基于姿态实时监测的多路精准排肥播种控制系统研究

针对现有精准排肥播种控制系统缺少对机具姿态进行监测判别的现状,在现有精准排肥播种控制系统架构基础上,增加了机具作业姿态实时监测模块,使系统可以根据机具的实时前进速度和作业姿态自动控制排肥量和播种量,减少人员对系统的操作。该系统主要由车载控制终端、PID控制器、多路集成比例阀、光电转速测试码盘、机具姿态解析模块、机具位置与速度解析模块、液压马达等组成,其中机具姿态解析模块采用MPU6050芯片实时测量下拉杆与机架的俯仰角,应用STM32F103MCU芯片实时获取MPU6050芯片的输出数据,并反馈到车载控制终端,封装后的机具姿态解析模块安装在拖拉机三点悬挂的下拉杆中部,对下拉杆与水平面的夹角数据进行实时记录和反馈,判别机具的作业姿态是否处于工作状态。将该控制系统安装在小麦基肥精准分层施肥播种机上,在北京市昌平区小汤山国家精准农业研究示范基地,对该控制系统进行静态标定和动态试验,以检测可靠性和稳定性。静态标定试验结果显示,马达转速与系统的排肥排种量存在一元线性关系,此时浅层肥料、深层肥料和种子的单圈排量分别为16.97、29.31、11.2g;姿态标定结果表明,设置临界角为5.3°时,系统的机具姿态提示信息正确,能够满足姿态监测的要求;动态试验表明,机具工作状态下,浅层肥料、深层肥料和种子排量变异系数分别为3.5%、3.8%和3%,3路的排量偏差都控制在5%以内,机具抬升状态下,排肥排种轴处于静止状态,说明该系统的运行过程总体比较稳定,能够满足小麦基肥分层施肥播种机具的精量排肥排种的作业要求,同时能够减少人为操作流程。     

粮豆轮作遥感监测对卫星时空及谱段指标的需求分析

该文面向粮豆轮作遥感监测卫星数据需求,针对最小监测地块、作物类型、时效性的要求,分别对不同空间分辨率影像识别能力、不同波段组合识别能力、最高云覆盖区域晴空获取能力3个方面进行分析,提出了光学遥感卫星理想的空间分辨率要优于0.3 m,光谱设置可以采取基本波段(蓝、绿、红、近红)+红边或者基本波段(蓝、绿、红、近红)+短波谱段2种方式,重访周期要达到3 d以内。在上述指标满足条件下,能够对中国普遍存在的0.3 m宽度田埂进行有效识别,从而达到地块识别的目标;能够利用作物红边、短波谱段特征的差异,对生长中期玉米、大豆进行有效识别,达到粮豆轮作主要作物类型识别的目的;以3 d的重访周期,可以最大限度获取覆盖中国全国区域的晴空有效影像,在数据源获取上保证粮豆轮作业务化作业能力。该研究可为满足中国粮豆轮作等农情遥感监测需求的农业监测卫星研制及相应指标规定提供参考。     

马铃薯气力精量播种机设计与试验

针对目前中国马铃薯播种机普遍存在作业速度慢、精度低、重漏播率高等关键问题,根据中国北方马铃薯一季作区大规模、大面积和高效精量播种的农艺要求,该文研制了一种马铃薯气力式精量播种机,该机一次作业可完成马铃薯开沟、侧深分层施肥、高速播种和覆土等多项功能。设计了气吸式马铃薯播种机多臂均布式排种器结构、分体式滑刀开沟器、排种器风机和动态供种装置;确定了包括配气阀、吸种臂及2种(常规薯、微型薯)吸种嘴的排种器关键部件的结构参数。田间生产试验表明,马铃薯气力精量播种机作业速度可达到10.2 km/h,播种早出苗2~3 d,同苗率达到96%。200 hm2的生产应用表明,本文所研制的马铃薯气力精量播种机重播率≤1%,漏播率≤1%,株距变异系数≤10%,同苗率96%,均超过国家标准且满足马铃薯田间种植的农艺要求,为中国马铃薯机械化播种提供了一种新技术、新装备和新方法。     

富硒有机肥、复合肥和灌水量对番茄产量和品质的影响

以樱桃番茄"千禧"为供试材料,采用大田小区试验的方法,研究了膜下滴灌条件下富硒高钙有机肥和复合肥配比(每667 m2分别施50 kg复合肥(F1),500 kg富硒高钙有机肥+25 kg复合肥(F2),1 000 kg富硒高钙有机肥(F3))和灌水量(100%灌水量(W1)和80%灌水量(W2))对番茄产量和品质的影响。结果表明:(1)富硒高钙有机肥和复合肥配施,比使用同量氮磷钾的富硒高钙有机肥或复合肥,产量都显著提高;(2)随着富硒高钙有机肥施肥量比例的增加,番茄果实中硒含量、番茄红素含量、维生素C含量和可溶性糖含量均显著增加;(3)滴灌可以有效提高水分利用效率,80%灌水量在产量降低不显著的情况下,番茄果实中硒的含量和果实品质均有不同程度的提高。因此,膜下滴灌80%灌水量时,富硒高钙有机肥和复合肥配施(各占50%)在保证果实品质和硒含量达到富硒农产品标准的同时,产量达到最佳。     

基于双闭环PID模糊算法的玉米精量排种控制系统设计

黄淮海麦玉轮作区秸秆全量还田模式下,小麦秸秆韧性好、粉碎还田效果差以及土壤较为黏重,传统被动式地轮驱动易秸秆缠绕、拥堵及黏土量较大,播种作业易断条。为有效解决这些问题,该文以勺轮式玉米排种器为研究对象,设计一种主动式玉米电控精量排种系统。该系统作业时,通过USART HMI四线制触控串口屏人机界面向控制器输入理论期望株距,由GPS测速传感器采集机具作业速度,结合旋转编码器实时采集排种器作业转速,基于双闭环模糊算法对PID参数进行自整定,得到排种器目标转速,通过控制器调节相应PWM占空比,以实现通过机具作业速度实时控制电机转速,实现精密排种。台架试验结果表明:理论排种转速6~54 r/min时,实际转速的变异系数均小于10.0%,实际转速在理论转速附近波动范围小,符合控制要求;在设定株距值下,车速为3~5 km/h时,株距合格指数94.0%,漏播指数3.0%;车速为6~8 km/h时,株距合格指数≥90.0%,漏播指数≤4.5%。田间验证结果表明该玉米排种控制系统作业时,株距合格指数≥87.75%,平均值为90.89%,漏播指数均小于4%,平均值为2.54%,与市场上常见的勺轮式玉米排种器相比合格指数提高2.12个百分点、漏播指数降低4.32个百分点,播种性能良好,满足玉米农艺种植要求。该文研究的玉米电控精量排种系统可有效提高排种质量并可为研制高速精量主动排种控制系统提供参考。     

多因子问诊1998年和2016年松花江流域夏季降水

为了分析强El nino 衰减年（1998 年和2016 年）松花江流域夏季降水异常成因,提高松花江流域夏季降水预测能力。采用松花江流域97 站逐日降水资料,NCEP/NCAR再分析资料等资料,通过合成分析、相关分析等多种物理诊断方法分析1998 年和2016 年夏季降水异常成因。结果表明：仅仅依靠强El nino 事件的结束时间和强度还不能确定松花江流域夏季降水变化,还需要考虑中高纬环流及其大气内部的自身演变过程,例如东北冷涡的强度和发生时间,欧亚中高纬环流阻高的变化。需要综合考虑海温、副热带系统和中高纬环流系统的异常变化给松花江流域夏季降水带来的影响,从多因子角度诊断和预测松花江流域夏季降水,从而提升预测水平,为气象防灾减灾和农业生产服务提供决策依据。     

珍稀濒危植物丹霞梧桐种子萌发特性研究

珍稀濒危植物丹霞梧桐（Firmiana danxiaensis）种子存在硬实休眠现象,自然条件下,发芽率极低。试验通过高温浸种（80 ℃）、变温浸种、机械损伤、酸蚀处理和激素处理等不同方法破除其休眠机制。结果表明,除激素处理对破除丹霞梧桐种子休眠无明显作用以外,其他处理均能显著提高其萌发率;其中,酸蚀 20 min 效果最好,丹霞梧桐种子萌发率为 82.29%,发芽势 78.13%,发芽指数 4.59;高温浸种次之,萌发率为 77.52%,发芽势为 68.99%,发芽指数为 3.71。研究表明酸蚀 20 min 和高温浸种能显著促进丹霞梧桐种子萌发。     

Monitoring of eucalyptus sprouts control using digital images obtained by unmanned aerial vehicle

This study evaluated the effectiveness of chemical control for eradicating eucalyptus sprouts using images obtained with Unmanned Aerial Vehicle (UAV). The study was carried out in eucalyptus plantations in Itabela, BA, in replanting areas during pre-planting application of herbicide. Aerial images obtained by a UAV were used to evaluate the effectiveness of the herbicide application for sprouts control. After the images were acquired, they were processed to calculate the normalized difference vegetation index (NDVI) and submitted to a supervised classification to quantify the percentage reduction of sprout green matter. The percentage data were submitted to analysis of variance and the means were compared by Tukey test at 5%. The differences, both visual and average percentages were observed only during the evaluation period with no evident effect of the treatments on sprout control. The images provided by the UAV allowed to monitor and identify visually the plots where biomass reduced or increased and to evaluate the effectiveness of chemical control of eucalyptus sprouts, indicating areas where it was nonexistent, partial or total.     

川东北旱地马铃薯多熟高效种植新模式效益分析

为丰富川东北旱地马铃薯多熟高效种植模式及提高旱地种植效益,以传统“小麦/玉米/甘薯”模式为对照,在川东北丘陵区旱地设置“春马铃薯/玉米/甘薯”和“小麦+冬马铃薯/玉米/甘薯”2种新模式,观测其周年原粮产量和经济效益。结果表明,在2年平均值上,“春马铃薯/玉米/甘薯”模式的原粮产量与对照差异不显著,但其总产值和纯收益均显著高于对照,分别较对照高52.16%和53.25%,且其劳动净产率比对照高14.85%;而“小麦+冬马铃薯/玉米/甘薯”模式的原粮产量和总产值均显著高于对照,但其纯收益和劳动净产率分别较对照低20.32%和17.07%。2个新模式的物质费用收益率和成本收益率均低于对照。综合比较,“春马铃薯/玉米/甘薯”模式可作为传统“小麦/玉米/甘薯”模式的替代方案进行推广应用。