四川冕宁县新植烟区土壤养分特征及施肥对策

为明确四川冕宁县新植烟区土壤养分状况并合理指导施肥,2013 年和2014 年采集冕宁县后山乡、回龙镇、哈哈乡和回坪乡4 个新植烟区耕层(0~20 cm)土壤样品186 个,对植烟土壤养分状况进行了评价。结果表明：冕宁县新植烟区土壤平均pH 6.26,总体处于适宜范围;土壤有机质、有效磷、交换性钙和交换性镁总体处于适宜或丰富水平,但变异系数较大,仍有15.15%的土壤有机质缺乏,24.74%的土壤有效磷不足,约有15.00%的土壤交换性钙和镁偏低;土壤碱解氮和速效钾属于缺乏或极缺乏水平,有68.50%的土壤碱解氮缺乏,土壤速效钾属于缺乏和极缺乏分别占36.01%和54.28%。烟叶生产过程中,应根据各乡镇土壤养分含量的具体情况,进行科学施肥。     

基于相关向量机的双变量施肥控制序列优化

提高变量施肥精度和均匀性的关键在于减小变量机构的响应时间,选择最佳控制参数。提出了一种基于相关向量机的开度转速双变量施肥控制序列决策方法。首先考虑了施肥处方中前、中、后相邻3次施肥量的相互影响,综合了开度和转速的响应时间和工作死区等特性,利用非线性规划方法实现最佳控制参数的决策,避免了小施肥量下的大开度、小转速现象,减小了对外槽轮脉动性的影响。为了协调车载计算机运算能力与控制响应的矛盾,利用相关向量机实现了施肥控制序列的近优实时计算。室内试验结果表明,平均施肥误差比原方法减小了4%,同时该方法有效地避免了极端情况下电动机无法驱动排肥转轴的情况。田间作业试验证明,使用该方法的施肥机指令响应及时,施肥均匀、准确,证明了方法的实用性。     

冬小麦精准追肥机专家决策系统

为了实现小麦生长过程中的实时变量追肥,研究了光谱数据处理策略及目标追肥量的计算模型,开发了基于近地光谱探测技术的实时变量追肥专家决策系统,结合小麦冠层归一化植被指数(NDVI)、追肥机实际行进速度和肥料反馈量,双通道独立控制施肥机构的转速和开度,从而实时调整追肥量,实现精准变量追肥。试验结果表明,专家决策系统的控制精度达到90%以上,可以满足精准追肥的要求;拔节期,变量追肥比定量均匀施肥增施氮肥28 kg/hm2左右;变量施肥有利于改善小麦群体结构,降低产量差异性。     

单轴散生竹地下根茎并行模拟仿真研究

针对竹林地下根茎模拟仿真计算强度高、数据量大,在算法实现中采用基于单路处理器、串行计算的构架难以满足性能要求的问题,提出一种基于网络机群的多节点并行模拟仿真实现机制,构建了单轴散生竹地下根茎并行模拟仿真平台,主要由建模节点、任务管理节点、图形节点和网络交换机组成。以SimRoot模型为基础建立单轴散生竹地下根茎生长模型,通过实验观察获取几何构型参数及生长参数。采用功能分解法对根茎生长建模计算进行任务分割,建立了相应的任务调度管理模式,设计了多节点并行生长建模机制。以金竹为例开展多节点并行仿真实验,实验结果表明基于网络机群的多节点并行模拟仿真在降低内存消耗、缩短仿真时间方面效果明显,对于较大规模的散生竹林地下根茎模拟仿真具有较好的适应性。     

长期施肥对黄壤养分及不同形态无机磷的影响

以贵州黄壤长期定位试验为平台,研究不同施肥对黄壤区土壤养分及无机磷组分的影响。结果表明,长期施用化肥(NPK)、有机肥(M)及有机无机配施(NPKM)均可提高土壤表层有机质和速效养分的质量分数,尤其以M处理土壤含有机质、碱解氮及速效钾量变化最为显著,而NPKM处理土壤含速效磷的量最高。长期施肥均能增加黄壤中无机磷组分的累积,以NPKM处理效果最为显著,施肥主要增加了O-P、Al-P、Fe-P的量。不同形态的无机磷量表现为O-PFe-P、Al-PCa_(10)-PCa_2-PCa_8-P,其中Ca_2-P、Ca_8-P与速效磷显著正相关,相关系数在0.681**以上,通过回归方程分析,表明土壤无机磷库中Ca_2-P、Ca_8-P、Fe-P对黄壤速效磷的量的贡献最大。因此,从长远来看,有机无机配施可以提高黄壤养分及无机磷活性组分的量,维持并提高土壤供磷能力,更有利于黄壤区农业的可持续发展。     

基于自动导航的小麦精准对行深施追肥机设计与试验

针对冬小麦返青期地表追施氮肥使氮素挥发导致肥料利用率低的问题,结合目前在小麦追肥过程中缺少深施氮肥作业装备的现状,进行了基于拖拉机自动导航技术实现精准对行深施氮肥的技术研究,设计了小麦精准对行精量深施追肥机。追肥机采用安装有自动导航系统的拖拉机牵引实现精准对行,以RTK-GNSS接收机测取的作业速度为基准,通过液压系统驱动排肥机构工作,双圆盘开沟器开沟深施,采用PID控制排肥轴转速与车辆行驶速度实现实时匹配,达到精量控制追肥量的目的。田间试验结果表明:设置目标追肥量为200 kg/hm2,车辆行驶速度为5 km/h时,追肥机能完成对行深施追肥作业,机具对行作业误差在±6 cm以内,追肥量偏差小于9%,可满足实际生产需求;对照撒肥机表层撒肥作业,每公顷减施氮肥25 kg左右,小麦每公顷增产486.5 kg左右。     

2BDB-6(110)型大豆仿生智能耕播机设计与试验

针对中国东北地区春季播种时耕种层地温回升较慢和土壤水分不足,严重阻碍大豆发育的问题,设计了2BDB-6(110)型大豆仿生智能耕播机,该机一次进地可同时完成浅松、碎土、播种、扶垄和镇压等作业,在完成播种施肥作业的同时,有效提升耕种层土壤温度和含水率。本文运用逆向工程和曲线拟合等方法,设计出具有减粘降阻功效的仿野兔爪趾浅松铲和仿穿山甲鳞片扶垄铲;运用STC89C52单片机设计了具有镇压力实时监控功能的镇压力自动调节系统。通过田间单因素对比试验,发现仿生浅松扶垄耕整机构可提高一定深度范围内的土壤温度,与传统耕整机构相比可降低作业阻力13%~20%;镇压力自动调节系统可显著提高镇压作业稳定性,提高平均土壤含水率(0~100 mm)1.36%;通过参数优化试验得出耕播联合作业最佳参数组合为浅松深度20 cm,镇压强度48 k Pa;通过对比验证试验发现,浅松、扶垄耕播联合作业与传统播种作业模式相比,可分别提升10、20、30 cm深度土壤温度0.7、1.3、0.9℃,提升平均土壤含水率(0~100 mm)0.47%,缩短大豆出苗时间0.52 d,提高大豆产量2.05%。     

免耕播种机精量穴施肥系统设计与试验

为实现玉米精量穴施肥农业技术要求,提高穴施肥质量,设计了一种穴施肥控制系统。应用颗粒系统仿真软件EDEM对穴施肥控制装置成穴性能进行了仿真研究,表明穴施肥装置在播种速度3~7 km/h时,鸭嘴阀成穴性能较好,成穴性能随着播种机速度增加逐渐减弱。通过穴施肥控制算法,调节种子脱离排种口与肥料脱离排肥口的时间间隔t_3,控制穴施肥料与穴播种子水平距离a,实现穴施肥位置控制;调节排肥轴转速和鸭嘴阀开合频率,实现穴施肥量控制。采用正交旋转组合试验,以播种机行进速度、鸭嘴阀旋转角、穴施肥装置安装高度为试验因素,穴距精度和穴施肥量精度为试验指标,应用响应面分析法,进行三因素五水平正交试验,结果表明,在播种机行进速度为7 km/h,最佳参数组合为:旋转角33.37°,安装高度17.30 cm。田间试验结果表明,在播种机行进速度3~7 km/h,旋转角33.37°,安装高度17.30 cm时,穴距精度可达84.76%,穴施肥量精度可达87.20%,满足玉米精量穴施肥控制技术农业要求。     

基于Cortex-M3的免耕播种机监控系统设计与试验

针对目前国内免耕播种机的监测传感器抗尘效果差、监测精度低,且施口肥量不能变量调节,施用不当易引起烧种、烂种的问题,设计了一种基于Cortex-M3处理器的免耕播种机监控系统。该系统采用面源无盲区抗尘监测技术设计种子传感器,消除了监测盲区,提高了系统对多尘环境的适应性和监测准确性;采用离散增量式PID控制算法,根据预设施肥量和采集作业速度,实时调节口肥量与作业速度相匹配,实现了播种、施肥状况的监测和作业面积的统计,进一步实现了作业过程中缺种、堵种、缺肥、堵肥等故障报警,并可显示故障类型和故障行号。室内和田间试验验证结果表明:该监控系统工作稳定可靠,播种量计数和施肥量变量调节准确率较高,播种量计数偏差在4%以内,当施口肥量设定为75 kg/hm2时,不同作业速度下,实际施肥量与理论施肥量的偏差在5%以内,满足了实际生产需求,提高了播种机的工作效率和施肥精度。     

Influence of compost and lime on population structure and element concentrations of forest soil invertebrates

Summary We tested the effects of two organic fertilizers (composts) and lime on the soil fauna of a spruce stand. One compost was obtained from chopped wood and the other from household garbage. At the time of distribution the pH of the control plots averaged 3.2, the garbage compost had a pH of 7.5, and the wood compost of 6.2. During the experimental period the pH of the compost layers decreased. The pH of the former litter layer beneath the composts showed a steep increase after 5 months, but beneath the treatment with wood compost this effect did no persist. Liming increased the pH only slightly in the litter layer. The two types of compost, the litter layer, and lumbricids (Lumbricus rubellus) were analyzed for concentrations of essential and potentially toxic elements. The element burden was highest in the garbage compost with 7- to 11-fold concentrations of Zn, Cd, Pb, Mg, and Cu compared to the needle litter. K, Ba, and Ca were 4 times more concentrated. L. rubellus showed an increased Cu concentration after extraction from the highly contaminated sites of garbage compost. Despite the differences in Pb contamination in the needle litter and in the two compost types, all investigated individuals of L. rubellus contained similar concentrations of Pb. In contrast to Pb, Cd accumulated in this lumbricid. Seasonal fluctuations of microarthropods, their total abundance, and differences in the colonization of the compost layers were observed. Collembola abundance was significantly increased in the garbage compost plots in July 91. There were generally more Prostigmata in the control and limed plots than in the compost plots. Oribatid numbers fell under all treatments compared to the controls. Mesostigmata were identified to species level and 33 species were found in the experimental areas. Certain species, such as Arctoseius cetratus and Uropoda minima, were only found in the treated sites.