水稻田间育秧精密播种机设计与试验

为提高田间育秧播种机的播种合格率和播种稳定均匀性,设计了一种适用于南方水稻田间育秧的精密播种机。在深入分析螺旋勺轮式播种器的播种原理,以及播种器行走控制系统的基础上,采用正交试验方法,研究了螺旋勺轮的凹槽深度、螺旋升角、播种器行走速度对播种合格率和空穴率的影响规律,得出杂交稻播种合格率和空穴率影响因素的最佳参数组合:凹槽深度h为3 mm、螺旋升角α为81.73°、播种器行走速度v为0.35 m/s。试验表明,采用闭环控制系统后的播种机播种杂交稻2~6粒/格合格率由87.14%提升到93.21%,常规稻3~8粒/格的播种合格率为92.14%,播种性能满足常规稻和杂交稻精密播种育秧的技术要求。     

水稻育秧播种机钵体苗底土压实装置

设计了一种能实现水稻精密育秧播种机钵体软、硬秧盘穴孔底土压实的通用装置,该装置以AT89C51单片机为控制系统核心,采用步进电动机和送盘行程开关实现秧盘供送,以及限位行程开关和对准接近开关实现秧盘穴孔与压实辊指对准,压实辊指与秧盘穴孔内底土相互作用完成底土压实。通过系统的试验研究,确定了该装置的最佳工作参数。压实试验表明,该系统能满足秧盘穴孔底土压实的工作要求,实现了穴孔与压实辊指的精确对准和底土压实,当生产率在500盘/h、提前角对应弧长为1 mm时,对准率为98%,满足钵体苗穴孔底土压实的技术要求;育秧试验表明,增加穴孔底土压实深度,可提高秧苗素质,保持土壤根系坚实不散,有利于栽插作业,压实深度为6 mm时效果最佳。     

南方冬种马铃薯收获机的应用现状与研究展望

实现南方冬种马铃薯机械化收获对推进马铃薯主粮化进程、扩大南方冬种马铃薯种植面积具有重要意义。现有马铃薯收获机在应用过程中存在挖掘阻力大、易壅堵、明薯率低、伤薯率高等问题,导致目前南方冬种马铃薯收获以人工或畜力为主,机械化应用水平低。为此,从南方冬种马铃薯种植模式和种植环境出发,在分析现有马铃薯收获装置挖掘部件和分离部件的基础上,对南方冬种马铃薯收获机的进一步研究做出了展望,提出一种双重振动减阻挖掘部件、一种可分离薯、土、膜的振动杆条升运链分离部件,以及一种可分离薯、土、草的拨杆抖动筛分部件,旨在为南方冬种马铃薯地膜覆盖栽培模式及稻草覆盖栽培模式下机械化收获装置的研制提供参考。     

华南双季稻区水稻不同机械化栽植方式对比试验与评价

为探索不同机械化栽植方式对华南双季稻区的适应性及其影响机理,2011-2014年连续4 a在广东省肇庆市和江门市,以钵体苗人工手插为对照,安排了钵体毯状苗机插、毯状苗机插和毯状苗窄行机插3种机械化栽植方式的对比试验。应用主效可加互作可乘(additive main effects and multiplicative interaction,AMMI)模型对影响水稻产量的栽植方式、环境和二者的互作进行了分析,进而对不同栽植方式的适应性进行了评价。结果表明:不同栽植方式水稻产量的单因素方差分析显示,3种机械化栽植方式对常规稻都具有良好的适应性,可替代人工手插大面积推广使用;而杂交稻各次试验中3种机插秧栽植方式的产量都低于人工手插,杂交稻机插秧问题还需进一步研究。AMMI分析中,栽植方式平方和、环境平方和及二者的互作平方和分别占处理平方和的6.39%、85.29%和8.31%,都达到了极显著差异水平(P0.01);AMMI模型的交互效应主成分(interaction principal component analysis,IPCA)前2个达到显著水平,两项累计解释了互作平方和的92.99%;残差均方根(root mean square,RMS)的值为49.34 kg/hm2,占总均值的0.71%,表明AMMI2模型对试验的数据结构进行了很好的拟合。适应性评价显示,人工手插的平均产量最高,与环境存在较大正互作,是目前杂交稻种植中最好的栽植方式,但稳定性欠佳;毯状苗机插的平均产量最低,与环境的互作最小,是一种稳定性较好的栽植方式;钵体毯状苗机插的稳定性不及毯状苗机插,但平均产量高于毯状苗机插,与毯状苗机插相比平均增产约-2%~6%;毯状苗窄行机插的稳定性不及钵体毯状苗机插,但平均产量与钵体毯状苗机插相差不大,在杂交晚稻种植中常常高于钵体毯状苗机插。研究结论对推进华南双季稻区种植机械化的发展具有重要参考价值。     

耙压式除草轮与水田土壤作用的流固耦合仿真分析及验证

为探明水稻机械除草过程中,除草轮的工作阻力大小变化及水田土壤的动态行为,该文利用ANSYS软件的显式动力分析模块LS-DYNA对耙压式除草轮在水田环境下的作业过程进行仿真分析。采用ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)多物质耦合算法建立了土壤-水两物质耦合有限元模型;运用流固耦合算法分析除草轮与土壤-水模型的相互作用过程。采用有交互作用的正交试验方法选取土壤种类、水层厚度和除草轮旋转速度3个因素进行仿真试验分析,得到各因素及其一级交互作用对除草轮和土壤-水模型的耦合应力和土壤扰动率的影响规律。利用多目标优化设计方法综合评判仿真试验结果,综合评分结果表明,在不同的土壤工作环境下,除草轮在水层厚度为60mm、转速为160r/min的作业条件下均可获得较优的工作性能。影响除草轮和土壤-水模型耦合应力的因素主次顺序为:土壤种类水层厚度土壤种类×水层厚度土壤种类×除草轮转速除草轮转速水层厚度×除草轮转速。影响土壤扰动率的因素主次顺序为:土壤种类除草轮转速土壤种类×水层厚度土壤种类×除草轮转速水层厚度水层厚度×除草轮转速。为验证仿真结果,进行了田间试验和土槽试验,根据仿真所得耦合应力值推导出除草轮所受土壤反作用力扭矩值,与田间实测值相对误差为8.84%;仿真所得土壤扰动率与土槽试验实测值相对误差为9.86%;仿真所得综合评分结果与试验综合评分结果相对误差为7.02%。仿真分析结果可为轻简式水稻除草机应用在不同稻区的田间作业参数提供参考。     

步进式水田中耕除草机的研制与试验

为解决水田的除草问题,增加现有机具的作业功能,该文在步进式插秧机底盘结构的基础上,研制了一种步进式水田中耕除草机。该机由步进式插秧机底盘提供动力,主要由机架、传动系统、仿形及耕深调节机构以及复合式除草部件指辊和刀辊等组成,可实现对杂草的拉拔和埋压。田间试验结果表明:该机配备复合式除草部件、工作速度为0.5m/s、除草深度为50mm时,行间除草率为83.7%,伤苗率为4.1%,可在草量多、杂草高的水田中进行有效除草。     

基于离散元法的杂交稻振动匀种装置参数优化与试验

杂交稻栽培要求少本稀植、利用分蘖能力提高产量,现有的机械化播种技术不能满足此要求,亟需进行杂交稻精密播种技术的机理探讨。为探明振动匀种装置匀种过程中V-T型振盘的振频和振幅对杂交稻种群运动规律的影响,以及种群流动特性对播种性能的影响,该文基于离散元法,采用Hertz-Mindlin无滑动接触模型,实现了V-T型振盘工作过程模拟,得到振盘振频为57~59 Hz时,种群在振盘中分布均匀,播种效果较好。试验验证表明,利用离散元法模拟振动匀种装置匀种过程具有较高的准确性。在仿真结果的基础上,选取振盘振动臂材料、振动器安装角、气动振动器进气压强作为试验因素,进行了振动匀种装置参数优化试验,获得了杂交稻种子低播量下的最佳工作参数组合为振盘振动臂材料为60Si2Mn,振动器安装角度为47.5°,进气压强为0.26 MPa;此时播种合格指数为92.86%,空穴指数为1.14%,有效地提高了现有播种装置的性能。该研究对提高杂交稻精密播种技术提供了参考。     

不同光质与光照度对水稻温室立体育秧秧苗素质的影响

水稻温室立体育秧技术具有节省秧田、减少土地浪费,利于标准化集中育秧等特点,但立体育秧中秧架各层之间光线互相遮挡造成的秧苗采光不足的问题,需要采用补光技术来改善秧架内光照条件以保证秧苗生长。该文基于植物光学理论分析确定水稻秧苗生长所需的红蓝光通量比(简称红蓝光比)范围,运用光照分析理论确定温室内光照度,并采用Ecotect软件进行温室内光环境模拟仿真。在理论分析和仿真结果的基础上研究不同补光条件对水稻秧苗生长质量的影响,采用LED植物补光灯分别对立体秧架上除顶层外的各层秧苗进行补光,设计红蓝光比、光照度及秧层间距3个因素的正交试验,分析不同红蓝光比、光照度和秧层间距对水稻秧苗素质的影响。试验结果表明,红蓝光比10:1、光照度2 500 lx的光处理对水稻苗茎伸长生长促进作用更好;红蓝光比8:1的光处理则对水稻幼苗干物质积累和根系盘结作用更好,而且比红蓝光比10:1和6:1的光处理的壮苗指数要高。分析得出各个因素对水稻秧苗素质影响的主次顺序为:红蓝光比光照度秧层间距,最佳的补光条件为:红蓝光比8:1,光照度2 500 lx,秧层间距45 cm。该文的研究结果为水稻工厂化立体育秧技术提供了参考。     

水稻秧盘育秧流水线自动叠盘装备现状与展望

水稻工厂化秧盘育秧播种流水线主要由供盘、铺底土、压实、精密播种、淋洒水和取叠盘等装备组成。由于我国现阶段对工厂化育秧设备研究薄弱,关键技术有待突破,国内的流水线在播种后取叠盘主要由人工逐个取盘,不仅劳动强度大,容易造成疲劳,还制约着工厂化育秧的生产效率,故秧盘自动叠盘装备对提高流水线自动化程度、降低劳动强度和提高效率等方面具有重要作用。为此,综述了国内外自动叠盘技术与装备的现状,分析了现有自动叠盘装备的工作原理,指出了现行装置中关键部件存在的不足,提出了水稻秧盘育秧流水线自动叠盘装备今后的发展趋势,指明可靠性高、适应性强、符合轻简栽培技术要求、能实现自动智能检测与控制是自动叠盘装备的主要发展方向。     

稻瘟病监测预测方法研究现状及流行风险评估体系构建初探

稻瘟病是水稻生产上最主要的病害之一，对稻瘟病的发生流行状况进行准确的监测预测是有效防治病害的前提和基础。分析了应用菌源信息、气象因子信息和水稻冠层光谱信息3个方面对稻瘟病监测预测的国内外研究现状，总结了现有监测预测方法存在的主要问题和技术难点，从系统研究的角度出发，提出了应用与稻瘟病发生相关多源信息构建病害流行风险评估体系的研究思路。提出的稻瘟病监测预测方法可提高病害的监测预测精度，同时也对其他病害监测预测的理论和方法具有重要的借鉴作用。