固体颗粒肥料物理特性的试验研究

针对水稻施肥机械排施不同品种固体颗粒肥料存在肥料堵塞、均匀性差等问题,进行了常用国产尿素(LuoFengShan)、国产复合肥(BaTian)和俄罗斯复合肥(AKANG)3种固体颗粒肥料的物理特性测试与分析。分别测试了3种肥料的单粒密度、粒径和球形率,探究了肥料的含水率对肥料与机体静摩擦因数的影响,以及肥料含水率、粒径对其破碎力的影响等。测试结果表明:3种肥料的球形率均大于90%,可近似看作球形颗粒;3种肥料中俄罗斯复合肥单粒密度最大;3种肥料的破碎力随着粒径的增大呈增大趋势,随着含水率的增加呈减小趋势,且俄罗斯复合肥的破碎力最大,肥料的含水率和粒径对其破碎力有重要影响,含水率影响更大;3种肥料与机体的静摩擦因数随着含水率的增加呈增大趋势,俄罗斯复合肥与机体的静摩擦因数最小。由此可以看出:国产固体颗粒肥料与俄罗斯肥料相比,排施性能较差,需要设计更可靠的施肥装置,才能实现精准的施肥作业。研究结果为我国水田施肥机械的研制提供了参考。     

基于主成分分析的杂交稻芽种物理特性评价研究

杂交稻芽种物理特性研究评价与水稻机械化生产密切相关。为对杂交稻芽种物理特性进行系统研究及科学评价,该文以华南稻区常用的杂交稻芽种为试验样品,分别测定其含水率、千粒质量、滑动摩擦角、休止角α、休止角β、芽长、三轴算术平均粒径及硬度8个物理特性指标参数,并运用主成分分析法简化物理特性指标,构架科学的量化评价体系,得到每种样品的综合得分。结果表明,样品的各个物理特性指标参数差异明显,各物理特性指标之间存在不同程度的相关性。千粒质量与休止角α和休止角β呈显著正相关;三轴算术平均粒径与休止角α和休止角β呈显著正相关;休止角α与休止角β呈显著正相关;千粒质量与含水率、三轴算术平均粒径及滑动摩擦角呈正相关;含水率与芽长呈正相关;硬度与休止角α呈正相关;芽长与休止角α、休止角β和三轴算术平均粒径呈正相关。采用主成分分析法提取前3个主成分因子,累计贡献率达到80%以上,能够代表原来8个物理特性指标中的绝大部分信息,具有较好的代表性与客观性。结合试验结果初步确定9种杂交稻芽种样品物理特性的评价等级划分标准,对其做出了适当评价。采用聚类综合分析法对样品物理特性综合得分进行分析研究,9种杂交稻芽种被聚合为5类,各杂交稻芽种样品间物理特性有差异。本研究基于主成分分析法对杂交稻芽种物理特性进行评价,为杂交稻芽种物理特性的科学评价提供一种新思路,同时为水稻精密排种器作业参数的设计优化提供数据依据。     

静电喷雾的多喷头雾化特性及田间试验

针对传统喷杆喷雾机作业时需水量大、叶片背面雾滴沉积量不足和雾滴分布不均匀等问题,该研究提出一种静电喷雾与喷杆喷雾相结合的施药技术。为探究静电喷杆喷雾机的最佳工作参数,明确不同参数对雾滴雾化效果的影响,利用Fluent软件建立了流场、离散雾场和空间电场耦合仿真模型。仿真试验结果表明,多喷头的空间电场分布均匀性优于单喷头,静电喷雾的雾滴体积中径比非静电喷雾减小12.7%。搭建静电喷雾试验平台,以喷雾水压、充电电压和喷头间距为试验因素,以雾滴的荷质比、粒径、分布均匀性和沉积量为试验指标进行雾滴的荷电特性和沉积特性试验。试验结果表明,多喷头喷雾的雾滴荷质比最大值为0.26 mC/kg,比单喷头喷雾提高52.9%,雾滴均匀性变异系数比非静电喷雾减小32.1%,体积中径减小14.8%,上、中、下层叶片正面的雾滴附着率分别提高27.1%、37.3%和45.2%;静电喷雾的最佳作业参数组合为充电电压6 kV、喷雾水压0.4 MPa和喷头间距250 mm。田间试验表明,静电喷头与常规喷头喷雾施药的病虫害防治效果基本一致,静电喷头的施药用水量减少了60%。在满足防控效果的前提下,静电喷雾能增加雾滴在植株下层和叶片背面的沉积量,有效减少田间作业的需水量,研究结果可为静电喷雾技术在大型喷杆喷雾机上的应用提供参考。     

气吸滚筒式油菜穴盘育苗精密排种器设计与试验

为满足油菜穴盘育苗移栽作业要求,解决油菜机械化种植茬口紧张难题,该研究设计了一种气吸滚筒式穴盘育苗精密排种器,利用光电传感器和正压投种机构实现同步整排投种。阐述了排种器基本结构与工作原理,对关键部件结构进行设计,应用Fluent软件模拟分析了3种不同正压进气孔间距条件下滚筒内壁和吸种孔与正压气室的流场特征;采用二次旋转正交组合试验方法,对排种器作业性能的主要影响因素(吸种负压、投种正压和吸种孔直径)与播种指标(单粒合格指数、漏播指数和重播指数)的关系进行研究,分析了各因素及其交互作用对各指标的影响规律,并采用多目标优化方法进行参数优化;在优化参数条件下,设定排种器生产率分别为600、700和800盘/h时,对3个品种油菜种子和1个蔬菜种子(茄子)进行排种性能试验。结果表明:当正压进气孔间距为144 mm时,整个正压气室无回流情况,各吸种孔处气流速度相对均匀;影响单粒合格指数的因素主次顺序为投种正压、吸种孔直径和吸种负压,最优参数组合为吸种负压3.73 kPa,投种正压0.23 MPa,吸种孔直径1.28 mm,此时单粒合格指数、漏播指数和重播指数分别为95.13%、2.80%和2.07%。生产率为600~800盘/h时,油菜种子的单粒合格指数均高于93%,漏播指数和重播指数均小于5%;茄子的单粒合格指数高于90%,漏播指数和重播指数均低于5%。该排种器的排种性能适应性较好且精准高效,能够满足油菜及部分蔬菜穴盘育苗播种作业要求。研究结果可为油菜等穴盘育苗播种机研发提供参考。     

基于机器视觉的育秧盘裂缝缺陷检测方法研究

育秧盘因长期使用或运输不当等原因易出现破损,影响了工厂化自动育秧生产线的作业性能。针对水稻育秧盘的裂缝缺陷,采用机器视觉技术,利用图像灰度化、自适应阈值处理和形态学运算等方法对育秧盘的裂缝缺陷进行检测;利用平均值法对RGB图像进行灰度化,采用自适应阈值处理对灰度化后的图像进行二值化,然后通过形态学膨胀对断裂处的裂缝进行连通,以求得最大连通区域,再运用最小外接矩形把最大连通区域标记出来,实现对裂缝缺陷的识别。试验结果表明:对带有裂缝缺陷的育秧盘的正确识别率可达到94.38%。本文的研究为育秧盘裂缝缺陷的检测和判定奠定了基础。     

坡度和坡向对人工混交林中福建柏生长特性的影响

以4种坡度和坡向不同的福建柏杉木混交林为研究对象，坡度和坡向立地条件分别为：Ⅰ级-南坡、Ⅱ级-西南坡、Ⅲ级-东南坡、Ⅳ级-东坡。通过典型样地调查，分析不同立地条件下混交林中福建柏胸径、树高、枝下高、冠幅、材积、蓄积及密度差异性及变化趋势。结果表明：不同坡度和坡向的立地条件对人工混交林中福建柏胸径、树高、枝下高、冠幅、材积、蓄积及密度的影响达到极显著水平。人工混交林中福建柏胸径、树高、材积和蓄积的变化趋势均为Ⅰ级-南坡>Ⅲ级-东南坡>Ⅱ级-西南坡>Ⅳ级-东坡，Ⅰ级-南坡的福建柏胸径、树高、材积和蓄积分别为13.67 cm、9.68 m、0.077 6 m³、139.13 m³/hm^-2；枝下高为Ⅲ级-东南坡最大，为1.37 m；冠幅和密度均为Ⅰ级-南坡最大，分别为2.63m、1 794株/hm^-2。初步研究得出，在营造福建柏杉木混交林时，选择Ⅰ级-南坡的立地条件有利于福建柏生长发育，获取更大的蓄积量。