仿真作物群体及抗倒伏强度测定探头阻力系数的校正方法与流程

本发明涉及一种供禾谷类群体抗倒伏强度研究使用的仿真作物群体及抗倒伏强度测定探头阻力系数的校正方法。

背景技术：

倒伏是由刮风、降雨以及植物茎秆强度等内外界因素共同作用引起的使植物茎秆从自然直立状态到永久错位的现象。迄今为止，倒伏仍是制约禾谷类作物高产、稳产和超高产的主要限制性因素之一。

防止作物倒伏的根本办法是选育抗倒伏作物品种，决定抗倒伏品种选育能够成功的关键之一则是品种抗倒伏性的准确评价。在对禾谷类作物进行抗倒伏评价时，一个关键指标就是禾谷类作物的抗倒伏强度，尤其是作物抗倒伏临界推力。

目前，在对作物群体进行抗倒伏强度测定时，一般是将板式探头安装在测定仪主机上，测定仪主机的结构可参见授权公告号为cn202281723u的中国实用新型专利中公开的便携式作物抗倒伏强度电子测定仪，利用板式探头水平顶压作物群体茎秆倾斜至临界倒伏状态，读取测定仪上群体茎秆的推力数值，即可确定作物群体抗倒伏强度。

现有的板式探头是利用一个平板向作物群体施加顶压作用力，在利用探头推压作物群体茎秆倒伏的过程中，作物群体茎秆与探头平板之间存在相对滑动，这种相对滑动会以滑动摩擦阻力的形式作用于平板上，导致探头测得的推力除了作物群体发生倒伏时所产生的反向推力以外，还有探头与作物群体茎秆之间的滑动摩擦力，使得测力装置测得的结果大于作物群体实际的抗倒伏临界推力，导致现有的利用板式探头测得抗倒伏临界推力数据存在偏差，需要对其进行校正。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种供禾谷类作物群体抗倒伏强度要求使用的抗倒伏强度测定探头阻力系数的校正方法，以解决现有探头实测数据偏差的校正问题；同时，本发明还提供一种应用于上述校正方法的仿真作物群体。

为实现上述目的，本发明所提供的抗倒伏强度测定探头阻力系数的校正方法的技术方案是：包括如下三个步骤，

（1）制作仿真作物群体

仿真作物群体由木制底座及垂直设置并呈阵列布置的竹枝构成，用于模拟禾谷类作物群体；

（2）测定板式探头和滚轴式标准探头的仿真作物群体倒伏临界推力

将板式探头安装到作物群体抗倒伏强度测定仪主机上，先将作物群体抗倒伏强度测定仪放置于仿真作物群体的左侧，平行重复测定测定n次，然后再将其放置于仿真作物群体的右侧再平行测定同样次数，取两侧平行重复测定结果的平均值作为板式探头作物群体抗倒伏临界推力a；

利用上述同样的方法，测定滚轴式标准探头的作物群体抗倒伏临界推力b；

（3）计算板式探头的阻力系数kp

阻力系数kp=1-((a-b）/b）；其中，a-b的差值即为摩擦阻力，将摩擦阻力除以作物群体抗倒伏临界推力b，即可得到摩擦阻力占比，1减去所述摩擦阻力占比即可得到有效推力占比，该有效推力占比即为所述板式探头的阻力系数kp。

有益效果一：仿真作物群体采用竹枝模拟禾谷类作物群体，取材方便，可以根据实际需要取材制作，成本低廉，且可以不受小麦等禾谷类作物生长季节的限制。在中国北方除冬季外，其他时间均可以取材制作。

有益效果二：利用竹枝制作的仿真作物群体具有良好的韧性和弹性，外形与禾谷类作物尤其是小麦相似，可多次重复使用，具有良好的再现性，方便利用相应探头进行作物群体抗倒伏临界推力的模拟测定。

有益效果三：通过仿真作物群体及滚轴式标准探头，确定板式探头的阻力系数，进而可以对以前由板式探头测得的作物抗倒伏临界推力数据库中的原始数值进行校正。本发明中，阻力系数的测定是以滚轴式标准探头作为基准的，滚轴式标准探头具有绕其自身轴线转动的圆柱形滚轴，圆柱形滚轴沿水平方向延伸的外周面为探头的施力部，当该探头沿水平方向顶压仿真作物群体时，在仿真作物群体与圆柱形滚轴外周面之间摩擦力的作用下，圆柱形滚轴会绕其自身轴线转动，将探头与仿真作物群体之间的滑动摩擦力转化为滚动摩擦，减小仿真作物群体与探头之间的摩擦力。同时，圆柱形滚轴沿水平方向延伸的外周面作为探头的施力部，使得探头与仿真作物群体之间为线接触，减小探头与作物之间的接触面积，从而减小探头与作物之间的摩擦力，减少现有探头存在的滑动摩擦阻力对所测作物群体抗倒伏临界推力测定结果的影响，保证数据校正的有效性。同时，将两探头分别于仿真作物群体两侧各测一组数据，在保证测量精度的情况下，有效降低了连续顶压仿真作物群体带来的群体损伤对测定结果的影响。

有益效果四：上述校正方法同样也适合于新型探头阻力系数的校正以及新型作物抗倒伏强度测定仪研制中作物群体临界抗倒伏强度的模拟测定。

作为进一步优化的方案，所述仿真作物群体中，所述木制底座上设有呈矩形阵列排布的安装孔，各竹枝一一对应的粘胶插入相应安装孔中固定。

作为进一步优化的方案，所述竹枝直径为2.5~3.5㎜，竹枝高度为700~800㎜，相邻两行安装孔的行距为50㎜，同一行中任意两安装孔的孔距为25㎜。

本发明所提供的仿真作物群体制作方法的技术方案是：在木制底座上垂直设置各竹枝，各竹枝阵列布置，以用于模拟禾谷类作物群体。

有益效果一：仿真作物群体采用竹枝模拟禾谷类作物群体，取材方便，可以根据实际需要取材制作，成本低廉，且可以不受小麦等禾谷类作物生长季节的限制。在中国北方除冬季外，其他时间均可以取材制作。

有益效果二：利用竹枝制作的仿真作物群体具有良好的韧性和弹性，外形与禾谷类作物尤其是小麦相似，可多次重复使用，具有良好的再现性，方便利用相应探头进行作物群体抗倒伏临界推力的模拟测定。

作为进一步优化的方案，所述仿真作物群体中，所述木制底座上设有呈矩形阵列排布的安装孔，各竹枝一一对应的粘胶插入相应安装孔中固定。

作为进一步优化的方案，所述竹枝直径为2.5~3.5㎜，竹枝高度为700~800㎜，相邻两行安装孔的行距为50㎜，同一行中任意两安装孔的孔距为25㎜。

本发明所提供的仿真作物群体的技术方案是：仿真作物群体，包括木制底座，木制底座上垂直设置有呈矩形阵列排布的多个用于模拟禾谷类作物茎秆的竹枝，以模拟禾谷类作物群体。

作为进一步优化的方案，所述仿真作物群体中，所述木制底座上设有呈矩形阵列排布的安装孔，各竹枝一一对应的粘胶插入相应安装孔中固定。

作为进一步优化的方案，所述竹枝直径为2.5~3.5㎜，竹枝高度为700~800㎜，相邻两行安装孔的行距为50㎜，同一行中任意两安装孔的孔距为25㎜。

附图说明

图1为本发明所提供的仿真作物群体的一种实施例的结构示意图；

图2为图1中木制底座的俯视图；

图3为应用于图1所示仿真作物群体以测定群体抗倒伏临界推力的滚轴式标准探头结构示意图

图4为图3所示滚轴式标准探头安装在作物群体抗倒伏强度测定仪主机上的结构示意图；

图5为应用于图1所示仿真作物群体以测定群体抗倒伏临界推力的板式探头的结构示意图；

附图标记说明：

1-圆柱形滚轴；2-滚轴安装架；3-安装托架；5-端部轴承；6-轴承座；100-作物群体抗倒伏强度测定仪主机；200-滚轴式标准探头；300-板式探头；10-木制底座；11-竹枝；12-安装孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明所提供的作物群体抗倒伏强度测定探头阻力系数的校正方法的实施例：

作物群体抗倒伏强度测定探头阻力系数的校正方法，主要分为三步：

（1）制作仿真作物群体

仿真作物群体的结构如图1和图2所示。仿真作物群体包括木制底座10，以及木制底座10上垂直设置、呈矩形阵列布置的由新鲜细竹枝制成的弹性杆，用于模拟禾谷类作物的茎秆，进而使得阵列布置的多个竹枝可模拟禾谷类作物群体。

具体制作方法如下：

取一1000mm×500mm×20mm的木板用作仿真作物群体的底座；利用电钻在木板上打孔用于竹枝的插植固定，孔距25mm，行距50mm；取直径2.5mm～3.5mm，长700mm～800mm的新鲜细竹枝，剪去过多的侧枝，保留上部细枝；将细竹枝基部粘胶插入孔中；仿真作物群体长400mm，宽400mm；待固定胶凝固后即可进行作物群体探头阻力系数的测定。

本实施例中，各竹枝的基部采用胶粘固定的方式，在其他实施例中，也可以采用紧配合插装的方式进行固定，例如在竹枝基部紧配合套装橡胶套，利用橡胶套的压缩变形实现紧固装配。

（2）测定板式探头和滚轴式标准探头的仿真作物群体倒伏临界推力；

（3）计算板式探头的阻力系数kp。

其中，在步骤（2）中，按照下述方式测定相应探头的仿真作物群体抗倒伏临界推力：

将板式探头对应安装在作物群体抗倒伏强度测定仪主机上，顶压仿真作物群体使其倾斜至临界倒伏状态，即可从作物群体抗倒伏强度测定仪主机上读得板式探头的作物群体抗倒伏临界推力a，使用同样的方式可以测出滚轴式标准探头的作物群体抗倒伏临界推力b。

对应的，在步骤（3）中，根据如下计算公式计算阻力系数：

阻力系数kp=1-((a-b）/b）；其中，a-b的差值即为摩擦阻力，将摩擦阻力除以作物群体抗倒伏临界推力b，即可得到摩擦阻力占比，1减去所述摩擦阻力占比即可得到有效推力占比，该有效推力占比即为所述板式探头的阻力系数kp。

为提高测量精度，在板式探头和滚轴式标准探头仿真作物群体抗倒伏临界推力的测定过程中，采取先将安装好板式探头或滚轴式标准探头的作物群体抗倒伏强度测定仪放置于仿真作物群体的左侧，平行重复测定15次，然后再将作物群体抗倒伏强度测定仪放置于仿真作物群体的右侧再平行测定15次，取两侧平行重复测定结果的平均值作为该探头的作物群体抗倒伏临界推力。

另外，在板式探头和滚轴式标准探头分别顶压仿真作物群体以测定作物群体抗倒伏临界推力时，探头的高度对准仿真作物群体高度的2/3部位，测定仪主机带着探头水平向前推出直至仿真作物群体前部茎秆与木制底座呈45°时，仿真作物群体倾斜至临界倒伏状态。

上述的滚轴式标准探头的结构如图3和图4所示，探头包括圆柱形滚轴1、滚轴安装架2和安装托架3，其中，滚轴安装架2和安装托架3上对应开设有固定孔，在固定孔内穿装金属铆钉将滚轴安装架2和安装托架3固定在一起以形成探头框架。

在安装托架3背向滚轴安装架2的端面上开设探头安装孔，探头安装孔与相应的作物群体抗倒伏强度测定仪主机上的探头安装杆插装配合，以将滚轴式标准探头200安装在作物群体抗倒伏强度测定仪主机100上。

为了提高探头在测定仪主机上安装的稳定性，如图3和图4所示，安装托架3的上侧面上开设有紧固螺丝安装孔，紧固螺丝安装孔与探头安装孔垂直贯通，在紧固螺丝安装孔内旋装相应的紧固螺丝，紧固螺丝顶紧测定仪主机的探头安装杆，以将滚轴式标准探头200固定在作物群体抗倒伏强度测定仪主机100上，由此可以防止探头在推力测定过程中因固定不牢而转动，保证了测定结果的准确性。

滚轴安装架2的具体结构如图3和图4所示，滚轴安装架2具有两支臂，其内部空间构成安装圆柱形滚轴1的安装空间，圆柱形滚轴1具有沿水平方向延伸的外周面，作为探头的施力部对作物群体施加垂直于圆柱形滚轴自身轴线的推力。关于圆柱形滚轴1在滚轴安装架2上的安装方式，本实施例中，圆柱形滚轴两端分别通过端部轴承5转动装配在滚轴安装架2上，具体的，端部轴承5又通过相应的轴承座6安装在两支臂上，圆柱形滚轴1通过两端的轴承座6与u型框架的两支臂顶撑配合。

装配探头时，先将圆柱形滚轴1、端部轴承5及轴承座6组装在一起形成预装组件，然后将预装组件整体装入u型框架的安装空间内，利用相应的紧固螺丝将轴承座6固定在u型框架的相应支臂上即可。

使用本发明中作物抗倒伏强度探头来测定作物的抗倒伏临界推力时，将滚轴式标准探头安装在相应的作物群体抗倒伏强度测定仪主机100上，水平推动测定仪主机，利用滚轴式标准探头的圆柱形滚轴1对待测定的作物群体施加推力，直至作物群体倾斜至与地面呈45°角，读取测定仪主机的测量结果来作为评价品种抗倒伏性的依据。由于圆柱形滚轴1转动安装在滚轴安装架上，因此，圆柱形滚轴1在沿水平方向推压作物群体时其自身也会发生转动，由此可避免探头与作物群体之间产生较大滑动摩擦力，使得测定仪主机所测得的结果能够尽可能真实地反应待测作物的抗倒伏临界推力。

上述的板式探头的结构如图5所示，板式探头300为现有的探头，探头主体为平板，用于向作物群体施加顶压作用力，并且，在平板的两端分别设置两倾斜支臂，以在平板的相应一侧形成槽型结构，方便束缚住待顶压的作物群体。具体使用时，可采用与滚轴式标准探头相同的固定方式将板式探头与作物群体抗倒伏强度测定仪主机固定装配在一起，然后向作物群体施加顶压作用力即可。

采用上述实施例中测得的板式探头的阻力系数可以对以前利用板式探头测得的抗倒伏临界推力数据库中的数据进行校正，保证科学研究结果的连续性和可比性，可以将以前测量得到的数据直接应用起来，不需要再利用新的滚轴式标准探头再重复以前的测量步骤，再重新进行测量，对于科研来讲，在保证测量精度的前提下，可有效减少科研成本。

本实施例中，重复顶压的次数为15次，在其他实施例中，也可以顶压其他次数，根据竹枝的耐受力及可接受的测量结果准确度进行实际调整即可。

本发明以板式探头阻力系数校正为实施例说明了禾谷类作物仿真群体的制作方法以及利用该仿真作物群体测定、校正板式探头阻力系数的过程。本仿真群体及测定方法同样也适合于新型探头阻力系数的校正。

同样，本禾谷类作物仿真群体也可以用于新型作物抗倒伏强度测定仪研制中作物群体临界抗倒伏强度的模拟测定。

本发明还提供一种仿真作物群体的实施例，该实施例中的仿真作物群体的结构与上述抗倒伏强度测定探头阻力系数的校正方法实施例中的仿真作物群体的结构相同，在此不再赘述。