水稻机械化直播技术研究进展

水稻精量穴直播技术为水稻机械化生产提供了一种先进的轻简化栽培技术,提高了水稻机械化种植水平。近十年来,随着我国农村劳动力大量转移和农业生产成本的不断增加,直播水稻发展很快。本文综述了国内外水稻机械化直播技术及机具的研究现状和发展动态,详细介绍了由华南农业大学研究成功的水稻精量穴播技术体系和机具,并对水稻机械化直播技术今后的研究方向进行了展望。     

基于良序集和垄行结构的农机视觉导航参数提取算法

根据田间作物垄行间杂草离散的特点，基于图像矩阵，运用像素子集的良序性，结合垄宽先验知识得到垄行轨迹中心。同时，系统选择图像的绿色成分为目标特征空间，滤掉了非绿色的背景噪声，为寻找垄行子集奠定了基础。在摄像头参数结构的可线性化映射区(图像中间约1/3区域)，考虑移动平台的速度和系统图像采样间隔，在系统处理速度大于平台移动速率条件下，建立了单目视觉导航系统的动态方程。试验结果表明：航向角和位置参数平均误差分别约为1°和1 mm。该算法设计简洁，实现容易，可有效避免杂草等噪声的影响，对光照也有一定的适应性。     

适用于水田的激光平地机具液压系统设计

设计了一种水田激光平地机具液压系统.该液压系统主要由液压油泵、电磁换向阀、液压缸、蓄压器和散热器等元件组成.液压泵由拖拉机的动力输出轴驱动;电磁换向阀采用拖拉机电源直流12V供电,可实现平地机具两端分别独立升降;蓄压器起到缓冲作用可改善系统油压的稳定性;散热器可保证液压油温不超过70℃;背压阀用来调节平地机具的下降速度.实际应用表明,水田激光平地机构液压系统能与控制系统相匹配,工作正常.     

水稻气力式排种器投种轨迹试验与分析

为研究水稻气力式排种器的稻种在送种正压作用下脱离排种盘后的轨迹以及投种成穴性,该文采用高速摄影技术分析了投种轨迹的变化规律及其影响因素,并对投种后的穴径进行了测量通过实际投种轨迹的均值优化理论方程,得到了不同条件下的优化方程。以"培杂泰丰"超级杂交稻种子为研究对象,采用多因素试验方法,分析了不同转速、不同送种正压下,稻种投影面正面与侧面轨迹与投种穴径的变化。试验结果表明:正面投种轨迹随排种盘转速的提高其水平位移增大,但整体偏移均小于5mm。当送种正压为0.1kPa时,其落种轨迹的稳定性较好,投种正面水平位移基本稳定在45~65mm,当送种正压为0.2kPa时,投种轨迹分布不均,稳定性较差;侧面投种轨迹受排种盘转速影响较小,增大送种正压会增大稻种侧面的水平位移,当送种正压为0.1kPa时,其投种侧面水平位移稳定分布在0~15mm,当送种正压为0.2kPa时,投种轨迹分布波动较大;穴径随转速与送种正压的提升,其大于50mm的概率也增多,排种盘转速为30r/min、送种正压为0.1kPa时,成穴性最好,其合格率为96.9%。投种高度控制在离地面10cm左右为最佳。该文从理论的角度分析了投种轨迹,得到了成穴性最优的条件,为水稻气力式排种器最优成穴条件与排种管的设计提供参考。     

肥料类型及施用方式对香稻香气2-乙酰-1-吡咯啉含量的影响

为了探明肥料类型及施用方式对香稻香气2-乙酰-1-吡咯啉的影响及其生理基础的影响,以大面积推广应用的香稻品种玉香油占为研究材料开展大田试验。试验设置深施肥和常规手撒施肥2种施肥方式处理,施用碳酸氢铵+过磷酸钙+氯化钾处理和复合肥处理2种肥料类型处理,各肥料处理均含有等质量的氮磷钾养分。研究了香稻成熟期籽粒香气2AP的含量,分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期香稻叶片的脯氨酸含量、脯氨酸脱氢酶活性、吡咯啉-5-羧酸合成酶活性、鸟氨酸转氨酶活性和吡咯啉-5-羧酸含量。结果表明,肥料类型、肥料施用方式和两者互作均显著影响香稻籽粒香气2AP含量,其中常规手撒施用碳酸氢铵+过磷酸钙+氯化钾肥料处理利于香稻籽粒积累显著较高的香气2AP含量,达59.86 ng/g;香稻籽粒香气2AP含量和成熟期叶片的吡咯啉-5-羧酸含量呈显著正相关关系(r=0.957 1*)。该研究可为制定香稻浓香施肥技术提供理论参考依据。     

水稻机械化穴播和条播的对比研究

以常规稻品种黄华占和杂交稻组合天优998为供试材料,研究了机械穴播和机械条播2种水稻机械化直播播种方式下的水稻产量及其产量构成因素。结果表明,在播种量相同的条件下,2种播种方式的出苗率差异不大,表明该试验研究具有可比性;对2个不同供试水稻品种而言,采用机械穴播处理的水稻产量较采用机械条播处理的有优势,黄华占和天优998的产量分别提高了4.75%和13.96%。     

基于农机与农艺相结合的水稻精量穴直播技术及机具

对水稻直播存在的农艺技术难点,基于农机与农艺相结合的理念,提出了同步开沟起垄水稻精量穴直播技术、同步开沟起垄施肥水稻精量穴直播技术和同步开沟起垄喷施水稻精量穴直播技术,研制成功2BD系列水稻精量穴直播机.生产试验结果表明,采用精量穴直播技术的水稻群体结构合理,减少了直播稻的倒伏现象,实现了水稻节水灌溉种植,产量可比人工撒播、人工抛秧和人工插秧分别增加10%、8%和6%以上;采用同步开沟起垄施肥水稻精量穴直播技术可节肥30%以上,产量提高10%以上;采用同步开沟起垄喷施水稻精量穴直播技术在直播时同步喷施液体地膜成苗率可提高18%以上,产量提高5%以上.     

气力式水稻穴播机播种精度与田间成苗率关系的试验研究

气力式水稻精量穴直播技术是一种播种精度高、伤种率低的播种技术。为进一步研究气力式水稻穴播机播超级杂交稻品种时田间成苗率与播种精度的关系,该文选取3种超级杂交稻"Y-2优"、"超优1000"、"五丰优615"为研究对象,进行了实验室内发芽率试验与田间播种精度试验,建立了稻种发芽率与播种精度对田间成苗率的关系公式,采用10行气力式水稻精量穴播机进行田间试验。3种超级杂交稻的室内发芽率分别为94%、91%、92%;播种合格率(1~3粒/穴率)分别为94.98%、95.07%、95.21%,空穴率分别为1.78%、2.03%、1.95%,利用本文建立的关系公式计算出理论成苗率为96.85%、95.79%、96.07%,田间实际成苗率分别为94.22%、93.94%、93.76%(均低于理论计算成苗率结果)。分析了影响田间成苗率的主要因素,为提高田间成苗率,一是应进一步提高播种精度,减小空穴率与1粒/穴率,提高2粒/穴率,二是进一步提高稻种发芽率。该文的研究结果可为气力式排种技术在超级杂交稻精量直播中的应用提供参考。     

杂交稻气力滚筒集排式排种器楔形搅种装置设计与试验

为提高杂交稻气力滚筒集排式精量排种器的排种精度,该文设计了一种楔形搅种装置,以解决滚筒型排种器由于充种时间短和吸种区稻种架空造成吸种精度低的问题。以厚度1、2和1～2mm(带有坡度,其最薄处厚度为1 mm、最大厚度处为2 mm)3种楔形搅种装置为研究对象,简化排种器模型,进行了搅种过程离散元仿真模拟,以吸孔附近稻种层的平均法向接触力和平均三轴合速度为评价指标,分析了不同搅种装置对种群内摩擦力变化的影响,得出1～2 mm带有坡度的搅种装置对稻种种群的搅动效果较好;以杂交稻种晶两优1212为研究对象,采用三因素五水平二次回归正交旋转组合试验,研究在1～2 mm带有坡度的楔形搅种装置下吸种负压、滚筒转速、清种距离(清种指到吸孔边缘距离)对滚筒型排种器排种性能的影响。结果表明:以漏吸率(X_1)、合格率(X_2)、重吸率(X_3)为评价指标,预测最优组合为吸种负压为1.60 kPa、滚筒转速为10 r/min、清种距离为1.94 mm,其合格率为84.67%,重吸率为7.92%,漏吸率为7.41%,试验验证上述最优组合:合格率为86.00%,重吸率为8.47%,漏吸率为5.53%。该研究结果表明,安装1～2 mm带有坡度楔形搅种装置对稻种的分离、搅动和助吸有明显作用,可提高排种器吸种性能,为进一步优化杂交稻气力滚筒集排式精量直播机排种性能提供依据。     

浸种剂和灌溉对幼苗期人工低温下直播稻幼苗质量的影响

解决苗期低温危害是在长江流域早季推广水稻机械化直播技术的关键技术问题。本试验以湘早籼24号(常规稻)和株两优2号(杂交稻)为材料,研究了浸种剂和灌溉对直播稻一叶一心期低温抗性的影响。结果表明:浸种剂处理后,湘早籼24号和株两优2号的成苗率分别比对照提高了36.61%和33.57%,显著降低了水稻幼苗的株高,增大了叶龄和单位苗高干质量,降低了水稻叶片的质膜透性和MDA含量;湿润灌溉较淹水灌溉处理能显著提高两水稻品种的成苗率,分别高出51.24%,19.63%。"齐苗快"浸种结合湿润灌溉有利于构建高成苗率高素质的直播水稻幼苗群体、有效防御苗期低温危害。