玉米茎秆倒伏角度和拉力角度实时测量方法研究
玉米茎秆严重倒伏已经被认为是玉米稳产高产的核心限制因素，因此，改善和玉米茎秆抗倒伏相关的基因是增加玉米产量，便于机械化收割和培育新品种的重要途径。农业科学家们一贯希望通过改善和玉米茎秆抗倒伏特征相关的参数来处理这个问题。然而，目前仅凭玉米单一物理倒伏特性来评价倒伏能力，是十分不准确的。论文通过实施拉力作用于玉米茎秆上来模拟自然界风力，并根据所测拉力角度和茎秆倒伏角度，把拉力修正到垂直于茎秆方向，且设计一种便携式玉米茎秆抗倒伏强度实时监测仪，进行玉米茎秆倒伏能力的评判，从而选择具有高抗倒伏特征的亲本进行玉米基因的改良具有非凡的影响和意义。 玉米倒伏是错综复杂的，它不仅与玉米茎秆自身结构特性有关还与恶劣的外界环境因素有关;玉米倒伏主要是由恶略的外界天气因素导致的玉米植株茎秆从田间地面直立状态到不可逆的折断现象。目前海内外专家学者对农作物茎秆抗倒伏强度监测研究进行了大量探索包括:玉米茎秆的弹性测定法，玉米茎秆根拔力测定法，风洞试验测定法，玉米茎秆压碎强度测定法，玉米根强度测定法，玉米形态学测定法，玉米解刨学测定法和玉米化学测定法。此中，玉米茎秆抗拉弯参数测定方法，可以有效的模仿暴风雨天气下风力对玉米茎秆的作用，根据材料力学相关知识原理来计算玉米茎和刚度和弹性特性。 作者在综述了海内外关于玉米作物茎秆抗倒伏强度研究方法的基础上，提出了新颖的玉米茎秆弯曲强度参数监测计算方法，并设计制作了一种新型的便携式且能在田间实时测试的低成本仪器，它能够实时监测并记录玉米茎秆弯曲角度α、拉力角度β、茎秆弯曲过程中的拉力F，茎秆弹性模量E，茎秆弯曲应力δ等，根据所测的实时角度数据计算玉米抗弯曲等效力，从而避免了拉力方向不同对玉米抗弯曲受力的影响，因而可以准确地模拟玉米茎秆被自然风力致使茎秆弯曲受力的变化。 实验结果表明，根据实时所测玉米茎秆倒伏角度、拉力角度和拉力值的大小能够反衍出玉米茎秆倒伏过程中的受力分析;对于2015年9月所测不同密度的5种玉米茎秆农艺学特征和力学特征分析结果看，种植密度为60000株/公顷的5种不同品种的玉米植株平均最大弯曲应力δnm、为2.35Mpa，平均最大弹性模量E为218.6Mpa;然而，相对于种植密度为75000株/公顷的5种不同品种的玉米植株平均最大弯曲应力为1.96Mpa，平均最大弹性模量为150.04Mpa。因此，通过以上不同种植密度下玉米茎秆的力学特征对比，种植密度为60000株/公顷的玉米茎秆植株的抗倒伏强度，明显优于种植密度为75000株/公顷的玉米茎秆植株;试验也对不同种植密度的5个品种在等效拉力达到最大时所得的茎秆倒伏角度、拉力角度和相应的拉力大小也进行了比较和分析，得出了种植密度小的玉米品种的耐倒伏强度郁大于对应品种的高种植密度，且其倒伏角度略小于高种植密度玉米茎秆。论文引入主成分分析(PCA)思想和方法，通过计算各个样品的得分矩阵和载荷因了分析，把所测样品进行了合理分类;进一步说明了要对耐倒伏玉米品种进行合理密植，实现增产的原因和必要性。对于2016年9月上旬在新乡所测6个不同品系式样品利用Fisher判别法(FDA)，在误差椭圆置信度为90％时，从图中我们可以看出1445系、1448系和1454系能够被很明显的区分，而剩下的三个样品的椭圆区域有较大的重叠区域，没有被明显的区分开来，说明它们的倒伏能力相似，实现了不同倒伏强度玉米品种的划分和归类。
玉米茎秆;抗倒伏强度;检测仪;倒伏角度;拉力角度
河南农业大学
硕士
农业电气化与自动化
胡建东
2017
中文
S513
74
2018-05-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）