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油菜直播组合式埋茬防堵装置设计与试验

农业工程学报 2024年第5期40卷 60-70页

作者：杜文斌周国威张青松边祺旺廖庆喜廖宜涛华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

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... 详细信息

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。

关键词：农业机械试验油菜埋茬防堵种床制备

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油菜高速机械离心式集排器设计与试验

农业机械学报 2024年第7期55卷 154-167页

作者：廖庆喜沈文惠王磊霍佳琪罗湛程廖宜涛华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

针对传统油菜机械离心式集排器高速作业时供种及投种能力不足,导致排种量与作业速度不匹配、排种性能不稳定等问题,设计了一种被动式供种、“圆孔+渐变孔柱”组合式型孔投种的油菜高速机械离心式集排器。构建了供种、投种过程中的力学模... 详细信息

针对传统油菜机械离心式集排器高速作业时供种及投种能力不足,导致排种量与作业速度不匹配、排种性能不稳定等问题,设计了一种被动式供种、“圆孔+渐变孔柱”组合式型孔投种的油菜高速机械离心式集排器。构建了供种、投种过程中的力学模型,分析确定了影响排种性能的关键结构参数;利用EDEM离散元仿真开展了供种调节高度对供种速率调节量影响的试验,结果表明当供种调节高度为3~8 mm时,供种速率在64.95~357.54 g/min范围内可调;采用两因素三水平正交试验分析了限种套筒下摆高度及倾角对初始种量、临界转速及环状种层最大高度的影响。通过台架试验确定了较优限种套筒结构参数,结合高速摄影对比了5种型孔结构下动锥体转速与排种量关系,确定最优型孔结构为“圆孔+渐变孔柱”组合式型孔。较优参数组合集排器排种性能验证试验结果表明:当转速为115~205 r/min时,排种速率为60.96~355.76 g/min,油菜各行排量一致性变异系数均低于5.2%,总排量稳定性变异系数均低于1.3%,破损率低于0.5%,满足作业速度6~12 km/h时的排种量要求。田间试验结果表明,当机组作业速度为7.89、11.98 km/h时,油菜各行植株均匀性变异系数低于11%,种植密度为43~58株/m^(2),满足油菜精量播种要求。

关键词：油菜高速机械离心式集排器型孔结构离散元仿真

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正负气压组合滚轮式油菜精密排种器设计与试验

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农业机械学报 2024年第5期55卷 63-76页

作者：廖宜涛刘嘉诚廖庆喜郑娟李甜蒋杉华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

针对油菜种子粒径小、质量轻,单粒排种难度较大的问题,设计了一种正负气压组合滚轮式精密排种器。阐明了排种器工作原理,开展排种器吸种、携种和卸种环节受力分析和排种滚轮对种群拖带过程解析;提出了通过控制充种区种层高度和种群压力... 详细信息

针对油菜种子粒径小、质量轻,单粒排种难度较大的问题,设计了一种正负气压组合滚轮式精密排种器。阐明了排种器工作原理,开展排种器吸种、携种和卸种环节受力分析和排种滚轮对种群拖带过程解析;提出了通过控制充种区种层高度和种群压力的防拖带堆积机理,设计了一种侧向充种、拖带种子自由回落的充种室结构,利用离散元仿真研究了充种种层高度和充种室结构对排种器充种区内充种性能的影响及对种群拖带堆积的解决情况;仿真结果表明,排种器内种子随着充种种层高度的增大,种群平均动能均值逐渐增大,对种群平均扰动能力逐渐增强;在充种种层高度50 mm条件下,设计的防拖带堆积充种室降低了充种区域底部种群所受的压力,未出现种群拖带堆积现象,且保持了对充种区域种群的扰动作用。在JPS-12型排种器检测试验台上进行了排种器性能试验,结果表明,当排种转速为15~30 r/min、吸种负压为1.0~1.2 kPa时,排种器合格指数均保持在90%以上;设计装配正负气压组合滚轮式精密排种器的播种机开展播种试验,田间实测出苗后株距稳定性变异系数为4.4%,各行苗数一致性变异系数为8.14%;研究结果表明设计的排种器满足精密播种要求。

关键词：油菜精密排种器正负气压组合滚轮式

基于超分辨率重建与机器学习的油菜苗情监测方法

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农业机械学报 2024年第6期55卷 196-201页

作者：杨扬刘洋苏宸赵杰张强强周广生华中农业大学工学院武汉430070 华中农业大学植物科学技术学院武汉430070 安徽农业大学农学院合肥230036

为优化养分管理和确保植株正常生长,以无人机遥感技术高效且非破坏采集田间作物苗情信息,监测油菜苗期的叶面积指数(LAI)与叶绿素相对含量(SPAD)。针对无人机因飞行高度与图像分辨率相互制约,监测效率与监测精度难以兼顾的问题,采用超... 详细信息

为优化养分管理和确保植株正常生长,以无人机遥感技术高效且非破坏采集田间作物苗情信息,监测油菜苗期的叶面积指数(LAI)与叶绿素相对含量(SPAD)。针对无人机因飞行高度与图像分辨率相互制约,监测效率与监测精度难以兼顾的问题,采用超分辨率重建方法,融合较低飞行高度拍摄高分辨率影像,重建较高飞行高度拍摄影像,建模完成后可通过拍摄飞行影像监测LAI和SPAD。试验设置3个氮肥梯度、3个播期、3个种植密度处理,在苗期利用无人机分别采集20m及40m 2个飞行高度的油菜苗影像,采用SRRestnet方法,对40m影像进行超分辨率重建。基于20m、40m及40m重建影像中提取的3种特征组合,利用偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)3种机器学习方法对LAI和SPAD进行监测。结果表明,超分辨率重建后的图像在表型苗情监测中表现出良好效果,PLSR监测LAI、RF监测SPAD的监测精度最高,且40m重建图像的作业效率相比于20m图像提高48.6%。

关键词：油菜苗情监测叶面积指数叶绿素相对含量超分辨率重建机器学习

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基于联合收获机平台的覆秸式油菜联合播种机研制

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农业工程学报 2024年第9期40卷 15-25页

作者：康艳廖庆喜林建新韩静轩万星宇张青松华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

针对长江中下游稻油轮作区水稻收获后留茬高、传统旋耕装置秸秆还田能力不足导致油菜成苗率不高等问题,该研究设计了一种基于联合收获机平台的覆秸式油菜联合播种机。为提高机具通过性,结合曲柄滑块机构运动原理,根据运动学分析对悬挂... 详细信息

针对长江中下游稻油轮作区水稻收获后留茬高、传统旋耕装置秸秆还田能力不足导致油菜成苗率不高等问题,该研究设计了一种基于联合收获机平台的覆秸式油菜联合播种机。为提高机具通过性,结合曲柄滑块机构运动原理,根据运动学分析对悬挂装置结构进行改进,增大后悬挂装置离地间隙;为实现秸秆覆盖还田,基于联合收获机脱粒装置结构特点增设秸秆粉碎侧抛装置,对秸秆粉碎和抛送过程开展动力学和运动学分析,确定了秸秆粉碎和铺放质量的影响因素。以机具前进速度、发动机动力输出转速为试验因素,以碎土率、厢面平整度、秸秆粉碎合格率和秸秆铺放均匀性为试验指标,开展单因素试验与二因素三水平中心复合试验,得到各因素对试验指标的影响规律及响应面模型。试验结果表明,前进速度和发动机动力输出转速对种床质量及秸秆粉碎铺放效果均影响显著(P油菜机械化播种和一机多用提供新思路。

关键词：联合收获机播种机油菜覆秸中心复合试验

油菜籽粒叶绿素降解速率对菜籽油关键品质的影响

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作物学报 2024年第7期50卷 1818-1828页

作者：闫子恒王先领邵东李郜耿东宁宁贾才华蒯婕汪波徐正华王晶赵杰周广生华中农业大学植物科学技术学院/农业农村部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室湖北武汉430070

油菜籽粒中的叶绿素是阻碍高品质菜籽油生产的关键因素。压榨制油时叶绿素进入菜籽油,菜籽油叶绿素含量高不仅外观品质差,且易引发光氧化反应。因此,提高籽粒成熟过程中叶绿素降解速率,对改善菜籽油外观及营养品质具有重要意义。试验利... 详细信息

油菜籽粒中的叶绿素是阻碍高品质菜籽油生产的关键因素。压榨制油时叶绿素进入菜籽油,菜籽油叶绿素含量高不仅外观品质差,且易引发光氧化反应。因此,提高籽粒成熟过程中叶绿素降解速率,对改善菜籽油外观及营养品质具有重要意义。试验利用281份来自国内外的栽培品种、品系组成的自然群体,在武汉试验点连续进行2年田间小区试验,考察油菜籽粒叶绿素降解速率、油脂外观及营养品质等指标,分析籽粒叶绿素降解与千粒重、含油量、油脂色泽、抗氧化能力等指标的内在联系,以期为优质菜籽油原料的生产提供理论与技术支撑。结果表明,不同品系籽粒叶绿素降解速率存在差异,供试群体品系间存在广泛变异;相关性分析显示,籽粒叶绿素降解速率与种子千粒重、含油量无显著相关性,与菜籽油叶绿素含量显著负相关;菜籽油叶绿素含量与菜籽油红值、黄值及过氧化值显著正相关,与菜籽油抗氧化能力显著负相关,籽粒叶绿素降解速率快的类别,菜籽油色泽更浅,菜籽油过氧化值较低且具有较高的总酚含量与抗氧化能力;花后40 d,叶绿素降解快的品系籽粒POR酶的活性低于叶绿素降解慢的品系,但花后53 d PAO酶的活性高于叶绿素降解慢的品系,因此籽粒成熟后期叶绿素降解速率快,种子叶绿素含量低。

关键词：油菜籽粒叶绿素降解速率菜籽油品质

基因组修饰提高油菜非生物胁迫耐受性及应对气候变化

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第2期50卷 280-294页

作者：黄倩 Muhammad Ahsan FAROOQ 张康妮 Ahsan AYYAZ 万光龙斯燕琼 Fakhir HANNAN 周伟军浙江大学农业与生物技术学院浙江杭州310058 农业农村部光谱检测重点实验室浙江杭州310058 诸暨市东白缘生态农业科技有限公司浙江绍兴311800

当前农业面临多重挑战,其中迫切需要提升产量以满足不断增长的人口需求。盐碱、干旱和极端温度等非生物胁迫是影响植物生长发育和产量的关键因素。油菜作为全球主要的油料作物,是食用植物油、生物柴油和动物饲料的重要来源,研究其遗传... 详细信息

当前农业面临多重挑战,其中迫切需要提升产量以满足不断增长的人口需求。盐碱、干旱和极端温度等非生物胁迫是影响植物生长发育和产量的关键因素。油菜作为全球主要的油料作物,是食用植物油、生物柴油和动物饲料的重要来源,研究其遗传变异与生物学特性对于培育能够适应不同环境条件的新品种(基因型)至关重要。本文对近年来国内外油菜抗逆基因的相关研究进展进行了综述,重点总结了新兴分子育种工具和技术,包括全基因组关联分析、基因编辑等在油菜抗逆基因研究中应用的技术,以期为油菜高产抗逆基因的挖掘以及分子育种提供研究基础与技术支撑。

关键词：油菜遗传变异非生物胁迫株型结构基因组改良

外源物质浸种对迟播油菜越冬期抗寒性及产量的影响

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作物学报 2024年第5期50卷 1271-1286页

作者：王先领姜岳雷贻忠肖胜男厍惠洁段圣省黄铭蒯婕汪波王晶赵杰徐正华周广生华中农业大学植物科学技术学院/农业农村部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室湖北武汉430070

确保迟播油菜产量是压减长江流域双季稻区冬闲田的关键,提高越冬期抗寒性、促进冬前干物质积累是增加迟播油菜产量的有效途径。播前外源物质浸种是提高越冬期抗寒性,促进冬前快速生长的有效措施。试验选用早熟品种华油杂137,设置清水(CK... 详细信息

确保迟播油菜产量是压减长江流域双季稻区冬闲田的关键,提高越冬期抗寒性、促进冬前干物质积累是增加迟播油菜产量的有效途径。播前外源物质浸种是提高越冬期抗寒性,促进冬前快速生长的有效措施。试验选用早熟品种华油杂137,设置清水(CK),0.01 mmol L-1、0.05 mmol L^(-1)、0.10 mmol L^(-1)的甜菜碱(T1-1、T1-2、T1-3),0.1 mmol L^(-1)、0.5 mmol L^(-1)、1.0 mmol L^(-1)的脯氨酸(T2-1、T2-2、T2-3),0.03%、0.15%、0.30%的过氧化氢(T3-1、T3-2、T3-3),0.001 mmol L^(-1)、0.01 mmol L^(-1)、0.05 mmol L^(-1)的苹果酸(T4-1、T4-2、T4-3),25 mg L^(-1)、100 mg L^(-1)、300 mg L^(-1)的氧化纳米锌(T5-1、T5-2、T5-3),0.5 mmol L^(-1)、1.0 mmol L^(-1)的多胺(T6-1、T6-2)浸种处理后,于2021—2023年开展田间试验,研究不同外源物质及浓度浸种对迟播油菜越冬期抗寒性及产量的影响。结果表明,不同外源物质和不同浓度浸种处理影响迟播油菜出苗率,部分处理如T3-3、T4-2、T5-3与CK相比显著提高,提高幅度分别达到19.2%、15.3%、17.3%。部分外源物质浸种也显著提高了迟播油菜抗寒性,其机制一方面是提高抗氧化系统中过氧化物酶、过氧化氢酶活性和谷胱甘肽含量,减少活性氧、过氧化氢及丙二醛含量,另一方面是增加可溶性糖、脯氨酸、苹果酸、多胺、甘露醇等渗透调节物质含量,提高膜联冷应答蛋白激酶含量从而提高抗寒性。叶片抗寒性的增加有利于越冬期叶片生物量的积累,有效分枝数增加,单株角果数增加,从而促进产量的提高。另外,对筛选出的9个正向指标和3个负向抗寒性指标进行综合评价,结果表明,2年平均产量排序和抗寒性综合评价值排序结果基本一致,产量较高、抗寒性较强的浸种处理为T5-3、T5-2、T2-3、T1-2。该研究可为长江流域迟播油菜冬前壮苗培育、提高越冬期抗寒性提供理论与技术支撑,为迟播油菜抗逆稳产、促进冬闲田开发利用提供依据。

关键词：油菜迟播抗寒性外源物质浸种

不同生态区冬油菜根系生长及碳氮积累分配特征

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中国农业科学 2024年第12期57卷 2404-2423页

作者：黄方园卞潇华蒋展肖晓璐段博陈畅马霓关周博中国农业科学院油料作物研究所农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室陕西省杂交油菜研究中心

【目的】作物产量受到生态环境的显著影响。研究不同气候条件下冬油菜的产量形成机制，为冬油菜高产品种选育和高产栽培提供理论基础。【方法】选择高产油菜品种秦优1618(Q1618)、油菜材料QF1以及常规油菜品种中双11(ZS11),2020—2021... 详细信息

【目的】作物产量受到生态环境的显著影响。研究不同气候条件下冬油菜的产量形成机制，为冬油菜高产品种选育和高产栽培提供理论基础。【方法】选择高产油菜品种秦优1618(Q1618)、油菜材料QF1以及常规油菜品种中双11(ZS11),2020—2021年在黄淮地区（陕西永寿）和长江中游地区（湖北阳逻）分别进行大田试验，研究不同生态区3个不同品种冬油菜的生长发育和生理特性。【结果】不同生态区显著影响冬油菜根系生长特性、干物质积累分配和碳氮积累特征。两个生态区均以Q1618的根系生长最为旺盛，其根长在越冬期较ZS11和QF1分别平均提高了21.0%和6.0%。此外，在阳逻3个品种油菜花期的根系主要集中分布在土壤浅层（0—15 cm），永寿点主要集中分布在土壤深层（15—30 cm）。与ZS11和QF1相比，两个地点的Q1618油菜花期的深层根长、根表面积、根系平均直径、根尖数分别平均提高了138.1%、78.8%、24.2%、83.3%和104.8%、103.1%、44.2%、41.6%。油菜越冬期和花期根系生长与产量显著正相关，且在永寿点相关性更强；越冬期，黄淮产区油菜地上部干物质积累减缓，叶片氮含量降低，根部可溶性糖含量积累，各器官（根、茎、叶）中蔗糖、果糖含量整体表现为QF1>Q1618>ZS11，且该区各器官可溶性糖含量与产量正相关。长江中游产区冬油菜根茎叶基本处于同步生长期，其越冬期干物质积累量整体较黄淮产区提高3.0倍，而该区越冬期干物质积累与单株有效角果数显著正相关。抽薹期后，两个试验点均以Q1618的干物质积累量最大，永寿试验点冬油菜成熟期的干物质积累量和角果中的干物质分配比例提高，分别较阳逻点显著提高10.3%和39.0%。整体而言，长江中游产区提高了冬油菜单株有效角果数，但黄淮产区冬油菜通过提高每角粒数和千粒重，其实测产量（除ZS11受冻害严重减产外）较长江中游产区平均提高了21.1%。相关性分析也表明，永寿点油菜产量与每角粒数和千粒重显著正相关，阳逻点油菜产量与单株有效角果数显著正相关。【结论】长江中游地区通过促进油菜冬前生长，提高单株有效角果数。黄淮产区则通过适当控制越冬期油菜地上部营养体的生长，抽薹期后促进根和茎秆的干物质向籽粒分配来提高每角粒数和千粒重，有利于实现冬油菜高产。

关键词：油菜根系碳、氮积累干物质分配产量