集约化生产条件下稻田土壤机械压实预测模型构建与验证

传统的土壤压实风险评估方法是基于土壤的先期固结压力理论,以机械的接地压力与土壤先期固结压力间关系作为判断依据,缺少针对集约化稻作“湿耕烂种”等生产场景中由定量机械压实造成的土壤结构破坏程度的评价方法和依据。为研究适合中国稻作特色,可以定量预测机械压实危害程度的压实容重预测模型,该研究基于土壤的回弹指数和压缩指数推导出土壤压实容重预测模型,以适用于集约化生产条件下稻田土壤机械压实预测。采用调控原状土含水率的单轴压缩试验法分别构建了土壤初始容重、初始含水率与弹性压缩模量、塑性压缩模量和先期固结压力之间的传递函数,然后基于典型机型的田间原位平板下陷试验验证所建模型的可靠性和实用性。结果表明,基于单轴压缩试验法构建的各传递函数拟合决定系数大于0.95。将各传递函数模型所得的弹性压缩模量、塑性压缩模量和先期固结压力输入土壤压实容重模型预测的压实后的土壤容重与实测值的相对误差小于5%。可见,该研究设计的土壤压实预测模型能够准确量化受机械压实情况下土壤容重的变化量,而土壤传递函数法能为构建和应用区域性农业土壤的压实模型提供便利。研究可为集约化生产条件下稻作“湿耕烂种”等生产场景中由定量机械压实造成的土壤结构破坏程度评价提供可靠方法和依据。

田间原位试验分析长期机械作业下稻麦轮作地块土壤入渗性能

田间原位不同深度入渗试验是表达土壤分层状态、展示土层物理分异以及定量土壤剖面水功能变化的关键。为了探究不同深度水稻土的入渗能力及保水作用,该研究以华东稻麦轮作区小农户长期机械化耕整模式下代表地块的土层分异为目标,设计田间原位不同深度入渗试验。在试验地块内开挖7个不同深度的入渗坑并在坑底进行入渗试验,然后渗透48 h分层测取土壤含水率,研究不同坑底深度(坑深)土壤的入渗能力和入渗后各土层含水率的变化。结果表明,不同深度入渗试验准确表达了不同坑深土壤的水分入渗及土层持水分异,同时也能清晰地鉴别出犁底层所在位置和厚度,犁底层始于15 cm深,且耕作层与犁底层分异明显,耕作层平均紧实度为1005.79 kPa,犁底层平均紧实度为1910.73 kPa;土壤剖面分析表明,耕作层土壤形态疏松,根系分布稠密,犁底层土壤容重大,孔隙度小,透水性差,心土层土壤铁锰斑点较多,结构性差;土壤入渗参数随坑深的增加而减少,其中0~15 cm坑深范围内平均的平均入渗速率和累计入渗量分别为>20~30 cm的17.04倍和18.06倍;通过对比初始含水率和渗透48 h后含水率,得到坑深在15 cm范围内的水分入渗深度均为距表土20cm,而大于15cm坑深的水分入渗深度均为坑深以下10cm;利用Horton、Kostiakov和Philip3个模型拟合不同坑深入渗,结果表明,Kostiakov模型的拟合参数与实际相符且R^(2)最高(0.98~0.99),均方根误差最小(0.01~0.77mm/min)。入渗参数与土壤容重、含水率、总孔隙度和田间持水量有极显著的相关性(P<0.01),与土壤紧实度相关性不显著(P>0.05)。该研究通过原位不同深度入渗试验,说明华东稻麦轮作区小农户生产模式下长期机械化耕作导致水稻土明显的分层和土壤水功能垂直分异,进而导致耕作层与耕作层以下土层表现出显著的入渗能力差异。研究可为稻麦轮作地区的机械耕作、灌溉等提供借鉴。

基于小麦群体图像的田间麦穗计数及产量预测方法

在田间小麦测产时,需人工获取田间单位面积内的麦穗数和穗粒数,耗时耗力。为了快速测量小麦田间单位面积内的产量,该文利用特定装置以田间麦穗倾斜的方式获取田间麦穗群体图像,通过转换图像颜色空间RGB→HSI,提取饱和度S分量图像,然后把饱和度S分量图像转换成二值图像,再经细窄部位粘连去除算法进行初步分割,再由边界和区域的特征参数判断出粘连的麦穗图像,并利用基于凹点检测匹配连线的方法实现粘连麦穗的分割,进而识别出图像中的麦穗数量;通过计算图像中每个麦穗的面积像素点数并由预测公式得到每个麦穗的籽粒数,进而计算出每幅图像上所有麦穗的预测籽粒数,然后计算出0.25 m2区域内对应的4幅图像上的预测籽粒数;同时根据籽粒千粒质量数据,计算得到该区域内的产量信息。该文在识别3个品种田间麦穗单幅图像中麦穗数量的平均识别精度为91.63%,籽粒数的平均预测精度为90.73%;对3个品种0.25 m^2区域的小麦麦穗数量、总籽粒数及产量预测的平均精度为93.83%、93.43%、93.49%。运用该文方法可以实现小麦田间单位面积内的产量信息自动测量。

基于近红外光谱的杂交水稻种子发芽率测试研究

现阶段水稻种子发芽率测试仍然按照传统的农作物种子发芽技术规定进行发芽试验,此方法存在试验周期长、成本高、专业性要求高等缺点,本研究提出一种基于近红外光谱技术的快速、无损测试杂交水稻种子发芽率的新方法。采用人工老化方法在温度45℃、湿度100%的条件下分别老化处理2个品种杂交水稻种子0,24,48,72,96,120,144h;用近红外光谱仪分别采集2个品种不同老化时间段杂交水稻种子光谱数据共280份,随机分成校正集(168份)和检验集(112份);测试不同老化时间段的水稻种子发芽率;以偏最小二乘算法(PLS)建立了回归模型,分析不同光谱波段和比较不同光谱预处理方法对模型精度的影响。2个品种的水稻种子光谱数据采用全波段和标准化+正交信号校正预处理时模型最优,模型校正集决定系数(RC)与验证集相关系数(RP)分别为0.965和0.931,校正标准误差(SEC)与预测标准误差(SEP)分别为1.929和2.899,验证集预测值与真实值之间的相对误差在4.2%以内。研究结果表明利用近红外光谱分析技术进行杂交水稻种子发芽率的快速无损检测是可行的。

萌动小麦的干物质损耗与品质分析

对小麦籽粒经粒径分选和重力分选后获得的试样进行萌动发芽培养试验,从培养开始(0h)到24h之间以一定时间间隔对不同萌动状态的小麦进行干物质损耗测定和品质分析,结果表明干物质的损耗随着萌动时间的增加而增加;容重(比重)越小,干物质的损耗呈现增大的趋势;各萌动时间段脂肪酸值则随着萌动时间的增加而增加;萌动籽粒的粗蛋白质含量较未萌动籽粒的低;萌动前期小麦籽粒的降落数值与未萌动籽粒相比基本上没有变化,而萌动后期的降落数值下降较快,表明此时淀粉酶的活性较高。

糙米三点弯曲破碎力学性能试验分析

分别以糙米的腹部、背部作为承压面,对糙米的三点弯曲破碎力学性能进行了测试。测试结果表明,籽粒腹部、背部的三点弯曲破碎力和破碎力的分布特性存在一定的差异性,即腹部作为承压面的破碎力分布区域较分散,呈现多峰分布,而背部作为承压面的破碎力呈现集中分布的特性;腹部作为承压面的抗弯强度和弹性模量均大于背部,而其断裂能却小于背部。糙米的加工品质与其三点弯曲破碎力学性能之间亦存在一定的相关关系。

小区谷物联合收获机气吹式割台设计与试验

为解决现有小区谷物联合收获机割台中有残留、不易清机等问题,设计了一种采用正面气流将禾吹弯再切割的气吹式割台。根据力学原理建立了均匀气流吹禾模型,以小麦顺利进入割台而不掉落为要求,计算得气流支管出口风速为47.35 m/s。以能产生均匀气流为目标,通过理论计算得到气流管道的主要结构参数为:气流总管锥度1∶14.29,气流支管排列间距100 mm。对影响割台残留量和损失率的3个关键工作参数:气流支管出口与割刀的垂直和水平距离、气流支管出口与水平夹角进行了单因素试验和正交试验。单因素试验表明:气流支管出口与割刀的垂直和水平距离在15~27 cm内对割台损失率的影响呈现先降后升的趋势,气流支管与水平夹角对割台损失率和残留量的影响先缓慢减小,后增加较快。正交试验表明:最优组合为气流支管出口与割刀的水平距离21 cm、气流支管出口与割刀的垂直距离21 cm、气流支管出口与水平的夹角10°,此时总损失率为0.88%,割台残留量为1.21 g。气吹式割台残留量少,总损失率低,达到了小区小麦种子收获技术要求。

轴流式和切流式机械脱粒对稻谷损伤及加工品质的影响

为确定不同机械脱粒滚筒收获方式对收获后稻谷品质性状的影响,以手工收获方式稻谷为对照组,对轴流式和切流式脱粒滚筒收获方式收获稻谷的品质性状进行研究,检测不同收获方式稻谷的裂纹率、裂颖率、发芽率、幼苗生长、腹部与背部作为承压面糙米的三点弯曲破碎力、加工品质指标等。测试结果表明:机械脱粒方式收获稻谷与手工收获方式相比,裂颖率增加,发芽和幼苗生长、三点弯曲破碎力和加工品质降低,其中裂颖率最大增加约35.6%,发芽率降低最大达53%,茎秆长度最大降低15 mm,根数量最大降低2.4个,腹部和背部三点弯曲破碎力减小最大值为4.5和3.8 N,整精米率最大降低12.11%;而切流式脱粒滚筒收获方式收获稻谷与轴流式相比,裂颖率较大,发芽率降低达34%~51%,茎杆长度降低最大达12.6 mm,根数量降低最大达1.8个,腹部和背部三点弯曲破碎力差异较小,整精米率降低10.38%。总体来说不同机械脱粒收获方式对稻谷的品质性状影响具有差异性,轴流式脱粒收获方式对稻谷的机械损伤小于切流式脱粒收获方式,机械脱粒损伤稻谷品质性状的评价应该根据稻谷具体使用目的进行客观全面的评价。

小麦精选加工效果的探讨

小麦经严格的粒径分级和重力分选,容重和发芽率发生了变化.粒径分级后,随着粒径的增大,容重和发芽率总体上呈增大趋势,但是粒径较大籽粒较易受到雨害,影响其种用品质,而食用品质测试指标变化表现不一致,各粒径区间脂肪酸值基本保持不变,随粒径的增大粗蛋白质含量呈下降趋势,降落数值有一定的增长;再经重力分选后,从1口到5口容重和发芽率依次减小,与未经重力分选样相比,容重测试分选结果较明显,发芽率测试分选结果不明显,同时也表明粒径较大区间段的籽粒其内部籽粒间的比重和种用品质差异性较小,2.6～2.8 mm和2.8～3.0 mm粒径区间重力分选后食用品质测试指标表现不一致.小麦粒径分级和重力分选对食用品质分级效果不明显.

稻谷腹部、背部微观结构差异性分析

【目的】从微观角度对糙米腹部、背部的结构差异性进行研究,从宏观角度对糙米的三点弯曲破碎力学性能进行研究,以建立微观结构与宏观力学性能之间的相关关系,为稻谷籽粒裂纹起始于腹部建立理论依据。【方法】对两个品种糙米横截面的腹部、背部在淀粉粒和细胞层次以及糊粉层进行扫描电镜观察,采用三点弯曲法测试糙米的破碎力学性能。【结果】糙米腹部、背部微观结构在淀粉粒、细胞层次以及糊粉层均存在差异,籽粒腹部、背部微观结构的差异对其腹部、背部的结构强度产生影响,使籽粒腹部的结构强度小于背部,与力学测试性能一致,并且腹部、背部微观断裂形式亦存在差异。【结论】稻谷籽粒在解吸和吸湿条件下裂纹起始于腹部与其腹部结构强度小于背部有关。

萌动小麦重力分选效果的试验

模拟田间小麦籽粒受雨害情况,培养了不同萌动时间的小麦籽粒,培养时间分别为8h、16h和24h,3个培养时间段的小麦籽粒分别以整体混合比例45%和24%与未萌动籽粒混合进行重力分选试验。结果表明,3个培养时间段的小麦籽粒以一定混合比例与未萌动籽粒混合后,重力分选效果与各培养时间段的混合比例及培养时间有关,培养时间越长,分选效果越好;混合比例越小,分选效果的趋势越好,但效率将越低。对萌动小麦进行二次重力分选的试验表明,二次重力分选仍然具有分选效果,但各口分选效果有差异。从各分选口获选率结果分析表明,各种分选情况下各口分选物的获选率基本一致。

稻谷按厚度分级加工后的特性与应用分析

稻谷在成熟过程中,籽粒内部进行着复杂的生物化学变化的同时,籽粒的干物质逐渐积累和含水率逐渐减小。不同厚度籽粒之间的物理性质、物理化学性质和加工特性都具有一定的差异,收获后按照籽粒厚度分级改善了原稻谷籽粒间的不均匀特性,并且改善了其加工适性。改善后的相关特性将在稻谷籽粒的后续加工过程中,如干燥、储藏和深加工等方面,具有更好的适应性。

萌动小麦重力分选的试验

用重力分选机加工了标准样,以标准样为样本模拟田间小麦籽粒受雨害的情况,培养了不同萌动时间的小麦籽粒,培养时间分别为8h、16h和24h,并与未萌动籽粒以5%、25%和45%的比例混合进行重力分选试验。试验结果表明,同一培养时间、同一混合比例,重力分选有一定分选效果,各分选口含有不同比例的萌动籽粒;同一培养时间、不同混合比例,混合比例越大,分选的效率越高,分选相对提高率越低;对于不同培养时间、同一混合比例,则培养时间越长,分选的效率和分选相对提高率越高。利用二元二次回归正交组合试验,建立了不同培养时间和不同混合比例重力分选试验的二元二次数学模型。

基于声学特性的裂颖杂交水稻种子检测方法研究

杂交水稻种子在成熟过程中不可避免地会产生稻壳的裂颖,出现裂颖后会影响种子发芽性能和秧苗品质。为识别裂颖水稻种子并将裂颖水稻种子分选出来,利用自行研制的裂颖水稻种子声学检测装置,对不同下落高度、声音传感器与倾斜碰撞玻璃板之间不同距离的正常杂交水稻种子和裂颖杂交水稻种子声学特性进行测试。试验结果表明,正常杂交水稻种子撞击玻璃板后其产生的电压幅值普遍高于裂颖杂交水稻种子,杂交水稻种子最佳下落高度H=150 mm,声音传感器与倾斜碰撞板间的最佳距离h为10 mm或20 mm。对两优108杂交水稻种子的综合识别率达到94%,新两优6380杂交水稻种子的综合识别率达到88%,两优6326杂交水稻种子的综合识别率达到92%。在最优工作条件下正常杂交水稻种子和裂颖杂交水稻种子平均识别率分别达到92%、90.67%。本研究表明能够利用杂交水稻种子碰撞声学特性将裂颖种子与正常种子有效分离出来。

套筒式橡胶减振器的疲劳工况试验研究

为了准确掌握金穗 4 SW系列马铃薯挖掘机摆动分离筛新型套筒式橡胶减振器的疲劳工况 ,进行了田间试验和实验室试验。试验表明 ,该橡胶减振器能够满足生产实际要求和对橡胶减振器的设计寿命要求。给出了符合橡胶减振器疲劳损失衡量标准的静刚度损失值 ,经生产实践证明 。

厚度和重力分选稻谷籽粒的品质特性分析

为达到从稻谷籽粒厚度和密度大小来均匀化其品质的目的,对稻谷进行了厚度分选和厚度分选后再进行重力分选加工。结果表明,收获稻谷含水率小于20%后,含水率不同的籽粒无法通过厚度和重力分选加工获得;分选后稻谷籽粒厚度和密度越大,籽粒的加工品质、物理化学、特性糊化特性等都相对较优;同时稻谷籽粒的密度越大,其加工破碎率越低,所能承受的最大三点弯曲作用力越大。因此厚度和重力分选具有使稻谷籽粒按照其内部品质分级和品质均匀化的作用,增加稻谷籽粒的品质附加值。

农副产品裂纹识别方法研究进展

部分农产品和禽蛋产品生产加工过程中不可避免会产生裂纹,坚果加工过程中需要产生裂纹,而禽蛋和谷物类储藏加工过程中尽可能避免产生裂纹,因此识别农产品和禽蛋产品裂纹并将裂纹产品分选出来,对农产品和禽蛋产品生产加工具有重要意义。综述了国内外利用声学振动和机器视觉识别这两种方法在部分农产品和禽蛋的产品裂纹识别方面的研究现状,以及识别的特点。通过现状分析指出,两种方法结合将进一步提高农产品和禽蛋产品裂纹的识别率。

稻穗不同部位籽粒品质特性的差异性分析

为分析稻穗不同部位籽粒品质指标的差异性,把稻穗整体从上到下均匀分成上中下3部分,然后采集稻穗不同部位的籽粒。通过分析不同部位稻谷籽粒的加工和理化品质指标以及糊化特性,证明了稻穗上中下3个部分籽粒的加工品质中整精米率差异性显著,理化品质指标也存在较大差异,糊化黏度从上到下依次降低。因此总体来说稻穗下部籽粒的品质相对较差。

芽麦的品质与改善品质方法的探讨

针对小麦发芽时其胚乳受到酶的水解作用 ,其品质变差 ,影响正常食用 ;为达到利用芽麦的目的 ,有必要进行品质改善 ,并且提出了品质改善的方法。

暗期补光对黄瓜幼苗形态调节效果及综合评价

为确定暗期延时补光调节黄瓜幼苗形态的最优光质和补光时长,采用L1(70%R,30%B)、L2(80%R,20%B)、L3(90%R,10%B)L4(100%R)4种发光二极管(light emitting diodes,LED)光源对"津春四号"黄瓜幼苗进行2 h(19:00-21:00)、4 h(19:00-23:00)和6 h(19:00-01:00)时长的暗期延时补光,以无暗期补光为对照,研究暗期延时补光对黄瓜幼苗形态的调节,并利用综合评价法分析暗期延时补光对幼苗形态的影响。结果表明,暗期延时补光时长和补光光质对黄瓜幼苗下胚轴长、苗高和茎粗的交互影响极显著,对幼苗壮苗指数的交互影响显著;L2光质补光4 h幼苗综合评价值最大;L4光质补光可促进前期(一叶期和二叶期)幼苗叶面积和茎粗的增加,L2光质补光可促进后期(成苗期)幼苗叶面积和茎粗的增加,该研究结果为暗期补光培育黄瓜幼苗以及开发光形态调控补光装置提供依据。