多通道移动式果园灌溉施肥机设计与试验

针对目前果园种植管理过程中灌溉量与施肥浓度控制精度较低、不能动态调整施肥配方等问题，开发了一种多通道移动式果园灌溉施肥机。样机主要由灌溉混肥装置、吸肥装置、水肥参数检测装置、控制系统、牵引式行走装置和动力系统等6部分组成。对吸肥装置关键部件设计正交试验，分析了吸肥器布置方式、吸肥管道管径、过滤器类型、管道排列方式和过滤器目数等不同因素对吸肥性能的影响，确定了最优的吸肥装置结构。开发了精确灌溉施肥自动控制系统，并进行了样机性能测试，结果表明：施肥机可自动完成果园精准灌溉与施肥作业，动态调整施肥配方，灌溉量控制相对误差≤0.54%,EC值控制绝对误差≤0.07mS/cm,母液配比相对误差≤2.00%。     

微型植物工厂环境控制参数优化试验研究

为了提高微型植物工厂内部温度分布均匀性和作物净光合速率,提出采用试验研究和CFD仿真相结合的方法对其环境控制参数进行优化设计。以生菜为例,通过多因素耦合试验,探索了温度、湿度和循环风速3种因素对生菜净光合速率和蒸腾速率的影响,并对不同风速控制策略下植物工厂内气流场和温度场进行了CFD数值仿真分析。试验结果表明:风速对生菜的净光合速率和蒸腾速率均有显著影响;微型植物工厂内采用上层低循环风速、下层高循环风速模式,有利于保证内部温度的均匀性,生菜的净光合速率也处于较高水平,有利于其生长。     

吊杯式栽植器运动轨迹优化与试验

针对吊杯式移栽机膜上成穴移栽时膜面穴口大的问题，建立栽植机构的运动模型，通过分析栽植器的运动轨迹特性得出，当栽植器的运动轨迹为余摆线，且余摆线环扣最大横弦的距离等于轨迹线与地膜交点间的距离，栽植器在上拔阶段水平方向零速度点两侧打开，有利于减小膜面穴口尺寸。通过仿真分析和膜上移栽番茄盘苗试验得出，运动轨迹特征系数λ对膜面穴口的纵向尺寸影响显著，对横向尺寸和倾斜率影响不明显。随着λ值的增大，穴口纵向尺寸先减小然后增大，在移栽频率为50和55株·min^-1时，λ为1.093的穴口纵向尺寸分别为10.12 cm和9.49 cm，是最小值； 两种移栽频率条件下，随着λ值的增大，移栽株距分别从39.8 cm减小到33.5 cm和从39.1 cm减小到33.1 cm。该结论可用于指导吊杯式移栽机结构和工作参数的优选。     

基于离散元的柔性作物茎秆振动响应仿真

建立考虑柔性作物茎秆振动响应特性的动力学模型，对探索谷草分离机理、分析谷物分离过程和联合收获机参数优化具有重要意义。本文提出考虑柔性作物茎秆振动响应特性的动力学仿真模型，研究了作物茎秆的动力学响应特性。首先，给出了作物柔性茎秆的动力学模型和动力仿真方法；以成熟期小麦第3节间为例，测量了茎秆的内外径、单位质量密度和弹性模量等参数；对茎秆的横向弯曲振动和纵向拉伸振动进行仿真，研究茎秆的动力学响应特性，并与理论计算结果进行比较。通过仿真获得长度108mm、外径3.7mm、内径1.9mm、弹性模量5.27GPa的小麦茎秆的横向振动频率和纵向振动频率分别为164.28、7633.59Hz，与理论计算结果的相对误差分别为0.28%和0.12%。最后，通过谷草分离仿真实验，验证了柔性作物茎秆模型的实用性。     

农药胁迫对生菜叶片叶绿素荧光图像参数的影响

对生菜(Lactuca sativa)分别均匀喷洒浓度为70、140、280μg/L的杀虫剂氰戊菊酯,以清水为对照,以意大利全年耐抽薹生菜为试材,结果表明,随着农药浓度的增加,光系统Ⅱ的最大光化学效率、实际光化学效率、光化学淬灭系数和相对电子传递速率均下降,非光化学淬灭系数、非调节性能量耗散的量子产额和调节性能量耗散的量子产额上升,综合影响造成光系统Ⅱ的中心活性区域缩小、光合速率下降。另外生菜叶片自身的光化合保护机制能在一定程度上减轻农药的胁迫作用。与对照相比,光系统Ⅱ的实际光化学效率受农药影响最大,喷洒浓度为280μg/L的杀虫剂会对生菜光合作用过程产生持续性的、不可逆转的影响。     

阵列式压电晶体传感器谷粒清选损失监测仪设计

设计了由阵列式压电晶体传感器、阵列信号调理系统及单片机监测系统组成的谷粒清选损失监测仪，并制作了仪器样机。测试试验结果表明，阵列式压电晶体谷粒清选损失监测仪对损失谷粒响应时间在1 s以内，测量误差小于5%，且对实际收获工况中各种干扰能有效地抑制。     

土壤水分对温室黄瓜生长与光合特性的影响

水分是影响黄瓜生长发育的重要因子.以温室盆栽黄瓜为试验材料,研究了不同土壤含水量对温室黄瓜生长与光合特性的影响.结果表明:温室黄瓜在土壤含水量较高时,株高和产量增长较快,随着土壤含水量降低,叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶水势均下降.考虑到温室内湿度大,当土壤含水量为21.36%(波动范围在±0.2%)时,效果最好,可以作为合理灌溉的依据.     

油菜水分胁迫的冠层表面温度特征及诊断研究

对油菜的冠层温度特征进行了研究,并在此基础上建立了油菜的冠气温差模型和CWSI模型。利用建立的CWSI模型对植株含水率进行预测,结果表明:油菜含水率预测值与实测值的平均相对误差小于9.2%;CWSI模型能够实现对油菜含水率的定性和定量分析。     

穴盘育苗移栽机两指四针钳夹式取苗末端执行器

设计了一种穴盘育苗移栽机两指四针钳夹式夹钵取苗末端执行器。利用2根气缸机械手指伸出4根夹取针插入苗钵,气缸机械手指闭合夹取针捏紧苗钵来取苗,利用两根气缸机械手指撑开放松夹持苗钵,4根夹取针回缩脱离苗钵来放苗。根据穴盘苗自动取苗力学要求,进行了基于穴盘苗物理力学特性的夹取力设计。试制末端执行器,进行夹钵取苗效能测试。在40 mm/s提取速度下,各试验因素的夹钵脱盘力无显著性差异。取苗效能的正交试验分析发现,苗钵含水率水平高度显著影响根土破坏,入钵角度、深度以及根系等试验因素没有统计学显著性影响。当夹取针入钵角为11°,入钵深度为32 mm,苗数为4株,含水率为55%~60%时,所设计的取苗末端执行器对苗钵的夹取作用达到最小根土破坏程度。     

穴盘播种控制器中的多任务分析与实现

在穴盘播种控制器的软件系统开发时，通过对穴盘播种控制器中存在的任务进行分析，运用实时系统前后台编程方式，合理使用单片机的中断系统，进行了播种器的控制软件设计。最后对软件性能进行了分析。经实际运行结果表明，该软件系统可以很好地满足播种器的实际工作要求。