蔬菜穴盘育苗播种漏播检测及智能补种装置设计与试验

为保证植物工厂蔬菜穴盘育苗高质量作业要求,该研究在气吸滚筒式蔬菜穴盘育苗精密播种器的基础上,优化设计了在线漏播检测与智能补种装置,以可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)为控制核心,实时进行播种器吸孔漏吸检测及穴盘穴孔漏播位置预报,并完成漏播穴孔的定点定穴补种。采用光电检测技术检测播种器吸孔漏吸位置,构建漏吸吸孔与育苗穴盘穴孔的对应动态补种矩阵,实现穴盘穴孔漏播位置精准预报;优化设计了智能补种装置,根据预报的穴盘穴孔漏播位置实现定点定穴精准补种。以中双11号菜心种子为对象,开展播种器吸孔漏吸检测与穴孔漏播位置预报试验,得到吸孔漏吸平均检测准确率为98.82%,穴孔漏播位置预报准确率为100%。采用BoxBehnken试验设计方法,对智能补种装置开展作业性能试验,构建主要性能指标(单粒合格指数、重播指数和漏播指数)与主要影响因素(吸针负压、吸针孔径和种室振动压力)的关系,并进行多目标优化,确定智能补种装置最优工作参数组合为吸针负压10.19 kPa、吸针孔径0.67 mm、种室振动压力0.07 MPa,此时补种装置播种的平均单粒合格指数为94.80%、重播指数为2.94%、漏播指数为2.26%。开展整机性能试验,在生产率为100盘/h条件下,整机的单粒合格指数由补种前的93.96%提高到98.18%;在生产率为300盘/h条件下,单粒合格指数由补种前的93.18%提高到97.89%。试验结果满足植物工厂和大田蔬菜穴盘育苗播种装置高精密播种作业要求,可提高蔬菜穴盘育苗的播种性能。

补播苜蓿对退化草地植物群落结构和生产力的影响途径

近年来,紫花苜蓿(Medicago sativa L.)和黄花苜蓿(Medicago falcata L.)被广泛选作补播材料,用于修复退化草地。尽管研究表明二者的植物学特征存在差异,但鲜有人关注它们是否会通过不同的方式影响退化草地的生产力。为了探究二者对退化草地的修复效果是否存在差异,并确定影响补播地生产力的限制因素,本研究选取黄花苜蓿和紫花苜蓿作为补播种对退化草甸草原进行了补播,并在隔年对草地植被、土壤理化性质和微生物量进行监测。结果表明,两种苜蓿都可以显著增加退化草地生产力并改善土壤健康状况。然而,紫花苜蓿通过增加土壤铵态氮改变植被群落结构,其补播样地生产力也由土壤速效养分影响;黄花苜蓿通过增加土壤速效磷含量改变植被群落结构,其补播样地生产力由植被群落结构和土壤微生物量共同影响。初步结果表明,黄花苜蓿更适宜在养分贫瘠的退化草地进行补播。此外在选择紫花苜蓿补播时,可以适当施肥以提高补播成功率。

草地沙化度对补播地八角种群形成及优势度的影响

依据川西草原沙化治理、草地复壮及“四库”建设的实际技术需求,以乡土豆科草种地八角(Astragalus bhotanensis)为补播物种,在4个沙化度草地(未沙化、轻度、中度和重度)补播种子后,通过测定萌发、生长及重要值等指标,研究沙化度对地八角种群形成及优势度的影响。结果表明:1)草地沙化度对地八角种群形成指标的影响大小为成苗率>出苗率>存活率>种群密度>发芽率,3个沙化度的出苗率、成苗率、存活率和种群密度均显著大于未沙化,且沙化度间差异显著(P<0.05)。2)沙化度对补播地八角优势度指标影响大小为相对密度>重要值>相对盖度>相对频度,地八角相对频度、相对盖度、相对密度随沙化度增加显著增大(P<0.05),轻、中、重度沙化的重要值是未沙化的3.56倍、10.96倍和17.26倍。3)沙化度对生长指标影响大小为株高>分枝数>根冠比>地下分配比>地上生物量>地下生物量>直立度,株高和直立度随沙化度增加显著降低,分枝数和地下生物量则呈显著增加趋势,重度沙化下根冠比和地下分配比显著大于未沙化。综上,地八角可依据草地沙化度形成相应的种群密度、优势度和株丛结构,可作为抗沙固沙乡土豆科草种在川西高原中、重度沙化草地植被修复或功能重建中推广应用。

补播与围封对不同退化程度荒漠草地植被的恢复效果

为了比较围封补播(补播)和围封两种措施对不同程度退化程度荒漠草地植被的恢复作用,以宁夏荒漠草地为研究对象,对中度退化和重度退化草地分别进行补播和围封处理,并以重度退化的放牧地为对照,研究了两种恢复措施下的草地植被群落特征及地上多功能性的变化。结果显示,与对照相比,对于重度退化草地,补播可以显著增加草地植物的物种数、盖度、地上生物量以及禾本科和豆科牧草的重要值(P<0.05),而围封虽然也提高了草地植物的物种数、盖度和地上生物量,但降低了草地的均匀度、多样性、优势度和丰富度指数;对于中度退化草地,补播和围封均可以显著增加草地植物物种数、草地盖度和地上生物量,以及提高禾本科及豆科牧草的重要值。对地上的生态系统多功能性(EMF)研究结果显示,与对照相比(−0.629),围封对重度退化荒漠草地地上多功能性影响不显著(−0.970;P>0.05),但补播显著提高了重度退化荒漠草地地上多功能性(0.365;P<0.05),而补播和围封同时显著提高了中度退化荒漠草地的地上多功能性(分别为0.471和0.851;P<0.05),且以围封措施对中度退化荒漠草地的地上多功能性提升效果更佳。因此,本研究结果表明,补播较围封更利于重度退化荒漠草地植被的恢复,而围封较补播更利于中度退化荒漠草地植被的恢复。

基于离散元法的多功能集成式开沟装置设计

针对牧草免耕播种机进行退化草原补播作业时存在土壤扰动明显、播种深度不均匀、种沟保墒能力差等问题,设计一款集切根、开沟、回土功能于一体的多功能集成式开沟装置。该装置采用平面圆盘破土切根,随后采用倒“T”型开沟器形成结构稳定的种沟并清理种子周围土壤内的根茎,最后由回土机构将开沟过程中被挤压至地表的土壤回填至种沟内对种子进行掩埋。采用离散元法辅助开沟装置设计,选用Hertz-Mindlin with JKR接触模型创建土壤离散元模型。通过离散元仿真试验确定开沟器连接柄与地面夹角为90°时作业效果最佳。通过分析回土机构工作过程受力情况,确定仿形机构弹簧劲度系数为0.6 N/mm,弹簧初始压力为60 N。开展田间试验与离散元仿真试验检验多功能集成式开沟装置作业效果,试验结果表明该装置最佳作业速度范围为0.8~1.2 m/s;作业过程土壤扰动较小,侧垄宽不超过50 mm;开沟深度稳定可控,种沟深度波动不超过5 mm;回土机构作业效果良好,有助于改善种沟保墒能力。

呼伦贝尔退化草地接种丛枝菌根真菌对黄花苜蓿生长的影响

将本土草种黄花苜蓿(Medicago falcata)补播呼伦贝尔草甸草原中,能够提高草地生产力和牧草品质,促进退化草地恢复。为解决原位补播黄花苜蓿幼苗生长弱、建植成功率低的问题,本试验以未灭菌的呼伦贝尔退化草地土壤为基质土,当地常用补播物种-黄花苜蓿为研究对象,探究丛枝菌根真菌(AMF)种类及组合对黄花苜蓿幼苗生长的影响。结果表明,黄花苜蓿幼苗的生长受到AMF种类和组合的调控。同时接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)和幼套近明球囊霉(Claroideoglomus etunicatum)显著提高了黄花苜蓿的地下生物量和总生物量,抵消F.mosseae单接种的负效应。共同接种F.mosseae和C.etunicatum活化了土壤速效磷,提高了土壤氮含量,促进了黄花苜蓿根系对铁、钾、镁、锰、磷的吸收,因而促进了黄花苜蓿的生长。因此,在呼伦贝尔退化草甸草原进行黄花苜蓿补播时,同时接种F.mosseae和C.etunicatum可能促进黄花苜蓿幼苗生长,提高建植成功率。

不同混播组合对松嫩平原盐碱化草地土壤理化性质和植物群落的影响

[目的]筛选出适宜在松嫩平原盐碱化草地补播的混播草种组合。[方法]选取黑龙江省齐齐哈尔市境内的盐碱化草地为试验地,以松嫩平原广泛分布的耐盐碱牧草野大麦为主要补播草种,设置野大麦与4种松嫩平原本土耐盐碱牧草星星草、披碱草、羊草、拂子茅混播处理,同时设置野大麦单播处理。4个混播处理中,野大麦播种量为30 kg/hm^(2),其他草种播种量均为15 kg/hm^(2);野大麦单播处理中,播种量为45 kg/hm^(2)。以上每个处理3次重复,每个重复1个小区,以不补播作为对照(CK,1个小区),共设置16个小区,每个小区面积约0.4 hm^(2)。在尽量不破坏原生植被的条件下,于2021年采用免耕补播的方式对各试验小区进行补播,从补播第2年开始连续2年测定各试验小区的土壤容重、pH值、含盐量(电导率)、有机质含量、碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量等理化性质指标和植被群落重要值。[结果]补播第2年(2022年),与CK相比,各混播处理和野大麦单播处理的土壤容重、pH值、电导率均不同程度降低,土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量均不同程度升高。与补播第2年相比,补播第3年(2023年)各混播处理和野大麦单播处理的土壤容重、pH值、电导率降低,土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量升高。补播第3年,5个处理的土壤理化性质均得到了有效改善,土壤容重、pH值、电导率均显著(P<0.05)低于CK,碱解氮、有效磷、速效钾含量均显著(P<0.05)高于CK,有机质含量除野大麦+羊草混播处理外,其他各处理均显著(P<0.05)高于CK;野大麦+羊草混播处理的土壤容重、pH值、电导率在各处理中最低,野大麦+披碱草混播处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量在各处理中最高。与CK相比,补播第2年各混播处理以及野大麦单播处理的禾本科植物与其他杂类草重要值相差不大,野大麦+披碱草混播处理的重要值最高,为0.60;补播第3年各混播处理以及野大麦单播处理的禾本科植物重要值与补播第2年相比均增加,且均大于CK,野大麦+披碱草混播处理的重要值最高,为0.71。[结论]野大麦与羊草的混播对改善土壤容重、pH值、含盐量效果最好,适宜作为改良盐碱化程度较重草地的混播组合。野大麦与披碱草的混播对改善土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量以及植被群落效果最好,适宜作为改良盐碱化和退化草地的混播组合。

补播乡土禾豆牧草对宁夏荒漠草地土壤微生物群落结构的影响

本研究在宁夏荒漠草地设计了3种补播处理,即蒙古冰草(Agropyron mongolicum)补播、牛枝子(Lespedeza potaninii)补播和蒙古冰草+牛枝子混合补播,以不补播放牧草地为对照,分析微生物群落结构的变化及其与土壤理化性质间的关系。结果表明:与放牧草地相比,3种补播处理对原核微生物群落物种组成有明显影响,可以显著提高0-20 cm土层土壤的优势细菌变形菌门的相对丰度(P<0.05)。与放牧草地相比,3种补播模式对真菌群落物种组成无明显影响,但牛枝子补播的土壤优势群落真菌子囊菌门相对丰度在0-20 cm土层显著低于蒙古冰草+牛枝子混合补播处理,在20-40 cm土层,显著低于蒙古冰草补播和蒙古冰草+牛枝子混播处理(P<0.05)。Pearson相关分析显示,在所有补播处理中变形菌门和子囊菌门的相对丰度与土壤活性有机碳呈显著正相关关系(P<0.05)。与放牧地相比,牛枝子补播处理下土壤原核微生物和真菌α多样性总体上表现出增加趋势,且土壤原核微生物α多样性与土壤全氮呈负相关关系,土壤真菌α多样性与土壤碳组分含量呈负相关关系。β多样性分析表明,蒙古冰草补播和蒙古冰草+牛枝子混合补播均显著改变了0-20 cm土层的原核微生物群落结构(P<0.05),牛枝子补播显著改变了20-40 cm土层的原核微生物群落结构(P<0.05),和放牧草地相比,3种补播处理均显著改变了0-40 cm土层真菌的群落结构(P<0.05)。RDA分析显示,土壤有机碳和全氮是影响原核微生物和真菌群落结构的关键因子。可见,补播乡土牧草可能会通过改变土壤微生物群落结构来影响退化荒漠草地的生态系统功能(如碳氮的循环),这在未来的草地恢复和管理工作中应予以重视。

免耕补播对中度退化高寒草甸植被群落的影响

本研究通过在中度退化高寒草甸免耕补播青海草地早熟禾、垂穗披碱草和中华羊茅,评估其对中度退化草地植被群落的影响。结果表明:免耕补播显著提高了植物生物量和多样性指数,同时降低了优势度指数,表明植物种类的丰富度得到增加。此外,免耕补播显著改变了植被群落结构,增加了禾本科和莎草科植物在群落中的优势地位,说明免耕补播对提升目标植物群落的贡献及对不利于草地恢复的杂草种群的抑制作用。同时,该措施增强了物种间互作性,提高了植被群落稳定性,从而为草地生态系统的恢复和管理提供了重要的生态学依据。

补播对退化博洛塔绢蒿荒漠植物群落特征的影响

【目的】研究退化温性荒漠草地群落特征及植物物种多样性对补播的响应规律,为退化草地修复治理提供科学依据。【方法】本文以退化博洛塔绢蒿荒漠草地为研究对象,选取乡土适生植物(博洛塔绢蒿、木地肤和大籽蒿)进行补播,并对草地植被数量特征进行实地监测。【结果】与对照区相比,补播显著提高了博洛塔绢蒿重要值,并使地上生物量显著增加了65.96%(P<0.05);补播有利于植物多样性的维持,并使Patrick丰富度指数显著增加了52.83%(P<0.05)。【结论】补播措施有助于退化荒漠草地植被群落的恢复,可维持植物多样性。

干湿年份短期恢复措施对荒漠草原群落结构和生物量的影响

为探讨干湿年份封育、补播和施肥等恢复措施对荒漠草原植物群落的影响,本研究在内蒙古不同退化程度的荒漠草原开展了两年的控制试验,发现在重度退化区,封育仅在湿润年份显著增加了杂类草密度及短花针茅相对生物量;补播仅在湿润年份显著增加了杂类草盖度、群落密度及禾草密度;撒施有机肥仅在湿润年份显著增加了群落和禾草盖度以及短花针茅相对生物量。在重度沙化区,补播在湿润年份显著增加了群落和禾草密度,在干旱年份显著降低了多样性指数,显著提高了地上生物量。在中度退化区,喷施叶面肥在湿润年份显著降低了群落和杂类草盖度。恢复措施在干湿年份对植物群落特征的影响不同,且相同恢复措施在不同退化类型的草原中的效果也不相同。因此,要因地适宜地选择恢复措施,并充分考虑降水的年际变化对恢复效果的影响,以保证恢复措施的有效性。

不同补播模式对荒漠草原植物群落特征及土壤养分的影响

为了解补播对荒漠草原草地植被恢复的影响及作用,在短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原开展了围封补播试验,设置5个处理,分别为对照(补播机械不加种子作业一次,CK)、单播新麦草(Psathyrostachys juncea,XX)、单播冰草(Agropyron cristatum,BB)、单播黄花苜蓿(Medicago falcata,HH)以及混播新麦草、冰草、黄花苜蓿(BXH),于植物生长季(8月)进行植物群落调查,并对土壤以及植物进行取样分析。结果表明,补播能够显著提高植物地上生物量,且单播新麦草处理有显著影响(P<0.05)。补播对多年生杂类草高度、密度有抑制作用,使Margalef丰富度指数有所升高,而使Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数下降,但均无显著影响,并且补播处理下土壤养分无显著变化。在植物群落特征指标与土壤养分指标相关性分析中发现,植物平均高度和盖度是影响植物地上生物量的显著因子,土壤全磷含量对植物高度影响显著,且土壤全氮含量与土壤全磷含量显著正相关(P<0.05)。结果初步表明补播措施对于荒漠草原草地植被以及土壤的改善具有积极意义,可为后续补播对荒漠草原草地的影响研究提供参考。

播种监控技术研究现状与展望

播种监控是评价播种质量的重要手段,是实现播种智能化的关键技术,有利于降低人工劳动强度,提高农作物质量和产量。通过介绍影响播种质量的三个重要环节:排种器排种、漏播补种、播深控制国内外监控技术研究现状,重点分析机械机电式、光电传感式、电容传感式、压电传感式、机器视觉式监测原理特点、研究重点及应用领域。分析发现,我国播种监控技术存在缺乏高性能传感器,精度不能满足高速播种精准监测要求;缺少播种信息与时间、空间信息融合的算法研究,控制器动态响应性能不佳;监控系统相关标准缺失导致播种信息采集、监测指标指向不明,规范性较弱等问题。并展望未来发展趋势。电机、液压马达等新型排种驱动控制技术应用在提高排种精度的同时也为变量播种的实现提供可能;传感器创新设计、控制算法优化、监控标准体系建立以及多优势学科技术融合,播种监控系统有望实现商品化;播种监控系统集合农机作业数据精准感知、智能决策管理、精准服务全环节,未来必将向着更加智能化的方向发展。

不同修复措施对温性草原植被特征的影响

试验以温性草原为研究对象,通过实施免耕补播、喷灌补水+免耕补播、保水剂+免耕补播和飞播等4种修复措施,比较天然草原植被特征和土壤理化特性的改良效果,为退化草原保护修复提供参考。结果显示:与项目区外相比,免耕补播、喷灌补水+免耕补播、保水剂+免耕补播和飞播区的植物种数增加,植被平均高度提高2~5 cm,喷灌补水+免耕补播显著提升了植被盖度、地上生物量和土壤含水量(P<0.05)。研究表明,喷灌补水+免耕补播对地上植被特征和土壤涵水能力的修复效果最佳,保水剂+免耕补播次之,水分仍是限制退化草原生态修复效果的主要因素。

玉米免耕播种漏播补偿装置研究

根据国内外的玉米免耕播种补种技术及装置的研究成果,总结自动补偿和辅助补偿两种方式的原理及特点,介绍国内具有代表性的漏播补偿装置,并分析其特点和作业性能,从而为进一步提高玉米免耕播种质量提供参考。

补播对退化草原植物群落物种多样性的影响

为了掌握退化草原补播前后植物群落物种多样性的变化情况,以平罗县天然草原为研究对象,先用机械条播的方式对退化的草原进行补播,然后对比补播前后植物种类、高度、盖度、密度、地上生物量等的变化。结果表明:补播可以提升物种多样性、物种丰富度,植物生活型,但草原植被盖度、密度及地上生物量均呈下降趋势。

饲用燕麦复播试验及栽培关键技术

通过在新疆兵团第一师进行的燕麦复播试验,为一师2个代表性团场选择品种及关键栽培技术提供理论依据,同时对一师燕麦种植的关键技术进行总结。4团复播燕麦适宜品种为领袖,复播播种期不能晚于7月下旬。7团复播燕麦适宜品种为贝勒2号,复播播种期不能晚于7月中旬,若7团种植领袖,播种期推迟到8月上旬。第一师其他团场种植复播燕麦可参照这2个团场的地理气候条件对比选择品种和栽培技术。

伊犁州直复播青贮玉米作业模式试验示范对比

以挖掘伊犁州复播青贮玉米高产潜力为核心,立足于伊犁河谷气候特点,探索引进新机具、新技术进行试验示范推广。在前茬作物冬小麦打捆离田后采用免耕品字型播种模式、常规品字型播种模式、常规青贮玉米种植模式在伊犁州察布查尔县建立复播青贮玉米试验示范对比田,探索更有利于伊犁州复播青贮玉米种植的机械化作业模式。

有机肥与补播对退化人工草地植被与土壤的影响

在青海省共和县,2020~2021年连续两年评估施有机肥、补播川草2号老芒麦+北林202紫花苜蓿(接种根瘤菌)、补播川草2号老芒麦+北林202紫花苜蓿对退化人工草地植被群落结构、土壤温度、湿度和电导率的影响。结果表明:施有机肥和补播均能提高退化人工草地植被盖度、高度和地上生物量,且施有机肥对植被盖度的促进作用显著(P<0.05)。施有机肥和补播共同作用能显著增加植被盖度,但植被高度和地上生物量与单施有机肥和单补播处理相比无显著差异。北林202紫花苜蓿接种根瘤菌后补播,对植被的恢复效应增强。在恢复处理当年,有机肥结合根瘤菌处理的植被Pielou指数显著高于不施有机肥的CK(P<0.05),第2年单补播不接菌的植被Shannon-Wiener指数和Pielou指数显著高于其他处理(P<0.05)。施有机肥或补播也影响土壤的温度、湿度和电导率,其中12 cm深度的土壤湿度和电导率在施有机肥的当年显著增加(P<0.05)。

宿根蔗补种机均匀排种控制系统设计与试验

为了实现排种的均匀稳定,针对预切种式宿根蔗补种的难题,设计了一种宿根蔗补种机均匀排种控制系统,由辊耙、理蔗压板、种箱以及电控系统等组成。通过运用EDEM对排种机构的排种过程进行仿真分析及虚拟试验,探讨了系统主要工作参数对排种性能的影响,对机构进行了优化设计。通过单因素试验及Box-Behnken响应面正交试验,研究了辊耙角速度、理蔗压板压力、种箱内蔗种数量、理蔗压板活动角对排种均匀度的影响规律,建立了排种机构排种性能的响应面方程,构建了排种系统参数调节的控制模型和控制算法。以种箱内蔗种数量作为控制器输入量,控制器通过自动调整辊耙角速度和理蔗压板压力来控制排种系统排种过程的均匀性。试验结果表明,应用参数自调节排种控制系统进行排种作业时,排种合格率为94.44%,与未应用参数自调节的排种系统相比提高8.88个百分点;排种均匀度为0.46段2。研究可为提高甘蔗宿根补种的均匀性及稳定性提供技术支持。