面向夹持采收的油菜薹夹段茎秆离散元参数标定与优化

为提高离散元法对指导油菜薹有序采收装备设计与优化的准确性和可靠性,该研究以双行垄作移栽的“农大1号”双低甘蓝型油菜机械化适收期油菜薹夹段茎秆为对象,测定其本征参数、表面接触参数以及破碎力学参数,利用EDEM仿真软件Hertz-Mindlin无滑移模型和Hertz-Mindlin with bonding粘结模型建立夹段茎秆堆积仿真标定模型和破碎仿真标定模型。采用逐步调整仿真参数使仿真试验值与物理试验值逼近的方法,利用夹段茎秆堆积仿真标定模型,以休止角仿真试验值与实际物理试验值的相对误差为目标,完成夹段茎秆表面接触参数的标定与优化;利用破碎仿真标定模型,以轴向压缩和弯曲仿真试验与实际物理试验的最大轴向压缩力和最大弯曲力的相对误差为目标,利用标定后的表面接触参数完成夹段茎秆粘结参数的标定与优化。最后,利用夹段茎秆的径向压缩与剪切、内芯与表皮拉伸的破碎仿真力学试验和有序采收EDEM-Recurdyn耦合仿真试验验证标定后的表面接触参数和粘结参数。结果表明,仿真与实测试验的破碎力学参数相对误差在5%以内,且仿真与实测的“时间-载荷”曲线变化趋势一致,低速、中速和高速档的有序采收仿真试验结果与实际物理试验结果相对误差在7.0%以内。研究结果表明,采用离散元仿真方法研究油菜薹采收过程具有可行性,标定结果可用于指导油菜薹机械化生产。

油菜薹对行自走式收获机设计与试验

针对我国双低油菜“油蔬两用”多功能开发与利用过程中,油菜薹人工收获效率低、成本高且机械化收获技术与装备缺乏等问题,提出了集低茬双动切割、柔性夹持输送、抛送铺放、横向输送、集箱等环节的油菜薹机械化对行收获工艺方案,并在分析油菜薹种植农艺与机械化收获要求的基础上,设计了油菜薹对行自走式收获机。阐述了整机结构与工作原理,开展了切割装置、夹持输送装置、横向输送装置等关键部件结构设计与理论分析,结合油菜薹沿输送路径迁移的几何与运动学条件确定了收获机主要结构参数与工作参数。田间试验结果表明,当刀机速比系数为0.8、夹持输送速度为0.37 m/s、横向输送速度为0.5 m/s时,收获作业过程中无漏割,夹持输送成功率为93.69%、作业损伤率为7.4%、作业生产率达0.17 hm^(2)/h,收获机各关键部件运行较稳定,可一次性实现切割、夹持输送、横向输送、集箱等工序,各项性能指标满足油菜薹机械化收获作业要求。

麦秆、油菜秆还田腐解速率及养分释放规律研究

采用尼龙网袋法直接覆盖还田和组织结构切片方法,研究了麦秆、油菜秆还田后的腐解速率及养分释放规律。结果表明,麦秆、油菜秆还田后,腐解速率均表现为前期快,后期慢。试验期间(100 d),麦秆、油菜秆的累计腐解率分别为66.18%和55.62%;养分释放均为钾>磷>氮。麦秆、油菜秆还田前10 d内,钾的释放分别达到98.92%和98.74%。在麦秆腐解过程中,前50 d未见任何明显的结构破坏;50 d后,组织结构的破坏主要发生在基本组织的薄壁细胞及其所包围的维管束,表皮和机械组织以及其所包围的维管束的破坏仍不明显。在油菜秆腐解过程中,组织结构的破坏主要发生在腐解的前10 d,次生木质部以上的维管形成层、韧皮纤维、皮层薄壁组织和表皮均受到破坏而脱落。结果说明,秸秆中的钾是水可浸提的,为速效钾,作物推荐施肥量中可减去所用秸秆的钾含量;由于秸秆中氮、磷含量较低,特别是磷,因此在还田初期可不考虑调整氮、磷肥用量。

收获期油菜薹茎秆双层粘结离散元模型建立与优化

针对与油菜薹机械化收获中的切割、夹持输送、打捆等关键环节密切相关的油菜薹茎秆离散元仿真模型缺乏准确粘结参数的问题,以“油蔬两用”双低型油菜收获期油菜薹机械化夹持段茎秆为研究对象,利用EDEM仿真软件提出三轴空间坐标法构建油菜薹夹持中段茎秆双层粘结离散元仿真模型。采用Design-Expert软件依次设计了Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验,完成油菜薹夹持中段茎秆仿真粘结参数标定。利用标定的参数优化解构建剪切和径向压缩模型进行相应仿真试验,通过与物理试验对比分析,对模型参数进一步优化。结果表明,内芯-内芯的法向/切向接触刚度、表皮-内芯法向/切向接触刚度,以及表皮-表皮法向接触刚度对茎秆力学性能影响显著,分别为1.94×107、9.56×108、6.28×109N/m;所有力学模型的仿真值与实测值相对误差不大于3%,且茎秆受力变化趋势基本一致,表明标定优化后的参数具有可行性和准确性。所构建的油菜薹茎秆双层粘结离散元模型能表征其内部结构的力学特性差异,可为油菜薹茎秆相关系统的数值模拟研究提供模型基础。

盐胁迫对几种叶菜生理生化指标的影响

以油菜、生菜、茼蒿的种子为试材,采用室内营养液栽培的方法,分别研究了0、40、80、120mmol/L NaCl、KCl胁迫下对其生理生化指标的影响。结果表明:在NaCl、KCl胁迫下,随处理浓度的增加,油菜的SOD活性是先升后降,生菜与茼蒿的SOD活性均呈先降后升;POD活性茼蒿是先升后降,油菜与生菜均呈先降后升;MDA活性油菜呈先升后降,生菜呈先降后升。

智龙活性复合肥对油菜生长发育的影响

通过在油菜上施用智龙活性复合肥(T)与普通肥料按传统的施肥方式(CK2)和一次性基施(CK1)相比较研究该种复合肥的功效。研究结果表明,T处理与CK2和CK1相比,产量增加幅度分别为9.31%和25.46%,角果数、一次分枝数和根颈直径显著增加。T处理促进根和地上部干物质积累,其中根干重增加幅度更大,因此根冠比增加。T处理显著增加了氮素积累量和氮肥利用效率,与CK2和CK1相比,氮素积累量增加幅度分别为6.40%和16.67%,氮肥利用效率增加幅度与产量增加幅度相等。

不同施氮水平下油菜地上部生理特性研究

为了给氮高效品种油菜的选育及应用提供科学依据,采用土培试验,在施氮和不施氮条件下研究了3个油菜品种(742,湘油15和汇油50)的功能叶叶绿素含量、硝酸还原酶活性、茎叶硝酸盐含量和累积量及有机氮再利用能力等地上部生理特性与氮效率间的关系.结果表明:施氮对地上部生理特性有显著的影响,施氮条件下所有地上部生理特性指标均比不施氮条件下高;在施氮条件下,油菜功能叶叶绿素含量、硝酸还原酶活性、茎叶硝酸盐含量和累积量以及有机氮再利用能力与油菜氮效率密切相关,是油菜氮素高效利用的可能机理;在不施氮条件下,油菜硝酸还原酶活性、茎叶硝酸盐累积量和有机氮再利用能力与油菜氮效率密切相关,是油菜氮素高效利用的可能机理,而油菜功能叶叶绿素含量和茎叶硝酸盐含量对氮效率影响较小.

不同氮素供应对油菜苗期生长及碳氮分配的影响

为明确不同氮素供应对油菜苗期碳氮积累及其在地上与地下部分配的影响,开展营养液水培试验,蒸馏水育苗移植后即开始全量营养培养。试验设置6个氮素培养浓度,分别为0. 01、0. 05、0. 1、0. 5、1. 0和6. 0mmol/L,每7d取样,动态监测培养35d内的油菜地上和地下部的干物质及碳氮积累动态。结果表明,随氮素营养供应增加,单株叶面积、地上部干物质、各部位氮含量及氮积累量显著增加;根系干物质及碳氮积累量先增加后降低,各部位碳含量不受影响。分别在培养后第7～21d,各处理间以0. 1、0. 5和1. 0mmol/L处理根系物质积累量较高,第28d后根系物质积累随氮素供应增加而增加。增加氮素供应显著降低植株根冠比(R/S)。单位面积叶片碳积累速率和单位质量根系氮吸收速率在氮素缺乏条件下,随氮素含量增加而增加。综上可知,氮素供应不足时,碳氮向根系的分配增加,植株碳氮积累速率显著降低,地上部受氮素缺乏影响更大。

面向夹持采收的油菜薹茎、枝、叶生物力学特性试验

【目的】针对适收期油菜薹机械化有序采收作业密切相关的夹段部生物力学特性无基础数据和可靠依据供参考的问题。【方法】以“农大1号”双低甘蓝型油菜机械化适收初薹期为研究对象,对夹段部茎秆、枝干和薹叶进行基本物性参数测定,利用万能试验机配合YYD-1茎秆强度测定仪,对夹段部不同直径大小的茎秆和枝干,以及不同厚度的薹叶,分别分为A级、B级、C级3个等级尺寸进行生物力学特性试验。【结果】茎秆和枝干的最大弯曲力、最大压缩力、最大剪切力与直径大小呈正相关关系,薹叶的最大压缩力、最大剪切力与厚度大小呈正相关关系。茎秆的最大弯曲力、最大径向压缩力、最大轴向压缩力、最大剪切力范围分别为20.90~42.10 N、33.70~65.80 N、100.80~217.30 N、26.30~46.90 N,茎秆的平均最大弯曲力、平均最大径向压缩力、平均最大轴向压缩力、平均最大剪切力分别为30.58,48.58,160.74,37.00 N;枝干的最大弯曲力、最大箱体压缩力、最大剪切力范围分别为5.5~15.4 N、267.20~415.80 N、7.20~9.20 N,枝干的平均最大弯曲力、平均最大箱体压缩力、平均最大剪切力分别为9.16,341.79,7.65 N;薹叶的最大箱体压缩力、最大剪切力范围分别为23.20~40.70 N、5.40~9.90 N,薹叶的平均最大箱体压缩力、平均最大剪切力分别为31.87 N、7.65 N。【结论】茎秆属于各向异性材料;茎秆的剪切力远大于枝干和薹叶的剪切力;茎秆的弯曲力远大于枝干弯曲力,但茎秆的弹性模量和抗弯强度明显小于枝干的弹性模量和抗弯强度。结果可为油菜薹机械化采收及参数选取提供基础技术数据支持。

不同密度油菜宁油16号摘薹试验研究

采用裂区设计,研究了不同种植密度下宁油16号油菜摘薹对产量、经济效益、生育进程及植株性状的影响。结果表明:1次摘薹后生育期推迟,一次分枝数和一次分枝角果数减少,二次分枝数和二次分枝角果数增加,三次分枝数和三次分枝角果少量出现。油菜籽产量略有减少,但总经济效益明显提高。2次摘薹后此现象更为明显。种植密度则以9.00万株/hm2最优。

不同磷水平外源独脚金内酯和独脚金内酯抑制剂对油菜根系形态和产量的影响

为明确外源独脚金内酯及其抑制剂对不同磷水平油菜根系形态和地上部生长的影响,本研究采用营养液培养和根箱土培试验,研究正常磷(250μmol/L)和低磷(5μmol/L)水平下外源独脚金内酯(GR24)和独脚金内酯合成抑制剂(TIS108)对甘蓝型油菜中双11号根系发育、地上部生长、磷和生长素含量、分枝数和产量等的影响。结果表明,在0~5μmol/L范围内,随着营养液GR24浓度的增大,油菜根系和地上部生长受到的抑制越来越严重。在0~1μmol/L范围内,随着营养液TIS108浓度的增大,油菜根和地上部生物量逐渐增加,在0.1μmol/L时达到最大;在1~5μmol/L范围内,随着营养液TIS108浓度的增大,油菜根和地上部生长受到的抑制程度加剧,在5μmol/L时抑制作用达到最大。低磷和正常磷处理外源添加GR24(5μmol/L)油菜根系生长均受到抑制,添加TIS108(0.1μmol/L)油菜根系生长均受到促进。GR24对油菜根系生长的抑制主要表现为主根长和总根长变短,根系总表面积和总体积变小,根尖数减少,根干重降低,根系磷含量降低,根系生长素含量降低,但地上部生长素含量增加。TIS108对油菜根系生长的促进作用主要表现为主根长和总根长增加,根系总表面积和总体积增大,根尖数显著增加,根干重增加,根系磷含量增加,根系生长素含量增加,地上部生长素含量降低。土培盆栽试验结果表明低磷处理喷施GR24油菜株高增加,分枝数减少,地上部干重减小,产量降低;低磷处理喷施TIS108株高降低,分枝数增加,地上部干重增大,产量增加。综上可知,利用外源独脚金内酯合成抑制剂能够调控油菜根系形态,地上部分枝数和产量,在作物减磷增效中具有较好的应用前景。

水氮配合对油菜生物量影响的研究

研究采用盆栽试验方法,研究了不同水氮条件对油菜生物量及其地上、地下分配的影响。结果表明:油菜生物量与氮肥用量、灌水控制水平关系极为密切,且水肥交互效应明显。油菜生物量随着氮肥用量的增加而增加,但超过某一氮肥用量后,则表现为下降的趋势;随灌水控制水平的变化亦表现出相同趋势。水、氮供应适宜,有利于新鲜植株保持较高的水分含量,植株根冠比适中,有利于获得较高的可食部分产量。综合考虑,灌水水平控制在田间持水量的80%、施氮量为0.24g kg-1土的组合是最优的。上述结果可为蔬菜的高产、合理灌溉和施肥提供理论依据。

油菜耐热基因(BnTR1)转化多年生黑麦草丛生芽的研究

油菜耐热基因(BnTR1)克隆自油菜,编码一种E3连接酶.为验证它的抗逆功能,本研究用携带BnTR1和新霉素磷酸转移酶(neomycin phosphotransferase,nptⅡ)基因的植物表达载体pCAMBIA2301-TR1的根癌农杆菌EHA105,对多年生黑麦草丛生芽进行遗传转化.经共培养和巴龙霉素筛选培养,获得了175株抗性植株.通过PCR和RT-PCR检测,获得62株转基因植株.结果表明,外源BnTR1基因已整合到转基因植株基因组中并在转录水平上表达.初步抗旱检测表明,BnTR1基因能明显提高转基因植株的抗逆能力.

白菜型油菜WUS基因的克隆与表达分析

WUS基因在植物生长点(shoot apical meristem,SAM)调控方面具有重要作用,本研究选择抗寒性强弱不同且生长点高低不同的白菜型冬油菜(Brassica rapa L.)为材料,采用RT-PCR技术克隆WUS基因并进行了表达分析,并对其功能结构域、系统进化和表达特性进行分析。结果表明,在‘陇油7号’中,WUS蛋白编码310个氨基酸,预测分子质量为23.077 kD,等电点5.58,是一个主要由无规则卷曲与延伸链组成的亲水性蛋白。荧光定量PCR分析表明,相同温度处理下,WUS基因在抗寒性较强、生长点凹陷的白菜型冬油菜中相对表达量高于抗寒性较弱、生长点凸起的白菜型冬油菜,低温(0℃,4℃和-4℃)处理72 h后,白菜型冬油菜生长点中WUS基因在0℃均上调表达,当温度为0℃时表达量达最大,‘陇油7号’和‘天油2号’较常温上调最为显著,分别上调315.24%、287.56%。与0℃相比较,当温度降为-4℃时,各品种基因的相对表达量显著下调表达,表明WUS基因可能参与抗寒应答及白菜型冬油菜生长点对低温胁迫的响应。