自动施肥系统开发与性能测试

目的 开发一种适应于以固态水溶肥为原料的自动施肥系统,测试分析自动施肥系统性能。方法 主控机采用ARM9电路控制模块可实现对轮灌编组、预搅拌时长、施肥开始与结束时间、施肥持续时长、施肥量等参数的设置;选择以蠕动泵为注肥装置,通过变频器控制注肥泵电机功率的方式控制注肥速率,控制施肥量。对装置核心部件搅拌器额定功率、计量方式、溶肥搅拌参数、排肥速度及固液相比例等主要参数等进行设计与测试。结果 电感脉冲计量方式标准误差最大值1.26%,误差小、性价比好,确定其为本装置采用的计量方式;搅拌器以1.5 Kw额定功率、38 r/min转速搅拌、肥液浓度在1.1~1.3 g/mL、预搅拌时间30 min时,罐内各液位输出肥液浓度值差异不显著(P< 0.05),达到对肥料浓度均匀性的设计要求。结论 将施肥开始前的预搅拌时间设为30 min、搅拌转速设为38 r/min、肥液浓度不高于1.3 g/mL,输出肥液浓度有较好的均匀性,实现精准施肥。     

基于有效积温的玉米冠层图像特征参数分析

为揭示滴灌水肥一体化玉米冠层图像颜色特征参数随有效积温的动态变化规律,明确有效积温对玉米冠层图像三基色RGB的动态变化影响机理,比较图像特征参数的拟合精度。以宁夏主栽品种天赐19为试验材料,于2018年在宁夏平吉堡农场开展6个不同氮素处理的小区试验,利用防抖手持云台搭载手机相机遥控获取玉米冠层垂直地面图像,提取图像色彩特征参数,以有效积温为自变量,对玉米冠层数字图像特征参数进行拟合分析并比较,并分析图像参数与叶片氮浓度的相关性。结果表明:有效积温与红光值(R)符合有理函数关系,与绿光值(G)和蓝光值(B)符合对数函数关系,通过比较可以看出,各图像特征参数中R拟合效果最好,B和G次之,均达到显著水平,图像参数与叶片氮浓度十叶期的相关系数高于六叶期。因此,数字图像参数R的拟合效果最好,可作为宁夏滴灌玉米图像监测指标和群体结构分析的参考依据,十叶期可作为该地区滴灌玉米氮素营养诊断的关键生育时期。     

基于无人机的水肥一体化玉米出苗率估算方法与试验

出苗率是西北地区春播玉米夺得高产的前提保障。针对宁夏大面积玉米种植过程中人工统计出苗状况工程量大、耗时费力、误查漏数等现象。本文设计不同氮素处理试验,运用无人机搭载数码相机获取玉米苗期高清图像,运用MATLAB软件中ORB算法与距离加权融合算法合成无人机图像,通过二值化、腐蚀膨胀等深度优化处理技术得出玉米苗期图像轮廓,然后运用MATLAB软件八位连通域和ARCMAP 10.3计算方法自动规划路线并计算出玉米的出苗数量。结合田间人工调查数据,采用线性回归分析方法,建立了人工计数和无人机获取玉米出苗株数之间的线性关系模型。结果表明,线性回归关系模型的决定系数、均方根误差和标准均方根误差分别为0.895、4.359和2.436%。因此,基于低空无人机平台快速获取大田玉米出苗株数,是一种省时省力、高效精准的出苗率获取方法。可为后续玉米高产的准确评估提供技术支持,对于优化宁夏玉米滴灌水肥一体化精准种植技术具有积极意义。     

滴灌玉米叶面积指数归一化建模与特征分析

为探讨宁夏引黄灌区不同施氮量条件下滴灌玉米叶面积指数的动态变化特征，反映温度等气象因子对宁夏玉米形态结构和生长发育的影响，预测玉米生长过程与相对叶面积指数动态变化规律，本研究于 2017～ 2018年在宁夏平吉堡和宁夏大学试验农场进行，以玉米天赐 19为试验材料，采用水肥一体化管理技术，设 6个氮肥水平，对玉米全生育期叶面积指数(LAI)和有效积温(GDD)进行累积并归一化处理，以相对有效积温为自变量和相对叶面积指数(RLAI)为因变量进行动态模拟，得出了 5个准确度较高的模型，其中有理函数模型更符合宁夏滴灌玉米相对叶面积指数动态变化规律，模型检验结果表明，准确度均大于 0.933，精确度 R 2均大于 0.915；因此，此模型能较准确地对玉米群体 RLAI进行动态预测；施氮量可调控玉米的 LAI、平均叶面积指数(MLAI)及 MLAI/LAI ，为滴灌玉米叶面积指数动态模拟精度提供技术途径。     

植物甾醇的性质、生理功能及其在动物生产中的应用研究

植物甾醇为植物油中的一种天然组分,主要包括β-谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇等一类以环戊烷全氢菲为骨架的天然生理活性物质,是植物细胞膜的重要组成成分,同时也是多种激素、维生素D及甾体化合物合成的前体.其广泛存在于植物油类、坚果种子类、豆类、蔬菜水果及薯类等植物中,具有降低胆固醇含量、抗氧化、促生长、免疫调节等多种生理功能,可...     

宁夏引黄灌区滴灌玉米4种光响应曲线模型比较

为探讨宁夏引黄灌区滴灌玉米光合响应机制,采用Li-6400XT气体交换测量系统测定2年玉米大喇叭口期的光响应曲线,选取4种通用的光响应曲线模型分别对玉米光响应过程进行分析、拟合与比较,筛选出6个不同氮素处理下最优光响应模型,并利用最优模型计算分析玉米光合生理特征参数。结果表明,滴灌玉米功能叶片光合能力随着施氮量的增加呈递增趋势。通过模型误差计算与分析,4种光响应曲线模型拟合精度存在差异,且直角双曲线、非直角双曲线和指数模型对于高氮处理的光响应曲线拟合度均高于低氮处理。相对其他3种模型,直角双曲线修正模型拟合精度最高,可作为最优光响应曲线模型模拟引黄灌区水肥一体化玉米光响应动态。由最优模型对各氮素处理光响应生理参数计算分析表明,360 kg/hm^2氮处理玉米叶片的光响应参数均高于其他氮处理,有利于提高玉米对强光的适应范围和光能利用效率,增强光合作用。     

基于手机图像反演的滴灌玉米光响应曲线特征参数研究

为研究利用手机图像预测玉米光响应曲线特征参数的可行性,通过自主设计的便携式图像采集装置,获取不同施氮量下滴灌玉米大喇叭口期冠层图像,提取其冠层图像特征参数,计算玉米光响应特征参数表观量子效率(α)、最大净光合速率(P_(nmax))、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(R_d),找出与光响应特征参数相关性高的归一化冠层覆盖系数(C_C)作为自变量,建立C_C与玉米光响应曲线特征参数间动态模型,并根据模型评价指标R~2、RMSE和nRMSE筛选出各参数的最优模型。结果表明,C_C与α的最优模型为有理函数模型,与P_(nmax)最优模型为幂函数模型,与LCP最优模型为指数函数模型,与R_d以二次多项式模型为最优;各反演模型的R~2均不小于0. 876,RMSE介于0. 002～3. 673μmol/(m~2·s)之间,nRMSE不超过9. 071%,且各模型验证集的R~2均不小于0. 833,RMSE均不大于5. 989μmol/(m~2·s),nRMSE不超过9. 659%。将数字图像特征参数与作物光响应曲线特征参数有机结合,可为玉米光响应曲线特征参数的快速获取提供一定的理论依据。     

水肥一体化施氮水平对玉米籽粒灌浆和脱水过程的影响

以玉米品种“天赐19”为材料,于2017年和2018年在宁夏引黄灌区进行滴灌水肥一体化田间试验,设置0（N0）、90（N1）、180（N2）、270（N3）、360（N4）和450（N5）kghm-2 6个氮肥水平,测定玉米百粒干鲜重,计算籽粒含水率,建立基于Logistic方程的籽粒灌浆模型并验证,分析玉米籽粒脱水动态特征,以探讨不同氮素水平对玉米籽粒灌浆和脱水过程的影响,探究明确玉米籽粒灌浆和含水量动态变化规律。结果表明：（1）滴灌水肥一体化条件下,利用2017年试验资料获得不同施氮水平玉米品种“天赐19”籽粒灌浆过程均符合Logistic方程。模型检验结果RMSE=0.203,R2=0.954（P＜0.01）。（2）各处理玉米籽粒灌浆速率均表现为先增后减的变化特征,两年试验均以施氮270kg·hm-2处理（N3）灌浆速率最大。（3）施氮使玉米达到最大灌浆速率时间（Tmax）、最大灌浆速率（max）、达到最大灌浆速率时生长量（Wmax）和活跃灌浆期（T）均有所提高,N3（270kg·hm-2）处理缩短了达到最大灌浆速率时间（Tmax）,延长了灌浆持续期（t3）。（4）运用Logistic方程将各施氮处理灌浆过程划分为渐增期、速增期和缓增期3个阶段,其中速增期灌浆速率最大,对籽粒累积贡献率最高。（5）滴灌水肥一体化追施氮肥对玉米籽粒灌浆和脱水过程的调控具有明显促进作用。各处理籽粒含水率均表现为单调下降的趋势,脱水速率在生理成熟后期差异明显。两年试验均表现为270kg·hm?2施氮处理玉米籽粒含水量较低,生理成熟后期脱水速率较快。     

暗紫贝母栽培关键技术研究

暗紫贝母是名贵中药材川贝母的主要来源之一,具有极高的药用价值,栽培前景非常广阔.但暗紫贝母对生长环境要求严苛,经过10多年驯化栽培,目前栽培量较小,尚不能满足市场需求.为了更好开展暗紫贝母的规模化、规范化栽培技术研究,对暗紫贝母基地栽培技术进行了总结,结合近年来贝母类药材栽培研究的成果,从品种选择、栽培选址、种子处理、水肥管理、病虫草害防控、产地加工等关键环节探讨暗紫贝母的栽培措施以及存在的问题;提出为提高药材品质,应推进暗紫贝母的品种选育工作,在不同生长时期对关键栽培参数进行精细化管控.     

基于机器学习的滴灌玉米光合响应特征

【目的】提出一种优化模型精度的机器学习网格搜索方法,解决滴灌玉米光合响应曲线模型参数确定难、精度低等问题,为滴灌玉米光合生理机制及光合响应特征提供新思路。【方法】2017年和2018年以宁夏玉米主栽品种（TC19）为试验材料,设置6个施钾水平（0（K0）、90 kg·hm ^-2（K1）、180 kg·hm ^-2（K2）、270 kg·hm ^-2（K3）、360 kg·hm ^-2（K4）、450 kg·hm ^-2（K5））,使用Li-6400XT光合仪测定不同钾肥水平下玉米吐丝期光响应曲线。运用机器学习网格搜索法和非线性回归分析法对基于直角双曲线修正模型的光响应曲线进行拟合。选取决定系数（R ²）、均方根误差（RMSE）及平均绝对误差（MAE）对模型精度进行评价。【结果】在玉米吐丝期,叶片光合参数Pn、Tr和Gs随施钾量的增加呈先增大后减小的趋势。拟合评价结果表明,在K0和K1处理下机器学习方法计算效果优于传统方法,R ²均大于0.991,RMSE均小于1.487,MAE均小于1.350。在K2—K5处理下,2种方法拟合效果相当,R ²均大于0.993,RMSE均小于0.952、MAE均小于0.860。最优拟合方法（网格搜索法）对光响应特征参数计算结果表明,α、Pn_max、Rd、LSP和LCP的变化趋势与其光合参数相似。在施钾量为360 kg·hm ^-2（K4）时,各光响应特征参数均达到最大,在450 kg·hm ^-2（K5）时出现光抑制现象。【结论】基于机器学习的网格搜索法可准确地拟合宁夏滴灌玉米光响应特征,且施钾量为360 kg·hm ^-2时玉米光合性能达到最佳。