玉米植株抗倒性测量装置设计与试验

针对现有玉米植株抗倒性测量装置的人工施力速度不稳定且未能垂直于植株进行测量,致使测量结果误差较大的问题,设计一种以电机驱动的玉米植株抗倒性测量装置。该装置可快速测量玉米茎秆从直立到不同倒伏角度时所能承受的最大力矩。通过对玉米倒伏时的受力进行分析,建立植株力学模型,提出评价玉米抗倒性的指标。进行装置检测角度精确性试验,结果表明：该装置检测角度与实际角度的偏差为1°,满足检测要求。进行装置加载速度稳定性试验,结果表明：所设计装置的测量角度随时间变化平稳,验证了装置加载速度的稳定性。分别以最大抗推力矩和最大抗拉力为指标,对不同玉米品种和种植密度进行了推、拉倒伏田间试验。结果表明：在密度75000株/hm2时,最大抗推力矩和最大抗拉力与倒伏率的相关系数分别为-0.971、-0.873。在密度105000株/hm2时,最大抗推力矩、最大抗拉力与倒伏率相关系数分别为-0.991、-0.927。结果表明,以最大抗推力矩作为评价抗倒伏能力指标优于最大抗拉力。在田间试验基础上,以最大抗推力矩为试验指标进一步开展装置可靠性验证试验,试验结果与现有研究结论一致。     

不同密度下玉米株高、穗位与抗倒性的关系研究

以自主组配的20个玉米新组合作为试验材料,研究种植密度对玉米株高、穗位、倒伏状况及其之间的关系。结果表明,玉米株高随密度的增加略有提高,而穗位、穗高系数却明显降低;倒伏倒折率随密度的增加而明显提高,其中倒折率受影响最大。在60 000株/hm~2密度下株高与倒伏率、倒伏倒折率呈极显著正相关,而穗位、穗高系数与3个倒伏指标相关不显著;在52 500株/hm~2和75 000株/hm~2密度下株高、穗位、穗高系数与3个倒伏指标相关不显著。     

基于多源数据的华北平原夏玉米种植区划研究

精准识别农业生产环境信息和农业生产特征,对气象、土壤和作物等多源数据进行综合分类,是提高农业资源利用效率和优化农业种植结构的基础。本研究基于近20年（1998~2017年）气象数据和华北五省的玉米单产统计数据,首先构建了华北平原气候资源和玉米生产时空分布特征数据库,研究区内的降雨量、活动积温、日照时数、太阳辐射和玉米单产均存在显著的时空变化;利用作物精细种植区划方法,将华北平原夏玉米种植区分为极不适宜区、不适宜区、较适宜区、适宜区、极适宜区五大类,各类面积分别占总体的比例约为10%、11%、25%、30%、24%;进一步通过环境类别归属度分析方法,将每一大类分为5小类,概率大于75%的相对稳定区域约占总面积的63%,小于75%的波动区域约占37%;极不适宜区、不适宜区和较适宜区,三类时空分布比较稳定,隶属度为100%分别占各类面积的87.67%、70.41%和84.28%,波动区主要发生在极适宜区和适宜区,以及适宜区和较适宜区之间。本研究构建的华北平原夏玉米精细区划结果,对提高研究区资源利用效率和优化玉米产业布局具有重要的指导意义。     

用于小麦多生长阶段倒伏边界精准检测的分层交互特征金字塔网络（英文）

[目的/意义]传统的小麦倒伏检测方法需要人工进行田间观测和记录,这种方法存在主观、效率低、劳动强度大等问题,难以满足大规模的小麦倒伏检测的需求。基于深度学习的小麦倒伏检测技术虽已在一定程度上得到应用,但普遍局限于对小麦单一发育阶段的倒伏识别,而倒伏可能发生在小麦生长的各个时期,不同时期倒伏特征变化复杂,这给模型特征捕捉能力带来考验。本研究旨在探索一种基于深度学习技术的多生育期小麦倒伏区域检测方法。[方法]用无人机采集小麦灌浆期、早熟期、晚熟期这三个关键生长阶段的RGB图像,通过数据增强等技术构建出多生育期小麦倒伏数据集。提出一种小麦倒伏提取模型Lodging2Former,该模型在Mask2Former的基础上加以改进,引入分层交互式特征金字塔网络(Hierarchical Interactive Feature Pyramid Network,HI-FPN),用于提高模型在复杂田间背景干扰下对于多个生长阶段小麦倒伏特征的捕捉能力。[结果和讨论]所提出的Lodging2Former模型相较于现存的多种主流算法,如Mask R-CNN (Mask Region-Based Convolu...     

黄淮海夏播玉米花期高温热害空间分布规律研究

黄淮海夏播玉米区是我国优势玉米种植区之一,近两年均遭受花期高温热害,严重影响了玉米产量和品质。通过调整玉米播种时间,可使玉米花期错过高温热害严重时期,从而减轻或规避热害风险,但需获知各地高温热害发生强度和频率的空间分布规律。因此,以该地区为研究区域,以日高温时长为玉米花期热害指标,计算得到黄淮海地区玉米花期高温热害强度,分析2013年热害的空间分布规律;利用63 a气象数据和日高温时长概率分布函数计算黄淮海各县区玉米花期出现高温热害风险的概率和空间分布规律。结果表明,2013年黄淮海地区夏播玉米散粉期高温热害胁迫较重的地区主要位于河南省平顶山市、信阳市等地,高温热害程度严重。如果这些热害重灾区提前7 d左右播种,将显著减少玉米花期与高温时期的耦合,降低因花期高温热害造成的产量损失。基于物候时期、县域环境这一更加精细的时空尺度研究玉米气象灾害风险分布规律,既可为气象灾害研究提供新视角,又可用于指导重灾区通过调整播期规避风险,具有重要的理论和现实意义。     

玉米秸秆抗根倒伏强度检测方法

研究了玉米秸秆抗根倒伏强度检测方法并设计了相应的检测仪。将玉米秸秆简化为悬臂梁力学模型,以植株的最大垂直拔根阻力作为衡量玉米秸秆抗根倒伏强度的参数。设计了由螺旋机构、活动三角架平台、夹具和数字显示仪等组成的玉米秸秆抗根倒伏强度检测仪。采用手轮对螺旋机构施力的方式,使操作者施加的力仅为被测量值的1/97;夹具采用双重夹紧装置以适应不同直径的玉米秸秆。试验表明,玉米秸秆的最大垂直拔根阻力与根倒率之间存在着负相关性。     

玉米秸秆抗根倒伏强度检测方法

研究了玉米秸秆抗根倒伏强度检测方法并设计了相应的检测仪.将玉米秸秆简化为悬臂梁力学模型,以植株的最大垂直拔根阻力作为衡量玉米秸秆抗根倒伏强度的参数.设计了由螺旋机构、活动三角架平台、夹具和数字显示仪等组成的玉米秸秆抗根倒伏强度检测仪.采用手轮对螺旋机构施力的方式,使操作者施加的力仅为被测量值的1/97;夹具采用双重夹紧装置以适应不同直径的玉米秸秆.试验表明,玉米秸秆的最大垂直拔根阻力与根倒率之间存在着负相关性.     

玉米新品种比较试验

为筛选出适合海城市栽培的玉米新品种,对9个玉米新品种进行产量和经济性状的比较试验.结果表明:良玉88、辽单678、丹玉201、先禾336这4个品种的增产幅度均达到极显著水平,且综合农艺性状好,适合在海城地区大面积推广应用.     

水分胁迫对超级稻生长发育和抗倒伏能力的影响

【目的】明确水分胁迫条件下影响超级稻抗倒伏能力的主要因素。【方法】于2016年5─10月在河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室进行不同水分胁迫处理的盆栽试验,于拔节初期设浅水勤灌(CK)、轻旱(C1)、重旱(C2)3个处理,研究了超级稻(南粳5055、新两优6380)形态性状、力学性状和抗倒伏能力。【结果】拔节初期水分胁迫抑制株高增加,降低重心高度,减小节间长度,增大基部茎粗,壁厚和充实程度,南粳5055轻旱、重旱处理的倒伏指数分别比浅水勤灌处理减小24.49%、33.67%,累积破坏能量分别增加8.44%、2.58%;新两优6380轻旱、重旱处理的倒伏指数分别比浅水勤灌处理减小34.78%、32.61%,累积破坏能量分别增加15.43%、2.32%。轻旱处理的倒伏指数较小,累积破坏能量较大,更有利于抗倒伏能力的提升。相较于南粳5055,新两优6380的节间干质量和充实度更大,使抗弯刚度、抗折力明显增大,抗倒伏能力更强,且对轻旱的响应更加积极。株高、重心高度、节间长度和弯曲力矩与倒伏指数极显著正相关,抗折力、抗弯刚度与倒伏指数极显著负相关。同时,单位长度干质量、抗折力、抗弯刚度与累积破坏能量均极显著正相关。【结论】株高、节间长度、抗折力、单位长度干质量是影响超级稻抗倒伏能力的主要因素。拔节初期水分胁迫通过抑制节间伸长、减小弯曲力矩,提高节间充实程度,增强超级稻稻抗倒伏能力,轻旱效果最佳。新两优6380抗倒伏能力优于南粳5055。     

基于多视角立体视觉的拔节期玉米水分胁迫预测模型

针对现有采用生理特性指标的玉米水分胁迫检测方法影响玉米植株生长的问题,提出了一种基于多视角立体视觉的玉米水分胁迫预测模型。首先,利用RGB相机获取玉米拔节期-30°、0°(玉米叶片展开平面)和30°的3视角图像;然后,基于加速稳健特征点(Speeded up robust features,SURF)检测的双目立体视觉原理,建立-30°～0°、0°～30°2个玉米点云模型,采用基于KD树(K-dimensional tree,Kd-tree)的最近迭代(Iterative closest point,ICP)点云配准算法,将2个玉米点云模型数据合并到同一坐标系下;最后,用L1-中值法提取玉米点云骨架,在该玉米骨架基础上提取玉米节间高度、叶片长度及株高等参数,建立基于单一参数的玉米水分胁迫预测模型,并建立基于多参数纠错输出编码思想的支持向量机(Error correcting output codes-support vector machine,ECOC-SVM)水分胁迫预测模型。试验结果表明,玉米叶片长度、节间高度和玉米株高每日生长量与水分胁迫程度呈显著线性关系,故分别以节间高度、株高每日生长量和全展叶叶长为自变量,以土壤含水率为因变量,建立水分胁迫预测模型,得到相关系数分别为0. 892 2、0. 892 8和0. 817 6,RMSE分别为2. 92%、2. 53%和2. 76%。为了准确判断玉米水分胁迫程度,以上述3个玉米参数为特征向量,建立ECOC-SVM水分胁迫预测模型,该模型测试集预测准确率为93. 33%,具有较高的准确性。本研究可以快速检测拔节期玉米的水分胁迫情况,为农情信息精准获取提供技术支持。     

微喷补灌水肥一体化下水氮管理对夏玉米茎秆抗倒伏研究

[目的]建立黄淮海平原水肥一体化条件下适宜夏玉米高产高抗倒伏的水氮管理模式.[方法]设置微喷补灌水平(W)和施氮量(N)2个因素,即播种时、拔节期、大喇叭口期和抽雄吐丝期补灌4次(W1),播种时和大喇叭口期补灌2次(W2),施氮量210kg/hm2(N1)和150kg/hm2(N2),研究了夏玉米不同生育期植株性状参数...     

5TYS280玉米脱粒清选试验台的设计研究

我国夏播玉米主要集中在黄淮海地区,其生长期短、收获时籽粒含水率高,直接脱粒收获易造成籽粒破碎,脱净率与籽粒破碎率和含杂率之间的矛盾,作业质量较难保证。目前,针对高含水率玉米脱粒清选装置的系统理论与试验研究均较少,因此设计开发了一种玉米脱粒清选试验台。其主要由机架、脱粒分离装置、清选装置、输送装置、电机控制及转速数据采集系统等部件组成。以籽粒破碎率和含杂率为评价指标,通过调整滚筒转速、滚筒倾角、凹板间隙、筛网倾角、曲轴转速及风机转速等关键因素水平,进行单因素多水平试验及多因素多水平正交试验,确定高含水率玉米脱粒清选装置的最佳参数组合,为玉米籽粒收获机脱粒清选部件设计、改进及参数选择提供依据。     

阜新地区常用玉米杂交品种的耐旱性研究

对阜新地区常用的21个玉米杂交品种的籽粒产量、干物量、单株穗数、株高、倒伏系数、雌雄穗开花间隔、叶片卷曲指数、叶片衰老指数等指标进行综合考察,得出各品种的综合耐旱指数,并利用选择指数多性状综合评价品种的抗旱性,为农业生产及进一步筛选耐旱玉米种质提供参考。     

丹东地区玉米及水稻品种的优化选择

品种选择是农作物生产的第1步,不同品种在生育期、抗病性、抗倒性、区域适应性等方面存在较大的差异。选择适合本地区种植条件的优良品种与种子对农业生产和农民增收至关重要。结合丹东地区的实际情况,阐述在玉米、水稻品种的优化选择上应把握的原则和注意的问题,并提出相应的解决措施。     

基于多年环境特征的东北春玉米时空型种植区划研究

玉米是我国主要粮食作物之一,现有的玉米种植环境区划受尺度过大的影响,分区环境特征不能满足品种精细测试要求,只用多年平均值描述环境空间特征,对于多环境测试中的环境不能充分地认知。为此,以地理网格为单元,以东北三省为研究区,利用东北三省21年的气象、DEM、坡度和县域春玉米种植面积等数据,以每年的环境特征为指标,构建多年环境特征数据库,通过属性聚类方法,从时空角度研究玉米种植环境精细区划方法,将东北三省的多年环境特征分成7类,使用类别归属度分析方法,实现东北三省玉米种植环境时空型区划。与多年环境特征均值的空间型区划对比结果表明,时空型区划结果更加精细,环境认知更加充分。     

条带深松清垄秸秆混埋联合作业机的设计与试验

东北三省是全国最大的玉米主产区,玉米种植面积达1.53×107hm2,每年可收集的玉米秸秆量超过1.1×1 011kg。但是,东北玉米秸秆的总利用率不到5 0%,大部分秸秆被废弃或燃烧掉,在浪费大量农业资源的同时更造成了严重的环境污染。秸秆还田能够有效增加土壤有机质含量,改善土壤结构,也可以解决中国因秸秆过剩而产生的堆集、焚烧造成的环境污染问题。根据合理耕层构建中深耕改土、间隔耕作、秸秆还田农业技术要求,设计了一种一次作业可完成防堵深松、清垄、混埋及镇压等多功能秸秆混埋还田联合作业机。通过对关键部件防堵深松装置、清垄装置和混埋装置等结构优化设计和运动分析,确定了各关键部件的结构形式和参数,以及各部件的配置关系和整机性能参数。田间试验表明:该机在前进速度为5km/h时,秸秆覆盖量为1.0kg/m2;秸秆混埋深度为15.43cm时,混埋率为95.06%,碎土率为96.02%。该机作业性能达到了设计要求,为东北平原构建合理耕层配套机具的设计、改进和评价提供科学依据与方法。     

玉米育种播种机械化国内外现状及发展趋势

玉米育种试验系统的现代化程度成为了成功选育新品种的关键性因素,机械化播种作业可以提高试验精度,加快试验进程,提高效率。分析了国内外玉米育种播种机械化的现状,简要介绍了国内外玉米育种精量播种机尤其是排种器的研究类型与现状,提出了我国发展玉米育种播种机械化所面临的问题及发展趋势。      

基于CFD-DEM的稻谷通风阻力数值模拟与试验

为探究稻谷通风中谷层阻力的变化规律,基于离散元理论,构建了2个品种稻谷颗粒的数值模型,采用CFD-DEM耦合模拟了垂直圆管约束中的稻谷颗粒群在不同风速及谷层深度下通风阻力的变化规律。结果表明:在表观风速一定时,谷层阻力随谷层深度的增加而非线性增加(R20.99);当谷层深度一定时,谷层阻力随表观风速的变化关系可表达为二次多项式形式(R20.98);不同品种的稻谷在相同条件下谷层阻力变化趋势相同,数值不同,长粒型较短粒型谷粒通风阻力小。通过搭建试验装置,对模拟结果进行了试验验证,成对t检验(α=0.01)结果表明差异不显著,数值模拟与试验结果吻合,证明应用CFD-DEM方法数值模拟稻谷通风阻力是可行的,获得的拟合方程可用于谷仓通风阻力计算,指导就仓干燥系统管网设计及风机的选配。