CN101999266B - 声波处理水稻种子促进增产方法及其装置 - Google Patents

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声波处理水稻种子促进增产方法，包括以下步骤：(1)、水稻种子经风选和/或水选处理；(2)、浸种10～12小时，给予功率密度为0.25～25w/L之间声波辐照进行预处理；(3)、采用声波频率为10khz～2000khz之间进行声波处理；(4)，将经声波处理好的稻谷种子从浸种液中取出，静置到水稻种子吐出凸白点。本发明的有益效果是：(1)通过上述的声波处理可以显著地提高了水稻的产量；(2)声波处理显著降低了水稻的垩白粒率和垩白度；(3)声波处理显著提高了水稻的胶稠度；(4)声波处理水稻种子促进增产设备方便了现行种植生产，提高了生产效率。

Description

声波处理水稻种子促进增产方法及其装置
技术领域
本发明属于水稻种子处理技术领域，具体为一种声波处理水稻种子促进增产方法及其装置。
背景技术
水稻是世界上最主要的三大粮食作物之一，播种面积占粮食播种面积的1/5，年产量约4.8亿吨，占世界粮食总产量的1/4，全世界二分之一以上的人口以水稻为主食。水稻也是我国最主要的栽培作物之一，其产量占全国粮食产量的1/2。因此，水稻生产技术的进步对提高我国乃至全世界的粮食安全具有极其重要的意义。超声波作为重要的环境应力，在促进园艺作物增产和提高作物育种效率等方面已经得到一定的应用。任兴安(1993)和杨波(陕西理工学院电气系，陕西汉中723003)于《大众科技》杂志2006年第7期发表的《超声波的应用初探》探索了超声对水稻生长发育及增产效果的影响。也曾先后探讨了超声波对水稻生长发育及产量的影响。以往的研究虽发现超声波处对水稻有一定程度的增产作用，但效果并不稳定，在某一超声处理条件下增产而在另一处理下却减产。这是因为，超声波对种子的处理效果与水稻种子前处理技术和超声波参数的设计均有密切的关系，任何一个环节的疏漏，将导致完全相反的结构。但目前国内外尚未见水稻种子超声波处理方法的报道和公开专利，这也是目前超声波技术未在水稻生产上大面积应用的重要原因。另外，过去的研究大多援用工业用超声波清洗机来进行水稻种子处理，尚无针对水稻种子特点而设计的专门的超声波水稻种子处理机。
发明内容
本发明的目的在于针对上述声波在水稻生产应用中存在的不足，提供一种对水稻种植增产效果明显的声波处理水稻种子促进增产方法。
本发明的另一目的在于提供相应的声波处理水稻种子促进增产装置。
本发明的技术方案是这样实现的：声波处理水稻种子促进增产方法，包括以下步骤：
(1)、水稻种子经风选和/或水选处理，清除发育不完全种粒和不完善粒及杂物；
(2)、浸种10～12小时，可用清水浸种，也可配制营养活化液及添加有抗病虫害药液作为浸种液；可以是常温浸种，优选的在温度为25～37度的浸液下进行浸种；浸种过程可给予功率密度为0.25～250w/L之间的幅度的微弱性声波辐照进行预处理，一般采用间接式脉冲方式作用，声波预处理总时间不超过45分钟，优选为1～45分钟；并伴随有适度缓慢的搅拌作用以不造成对声波干扰，全过程令稻谷在浸液体系中作均匀分散状态的漂浮活动；上述功率密度的优选的范围为0.25～25w/L之间。
(3)、采用声波频率为10khz～2000khz之间，功率密度为0.25～800w/L进行声波处理，声波处理的时间为2分钟～60分钟之间，并伴随适度缓慢的搅拌以不造成对声波干扰，全过程(包括浸种过程)令水稻种子在水或者稀释营养活化液中作均匀分散缓慢漂浮活动，尽量使所有稻谷种子获得均衡的声波辐照作用；
(4)，将经声波处理好的稻谷种子从浸种液中取出，静置到水稻种子吐出凸白点。可以将取出的稻谷种子放在木质或者竹质编制而成的非紧密性容器篮架上，篮架内层须铺垫1～2层棉麻布，又在稻种上盖上1～2层棉麻布，稻种的厚度在2～8CM之间，置于室内通风处，并适时喷水保持稻种湿润，经3～5天如此处理，当水稻种子的胚根为1粒谷长，胚芽为半粒谷长时播种。
在装设的声波的容器中所设置布阵的声波频率，可以完全相同的、也可以是不同的；开启声波辐照方法可以是连续性的也可以是脉冲式的。
声波处理水稻种子促进增产装置，包括盛装浸种液的容器和搅拌装置，在容器的侧面和/或底部设置有最少一个超声换能器。
所述的超声换能器在容器的侧面或者容器的底部为阵列式布置。
声波处理水稻种子促进增产装置，包括浸种的容器、搅拌器、超声功能槽和水稻盛接斗，搅拌器设置在容器内，容器的侧面设置有超声换能器；超声功能槽的一端设置有浸种液盛接罐，浸种液盛接罐的正上方设置有容器；超声功能槽的另一端与水稻盛接斗连接；在超声功能槽设置有输送带和最少一个超声振板，超声振板通过导线与超声波发生器连接。
所述的超声振板在超声功能槽内为两个以上的阵列式布置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)通过上述的声波处理可以显著地提高了水稻的产量。40kHz超声波处理可以使培杂泰丰增产9.43％，而桂香占20kHz处理比对照增产达到10.55％。水稻增产的主要原因是声波处理提高了水稻的有效穗数和单位面积颖花数。(2)声波处理显著降低了水稻的垩白粒率和垩白度。(3)声波处理显著提高了水稻的胶稠度。(4)上述的水稻声波处理设备方便了现行种植生产，提高了生产效率。
附图说明
图1为声波处理水稻种子促进增产装置的实施例1的结构示意图；
图2为声波处理水稻种子促进增产装置的实施例2的结构示意图；
图3为声波处理水稻种子促进增产装置的实施例3的结构示意图；
图4为声波处理水稻种子促进增产装置的实施例4的结构示意图；
图5为声波处理水稻种子促进增产装置的实施例5的结构示意图；
图6为声波处理水稻种子促进增产装置的实施例6的结构示意图；
图7为声波处理水稻种子促进增产装置的实施例6的剖视示意图；
图8为声波处理水稻种子促进增产装置的实施例7的结构示意图；
图9为声波处理水稻种子促进增产装置的实施例8的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明声波处理水稻种子促进增产方法及其装置进行详细的说明。
声波处理水稻种子促进增产方法，包括以下步骤：
(1)、水稻种子经风选和/或水选处理，清除发育不完全种粒和不完善粒及杂物；
(2)、浸种10～12小时，可用清水浸种，也可配制营养活化液及添加有抗病虫害药液作为浸种液以杀死隐藏在水稻种子之间的病虫和细菌。可以是常温浸种，优选的在温度为25～37度的浸液下进行浸种；浸种过程可给予功率密度为0.25～250w/L之间的幅度的微弱性声波辐照进行预处理，一般采用间接式脉冲方式作用，声波预处理总时间不超过45分钟，优选为1～45分钟；并伴随有适度缓慢的搅拌作用以不造成对声波干扰，全过程令稻谷在浸液体系中作均匀分散状态的漂浮活动。以上所述的浸种过程可给予功率密度优选范围可以是0.25～25w/L之间。
(3)、采用声波频率为10khz～2000khz之间，功率密度可以为0.25～800w/L进行声波处理，声波处理的时间为2分钟～60分钟之间，并伴随适度缓慢的搅拌以不造成对声波干扰。全过程(包括浸种过程)令水稻种子在水或者稀释营养活化液中作均匀分散缓慢漂浮活动，尽量使所有稻谷种子获得均衡的声辐照作用。声波频率优选18khz～60khz之间的超声波，这个频段的增产效果更加明显。优选的超声波频率可以为20～40khz，在此频率下处理效果最佳。另外，声波的功率密度可以为0.1～3w/cm2。优选的声波的功率密度可以0.25～80w/L。优选的声波处理的时间为20分钟～60分钟之间。
(4)，将经声波处理好的稻谷种子从浸种液中取出，静置到水稻种子吐出凸白点。可以将取出的稻谷种子放在木质或者竹质编制而成的非紧密性容器篮架上，篮架内层须铺垫1～2层棉麻布，又在稻种上盖上1～2层棉麻布，稻种的厚度在2～8CM之间，置于室内通风处，并适时喷水保持稻种湿润，经3～5天如此处理，当水稻种子的胚根为1粒谷长，胚芽为半粒谷长时播种。
所述的声波在使用的时候频率可以是完全相同的或者是不相同的，开启声波辐照方法可以是连续性的或者是脉冲式的，这需要根据水稻种子的品种等因素确定。
声波处理水稻种子促进增产装置，如图1和图2所示，主要包括盛装水稻种子和浸种液的容器1和搅拌装置2，在容器的侧面或者底部设置有最少一个产生声波的超声换能器3，超声换能器3通过导线6与超声波发射器7连接。搅拌装置2可以是与容器1连为一体或者是独立设置的搅拌器。容器1一般为最基本的正方体或者长方体，在一般在容器1的底部的外壁布设超声换能器，其超声辐照方向自下而上垂直指向容器腔体内。在应用时，水稻种子放入容器内，加入水稻种子质量2～5倍的浸液，开启超声发射器，容器1内受到超声波辐照，直接作用于浸液内的水稻种上。
超声换能器3在容器1的侧面和/或底部可以为阵列式布置。盛装水稻种子和浸种液的容器1造型和构造不局限于固定的形体。如图3所示，容器1可以为圆筒罐体式，超声换能器3布阵设置在罐体的外侧壁。如图4所示，容器1可以为多边形的形式，超声换能器3布阵设置在罐体的侧壁的底部。超声波可以从底部和侧部等不同位置和不同角度向容器内部进行辐照。
如图5所示，容器1可以为半球形的碗状，超声换能器3布阵设置在罐体的侧壁的底部。如6和7所示，容器1可以为锥形体的聚焦状，超生换能器3布阵设置在罐体的侧壁的底部。超声波能量可以聚拢搅拌器2周围，处理效果更加好。
如图8所示，在容器1内设置有超声管棒，超声管棒5的一端与钳式超声换能器4连接，以超声管棒为轴心，向广阔的浸液体系的周围进行均匀的辐照，处理效果得到优化。在容器1内设置有搅拌器2。
声波处理水稻种子促进增产装置，如图9所示，包括浸种的容器1、搅拌器3、超声功能槽12和水稻盛接斗13，搅拌器2设置在容器1内，容器的侧面设置有超声换能器3。超声功能槽12的一端设置有浸种液盛接罐9，浸种液盛接罐9的正上方设置有容器1；超声功能槽12的另一端与水稻盛接斗13连接。在超声功能槽12设置有输送带11和最少一个超声振板8，超声振板8通过导线与超声波发生器7连接。超声振板8在超声功能槽12内为多个阵列式布置。
浸种在容器1内进行，水稻种子在搅拌器2的辅助下，受到脉冲式超声波的辐照，然后将水稻种子和浸种液一起排放至浸种液盛接罐9中，水稻种子和浸种液从浸种液盛接罐9流入输送带11内输送到超声功能槽12内进行沿途连续性的超声波辐照，然后输送到水稻盛接斗13中，将收集到的处理后水稻种子进行后续的发芽处理。在超声功能槽12内设置有浸种液导管，可以向超声功能槽12内注入浸种液或者排出浸种液。这样可以实现水稻种子的连续式处理，有利于提高生产效率。
通过本发明所述的方法，水稻在种子阶段的声波处理可以延续到水稻的大田生长阶段，使水稻的有效穗数、颖花数和产量均显著增加。在小麦等其它常见的作物上，也具有了类似的效果。其可能是，声波处理过程中，导致水稻种胚内酶的活性的提高甚至诱导其遗传物质发生了改变。总的来说，经过声波处理后可以显著地提高了水稻的产量。40kHz超声波处理可以使培杂泰丰增产9.43％，而桂香占20kHz处理比对照增产达到10.55％。水稻增产的主要原因是声波处理提高了水稻的有效穗数和单位面积颖花数。另外可以显著降低了水稻的垩白粒率和垩白度。经试验，声波处理后培杂泰丰的垩白度也显著降低。声波处理显著提高了桂香占的胶稠度。
效果分析：
1、声波对水稻产量及产量构成因素的影响
如下表所示：
Figure GSB00000424336600071
声波处理可以明显地提高水稻的产量。其中培杂泰丰40kHz处理的产量与对照的差异达到显著水平。平均比对照增产9.43％。桂香占20kHz处理比对照增产达到10.55％，差异也达到显著水平。从产量构成因素来看，培杂泰丰40kHz处理的有效穗数和单位面积颖花数均显著高于对照，分别比对照增加8.72％和10.61％。桂香占20kHz处理的单位面积有效穗数显著高于对照。而两个频率的超声波处理均使桂香占的单位面积颖花数显著高于对照。
2、声波对水稻品质的影响
如下表所示
Figure GSB00000424336600081
从稻米的碾米品质来看，声波处理对两个品种的糙米率、精密率和整精密率均无显著的影响。从外观品质来分析，两个频率的声波处理均显著地降低了培杂泰丰的垩白度，垩白度平均比对照降低了58.4％(20kHz)和32.1％(40kHz)。另外还可以发现，声波处理同时降低了桂香占的垩白粒率和垩白度。其中垩白粒率分别比对照降低了41.1％(20kHz)和28.9％(40kHz)，垩白度分别比对照降低了60.0％(20kHz)和48.1％(40kHz)。从蒸煮品质来分析，声波处理显著提高了桂香占的胶稠度。
由上可知，水稻种子阶段的声波处理，特别是声波处理可以导致水稻的有效穗数、颖花数和产量均显著增加；可以显著降低水稻的垩白粒率和垩白度，从而显著改善水稻的外观品质。因此，声波处理可能为杂交稻品质的改良提供了一条经济和简便的途径。另外在小麦等作物上，也具有类似的现象。

Claims (8)

1.声波处理水稻种子促进增产装置，包括浸种的容器、搅拌器、超声功能槽和水稻盛接斗，搅拌器设置在容器内，容器的侧面设置有超声换能器；其特征在于：超声功能槽的一端设置有浸种液盛接罐，浸种液盛接罐的正上方设置有容器；超声功能槽的另一端与水稻盛接斗连接；在超声功能槽设置有输送带和最少一个超声振板，超声振板通过导线与超声波发生器连接。
2.如权利要求1所述的声波处理水稻种子促进增产装置，其特征在于，在超声功能槽内设置有浸种液导管。
3.利用如权利要求1或者2所述声波处理水稻种子促进增产装置的声波处理水稻种子促进增产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将水稻种子经风选和/或水选处理，清除发育不完全种粒和不完善粒及杂物；
(2)、浸种10～12小时；在浸种过程给予声波辐照进行预处理；
(3)采用声波频率为10khz～200khz之间进行声处理；
(4)，将经声波处理好的稻谷种子从浸种液中取出，静置到水稻种子吐出凸白点。
4.如权利要求3所述的声波处理水稻种子促进增产方法，其特征在于，所述的(2)步骤中的声波为间接式脉冲式，时间为1～45分钟；并搅拌，使稻谷在浸液体系中作均匀分散状态的漂浮活动。
5.如权利要求3所述的声波处理水稻种子促进增产方法，其特征在于，所述的浸种用清水或者配制的营养活化液作为浸种液，浸种在温度为25～37度的浸液下进行。 
6.如权利要求3所述的声波处理水稻种子促进增产方法，其特征在于，所述的(3)步骤中采用的声波频率为18khz～60khz之间进行声处理。
7.如权利要求3所述的声波处理水稻种子促进增产方法，其特征在于，所述的(3)步骤中采用声波的功率密度为0.25～800w/L。
8.如权利要求3所述的声波处理水稻种子促进增产方法，其特征在于，所述的声处理的时间为2分钟～60分钟，并进行搅拌使水稻种子在浸种液中作均匀分散漂浮活动。 
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