地面自走式植保机械精准变量作业研究

目前国内植保机械存在劳动任务重、农药利用率低等不足之处。基于此,重点探讨地面自走式植保机械精准变量作业相关问题,设计了地面自走式植保精准变量作业流程,有效提升农药利用率,大大提高了农作物生长效率和水平,推动我国农业经济又好又快发展。     

茶树植保机械及减量施药技术研究进展

农药防治是茶树病虫害综合防治的重要组成部分,其在病虫害突发或爆发时具有快速高效的防治优势。茶树叶片表面具有亲水性,常量施药会造成茶叶农残超标、生态环境破坏等问题,实现茶树减量施药是减少茶叶农残的有效手段。系统综述了茶树生物特性、茶树病虫害预测诊断及防治方法、茶树植保机械及施药技术,强调提高茶树低容量喷雾的农药有效利用率是实现茶树减量施药的关键。针对目前茶园地面工况复杂及农药利用率低的问题,本文从低容量仿形喷雾机、茶树病虫害喷雾决策及智能终端等六个方面提出茶树病虫害施药技术及装备的研究建议,指出低量化、精准化及智能化是未来茶树植保喷雾机械及施药技术的发展方向。     

圆形喷灌机条件下变量灌溉对苏丹草产量与品质的影响

以苏丹草为研究对象，于2019年5—8月在河北涿州中国农业大学教学实验场开展了圆形喷灌机条件下变量灌溉对苏丹草产量与品质的影响研究。依据土壤表观电导率（ECa）差异划分出3个灌溉管理小区（1区、2区、3区），并分别对其进行变量灌溉（VRI）和均匀灌溉（URI）处理。结果表明：全生长季内，URI和VRI处理之间年产量没有显著性差异（P>0.05）,但VRI处理比URI处理节水13.4％，灌溉水分利用效率提高了17.5%，尤其是在第二茬雨季VRI处理的灌溉水分利用效率提升了43.8%（P<0.05）；第一茬，VRI处理与URI处理苏丹草粗蛋白含量与相对饲喂价值没有显著性差异（P>0.05），但在降雨量较大的第二茬VRI处理可以显著提高苏丹草的粗蛋白含量（提高9.5%，P<0.05）和相对饲喂价值（提高3.5%，P<0.05）。     

植保机变量施药鲁棒H∞最优控制

提出了一种基于电控伺服变量柱塞泵的植保机变量施药控制方法,推导并建立了包含参数不确定性和扰动的施药流量模型,设计了鲁棒H∞最优控制器并证明其鲁棒稳定性,并转化为线性矩阵不等式求解控制器参数。本研究弥补了传统优化控制方法对于不确定性反应较为敏感的不足,与传统的线性二次型最优控制相比具有一定的快速性和鲁棒性优势,能够满足复杂作业条件下植保机精准变量施药要求,有效提高了农药利用率。     

UPLC-ESI-MS分析中棉花次生代谢物标准品推定和加合物形成

【目的】建立超高效液相色谱电喷雾质谱(Ultra-performance liquid chromatography-electrospray ionization-mass spectrometry,UPLC-ESI-MS)分析中棉花代谢产物的高通量鉴定方法;探讨特定UPLC和ESI模式条件下棉花次生代谢产物的加合物种类、主导加合物及适宜的ESI模式。【方法】利用高效液相色谱电喷雾质谱对18个棉花代谢产物标准品进行分析,采用在线XCMS软件进行无靶标质谱数据提取,利用MATLAB软件编程计算程序建立标准品鉴定方法。【结果】针对电喷雾正、负离子模式,建立了基于计算准确相对分子质量的棉花次生代谢产物标准品的快速鉴定方法 POSid和NEGid;特定超高效液相色谱和电喷雾正、负离子模式下14个标准品得到正确鉴定。正离子模式下出现[M+H]~+、[M+Na]~+、[M+NH_4]~+、[2M+NH_4]~+、[2M+Na]~+和[2M+H]~+6种加合物,负离子模式下出现[M-H]~-、[2M-H]~-、[M+Cl]~-、[M+FA-H]~-、[3M-H]-、[M+Na-2H]~-、[M-H_2O-H]~-和[M+TFA-H]~-8种加合物,单个标准品的质谱可观察到1～6种加合物,每个标准品均有主导加合物并具有电喷雾离子模式的偏好性。蜜二糖适合电喷雾正离子模式检测,棉酚适合2种离子模式检测;12种化合物均是负离子模式信号强于正离子模式,适合采用负离子模式检测。【结论】建立的基于计算准确相对分子质量的代谢产物鉴定方法,能实现对18个棉花次生代谢产物标准品的无靶标质谱数据的鉴定。特定超高效液相色谱和电喷雾条件下,棉花次生代谢产物的主导加合物具有电喷雾离子模式的偏好性。这些结果为开展棉花代谢组研究提供了技术和理论数据支撑。     

功能高分子助剂G-100A调控农药对靶传递性能研究

随着统防统治技术的发展，将多种农药制剂结合喷雾助剂混配使用已成为主要施药方式之一，但由此也带来了不同企业制剂产品或配方助剂与喷雾助剂之间的桶混稳定性问题。本文将聚丙烯酸酯类微交联结构功能高分子助剂G-100A与脂肪醇聚氧乙烯醚类结构高分子助剂、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯等小分子助剂复配后作为配方助剂，制备了40%苯醚甲环唑 ? 吡唑醚菌酯水乳剂，并在田间进行了防治水稻纹枯病的药效试验。结果表明:在推荐使用浓度下，所制备的40%苯醚甲环唑 ? 吡唑醚菌酯水乳剂药液对靶标的黏附力与沉积量显著提高，且具有良好的抗蒸发性能，在防治田间水稻纹枯病时，减量25%仍可达到对照药剂 40%苯醚甲环唑 ? 吡唑醚菌酯悬浮剂的防效。此外，G-100A还可作为喷雾助剂使用，其在药液中以特有的结构存在，可有效抑制水分蒸发、减少雾滴飘移，并可有效降低雾滴碰撞叶面时的界面能，防止雾滴弹跳。研究表明，G-100A有望作为农药减施的调控手段之一，在更多配方体系中得到应用。     

喷雾降温风机风筒优化设计与试验

为缓解高温热害对茶果树的影响,基于圆弧板型叶片模型设计了一种喷雾降温风机,并对风筒结构进行建模和动力学仿真。以出风口直径、进风段长度和出风段长度为试验因素,以风机出口总压和风速为试验指标,采用Design-Expert 8.0.6软件优化风筒结构参数。优化结果表明,各因素对出口总压和风速的影响由大到小依次为出风口直径、出风段长度、进风段长度。最优参数组合为出风口直径1 070 mm、进风段长度350 mm和出风段长度270 mm。选取WJ-7010、WJ-8010型喷嘴,利用优化后的风筒结构进行了风速试验和喷雾降温性能试验。风速试验表明,当风筒出风口直径和总长度分别为1 070、840 mm时,出风口风量为701.30 m~3/min,最大风速为16.00 m/s,有效送风距离约为55.00 m。喷雾降温性能试验结果表明,当使用WJ-8010型喷嘴时,与对照组相比,平均温度降低0.68～11.11℃,最大温差范围为1.80～13.90℃。在38℃高温环境下,喷雾降温风机在20 m范围内的降温幅度接近5℃,降温效果良好。     

辽西褐土区高产土壤理化性质及影响玉米产量的主要因子

  【目的】  土壤耕层结构与肥力水平是影响玉米生长及其产量的重要因素。厘清辽西褐土区不同产量玉米田的土壤结构与肥力水平及其与玉米产量之间的关系，进而提出土壤合理耕层构建的评价指标，最终为该地区玉米产量的提高提供理论基础。  【方法】  本研究在辽西褐土区选取不同产量玉米田共56块，将其分为产量 < 6000、6000～9000和 > 9000 kg/hm2 3个水平，分析调查土壤耕层与犁底层厚度、紧实度、容重、孔隙度、有机质、有效磷、速效钾、碱解氮含量和玉米根系生长状况。采用预测变量重要性分析方法明确影响玉米产量的主要因素，提出辽西褐土区玉米高产所需的土壤耕层结构与肥力特征。  【结果】  玉米产量随土壤耕层厚度增加而增加，随犁底层厚度增加而减小。不同产量玉米田的紧实度、容重和孔隙度在0—10 cm土层差异不大，而在10 cm—犁底层和犁底层差异较大，即产量 > 9000 kg/hm2玉米田的各项结构指标均优于产量 < 9000 kg/hm2玉米田。土壤有机质、有效磷、速效钾和碱解氮等肥力状况在产量 > 9000 kg/hm2玉米田同样优于产量 < 9000 kg/hm2玉米田。不同产量地块的玉米根系生长情况出现明显差异。产量> 9000 kg/hm2玉米田的根干重和根长均明显高于产量 < 9000 kg/hm2玉米田。分土层来看，所有玉米田的根系都主要分布在0—20 cm土层，产量 < 6000、6000～9000和 > 9000 kg/hm2玉米田在0—20 cm土层的根干重分别占0—40 cm总量的83.3%、79.8%和81.1%，根长分别占83.0%、74.6%和71.7%。这不但说明根系对水分和养分的吸收主要集中在0—20 cm土层，同时也表明产量 > 9000 kg/hm2玉米田在20—40 cm土层的根系分布仍然比产量 < 9000 kg/hm2玉米田要丰富。所有结构性质与肥力因素中，耕层厚度和有效磷含量是影响辽西玉米高产的最重要因素。  【结论】  辽西褐土区高产玉米田具有以下特征:耕层厚度18～26 cm，平均23 cm；紧实度低于1000 kPa；耕层土壤容重处于1.14～1.39 g/cm3，平均1.27 g/cm3；耕层土壤总孔隙度为47.4%～58.5%，平均52.2%，毛管孔隙度平均33.5%，通气孔隙度平均18.7%；耕层土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾平均含量分别为14.8 g/kg、34.7 mg/kg、21.2 mg/kg、159.9 mg/kg。提高土壤有效磷含量、增加耕层厚度是培肥中低产田最迫切的任务。     

基于DSP和单片机的实时变量喷药系统设计

为防治玉米农田杂草危害,设计了一种基于DSP识别和单片机控制的杂草实时变量喷药系统。数字信号处理器(DSP)实时数据处理能力强,单片机控制能力强。DSP作为喷药系统上位机图像处理模块的CPU,对田间玉米杂草图像实时采集、处理,分离出杂草,生成杂草位置信息表,发送给作为系统下位机控制模块CPU的单片机;单片机通过电磁阀控制6个喷头的开闭实现精准变量喷药。田间试验表明:系统在室外田间复杂情况下可以满足实时精准喷药要求,在作业机械速度为4km/h时,喷药精确度可以达到91.4%。