CN108271467A - 一种用于植物种子表面杀虫、灭菌的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于植物种子表面杀虫、灭菌的装置及其方法，该装置包括储物仓、整流通道以及电子帘加速器，电子帘加速器至少两个且分布在整流通道的两侧。方法步骤为：S1、电子帘加速器选择合适的加工能量；S2、通过电子帘加速器辐照区对植物种子的一面进行辐照；S3、通过电子帘加速器辐照区对植物种子的另一面进行辐照；S4、收集辐照后的植物种子储存。通过电子帘加速器高剂量而非穿透的电子束特点来处理植物种子，可达到种子表面杀虫灭菌，而不影响种子发芽势、发芽率的目的。克服了传统种子处理的化学残留、效能低下、影响发芽势与发芽率、难以长时间存储等缺点，可用于大规模的种子跨区域种植，而不必担心病虫害的跨区域传播。
Description
技术领域
本发明涉及电子束辐照技术领域中的新应用，尤其是涉及一种用于植物种子表面杀虫、灭菌的装置及其方法。
背景技术
现行主流的植物种子杀虫、灭菌的方法有干热法、水浸法、熏蒸法与紫外照射法等。干热法是采用烘箱将种子在45℃烘干一定时间，以期达到杀灭种子表面的病菌与寄生虫，其能耗高，处理效率低，部分耐高温病菌难以杀灭，而且长时间高温，会降低种子的发芽率。水浸法是采用稻草灰、石灰水等溶液浸泡种子，以期杀灭种子附带的病菌，而达到降低病害的目的，其特点是成本低，操作简便，发芽率高，但水浸法目前仅适用于及时播种的作物，水浸后，需要立即播种，否则种子易腐烂，而且水浸法对于厌氧菌类微生物，杀灭效果甚微。熏蒸法是采用化学试剂在特定的空间内加热熏蒸，熏蒸法可以有效杀灭多种虫害，对于杀灭由病菌引起的病害，需要分步组合熏蒸，虽然随着对熏蒸试剂与熏蒸工艺研究的加深，熏蒸试剂残留、对种子发芽率，发芽势影响在降低，但是还是无法解决无残留、熏蒸尾气不污染环境等问题。紫外照射对于杀灭多种致病微生物效果明显，为达到杀菌效果，需要长时间照射，设备运转率低下，长时间的照射，易产生热效应，进而影响种子的发芽势与发芽率，而且对于寄生虫害效果不好。
目前也有采用通过电子束辐照辐照来达到增强种子发芽率的方式，但是辐照后会穿透植物种子表皮破坏内部结构，影响种子的发芽率；10MeV电子加速器的理论穿透厚度为：被照射目标物体密度为1g/cm3时，有效穿透为3.96cm。10MeV加速器发射的电子束在纯水中有效射程为5cm；其他能量水平的电子加速穿透能力与其能量大小成正比。
发明内容
本发明所要解决的技术问题提供一种能够增大辐照能量且穿透力较小方便灭菌的用于植物种子表面杀虫、灭菌的装置及其方法
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种用于植物种子表面杀虫、灭菌的装置，该装置包括设置有出口的储物仓、位于储物仓出口的整流通道以及位于整流通道上的电子帘加速器，所述的电子帘加速器至少两个且分布在整流通道的两侧。
进一步具体的，所述的整流通道至少两段，每相邻两段所述的整流通道之间首尾接通，每段所述的整流通道上至少设置一个电子帘加速器。
进一步具体的，每段所述的整流通道均呈倾斜状用于减缓植物种子的下降速度。
进一步具体的，所述的整流通道的倾斜角度为45°～60°。
进一步具体的，所述的整流通道有两段，第一段从储物仓出口处向左下方倾斜，第二段从第一段的出口处向右下方倾斜。
进一步具体的，所述的储物仓的底板向下倾斜，所述的底板的低端位于储物仓出口处，在所述的底板上设置振动器。
进一步具体的，在所述的储物仓的出口处设置用于调整植物种子出口大小的整流板。
一种用于植物种子表面杀虫、灭菌的方法，其特征在于，所述方法步骤为：
S1、根据植物种子的表皮厚度，对电子帘加速器选择合适的加工能量；
S2、使植物种子通过电子帘加速器辐照区对植物种子的一面进行辐照；
S3、植物种子继续通过电子帘加速器辐照区对植物种子的另一面进行辐照；
S4、收集两面辐照后的植物种子储存。
进一步具体的，在步骤S1中所选择的电子帘加速器的加工电压≤200KeV，束流控制在15mA～25mA，同时保证植物种子单面接收的剂量≥15kGy。
进一步具体的，所述的电子帘加速器与植物表面之间的距离控制在0cm～2cm。
本发明的有益效果是：通过电子帘加速器高剂量而非穿透的电子束特点来处理植物种子，可达到种子表面杀虫灭菌，而不影响种子发芽势、发芽率的目的。克服了传统种子处理的化学残留、效能低下、影响发芽势与发芽率、难以长时间存储等缺点，可用于大规模的种子跨区域种植，而不必担心病虫害的跨区域传播，同时可以用于植物种子的长时间存储。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是电子束辐照物体的示意图；
图3是本发明方法的流程示意图。
图中：1、储物仓；2、整流通道；3、电子帘加速器；4、振动器；5、整流板；21、第一段；22、第二段。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述。
电子帘加速器处理植物种子用于杀虫与灭菌，是基于射线灭菌的原理。射线作用于微生物体后，产生大量自由基，破坏遗传物质核苷酸的代谢，引起细胞内蛋白活性的破坏，以达到灭菌的效果。高能量的加速器发出的电子束贯穿能力强，在杀菌的同时，也破坏了种子的胚芽结构，使得种子杀灭，无法发芽。而低能的电子帘加速器，其射线贯穿能力弱，只要能量选择适当，当种子表面剂量达到25kGy时，可以有效杀灭表面微生物且不穿透种子的表皮，从而不影响种子的发芽。电子帘加速器辐照种子，由于无法穿透，因此单方向辐照，只能对一个表面及边缘进行灭菌，无法对整个种子进行灭菌，需要借助可以使种子翻面或两台及以上加速器进行对射，而达到植物种子表面灭菌的效果。根据电子帘加速器的特点设计如下装置。
如图1所示一种用于植物种子表面杀虫、灭菌的装置，该装置包括设置有出口的储物仓1、位于储物仓1出口的整流通道2以及位于整流通道2上的电子帘加速器3，所述的电子帘加速器3有两个且分布在整流通道2的两侧；两个电子帘加速器3相互错开，植物种子在通过第一个电子帘加速器的辐照区后，再进入第二个电子帘加速器的辐照区；第一个电子帘加速器对植物种子的一面进行辐照，第二个电子帘加速器对植物种子的另一面进行辐照；但是由于植物种子从第一个电子帘加速器的辐照区进入第二个电子帘加速器的辐照区有可能会发生翻转，两次辐照均为植物种子的同一面，为了解决这种问题，故在第二个电子帘加速器后面再设置多个电子帘加速器顺序排布，能够降低上述不完全辐照的机率。
而对于植物种子两侧的辐照问题如图2所示，电子束分别对物体的A点、B点以及C点进行辐射，A点与B点位于同一水平面，B点与C点位于同一竖直面，在理论上A点与B点的剂量相同，而C点未被照射；但通过试验发现A点剂量最高，B点与C点的剂量相同；这说明使用电子帘加速器3辐照植物种子时，当植物种子两面被辐照后，其两侧面也已经被辐射达到灭菌的效果。
基于上述结构，整流通道2设计为两段，第一段21从储物仓1出口处向左下方倾斜，第二段22从第一段21的出口处向右下方倾斜；在第一段21的左上方（或者右下方）设置第一个电子帘加速器，在第二段22的右上方（或者左下方）设置第二个电子帘加速器；根据需要依次类推，在第二段22的出口处可以设置第三段，在第三段的出口处可以设置第四段，同时在每段整流通道2区域均可以加装电子帘加速器3，排布的段数越多其可以通过的植物种子的流量越大。而倾斜的整流通道2用于减缓植物种子的下降速度，以保证植物种子单面接收的剂量稳定，倾斜角度设计为45°～60°，最优为45°；同时可以将整流通道2设计为角度可调，根据不同种类的植物种子调节整流通道2的角度用于控制下降速度；在整流通道2上设置振动器使其上下进行小幅度高频率的振动，保证植物种子不会粘附在整流通道2的侧壁以及底板上。
在使用过程中为了方便储物仓1内的植物种子自动进入到整流通道2内，储物仓1的底板向下倾斜，所述的底板的低端位于储物仓1出口处，在所述的底板上设置振动器4；通过振动器4使得倾斜的底板发生小幅度高频率的上下运动，植物种子顺着底板的坡度从储物仓1的出口进入到整流通道2内。同时为了控制整流通道2内的植物种子的数量，故在所述的储物仓1的出口处设置用于调整植物种子出口大小的整流板5；整流板5的高度刚好超过一粒植物种子的高度，同时小于两粒植物种子的高度，保证进入到整流通道2的植物种子只有一层，方便电子帘加速器3的辐照。由于植物种子会因为种类不同，其高度也有不同，故将整流板5设置为高度可调，高度可调的方式主要有两种，一种是人工手动调节，另一种是通过电动调节装置进行调节，而电动调节装置基本是通过齿轮齿条的啮合并通过电机驱动。
由于采用的为电子束进行辐照，故需要在电子帘加速器3辐照的区域进行密封屏蔽，设置屏蔽体来达成上述要求，防止辐照泄漏发生。
本发明基于电子帘加速器3本体的特性，可以应用于植物种子表面杀虫、灭菌，同时不伤害植物种子内部构造；而这种用于植物种子表面杀虫、灭菌的方法如图3所示，所述方法步骤为：
S1、根据植物种子的表皮厚度，对电子帘加速器3选择合适的加工能量，选择其加工电压≤200KeV，优选200KeV；束流控制在15mA～25mA，优选20 mA；同时保证植物种子单面接收的剂量≥15kGy，优选25kGy。
S2、使植物种子通过电子帘加速器3辐照区对植物种子的一面进行辐照，保证电子帘加速器3与植物种子之间的距离位于0cm～2cm之间，优选为0.4cm。
S3、植物种子继续通过电子帘加速器3辐照区对植物种子的另一面进行辐照，保证电子帘加速器3与植物种子之间的距离位于0cm～2cm之间，优选为0.4cm。
S4、收集两面辐照后的植物种子储存并进行试验。
基于上述方法，进行的实施案例如下：
精选生葵花籽430粒，其均为颗粒饱满，无外观缺损，大小相近的未经任何化学处理的种子。随机分组，A组200粒，B组230粒。A组为不辐照对照组，B组为辐照表面灭菌组，将B组种子用1.5×108cfu/ml的枯草芽孢杆菌菌液正反喷晒处理，在生物安全柜中自然干燥30分钟。
将B组种子放入两面都有衬板的多空透明塑料模具中，模具上用于放葵花籽的孔径为1.2×2.0cm,确保葵花籽可以放入其中，将装有B组种子的模具放入电子帘加速器辐照室，打开上表面衬板，开始辐照正面，辐照后将正面衬板盖上，手动翻面，打开衬板，然后辐照反面。电子帘加速器3的能量选择180KeV，20mA,剂量为25kGy。
B组辐照处理后，以无菌操作，收集30粒种子做无菌测试，其余的200粒种子做出芽率试验。
将A组200粒种子平铺在培养皿中，用湿润的纱布覆盖，置于25℃培养箱内；B组除无菌实验的种子，剩余200粒采用和A组同样的条件，3天后统计葵花籽的发芽率。
其中A组发芽186株，发芽率93%；B组发芽179株，89.5%，两组发芽率差别小于5%，无显著差别，B组无菌实验为阴性，说明电子帘表面灭菌效果可靠。
实验结果表明，电子帘加速器3可以用于种子存储的表面杀虫、灭菌手段，工艺稳定可靠，而且不影响种子的发芽率。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种用于植物种子表面杀虫、灭菌的装置，其特征在于，该装置包括设置有出口的储物仓（1）、位于储物仓（1）出口的整流通道（2）以及位于整流通道（2）上的电子帘加速器（3），所述的电子帘加速器（3）至少两个且分布在整流通道（2）的两侧。
2.根据权利要求1所述的用于植物种子表面杀虫、灭菌的装置，其特征在于，所述的整流通道（2）至少两段，每相邻两段所述的整流通道（2）之间首尾接通，每段所述的整流通道（2）上至少设置一个电子帘加速器（3）。
3.根据权利要求2所述的用于植物种子表面杀虫、灭菌的装置，其特征在于，每段所述的整流通道（2）均呈倾斜状用于减缓植物种子的下降速度。
4.根据权利要求3所述的用于植物种子表面杀虫、灭菌的装置，其特征在于，所述的整流通道（2）的倾斜角度为45°～60°。
5.根据权利要求4所述的用于植物种子表面杀虫、灭菌的装置，其特征在于，所述的整流通道（2）有两段，第一段（21）从储物仓（1）出口处向左下方倾斜，第二段（22）从第一段（21）的出口处向右下方倾斜。
6.根据权利要求1所述的用于植物种子表面杀虫、灭菌的装置，其特征在于，所述的储物仓（1）的底板向下倾斜，所述的底板的低端位于储物仓（1）出口处，在所述的底板上设置振动器（4）。
7.根据权利要求1所述的用于植物种子表面杀虫、灭菌的装置，其特征在于，在所述的储物仓（1）的出口处设置用于调整植物种子出口大小的整流板（5）。
8.一种用于植物种子表面杀虫、灭菌的方法，其特征在于，所述方法步骤为：
S1、根据植物种子的表皮厚度，对电子帘加速器选择合适的加工能量；
S2、使植物种子通过电子帘加速器辐照区对植物种子的一面进行辐照；
S3、植物种子继续通过电子帘加速器辐照区对植物种子的另一面进行辐照；
S4、收集两面辐照后的植物种子储存。
9.根据权利要求8所述的用于植物种子表面杀虫、灭菌的方法，其特征在于，在步骤S1中所选择的电子帘加速器的加工电压≤200KeV，束流控制在15mA～25mA，同时保证植物种子单面接收的剂量≥15kGy。
10.根据权利要求8所述的用于植物种子表面杀虫、灭菌的方法，其特征在于，所述的电子帘加速器与植物表面之间的距离控制在0cm～2cm。
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