CN102498990A

CN102498990A - 水稻工厂化生产工艺及其生产车间

Info

Publication number: CN102498990A
Application number: CN2011102928389A
Authority: CN
Inventors: 马荣朝; 吴维雄; 张黎骅; 雷小龙; 苟文; 马菁
Original assignee: Sichuan Agricultural University
Current assignee: Sichuan Agricultural University
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: CN102498990B

Abstract

本发明公开了一种水稻工厂化生产工艺，将水稻将从发芽到成熟以及收割、脱粒、烘干和制米都在人为控制的工厂内生产,实现了水稻生产的工厂化和流水化，在解决粮食安全受自然条件影响的同时，能解决水稻生产占用土地多和单位土地生产效率低等问题，突破传统的水稻种植模式，并能较好控制稻谷品质，为今后水稻生产的提供新的方向，并能推动农业工程的深度发展。同时，提供了一种水稻工厂化生产车间，该设备结构简单，能够实现自动化操作，且根据水稻生产的不同周期以及生长条件进行调节，以满足水稻生产需要，从而能够保证水稻工厂化生产得以实施，通过工厂化的生产，能够增加单位面积的土地上的产量，生产的成本降低，生产效率高。

Description

水稻工厂化生产工艺及其生产车间

技术领域

本发明涉及水稻工厂化生产技术，尤其是一种水稻工厂化生产工艺及其装置。

背景技术

传统的水稻生产已延续了几千年，至今，它仍然是依靠自然条件，按照传统的育种子和栽培方式进行水稻生产。近年来，虽然水稻生产在育种和栽培技术上有了较大的改进，杂交水稻的发明和超级杂交稻的进一步研究取得了较大的进展；但是，靠自然条件进行水稻生产的方式并没有实质的改变，其结果是单位土地的水稻产量低，占用土地多，粮食安全受自然条件的影响较大。随着生活水平的提高，人类对食用稻米的要求越来越高，不仅要求优质，而且要求安全卫生，为此，优质稻米越来越受到市场的青睐，对农药、施肥和环境污染进行控制，使稻米中不含有害物质或把它控制在某些规定的允许范围内，使稻米达到食用安全标准，尤为显得十分重要；且随着耕地面积的逐渐减少，国内的水稻总产量减少，如何提高单位面积的土地上产出，变得尤为重要。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种水稻工厂化生产工艺，解决粮食安全受自然条件影响的问题；同时，能解决水稻生产占用土地多和单位土地生产效率低等问题，突破传统的水稻种植模式，并能较好控制稻谷品质；同时，提供一种水稻工厂化生产车间，该设备结构简单，能够实现自动化操作，且根据水稻生产的不同周期以及生长条件进行调节，以满足水稻生产需要，从而能够保证水稻工厂化生产得以实施，通过工厂化的生产，能够增加单位面积的土地上的产量，使水稻生产受到外界环境影响较小。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的水稻工厂化生产工艺，它包括以下步骤：

1) 在育苗车间内，将稻种分组于每个小模块中进行育秧，再将每个小模块内的秧苗，随小模块置于每个大模块中，并将秧苗随大模块置于生长车间的水肥槽中；

2) 根据水稻的各个生长周期，将水稻随水肥槽移送至不同的生长车间，并根据水稻的生理特征，向水肥槽中添加水稻生长所需的物料，并控制光照、温度、相对湿度以及CO₂的量；

3) 待水稻成熟后，将水肥槽与其中的水稻移送至收割车间，将水稻进行脱粒，再将稻谷进行烘干，并制米装存，将水稻秸秆粉碎。

水稻工厂化生产是将稻种从发芽到水稻成熟以及收割、脱粒、烘干和制米都在人为控制的工厂内生产，从种子发芽到水稻成熟过程在工厂内的循环链上按照水稻生长的规律、条件和要求进行。水稻生长所需要的水肥条件是按照不同的水稻品种和稻谷质量的要求进行配给。水稻在工厂化育秧后移栽到循环链的水稻水肥槽内，水稻的生长过程就随着工厂内循环链的移动进行，它具有连续生产,不受自然条件影响，稻谷品质可控可调等特点。利用现今先进的设备和技术，将水稻生产设计为便于流水化操作的工艺，提供规范的流程和操作，提高空间利用率。

水稻的生长期主要为移栽存活期、幼苗期、抽穗扬花期以及灌浆结实期，其中移栽存活期，幼苗期，温度为28～32℃；分蘖期，抽穗扬花期，温度为24～28℃，相对湿度50～90%；灌浆结实期，温度为22～28℃，相对湿度70～80%。

水稻生产要求阳光充足，相对湿度高，而后期温度不宜过高，昼夜温差较大的气候条件，尤其是水稻抽穗扬花期与灌浆实期的温度条件。

所述移栽存活期、幼苗期、抽穗扬花期以及灌浆结实期的光照为白昼时使用日照，0点—4点使用人造光源提供光照，所述人造光源为8-15瓦节能灯；所述移栽存活期CO₂浓度与周围自然环境一致，幼苗期、抽穗扬花期以及灌浆结实期的CO₂浓度分别控制在200～300μmol/mol、250～350μmol/mol、200～300μmol/mol。

从栽培措施上改进，提高水稻生产时的有效光合作用时间（如将一天24小时一个白昼变为二个白昼）；从环境上模拟水稻生长各个生育期所需要量的小气候条件，通过育种、栽培和工业化手段与措施满足水稻工厂化生产条件，实现水稻工厂化生产。

另一方面，从育种上改良水稻品种，使其适合工厂化生产也是提高水稻工厂化生产的可行性的方法。如将水稻品种的生育期大大地缩短，减少水稻在生长循环链上的时间，从而缩短水稻工厂化生产的循环生产时间。

一种水稻工厂化的生产车间，它包括育苗车间、生长车间和收割车间，稻种在育苗车间内培育为秧苗；所述生长车间分为移栽车间、抽穗扬花车间和灌浆结实车间，将不同生长期的秧苗的分别置于移栽车间、抽穗扬花车间和灌浆结实车间内，使秧苗长成稻穗；稻穗在收割车间内被收割。

所述生长车间的外侧壁上设置有遮光布，所述遮光布由设置于生长车间顶部的卷布机控制，所述生长车间的内侧壁及其顶部设置有照明装置，在生长车间的侧壁上设置有排风装置以及供气装置，所述卷布机、照明装置排风装置以及供气装置均连接到控制系统进行控制。

在生长车间内设置有温度与湿度感应装置、CO₂与O₂含量检测装置，所述温度与湿度感应装置、CO₂与O₂含量检测装置均连接到控制系统上，向控制系统传递信号。

生长车间内设置有槽架与轨道，所述槽架设置于轨道上，槽架上规格地排布有水肥槽，秧苗置于水肥槽内生长，秧苗的上方的槽架上设置有喷洒器，所述喷洒器连接于控制系统上。

利用先进的栽培和工业化手段与措施满足水稻工厂化生产条件，为水稻生长各期提供不同的环境，流水化的车间设计，提高了效率，降低了成本。

所述秧苗位于小模块内，所述小模块置于大模块中，所述大模块卡装于水肥槽内，秧苗的根部可以穿过大模块伸入到水肥槽的液面以下。

所述育苗车间内设置育苗盘，所述育苗盘内规则地排布有小模块，且每个小模块可单独从育苗盘中取出，所述小模块内含有营养成分，使稻种在小模块内生长为秧苗。

所述收割车间内设置有收割脱粒装置、烘干装置、打米机以及秸秆粉碎机，所述烘干装置与秸秆粉碎机分别连接到收割脱粒装置上，所述打米机连接到烘干装置的出口，所述收割脱粒装置将稻谷从稻穗上脱下，并稻谷送至烘干装置烘干后送至打米机中制成米，将秸秆送至秸秆粉碎机中粉碎。

以上设施保证了水稻从秧苗移栽、生长到成熟过程工厂化生产的实现，由于水稻生产周期长、环境条件变化复杂，所以提供一种易操控、效果好的环境尤为必要，以上工艺和设施重点解决了以下三个问题：

1）通过育种或其它科技方法改变作物碳原子数，或增加水稻生长过程中碳原素的供给，促进和提高光合作用强度和效率。

水稻的光合作用是吸收日光能还原二氧化碳并释放氧气的过程，在这个过程中将日光能转变为化学能积蓄在有机物中，通过水稻的光合作用合成有机物（包括水稻稻谷和秸杆等），其总反应式为：

CO₂+ H₂O

（CH₂O）+ O₂

从光合作用总反应式中可以看出，光合作用反应前和反应后其原子和原子数都没有变化，只是三种原子在光的作用下作了重新的排列，原子的结构不同了，其有机物合成，形成碳水化合物。因此，三种原子中碳原子（C）决定了光合作用的强度和效率。目前，作物分为二碳（C₂）、三碳（C₃）和四碳（C₄）植物，四碳作物比三碳作物的光合作用更好。

2）提高水稻生产过程中光合作用的周期、光合作用的有效时间和控制光合作用的强度。改变每天白昼的周期，现在水稻在自然条件下一天24小时是白昼一次，水稻进行光合作用的时间相对较短，为了提高水稻的光合作用时间和周期，需要在一天24小时内白昼2次，加之在控制光合作用的周期时有效地控制水稻生长阶段的温差，快速提高水稻生长过程中的物质积累。

3）解决水稻工厂化生产中小气象条件和水肥条件的要求，通过农业设施与系统工程，适应和促进水稻生长过程中生育期的进行，以适应工厂化生产的需要。水稻的工厂化生产过程中是在移动栽培循环链上进行，可控水、控光、控温、控湿和控制光合作用的周期和时间，控制水稻工厂化生产的周期，控制水稻的最佳收割期，保证稻谷的产量和品质。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明提供一种水稻工厂化生产工艺，解决粮食安全受自然条件影响的问题；同时，能解决水稻生产占用土地多和单位土地生产效率低等问题，突破传统的水稻种植模式，并能较好控制稻谷品质，为今后水稻生产的提供新的方向，并能推动农业工程的深度发展，有利于保障中国和世界粮食安全，同时提供了一种水稻工厂化生产车间，该设备结构简单，能够实现自动化操作，且根据水稻生产的不同周期以及生长条件进行调节，以满足水稻生产需要，从而能够保证水稻工厂化生产得以实施，通过工厂化的生产，能够增加单位面积的土地上的产量，使水稻生产受到外界环境影响较小，生产的成本降低，生产效率高。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的水稻工厂化生产工艺的流程示意图；

图2是本发明中的育秧的流程示意图；

图3是本发明中的水稻收获的流程示意图；

图4是本发明中水稻工厂化生产工厂的示意图；

图5是本发明中水稻工厂化生产工厂的具体结构示意图

图6是本发明中秧苗在水肥槽内的结构示意图；

图7是本发明中育苗盘的结构示意图。

图中标记：1-育苗车间、2-生长车间、2a-移栽车间、2b-抽穗扬花车间、2c-灌浆结实车间、3-收割车间、4-遮光布、5-卷布机、6-水肥槽、7-排风装置、8-照明装置、9-喷洒器、10-供气装置、11-槽架、12-轨道、13-秧苗、14-小模块、15-大模块、16-育苗盘。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图1至图3所示，水稻工厂化生产工艺，它包括以下步骤：

1）在育苗车间内，将稻种分组于每个小模块中进行育秧，再将每个小模块内的秧苗，随小模块置于每个大模块中，并将秧苗随大模块置于生长车间的水肥槽中；

2）根据水稻的各个生长周期，将水稻随水肥槽移送至不同的生长车间，并根据水稻的生理特征，向水肥槽中添加水稻生长所需的物料，并控制光照、温度、相对湿度以及CO₂的量；

3）待水稻成熟后，将水肥槽与其中的水稻移送至收割车间，将水稻进行脱粒，再将稻谷进行烘干，并制米装存，将水稻秸秆粉碎。

水稻的生长期主要为移栽存活期、幼苗期、抽穗扬花期以及灌浆结实期，其中移栽存活期，幼苗期，温度为30℃；分蘖期，抽穗扬花期，温度为28℃，相对湿度70%；灌浆结实期，温度为25℃，相对湿度70%。

所述移栽存活期、幼苗期、抽穗扬花期以及灌浆结实期的光照为白昼时使用日照，0点—4点使用人造光源提供光照，所述人造光源为11瓦节能灯；所述移栽存活期CO₂浓度与周围自然环境一致，幼苗期、抽穗扬花期以及灌浆结实期的CO₂浓度分别为200μmol/mol、300μmol/mol、300μmol/mol。

通过增加光照和提高CO₂浓度，幼苗期、抽穗扬花期以及灌浆结实期的周期分别减少了11d、5d和8d。

实施例2

如图4至图7所示，本发明的水稻工厂化的生产车间，它包括育苗车间1、生长车间2和收割车间3，稻种在育苗车间1内培育为秧苗；所述生长车间2分为移栽车间2a、抽穗扬花车间2b和灌浆结实车间2c，将不同生长期的秧苗的分别置于移栽车间2a、抽穗扬花车间2b和灌浆结实车间2c内，使秧苗长成稻穗；稻穗在收割车间3内被收割。

所述生长车间2的外侧壁上设置有遮光布4，所述遮光布4由设置于生长车间2顶部的卷布机5控制，所述生长车间2的内侧壁及其顶部设置有照明装置8，在生长车间2的侧壁上设置有排风装置7以及供气装置10，所述卷布机5、照明装置8排风装置7以及供气装置10均连接到控制系统进行控制。

在生长车间2内设置有温度与湿度感应装置、CO₂与O₂含量检测装置，所述温度与湿度感应装置、CO₂与O₂含量检测装置均连接到控制系统上，向控制系统传递信号。

生长车间2内设置有槽架11与轨道12，所述槽架11设置于轨道12上，槽架11上规格地排布有水肥槽6，秧苗13置于水肥槽6内生长，秧苗13的上方的槽架11上设置有喷洒器9，所述喷洒器9连接于控制系统上。

所述秧苗13位于小模块14内，所述小模块14置于大模块15中，所述大模块15卡于水肥槽6内，秧苗13的根部可以穿过大模块15伸入到水肥槽6的液面以下。

所述育苗车间1内设置育苗盘16，所述育苗盘16内规则地排布有小模块14，且每个小模块14可单独从育苗盘16中取出，所述小模块14内含有营养成分，使稻种在小模块14内生长为秧苗。

所述收割车间3内设置有收割脱粒装置、烘干装置、打米机以及秸秆粉碎机，所述烘干装置与秸秆粉碎机分别连接到收割脱粒装置上，所述打米机连接到烘干装置的出口，所述收割脱粒装置将稻谷从稻穗上脱下，并稻谷送至烘干装置烘干后送至打米机中制成米，进行袋装封存，将秸秆送至秸秆粉碎机中粉碎，用于沼气原料等。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.水稻工厂化生产工艺，其特征在于：它包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的水稻工厂化生产工艺，其特征在于：步骤2）中，水稻的生长期主要为移栽存活期、幼苗期、抽穗扬花期以及灌浆结实期，其中移栽存活期，幼苗期，温度为28～32℃；分蘖期，抽穗扬花期，温度为24～28℃，相对湿度50～90%；灌浆结实期，温度为22～28℃，相对湿度70～80%。

3.如权利要求2所述的水稻工厂化生产工艺，其特征在于：步骤2）中，所述移栽存活期、幼苗期、抽穗扬花期以及灌浆结实期的光照为白昼时使用日照，0点—4点使用人造光源提供光照，所述人造光源为8-15瓦节能灯；所述移栽存活期CO₂浓度与周围自然环境一致，幼苗期、抽穗扬花期以及灌浆结实期的CO₂浓度分别控制在200～300μmol/mol、250～350μmol/mol、200～300μmol/mol。

4.一种水稻工厂化的生产车间，其特征在于：它包括育苗车间（1）、生长车间（2）和收割车间（3），稻种在育苗车间（1）内培育为秧苗；所述生长车间（2）分为移栽车间（2a）、抽穗扬花车间（2b）和灌浆结实车间（2c），将不同生长期的秧苗的分别置于移栽车间（2a）、抽穗扬花车间（2b）和灌浆结实车间（2c）内，使秧苗长成稻穗；稻穗在收割车间（3）内被收割。

5.如权利要求4所述的水稻工厂化的生产车间，其特征在于：所述生长车间（2）的外侧壁上设置有遮光布（4），所述遮光布（4）由设置于生长车间（2）顶部的卷布机（5）控制，所述生长车间（2）的内侧壁及其顶部设置有照明装置（8），在生长车间（2）的侧壁上设置有排风装置（7）以及供气装置（10），所述卷布机（5）、照明装置（8）排风装置（7）以及供气装置（10）均连接到控制系统进行控制。

6.如权利要求5所述的水稻工厂化的生产车间，其特征在于：在生长车间（2）内设置有温度与湿度感应装置、CO₂与O₂含量检测装置，所述温度与湿度感应装置、CO₂与O₂含量检测装置均连接到控制系统上，向控制系统传递信号。

7.如权要要求4或5或6所述的水稻工厂化的生产车间，其特征在于：生长车间（2）内设置有槽架（11）与轨道（12），所述槽架（11）设置于轨道（12）上，槽架（11）上规格地排布有水肥槽（6），秧苗（13）置于水肥槽（6）内生长，秧苗（13）的上方的槽架（11）上设置有喷洒器（9），所述喷洒器（9）连接于控制系统上。

8.如权利要求7所述的水稻工厂化的生产车间，其特征在于：所述秧苗（13）位于小模块（14）内，所述小模块（14）置于大模块（15）中，所述大模块（15）卡装于水肥槽（6）内，秧苗（13）的根部可以穿过大模块（15）伸入到水肥槽（6）的液面以下。

9.如权利要求4或5或6或8所述的水稻工厂化的生产车间，其特征在于：所述育苗车间（1）内设置育苗盘（16），所述育苗盘（16）内规则地排布有小模块（14），且每个小模块（14）可单独从育苗盘（16）中取出，所述小模块（14）内含有营养成分，使稻种在小模块（14）内生长为秧苗。

10.如权利要求4或5或6或8所述的水稻工厂化的生产车间，其特征在于：所述收割车间（3）内设置有收割脱粒装置、烘干装置、打米机以及秸秆粉碎机，所述烘干装置与秸秆粉碎机分别连接到收割脱粒装置上，所述打米机连接到烘干装置的出口，所述收割脱粒装置将稻谷从稻穗上脱下，并稻谷送至烘干装置烘干后送至打米机中制成米，将秸秆送至秸秆粉碎机中粉碎。