2BDF-3.0型同步深施肥水稻穴直播机的设计与试验

根据水稻同步深施肥精量穴播技术的要求,设计了2BD-3.0型同步侧位深施肥水稻精量穴播机,可一次性完成开沟、起垄、播种、深施肥、覆土盖肥等工序,测试分析了该机具的田间排肥性能,调查研究了机械深施肥和人工习惯施肥处理下水稻扬花期不同土层中的养分分布。田间排性能试验结果表明:该机具在不同作业速度(0.1~1.3m·s~(-1))下单位面积施肥量均匀稳定,且不受机具作业速度影响,能满足实际生产中对不同施肥量的需求。大田试验结果表明:就杂交稻天优998和常规稻玉香油占2种供试验品种,在扬花期机械深施肥处理在0~5,5~10cm土层中碱解氮、有效磷、速效钾含量均高于人工习惯施肥处理,呈显著性差异;在整个耕作层(0~20cm)中碱解氮、有效磷、速效钾含量机械深施肥处理均高于人工习惯施肥处理,增幅分别为2.74~9.07,8.81~15.09,19.01~48.40mg·kg~(-1),说明采用该机具进行机械深施肥作业将有利于提高土壤保肥能力,具有节约肥料用量的潜力。     

不同种植方式对水稻生育特性和产量的影响

采用机械精量穴直播、人工撒播和人工手插种植方式对比,研究了机械精量穴直播条件下水稻的生育特性和产量形成特性。结果表明:机械精量穴直播有利于加快水稻的生长发育进程,缩短水稻的生育期,提高其生物学产量和叶面积指数,降低主茎总叶龄;机械精量穴直播稻的分蘖势较强,分蘖叶位低,分蘖发生和分蘖高峰出现早,单位面积的分蘖总量较大;机械精量穴直播稻每平方米有效穗263.63,比人工手插和人工撒播分别提高了24.63%和15.25%,机播的实际产量最高,较人工撒播和手插处理分别增产14.92%和4.59%。     

开沟起垄穴直播方式对水稻分蘖前期甲烷排放的影响

【目的】研究开沟起垄式水稻精量穴直播技术对甲烷气体排放的影响.【方法】选取同步深施肥精量穴直播(30 cm)、宽窄行(35 cm+15 cm)精量穴直播和25cm固定行距精量穴直播3种直播方式,以人工撒直播、机插秧、手抛秧和人工移栽为对照,利用静态箱法测定水稻分蘖前期甲烷的排放通量.【结果和结论】对2010和2011年2年采集的数据分析结果显示,与非精量直播对照组相比,精量穴直播可以降低田间54.55%甲烷气体排放(P=0.011);不同栽种方式的甲烷平均排放通量顺序为:深施肥精量穴直播[(1.48±0.44)mg·m-2·h-1]宽窄行精量穴直播[(1.65±0.30)mg·m-2·h-1]固定行距精量穴直播[(2.57±0.56)mg·m-2·h-1]人工撒直播[(2.89±0.61)mg·m-2·h-1]机插秧[(3.77±0.64)mg·m-2·h-1]人工移栽[(4.76±0.90)mg·m-2·h-1]手抛秧[(5.33±0.84)mg·m-2·h-1].研究结果表明开沟起垄穴直播技术可以有效降低水稻分蘖前期甲烷气体的排放.     

水稻生产全程机械化关键环节虚拟仿真实验资源建设

针对水稻生产全程机械化教学实验和试验设计涉及的农业机械多,配备相应的资源成本高、维护难、共享性能差,且受水稻生长季节、农田条件影响大等问题,设计水稻生产全程机械化关键环节虚拟仿真实验平台。采用面向服务的软件架构,设计水稻生产全程机械化中5个关键技术环节和10种作业机具或装备的虚拟仿真教学资源体系,构建实验资源共享机制和科教融合的共享平台,并建立虚拟实验室管理模式,推动水稻生产全程机械化关键环节虚拟仿真实验教学资源的在线开放和共享;将南方特色作物生产机械技术特征和优势领域科研成果渗透到本科实践教学环节,创新实验教学方法,提升学生专业技能和解决实际问题的能力,提高人才培养质量。     

农作物病虫害遥感监测关键技术研究进展与展望

病虫害是影响农作物健康生长、产量和质量的制约因素之一,加强农作物病虫害的监测,对农作物病虫害进行精准防控,对保障粮食安全,提高农产品产量和质量具有重要意义。随着信息技术的发展,农作物病虫害监测由传统的人工监测逐渐向自动化、信息化和智能化方向发展。农作物病虫害监测平台、监测传感器技术以及相关的数据分析和处理技术是研究农作物病虫害遥感监测的关键技术,这些关键技术的发展水平,决定了农作物病虫害遥感监测技术的发展水平。本文从监测平台、监测传感器技术和相关数据分析与处理技术3方面对农作物病虫害监测技术研究进展进行综述。在监测平台方面,归纳总结了地面监测平台、航空监测平台和卫星监测平台的国内外研究现状,并分析了上述平台优缺点;在监测传感器技术方面,综述了雷达传感器、图像传感器、热成像传感器和光谱传感器等在作物病虫害领域的研究进展;在相关数据分析与处理技术方面,阐述了经典统计算法、计算机图像处理算法、机器学习算法和深度学习算法在农作物病虫害监测领域的研究成果。最后提出了监测平台、监测传感器技术和相关数据分析与处理技术的未来发展趋势,以期为进一步促进我国农作物病虫害监测平台及相关技术的发展提供参考。     

水田行间除草装置设计与试验

为减少化学除草剂的使用，解决现有水田除草机械除草效果差等问题，该研究设计了一种水田行间除草装置，包括压草浮板和除草辊等结构，工作时压草浮板先将压倒杂草，紧接着除草辊将压倒的杂草压入泥中。压草浮板先将杂草压倒，除草辊将杂草压入泥中的几率可提高9.98%。除草辊两端设有倒角，在避免或减少对水稻根系损伤的同时可扩大行间除草区域，最大可增加常规除草宽度的3%。对压草浮板和除草辊进行了参数设计，通过仿真试验分析了行间除草装置与土壤之间的相互作用规律，确定最佳作业条件为入土深度35 mm，前进速度0.8 m/s。以未除草、化学除草、人工除草和不同参数的除草辊为试验因素，以水稻植株高度、产量、产量构成因素和水稻根系参数为试验指标，进行田间试验，试验结果表明，行间除草装置平均除草率最高为87.51%，可以翻动土壤，增加土壤透气性。与常规宽度的除草辊相比，增加除草宽度，扩大行间除草区域最大可提高除草率7.3个百分点。不同的除草处理对水稻植株高度和产量等有显著影响（P<0.05），机械除草可以促进水稻的生长发育，其产量可以达到甚至超过化学除草和人工除草水平。不同参数的除草辊对植株高度、产量和根系等有显著影响（P<0.05），增加除草辊宽度同时两端设倒角，可以减少对水稻根系的损伤，有利于水稻的生长发育，提高水稻产量。研究结果可为水田除草机械装备的研究提供参考。     

基于机器视觉的稻田灌溉用水铜离子浓度检测

为实时、快速地监测稻田灌溉用水的质量,确保粮食生产安全,提出了基于机器视觉的稻田灌溉用水铜离子浓度检测方法.利用搭建的机器视觉检测试验装置,设计了不同浓度铜离子溶液的机器视觉检测试验,通过提取试纸图像的特征值,运用指数回归、对数回归、2阶多项式回归和线性回归等方法建立铜离子浓度的预测模型,减少了人为认知对检测结果的影响.试验结果表明,在0～300 mg/L范围内,基于机器视觉的试纸检测水中铜的方法训练集和预测集的相关系数分别达到0.9438和0.9191,均方根误差分别为19.9563、9.7889 mg/L,误差控制在8％以下,基本上达到了对稻田灌溉用水进行实时快速检测的要求,为进一步开发实用的稻田灌溉用水监测设备提供了依据.     

水稻气力式排种器清种装置设计与试验

【目的】为了改善水稻气力式排种器工作时稻种的重吸附现象,设计了一种垂直于排种盘平面的清种装置。【方法】对水稻气力式排种器工作时稻种的受力与清种装置的工作原理进行了分析,建立了吸种过程中的受力模型。采用超级杂交稻‘五丰优615’为试验对象,在有、无清种装置的条件下进行了排种器的精度试验。在吸室负压为4.0 kPa的条件下,进行了清种块厚度和排种盘转速的两因素试验分析。【结果】采用清种装置后,1～3粒/穴的占比由62.02%提升至90.00%左右,≥4粒/穴的占比由37.98%降至5.00%,改进效果较为明显。当清种块厚度为3.5 mm、排种盘转速为15、20和25 r/min时,1、2和3粒/穴的占比分别为95.18%、95.16%和95.23%,空穴率分别为2.07%、2.76%和4.56%,满足超级杂交稻的田间播种需求。【结论】当吸室负压一定时,降低排种盘转速可以提高清种装置的清种效果,提高排种器的播种精度。本文针对水稻气力式排种器的结构,设计了一种清种装置,有效地清除了排种器重吸附的稻种,为提高水稻气力式排种器的精度提供了依据。     

基于Hough变换和Fisher准则的垄线识别算法

为了提高农业机械自主作业视觉导航的精度,基于田间作物垄行的特点,首先选择作物的绿色为特征提取垄行结构;然后针对Hough变换原理提取垄线存在的问题,根据垄线点空间关系,运用Fisher准则函数进行反压缩处理,并将Fisher准则函数值作为垄线样本点疏密程度和方向势大小的度量,优化了Hough变换识别多垄线的条件,得出了多垄识别统一模型。试验结果表明,作物垄线定位的准确性、适应性均得到提高,而且能够避免较大面积杂草等影响,从而克服了传统Hough变换提取多垄线的不足,对农田机器视觉导航应用具有一定参考价值。     

国外农田风蚀发生机理与防治技术的研究

土壤风蚀是全球性土地退化的主要原因之一，也是世界上许多国家和地区的主要环境问题之一。该文简要回顾了国外对土壤风蚀发生机理、防治理念和技术的研究，提出林业上植树造林，牧业上防止草原退化，农业上实行保护性耕作是人类可以用来治理和控制土壤风蚀的3个重要原则。我国土壤风蚀和土地退化问题日趋严重，应在全国进行大力宣传，转变土壤风蚀治理的观念，使人们从思想上认识风蚀防治要从植树、种草、农田保护3个方面综合进行。同时，国家要从政策上、资金上为农田保护性耕作的大规模实施提供保证，促进保护性耕作在全国范围内的推广应用。