普及和提高田间育种机械化水平

育种是人类粮食安全保障的必要手段,育种实验涉及到因素、水平、重复,使得试验工作十分繁重,田间育种机械化就是为育种工作提供高效率、高精度的机器、设备和仪器,使一个育种工作者成倍提高其工作效率.田间育种机械化从奥约德小区排种器问世,国际田间试验机械化协会于1964年成立后,得到了迅速发展.近四十年来已形成完整体系,正在向更高科技含量方向发展.中国在国际协会的协助下,已组织了重要机型的研究与制造.现在小区播种与小区收获等机具已经定型生产,田间育种试验机械化专业委员会正在针对存在的推广幅度不足等问题,寻求新的解决办法.     

播种机排种技术研究态势分析与趋势展望

针对现有播种机排种技术研究态势缺乏定量分析,热点、重点和难点问题系统性和全面性梳理不充分等问题,该研究对已有排种技术相关文献进行计量学分析,从科研生产力、影响力和发展力等方面可视化呈现排种技术的研究态势,总结排种技术发展脉络和研究热点,并介绍国内外先进农机企业基于前沿排种技术开发的产品,分析其产业化应用情况和未来发展趋势。结果表明：排种技术呈波浪发展,当前处于高速稳态发展期;中国科研产出较多,影响力紧次于美国;代表性期刊有《Biosystems Engineering》《Computers and Electronics in Agriculture》和《农业工程学报》《农业机械学报》等;高影响力学者和机构围绕不同地区的典型农作物开展排种技术研究,推动了排种技术进步和机械化水平提升;排种技术发展脉络以实现功能为主的单一主题研究逐渐过渡到机构优化、机理分析、虚拟仿真等垂直细分主题的深入探索,现阶段排种技术的研究热点主要集中在高速兼用排种、播种均匀性、DEM-CFD耦合仿真、控制和监测系统开发。排种技术应用注重高效高性能装备研发,国内排种新产品研发处于跟跑阶段;随着新兴技术、多学科交叉融合和创新思维的应用,排种技术研究向高速高性能、精准精确、数字化、智能化等方面发展。本研究可为把握排种技术领域研究现状、未来发展趋势和播种机具创新提供参考。     

勺夹式花生小区单粒精量播种单体设计与试验

针对花生小区播种机播种尺寸差异较大种子时存在适应性差、单粒精播粒距合格率低等问题,该研究设计了一种基于STM32单片机控制的勺夹式花生小区单粒精量播种单体。采用先充种后投种的模式,利用夹持空间可调节的勺夹式排种器向双格盘播种总成内单粒排种,由STM32单片机控制光电传感器、增量式编码器以及步进电机等元件,实现有序充种和投种。根据播种时花生种子的运动轨迹,确定影响机具作业性能的主要参数为机具作业速度和投种口离地高度。以提高单粒精播粒距合格率,降低播种漏播率、重播率、破损率为目标,对机具作业参数进行单因素与双因素数值模拟分析,探究了机具作业速度、投种口离地高度以及二者交互作用对播种性能的影响。试验结果表明,机具作业速度0.9 m/s、投种口离地高度15 cm时的播种效果最佳：粒距合格率为96.20%、重播率为2.97%、破损率为0.50%、漏播率为0.33%,整机通过性和适用性良好,能够满足小区育种试验要求。该研究可为花生小区精量播种技术研发提供参考。     

易门县小麦机械播种技术存在的问题及其对策

小麦是易门县重要的粮食作物,但在易门县的小麦机械化种植过程中,还存在一些问题。通过对易门县小麦生产现状、存在的问题及机械播种技术进行分析,提出了发展小麦机械播种技术的对策。     

小区育种插装式排种器的设计

为提高育种试验机械化水平,降低试验劳动强度,按照小区育种播种机的技术要求,设计了一种插装式排种器,并以作业速度和株距为影响因素对其工作性能进行了测试。结果表明：作业速度为0.4～0.6 m/s,株距为8.5 cm时,粒距合格指数≥82.45%、重播指数≤13.38%、漏播指数≤4.16%,均达到优等品标准;株距为4.0 cm时,合格指数≥65.25%,达到一等品标准;重播指数≤13.87%,达到优等品标准;漏播指数≤19.50%,达到一等品标准。示范试验表明该排种器结构及排种性能满足小区育种农艺要求。     

玉米精准变量播种技术与装备研究进展

变量播种技术可依据农田环境空间异质性调整玉米播种量,实现生长环境与播种量的合理精准匹配,是突破玉米单产提升瓶颈、提高资源利用效率、实现玉米生产提质增效的重要手段。该研究按照玉米变量播种技术实施过程,从土壤肥力指标精确获取技术、最佳播量决策技术以及播量精准调控技术3个方面对玉米变量播种技术与装备进行综述。阐述了基于近地传感和遥感的土壤肥力指标快速获取的研究与应用现状,并对影响土壤肥力指标由点到面转化的土壤属性空间插值方法和影响土壤肥力分类结果的农田管理区划分方法进行了系统总结;重点分析了基于农田管理区和基于模型的变量播种决策方法的研究现状与优缺点,依据国外变量播种决策研究思路,同时结合中国国情提出了基于模糊推理、田间试验和机器学习的3种播量决策方法;综述了国外变量播种控制系统的结构组成与工作原理,归纳了国内电驱排种系统在作业速度测量、排种器驱动方式等方面取得的研究进展,并重点剖析了变量播种过程中存在的播种滞后问题及其补偿方法。针对中国玉米变量播种技术仍处于初级阶段,最佳播量决策技术与播量精准调控技术薄弱的问题,提出未来在玉米变量播种领域需开展的研究重点和发展建议:1)研发符合中国国情的变...     

中国果园植保机械化技术与装备研究进展

果园植保是果园管理关键环节,其机械化发展水平直接影响水果种植的经济效益。为明确中国果园植保机械化技术与装备未来发展方向,该研究首先介绍了中国果园的主要种植方式、植保机械化发展水平及发展制约的因素,然后重点阐述了管道喷雾、风力辅助喷雾、静电喷雾、循环喷雾、变量喷雾和航空施药等植保机械化关键技术与装备的研究进展,概括分析了上述植保装备的农药利用率情况,最后结合中国果园种植特点提出了推广标准化果园种植方式、发展立体植保施药技术、推广专业化机械植保服务模式和研发智能植保机器人4个方面的建议,以期为中国果园植保机械化发展提供参考。     

退化草地改良工艺与装备发展综述

中国有90%以上的草地处于退化或正在退化状态,严重影响畜牧业和生态环境的可持续发展,退化草地改良十分关键。目前,草地改良技术相关科学研究、草地改良生产实践、草地改良机械研发等存在一定的脱节现象,限制了中国草地改良的整体推进。针对以上问题,该研究对24种目前常见的草地改良技术进行总结,归纳了改良技术特点及适用条件。对草地改良技术进行系统分析,建立草地改良技术分类框架,形成草地综合改良工艺流程。在所建立的4类草地改良原理框架下,分析了相应改良技术作业工艺及相关作业机械的特点,并指出相关作业机械和设备的研发方向。基于目前草地退化还未彻底遏制的现状,未来草地保护和退化草地的机械化改良应重点开展以下工作：1）加强草地保护,增加草地退化预防环节,坚持走用草养地相结合的道路。2）草地改良工艺方面,在现有免耕直播改良工艺基础上重组和优化改良工艺,研发和推广复式改良机械。3）在草地机械化改良技术方面,应强化基础研究,弥补现有改良机械的技术短板,充分发挥特色技术优势。4）在草地保护和改良政策方面,应加强政策支持和对基层的技术指导,提高基层对草地保护和草地改良的积极性。该研究可为退化草地改良工艺方案制定、相关作业机械选择、相关政策制定等提供参考,为草地改良机械设备的研发提供借鉴。     

杂交水稻机械化种子生产技术的研究进展

该文回顾分析了国内外杂交水稻制种技术的发展概况,提出中国杂交水稻种子生产技术经历了杂交水稻制种繁种的经验摸索和积累阶段（1973～1980年）、杂交水稻制（繁）种的技术提高和完善阶段（1981～1990年）和杂交水稻制（繁）种的超高产技术研究与推广阶段（1991～至今）等3个发展阶段;国外杂交水稻大面积推广应用与与制种技术研究还在进行之中。认为要提高中国杂交水稻种子质量和种子生产效益及种子生产技术竞争力,今后必须应用推广杂交水稻机械化种子生产技术。至今已进行了除草剂敏感基因导入父本法、抗除草剂基因导入母本法和稻壳颜色标记法的杂交水稻混播机械化制种技术;杂交水稻机械采粉贮粉与授粉制种技术;利用雌性不育系的机械制种技术等。其中杂交水稻混播机械化制种技术已获得小面积成功应用,其余方法还在试验与研究之中。因此,今后需要水稻育种家与农机专家密切合作,进一步深入开展杂交水稻机械化制种技术的研究及推广应用工作。     

国际田间试验机械的发展现状及展望

田间试验机械化是提高作物育种和种子扩繁效益与效果的必由之路,不仅可以提高田间试验工作效率、节省投资、缩短育种周期,而且为新品种的选育和扩繁提供了更好的技术与装备。为了提高田间试验试验机械的作业效率和精度,向育种学家和种子基地能提供最好的机器、设备和仪器,在国际育种学家、农学家及机械学家共同努力下,于1964年建立了国际田间试验机械化协会（IAMFE）。该文首先简介了田间试验机械和国际田间试验机械化协会的发展,然后详细介绍了国际田间试验机械化协会从事的领域、研究范围及国际田间试验机械发展现状,最后对国际田间试验机械化的发展进行了展望。     

中国种业机械化现状调研与发展分析

种业机械化是种业现代化的重要基础和前提,是涵盖品种选育、品种试验、制种生产、种子加工等多环节的系统工程。为了系统梳理中国种业机械化发展成果与存在问题,有效推进种业机械化发展、促进种业现代化建设,该文从田间试验机械化、制种生产机械化、种子加工机械化等方面阐述了国内种业机械化现状调研情况和国际种业机械化发展经验,分析了中国种业机械化存在的主要问题:种业装备企业普遍规模小、装备差、科研投入少,整体水平与国外存在较大差距,装备功能有待扩展、结构设计有待优化、现代化控制水平有待提高等;提出了种业机械化研究重点:1)主要农作物品种试验机械化关键装备研究;2)主要农作物制种生产机械化关键装备研究;3)主要农作物种子低损高效精细加工技术集成研究。指出了"规模化、标准化、集约化、机械化"种子生产是现代种业持续、健康发展的重要保障和基本发展方向。     

柔性梳刷式牧草排种器设计与试验

为了解决牧草播种时因部分牧草种子流动性差和种子细长形状带来的种子架空或堵塞的问题,并提高播种均匀性,提出采用梳刷原理改善种子排列姿态,并研制了柔性梳刷式牧草排种器试验台。通过试验确定了充种口长度应在48～55mm。试验表明羊草和苇状羊茅平均播种均匀性变异系数分别为28.54%和21.28%,达到了国家标准要求。试验表明柔性梳刷装置能使牧草顺利排种并避免造成种子破损。为同类排种器和牧草播种机的设计研制提供了参考。     

花生播种机内侧充种式排种器的性能试验

摘要：为了将内充种式排种器应用到花生播种机上,该文对内侧充种式排种器进行试验研究。试验基于JPS-12型排种器试验台,采用单因素试验和多因素多水平试验相结合的方法,分别研究排种轴转速、投种高度和种子尺寸对排种器性能的影响。性能指标选定穴距合格率、双粒率、单粒率、重播率、漏播率、破损率。对试验结果进行方差分析,确定排种盘转速在30 r/min,投种高度在25 cm,花生品种为丰花5号时,排种性能达到最优值（穴距合格率为96.12%,双粒率为96.36%,单粒率为0.91%,重播率为1.82%,漏播率为0.91%,破损率为0.35%）。该研究为高效花生播种机的设计提供依据。     

免耕播种机气吸式排种装置振动特性的测试与分析

摘 要：为了确定免耕播种机的作业速度并合理设计其气吸式排种器,该文对免耕播种机气吸式排种装置在实际作业过程中所受的地面振动激励进行了实地测试与正交试验。经过测试获得了播种机所受地面振动激励的特性和主要参数。研究结果表明,地面的振动激励可以用主频进行模拟,其中主频的频率范围大约是35～70 Hz,主频的加速度范围为0～39.49 m/s2。正交试验分析表明,机器作业速度是影响振动频率与振幅的主要因素。     

油麦混编景观种子带编织机研制

为实现油菜、小麦等大田作物景观化种植,该研究基于已有种子带编织机工作原理,设计了一种油麦混编景观种子带编织机,可实现按照预设景观图案自动进行2种作物种子在纸带中的规律化播种。对气吸式排种器等关键部件进行设计,通过试验进行结构和作业参数优化并对编织效果进行评估。试验结果表明,油菜在气流负压2500Pa、吸孔直径1.2 mm和电机转速3 r/min的条件下,小麦在气流负压2 500 Pa、吸孔长径为3.9 mm和短径为1.9 mm、电机转速3 r/min的条件下,排种性能达到最优,播种合格率分别为94.1%和92.2%,重播率分别为1.8%和3.1%,漏播率分别为4.1%和4.7%。机器走纸精度稳定,种子排布均匀性较好,株距变异系数小于6%;当设定作物株距与行距为5cm,总编织点数目在100～900范围内逐渐增加时,图案相对位置变异系数和编织面积变异系数整体上均随图案尺寸增大而减小,图案编织精度逐渐提高,最终稳定在17%左右。田间试验结果表明,苗期图案的相对位置变异系数为18.26%,编织面积变异系数为10.87%,基本呈现出预期的图案视觉效果,研究结果可为大田作物景观化种植的机械化作业提供参考。     

水稻精量穴直播机播量监测系统研制

播种量是水稻精量穴直播机的关键技术参数。为了实时监测水稻精量穴直播机的播种量,提高播种作业性能,该文以环形布置安装于排种管的面源式光电传感器为主要监测元件,设计了水稻精量穴直播机播量监测系统。根据型孔式排种器结构与工作原理,确定了面源式光电传感器和旋转编码器的安装方式。采用高速摄像技术建立了水稻种子流通过监测区时种子数量与脉冲宽度之间的数学模型;通过时间分割节点得到穴粒数监测时间窗口,根据监测时间窗口内的脉冲宽度信息得到每穴播种粒数。选用南粳46和象牙香占2种具有代表性的水稻品种,对水稻精量穴直播机播量监测系统进行试验,将人工统计数据与监测系统统计数据进行对比分析,台架试验结果表明:对于南粳46(短粒型品种),平均穴粒数监测误差不超过7.99%,穴数监测误差不超过6.07%;对于象牙香占(长粒型品种),平均穴粒数监测误差不超过24.07%,穴数监测误差不超过5.66%。该系统基本满足不同工作转速下不同粒型的水稻播种量实时监测要求,可为后期实现水稻精量穴直播机大田作业参数监测提供了参考。     

播量无级调节水稻精量排种装置设计与试验

为提高现有组合型孔式排种器对不同品种的播量适应性,满足不同地区、不同品种的播种量要求。该文在此排种器的基础上进行优化设计和试验研究。以瓢形形状可变容积型孔的排种轮结构为主体,对型孔的形状、最大截面、深度和体积进行数学模型计算,确定在最小、中间、最大合成型孔位置的长轴尺寸分别为9.2、12.4和15.6 mm,截面积范围为71.31～154.58 mm~2,型孔容积大小调节范围为271.91～485.79 mm~3;在排种轮内部安装步进电机和控制电路,通过蓝牙控制每穴播量在3～10粒之间无级调节。选用常规粳稻秀水134、杂交粳稻花优14、常规籼稻黄华占和杂交籼稻晶两优1212四种具有代表性的直播稻品种,对无级调节型孔进行三因素四水平试验,试验结果表明:粳稻每穴粒数调节范围为5～10粒,籼稻每穴粒数调节范围为3～8粒,当型孔容积调节变化时,每穴排种粒数变化趋势明显,从而能达到播量无级调节的效果,满足不同品种每穴播种量3～10粒的设计目标;分析结果表明:水稻品种、型孔容积和排种轮转速3个因素对播量影响主次为型孔容积、水稻品种、排种轮转速。该文设计的播量无级调节水稻精量排种装置实现了不同水稻品种的播量无级调节作业,调节范围大,适应性较好,无级调节简便快速,具有较好的实际实用价值。     

基于振动盘供种的混编景观种子带编织机设计

为提高作物栽培景观造型机械化水平，该研究基于已有混编种子带编织机，提出并实现一种基于振动盘连续供种的混编景观种子带编织机改进设计方案。首先对供种振动盘、摆动导种装置和对置胶辊式走纸装置等关键装置进行结构设计，并对整机布局与工作流程进行优化，然后通过正交试验确定最优工作参数，最后采用基于种子带铺展关键点位测量法和田间实种景观图像采集处理法2种方法对实际编织效果进行评估。试验结果表明：充种时间对排种合格率的影响最大，供种流量的影响次之，状态切换响最小；排种系统在摆动导种装置状态切换转速为7 r/s，导种装置对纸带充种时间为200 ms，振动盘供种流量为40粒/s时工作性能最优，纸带充种合格率达到87.8%；走纸滑移率不超过5.62%，样机标记准确度误差在0.1%～1.1%之间，每行实际长度方差在1.58%～3.73%之间；室内铺展试验显示编织图案的图案相对位置变异系数小于10%，编织面积变异系数在10%左右，各行关键点位置变异系数小于5%。采集田间种植图案后与目标图案进行相似度算法评价，苗期图案还原度为86.58%，花期图案还原度为72.39%，满足景观造型需求。