基于机器视觉的超级稻秧盘育秧播种空穴检测技术

针对超级稻育秧播种量少,易出现空穴而影响产量的问题,对超级稻高速连续秧盘育秧播种的空穴进行了在线检测。在秧盘育秧流水线的播种和覆表土工序之间加入检测系统,CCD摄像机不断地拍摄穴盘图像,并建立与穴孔相对应的掩模图像,利用定时读取程序,读取缓存中的图像信息。通过图像处理和分析,有效地识别了穴盘空穴,将检测结果以电子表格的形式存储在穴盘空穴数据库中,以供人工补种,进一步降低了秧盘育秧空穴率,提高了超级稻精准育秧的成秧率。     

基于机器视觉和BP神经网络的超级杂交稻穴播量检测

为了保证秧盘上每穴超级稻种子数量一致,实现精密播种作业,需对播种性能进行准确检测,但超级杂交稻播种到秧盘中,多粒种子存在粘连、重叠、交叉等情况,传统的面积、分割算法对上述情况播种量检测精度低,因此需提高上述情况种子播种量检测精度。考虑到种子连通区域的形状特征反映种子数量,该文提出一种基于机器视觉和BP神经网络超级杂交稻穴播量检测技术。针对超级稻颜色特征,采用RGB图像中红色R和蓝色B分量组成的2×R-B分量图和固定阈值法获取二值图像;投影法定位秧盘目标检测区域和秧穴;提取连通区域10个形状特征参数,包括面积、周长、形状因子、7个不变矩,建立BP神经网络超级稻数量检测模型,检测连通区域为碎米/杂质、1、2、3、4和5粒以上6种情况;试验结果表明,6种情况的检测正确率分别为96.6%、99.8%、97.2%、92.5%、86.0%、94.3%,平均正确率为94.4%,每幅图像平均处理时间0.823s,满足精密育秧播种流水线在线检测要求;研究结果为实现精密恒量播种作业提供参考。     

摩擦复充种型孔带式水稻精量排种器充种性能分析与验证

为解决杂交稻工厂化穴盘育秧低播量精密播种问题,提出了一种摩擦复充种型孔带式水稻精量排种器,对种子充填过程进行了力学和运动学分析,确定影响试验指标的影响因素分别为型孔方向角、型孔带速度、型孔带倾角和种层厚度。通过EDEM离散元软件仿真分析了种子多次循环重复充种过程和充种效果,并分别分析了型孔带速度、型孔带倾角、种层厚度对充种性能的影响规律。基于仿真分析结果进行了较优组合验证试验,结果表明:在型孔方向角为90°,型孔带倾角为43°,型孔带转速为0.11 m/s,种层厚度为50 mm时充种合格率为96.4%,多粒率为1.4%,漏充率为2.2%,种子破碎率为0.18%,效果较优。摩擦复充种型孔带式水稻精量排种器能够满足杂交稻低播量精密播种的农艺要求,研究结果为工厂化穴盘育秧精量播种机的设计提供参考。     

气吸式纸夹定位水稻精密育秧设备的研制

大量农艺试验表明：播种量和秧苗素质是影响水稻优质高产的主要制约因素,应用先进的精密播种技术培育均质壮秧是增加水稻单产的一个重要途径。针对现有水稻工厂化育秧方式一次性投资大,秧盘土采集困难和育秧过程繁琐等问题,在分析国内外水稻秧盘育秧精密播种技术与装备的基础上,根据水稻育秧的农艺要求,提出了应用纸介夹持定位封种的一种新的水稻无秧盘育秧精播方法,设计出气吸式纸夹定位水稻精密育秧设备并进行育秧试验。试验结果为单粒率达80%以上,合格指数（每穴1～2粒种子）超过95%,重播率（每穴3粒以上种子）小于4%,粒距合格率大于90%,纸介种带封固基本可靠,培育秧苗矮壮,栽插后发根能力强。     

育秧播种密度与取秧面积耦合对杂交稻机插质量和产量的影响

为探索杂交稻机械化种植方法,根据杂交稻少本稀植的农艺要求,该文对不同育秧播种密度与插秧机取秧面积耦合栽插的质量和产量进行研究,于2017年和2018年在广东省江门市、肇庆市和汕头市进行不同育秧播种密度(30～90 g/盘)和取秧面积耦合栽插对比试验,分析了耦合栽插对栽插质量、根系损伤率和发根力的影响;以钵体苗人工手插为对照,开展不同育秧播种密度与取秧面积耦合栽插的大田生产试验,分析了杂交稻毯状苗不同育秧播种密度耦合栽插方式的产量表现及其特征。结果表明:1)现有技术条件下,基于育秧播种密度与取秧面积耦合栽插方法可实现不同育秧播种密度下较高质量的栽插,1～3株/穴的比例介于80.67%～95.33%之间,1～4株/穴的比例超过90.67%;育秧床土对栽插质量有较大影响,采用基质育秧或"基质+旱地土"育秧,当育秧播种密度超过50 g/盘时,漏插率为3.50%～6.38%,平均为5.11%,基本满足杂交稻机插农艺要求。2)不同育秧播种密度耦合栽插方式的根系损伤率为15.37%～31.16%;当育秧播种密度大于40 g/盘时,根系损伤率随育秧播种密度的增加而增大;发根力与根系损伤率之间呈负相关关系,相关系数为-0.949 3;当育秧播种密度差异不超过10 g/盘时,发根力没有显著差异,当育秧播种密度差异超过20 g/盘,发根力的差异达到显著水平。3)不同耦合栽插方式中,50 g/盘机插的单产最高;从产量角度看,不同耦合栽插方式及对照的产量规律为:50 g/盘机插钵苗手插60 g/盘机插70 g/盘机插或90 g/盘机插;与各品种的区试产量表现比较发现,不同耦合栽插方式的实际产量都未达到区试产量,其原因是单位面积有效穗数和结实率都不及区试中的表现,但穗长达到或略超过区试中的表现。研究结果对攻克杂交稻机械化种植难题具有参考价值。     

超级稻精量穴盘播种机排土器设计与试验研究

针对新型超级稻精量穴盘育秧播种机对穴盘穴孔排覆土的要求,设计了2种排土器,双向4螺旋外槽轮式排土器和带式排土器。在保证每小时450盘(相应的秧盘输送速度为0.075m/s)的生产率情况下,做了不同土壤含水率、不同土壤颗粒尺寸、不同排土间隙对排土效果影响的试验研究。结果表明,对于双向4螺旋外槽轮式排土器,播过5mm筛和过3mm筛的土壤颗粒时,排土间隙分别为3和1mm为宜;对于带式排土器则分别为6～7和5mm左右为宜。2种排土器,均是播过3mm筛的小颗粒土壤的播土均匀性和播土质量要好于播过5mm筛的大颗粒土壤。对于相同颗粒尺寸的土壤,高含水率(13%左右,湿基)的土壤播土质量要好于低含水率(5.72%,湿基)的播土质量,更主要的是可以改善工作环境。在保证不增加高湿土壤处理难度的前提下,建议采用小颗粒湿土进行播土作业。所设计的2种排土器均能满足超级稻穴盘育秧的播土要求,但需要注意对带式排土器的张紧平衡调节,且要避免大于排土间隙的土壤颗粒进入带式排土器中。排土器的播土均匀性可以采用播土高度均值的多重比较检验方法进行评价。     

基于机器视觉的水稻秧盘育秧智能补种装置设计与试验

对于工厂化育秧作业的水稻、蔬菜、花卉等,尤其是超级杂交稻,其机械化秧盘育秧播种的理想目标为2~3粒/穴,且普遍存在空穴和单粒穴的情况,为了保证秧盘育秧成秧率,提高精密播种合格率就显得非常重要。该文基于机器视觉技术,提出了一种智能补种方法,设计并研制了智能补种装置,主要用于超级杂交稻钵体秧盘育秧播种质量检测与补种过程。首先利用CCD摄像头采集秧盘图像,对图像处理与分析后得到空穴和1粒穴位置坐标,再利用定位机构和补种机构实现从种槽取种和对秧盘指定位置动态补种等功能。应用LabVIEW图形化编程软件,针对空穴和单粒穴的补种方案,开发出秧盘播种质量在线检测与补种运动控制系统,实现了智能补种任务。由试验结果统计可知,当补种率小于2%时,双补种器能够满足450盘/h的生产需求。     

气吸板式超级稻精密排种器设计与试验

针对现有水平吸盘式排种器种盘结构复杂、整体气腔体积大、气压分布不均匀、气流不稳定、受风量和压力因素影响大等问题,该文设计了一种多气道气吸板式排种器。排种器吸种板采用分气道组合气腔结构,依靠吸种板的来回翻转和种箱的上下移动来实现充种和排种;按超级稻每个取秧面积2±1粒的机插育秧播种要求,吸种板采用在单位取秧面积内双孔对角布置的吸种气孔设计方案;对研制的排种器,以两优培九超级稻为试验对象,选取真空度、种箱移动速度、充种角度以及吸孔直径作为试验因素,进行充种性能的正交试验,通过试验得出充种性能最优参数组合为种箱移动速度0.12 m/s、真空度1.5 k Pa、充种角度120°、吸孔直径1.0 mm,最优参数组合下的充种合格率94.26%、漏播率2.47%、重播率3.27%;在充种性能最优参数组合下,选择不同播种效率作进一步播种性能试验,当播种效率为300盘/h时,合格率达到90.52%,满足了超级稻精密育秧播种要求。研究结果对保证超级稻育苗质量、实现机械化种植、增加产量和收益具有重要意义。     

气吸板式超级稻精密排种器设计与试验

针对现有水平吸盘式排种器种盘结构复杂、整体气腔体积大、气压分布不均匀、气流不稳定、受风量和压力因素影响大等问题,该文设计了一种多气道气吸板式排种器。排种器吸种板采用分气道组合气腔结构,依靠吸种板的来回翻转和种箱的上下移动来实现充种和排种;按超级稻每个取秧面积2±1粒的机插育秧播种要求,吸种板采用在单位取秧面积内双孔对角布置的吸种气孔设计方案;对研制的排种器,以两优培九超级稻为试验对象,选取真空度、种箱移动速度、充种角度以及吸孔直径作为试验因素,进行充种性能的正交试验,通过试验得出充种性能最优参数组合为种箱移动速度0.12 m/s、真空度1.5 kPa、充种角度120°、吸孔直径1.0 mm,最优参数组合下的充种合格率94.26%、漏播率2.47%、重播率3.27%;在充种性能最优参数组合下,选择不同播种效率作进一步播种性能试验,当播种效率为300盘/h时,合格率达到90.52%,满足了超级稻精密育秧播种要求。研究结果对保证超级稻育苗质量、实现机械化种植、增加产量和收益具有重要意义。     

压电型振动气吸式穴盘育苗精量播种机设计与试验

为了适应微小尺寸的作物（林木、花卉及一些蔬菜）种子的穴盘育苗精量播种工作要求,采用压电振动方式驱动与气吸盘相结合的吸排种原理,设计了一种新型的精量播种机。对压电振动工作台进行结构、参数和驱动系统设计,基于逆压电效应,压电驱动器产生的微位移经放大机构放大后驱动种子盘振动,使种子克服相互间摩擦力而产生有利于吸种的“沸腾”运动,种子盘设计成1～2行吸种宽度、轻质材料、窄结构形式,并实现了补吸种,吸种率大大提高。试验结果表明：压电振动台的振幅超过1.3?mm以上,机械系统振动响应频率在13～55?Hz,且频宽可调（共振频率25?Hz）,种子吸种率在振动强度为1.4～1.7时均达到98%以上,满足穴盘育苗精量播种农艺要求,达到预期设计目的。     

超级稻精量条播与撒播育秧对秧苗素质及机插效果的影响

根据杂交稻的种植技术要求,降低播种量,培育壮秧,实现少本稀植,是发挥杂交稻机插秧增产潜力的关键。该文以超级杂交稻两优培九为材料,比较精量条播和撒播育秧的机插秧秧苗素质及机插效果。结果表明：与撒播相比,条播种子分布比较均匀,秧苗成毯效果好,且秧苗素质好。条播育秧能降低机插的漏秧率和伤秧率,并提高插秧的整齐度,每丛1～2株的比例提高。研究表明在稀播种量条件下,通过条播和调整秧爪取秧规格可有效降低漏秧率,提高机插效果。     

生物降解秧盘及播种量对机插水稻秧苗素质及产量的影响

为探明生物降解秧盘稀播育秧、带盘机插的生产适用性,以籼型杂交稻中浙优8号和籼粳型杂交稻甬优538为材料,普通平盘作对照,研究了生物降解秧盘不同播种量(30,50,70和90 g/盘)育秧对机插水稻秧苗素质、机插特性与产量的影响。结果表明,生物降解秧盘育秧显著提高出苗率(P0.05),且播种量越低,出苗率越高,中浙优8号30 g/盘处理的出苗率较普通平盘育秧高20.57个百分点。生物降解秧盘采用上毯下钵设计,所育秧苗根系独立成钵状,白根多且粗壮,其平均根直径较普通平盘宽8.63%,且盘根力均大于100 N,满足机插对秧块成毯的要求。同时,可带盘按钵精准机插,中浙优8号30 g/盘处理的漏秧率仅7.78%,较普通平盘机插低6.67个百分点。生物降解秧盘处理结实率和千粒重略低于普通平盘,群体颖花量则高于后者,最终产量较普通平盘机插略高。综合育秧、机插效果及产量表现,生物降解秧盘育秧播种量以70 g/盘为宜。因此,生物降解秧盘带盘机插可发挥稀播培育壮秧优势,提高机插质量,有助于杂交稻少本稀植、充分发挥增产潜力。     

双季稻区杂交稻机插秧低播量精密育秧试验

根据杂交稻种植少本稀植的要求,该文以杂交稻天优998和五优308为材料,采用机械化精密田间育秧试验方法,研究了4种秧盘和4个播种量水平对机插杂交稻秧苗成毯效果、秧苗素质和栽插质量的影响。结果表明:钵体毯状秧盘播种量在65 g/盘以上、毯状秧盘在45 g/盘以上、窄行秧盘在36 g/盘以上,应用华南农业大学研制的"水稻田间工厂化育秧精密播种机"进行精密播种,采用常规田间育秧管理育成的秧苗成毯效果能满足机插的要求;不同秧盘类型对秧苗素质的影响存在显著差异,4种不同秧盘育秧方式中,以钵盘培育的秧苗素质最好,整齐性也最好,钵毯秧苗次之,毯状秧苗与窄行秧苗相差不大;不同播种量对秧苗素质的影响较大,不同播种量之间,秧苗素质各项指标的差异都达显著水平,随着播种量的增加秧苗素质明显下降,表现为叶龄减少,苗高变矮,苗茎宽变细,根长变短,百株鲜质量、百株干质量和百株根质量都变轻;而秧盘与播种量的交互作用对秧苗素质的影响不显著;从栽插质量和满足栽插的农艺要求角度看,对杂交稻天优998而言,钵毯和毯状秧盘的最佳播种量范围为65~80 g/盘,窄行秧盘的最佳播种量范围为52~64 g/盘,钵盘的最佳播种量范围为41~50 g/盘。本文的研究结果对解决杂交稻机插秧技术问题具有理论意义和实际应用价值。     

机械化播栽对杂交稻氮素积累分配及碳氮比的影响

【目的】氮素吸收与积累是水稻产量形成的重要基础。随着农村劳动力转移,我国水稻生产机械化的步伐随之加快, 机械化播栽使杂交籼稻的生长发育和各生育阶段所处环境发生了改变,但针对其氮素吸收利用特性的研究还较少。本文以杂交籼稻F优498为材料,探讨机械化播栽条件下杂交稻的氮素积累、 分配及碳氮比特点。【方法】采用二因素裂区设计,主因素为播栽方式,共3个水平,分别为机械精量穴直播、 机插和常规手插;副因素为穴苗数,设2个水平,分别为低穴苗数和高穴苗数。研究播栽方式和穴苗数对杂交稻氮素积累、 分配及碳氮比的影响。【结果】机械化播栽对杂交稻氮素吸收利用及碳氮比产生了明显影响,与常规手插相比,机械精量穴直播显著提高了水稻拔节期和成熟期植株含氮量,同时提高了成熟期植株氮素积累能力。机插植株含氮量在抽穗期显著高于手插,并能在拔节期保持较高的植株氮素积累量。不同播栽方式叶片和茎鞘氮素转运量、 氮素表观转运率以及氮素转运贡献率、 氮素干物质生产效率和氮素偏生力表现为常规手插＞机插＞机械精量穴直播,而穗部氮素增加量和百千克籽粒吸氮量则为机械精量穴直播＞常规手插＞机插,氮素稻谷生产效率和氮素收获指数表现为机插＞常规手插＞机械精量穴直播。水稻植株全碳含量及植株碳氮比在各主要生育时期内均受播栽方式显著或极显著影响。机械化播栽方式配合低穴苗数能加强成熟期各器官碳氮比,配合高穴苗数处理能显著提高杂交稻抽穗期穗碳氮比,并且能够促进碳素在植株内的转化和分配。【结论】机械化播栽方式虽降低了拔节期植株全碳含量及植株碳氮比,但可显著提高水稻拔节期和成熟期植株含氮量,提高成熟期植株氮素积累能力,有利于杂交稻氮素高效吸收利用和植株体内碳氮代谢的平衡,因而获得高产高效。     

水稻钵苗机插秧苗素质的调控

为探讨适宜水稻钵苗机插培育壮秧新技术,促进技术大面积推广应用。该文以武运粳24号为材料,研究了钵苗机插稻育秧中的播种量、秧田水分管理及二次化控组合施用对秧苗素质的影响。结果表明：1）播种量试验中,钵苗的秧苗素质随播量的增加而趋劣。高播量处理秧苗群体通风透光受限,穴钵内个体竞争激烈,秧苗素质较差;低播量处理苗质各性状得到优化,但钵体成球度差,难以配套插秧机田间正常栽插作业,且基本苗偏少、漏插率高。偏大穗型常规粳稻品种武运粳24号适宜的播量为45～60 g/盘,平均每孔成苗3～4株。2）秧田水分管理下,旱育钵苗群体带蘖率和叶片叶绿素含量较湿润秧有一定优势。旱育方式推迟水稻群体茎蘖滞增期,叶片叶绿素降解率低、持绿能力较强,该试验条件下适栽秧龄可延长至35 d。3）二次化学调控中,通过多因子正交试验对秧苗充实度进行分析,确定了二次化控最优组合。表明适量、适时二次化控可显著提高秧苗素质,有效控制苗高,增加秧苗整齐度。在具体调控措施上,认为播量45 g/盘、旱育方式下,每100 kg底土拌入0.5 kg壮秧剂,2叶期每盘施多效唑0.06 g,钵苗秧苗素质表现最佳。该研究可为水稻钵苗机插培育壮秧提供技术参考。     

育秧方式与播种量对水稻机插长龄秧苗的影响（简报）

为探讨适宜机插的大苗培育新技术,该文以川香9838为材料,采用田间试验方法,研究了4种育秧方式及3个播种量水平对机插大苗素质和栽插质量的影响。结果表明,秧苗成苗率随播种量增加而下降;不同育秧方式的秧苗素质有极显著差异;不同播种量间,除百株干质量为显著性差异外,株高、茎粗、根数、根长、根活力、丙二醛及质量高比均为极显著差异;无纺布旱育秧的秧块盘结力较小,为6.48 kg/m2,双膜旱育秧的秧块盘结力较大,为18.70 kg/m2。依据GB/T 6243－86评价栽插质量,报纸旱育秧较好,其次为无底旱育秧。播种量为277.78 g/m2时,伤秧率、勾秧率和漏插率较低;播种量为416.67 g/m2时,漂秧率、全漂率和翻倒率较低。因此,水稻机插长龄秧苗应选择报纸旱育秧或无底旱育秧,且播种量在277.78～416.67 g/m2之间。     

日本水稻种植机械化技术的最新研究进展

该文介绍了日本水稻种植机械化技术的最新研究进展,包括水稻点播直播机械—枪管式水稻直播机、水稻长毡式育秧和插秧系统以及无人操纵高精度水稻插秧机的工作原理及特点。     

播深和播量对宁夏地区直播稻幼苗素质和产量的影响

为探究播深和播量对宁夏地区直播稻幼苗生长发育和产量的影响,以宁夏水稻主栽品种富源4号为试验材料,采用二因素裂区设计,设置4种播深：1、2、3和4 cm,4个播量：112.5、187.5、262.5和337.5 kg·hm^-2,研究不同播深和播量对直播稻幼苗素质及其产量的影响。结果表明,播深×播量对水稻出苗率的影响存在显著的互作效应,其中播深1～2 cm、播量112.5～187.5 kg·hm^-2四种组合较其他组合的出苗率明显增加;幼苗素质中苗高、茎基宽、充实度和壮秧指数4个指标均在播深2 cm、播量262.5 kg·hm^-2组合中优于其他组合;发根力在播深2～3 cm、播量187.5 kg·hm^-2两种组合中优于其他组合;幼苗整齐度在播深3 cm、播量262.5 kg·hm^-2组合中优于其他组合。在幼苗素质指标中,播深×播量对充实度和壮秧指数的影响均存在极显著的互作效应。对于根系生理指标,根系活力、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积在播深2 cm、播量187.5～262.5 kg...     

露场叠盘暗化出苗与无纺布覆盖对杂交籼稻成苗特性的影响

为探明露场叠盘暗化出苗（darkened emergence by stacked plates in open space,DE）与无纺布覆盖（seedling mulched with non-woven fabric,NM）协同育秧对机插杂交籼稻成苗特性的影响，该研究于2020—2021年在不同气候条件下以杂交籼稻天优华占为材料，以摆盘出苗（swing-plate emergence,SE）和薄膜覆盖（seedling mulched with film,FM）为对照进行试验，探究DE与NM对出苗微环境与出苗特征以及秧苗素质的影响，并验证其机插适应性。结果表明：1）相对于外界环境，DE提高了出苗微环境的平均温度与平均相对湿度。与SE相比，DE降低了温度与相对湿度变异系数，缩短了种子出苗时间，并大幅提高出苗率与出苗整齐度；较FM,NM改善了秧床微环境，促进秧苗均衡生长；DE+NM有效提高成苗整齐度与成苗率，2 a间成苗整齐度较DE+FM、SE+NM与SE+FM分别增加了7.22～8.91、3.67～5.55和8.29～10.38个百分点（P<0.05）,2 a间成苗率分别提高...