4种机械式油莎豆排种器的对比试验与分析

针对油莎豆种皮凹凸不平导致摩擦力较大、充种效果较差,在充种过程中极易堵种等问题,基于油莎豆种子物理特性,对目前我国广泛应用的机械式排种器(内充种式、指夹式、勺轮式和窝眼轮式)对油莎豆的试播进行台架试验与分析。以合格指数、漏播指数、破碎指数为评价指标,进行了单因素试验,对油莎豆的充种、携种及排种等状态重点观测分析,探究油莎豆漏播、重播及碎种等情况发生的原因。研究结果表明:随前进速度的提高,内充式排种器在充种区极易造成卡种现象;指夹式排种器在充种过程中漏播的问题较为突出;勺轮式排种器种子破碎的问题较为严重,从而对后续播种的合格率构成较大影响;窝眼轮式排种器在实际试验中种子脱离排种口时速度较大,在传送带上造成碰撞,导致油莎豆的均匀性变异系数较大。

4行气吸式马铃薯原原种精量播种机设计

马铃薯原原种的繁育最早由人工种植,其生产成本高,不利于规模化生产。基于原原种的种植农艺要求、种子物理性状和耕作种床条件等情况,进行了4行气吸式马铃薯原原种精量播种机的研究设计。通过台架和田间试验得到,该播种机的操作性能、播种精度和质量都满足种植的农艺要求,实现了马铃薯原原种机械化精量播种作业。

干旱矿区利用夏季和上年秋季土壤种子库恢复植被研究

【目的】针对西部干旱矿区实际情况,探究该地区表土资源中土壤种子库的可利用性以及制约因素,筛选出有效的利用模式,为矿区植被恢复提供理论依据和技术参考。【方法】对内蒙古自治区乌海市新星矿区周边低扰动区域的表土在上年度10月(秋季)和当年6月(夏季)进行剥离,采用覆土厚度、补种量和每日灌溉量3因素3水平的正交试验对不同季节表土中土壤种子库萌发效果影响进行研究,并结合生态和经济效益,评选出适宜干旱矿区植被恢复的技术组合。【结果】(1)10月土壤种子库萌发植物数量为(83.72±10.88)株/m^(2),物种共出现20种,6月土壤种子库萌发植物数量为(44.83±8.96)株/m^(2),物种共出现13种。秋季土壤种子库密度和物种丰富度均高于夏季土壤种子库。(2)灌溉对秋季土壤种子库萌发影响最重要,其次是覆土厚度,最后是补种。3种因素对夏季土壤种子库萌发影响程度基本相同。(3)覆土厚度因素对两组土壤种子库的植被覆盖度、群落高度物种丰富度的影响显著(P<0.05)。灌溉量对两组土壤种子库萌发植物数量、植被覆盖度和群落高度的影响显著(P<0.05)。补种因素未对两组任何相同指标产生显著影响。【结论】干旱矿区排土场植被恢复最优实施方案组合:利用秋季剥离的表土,覆土厚度2 cm,补种量50粒/m^(2),每日灌溉量2 L/m^(2)。该结论可为今后矿区植被恢复提供技术参考。

传统图像分割算法在农作物籽粒考种应用中的研究进展

传统图像分割算法以时间、空间复杂度低等优点在农作物籽粒考种领域中有着广泛的应用。对传统分割算法在农作物表型获取过程中的应用进行研究,首先阐述Otsu、分水岭、边缘检测、SLIC算法以及凹点分析算法的算法原理,对种皮颜色灰度均匀、形状不同的农作物籽粒,以“问题—方法”的模式阐述不同算法在应用中存在的问题以及相应的解决方法;接着将算法基于阈值、区域、边缘、聚类、凹点整合为五大类,对算法的分割效果、优缺点及其适用范围进行比较研究;最后,剖析农作物籽粒图像分割应用研究存在农作物种类覆盖度不够宽泛、图像分割精度不高、技术通用性不高等问题,并从算法精度提高、重叠遮挡处理等方面对未来的研究进行展望,以期为农作物籽粒考种过程中的图像分割研究提供参考。

马铃薯切块薯种取种勺设计与仿真优化

马铃薯切块播种是节约用种成本、打破薯种休眠的有效途径,针对马铃薯播种机传统圆形取种勺对切块薯种适应性较差,导致漏播率高,播种合格率低的问题,对马铃薯播种机取种勺进行了设计与仿真优化。在测定薯种力学特性参数的基础上,利用EDEM软件,选取Hertz-Mindlin接触模型,构建了切块薯种离散元模型。通过对切块薯种取种充种状态进行分析,以传统圆形取种勺为基础,设计了一种切口式马铃薯播种机取种勺,并确定了影响取种效果的主要因素。以切口圆心角、切口深度和切口个数为试验因素,以取种成功率、重种率和空种率为评价指标,开展三因素三水平虚拟仿真正交试验。正交试验结果表明:切口式取种勺取种能力明显优于传统圆形取种勺,当切口圆心角为60°,切口深度为15 mm、切口数量为3个时,其取种效果最优。利用优化后的取种勺进行切块薯种播种验证试验,结果表明:播种取种成功率为82.2%,重种率为7.1%,空种率为10.7%,相比于传统圆形种勺,其重种率降低约12个百分点,取种成功率提升约12.5个百分点。

基于机器视觉的胡麻种子自动化考种方法

[目的/意义]胡麻种子的周长、面积、长短轴和千粒重是胡麻考种过程中常用的参数,对于胡麻的育种、栽培,以及种子品质和性状的评估都具有重要的意义。[方法]针对胡麻种子自动化考种时出现的数据统计错误率高、效率低等问题,基于机器视觉研究胡麻种子的轮廓特点、探索形态特征的测量方法,针对籽粒重叠现象提出基于融合角点特征的轮廓拟合图像分割方法,设计胡麻种子自动化考种数据实时分析系统,最终实现胡麻种子自动化考种的研究。本研究在工业相机获取的胡麻种子图像上进行试验。[结果和讨论]提出的自动化考种方法对不同品种胡麻种子的统计识别准确率达97.28%,百粒种子平均处理时长69.58 ms,相较于极限腐蚀算法、基于距离变换的分水岭算法,平均计算准确率比极限腐蚀算法提升19.6%,平均运算时间低于直接使用分水岭算法所需时间。[结论]自动化考种方法具有更好的计算准确率和处理速度,能够更准确地批量获取胡麻种子的形态学特征参数,使测量误差能够保持在10%以内,可为今后胡麻考种相关工作提供技术支撑,助力相关产业发展。

新型无损检测技术对林木种子活力筛选及资源保护的应用

为提升林木种子资源质量,拯救濒危植物,提高苗木成活率和保存率,选育优良品种和保护资源多样性,围绕林木种子活力筛选展开研究。重点针对基于光学特性包括红外热成像、多光谱成像、近红外光谱等新兴光谱成像,以及基于非光学特性包括电子鼻、机器视觉等无损检测技术进行原理解析,阐述并分析不同检测技术的适用场景及优缺点。未来林木种子的新兴检测技术应面向林木资源种子的发展需求和应用场景,充分利用不同技术和算法的优势,朝着“多模态,跨尺度”方向发展,以期为中国林木资源的保护和利用提供技术支持。

正负压气吸式精量排种器设计与试验

为了更好地适配非圆小籽粒种子的播种,解决机械式排种器易伤种,对种子尺寸适应性差的问题,设计了1种正负压气吸式精量排种器。根据农艺要求对排种器整体进行了设计;同时以小麦为研究对象,通过单因素试验,分析了吸种负压、排种器转速以及投种高度3个因素对排种器性能的影响;通过响应面试验,得到了较优的参数组合:吸种负压为-3.5 kPa,排种器转速为19 r/min,投种高度为180 mm;对最优参数下精量排种器进行台架试验,结果表明,合格率为80.62%,重播率为9.22%,漏播率为10.16%。符合JB/T—10293—2013《单粒(精密)播种机技术条件》的要求。

近红外光谱分析技术在玉米品质检测中的应用研究进展

玉米是我国重要的粮食作物和动物饲料来源。为实现精准化营养和自动化加工,在玉米种植、仓储、深加工、饲用等领域,玉米的营养品质、安全指标及种子质量等备受关注。传统的化学检测方法会对样品产生破坏,耗时耗力,并且需要专业的技术人才进行操作,难以满足日益增长的玉米检测需求。近红外光谱分析技术具有检测速度快、操作简单、多组分同时分析等优点。本文主要综述近红外光谱分析技术在检测玉米的化学成分、安全指标、种子质量等方面的研究进展,旨在为近红外光谱分析技术在玉米的品质评价、种质选择等方面的检测应用提供参考。

胖大海菊花功能性风味酸乳的研制

胖大海具有清热润肺、利咽开音的作用;菊花能够清肝明目;乳酸菌具有调节肠道菌群等益生功能。本文拟通过添加食药同源原料胖大海粉和菊花粉,开发一种具有护嗓、明目功能的风味酸乳产品。采用单因素试验确定胖大海菊花复合粉添加量、白砂糖添加量、复配稳定剂添加量、发酵剂添加量及发酵时间。在此基础上利用响应面试验进行优化,以感官评价作为综合评定指标。研究结果表明,胖大海菊花复合粉的添加量为1.2%、白砂糖的添加量为6%、复配稳定剂添加量为0.08%、发酵剂的添加量为0.4%、发酵时间为7 h,在此条件下生产的胖大海菊花功能性风味酸乳感官评分相对较高,产品质地均匀一致,口感细腻,酸甜适中,品质更佳。本研究为功能性酸乳类新产品的开发提供了新思路。

四川杉木2代种子园半同胞子代测定林生长性状的遗传变异分析

种子园子代测定林是开展推进种子园向升级换代的必要途径,对杉木第2代无性系种子园半同胞子代测定林13年生生长性状进行了遗传变异分析,以为杉木3代种子园的建设提供基础数据,结果表明:子代测定林的胸径、树高和材积在家系间、区组间以及二者的交互效应均存在显著差异,胸径和材积的家系遗传力为0.279和0.250,具有开展选优的价值和潜力;且胸径变异系数显示无论是在个体间还是在家系间生长都还在持续分化的过程中。51个家系胸径、树高和材积总的平均值分别为17.18 cm、12.61 m和0.1592 m3,相比对照均值现实增益分别为3.56%、2.66%和8.00%,材积现实增益超过10%的家系数量达21个,其中材积最大的家系现实增益达到了31.43%,现实增益明显。依据材积和胸径变异系数进行的综合优良度分析显示,T71,T78,T122,T152,T106,T114和T88等24个家系综合表现优异,可作为第3代无性系种子园建园材料的主要候选。

制种油菜杂株铲齿式拔除试验台设计与试验

针对目前人工拔除油菜杂株耗时、费力的情况,设计了一种铲齿式末端执行器,并搭建了试验台,可实现机械化杂株拔除作业。基于PLC的试验台控制系统包含硬件与软件两部分,可通过触摸屏设置作业参数、显示与记录数据,实现自动化杂株拔除作业。试验表明:试验台配合铲齿式末端执行器能够顺利进行制种油菜杂株机械化、自动化拔除作业,运行可靠且满足制种油菜田农艺要求,控制系统具有操作简单、效率高、使用成本低等优点。

湖南无性系油茶品种在剑河县的试种结果分析

该次试验在贵州省黔东南州中部的剑河县引种湖南无性系油茶品种,引进4个湖南无性系油茶品种,分别是湘林1号、湘林4号、湘林27和湘林210,研究4个无性系油茶品种产量、树高和冠幅、成活率和保存率以及无性系油茶品种果实质量。结果证明,不同无性系油茶品种生长指标存在差异,湘林1号和湘林210单株产果量较高,鲜果产量高于其他油茶品种,差异有统计学意义(P<0.05);树高整体排序是湘林1号>湘林210>湘林4号>湘林27;湘林1号成活率和保存率分别是95%和90%,湘林210的成活率和保存率分别是96%和90%,均高于其他油茶品种;4个无性系油茶品种果实质量均比较可观,湘林1号和湘林210的横径、纵径指标无明显差异(P>0.05),但高于其他品种(P<0.05),湘林1号的鲜果出籽率、干籽含油率高于其他品种(P<0.05),湘林210的鲜果含油率高于其他品种(P<0.05)。由此认为,4个湖南无性系油茶品种在剑河县试种结果良好,均可适应剑河县种植环境,其中湘林1号和湘林210的种植优势更明显,可作为剑河县一带的主栽油茶品种。

紫苏籽蛋白提取工艺优化及抗疲劳活性研究

紫苏籽富含蛋白质和氨基酸,具有较高的开发价值,该研究利用单因素试验和正交试验对紫苏籽蛋白的提取工艺进行研究和优化,研究结果表明,紫苏籽蛋白的最佳提取工艺为料液比例1∶20、碱提pH 10、碱提时间20 min和碱提温度50℃,此时紫苏籽蛋白提取率最高,为54.25%。通过Design-Expert 12软件对正交试验数据进行多元回归拟合分析,获得紫苏籽蛋白提取工艺参数的回归模型为Y=53.12+0.45A+1.19B+1.39C-0.051AB+1.61AC-1.37BC-2.41A~2-0.81B~2-2.21C~2,此回归模型的P值<0.001,说明试验值与真实值之间的误差极小。此外,还对紫苏籽蛋白的抗疲劳生物活性进行了研究,结果表明适量的紫苏籽蛋白具有较好的抗疲劳活性。

基于高速摄像的玉米排种器性能测试

随着现代农业对高效、精确播种技术需求的增加,传统的排种器性能测试方法已经难以满足要求。该文基于高分辨率高速摄像机,在不干扰排种器正常工作的情况下实时捕捉和分析排种过程,通过获得排种器在高频率下的连续图像了解种子在被排出瞬间的运动轨迹和分布情况。试验结果表明,该方法可以准确地检测排种器的排种速度、排种均匀性和漏播率,为优化和改进玉米排种器设计提供了可靠的数据支持。通过该技术手段,可以大幅度提升玉米播种器的效率和质量,不仅有助于提高玉米的播种质量和效率,还可以为农业生产提供重要的技术支持和保证。

基于高光谱图像技术的罂粟种子活性无损检测

罂粟种子是否具有活性是打击非法持有毒品原植物种子等相关犯罪的主要法庭证据。为实现罂粟种子活性的快速无损检测,本研究首次采用高光谱图像技术结合种子发芽率建立罂粟种子活性的预测模型,分别采用偏最小二乘回归法(PLSR)、支持向量回归法(SVR)和极限学习机法(ELM)建立预测模型。结果表明,全波段预测时,采用ELM建立的预测模型性能最佳,R_(p)为0.9204;在使用特征波段光谱数据建立预测模型时,相较于全波段模型,在模型性能上均有所提升,其中采用ELM在连续投影算法(SPA)选取的特征波段建立的预测模型的性能最佳,R_(p)为0.9285。表明采用高光谱图像技术检测罂粟种子活性的方法可行,该方法可以无损、快速地检测罂粟种子活性,为打击非法种植毒品原植物的相关犯罪活动提供技术支持。

花椒籽蛋白的制备工艺优化及组成分析

以花椒籽蛋白提取率为评价指标,采用单因素试验和响应面试验研究4个因素(料液比、pH值、提取温度和提取时间)对花椒籽蛋白提取率的影响。通过SDS-PAGE凝胶电泳和氨基酸分析,探究花椒籽蛋白的组成。结果表明,花椒籽蛋白的最佳提取工艺条件为料液比1∶35(g/mL)、pH值9.0、提取温度45℃、提取时间3.5 h,在该条件下花椒籽蛋白提取率可达46.54%。花椒籽蛋白由6个主要亚基组成:54,31,25,18,10,9 kDa,其中31 kDa的蛋白质含量最丰富。花椒籽蛋白氨基酸种类齐全,其中Glu含量最高,达到16.37 g/100 g。此外,花椒籽蛋白中必需氨基酸、疏水性氨基酸和酸性氨基酸含量较高,分别为36.88,34.75,24.65 g/100 g。由此可知,花椒籽蛋白是一种营养价值较高的优质蛋白质资源,同时可能具备抗氧化功能。

油菜直播组合式埋茬防堵装置设计与试验

针对长江中下游地区油菜机械化种植时土壤黏重板结、前茬秸秆留茬高、残留量大,致使油菜直播机旋耕及深施肥部件易出现秸秆缠绕、壅土堵塞等问题,导致秸秆埋覆率低、种床厢面起伏不平,影响种床质量的生产现状,该研究设计了一种适用于高茬黏重稻茬田的油菜直播机组合式埋茬防堵装置。该装置主要包括埋茬弯刀和双刃旋耕刀,刀片在筒状刀轴上整体呈人字型排布,通过埋茬弯刀和双刃旋耕刀配合作业,可防止旋耕及深施肥部件秸秆缠绕和黏附堵塞,实现黏重土壤细碎、高茬秸秆埋覆和厢面平整。开展理论分析与EDEM仿真,确定了埋茬弯刀回转半径为245 mm,正切面弯折线角为27°、弯折角为125°,作业幅宽为75 mm,防堵直刀回转半径为275 mm,刃磨角为15°。田间对比试验结果表明:装有组合式埋茬防堵装置的油菜直播机在高茬黏重地表作业通过性好,未出现秸秆缠绕和黏土堵塞,厢面平整度为19.19~22.14 mm,相较于普通旋耕装置,秸秆埋覆率至少提高27.19个百分点,埋茬防堵性能良好,种床质量满足油菜直播农艺要求。研究结果可为高茬黏重工况下的种床整备装置开发提供参考。

基于深度学习的种子质量检测综述

“种优则粮丰,粮安则民安”。我国是粮食大国,为保障粮食安全,需要紧抓种子质量,健康的种子和适宜的品种可以显著提高农作物的产量和质量。因此实现快速、无损地检测种子质量的技术对于粮食生产具有重要的意义。近年来,机器视觉作为一种无损检测方法在粮食种子质检领域得到了广泛应用。通过对粮食种子图像数据进行训练,最终得到能够准确、快速识别种子外观品质的模型。重点从数据集角度出发,总结了基于深度学习算法在小麦、稻米、玉米等主要粮食种子的外观品质检测方面的研究进展,并根据这些研究存在的不足对该领域未来的研究方向进行了展望。

双螺旋振动式马铃薯供种装置离散元仿真及优化

对丘陵山区马铃薯切块种薯播种机械化程度低的问题,提出一种双螺旋振动式供种装置,通过EDEM仿真试验对切块薯在料斗内输送过程进行研究,并设计正交试验通过响应面法对切块薯振动式供种装置关键参数进行优化,提高供种速率。通过理论分析和仿真试验表明,影响切块薯物料输送效率的因素包括振动装置工作电压、单个轨道螺距以及底面倾角,其中工作电压和单个轨道螺距通过改变物料在螺旋轨道上的运动速度来调整输送速率,而底面倾角通过改变物料分散进入螺旋轨道的速度来提高。通过正交试验和响应面法,得到较优参数:工作电压200 V,单个轨道螺距186.626 mm,料斗底面倾角为5.075°时,输送速率最高为214粒/min,满足马铃薯切块薯排种器供种需求。该研究为后续丘陵山区马铃薯精量播种技术提供理论参考。