肥(PK)、施氮磷钾肥(NPK)、等养分条件下70%氮磷钾肥配合施用30%有机肥(70F+30M)、50%氮磷钾肥配合施用50%有机肥(50F+50M)、30%氮磷钾肥配合施用70%有机肥(30F+70M)条件下水稻叶绿素荧光参数和产量变化特征。结果表明,水稻旗叶叶绿素含量从齐穗期到成熟期呈下降趋势,且表现为30F+70M50F+50M70F+30MNPKPK。水稻叶绿素荧光参数Fv/Fm随水稻生育期的推进呈降低趋势,其中PK处理Fv/Fm值最低,而施氮处理比不施氮处理Fv/Fm值增加了2.85%～4.18%。叶绿素荧光参数qL、ΦPSII在NPK处理中表现为齐穗期较高, 20 d之后显著降低;在50F+50M、30F+70M处理中表现为齐穗期较低, 20 d以后显著增加;在PK处理、70F+30M处理中一直处于较高水平。NPQ变化趋势与qL基本相反。ETR-PAR光响应曲线拟合结果表明, 70F+30M处理ETRmax、?和Ek值在齐穗期和20 d后值均最高。综合看来,等养分条件下配施30%有机肥具有最优的叶绿素荧光指标组合及籽粒产量;而配施超过50%有机肥由于前期热耗散增大使得用于光合作用的光能份额减少,而施用氮磷钾肥处理则由于后期的衰老使得光能利用效率下降。     

玉米空间分层施肥装置结构优化与试验

针对玉米分层施肥作业中开沟宽度大、回土效果差导致的肥料分层效果不明显、各层肥量难以控制等问题，设计了一种各层肥量可调的空间分层施肥装置，肥料可在土壤中形成半包围种子的分布状态。通过理论分析和设计计算确定了空间分层施肥装置的基本结构参数，明确了影响分层施肥装置内肥料颗粒运动的主要因素。运用离散元法对分层施肥装置工作过程进行仿真分析，选取施肥调节片前端宽度、后端宽度和安装角为试验因素，以上层和中层排肥口出肥量为试验指标，进行二次正交旋转组合仿真试验，建立了试验指标与影响因素的回归模型，仿真结果表明，当施肥调节片前端宽度为3.61mm，后端宽度为21.52mm，安装角为43.23°时，上、中、下3层排肥口施肥量比例为最佳施肥比例3∶3∶4。为验证仿真分析结果，在不同作业速度和不同施肥量条件下，进行了空间分层施肥装置的样机性能试验，试验结果表明，空间分层施肥装置能够实现各层肥量的目标施肥配比，在不同作业速度和不同施肥量下各层施肥量变异系数不大于4.3%，各层肥料深度误差在10mm以内，各层肥料横向距离误差在6mm以内，工作性能稳定。     

水田机械式强制排肥装置设计与试验

目前水田机械施肥均匀性差，且作业时在施肥开沟器末端容易出现肥料粘结、架空、堵塞开沟器等现象。针对以上问题，本文设计了一种水田机械式强制排肥装置，并对其关键部件进行了结构设计及性能试验。将水田机械式强制排肥部件的工作过程分为3个阶段，通过运动学和动力学研究方法分析了各工作阶段肥料在螺旋强制排肥部件内的状态，以及影响排肥部件工作性能的关键因素，对螺旋强制排肥部件的直径、转速、螺距3个因素进行了设计计算。以排肥均匀性变异系数为响应指标，进行了螺旋强制排肥部件的单因素台架试验，通过对最小显著性差异进行统计分析，确定了各因素的取值范围；安排了二次正交旋转组合试验，并对试验结果进行了方差分析和响应面分析，确定了影响排肥性能指标因素的影响由大到小为转速、螺距、直径，建立了排肥性能指标与各因素之间的回归方程，运用Design-Expert软件对试验因素优化求解，确定了较优工作参数组合为螺旋输送器转速120.09r/min、直径23.90mm、螺距21.54mm，此时施肥装置台架试验的排肥均匀性变异系数为7.18%。将所设计的强制排肥部件分别安装在水稻插秧机及水稻气力式施肥播种机上，进行了田间验证试验，试验结果表明，机械式强制螺旋排肥装置工作稳定、堵塞率低，水田防堵塞效果优于无该部件的施肥机械。     

夏休闲期复种饲料油菜提升后作冬小麦产量品质、土壤肥力及周年经济效益研究

为明确晋中麦区夏休闲期复种饲料油菜的可行性,试验于2015-2016年采用大田试验法,研究了夏休闲期复种饲料油菜对后作冬小麦生长、麦田土壤养分及周年经济效益的影响。前茬小麦收获后复种油菜,供试油菜和小麦品种分别为华油杂62和CA0547,设置3个处理:以不种油菜的休闲田作为对照(CK₀),油菜地上部被收获为CK₁,油菜被全量还田为T。结果表明,与CK₀和CK₁相比,T有利于增加后作冬小麦抽穗前单株绿叶数,提高生育中后期植株干物质及N、P积累,保持灌浆期旗叶面积,进而增加穗粒数,提高籽粒产量,提高籽粒蛋白质及醇溶蛋白和谷蛋白含量;同时T有利于提高后作冬小麦020 cm土层土壤有机质含量、040 cm土层土壤脲酶和蔗糖酶活性。此外,从油菜-小麦周年经济效益来看,CK₁较CK₀和T分别高出128.9%和260.0%。综合分析可知,夏休闲期复种饲料油菜并且全量还田可以提高小麦产量,提升籽粒品质,改良土壤有机质含量和土壤酶活性;夏休期复种饲料油菜并收获可以获得更高的周年经济效益。本研究结果为合理利用夏休闲期以提升小麦产量与品质、改良土壤、提高年经济效益提供了理论依据。