固定道小麦免少耕播种机设计与试验

为了减少农机作业对农田土壤的压实,改善作物生长环境,加强农机与农艺融合,该文结合固定道和保护性耕作技术要求,开发了固定道小麦免少耕播种机,设计了一种楔刀型开沟器与“Y”型、“L”型刀具相结合的防堵开沟装置,并确定了“Y”型、“L”型刀具等关键部件的参数,田间对比试验表明,所设计的固定道小麦免少耕播种机通过性能良好,各项指标满足免耕播种机设计要求。固定道模式下机具各项性能指标均略优于非固定道,种、肥深度合格率均达到84%以上,且一致性好,种肥间距加大5 mm,合格率达到85.2%,有效减少了烧种现象。固定道免少耕作业实施2年后,与非固定道作业模式相比,作业油耗降低22.01%,节油效果显著。因此,固定道免少耕播种技术能够提高播种质量,降低作业功耗。另外,随着中国土地流转政策地推进,研究成果将对土地规模化种植、高效化管理具有一定指导意义。     

氮肥运筹对宁冬11号地上部干物质积累运转及产量的影响

采用随机区组设计,研究不同氮素水平下“宁冬11号”地上器官光合产物积累、运转及对产量的影响。结果表明,小麦叶片、茎鞘、穗部光合产物积累量均随氮素水平的不同而存在差异。地上部总干物质积累量均在成熟期达到最大值,表现为N4>N3>N2>N1（N1、N2、N3、N4分别表示施氮量为90、180、270、360 kg/hm,下同）,但籽粒产量表现为N3>N4>N2>N1,主要是由于N4处理无效分蘖增加,群体密度增大,田间通风透光性降低及田间水分供应不足,结实率降低、穗粒数减少造成收获指数降低所致。N1、N2处理由于收获穗不足而导致产量不高。进一步分析表明,籽粒产量的最终形成是由花前干物质积累量、运转率和花后干物质积累量共同作用的结果。增加氮肥施用量能延长绿叶功能期、增加灌浆时间,有利于光合产物的形成,但过量施氮使小麦成熟期推迟6 d,这对宁夏引黄灌区冬麦后复种和种植业结构调整及增加农民收入十分不利。因此,宁夏引黄灌区冬小麦生产中中高肥力田块氮肥用量以270 kg/hm为宜。     

宁夏干旱区豌豆地方老品种鉴定分析

2012 — 2014年,对宁夏干旱区豌豆地方老品种资源进行了收集、保存,同时对农艺性状、产量性状及抗逆性进行了鉴定评价。结果表明,鉴定品种均属中早熟品种、蔓生性、无限结荚、白色圆粒为主,均属多荚,以3粒荚较多;来自盐池县的材料以小粒型品种为主、其它各县以中粒型品种为主。产量以彭阳县最高,为3 334.50 kg/hm2;其次是同心县、原州区,分别为3 166.05、3 106.65 kg/hm2;海原县最低,为2 430.90 kg/hm2。聚类分析认为,总体上可以分为两大类型,第一类型为盐池县和海原县,表现特征是籽粒百粒重较小,产量较低,以小粒型品种为主;第二类型为同心县、彭阳县、原州区、西吉县、隆德县,表现特征是百粒重较高,产量较高,以中粒型品种为主。     

宁夏干旱区豌豆地方老品种鉴定分析

2012—2014年,对宁夏干旱区豌豆地方老品种资源进行了收集、保存,同时对农艺性状、产量性状及抗逆性进行了鉴定评价。结果表明,鉴定品种均属中早熟品种、蔓生性、无限结荚、白色圆粒为主,均属多荚,以3粒荚较多;来自盐池县的材料以小粒型品种为主、其它各县以中粒型品种为主。产量以彭阳县最高,为3 334.50 kg/hm~2;其次是同心县、原州区,分别为3 166.05、3 106.65 kg/hm~2;海原县最低,为2 430.90kg/hm~2。聚类分析认为,总体上可以分为两大类型,第一类型为盐池县和海原县,表现特征是籽粒百粒重较小,产量较低,以小粒型品种为主;第二类型为同心县、彭阳县、原州区、西吉县、隆德县,表现特征是百粒重较高,产量较高,以中粒型品种为主。     

基于离散元的微型马铃薯仿真参数标定

为系统全面地研究微型马铃薯种子离散元仿真物性参数,根据其物料特征创建微型薯模型,以此为基础建立微型薯离散元参数获取模型。利用试验测定及仿真模拟相结合的方法对微型薯颗粒离散元参数进行标定和校准,即以先后建立碰撞恢复系数测定模型、微型薯-钢板摩擦因数测定模型、微型薯颗粒间摩擦因数测定模型的方法,在EDEM中建立仿真试验模型并以所标定的相应离散元仿真参数为自变量,以仿真模型所测定的因素为评价指标,通过在仿真模型中改变自变量获取相应的评价指标值,建立曲线拟合方程,将真实试验模型中对各因素所测定的值作为仿真目标值代入拟合方程中得到微型薯离散元仿真参数并进行了仿真试验验证。求得微型薯种子离散元仿真参数:微型薯-钢板碰撞恢复系数为0.523,微型薯颗粒间碰撞恢复系数为0.478,微型薯-钢板静摩擦因数为0.644,微型薯-钢板滚动摩擦因数为0.022 1,微型薯颗粒间静摩擦因数为0.325,微型薯颗粒间滚动摩擦因数为0.030 0。对标定后的微型薯离散元物性参数进行仿真验证试验,结果表明标定后的微型薯仿真颗粒堆积角以及种子分布情况与真实试验条件相吻合,为微型薯相关播种机具设计和优化提供了理论依据。     

腔盘式精量穴施肥装置设计与试验

施肥方式粗放是造成我国肥料利用率低的主要原因之一,与条状施肥相比,穴式施肥可有效提高肥料利用率,但目前尚缺乏成熟的穴式施肥装备。为此,本文设计一种用于颗粒状肥料穴式施用的腔盘式精量穴施肥装置,通过理论分析确定了装置的主要结构和工作参数,并探讨了肥腔形状(圆弧型、直线型-钝角、直线型-锐角和抛物线型)对肥料运动的影响。运用离散元法(EDEM)对不同结构和作业参数下排肥盘充肥性能和肥群运动进行了仿真分析,结果表明:肥腔形状、作业速度和施肥量对各穴排肥量变异系数均有显著影响,随作业速度的增大和施肥量的减少,变异系数增大,且圆弧型肥腔排肥稳定性最好;作业速度和肥腔形状对肥料扰动系数有显著影响,排肥盘经过箱体的时间及其对肥料扰动的形式和大小是影响排肥量稳定性的主要原因。在作业速度7 km/h,排肥量300 kg/hm2的条件下对4种排肥盘进行台架试验,结果表明圆弧型肥腔性能最优,排肥量合格率为94%,各穴排肥量变异系数为6.47%,与仿真结果呈现相同规律,且满足排肥要求。     

腔盘式精量穴施肥装置设计与试验

施肥方式粗放是造成我国肥料利用率低的主要原因之一。与条状施肥相比,穴式施肥可有效提高肥料利用率。本文设计一种用于颗粒状肥料穴式施用的腔盘式精量穴施肥装置,通过理论分析确定了装置的主要结构和工作参数,并探讨了肥腔形状(圆弧型、直线型-钝角、直线型-锐角和抛物线型)对肥料运动的影响。运用离散元法(EDEM)对不同结构和作业参数下的排肥盘充肥性能和肥群运动进行了仿真分析,结果表明:肥腔形状、前进速度和施肥量对各穴排肥量变异系数均有显著影响,随前进速度的增大和施肥量的减少,变异系数增大,且圆弧型肥腔排肥稳定性最好;前进速度和肥腔形状对肥料扰动度有显著影响,排肥盘经过箱体的时间及其对肥料扰动的形式和扰动量是影响排肥量稳定性的主要原因。在前进速度7 km/h、排肥量300 kg/hm~2的条件下,对4种排肥盘进行台架试验,结果表明,圆弧型肥腔性能最优,排肥量合格率为94%,各穴排肥量变异系数为6.5%,与仿真结果呈现相同规律,且满足作业排肥要求。     

耦合CFD-DEM的气力式种肥穴施装置投肥路径分析与试验

穴施肥装置气力投肥过程要求气流将肥团从肥腔中全部清出并尽量减小肥料在土壤中的分布长度,为明确不同投肥路径下投肥机构内流场分布及其对肥团运动的影响,该文运用CFD-DEM耦合方法,根据出肥管与肥盘接触面的不同,对比分析了不同入口风速（4、6和8 m/s）下侧投肥和底投肥2种投肥路径下机构内流场和颗粒的运动特性,结果表明：当肥腔与进气端面接触面积较小时,肥腔内气流流速和颗粒扰动过大,出现颗粒“倒流”现象;随接触面积增大,肥腔内气流流速和颗粒扰动逐渐减小,投肥趋于稳定;当入口风速较小时,2种投肥路径投肥性能均相对较差;随入口风速增大,两者清肥率和肥料成团性能均明显提高,当入口风速达到8 m/s时,底投肥方式清肥性能优于侧投肥方式,而肥料成穴性能却低于后者。室内台架试验表明其投肥性能指标的变化规律与仿真试验相吻合,且入口风速达到8 m/s时,侧投肥方式的清肥率和肥料分布长度分别为85.5%和9.9 cm,底投肥方式分别为87.1%和11.4 cm。仿真和台架试验结果为后续投肥路径的设计和优化提供了理论依据。     

基于遗传算法和阈值滤噪的玉米根茬行图像分割

作物行的识别是农业机械视觉导航系统的一项重要研究内容,针对华北一年两熟区玉米利用联合收获机留茬收获后,农田原始图像中背景目标多(行间秸秆、裸露地表等),且背景目标与玉米根茬颜色接近,难以实现玉米根茬行准确快速分割的问题,该文采用RGB颜色空间,以根茬顶端切口为目标,提出了一种基于遗传算法和阈值滤噪的玉米根茬行图像分割方法。首先,为了降低图像分割难度,选取图像中间位置包含一条完整玉米根茬行的矩形区域作为感兴趣区域(region of interest,ROI);然后,利用经过遗传算法优化得到的灰度化算子对ROI进行灰度化,采用单阈值法分割ROI;最后,通过形态学腐蚀处理去除孤立点、毛刺等误分割情况,同时利用基于连通域面积阈值和偏距阈值的滤噪方法滤除根茬行两侧噪声,实现玉米根茬行的有效分割。为评价该分割方法,利用从农业部河北北部耕地保育农业科学观测实验站采集到的200幅玉米根茬行图像进行试验。结果表明:该方法能够较好的适应晴天光照条件变化,从含有裸露地表、玉米行间秸秆等复杂背景下,准确快速地分割出玉米根茬行,平均相对目标面积误差率为24.68%,处理一幅1280像素×1 024像素的彩色图像平均耗时为0.16 s,具有较好的鲁棒性、实时性和准确性。研究结果验证了基于遗传算法和阈值滤噪方法实现玉米利用联合收获机留茬收获后根茬行图像分割的可行性,并为玉米根茬行直线检测提供良好的基础。     

宁夏灵武市郝家桥镇农田土壤盐分含量的空间分布特点

采集了宁夏灵武郝家桥镇四个剖面的土壤样品进行分析,研究该地区农田土壤全盐及分盐的空间分布特点。结果表明：电导法、烘干残渣法、离子求和法所得结果相关性较好;该地区农田土壤在不同地点,不同层次间变化显著,并且土壤盐分随深度增加而下降;不同地点同一层次间土壤盐分含量不一致;该采样区水溶性盐以硫酸盐为主。