单体仿形棉花打顶机的设计与试验

【目的】解决国内棉花打顶机械化程度低,棉花打顶仍主要以人工打顶和药物控制为主等问题,设计了具有接触式仿形装置、可以调节仿形板质量、可调节仿形板和打顶切割器位置关系的单体仿形棉花打顶机.【方法】对接触式仿形装置进行仿形原理分析和结构设计,运用Design-Expert 8.0软件采用中心组合设计试验,探究仿形板质量、仿形板与切割器水平距离、切割器最大行程对打顶机仿形效果的影响规律,对模型进行响应曲面分析并寻优.【结果】台架试验表明:当仿形板质量为66.00g,仿形板到切割器的水平距离为40.00cm,切割器最大行程为350.00mm时,仿形效果较好,拟合系数C=92.79%.【结论】参照台架试验优化数据制造样机,田间试验表明:打顶率可达88.64%,打顶效果最好.     

中国威海仿刺参群体与韩国浦项仿刺参群体杂交及子代生长性状的研究

为改良威海地区仿刺参的生物性状,在水温20.0~22.0℃,盐度30.0~31.0,幼体密度0.2个/m L的条件下,以中国威海的仿刺参群体(W)和韩国东海岸浦项市的仿刺参群体(P)为亲本,采用群体内自交和群体间杂交的方法建立了WW(W♀×W♂)、WP(W♀×P♂)、PP(P♀×P♂)等3个试验组,并于幼体孵化选育后,先后进行了为期11 d的浮游幼体培育和近1年的苗种中间培育(水温3.0~30.0℃,盐度28.0~31.0),测算了各组浮游幼体、稚参、幼参的生长速度。结果表明,组间受精率、孵化率、变态附着率差异不显著(P0.05);在浮游阶段,各组在大耳幼体时期的体长差异极显著(P0.01),WW组的体长最大[(1 121.5±68.4)μm],在小耳幼体、中耳幼体、樽型幼体时期各组的体长差异不显著(P0.05);在中间培育阶段,WP组的苗种生长速度先慢后快,其330日龄苗种的平均体质量最大[(123.6±8.6)mg],且与其余两组差异极显著(P0.01)。试验表明,威海仿刺参群体与浦项仿刺参群体的杂交子代在90日龄以前表现为杂种劣势,在90~330日龄表现为杂种优势,杂种优势率为31.5%。试验还发现300~330日龄的PP组雄性幼参中出现了性早熟现象。     

基于转录组测序挖掘仿刺参“化皮病”相关基因

为了寻找仿刺参(Apostichopus japonicus)养殖期间的"化皮病"关键调控基因,并分析这些基因所参与的信号通路,对本课题组前期已获得的仿刺参"化皮"I期(早期)、II期(中期)和III期(后期)3个阶段的病变及其同一个体正常体壁组织之间的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)进行进一步分析。主成分分析(principal component analysis,PCA)结果显示,"化皮"II期病变组织与正常组织之间的差异最小,"化皮"I期与III期表达关系比较接近,"化皮"II期是一个"转折期"。KEGG富集分析结果显示,补体与凝血级联(Complement and coagulation cascades)通路和细胞外基质受体(ECM-receptor interaction)通路在"化皮"3个阶段都显著改变。通过构建"化皮"过程关键差异表达基因调控网络,发现Ig GFc-binding protein(Fc GBP)基因和Tenascin(TN)蛋白家族基因在"化皮"不同阶段参与到发生显著变化的信号通路。q RT-PCR验证结果显示,5个DEGs在仿刺参"化皮"不同阶段表达趋势与RNA-Seq结果一致,皮尔逊相关系数r值为0.7714。"化皮"过程关键调控基因的筛选将为抗逆品种选育以及"化皮病"的防控提供科学依据。     

基于WEB的无人机三维仿地飞行规划在农业植保中的应用

【目的】我国是一个农业大国,农业生产在我国占着举足轻重的地位,无人机植保在农业生产中应用越来越广泛,极大地促进了农业植保的快速发展。建立易操作的智能化平台更有利于无人机植保的快速推广应用。【方法】文章提出了建立基于Web的无人机飞行规划平台,在平台中集成影像和DEM等各类数据,由专业技术人员进行远程三维仿地飞行规划,普通用户只需要在移动飞行规划平台上同步下载规划任务,完成傻瓜式的一键飞行,顺利完成植保任务。【结果】通过实地实验测试,文章中的研究方案可以智能化地完成农业植保任务,显著提高无人机植保的安全性和易用性。【结论】针对现代化农业植保中存在的问题,文章提出的基于WEB的无人机三维仿地飞行规划在农业植保中的应用方案,可以有效解决无人机植保操控复杂、技术程度要求高等问题,提升了农业植保的信息化、智能化程度。     

仿刺参7个盐度相关基因在低盐胁迫下的表达模式

从仿刺参Apostichopus japonicus低盐转录组数据库中选取肌腱蛋白-R1 (TN-R1）、肌腱蛋白-R2(TN-R2)、乙酰胆碱受体亚基α-3(CHRNA3）、脂肪酸结合蛋白6(FABP6)、单羧酸转运蛋白2(SLC16A7)、纤维胶凝蛋白1 (Fcn1)、黑素转铁蛋白(Mfi2)共7个盐度调节相关基因, 利用 qRT-PCR 技术分析这7个基因在低盐胁迫下不同组织中的表达水平及表达丰度。结果表明TN-R1基因在仿刺参体腔液中表达水平最高,呼吸树次之,肠表达较低;TN-R2基因在仿刺参体腔液中表达水平最高,在肠中表达较低,呼吸树中不表达。SLC16A7、FABP6、Fcn1、CHRNA3和Mfi2均在体腔液中表达最高。Mfi2基因在体腔液中明显上调表达,在呼吸树组织和肠组织中下调表达,且与对照组均呈显著性差异。Fcn1在体腔液中的表达量在胁迫后1.5 h达到最高,为对照组的669倍,在胁迫48 h之前均呈明显上调。低盐胁迫下这7个基因表达丰度的变化,说明这些基因或作为功能基因直接参与机体的盐度适应的代谢调节,或作为调控基因调节盐度相关功能蛋白的表达和活性来提高仿刺参对低盐胁迫的耐受能力。上述结果表明仿刺参的盐度适应过程是一个需要多基因参与的应激反应信号转导网络,为仿刺参盐度调节适应机制的研究奠定基础。     

仿刺参养殖池塘三氮一磷及硫化物周年变化特征分析

通过检测仿刺参养殖池塘表层与底层的三氮一磷及硫化物,研究仿刺参养殖池塘水质的周年变化。结果表明,各项指标变化范围:表层氨氮含量为0.107~0.412 mg/L,底层氨氮含量为0.096~0.469 mg/L,冬季较其他季节低;表层硝酸盐氮含量为0.252~0.688 mg/L,底层硝酸盐氮含量为0.232~0.681 mg/L,冬季较其他季节高;表层亚硝酸盐氮含量为0.003~0.041 mg/L,底层亚硝酸盐氮含量为0.001~0.045 mg/L,夏季较其他季节高;表层磷酸盐含量为0.015~0.048 mg/L,底层磷酸盐含量为0.011~0.038 mg/L,夏季较其他季节高;表层硫化物含量为0.008~0.019μg/m L,底层硫化物含量为0.009~0.019μg/m L,夏季较其他季节高。     

基于ADAMS的果树仿形施药机构优化设计与仿真分析

针对目前果园施药喷雾器械作业效率低下、农药浪费严重和影响生态环境等问题,提出三自由度对称式两级摇杆喷雾机构。为提升工作空间和运行稳定性,构建该机构的数学模型,在ADAMS环境中创建仿真单元,根据实际约束条件对其进行喷雾参数优化和动力学、运动学仿真分析,并推导出喷雾点运动学方程。研究结果表明:仿形机构关键点所受最大力由优化前1 621.1 N减小到338.94 N,为原来的20.9%,运行平稳可靠;在此基础上,得到喷雾点在水平、竖直方向工作范围分别为1 704.5 mm、2 151.5 mm,调节幅度分别为695.4 mm、680.4 mm,完全可以满足不同果树形貌的喷雾要求,实现立体高效的仿形施药作业。     

俯仰式播种单体仿形性能检测试验台设计与试验

为解决播种单体仿形机构性能难以检测的问题,设计了俯仰式播种单体仿形性能检测试验台。阐述了试验台组成结构与工作原理,对其高速传动系统、液压升降系统、监控系统以及关键部件参数进行设计。应用ANSYS软件对台架整体和关键部件进行静力学分析和模态分析,验证结构设计的合理性。为检验俯仰式播种单体仿形性能检测试验台的实际检测效果,以德邦大为1205型牵引式免耕精量播种机播种单体为研究对象,先以液压杆伸出量与传送带速度为试验因素,以监控系统误差为评价指标进行试验。试验得出,在液压杆伸出量为0～200 mm范围内,监控系统角度传感器最大误差为0.69 mm;在传送带速度8～19 km/范围内,光电编码器最大误差为0.18 km/h。确认监控系统准确性后,再以单体速度为试验因素,采集速度8、10、12 km/h下地块的起伏数据为目标曲线,以地形起伏模拟曲线的绝对误差平均值为指标进行单因素试验,试验得出,所设计的试验台可有效模拟田间地面的起伏频率与起伏量,绝对误差平均值为1.86 mm,满足播种单体仿形性能检测需求。     

基于遗传算法优化模糊PID的甘蔗收获机切割器控制系统

针对甘蔗收获机切割器无法自动控制入土深度,从而影响收获质量的问题,设计一套甘蔗收获机切割器入土深度自动控制系统。该系统主要包含角度式仿形机构、入土深度检测系统以及液压系统和控制系统。利用基于遗传算法优化的模糊PID控制算法进行入土深度的实时调节,通过Simulink阶跃响应以及带随机干扰的阶跃响应仿真,结果显示：基于遗传算法优化的模糊PID控制算法超调量为4.9%、调节时间为1.535 s,与PID控制算法以及模糊PID控制算法相比均有所改善。室内试验结果表明,基于遗传算法优化的模糊PID控制算法误差在（-0.5,0.5）,误差最小,有效实现了切割器入土深度自动控制。     

基于圆柱面模型的仿形喷雾植物冠层密度超声量化测试

基于低成本超声波传感器搭建了一套植物冠层超声回波信号检测系统,建立了基于圆柱面叶片分布模型的量化测试台。在正交中心复合设计试验基础上,建立了超声回波信号均值与冠层密度、探测距离的定量关系,即植物冠层密度量化模型。对已建立的植物冠层密度量化模型进行方差分析,结果表明,植物冠层密度量化模型具有显著性,且失拟性不显著。植物冠层密度量化模型决定系数R2和预测模型决定系数R2分别为0. 988 5和0. 911 4,表明试验值和预测值具有良好的一致性。为了验证已建立的植物冠层量化模型的可靠性,于室内测试台进行了4种植物在3种不同测试距离下的冠层密度验证测试,试验结果表明,实测值与模型测量值的相对误差最小为1. 230%,最大为13. 650%,平均相对误差为6. 120%,植物冠层密度量化模型对室内测试台的冠层密度测量有较好适用性。室外选择3棵不同的桂树,每棵树选择9个测试点进行验证测试,试验结果表明,实测密度与模型测量密度的最小相对误差为3. 959%,最大相对误差为20. 600%; 3棵桂树的实测密度与模型测量密度的平均相对误差分别为11. 244%、12. 246%和9. 628%,植物冠层密度量化模型对户外桂树密度测量有较好的适用性。