柑橘全爪螨虫害快速检测仪的研制与试验

为实现在果园现场快速、准确和无损地检测果树受柑橘全爪螨为害程度,该文研制了基于光学测量技术的柑橘全爪螨虫害快速检测仪,并通过试验检验了仪器的使用效果。检测仪采用光反射法,测量果树冠层叶片对红光和近红外光的反射率,根据反射率计算全爪螨为害程度指数作为仪器的输出结果,进而按照无、轻度和重度3个级别判定柑橘全爪螨虫害程度。硬件设计中选取中心波长为665和815 nm的发光二极管阵列作为红光和近红外光源,通过光调制/解调技术、专门设计的光路和光电探测适配电路,克服了自然光线对检测结果的影响。仪器使用效果为:通过标准白板试验确定检测系数k等于2.622;检测结果受树叶密度影响较小;检测结果受自然环境光线影响较小,但气温对检测结果有一定影响;检测仪可区分无、轻度和重度3个级别的全爪螨虫害程度,当虫害程度较低时,检测结果稳定;检测仪输出结果与叶片表面柑橘全爪螨卵数间具有较高的相关性。进一步研究的方向为引入温度补偿的方法以减小温度对检测结果的影响,同时分析当为害程度较严重时结果稳定性较低的原因。     

基于茎直径变化的甘蔗水分亏缺诊断指标确定

为了确定甘蔗水分亏缺诊断指标及其临界值,该文以新台糖22号为试验材料,通过盆栽和大田试验研究了水分胁迫下甘蔗全生育期植株茎直径变化特征,然后利用盆栽试验数据分析了盆栽甘蔗的茎直径变化指标日最大收缩量(maximum daily shrinkage,MDS)、日增长量(daily increase,DI)和土壤水分的关系,回归建立了基于MDS和DI的甘蔗水分亏缺诊断模型。大田和盆栽试验均表明,甘蔗处于苗期、分蘖期和伸长期的茎生长阶段,土壤水分差异导致的茎生长差异显著(P0.01)。盆栽试验表明60%以下田间持水率的水分胁迫(中度及重度干旱)在茎生长阶段均可使甘蔗茎直径增长总量降低约41.7%~100%,且对甘蔗茎直径增长的影响以伸长期最大,分蘖期次之,苗期最小;在甘蔗成熟期,16个观测日正常、轻、中和重旱茎直径总增长量分别为0.049、0.055、0.048和0.033 mm,该阶段茎秆基本停止生长,土壤水分差异导致的茎生长差异不显著(P0.05),成熟期对水分亏缺最不敏感。对各生育期的MDS和DI与土壤含水率的回归分析结果表明,除成熟期DI指标外,其他各生育期的MDS和DI均与土壤含水率显著线性相关,决定系数在0.501~0.765之间。苗期MDS、分蘖期和伸长期的DI能更好地诊断水分亏缺。所建立的模型可较好的诊断甘蔗水分亏缺,研究结果可为利用茎直径变化指导甘蔗灌溉提供理论依据。     

双季稻区杂交稻机插秧低播量精密育秧试验

根据杂交稻种植少本稀植的要求,该文以杂交稻天优998和五优308为材料,采用机械化精密田间育秧试验方法,研究了4种秧盘和4个播种量水平对机插杂交稻秧苗成毯效果、秧苗素质和栽插质量的影响。结果表明:钵体毯状秧盘播种量在65 g/盘以上、毯状秧盘在45 g/盘以上、窄行秧盘在36 g/盘以上,应用华南农业大学研制的"水稻田间工厂化育秧精密播种机"进行精密播种,采用常规田间育秧管理育成的秧苗成毯效果能满足机插的要求;不同秧盘类型对秧苗素质的影响存在显著差异,4种不同秧盘育秧方式中,以钵盘培育的秧苗素质最好,整齐性也最好,钵毯秧苗次之,毯状秧苗与窄行秧苗相差不大;不同播种量对秧苗素质的影响较大,不同播种量之间,秧苗素质各项指标的差异都达显著水平,随着播种量的增加秧苗素质明显下降,表现为叶龄减少,苗高变矮,苗茎宽变细,根长变短,百株鲜质量、百株干质量和百株根质量都变轻;而秧盘与播种量的交互作用对秧苗素质的影响不显著;从栽插质量和满足栽插的农艺要求角度看,对杂交稻天优998而言,钵毯和毯状秧盘的最佳播种量范围为65~80 g/盘,窄行秧盘的最佳播种量范围为52~64 g/盘,钵盘的最佳播种量范围为41~50 g/盘。本文的研究结果对解决杂交稻机插秧技术问题具有理论意义和实际应用价值。     

顶芽斜插嫁接时砧木插孔角度的确定

在顶芽斜插嫁接机械作业中,砧木插孔角度是保证嫁接苗质量、嫁接苗成活率及嫁接机器人作业稳定性的重要因素。因此该文以瓜类嫁接栽培常用砧木和接穗——南瓜、黄瓜、西瓜等为研究对象,对斜插嫁接机的砧木插孔角度进行了研究分析。该文首先在瓜类蔬菜嫁接常用砧木和接穗在嫁接适宜期间的形态结构参数进行测量基础上,利用图像分析技术对砧木生长点处的内部结构进行研究,构建了砧木苗生长点内部髓腔结构模型,并结合顶芽斜插嫁接工艺要求:砧木打孔作业时插签既要避免损坏子叶也不要避免进入髓腔,经研究确定砧木插孔角度最大为75°。基于上述研究构建了顶芽斜插嫁接试验台,试验台的砧木插孔角度为45°~75°可调,并以黑子南瓜和黄瓜幼苗为嫁接对象,设定砧木插孔角度分别为45°、50°、55°、60°、62°、65°及70°,进行了嫁接作业性能实测。试验结果表明:当砧木插孔角度为60°时,插入砧木髓腔的比率较低,同时机械化嫁接作业稳定性高,嫁接成功率最高,且嫁接苗的成活率可达91%。     

基于关联规则和模糊判据的土地评价方法

为提高土地评价知识表达的可解释性,使评价结果更能反映土地变化的自然规律与本质特征,提出利用关联规则和模糊判据进行土地评价的方法.并利用所提出的方法对广东省的土地进行了评价.试验结果表明,该方法适于从土地评价数据库中挖掘出易于理解的土地评价规则;当最小支持度分别为0.005、0.003和0.001时,挖掘出的土地评价关联规则数分别为32、54和126条,其中,在最小支持度为0.001时,利用126条土地评价关联规则即能获取高达95.25%的土地评价精度.     

马铃薯组培苗气力引导式移植手设计与试验

多手并行移植作业可有效提高接种效率,而现有组培苗接种移植手结构复杂、占用空间大,不适于狭小空间内多移植手并行接种作业,且对组培苗个体差异适应性较差,存在夹苗不稳或伤苗的情况,针对上述问题该文设计了一种负压引导式气力把持移植手,通过负压气流对马铃薯组培苗进行引导与把持,强化对组培苗个体差异的适应能力,实现组培苗的柔性容偏把持。该文对移植手吸嘴进行了三维建模及流体仿真分析,确定移植手吸嘴形式为外径5 mm、内径4 mm圆管状,前端设置90°夹角引导翅,引导翅顶点间距为10 mm。针对移植手引导性能进行正交试验,结果表明:对于平均苗径为(1.23±0.21)mm接种期马铃薯组培苗,当吸嘴真空度为8.6×10~(-3) MPa时,对组培苗容偏引导半径为4 mm。在移植手吸嘴真空度为8.6×10~(-3) MPa条件下进行茎段切割及扦插作业性能试验,结果表明:当利用厚度0.3 mm、直径45 mm圆盘切割刀以7 r/s以上转速切割茎段时,保证正常切割效果的进给速度可达0.03 m/s;对于直径为(0.7±0.1)、(1.1±0.1)、(1.5±0.1)mm条件下茎段,扦插速度为0.01 m/s时,茎段扦插成功率可达100%。该研究可为马铃薯组培苗自动移植设备开发提供技术参考。     

基于生猪外形特征图像的瘦肉率估测方法

为实现生猪瘦肉率的快速无损检测,以机器视觉为主要技术,通过生猪的外形特征图像进行瘦肉率估测,为饲养者与收购者提供生猪品级的决策依据。采用MATLAB为开发工具,通过图形用户界面(graphical user interface,GUI)实现软件操作界面,以生猪的侧面及背面图像为研究对象,利用图像处理技术从目标中提取体长、体高、胸深、腹长、臀宽、腰宽等数据,以这些体尺的比例(胸深体高比、臀宽体长比、臀宽腰宽比、腹长体长比)为参数,通过径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络进行瘦肉率估测。该文分别对7组生猪外形图像进行处理,4项比例指标的平均估测准确率分别为92.90%、92.44%、95.17%、96.51%,瘦肉率的平均估测准确率为94.35%。结果表明,该文所构造的基于生猪外形特征图像的瘦肉率估测方法工作效率高,成本低,可用于估测生猪瘦肉率。     

水田平地机刚柔耦合多体动力学建模及验证

针对将水田平地机视为纯刚体多体结构不能反映其实际动力学特性,且机械系统动力学计算机仿真结果难以有效验证手段.该文提出刚柔耦合的平地机多体动力学模型及一种基于高速相机的模型运动学参数验证方法.其特点是结构与力学分析来对物理对体系统进行动力学建模,再通过计算机软件实现仿真,及非接触式的刚体质心与其姿态角的动态确定方法.从水田平地机机械结构、工作原理与实践结果出发,将平地机作业时变形较大杆件平行连杆作为柔性体,建立其多体机械系统的刚柔部件与运动副约束,即确定其动力学模型,以调平系统动力学部分为例借助多体动力学建模软件MapleSim对模型进行仿真,得到典型动态激励作用下的平地铲质心位置点的三维坐标与平地铲的姿态角;然后在实际激励信号作用下利用高速相机及其图像分析软件TEMA测得平地铲表面不在同一直线上的3个目标点的三维坐标,基于这些点的坐标求解平地铲质心位置与姿态角度作为测量结果,与仿真结果对比实现模型验证.验证结果表明:平地铲仿真结果与实际测量结果运动规律基本一致,平地铲质心位置误差最大误差约为10 cm.验证平地机建模方法可行性,该文提出的结构与理论分析建模-计算机仿真-基于图像分析的运动参数测量实现模型验证的机械系统设计方法对农机作业机械动力学建模与验证具有普遍适用性.     

试验数据在线采集处理系统的开发

为了探讨水果机械损伤与其干燥的关联变化影响,开发了微波干燥试验数据在线采集处理系统.系统由传感器、仪表、计算机和软件系统组成.软件系统采用VB与Matlab混合编程,并利用DLL动态链接库方法实现在VB中调用Matlab.该系统可以实时采集干燥室内的温度、物料的质量,并可对采集的数据实时处理、生成图形曲线,以实现干燥过程的动态监测.     

γ-氨基丁酸和光照对香稻稻米品质和干物质积累的影响

为了探明外源喷施γ-氨基丁酸和光照处理对香稻干物质积累与稻米品质的影响,以香稻品种Basmati、玉香油占和云粳优14为供试材料,比较分析3个试验处理(常规光照处理、弱光处理和弱光+喷施γ-氨基丁酸处理)下香稻的稻米品质和干物质积累。结果表明：与常规光照相比,弱光处理降低了香稻稻米的加工品质和外观品质,增加了其蛋白质含量,这可能与弱光降低了叶片的光合特性和干物质积累有关;喷施γ-氨基丁酸能够减轻弱光对整精米率的不利影响,改善玉香油占和云粳优14的稻米外观品质,显著影响弱光处理下稻米的蛋白质含量。进一步分析发现,弱光处理下外源喷施γ-氨基丁酸能够改善香稻叶片成熟期光合特性指标,提高香稻成熟期穗干物质积累量,影响香稻抽穗期不同部位干物质分配,促进香稻成熟期穗的干物质积累。综合分析,外源喷施γ-氨基丁酸可以缓解弱光胁迫对稻米品质和干物质积累产生的不利影响。