国家自然科学基金(41371238)
- 作品数：13 被引量：95H指数：5
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- 稻茬麦根系构型可视化与三向分型维研究被引量：5
- 2015年
- 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。
- 陈信信丁启朔李毅念丁为民田永超
- 基于单片机技术的露播种子区微气候评价被引量：3
- 2016年
- [目的]露播是免耕种植及套作的重要农艺技术模式之一,露播的种子萌发及成苗与种子所处微小空间尺度范围内的温度和湿度条件相关。[方法]将种子所处的微小尺度空间内的温、湿度环境定义为种子区微气候,并构建以微小温湿度传感器作检测单元的单片机种子微气候检测系统,检测与定量露播全量秸秆覆盖(M1)、露播半量秸秆覆盖(M2)和露播免覆盖(CK)小麦种子所处的微气候条件及其对种子萌发及立苗的影响。[结果]田间试验表明:所构建的种子区微气候测试系统能够获取露播种子所处微域空间的温、湿度动态,稻茬麦免耕露播的播前灌水保障了种子前期萌发,但是后续的种子微气候动态是决定立苗的关键。不同的秸秆覆盖处理对种子微气候影响显著,秸秆覆盖在白天具有降温效应,夜间具有保温效应,且秸秆覆盖层可以有效阻碍地表水蒸气向空气中扩散。对比发现:M1的小麦出苗率最高,为58.75%,M2次之(48.15%),而对照组(CK)因无秸秆覆盖其出芽率仅为34.49%。播后20 d的立苗统计则发现CK立苗率为0。[结论]田间条件的种子区微气候是决定种子萌发及立苗的关键性条件,微型温湿度传感器技术是检测露播种子微气候的手段。稻茬田小麦免耕露播农艺所需保障的3个关键措施分别是播前灌水、种土接触以及合理的秸秆覆盖量,但鉴于露播无法提供良好的种土接触,因此需要适当加大播量。
- 芮超杰丁启朔李毅念陆明洲薛金林邱威
- 关键词：稻茬麦秸秆覆盖立苗
- 土壤结构的数字图像分析方法与指标被引量：4
- 2015年
- 自然地理过程的水、热应力及人为过程的机械应力可以促成土壤结构体的形成,然而土壤结构的分析方法与描述指标仍然较为局限,筛分法仅能提供土壤结构的尺度分布信息,感官评价法受主观影响也较大。本文探讨数字图像处理技术定量土壤结构并提供3个外观几何指标,分别从土壤结构尺度分布、矩形度、棱角性、形状指数4个方面评价黄棕壤块状结构体。结果表明自然地理过程作用下黄棕壤呈块状分布且随结构体尺度的增大,结构体的形状指数及棱角性呈增大的趋势,而矩形度则不断降低。所提供的数字图像分析方法快捷方便,较之筛分法能够提供更多的土壤结构信息,所得土壤结构尺度分布模型更加准确,本方法也可作为实时实地分析耕作过程土壤结构的变化。
- 高雅丁启朔李毅念陆明洲邱威田永超
- 关键词：土壤结构棱角性
- 分层旋耕对水稻土耕层物理性状的影响被引量：9
- 2015年
- [目的]稻麦轮作制因稻季土壤淹水沉实及长期浅耕等因素导致耕层浅薄、土壤硬化,成为阻碍旱季作物生长的主导因素,拟论证使用分层旋耕（stratified rotary tillage,SRT）实现水稻土深松的技术可行性.[方法]构建原位分层旋耕试验台,通过对比分析免耕（no tillage,NT）、常规旋耕（conventional rotary tillage,CRT）与分层旋耕3种耕作方式的稻茬麦各生理期的土壤持水量、密度、含水率、土壤硬度等的连续变化情况,论证分层旋耕对水旱轮作制旱作季土壤物理性状的影响.[结果]分层旋耕可显著改善土壤物理性状.SRT与NT和CRT相比,可有效增加土壤疏松层深度、提高土壤持水量、降低土壤密度与贯入阻力.SRT处理后10-20 cm土层的平均持水量分别比NT、CRT高3.6%和3.5%,平均密度分别比NT、CRT低0.14和0.13 t·m^-3,麦季各时期土壤含水率明显提高,分别比CRT、NT高0.34%和1.21%.SRT明显降低0-30 cm的平均贯入阻力,其从大到小顺序依次为SRT、CRT和NT;SRT比CRT增加耕层厚度10 cm.[结论]分层旋耕耕作是解决水旱轮作区土壤硬化的适宜耕作技术,分层旋耕有利于改善稻茬田的土壤物理性状,从而利于促进旱季作物的生长.
- 张军丁启朔丁为民李毅念邱威陆明洲薛金林田永超
- 关键词：土壤物理性状水稻土
- 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被引量：4
- 2014年
- 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。
- 沈凤悦李毅念陈信信丁启朔丁为民田永超朱艳曹卫星
- 关键词：稻茬麦数字图像处理
- 基于压实分析模型的土壤应力传递系数研究被引量：4
- 2017年
- 机械压实是造成土壤退化的重要原因之一,研究并预测土壤应力有助于科学规划田间机械使用,缓解压实问题。基于分析模型预测土壤应力的关键在于选择合适的集中系数。然而在已有的研究中集中系数取值混乱,导致该模型使用时存在很大争议,其原因在于对该参数随土壤环境的变化缺乏规律性认识。本文通过对集中系数表达式的进一步推导,在理论上提出了能够代表土壤环境对集中系数影响的无量纲参数σ_z/σ_0,定义为应力传递系数(STC)。基于水稻土和黄棕壤两种土壤,通过控制含水率和湿密度于室内重塑30种状态的土壤,在单轴压缩实验中运用土压力传感器测量计算应力传递系数,建立应力传递系数与土壤环境参数,如含水率、干密度和先期固结压力等之间的相关性分析。结果表明应力传递系数随土壤含水率的增大而增大,土壤初始干密度和先期固结压力与应力传递系数之间负相关性明显。根据所得应力传递系数计算相应土壤状态下的集中系数,其取值在1.20~12.39之间,与以往的研究结果相差不大,但包含了关于集中系数随土壤环境变化的具体信息。这意味着作为一个稳定可测的无量纲参数,应力传递系数为集中系数的计算提供了一个相对科学的方法,在定量描述土壤环境对集中系数影响的同时,完善了分析模型。
- 贺亭峰丛文杰BELAL Eisa Adam丁启朔杨艳山霍连飞
- 关键词：土壤压实分析模型土壤环境
- 农田原状土壤压实测试系统的设计及操作方法被引量：5
- 2015年
- 使用土压力传感器监测土壤压实状况的优势是可以直观反映土体内的应力过程,但是传统的操作方法费时费力,因此设计一种全新的农田原状土应力测试系统,该系统以30°倾斜角打洞埋设土压力传感器,并配合平板下陷同步测试地表下陷位移、平板加载力及土体内的应力传递。在水稻土中的应用结果表明,系统的设计参数合理,最大限度地减小了原位土壤的扰动,土压力传感器的安放深度以及测试结果都达到了预期效果,能够满足短时间内进行多点测试的要求。
- 柏建彩丁启朔陈青春田永超朱艳曹卫星
- 关键词：土压力传感器土壤压实原状土测试系统
- 稻茬麦根系构型的定向分型分析被引量：5
- 2015年
- 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.
- 陈信信丁启朔李毅念薛金林陆明洲邱威
- 关键词：根构型
- 田间原位综合耕作试验台设计与应用被引量：18
- 2016年
- 土壤耕作试验台是开展耕作与种植机具性能试验的关键装备,通常采用室内土槽的形式,但室内重塑的土壤难以反映田间土壤固有的结构性和耕性。本文在前期工作的基础上具体阐述了田间原位综合耕作试验台原理,所设计的原位综合耕作试验台充分发挥室内土槽试验系统在控制精准、互换性强、测试对象及试验内容丰富等优势,为不同种类的牵引型与驱动型耕作部件的试验研究提供了专用的装备。试验台采用框架导轨的结构形式,整体吊装运输。在田间工作时4个立柱支撑在地面铺放的轨道上实现整体横向进位和纵向移动,兼顾长途运输、田间移位、以及在试验区测试过程精准定位的方便性。各种耕作部件都可挂接在多功能测试台车上完成测试,台车配有功能完备的传感器且设置动力驱动模块,提供驱动型耕作部件的驱动和信号测试功能。试验台的轨道提供测试台车的导向并通过电力拖动系统牵引测试台车,牵引速度在0-1 m/s范围内可调。试验台的升降由4个立柱上端的同步电机驱动,满足旋耕、犁耕、开沟器等测试过程的刀具入土及耕深控制要求。立柱的整体升降配合测试台车上的螺杆调节装置可以实现最大80 cm的深度调节。试验台配备完备的供电及控制系统,提高了田间试验的电气化程度。经检验所设计的原位综合耕作试验台满足多因子多水平田间测试的要求,节约试验用地并提高了效率。
- 杨艳山丁启朔丁为民薛金林邱威何瑞银
- 关键词：原位试验系统设计
- 正反转旋耕作业的秸秆混埋效果比较被引量：36
- 2015年
- 秸秆混埋是增强土壤碳汇的重要技术途经。为分析和比较正、反转旋耕作业的秸秆混埋效果,进行了正、反转旋耕秸秆混埋对比试验。测取旋耕处理后的地貌形态及秸秆在土壤空间中的分布状况,并使用Pro-E造型展示秸秆的空间分布状况。结果表明三维数字化仪配合虚拟造型技术能够直观反映混埋后秸秆在土壤空间的分布状态。2种旋耕处理方式的地表形态及土壤空间内秸秆分布对比分析表明,正转旋耕的秸秆埋覆率及纵向空间分布总体均匀率优于反转旋耕,而反转旋耕的秸秆在沿土壤深度方向的空间分布均匀率、秸秆-土壤混合效果、耕幅内地表平整度等优于正转旋耕。综合分析表明正转旋耕的秸秆混埋质量略有优势,但具体选择混埋模式时还应考虑田间秸秆残留情况。秸秆量较少时反转旋耕较适宜,反之正转旋耕更好。
- 陈青春石勇丁启朔丁为民田永超
- 关键词：秸秆土壤农艺旋耕
