番茄钵苗移栽探出式取钵机构设计与试验

为了降低番茄钵苗移栽过程取钵机构对秧苗钵土根系的损伤,同时避免机械式钵苗移栽机构设计特殊取苗轨迹与姿态的优化难题,提出了一种可与系列移栽机构配合使用的番茄钵苗探出式取钵机构,实现取苗各关键位置机构秧针以固定角度完成探出入钵、移动送苗及收回推秧工序。根据钵苗移栽取钵过程分析与设计要求,建立了探出式取钵机构力学分析模型,并获得影响秧针扎入钵土时驱动杆受最小驱动力的因素。基于Matlab App Designer平台开发了取钵机构计算机辅助分析设计软件,获得满足番茄钵苗移栽要求的取钵机构设计参数集。采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以驱动杆斜杆夹角、钵体含水率、入钵深度为试验因素,以钵体完整率和取苗成功率为评价指标,试制样机并搭建台架实施参数组合优化及验证试验,结果表明:探出式取钵机构可有效地配合取苗机构完成各项性能工作要求,在参数组合为驱动斜杆间夹角112°、钵体含水率57.5%、入钵深度28.4 mm时作业效果最佳,钵体完整率为96.44%,取苗成功率为97.06%,满足钵苗移栽作业性能。

44份西瓜种质资源苗期耐盐性综合评价

以44份西瓜种质为试验材料,设置0(CK)和150 mmol·L^(-1)NaCl 2个处理水平,测定不同西瓜种质幼苗的15项指标。以15项指标的耐盐系数作为耐盐性评价依据,运用相关性分析、主成分分析、隶属函数值法、聚类分析等多元分析方法进行综合评价。通过主成分分析将15个单项指标转换为4个相互独立的综合指标,累计贡献率为71.10%;以耐盐系数为基础进行聚类分析,筛选出10个高度耐盐、21个中度耐盐、13个弱耐盐西瓜种质资源。采用隶属函数法进行综合评价,排名前5的种质分别是HY-91、DQ-308、W19-15、HY-73、W19-10,归为聚类分析中的第一类,属于强耐盐性品种。

蔬菜泡沫育苗盘多适应性自动叠盘装置设计与试验

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC为控制核心,利用主副传送带实现育苗盘的输送,并结合光电传感器实现育苗盘的定位,可以完成不同尺寸泡沫育苗盘的自动叠盘,设计的水平调节单元和减振单元可实现育苗盘在叠盘机构上的水平位置调节并降低叠盘过程的振动冲击。试验结果表明,育苗流水线播种环节在生产率450盘/h下,自动叠盘装置在减振弹簧线径为1.5 mm、主副传送带速度差为0.1 m/s以及电缸升降速度为0.13 m/s时,200孔穴育苗盘叠盘效果最佳,叠盘成功率为100%,叠盘错位差方差为2.32 mm^(2),同时振动检测试验中育苗盘X轴、Y轴、Z轴方向的振幅均未超过0.8 mm,更换135、160孔穴的泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100%,叠盘错位差方差分别为3.94 mm^(2)和5.98 mm^(2),说明该装置满足多适应性的要求。在此最优作业参数下,将育苗流水线播种环节生产率提升至900盘/h时,育苗盘最大振幅为0.709 mm,振幅无明显变化,说明该装置作业稳定性较好。该研究结果可为播种流水线叠盘装置提高叠盘效果和降低叠盘振动等研究提供参考。

基于YOLO v5的直播油菜激光间苗系统设计与试验

间苗是保证直播油菜增产的一项关键技术措施,为解决人工间苗劳动强度大、机械间苗不精确的问题,采用机器视觉的方式,基于深度学习算法YOLO v5平台,设计并搭建自动间苗装置。机器视觉系统评估幼苗种群的合理密植情况,间苗算法以间距和幼苗叶展为评估标准,实现控制幼苗间距和筛选优质苗的功能。选用遗传算法对间苗行进路径进行规划,相较于未规划路径可缩短最低为50%的行进距离,最终采用激光器高温烧除的方式完成间苗作业。选取油菜苗作为试验材料,间苗阈值α是划定幼苗最小间距的参数,设置不同的间苗阈值α进行试验。结果表明,间除苗的数量随着间苗阈值α的增加而增加,幼苗平均密度下降的同时种群分布趋于均匀,对间除苗的叶展长度分类统计,α为0~75 mm时,间除苗叶展长度全部在0~20 mm范围;α为75~200 mm时,间除苗叶展长度为0~40 mm,其中叶展长度为20~40 mm的最高占比约为76%;α为200~350 mm时,间除苗叶展长度在40 mm以上的幼苗开始增加,最高占比约为14%,间除苗叶展长度梯次分布证明了间苗算法具备筛选优质苗的性能。间苗执行阶段耗时占据间苗作业总耗时的90%以上,以激光走线参数L、激光器功率P、间苗距离阈值为试验因素,三因素三水平正交试验结果表明:选择合适的激光走线参数L能有效提高间苗死亡率、降低间苗误伤率和减少间苗耗时,在参数L为30 mm、P为7.5 W、α为250 mm下开展土槽台架性能验证试验,激光间苗平均死亡率为93.29%,平均误伤率为5.19%,平均总耗时为15.19 min,为开发基于机器视觉的激光自动间苗机提供了理论基础和技术支撑。

不同基肥对水稻秧苗素质的影响

研究不同基肥对水稻育苗素质的影响,通过测定水稻苗的株高、根长、茎宽、叶龄、根数、百株水稻苗鲜重、百株水稻苗干重等7项指标进行试验研究。结果表明:水稻苗生物性状比较从高到低依次排序为F3>F5>F4>F2>CK>F1。F3处理正常施肥1.2倍的水稻基肥处理效果最好。

不同育苗方式对机插秧苗素质、栽插质量及水稻产量的影响

为探明常规育苗、托盘育苗和漂浮育苗3种方式对水稻育苗及大田生长的影响,以‘南粳9108’为供试材料,比较相同播量下3种方式所育秧苗素质差异及对栽插质量、大田生长和产量的影响。结果表明:3种育苗方式成苗率在71.7%-75.0%,其中漂浮育苗最高,三者的地上部性状无显著差异,但常规育苗根系数量及长度较托盘育苗和漂浮育苗分别增加21.4%、16.1%和3.3%、9.8%;漂浮育苗的空穴率和伤秧率分别为0.39%、0.78%,栽插质量最优;漂浮育苗分蘖高峰期分蘖数较托盘育苗和常规育苗分别增加9.8%和24.0%,但单株生物量积累有所降低;漂浮育秧最终成穗数较托盘育苗、常规育苗增加7.2%和8.1%,但每穗实粒数降低4.9%、4.6%,在最终产量上三者之间无显著差异。综合来看,3种育苗方式都可育出健壮秧苗,并且栽插质量、大田生长和产量表现良好,在生产上可根据实际情况进行选择。

不同配方基质对枳容器苗生长的影响

为了筛选适宜枳砧木繁育的基质,采用红壤土、椰糠、泥炭、有机肥以不同比例配比组成23种基质用于枳容器苗培养,比较了不同基质上植株的株高、茎粗、根总长、根表面积、根直径、根体积、根尖数、地上部分鲜质量、地下部分鲜质量、地上部分干质量、地下部分干质量差异。结果表明,S15(红壤土∶椰糠∶泥炭:有机肥=7∶2∶0∶1,体积比,下同)基质能提高枳苗木的茎粗、株高和地下部分干质量,分别比CK(红壤土)高出67.40%、86.79%和82.05%;S7(椰糠∶有机肥=7∶3)基质提高了植株根总长,比CK高出51.30%;S11(椰糠∶泥炭=7∶3)基质提高了地下部分鲜质量和地上部分干质量,分别比CK高出105.48%和207.14%;S14(椰糠∶泥炭=5∶5)基质提高了枳苗木地下部分干质量,比CK高出了74.35%。结合考虑成本,筛选S15(红壤土∶椰糠∶泥炭∶有机肥=7∶2∶0∶1)基质为枳容器苗繁育的最适基质。

轻简化栽培稻田杂草发生趋势与防控技术

随着水稻轻简化栽培技术的应用与推广,东北稻区、西北稻区、长江流域稻区和华南稻区等水稻主产区的杂草种群演替加快,稗草、千金子和马唐等恶性杂草频繁发生,杂草抗药性水平上升迅速。若杂草防控不及时、不彻底,极易对水稻生产构成严重威胁。为此,对水稻直播、机插和抛秧等轻简化栽培稻田杂草的草相特征、发展趋势和防除方法等进行了概述,以期为制定合理、高效的轻简化栽培稻田杂草综合防控技术、水稻用农药减量增效除草方案,延缓杂草抗药性产生与发展提供借鉴。

可调倾角编程式多功能取苗试验台设计与试验

针对现有取苗试验台不能满足多种型号钵盘和取苗机构进行取苗试验的需求,设计了一种由多个步进电机驱动、可调取苗机构倾角、可编程控制系统的多功能取苗试验台。该试验台通过调节取苗机构安装支架的位姿、改变钵盘驱动鼠笼钢丝间距以及所在圆周直径,可以适应不同型号钵盘和满足多种取苗机构的试验要求;通过编写控制器程序可控制3个步进电机联动并实现送苗装置的横、纵向送苗与取苗机构取苗进程相匹配。在三维软件中对试验台进行了建模、装配和虚拟仿真,在加工制造的物理样机上进行了2种型号钵盘和3种取苗机构的取苗试验。3次试验结果表明:在此试验台上能够顺利完成取苗试验,证明该试验台满足多种型号钵盘和多种类型取苗机构的试验需求。

甘薯苗期黑斑病对薯苗生长的影响及药剂浸种对黑斑病的防治效果

为明确甘薯苗期黑斑病对薯苗生长的影响及25%肟菌·异菌脲悬浮剂浸种的防治效果,通过人工接菌和药液浸种试验,对各处理的种薯发芽、生长、产苗量及薯苗带菌率进行了调查。结果表明,种薯或基质带菌育苗,种薯发芽数与未接菌处理相比没有显著差异;不同浓度25%肟菌·异菌脲悬浮剂浸种对种薯发芽数也未见显著影响。与未接菌处理相比,种薯带菌和育苗基质带菌处理未药剂浸种时产苗量分别减少43.97%和59.82%。使用25%肟菌·异菌脲悬浮剂500 mg/L浸种时,种薯和基质带菌试验中千克种薯产苗分别为74.12株和69.56株,苗床接菌试验中产苗分别为126.92株和85.31株,均显著高于未药剂浸种的处理。调查发现,种薯或苗床带菌会使萌发的嫩芽受黑斑病菌感染,引起死苗、生长停滞和薯苗带菌,是产苗量减少的主要原因。25%肟菌·异菌脲悬浮剂浸种可减少薯苗发病,增加产苗量。

水杨酸对盐胁迫下苦瓜种子萌发及幼苗生长的影响

为探究水杨酸(SA)对苦瓜盐害的缓解作用,以苦瓜品种良苦1号为试材,采用拌种和叶面喷施的方法,研究不同浓度(0.001、0.01、0.1、1.0 mmol·L^(-1))SA处理对150 mmol·L^(-1) NaCl胁迫下苦瓜种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,0.01 mmol·L^(-1) SA处理显著提高了盐胁迫下苦瓜种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数及幼苗的株高、叶面积、根长、鲜质量、干质量。0.1 mmol·L^(-1)SA处理显著提高了苦瓜种子的发芽率、发芽势及幼苗的叶面积、鲜质量、干质量,对种子的发芽指数、活力指数及幼苗的株高、根长无显著影响。0.01 mmol·L^(-1) SA处理显著提高了苦瓜幼苗抗氧化酶(SOD、POD、CAT)的活性及脯氨酸、可溶性糖的含量,显著降低了丙二醛的含量。0.1 mmol·L^(-1)SA处理显著提高了苦瓜幼苗POD的活性及脯氨酸、可溶性糖的含量,对SOD、CAT的活性及丙二醛的含量无显著影响。综上,施用一定浓度外源SA对苦瓜盐害具有缓解作用,0.01 mmol·L^(-1)SA处理是缓解苦瓜盐害的最佳方案。

花生秧青贮对肉羊生长性能、养分表观消化率及经济效益的影响

试验旨在研究花生秧青贮对肉羊生长性能、养分表观消化率及经济效益的影响。试验选择60只体重相近、体况良好的肉羊,随机分为4组,每组15个重复,每个重复1只羊。对照组肉羊饲喂全株玉米青贮饲粮,试验1组使用20%的花生秧青贮替代全株玉米青贮,试验2组使用40%的花生秧青贮替代全株玉米青贮,试验3组使用80%的花生秧青贮替代全株玉米青贮。试验期60 d。结果表明,各花生秧青贮组肉羊的料重比显著低于对照组(P<0.05),平均日增重显著高于对照组(P<0.05)。试验2组和试验3组肉羊对粗蛋白和中性洗涤纤维的表观消化率显著高于对照组(P<0.05)。试验2组和试验3组肉羊血清中总蛋白水平显著高于对照组(P<0.05),尿素氮和甘油三酯水平及谷丙转氨酶活性显著低于对照组(P<0.05)。各花生秧青贮组养殖的利润均高于对照组,且随着花生秧青贮用量的增大呈上升趋势。研究表明,花生秧青贮可以提高肉羊的生长性能及养分表观消化率,改善血清生化指标,提高养殖利润。综合考虑,肉羊养殖中使用40%~80%的花生秧青贮比较适宜。

烟草钵苗双盘对称交错式自动取苗装置设计与试验

为解决烟草半移栽作业用工量大、效益低等问题,设计一种对称交错式自动取苗装置。首先,阐述该自动取苗装置对两盘钵苗进行交错式取苗的原理,建立取投苗作业过程中的动力学和运动学模型。然后,对送盘装置、取投苗装置和自动控制系统等取苗装置关键部件进行结构设计,分析关键部件的作业过程,结合实际需求完成关键元器件的选型。最后,在已有移栽机动力底盘的基础上试制2ZY-1型烟草移栽机样机,以60天苗龄的烟草钵苗为作业对象进行田间取投苗性能试验。试验结果表明,在自动取投苗速度为20株/min时,取苗成功率为89.63%,投苗成功率为97.20%,伤苗率为3.59%。

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。

不同培育方式对橡胶树实生苗生理指标、养分及长势的影响

橡胶树(Hevea brasiliensis)种子催芽生长一般使用沙床培育,沙子是不可再生资源,为了选择一种适合橡胶树种子培育方式来替代对沙子的依赖,该研究通过水培、悬空培育和传统的沙培比较橡胶树实生苗第1蓬叶稳定时,苗木的生长势、生理指标及养分含量。结果表明,水培实生苗地上部株高、茎粗、叶面积的长势最佳,壮苗指数和生物量的含量最高,但其根太长,根相对较细。水培的叶、茎、根的可溶性糖、丙二醛、游离脯氨酸、超氧化物歧化酶的含量均较低;水培和悬空培育的叶片和茎的叶绿素、类胡萝卜素及根系活力的含量没有显著性差异,均高于沙培。水培的叶、茎、根中的氮和磷含量最低,沙培的最高;而水培实生苗根和茎中钾的含量较高,叶片中含量与悬空培育、沙培均没有显著性差异;悬空培育在叶、茎、根中钾的含量最低。水培促进了苗木的生长,降低干旱胁迫,提高养分利用率,但后续还需调控根系,建设良好根团。悬空培育的苗木长势较弱,还需进一步完善方法。

2BP-2000型水稻育秧播种机分盘装置研制

针对现有育秧播种机分盘装置生产效率较低、高速作业时易出现卡盘和秧盘输送不连续等问题,该研究设计了一种生产效率不低于2000盘/h的机械气动式自动分盘装置,可快速、准确完成分盘和供盘,适配2BP-2000型水稻育秧播种机高速播种。阐述了分盘装置的基本结构和工作原理,开展分盘、接盘过程分析,确定装置稳定分盘、接盘作业的关键机构与工作参数。分盘稳定性试验结果表明,生产率为1600~2000盘/h时,分盘稳定性不低于98.67%。开展以层叠秧盘数、生产率和秧盘质量为试验因素,以接盘成功率为试验指标的三因素三水平正交旋转组合试验,得到影响接盘成功率的因素主次关系为生产率、层叠秧盘数、秧盘质量,其中生产率、层叠秧盘数对接盘成功率影响显著(P<0.05),秧盘质量对接盘成功率影响不显著(P≥0.05),表明分盘装置对不同质量的秧盘适应性较好,其最优参数组合为:生产率2000盘/h、层叠秧盘数6盘/层、秧盘质量750 g/盘,该条件下分盘装置的接盘成功率均值为98.43%,与预测值仅相差0.29个百分点。研究结果对提高水稻硬盘育秧播种机械化水平具有实用价值。

菌草穴盘苗取投苗装置设计与试验分析

目前菌草穴盘苗移栽过程中缺乏自动取投苗装置,通过分析取投苗装置的工作原理,建立运动学模型并优化结构参数,研发一种六杆式取投苗装置。根据菌草穴盘苗钵体的抗压力学特性、取投苗装置的基本约束与空间约束,优化分析得到各杆件的结构参数,建立虚拟样机得到仿真轨迹和运动学参数。进一步研制样机,结合高速摄像技术获取取投苗装置的实际运动轨迹,对比两种轨迹的一致程度,验证装置设计的合理性。以取投“绿洲一号”菌草穴盘苗为例,将主动杆转速、送苗装置倾斜角以及钵体含水率作为试验因素,取苗成功率、投苗成功率作为响应指标,开展三因素三水平正交试验。试验结果表明,在主动杆转速为30 r/min、钵体含水率为60%、送苗装置倾斜角为50°时,取投苗的效果最优。重复试验表明,在最优因素水平下,取苗成功率与投苗成功率分别为95.31%和93.4%。

大豆种质资源苗期耐盐性鉴定评价与筛选

土壤盐渍化严重影响大豆品质与产量,筛选耐盐大豆资源对开展盐碱地综合利用意义重大。为建立大豆苗期耐盐鉴定评价体系,设置淡水和NaCl含量为0.9%~1.8%的10个等差梯度,以蛭石为培养基质,大豆2片真叶始现时开始盐处理。结果表明, 1.2%盐处理16 d时,不同大豆种质资源耐盐等级四分位差值最大,是大豆苗期耐盐鉴定评价的最适条件。利用大豆苗期耐盐鉴定评价体系对来自国内外的504份大豆种质资源进行苗期耐盐性鉴定评价,耐盐等级为1级、2级、3级、4级、5级的大豆资源依次为46份、146份、157份、79份、76份。利用GmSALT3基因的分子标记对1级耐盐资源进行检测,其中40份(86.96%)大豆材料扩增结果与GmSALT3基因的分子标记结果相符合。为分析大豆苗期鉴定过程中盐胁迫浓度的变化趋势,确立了土壤含盐量(Y,%)与电导率(X,mScm^(–1))的回归方程:Y=0.278X–0.0618,预测精准度在95%以上。测定统计了从盐处理开始至调查结束时的培养基质含盐量变化趋势,培养基质含盐量基本维持在13 mS cm^(–1)左右。本研究为大豆苗期规模化耐盐性鉴定和培育耐盐新种质提供了技术体系和基础材料。

钵苗移栽机取苗装置的设计与试验

设计了一种钵苗移栽机取苗装置,并对夹苗和松苗两种状态下的末端执行器进行运动仿真,从而选择合适行程的气缸或推杆作为原动件。选用凸轮机构用于顶苗,根据凸轮各阶段工作规律设计出合理的轮廓线,利用仿真验证出满足设计要求。试验结果表明:设计的取苗装置未取出率平均值为8.22%,取苗成功率平均值为91.78%,达到了设计目标。

应用靶向代谢组学技术分析白牛槭叶片不同呈色期类黄酮化合物的差异

为深入研究白牛槭(Acer mandshuricum Maxim.)5个呈色期(绿叶期、黄绿叶期、黄叶期、黄红叶期、红叶期)类黄酮化合物积累的变化,利用靶向代谢组学技术分析了白牛槭叶片呈色期类黄酮化合物的差异代谢物种类及质量分数。结果表明:绿叶期、黄绿叶期、黄叶期、黄红叶期、红叶期5个时期叶片中分别检测出36、41、40、48、46种代谢物,囊括了黄酮类及花青素类两大类。质量分数大于1μg·g^(-1)的代谢物包含黄酮类化合物6种、矢车菊素6种、原花青素4种、飞燕草素2种、天竺葵色素1种、芍药花色素1种。随着叶色变红,矢车菊素-3-O-葡萄糖苷质量分数显著升高,其他矢车菊素、天竺葵色素、芍药色素、飞燕草色素也逐渐升高。矢车菊素、天竺葵色素、芍药色素、飞燕草色素在白牛槭叶色变红过程中起到重要作用,其中,矢车菊素是白牛槭叶色变红的决定性因素。