摘要：水稻秸秆营养秧盘是以稻草粉、牛粪为原料,采用气动成型原理实现秧盘成型的水稻营养秧盘,具有原料易得、可降解、可自养和改良土壤理化性状等优点。为此,对水稻营养秧盘的结构进行分析,改进了水稻秸秆营养穴盘成型机的设计,探讨了水稻秸秆营养秧盘对水稻生长影响及其降解性能。在黑龙江前哨农场开展水稻秸秆营养秧盘(XS)与塑料水稻育秧盘(CK)对比田间试验,探究不同水稻育秧盘对水稻秧苗素质、水稻产量及自身降解特性的影响。试验结果表明:与塑料育秧盘(CK)相比,采用水稻秸秆营养秧盘可以提高水稻出苗率、株高、茎基宽,显著提升水稻秧苗生物量、有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒质量及产量;在保障水稻生长的同时,水稻秸秆营养秧盘降解效果明显,移栽到田间120天后,降解率达到84.79%。研究结果可为水稻秸秆营养秧盘的推广提供前提条件和理论基础。

摘要：为减轻菠萝收获人工劳动强度,设计开发了机械化收获设备,并研究了我国菠萝主产区主栽品种菠萝果的形态及力学特性。确定了主栽品种菠萝果实形态参数,单果重分布在750~2500g,果实纵径分布在14.51~18.33cm;不同品种之间存在极显著差异,果实横径分布在10.22~13.24cm,品种之间差异不大。通过拉伸抗压试验及剪切强度试验,确定菠萝果实果肉抗压强度平均值为0.32MPa,弹性模量平均值为2.62MPa;果肉剪切强度平均值为0.16MPa,果芯抗压强度平均值为0.37MPa,弹性模量平均值为3.04MPa,果芯剪切强度平均值为0.25MPa。

摘要：目前,我国菠萝采收主要依靠人工完成,劳动强度大,工作效率低。针对这一问题,基于仿生学原理创新设计了一种差速梳齿式菠萝采收机。首先,针对“巴厘”品种的菠萝进行种植模式与物理性状分析;其次,通过三维软件建模完成差速梳齿式菠萝采收机的设计,确定采摘方式主要为旋转梳齿与固定梳齿差速配合完成菠萝采摘;最后,结合理论分析试制了差速梳齿式菠萝采收机样机,并开展了田间试验。选取机器行进速度、梳齿转速和梳齿数量为影响因素,以菠萝采摘率为评价指标进行田间试验,结果表明:当机器行进速度为2m/s、梳齿转速为15r/min、梳齿数量为6个时,菠萝采摘率最高为85.4%。研究结果可为提升我国菠萝生产机械化进程、减轻菠萝采收劳动强度和提高菠萝产业经济提供技术参考与借鉴。

摘要：甘蔗健康种苗种植技术是提高单产水平和品质、降低生产成本的有效措施之一,而目前国内甘蔗种植装备不成熟,直接限制了这一技术的推广和应用。为此,以有序排列的甘蔗健康种苗双芽段蔗种为研究对象,对团队研发的2CZD-2A型半自动双芽甘蔗种植机排种性能进行优化,设计了高频电磁振动自动喂入器与仿形排种同步驱动器。利用Solid Edge ST5三维软件建模进行仿真分析,建立试验台进行多因素正交组合试验,采集数据并利用SPSS进行处理建立回归方程,运用Design Expert绘制响应曲面,分析因素之间交互作用,利用MatLab进行参数优化,最终进行田间试验验证。研究结果表明:同步驱动机构增加了排种均匀度,当带轮转速为10r/s、振动幅度为18.5mm、行进速度为0.65m/s时,排种均匀度达到94.18%,与优化结果偏差小于5%,满足设计要求;高频振动与动力源振动无干涉,验证了振动器梳理方案的可行性,可为全自动种植机的研发提供参考。

摘要：针对目前大田宽幅机械变量喷雾精准化程度低、农机车速变化对喷雾效果影响考虑不充分的问题,为了提高精准施药、施肥能效,基于3WF1000型喷杆式喷雾机,设计了一种自适应跟随车速的变量喷雾系统。该系统采用传感器实时采集农机行进速度、出水管流量与压力、药箱液位高度等信息,运用Bisector模糊控制算法优化控制策略,实现了比例阀阀门变化角度的动态控制,达到了对出水管流量精准调控的目标。为验证Bisector模糊控制算法应用于本系统的优越性,利用Matlab构建仿真模型,与PID算法、Centroid算法对比分析,Bisector模糊控制算法在调节时间、超调量、稳态误差方面均表现优越。田间试验过程中,进行了非行走设定车速、恒定车速跟随、动态车速跟随以及单位面积喷雾量试验,结果表明,3种车速运行状态,变量喷雾系统适应扰动达到稳定运行的调节耗时分别为13.4、27.6、17 s,单位面积喷雾量的最大绝对误差比率分别为1.20%、2.27%、2.87%,能够满足大田精准施药的精度要求。

摘要：水分是影响果实生长发育的重要因素,水分通过影响植株生长直接或间接来调控果实品质的形成。季节性干旱严重制约菠萝植株生长发育,但旱季灌水对菠萝产量和品质的影响尚不明确。为了探明季节性干旱期菠萝产量和品质对水分输入的响应特征,以金菠萝‘MD-2’为研究对象,在监测旱季实际降雨量的基础上,设计4个增加灌水量梯度水平(W_(1)20 mm、W_(2)50 mm、W_(3)100 mm、W_(4)150 mm)的试验,并以不灌水为对照(CK 0 mm),分析测定菠萝产量、品质指标以及糖酸组分含量。结果表明,旱季增加灌水可显著增加金菠萝果实产量、平均单果重及商品果率,其中产量最高和最低的梯度水平分别是W_(4)和CK(W_(4)比CK增加了45.56%);随旱季灌水量的增加,金菠萝果实的维生素C、可溶性固形物和可滴定酸度均逐渐减小,可溶性总糖和糖酸比呈现先增大后减少的趋势,其整体表现为W_(2)>W_(1)>CK>W_(3)>W_(4),其中W_(2)的可溶性总糖和糖酸比最高为12.94%和26.95,显著大于CK,其增幅分别为87.26%、64.6%;金菠萝果实的蔗糖含量随旱季灌水量的增加呈现一元二次曲线函数增加(PW_(3)>W_(1)>W_(2)>CK;而果糖和葡萄糖含量均随旱季灌水量的增加呈线性函数降低(PW_(2)>W_(1)>W_(3)>W_(4)。可见,旱季灌水促进金菠萝果实果糖和葡萄糖转化为蔗糖,且改变了其糖种类比例,进而改变了菠萝果实风味品质。随着旱季灌水量的增加,柠檬酸和奎宁酸含量均呈先增大后减小的一元二次函数关系(P<0.05),苹果酸含量呈极显著的线性函数增加(P<0.001),且旱季不同灌水量处理间,柠檬酸比例相对稳定均达到50%,而苹果酸比例仅在W_(4)处理时显著增大,奎宁酸比例在W_(4)处理时显著减小。综合考虑产量及果实风味品质,旱季进行灌水是非常必要的,且根据实际自然降雨量的多少,适当调整灌溉,使其总供水量保持在300 mm左右可实现雷州半岛地区菠萝果实优质高产。

摘要：针对甘蔗叶打捆作业时存在粉碎不匀、缠绕、阻塞等问题,结合甘蔗叶的物理特性,设计采用螺旋线排列结构参数可调的中垂刀+倾斜45°对称斜切刀式的中对称垂斜切式捡拾粉碎机构。利用Solidworks对其机构进行三维建模,并对该机构中的刀辊转速、离地高度、粉碎刀旋转方向及受力进行分析,通过运用有限元软件对粉碎刀进行模态应力分析,确定捡拾粉碎机构,进行样机制作。通过田间试验表明中对称垂斜切式粉碎机构,在不影响宿根生长的基础上,可实现甘蔗叶粉碎长度在≤15 cm的范围内,甘蔗叶捡拾率达到86.22%,粉碎合格率达到85.43%,工作效率达到0.16 hm^(2)/h,为甘蔗叶打捆机的优化设计提供参考。

摘要：我国北方寒地温差大,土壤温差对近红外光谱测量土壤墒情有较大影响。针对这一问题,以北方寒地土壤为研究对象,探究大范围温度胁迫下(-20~40℃)土壤的近红外光谱与土壤不同含水率之间的关系预测模型方法。选取黑龙江八一农垦大学农学院试验基地中的黑土,经烘干、过筛等操作处理后配置含水率范围在15%~50%内八种不同湿度的土壤样品,建立北方寒地土壤大范围温度胁迫下土壤的近红外光谱信息与含水率之间的定量预测模型。在全波段光谱数据的基础上,结合五种不同光谱信号预处理方法,采用BP神经网络算法、优化支持向量机算法(SVM)、高斯过程算法(GP)三种智能算法建立北方寒地土壤近红外光谱与含水率的预测模型并验证模型的效果。利用69组数据进行训练建模,BP神经网络相关参数设置为学习速率0.05,最大训练次数设置为5000,隐层单元数确定为20;SVM采用径向基函数,并利用leave-one-out cross validation确定了最佳惩罚参数为0.87,使模型预测的准确性提高;高斯过程算法内部采用马顿核。模型的定量评估采用决定系数(R^(2))和均方根误差(RMSE)。结果表明,在建立的全部BP神经网络模型中,效果最佳的为S_G-BP神经网络模型,模型的R^(2)为0.9609,RMSE为2.3797;在SVM模型中SNV-SVM模型的效果最好,模型的R^(2)为0.9911,RMSE为1.0815;在GP模型中S_G-GP模型的效果最好,模型的R^(2)为0.928,RMSE为3.2581,综上基于SNV预处理的SVM模型训练效果最优。利用剩余的35组光谱数据作为预测集验证模型性能,经模型对比分析发现基于SVM算法的预测模型效果优于其他两种算法,其中基于S_G的SVM模型效果最优,其预测模型的R^(2)和差RMSE分别为0.9921和0.7369。综合建模集与预测集的参数最终确定基于S_G的SVM模型为最佳模型。此模型可以作为大范围温度胁迫条件下(寒地)的土壤含水率有效预测方法,为设计优化适宜寒地便携式近红外土壤含水率快速测量仪提供科学依据。

摘要：为提升菠萝机械化种植能力,在分析研究现有果蔬移栽技术及菠萝种植技术的基础上,设计2ZBL-90双行菠萝种植机,能一次完成菠萝苗的施肥、旋耕、起垄、覆膜、移栽等作业工序。通过实验室测量统计分析菠萝苗形态参数,优化设计施肥关键部件以及旋耕起垄和移栽部件。试验结果表明:菠萝苗标准化后长度15~30 cm,直径10~15 cm,苗型锥角21°~30°;螺旋叶片直径100 mm、螺距60 mm、转速控制在15 r/min为宜;2ZBL-90双行菠萝种植机种植株距及深度符合种植需求,合格率均在95%以上,种苗直立状态良好,可达到种植要求。

摘要：蔗田有机肥机械化排施装置是解决甘蔗种植施肥过程中肥料结拱、排肥不均匀、降低成本的有效施肥方法之一。结合有机肥含水率、粘稠度等物理特性,通过对肥料箱与导肥槽内有机肥颗粒进行力学分析,运用Jenike理论,结合肥料颗粒静止与结拱临界条件,进行排肥机构螺旋转轴转速分析与排肥口尺寸计算,并运用SolidWorks对有机肥螺旋排肥装置进行三维建模,对关键结构部件进行受力分析,仿真分析核心连接件的强度刚度,优化排肥装置结构。同时进行样机试制,在样机导排肥机构上耦合电磁场,通过田间试验对有机肥排肥性能进行验证。试验表明:当前进速度为0.25 m/s,螺旋叶转速为1.55 r/s,电磁振动频率为45.5 Hz时,排肥连续率为86.14%,排肥箱内结拱现象降低,甘蔗机械化种植过程中有机肥排肥装置的施肥技术水平提高,对助力推动有机肥机械化施肥技术的进一步推广应用具有重要意义。