基于茎基部分区边缘拟合的稻株定位方法

准确地定位稻株是水稻株间除草机械作业的前提,提出了侧位俯拍的图像采集方式获取稻株茎基部图像,采用茎基部分区边缘拟合的方法定位稻株,解决了除草期内水稻冠层接连引起的定位不准确问题。首先分析稻株生长形态,探究侧位俯拍稻株茎基部的相机安装参数设定,以及影响成像质量的相关因素,提出了遮光条件下采集图像的方法,构建了具有遮光功能的图像采集系统;其次采用2G-R-B彩色图像灰度化、自动阈值、形态学操作等方法处理并分割稻株图像,检测茎基部边缘并分析其形态特征,并提出了分区边缘拟合定位方法:划分拟合区间为3个子区间,在子区间内进行边缘拟合,以拟合边缘线段中点坐标均值作为子区间茎基部中点,根据中点拟合茎基部中线,以中线中点作为定位的茎基部中心。最后进行了基于茎基部与冠层的稻株定位精度田间对比试验,结果显示:插秧后10~20 d内,基于茎基部的稻株定位误差均在7.0 mm以下,其中10 d、15 d、20 d时的定位误差分别为6.9mm/6.8 mm、5.9 mm/5.8 mm、6.3 mm/6.5 mm(有水条件/无水条件);基于冠层的稻株定位误差在8.0 mm以上,其中插秧20 d后,定位误差超过15 mm以上。试验结果表明,所提出的基于茎基部分区边缘拟合的稻株定位方法,定位精度高,除草适用期长,可满足株间机械除草过程中对稻株精准定位的技术要求。     

液压外骨骼机器人非线性模糊滑模控制方法

针对液压外骨骼机器人系统建模困难的问题,提出一种利用自适应模糊逼近方法来实现对滑模等效控制的逼近,不需要对机器人的未知参数进行预先估计,同时设计可调参数的自适应调节律,增强系统的鲁棒性,引入一种类势能函数设计具有非线性积分项的滑模面,当误差较大时,积分效应适当减弱,防止产生较大的超调量;当误差较小时,积分效应适当增强,减小稳态误差。利用李雅普诺夫方法论证了该闭环控制系统的稳定性,并使用模糊切换方法来消除滑模控制抖振。最后,对液压助力外骨骼机器人系统进行轨迹跟踪及外干扰实验,结果验证了该方法的有效性,控制输出能快速平稳地跟随参考位置信号,且具有一定抗干扰能力。     

切轴流式双滚筒大豆种子脱粒机设计与试验

为解决大豆种子脱粒损伤率高和脱净率低的矛盾,提出了钉齿式副滚筒切流预脱、弓齿与钉齿相间组合排列的主滚筒轴流脱粒、切轴流式双滚筒组合脱粒方案,进行了脱粒关键部件结构与参数设计,采用直径较小而短的副滚筒完成大豆植株的打击、抓取和拖带等切流预脱,主脱粒滚筒与副滚筒同向等速且轴向长度和直径均较大,由弓齿与钉齿组合而成,进行大豆的轴流脱粒;设计了样机并进行了脱粒性能试验。采用二次回归正交旋转中心组合优化试验方法,分别建立大豆脱粒损伤率、未脱净率与喂入量、主滚筒转速和主滚筒脱粒间隙关系的回归数学模型,利用Design-Expert 8.0软件对该模型进行优化求解得到最佳参数组合,试验结果表明:在大豆籽粒含水率为17%~19%、秸秆含水率为12%~15%、大豆草谷比1.275条件下,当喂入量为0.44 kg/s、主滚筒转速为489 r/min、主滚筒脱粒间隙为25.06 mm时,大豆脱粒损伤率为1.18%、未脱净率为0.65%;与传统大豆脱粒机相比可使脱粒损伤率和未脱净率分别降低0.22个百分点和0.38个百分点。     

轴流泵多目标优化正交试验

为了整体提高轴流泵的水力优化设计水平,找出影响轴流泵性能的主要几何参数,运用正交试验方法,以扬程、效率、轴功率和压力脉动作为试验评判指标,将综合频率分析法应用到轴流泵多目标优化设计中。基于L_9(3~4)正交表得到了9组方案,研究叶片数、翼型、轮毂比和叶片与导叶间距离对轴流泵的扬程、效率、轴功率和压力脉动的影响规律,并通过综合频率分析法确定了一组最佳试验方案。结果表明:该最佳试验方案在设计流量下,水流在叶轮及导叶段中的流态较好,水流流线顺畅,分布相对均匀;轴流泵模型在流量和扬程满足改型要求的同时,效率提高了5.7%;轴功率下降了1.21%;压力脉动系数降低了11%,验证了综合频率分析法在多目标正交优化中的可行性。     

长链酰胺化纳米纤维素增强聚乳酸复合材料

以纳米纤维素(NCC)为原料,先采用四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)氧化制备氧化纳米纤维素(TONC),再与不同链长脂肪胺在催化剂作用下发生反应,得到脂肪胺改性纳米纤维素,当脂肪胺为十二胺(DOA)、十四胺(TEA)、十六胺(HEA)、十八胺(OCA)时,分别制得DOATONC、TEATONC、HEATONC和OCATONC。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和元素分析表明:脂肪链接枝成功,改性后纳米纤维素的晶形没有发生改变,为原有Ⅰ型晶型;接触角和分散性测试表明:随着脂肪链的增长,改性纳米纤维素表面的亲水性明显下降(接触角由65.8°上升至93.9°),而分散率由25.17%先降至11.97%,再升至71.71%。将1%的改性纳米纤维素添加到聚乳酸(PLA)中制得复合膜,机械性能测试结果表明:随着脂肪链的增长,复合膜的机械性能明显提高,其中PLA/OCATONC复合膜的拉伸强度和断裂伸长率分别达到40.2 MPa和6.39%。     

保水剂对千里光种子萌发及幼苗生长的影响研究

为探明保水剂对千里光(Senecio scandens)种子萌发、幼苗生长的影响以及最佳使用量,采用室内盆栽试验,研究了5个梯度的保水剂浓度[0(CK)、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%]对千里光种子萌发及幼苗生长的影响。试验结果表明,添加适宜浓度的保水剂可提高千里光种子发芽率,最佳保水剂浓度为0.30%,较对照提高了7.62%。添加保水剂可以提升千里光幼苗生物量、株高与根系长度,株高随保水剂浓度增加呈先增加后下降趋势,根系长度随保水剂浓度增加而增加,在0.40%浓度处理达到最大值。在采用千里光进行绿化时建议加入浓度为0.30%的保水剂,有利于提高其成活率及绿化效果。     

红锥4种林型土壤理化性质及微生物量差异分析

【目的】研究广西国有高峰林场不同红锥人工林对土壤理化性质及微生物生物量的影响,旨在为该区红锥人工林合理经营和持续生产发展提供科学依据。【方法】以红锥纯林、红锥+湿地松混交林、红锥+米老排混交林、红锥+火力楠混交林4种红锥林型人工林0~60 cm土层为研究对象,分析4种红锥林型的土壤理化性质和微生物生物量差异以及变化规律。【结果】4种林型3个土层(0~20、20~40、40~60 cm)间土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、容重(ρb)、含水率(θg)以及微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)均差异显著,且随着土层深度的增加,4种林型的SOC、TN、全磷(TP)、θg均表现为逐渐降低,ρb表现为逐渐增大。0~60 cm土层4种林型间SOC、TN、TP、θg、pH值、ρb均差异极显著。其中红锥+米老排混交林土壤SOC、TN、TP、θg和MBC、MBN均最大,pH值和ρb最小;红锥纯林土壤SOC、TN、TP和MBC、MBN均最小,pH值和ρb最大。相关分析表明,MBC与SOC、TP呈显著正相关,与ρb呈显著负相关;MBN与SOC、TN、TP呈显著正相关,与ρb呈显著负相关;SOC、TN、TP与ρb呈显著负相关。【结论】红锥混交林能够有效提高土壤养分,改善土壤质地,且红锥阔叶混交林较红锥针阔混交林的效果更佳。     

不同间伐强度对鲁中南山区人工赤松林生长的影响研究

森林抚育能够有效改善林分生长条件,提高林木生长量和森林质量。结合中央财政森林抚育补贴项目开展,历时7年试验研究了不同生态疏伐强度对人工赤松中龄林生长影响,确定了鲁中南山区人工赤松中龄林生态疏伐合理强度20-30%,为森林质量精准抚育管理提供参考依据。     

小麦-玉米轮作体系不同旋耕和深耕管理对潮土微生物量碳氮与酶活性的影响

【目的】通过研究黄淮平原潮土区两年不同轮耕模式下土壤微生物量碳氮、酶活性的差异和变化特征,为该地区选择适宜的耕作制度提供理论依据。【方法】2016-2018年采用裂区设计进行田间小麦–玉米轮作系统下的轮耕试验。主处理为小麦季旋耕(RT)和深耕(DT),3个副处理为玉米季免耕(NT)、行间深松(SBR)、行内深松(SIR),共6个处理。2017、2018年玉米收获后,每10 cm一个层次,测定了0-50 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性。【结果】各处理土壤有机质、全氮、速效养分、SMBC、SMBN及酶活性均随土层深度的增加而降低,40-50cm土层不受耕作方式的影响。小麦季深耕和玉米季深松对表层土壤有机质和全氮影响不明显,但显著提高了深层土壤有机质和全氮含量。小麦季旋耕显著增加了玉米季0-10 cm土层中速效养分含量,而小麦季深耕条件下的DT-SBR和DT-SIR处理则显著增加了20-40 cm土层中的速效养分含量。在0-20 cm土层,小麦季旋耕条件下的RT-NT、RT-SBR和RT-SIR处理的SMBC明显高于小麦季深耕条件下的DT-NT、DT-SBR和DT-SIR处理,但在20-40 cm土层,SMBC和SMBN均表现为小麦季深耕处理显著高于旋耕处理,且以DT-SIR处理SMBC (67.99 mg/kg)和SMBN (45.96 mg/kg)最高。小麦季深耕处理提高了深层(30-40 cm)土壤微生物量氮/全氮值,但降低了表层(0-20 cm)土壤中的微生物熵。玉米季深松处理(RT-SBR、RT-SIR、DT-SBR和DT-SIR)较免耕处理(RT-NT和DT-NT)均提高了土壤酶活性,其中,在0-20 cm土层,RT-SBR和RT-SIR处理土壤脲酶活、蔗糖酶和中性磷酸酶活性较高;而DT-SBR和DT-SIR处理则提高了深层(20-40 cm)土壤中这三种酶的活性。【结论】在本试验期内,小麦季旋耕–玉米季深松处理(RT-SBR和RT-SIR)能明显提高0-10 cm土壤速效养分含量、0-20 cm土壤微生物量碳含量,而小麦季深耕–玉米季深松处理(DT-SBR和DT-SIR)则提升了20-40 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳和氮含量;小麦季深耕处理提高了深层(30-40 cm)微生物量氮/全氮比,但降低了表层(0-20 cm)土壤微生物熵。     

果实膨大期不同施氮量对油桃产量和品质的影响

  【目的】  桃园施肥过量不仅导致资源浪费和环境问题,还会影响桃树的正常生长。在果实膨大期,果实体积和重量迅速增大,果实重量的增加占总果重的50%～70%,果实膨大期是影响果实着色和内在品质形成的关键期,探究此阶段适宜的施氮量,对降低氮肥施用量、提高果实产量和品质有重要意义。  【方法】  田间试验在北京市林业果树科学研究院果树生长良好的果园进行,试材为早熟油桃品种‘夏至早红’。设置0、100、200、400 kg/hm2 4个氮 (N) 水平,即N0、N1、N2和N3处理。2016年供试氮肥1/2为普通尿素,1/2为15N丰度为5.18%的尿素;2017年供试氮肥均为普通尿素。氮肥在果实膨大期于桃树两侧沟施。在果实成熟期取样,调查桃单株果实产量、单果重、果实可溶性固形物、果实还原糖和总酸、叶片SPAD值、新梢长度、各器官Ndff值。  【结果】  桃单株果实产量和单果重在施氮量200 kg/hm2(N2) 处理下最高,与N3处理没有显著差异,二者单果重均显著高于N0和N1处理。随着施氮量的增加,果实可溶性固形物含量先上升后下降。果实还原糖和总酸含量与果实膨大期施氮量呈正相关。2016年6月8日之后,N2和N3处理叶片SPAD值显著高于N0和N1处理 (除6月15日,N1与N2、N3处理无显著差异外)。2016年新梢长度随着施氮量的增加而增长,N3处理新梢长度显著高于其它3个处理;2017年N2和N3处理新梢长度显著高于N0和N1处理。随着施氮量的增加,叶片、枝条、果实的Ndff值均增加。  【结论】  适量施氮 (N 200 kg/hm2) 能够提高果实产量,在此基础上再增加氮肥用量 (N 400 kg/hm2),增产效果不明显。果实膨大期施氮可促进于新生器官 (新梢) 的建成,高施氮量能够加快新梢生长。