基于离散元的木薯种茎仿真参数标定方法研究

针对木薯机械化种植过程中切种与播种等环节离散元仿真研究缺乏准确模型等问题,以桂热4号木薯为研究对象,利用试验及离散元模拟结合的方法对木薯种茎离散元仿真参数进行标定。先测定种茎基本物理参数,应用Hertz-Mindlin无滑动接触模型开展颗粒堆积虚拟试验,并结合圆筒提升法进行种茎堆积物理试验。通过2水平因子试验、最陡爬坡试验以及响应面分析确定种茎基本接触参数。在此基础上,应用Hertz-Mindlin with bonding接触模型开展种茎切断仿真试验,通过响应面分析颗粒切断离散元仿真参数。为验证标定参数准确性,通过侧壁坍塌试验进行参数验证,发现休止角的相对误差均小于2%,相对误差平均值为0.69%。研究结果表明,标定方法正确、仿真参数准确。

蜡封对木薯种茎贮藏活力的影响

【目的】通过蜡封不同木薯种茎部位,再结合自封袋密封与保湿处理,为延长木薯种茎贮藏期、提高种茎贮藏活力提供一定的参考依据。【方法】以桂热4号木薯的老熟新鲜茎段为材料,进行蜡封后自封袋密封、蜡封后添加含水率为50%湿锯末再自封袋密封和蜡封后裸露处理,以不蜡封裸露为对照,贮藏于干燥、阴凉、无阳光直射的室内,每3 d进行称重,测定茎段的失水量,贮藏51 d后,将所有处理木薯茎段种植于沙土地,种植60 d后调查成活率及幼苗生长情况。【结果】贮藏51 d时,裸露贮藏茎段的相对含水率表现为蜡封两端(44.2%)>蜡封基端(36.3%)>蜡封顶端(33.3%)>不蜡封(26.0%),种植后成活率表现为蜡封两端(78.1%)>蜡封顶端(56.4%)>蜡封基端(44.2%)>不蜡封(11.8%);自封袋密封贮藏茎段的含水率均≥88.7%,种植成活率为100.0%,且幼苗生长与种植新鲜种茎相比无明显区别;添加50%含水率的湿锯末再自封袋密封贮藏的茎段的相对含水率无明显变化,但均全部霉烂。【结论】木薯种茎采用小袋密封,贮藏于干燥、阴凉、无太阳光直射的环境中,能起到极好的保鲜效果。

不同蜡封处理对木薯种茎失水速率的影响

干燥无阳光直射的室内,测定了6种不同部位蜡封处理对‘华南10号’木薯短段(15.0 cm)种茎失水率的影响。结果表明:在30 d的贮藏期中,木薯种茎相对含水率表现为全封>封两端>封中部>封顶端>封基端>不封,所有蜡封种茎处理均与不封达到极显著差异,而平均每天失水速率表现为不封(2.75%)>封基端(2.38%)>封顶端(2.06%)>封中部(1.94%)>封两端(1.87%)>全封(1.29%),蜡封处理能有效提高种茎的相对含水率及降低其失水速率,且贮藏时间越长,保水效果越好;随着贮藏时间的延长,全封与封两端之间、封顶端与封基端之间的相对含水率差值越来越大,而封两端、封中部与封顶端之间的相对含水率差值比较稳定。综合考虑保水效果、省工省蜡和方便操作等因素,建议在木薯生产中采用封两端或封顶端的蜡封处理技术。

低场核磁共振技术在木薯种茎低温贮藏中的运用

以华南5号（SC5）和华南9号（SC9）木薯的种茎为材料,设药剂Ⅰ（预糊化氧化木薯淀粉）、药剂Ⅱ（预糊化氧化木薯粉）和对照（CK）3个处理,利用低场核磁共振成像（LF-NMRI）技术,研究木薯种茎在低温（0℃）贮藏过程中水分的相态和移动性,探讨其对发芽率的影响。结果表明：木薯种茎水分以自由水为主,占55%~75%,主要分布在种茎韧皮部;与对照相比,药剂处理可以提高种茎成活率,且药剂Ⅰ效果较好;同时发现,SC9种茎低温贮藏后成活率高于SC5,可见SC9比SC5较耐低温。

低温贮藏条件下木薯种茎可溶性糖与干旱胁迫耐受性的相关性研究

【目的】研究木薯种茎在不同温度贮藏不同时间后的失水状况、可溶性糖含量以及相关糖代谢信号通路中有关酶基因表达量的变化,分析不同温度下海藻糖含量与种茎失水率的相关性。【方法】以‘木薯60444’种茎为试验材料,采后分别贮藏于低温(20±2)℃、常温(36±2)℃0~30 d,测定种茎失水率、相关可溶性糖含量,运用实时荧光定量PCR分析种茎糖代谢相关基因的表达,木薯种茎海藻糖含量和失水率的相关性分析采用Pearson法。【结果】低温贮藏组种茎失水率在10、20、30 d显著低于常温贮藏组(P<0.01)。低温与常温贮藏种茎海藻糖含量随贮藏时间的延长整体呈不同程度地提升,且低温贮藏组在10、20、30 d显著低于常温贮藏组(P<0.05);蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖含量均随贮藏时间的延长整体呈下降趋势。相关性分析表明,低温贮藏组与常温贮藏组种茎海藻糖含量与种茎失水率呈强线性相关,且2个贮藏组回归方程存在显著差异,低温贮藏组相关系数低于常温贮藏组。实时荧光定量PCR分析表明,低温贮藏不同程度地降低了糖酵解相关基因表达,低温贮藏组海藻糖–6–磷酸合成酶基因(MeTPS-1)的表达量在贮藏10、20、30 d显著低于常温贮藏组(P<0.05)。【结论】低温贮藏有助于木薯种茎保水,减缓糖酵解速度,延长贮藏时间。海藻糖与木薯种茎失水胁迫呈强相关性,海藻糖含量上升有助于提升木薯种茎的保水能力。

木薯种茎整理排序装置设计与优化

为推动木薯种植机械化,提高木薯种植的效率和减轻劳动者的工作强度,设计了一种木薯种茎整理排序装置.该装置包括出种机构、整理排列机构以及取种机构,出种机构每次拨出少量种茎,整理排列机构将种茎整理后排序,取种机构逐个取出种茎.文中对各机构的组成结构和工作原理进行了详细介绍,通过Abaqus软件对种箱底板进行有限元分析,使用Isight中的多岛遗传算法对种箱底板的6个主要参数进行优化,优化后种箱底板的最大位移值比优化前减小了74.9%.通过试制物理样机,以华南9号木薯茎秆为试验对象,进行了自动取种试验.试验结果表明:能够实现从大量种茎中自动取种,取种率为83.11%,验证了木薯种茎整理排序装置的可行性,同时也为研究预切种式木薯种植机械化提供了参考.

木薯种茎参数测量及EDEM仿真参数标定

针对预切种木薯种植机排种器排种仿真缺乏种茎离散元模型问题,通过Creo建立了木薯种茎的三维模型,根据三维模型在EDEM软件中构建木薯茎秆的离散元模型,通过物理试验测量了种茎的接触参数,对测得的参数进行EDEM软件标定,以堆积角度数作为评价指标得到标定的最佳结果,并对标定的参数进行验证。结果表明:标定的木薯种茎接触参数结果和实际结果相差较小,所构建的木薯种茎离散元模型能够用于预切种木薯种植机排种仿真,可为排种器仿真优化设计提供参考。

木薯种茎离体脱水胁迫下生理生化响应研究

木薯是热带和亚热带地区重要的粮食和经济作物。木薯种茎是目前唯一的繁殖方式,然而采收后木薯种茎如何应对脱水胁迫及糖代谢基因的表达尚不清楚。本研究通过检测对照组和保水处理组的木薯种茎在采后不同时间点水分和糖分的含量变化来探究离体条件下木薯种茎内糖类发挥的作用。通过检测糖类代谢相关基因的表达来解析不同糖分间的代谢关系及离体种茎的活性状态。结果表明,在保水处理组中随着采后时间的延长,种茎中的果糖、葡萄糖和蔗糖的含量先降低后升高,而海藻糖含量变化正好相反。同时,保水处理组的果糖、葡萄糖和蔗糖的含量显著高于对照组,而海藻糖含量显著低于对照组。qPCR分析发现,严重的脱水胁迫显著地提高了糖酵解基因的表达。这些结论表明,脱水胁迫显著影响木薯茎中糖类的相互转化。推测脱水胁迫前20d通过合成海藻糖来响应脱水胁迫,在20~30d则通过分解海藻糖为木薯种茎提供必要的能量物质。同时本研究通过甘油处理提高了木薯种茎的贮藏时间,为木薯种茎的贮藏提供新的方法。

如何选留及贮藏木薯种茎

广西是木薯主产区之一。科学的选留及贮藏木薯种茎,才能为来年的生产打下良好的基础。木薯种茎的粗细和老嫩直接影响到块根的产量。一般老熟的大茎抗旱、抗寒力较强,收藏越冬的安全率也较高。所以,在收获木薯时,就要注意选留粗壮、节密、无病虫害、不受霜冻死芽的种茎贮藏过冬。当来春种植时,再选择粗大、节密、芽点新鲜、不破伤、无病虫害的主茎中下部作种,这样的种茎含养分多,生活力强,发芽率高,苗齐苗壮。种茎的贮藏方法,要视当地冬季气温的高低和霜期长短而定。无霜地区可采用露地堆放法,

干旱条件下不同种茎材料对木薯成活率及产量性状的影响

在干旱条件下,比较4种不同种茎材料对木薯成活率、农艺及产量性状的影响。结果表明:成活率(survival rate,SR)呈现SR1年生种茎(100.0%)>SR2年生种茎(92.2%)>SR60 d嫩茎(78.9%)>SR老茎头(30.0%);鲜薯和薯干产量(root yield,RY)呈现RY1年生种茎>RY60 d嫩茎>RY老茎头>RY2年生种茎;淀粉产量(starch yield,SY)呈现SY60 d嫩茎>SY1年生种茎>SY老茎头>SY2年生种茎;薯干率和鲜薯淀粉含量呈现老茎头>60 d嫩茎>2年生种茎>1年生种茎,且植株密度越小,则薯干率和鲜薯淀粉含量越高。

不同砍种方式对木薯幼苗期生长的影响

为了探讨不同砍种方式对木薯幼苗期生长的影响,为种植木薯提供科学指导。并验证环割或环剥能增加木薯苗期生根位置和生根数的假设。在沙床内种植木薯,设置直切、斜切、环剥等7种砍种方式,在12~14 d和33~35 d观测地上部重、根重、根数、长度、单位长度根重等指标。并通过专家调查法调查了各观测指标的权重,并将权重与各指标归一化后的值相乘,之后将所有指标得到的该乘积相加,得到各个砍种方式的评价系数。结果表明：各处理2次采样的各指标基本都有显著差异。环剥处理比直切增加了生根位置和生根数,但差异并不显著;木薯种茎重与各生长指标的相关分析表明,木薯种茎对12~14 d的生长影响较大;但随着木薯的生长,在33~35 d时,木薯种茎与各生长指标的相关性不显著,很可能是14 d的施肥导致的。通过专家调查法调查并计算各指标的权重,得到各种处理方式对木薯生长的评价系数大小为：环剥1 cm〉环割2 mm〉锯切〉环剥2 cm〉斜切（1~1.5 cm）〉直切〉斜切（2~3 cm）。研究中环剥1 cm的砍种方式是最优的,其在环剥处和种茎基部均有生根,符合假设。而斜切（2~3 cm）最不利于木薯生长。