小管出流灌溉技术在日光温室中的应用效果研究

温室内采用的供试作物为青椒,在土壤水分相同的条件下(土壤含水率下限为60%~70%,以占田间持水率的百分比计)通过试验对比分析了日光温室小管出流和沟灌2种灌溉方式对土壤温度、土壤水分、青椒叶绿素含量及长势、产量的影响。研究结果表明,在土层深度为5、15、25、35 cm时,小管出流的土壤温度较沟灌依次高0.24、0.23、0.17、0.30℃。在灌水前后的土壤水分空间分布及含水率均大于沟灌,小管出流灌溉方式下青椒的叶绿素含量较沟灌高6.8%,产量较沟灌增产34%,水分生产率比沟灌提高了0.9倍。     

覆盖栽培对烤烟叶绿素、酶活性及丙二醛含量的影响

研究了烤烟大田栽培期间,旺长期揭膜培土后垄上覆盖稻草与旺长期揭膜培土、全生育期覆盖地膜、全生育期覆盖稻草等4种垄体覆盖方式对烤烟叶片叶绿素含量、有关酶活性和丙二醛含量的影响。结果表明：旺长期揭膜培土后垄上覆盖稻草的处理较其他3种处理的叶绿素含量、硝酸还原酶（NR）活性和过氧化物酶（POD）活性略高,而丙二醛（MDA）含量略低;该农艺措施下,上述指标的变化态势与烤烟生长代谢的调控机理基本一致,在信阳乃至黄淮烟区都具有推广利用价值。     

Barriers to hybridization of Solanum bulbocastanum Dun. and S. Verrucosum Schlechtd. and structural hybridity in their F1 plants

Summary Results of reciprocal crosses between Solanum verrucosum (2n=2x=24) and S. bulbocastanum (2n=2x=24) are described in terms of pollen tube behaviour in styles, of berry and seed set, of fertility and of meiotic behaviour of the F₁ hybrids. Pollen tube growth of S. verrucosum is strongly inhibited in styles of S. bulbocastanum, whereas no inhibition is observed in the reciprocal cross. Therefore S. bulbocastanum x S. verrucosum fails to set berries or seeds, whereas the reciprocal cross produces both berries (54.4% berry set) and seeds (0.3 per berry). Only 14.6% of the seeds germinate. Both the diploid and corresponding tetraploid hybrid plants are vigorous, flower abundantly, have a rather regular meiosis (mainly rod bivalents), but show a high degree of cytoplasmic-genic male sterility. Crossability of the diploid hybrid plants is nil when used as pollen parents and near to zero when used as pistillate parents. The barriers to hybridization of the parent species (unilateral inhibition of pollen tube growth, somatoplastic sterility, cytoplasmic-genic male sterility and structural differences of the parental chromosomes) are discussed and methods are suggested to overcome these barriers.     

基于改进RRT算法的猕猴桃采摘机器人全局路径规划

为提高猕猴桃采摘机器人导航效率,提出一种基于采样状态实时引导随机树扩展的改进方法(Straight-RRT)。首先,针对传统RRT算法盲目搜索的问题,引入评价指数与阈值划分采样状态,根据采样状态决定采样节点的选取方式,实时引导随机树的扩展。其次,为增强算法对不同环境的自适应性及快速避开不规则障碍物,引入动态阈值并优化最近节点选择机制。最后对路径进行优化处理,去除路径冗余点并采用贝塞尔曲线平滑路径减小路径复杂度。基于棚架式猕猴桃果园环境进行路径规划实验,实验结果表明改进后算法在猕猴桃果园环境中具有更好的适应性及规划效率,为提高猕猴桃采摘机器人导航效率提供了解决方法。     

基于模糊Stanley模型的农机全田块路径跟踪算法研究

为实现农业机械全田块高效自主作业,提出一种增益系数自适应的Stanley模型路径跟踪算法。以横向偏差和航向偏差为输入变量构建隶属度函数,设计模糊推理和解模糊化过程实时确定控制模型增益系数,提高Stanley模型对不同曲率路径的自适应能力。为验证所提算法有效性,以移动小车为平台开展联合收获机回字形全田块自主作业路径跟踪试验,结果表明所提算法显著改善Stanley模型路径跟踪精度,直线作业速度2.5m/s、转弯速度1m/s时,直线段和曲线段最大跟踪误差均小于3cm。大初始横向偏差路径跟踪试验表明,模糊Stanley模型较Stanley模型大幅度减小路径跟踪上线距离,满足农业机械全田块高效自动导航作业要求。     

基于干扰观测器的直播机路径跟踪快速终端滑模控制

针对农田中存在不确定性干扰时,会导致建立的无人水稻直播机运动学模型精确度不高,从而使路径跟踪收敛时间长,跟踪效果较差等问题,提出由直播机运动学模型建立相应的非线性干扰观测器从而实现对不确定性复合干扰的精确观测。将观测到的干扰值补偿到运动学模型中以提高模型的精度,降低滑模控制的抖振。为了控制直播机沿指定路径作业并提高路径跟踪收敛时间,设计了一种快速终端滑模控制算法。基于李雅普诺夫判据检验了算法闭环系统的稳定性。使用Matlab/Simulink建立了农机运动学仿真模型,仿真结果表明,非线性干扰观测器能精确观测出系统的不确定性干扰。与不带干扰观测器的滑模控制算法相比,本文控制算法可有效减少收敛时间,抑制干扰带来的抖振。无人直播机水田作业实验表明,采用本文所提出的算法以1.2m/s的速度高效作业时,横向平均绝对偏差为0.0247m,均方差为0.0311m。并且转弯收敛速度快,无超调,路径跟踪精度满足实际作业要求。     

乡镇尺度森林景观格局特征与影响因素定量分析

为更客观、精细地刻画森林生态系统格局的完整性、稳定性和森林资源健康状况,为森林资源源头保护和合理经营管理提供科学依据和决策支持,以河北省易县森林资源清查数据、DEM数据和社会经济资料为基础,运用景观指数、结构方程模型和统计学方法,分析乡镇尺度森林景观类型、数量与分布,研究自然地理、社会经济和土地开发利用主导下森林景观格局特征差异及其影响机制。结果表明,西部山区乡镇森林景观资源优势明显,东部平原乡镇森林资源则较小,森林资源主要分布于海拔100～300 m浅山丘陵区和海拔500～800 m中山区。在景观和类型水平上,斑块密度(PD)、凝结度(COHESION)对地理环境支配和人类活动干扰的响应更大,低破碎化、高连通性、多样化森林景观与高海拔、高起伏度的地形条件关系密切,乡镇耕地和居民建设用地面积占比(PCLA、PRCLA)越大,林地景观破碎化越强和连通性程度越低。平均坡度(MS)、土层厚度(SD)和高差(ED)作为基础性的控制因素,直接影响耕地、居民建设用地占比等方面,间接作用于森林景观格局。在一定的地形土壤条件下,降低人口数量、耕地数量和居民建设用地占比,可降低森林景观格局破碎化,提升森林景观连通性。     

基于毛细管网的日光温室主动式集放热系统研究

为了对比日光温室传统保温蓄热后墙与基于毛细管网的主动式集放热系统（AHSCTM）的集放热性能,对AHSCTM的集放热性能进行了测试,构建了AHSCTM水温模型,利用一维差分法对相同环境条件下的外保温复合墙（370mm黏土砖和100mm聚苯乙烯板复合而成）日间储热量和夜间放热量进行了模拟。结果表明,AHSCTM的日间储热量和夜间放热量分别为相同条件下外保温复合墙的84.4%~111.3%和74.8%~100.7%,AHSCTM的COP（Coefficient of performance）为1.1~2.4。在夜间运行期间,AHSCTM放热量是相同时间段内外保温复合墙的98.2%~172.5%。因此,与外保温复合墙相比,AHSCTM有利于提高室内最低气温。改进AHSCTM的日间储热量和夜间放热量得到大幅提升,分别较外保温复合墙高67.6%~112.1%和69.0%~128.3%,COP可达2.8~7.0。改进AHSCTM的储放热性能优于外保温复合墙,说明利用改进AHSCTM配合保温墙体替代传统保温蓄热后墙是可行的。     

基于改进蚁群算法的植保无人机路径规划方法

为了规划出更加高效的植保无人机路径,提出一种基于改进蚁群算法的植保无人机路径规划方法,该方法适用于多个具有复杂多边形边界与内部障碍物的三维作业区域。采用扫描方式生成水平面内的作业路径,经过离散化处理后,在三维地形曲面上插值,获得三维作业路径。在此基础上,建立作业路径生成算法,以三维作业路径总长度尽量短、作业路径数量尽量少为目标,对植保无人机作业航向进行寻优。改进蚁群算法通过附加记录作业路径进入点的机制,实现对三维作业路径的合理排序,生成总长度较短的转移路径。经过算例检验,针对同一作业区域规划出的三维作业路径与水平面内的作业路径的航向角存在较大差异,相差最大为92°,这说明考虑三维地形的必要性。算例中,将改进的蚁群算法与贪婪算法进行了对比,针对一系列相同的作业起点,改进的蚁群算法所得的转移路径总长度均较短,比贪婪算法所得结果缩短3%~28%;在未选定作业起点情况下,改进的蚁群算法与贪婪算法求得的转移路径总长度最小值分别为1661m与1763m,说明改进的蚁群算法具有良好的寻优能力。实例检验情况与算例所得结论基本一致。算例与实例中的作业区域边界与地形复杂,涵盖情况全面,表明本文提出的路径规划方法具有一定实用性。     

A pollen extender medium technology for seedless watermelon production by pollination with soft X-ray irradiated pollen

The inactivation of pollen by soft X-ray irradiation and subsequent artificial pollination are time-intensive practices used in the production of seedless watermelons (Citrullus lanatus L.). Watermelon generally has a lot of staminate flowers; however, they only have a small amount of pollen. Watermelon pollen cannot be used in pollination under the present situation. Therefore, the objective of this study was to determine which is the most effective pollen extender medium for cultivation of watermelon with soft X-ray irradiated pollen. In this experiment, ‘Agar,’ ‘Marriage powder,’ and ‘Sekishoshi’ (Lycopodium dyed red with safflower pigment) were used as extender media with soft X-ray irradiated pollen at equal or twice the weight of the pollen. When ‘Sekishoshi’ was used as an extender medium, fruit set was very low. A lot of deformed fruit was produced when agar was used with the pollen. On the other hand, when ‘Marriage powder’ was used in equal proportions with the pollen, fruit set was about 70% and, moreover, Brix was high. Thus, the mixture of ‘Marriage powder’ with an equal amount of pollen was the best for use in actual cultivation. We conclude, then, that soft X-ray irradiated pollen in an extender medium can be effectively adapted for producing seedless watermelons.