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秸秆土壤旋耕机交互下秸秆位移与埋覆效果研究

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农业机械学报 2022年第7期53卷 23-29页

作者：徐高明丁启朔汪小旵梁磊何瑞银陈信信南京农业大学工学院南京210031 江苏省智能化农业装备重点实验室南京210031 江苏大学农业工程学院镇江212013

分析秸秆土壤机具之间的交互关系,明确秸秆运动规律及分布效果,对秸秆管理及耕作机械优化设计具有重要的作用。为探究秸秆土壤旋耕机交互下的关键作业参数对秸秆位移和埋覆效果的影响,利用Design-Expert软件,根据BoxBehnken试验原理进... 详细信息

分析秸秆土壤机具之间的交互关系,明确秸秆运动规律及分布效果,对秸秆管理及耕作机械优化设计具有重要的作用。为探究秸秆土壤旋耕机交互下的关键作业参数对秸秆位移和埋覆效果的影响,利用Design-Expert软件,根据BoxBehnken试验原理进行了室内土槽试验。以旋耕埋草作业中的秸秆长度、耕作深度、刀轴转速为影响因素,以秸秆位移和埋覆率为指标进行三因素三水平的二次回归正交试验。通过建立响应面数学模型,分析了各因素对旋耕埋草效果的影响。试验结果表明:影响秸秆埋覆率和位移的主次顺序为耕作深度、秸秆长度、刀轴转速;秸秆长度与耕作深度交互作用对秸秆埋覆率和位移影响显著,其余参数交互作用不显著。多目标优化结果表明:当秸秆长度为5 cm、耕作深度为14.99 cm、刀轴转速为320 r/min时,埋草效果最优,其对应指标秸秆埋覆率与位移分别为95.5%和27.6 cm。利用优化后的参数进行试验验证,秸秆埋覆率与位移分别为93.3%和28.1 cm。研究结果可为旋耕埋草作业参数调整提供参考,为秸秆土壤机具交互机理研究提供理论支撑。

关键词：旋耕埋草秸秆土壤旋耕机埋覆率秸秆位移作业参数正交试验

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稻茬麦根系构型可视化与三向分型维研究

农业机械学报 2015年第3期46卷 328-335页

作者：陈信信丁启朔李毅念丁为民田永超南京农业大学江苏省智能化农业装备重点实验室南京210031 南京农业大学国家信息农业工程技术中心南京210095

提出一种根系可视化分析方法用于定量稻茬田环境的小麦根系构型。使用根系构型数字化仪测试稻茬麦苗期根系构型,将所测数据导入Pro/E平台进行根系构型的3-D重构,然后对可视化根系进行3向平面投影,计算小麦根系在不同平面的分形维数与分... 详细信息

提出一种根系可视化分析方法用于定量稻茬田环境的小麦根系构型。使用根系构型数字化仪测试稻茬麦苗期根系构型,将所测数据导入Pro/E平台进行根系构型的3-D重构,然后对可视化根系进行3向平面投影,计算小麦根系在不同平面的分形维数与分形丰度。结果表明,该方法可以真实反映出田间稻茬麦根系构型的动态变化状况,而根系分形维数与分形丰度随时间逐步递增,正视图面的分形维数和分形丰度总大于左视图面。从播后第98天开始,俯视图面的根系构型分形维数与分形丰度出现突增。在3个投影面上稻茬麦根系的分形维数与分形丰度都高度相关,二者与根总长也存在一定的相关关系。

关键词：稻茬麦根系 3-D构型根系可视化三向分型维

长江下游稻麦轮作区机收对土壤扰动的影响特征

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南京农业大学学报 2020年第1期43卷 186-193页

作者：梁磊陈信信孙克润何瑞银汪小旵丁启朔南京农业大学工学院/江苏省智能化农业装备重点实验室江苏南京210031 江苏银华春翔机械制造有限公司江苏连云港222000

[目的]本文旨在获取长江下游稻麦轮作区水稻与小麦机收环节的土壤扰动信息,评价该区在全程机械化条件下各机械化作业环节对土壤系统的影响。[方法]于该区连续开展3个作物季的田间调查,结合贯入阻力和微地貌测试,同时辅以取样法监测土壤... 详细信息

[目的]本文旨在获取长江下游稻麦轮作区水稻与小麦机收环节的土壤扰动信息,评价该区在全程机械化条件下各机械化作业环节对土壤系统的影响。[方法]于该区连续开展3个作物季的田间调查,结合贯入阻力和微地貌测试,同时辅以取样法监测土壤含水率及容重。[结果]综合微地貌测试仪、土壤紧实度仪及土壤取样等方法获得的多维度土壤物理指标能够准确反映出中小型稻麦联合收割机对土壤的影响。水稻机收环节的微地貌破坏严重,麦收环节机械对土壤的破坏显著降低。收割机并不造成耕作层土壤容重显著变化,表明稻作制的机械-土壤关系特殊。基于多季、不同作物及不同土层数据的统计分析进一步表明,在该区开展农机安全生产的土壤含水率上限为35%,土壤紧实度下限为1 MPa。履带式中小型收割机造成的土壤压实面积比最低(40%),微地貌破坏能够影响全耕层,因此现有的机械设计准则需要针对稻麦轮作制的区域农业特点进一步修订。[结论]本文组装设计的土壤扰动区域调查方法可为农业智能化农情信息装备的研发提供借鉴,所得的机收土壤扰动结果也可为土壤质量精准管理提供参考。

关键词：土壤扰动稻麦轮作贯入阻力微地貌

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南方稻麦轮作系统下小麦根系的三维分形特征

中国农业科学 2017年第3期50卷 451-460页

作者：陈信信丁启朔李毅念薛金林何瑞银南京农业大学工学院南京农业大学江苏省智能化农业装备重点实验室

【目的】根构型直接影响作物的水肥吸收,而定量根构型的相关指标多局限于二维分析,缺乏有效的3D分析指标。论文探讨计算分析根构型3D特征的指标与操作方法,用于定量稻麦轮作制不同耕作方式对小麦根构型的影响。【方法】使用自制的根构... 详细信息

【目的】根构型直接影响作物的水肥吸收,而定量根构型的相关指标多局限于二维分析,缺乏有效的3D分析指标。论文探讨计算分析根构型3D特征的指标与操作方法,用于定量稻麦轮作制不同耕作方式对小麦根构型的影响。【方法】使用自制的根构型数字化仪,测取田间小麦根系的真实空间拓扑数据,获得根系构型的空间坐标。然后运用Matlab编程实现小麦根构型拓扑数据的虚拟重构,令虚拟根系再现实体根系的空间拓扑。结合分形理论与软件的计算分析功能对虚拟根构型进行分形维计算,分别获取3D分形维数、3D分形丰度、2D分形维数、2D平面分形丰度和单株总根长5个特征指标,以此表达小麦根构型在不同年度、不同耕作方式处理下的时空动态。同时建立不同年度及耕作处理下单株总根长动态与根构型3D分形维数、3D分形丰度、2D分形维数、2D平面分形丰度间的相关关系。【结果】研究发现随着作物生长期的变化,不同年份及不同耕作处理下的小麦根构型指标都表现出稳定增长的趋势。不同之处在于2010—2011年度的小麦根构型指标平稳增长,而2011—2012年度的根系生长速率变化较为剧烈。对比两个年度间的小麦根构型指标发现,免耕和旋耕两种耕作方式对小麦根构型的影响效果相反,在2010—2011年度,旋耕处理方式下的根系指标优于免耕处理方式,而在2011—2012年度,免耕处理方式下的根构型指标表现更优。对于作物生长前期(0—98 d)而言,年度变化引起的根构型指标差异显著大于耕作处理引起的差异,在作物生长后期(98—112 d),年度变化和耕作处理方式对小麦根构型指标的影响较为相近。对比小麦根构型的3D分形维指标和平面分形维指标发现,3D分形维明显区别于平面分形维,这表明根系的三维分形是根构型的必要分析指标。在不同的年度与耕作措施下,单株小麦的总根长与3D分形维数、3D分形丰度、2D分形维数、2D分形丰度都满足指数模型,且显著相关,说明年度因素和耕作措施仅是影响模型的常量参数项。【结论】由计算机软硬件结合分形理论构建的田间小麦根构型的可视化和定量化分析手段是实现小麦根构型精确分析的保证,该分析过程真实再现了田间小麦根构型的时空动态。3D分形指标可以准确定量作物根构型真实的时空动态,在进行根系生长策略的选择及根土关系优化时需要考虑到田间作物根系的实际生长条件和耕作制度。

关键词：稻茬麦根系根构型可视化 3D分形维平面分形维根长动态

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稻茬麦根系构型的定向分型分析

应用生态学报 2015年第6期26卷 1711-1717页

作者：陈信信丁启朔李毅念薛金林陆明洲邱威南京农业大学工学院/江苏省智能化农业装备重点实验室南京210031

为探索稻茬麦根构型的方向性,使用田间数字化仪实现稻茬麦根系的数值化,将根系数据导入Pro-E重构出根系的空间状态图,然后将根构型每隔10°进行各向投影,计算根系构型在18个维度的分形维数与分形丰度.结果表明:小麦苗期根构型在各维度... 详细信息

为探索稻茬麦根构型的方向性,使用田间数字化仪实现稻茬麦根系的数值化,将根系数据导入Pro-E重构出根系的空间状态图,然后将根构型每隔10°进行各向投影,计算根系构型在18个维度的分形维数与分形丰度.结果表明:小麦苗期根构型在各维度的分形特征具有较强的规律性,表明根系在土体中的分布具有明显的方向性.在苗期到返青期,根构型在18个维度的分形指标波动性大,表明这一时期内根系生长处于持续的动态变化过程.在拔节期,根构型在各维度的分形再次呈现出一定的规律性,表明根系在土体中的分布重新表现出明显的方向性.该研究方法可以精准描述和分析植物根系在田间环境中的分布状况.

关键词：稻茬麦根系根构型周向分布投影面分形分析

基于TracePro的LED光照鹅孵化机设计及试验

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中国农机化学报 2021年第12期42卷 57-64页

作者：郭彬彬刘宁丁为民陈信信施振旦江苏省农业科学院农业农村部长江中下游设施农业工程重点实验室南京市210014 南京农业大学工学院南京市210031 江苏大学农业工程学院江苏镇江212013

为改善鹅种蛋孵化性能,以辐照度均匀度、孵化机容蛋量和安全性为指标,基于TracePro Expert光学仿真软件对孵化机内LED灯带布置进行仿真和安装设计,同时选用不同LED光照进行种蛋孵化试验,以确定最佳孵化期光照方案。结果表明,在所设计的... 详细信息

为改善鹅种蛋孵化性能,以辐照度均匀度、孵化机容蛋量和安全性为指标,基于TracePro Expert光学仿真软件对孵化机内LED灯带布置进行仿真和安装设计,同时选用不同LED光照进行种蛋孵化试验,以确定最佳孵化期光照方案。结果表明,在所设计的小型孵化机内,灯带条数为3条,水平间距为25 cm,安装高度距离蛋表面20 cm时为最佳布置方案,此时辐照度均匀度为0.692,满足建筑照明最低标准。与传统的黑暗条件孵化相比,辐照度为0.5~0.6 W/m;的LED红光和白光显著提高鹅种蛋孵化率,分别提高4.39和2.39个百分点,且缩短出雏窗口期约16 h;而单色绿光能促进胚胎发育,利于鹅胚体重的增加。该研究结果可为后续高性能鹅种蛋孵化机的设计和优化提供参考。

关键词：鹅孵化机 LED光照孵化性能胚胎发育

剪切应力环境下的内皮祖细胞对肝星状细胞增殖和生物功能的影响

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中国应用生理学杂志 2018年第5期34卷 404-407页

作者：陈信信张晓芸丁玉真李鑫官秀梅李宏成敏崔晓栋潍坊医学院生物科学与技术学院山东潍坊261053 潍坊医学院临床医学院山东潍坊261053

目的:研究流体剪切应力条件下的内皮祖细胞(EPCs)对肝星状细胞(HSCs)增殖、粘附、迁移、凋亡等生物学功能以及成纤维化因子α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、胶原I(Col-I)、胶原Ⅲ(Col-Ⅲ)表达的影响。方法:将HSCs与EPCs分别接种于共培养小... 详细信息

目的:研究流体剪切应力条件下的内皮祖细胞(EPCs)对肝星状细胞(HSCs)增殖、粘附、迁移、凋亡等生物学功能以及成纤维化因子α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、胶原I(Col-I)、胶原Ⅲ(Col-Ⅲ)表达的影响。方法:将HSCs与EPCs分别接种于共培养小室的上层和下层,共培养24 h后,给EPCs细胞施加12 dyne/cm^2剪切应力,持续24 h。消化细胞,采用CCK-8法检测HSCs的增殖;流式细胞术检测HSCs的凋亡率;细胞贴壁法检测HSCs的粘附功能; Boyden小室检测HSCs的迁移;荧光定量PCR法及Western blot分别检测HSCs的α-SMA、Col-Ⅰ、Col-Ⅲ mRNA和蛋白质的表达情况。结果:在剪切应力条件下,EPCs生态小境能明显抑制HSCs的增殖、粘附和迁移能力,促进HSCs凋亡,下调HSCs中Col-Ⅰ、Col-Ⅲ mRNA和蛋白质的表达。结论:在剪切应力条件下,EPCs生态小境对HSCs纤维化的发展具有一定抑制作用。

关键词：内皮祖细胞肝星状细胞剪切应力共培养生态小境

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大田群体小麦根系构型3D拓扑表型的参数化

江苏农业学报 2020年第4期36卷 936-941页

作者：厉翔丁启朔陈信信何瑞银汪小旵李佩南京农业大学工学院/江苏省智能化农业装备重点实验室江苏南京210031

大田作物群体根系的生理生态过程及其塑性反应必然决定根系构型特定的3D拓扑性状。为了解析大田作物地下部的生理生态过程,需要探究一种能够保留原位拓扑结构的群体根系构型测试与模型化方法,以及基于根系构型模型的表型参数设计方法。... 详细信息

大田作物群体根系的生理生态过程及其塑性反应必然决定根系构型特定的3D拓扑性状。为了解析大田作物地下部的生理生态过程,需要探究一种能够保留原位拓扑结构的群体根系构型测试与模型化方法,以及基于根系构型模型的表型参数设计方法。本研究以宁麦13为试验材料,利用1.5 cm等株距免耕精密播种法获取相对准确的行株距和一致的群体,在完成小麦根系构型的数字化基础上,使用Pro-E软件构建群体根系构型的3D拓扑模型,并进一步设计可供定量解析根系系塑性性状的根系构型拓扑表型参数,以侧位根长比作为根系构型拓扑表型的专用指标,使用该指标分别对小麦的幼苗期、分蘖期、拔节期进行等株距条播群体的个体植株根系构型拓扑表型的定量分析。结果表明,根系构型3D拓扑的Pro-E模型及本研究构建的表型指标能够初步捕捉到邻株根系构型规避现象,且该现象在小麦的不同生育期有所差异。在大田环境下本研究所探讨和设计的小麦根系构型的拓扑表型参数及其配套的大田群体精准控制、根系构型数据化、模型化及模型的拓扑表型参数化技术有利于捕捉大田环境群体条件下的个体小麦地下部生理生态过程。

关键词：根系构型拓扑表型株间交互侧位根长比

高时空分辨率及高通量的稻茬麦苗期表型指标动态特征研究

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作物杂志 2014年第5期 117-121页

作者：沈凤悦李毅念陈信信丁启朔丁为民田永超朱艳曹卫星南京农业大学工学院/江苏省智能化农业装备重点实验室江苏南京210031 南京农业大学国家信息农业工程技术中心江苏南京210095

稻麦轮作系统周年土壤干湿交替决定着稻茬麦种植特有的生态特征,需要专门的耕种技术设计。为了用更高的时空分辨率表型方法描述稻茬麦的生长动态,使用扫描仪与图像处理软件Image Pro-Plus对自然平展态的冬小麦苗期表型指标进行测量,分... 详细信息

稻麦轮作系统周年土壤干湿交替决定着稻茬麦种植特有的生态特征,需要专门的耕种技术设计。为了用更高的时空分辨率表型方法描述稻茬麦的生长动态,使用扫描仪与图像处理软件Image Pro-Plus对自然平展态的冬小麦苗期表型指标进行测量,分析冬小麦苗期表型指标动态变化特征。结果发现,在更加精细的时空观测尺度上,基于单株及器官水平的表型指标定量有利于区分不同耕作处理引起的稻茬麦植株表型的细微变化及动态。免耕与旋耕2种耕作处理对部分茎叶指标在稻茬麦部分生理期内引起显著性差异,但这些差异在年度间的表现并不稳定。使用平均变化率指标描述>84d后的茎叶指标发现,总叶长与单株叶面积的数值最大,总根长次之,而耕作处理对总根长平均变化率的影响显著,两个年度的动态图都反映出免耕处理的小麦在播后60d左右平均叶倾角突然下降。因此,运用软硬件结合的精细时空尺度大田作物表型技术能够鉴别田间复杂环境因子对稻茬麦苗期茎叶指标动态的影响。

关键词：稻茬麦表型指标数字图像处理指标动态