精准施药中叶面积指数探测研究

精准施药技术的研究以提高农药的利用率为目的,是精准施药的发展方向。果树叶面积指数能为精准施药提供重要参考依据,通过叶面积指数及生物量探测可以进行大面积果树的长势监测并计算其药量的需求,进而对作物进行指导性施药。为此,结合国内外研究现状阐述了各类叶面积指数探测技术和计算方法,分析了精准施药技术中靶标探测的方法及叶面积指数探测在精准施药中的应用,并对精准变量施药中叶面积指数探测方法进行了展望。     

农业机器人轨迹优化自动控制研究——基于BP神经网络与计算力矩

以农业机器人精密轨迹优化自动控制为目标,在优化算法中引入BP神经网络与计算力矩法结合的自动控制器,旨在减少作业过程中的运动误差,提高其工作效率。首先,建立农业机器人数学模型,分析其运动学和动力学原理;然后,设计了农业机器人运动控制系统,引入BP神经网络对不确定动力学因素进行判断,并提出解决该因素的自适应学习法;最后,对该系统运用Mat Lab进行了仿真。试验表明:以BP神经网络与计算力矩法结合的自动控制器可以有效优化机器人运动路径,提高机器人整体作业效率,系统运行稳定、可靠性强,且对外部环境的干扰因素具有较强的自适应学习能力。     

基于数字PI算法的精准施肥控制系统设计及仿真

为了使施肥速度与机器行进速度同步,提出了一种基于数字PI算法的闭环施肥系统,主要由传感器、PLC、脉宽调制电机驱动器(PWM驱动器)、GPRS模块及直流无刷电机组成。通过检测拖拉机的速度信号及外槽轮转速,PLC根据所输入决策经PWM驱动器对外槽轮下料速度进行闭环控制,从而实现精准施肥。仿真实验结果表明:基于数字PI算法的闭环控制系统提高了施肥精度和响应速度,机具操作简单,在田间工作性能稳定。     

上海水稻精量机械穴直播技术研究与应用

以上海地区主推水稻品种为材料,在精量机械穴直播条件下,开展了不同类型水稻品种的小区试验和示范,明确了精量机械穴直播水稻的生育特性、抗倒伏性、群体建成和产量表现,并分析了采用水稻精量机械穴直播后土壤的微生物群落结构的变化和水稻生产经济效益。试验示范结果表明,精量机械穴直播水稻生育期明显缩短,单株分蘖力强,群体结构合理,穗粒结构协调,干物质积累多,抗倒能力较强,增产优势明显,节本低耗,生产效率显著提高,是目前极具生产潜力的一种新型高效低耗种植模式,适合上海都市农业发展的需求,也顺应了水稻低碳种植发展趋势,具有广阔的应用前景。     

基于农田管理分区的制种玉米产量估算与限制因子评价

为了提升规模化农田不同管理分区的玉米产量,实现精准管理,该研究使用相关成分回归法(Correlated Component Regression,CCR),考虑地形因素(高程)、土壤理化性质(砂粒、粉粒、黏粒、容重、土壤含水率、土壤有机碳、全氮、全磷、速效氮、电导率)11个因子,评估规模化农田和聚类分析得到的3个管理区(M1、M2和M3)内产量的限制因子,并在不同分区内建立产量估算模型。模型验证结果表明:未分区的情况下,产量限制因子为土壤粉粒、砂粒、土壤有机碳、土壤含水率、速效氮和全氮,经验证,产量估算模型的决定系数(R~2)为0.70,标准均方根误差(Normalized Root Mean Square Error,nRMSE)为0.21。分区后,M1的产量限制因子为土壤粉粒、砂粒、黏粒、速效氮、电导率、全氮和全磷,M2的产量限制因子为土壤粉粒、砂粒和土壤含水率,M3的产量限制因子为高程、土壤砂粒、黏粒和电导率,产量估算模型的精度高(经验证,0.71R20.83,0.16nRMSE0.18)。对农田进行分区管理,并根据各管理区内作物产量的限制因素制定分布式管理策略,可以更具针对性地提升作物产量。     

基于ARM的变量喷药控制系统设计

为提高农药利用率,设计一套具有手动控制、自动控制和试验标定3种工作模式的变量喷药控制系统。该系统以ARM7系列的S3C44B0X微处理器为核心,在UCOS-Ⅱ操作系统环境下,使用C语言编程实现机具作业位置、行进速度、喷头入口压力以及喷头喷药量信息的采集与处理、网格识别和电动调节阀控制。喷头喷药量控制误差田间试验结果表明：喷药机以4.2 km/h（Ⅱ档中油门）速度工作,喷药处方量在465～600 kg/hm2范围内变化时,采用本系统完成变量喷药作业,系统喷头喷药量最大控制误差≤5%,满足变量喷药作业要求。     

设施果园自动对靶精准变量施肥控制系统

针对目前果园条施肥过程中缺乏精准变量对靶施肥装置的问题,该研究研制了一种排肥轮槽口体积可根据果树目标施肥量及冠层直径大小自动调节,排肥轮转速随施肥车速自动变化的果园精准变量自动对靶施肥装置与控制系统。该装置采用外槽轮式结构,槽口体积可连续调节自动变化。采用激光雷达传感器实时探测果树冠层位置,使用霍尔传感器检测施肥车行驶速度,以STM32F407VET6单片机为核心设计了控制器。分别以尿素、复合肥、有机复合肥3种颗粒肥料为试验材料,标定了不同排肥轮槽口开度在不同排肥轮转速下的排肥量,单个槽口排肥量与排肥轮转速呈负线性关系,决定系数R2不小于0.93;建立了单棵果树目标施肥量与排肥轮转速、施肥车速、槽口体积以及果树冠层直径4个变量之间的关系及排肥轮转速控制规则。室内台架试验结果表明,单棵柑橘树实际施肥量与给定目标施肥量相对误差最大为5.17%,变异系数最大为1.47%,可在施肥车速变化情况下准确施用不同颗粒肥料。大棚柑橘果园自动对靶施肥试验结果表明,单棵柑橘树实际施肥量与给定目标施肥量相对误差最大为4.83%,变异系数最大为6.96%,且施肥均在果树冠层直径范围内完成。该装置能够根据果树冠层直径大小对靶按需施肥,适应不同种类颗粒肥的少量或较大量定量施肥,满足不同大小果树不同需肥量的精准变量自动施肥要求。     

Improved Prediction and Reduction of Sampling Density for Soil Salinity by Different Geostatistical Methods

The spatial estimation for soil properties was improved and sampling intensities also decreased in terms of incorporated auxiliary data. In this study, kriging and two interpolation methods were proven well to estimate auxiliary variables： cokriging and regression-kriging, and using the salinity data from the first two stages as auxiliary variables, the methods both improved the interpolation of soil salinity in coastal saline land. The prediction accuracy of the three methods was observed under different sampling density of the target variable by comparison with another group of 80 validation sample points, from which the root-mean-square error （RMSE） and correlation coefficient （r） between the predicted and measured values were calculated. The results showed, with the help of auxiliary data, whatever the sample size of the target variable may be, cokriging and regression-kriging performed better than ordinary kriging. Moreover, regression-kriging produced on average more accurate predictions than cokriging. Compared with the kriging results, cokriging improved the estimations by reducing RMSE from 23.3 to 29% and increasing r from 16.6 to 25.5%, regression-kriging improved the estimations by reducing RMSE from 25 to 41.5% and increasing r from 16.8 to 27.2%. Therefore, regression-kriging shows promise for improved prediction for soil salinity and reduction of soil sampling intensity considerably while maintaining high prediction accuracy. Moreover, in regression-kriging, the regression model can have any form, such as generalized linear models, non-linear models or tree-based models, which provide a possibility to include more ancillary variables.     

马兰叶中黄酮的不同提取方法比较

采用索氏提取法和纤维素酶辅助热浸提法提取马兰叶干粉中的黄酮,利用紫外分光光度法测定其提取液中黄酮含量分别为17.41、30.60mg/g,确定纤维素酶热浸提法适宜于提取马兰叶干粉中的黄酮,通过进一步的试验证实加标回收率为90.6%～93.6%,变异系数为0.05%～0.33%,结果较理想,精确度高。     

机械直播定位施肥对水稻生育特性和产量的影响

采用缓释肥100％撤施、缓释肥100％机施、缓释肥80％机施、习惯施肥和无氮处理,研究了机械定位施肥节氮精量穴直播水稻的生育特性和产量形成特性.结果表明,在水稻生长中后期缓释肥100％机施处理和80％机施处理的单穴植株地上部干重、水稻叶片叶绿素a和叶绿素a+b的含量、水稻倒一叶和倒二叶叶绿素SPAD值高于习惯施肥处理.缓释肥100％机施处理和80％机施处理较习惯施肥分别增产9.50％和8.20％.缓释肥机械定位施用比习惯施肥极显著提高氮肥的农学利用率,同等用肥量条件下提高3.84 kg/kg.