CN108812296A

CN108812296A - 一种可加装智能导航辅助系统的杂交水稻育种授粉车

Info

Publication number: CN108812296A
Application number: CN201810708140.2A
Authority: CN
Inventors: 符国庆
Original assignee: Hunan Agricultural University
Current assignee: Hunan Agricultural University
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2018-11-16

Abstract

一种可加装智能导航辅助系统的杂交水稻育种授粉车包括发动机引擎、鼓风机、驾驶台、车架、导风管、车轮总成、智能导航辅助系统（选配件）。克服现有碰撞式或气力式授粉机械技术存在的缺点，提供一种既简易又高效的授粉车。一台授粉车一次可同时进行三条线路操作，极大提高了单日的工作效率；授粉车结构极其简易轻便造价极低，并可加装智能导航辅助系统。

Description

一种可加装智能导航辅助系统的杂交水稻育种授粉车

技术领域

本发明涉及一种植物授粉机械，特别是涉及一种杂交水稻育种授粉车。

背景技术

2011 年9 月，袁隆平院士指导的超级杂交水稻单产已突破1.35 万kg/hm²的大关，小规模试验田最高单产可达1.8 万kg/hm²，而且紧接着2012年又创下每公顷19.4吨的世界纪录，与此相比，制种产量单产只有0.3 万kg/hm2 左右。影响制种产量的主要问题并不是花粉量不足，据调查，“南优2 号”制种田，按父本单产0.225万kg/hm² 计算，每亩约有花粉300 亿粒，以花期10 d、每天开花2～3 h 计算，在散粉均匀的情况下，每10 cm²面积上可散落花粉5000 粒左右，花粉密度相当大，完全可以满足异花传粉的需要。关键在于如何使如此多的花粉散布均匀并能落在母本柱头上。杂交水稻制种产业蕴涵巨大的提升空间，落后的授粉技术是阻碍产量提高的主要原因。授粉机械化是杂交水稻制种发展的必然选择。

杂交水稻授粉是一项技术要求强、精度要求高、时间要求紧的作业，授粉效果受各种因素影响明显。其中作物性状因素包括父母本的高度差、花絮密度、花穗数量、柱头外露度、父母本花期重合度；环境因素包括温度、湿度、光照强度和风力；管理因素包括施肥、排水灌溉以及病虫害防治等。水稻花粉花期较短，盛花期7～10 d，一般一天内只有1.5～2 h的开花时间，且花粉寿命很短，只有4～5 min，因此，必须在有限的时间内完成授粉作业。现行的人工辅助授粉包括人力式和机械式。人力式授粉作为传统的授粉方式，在中国、印度等人力资源丰富、机械化水平较低的制种地区得到了广泛的应用。这种授粉方式收获的种子质量较高，单位产量较高，但劳动强度大、生产效率低，不能满足现代制种技术的发展要求。目前美国等少数进行杂交水稻制种的发达国家和地区已经开始实施机械授粉，机械式授粉主要包括碰撞式和气力式两种，碰撞式对植株易造成损伤，实际生产中气力式应用较多，如美国采用小型直升飞机进行杂交制种授粉。机械式授粉生产效率高、操作简便、适应于现代制种规模化生产的发展，但研制授粉机械的技术要求高、实际应用的授粉机型较少、授粉效果不够理想，适用于我国实际生产情况的杂交水稻制种授粉机还有待进一步研究和开发。

美国是除亚洲外少数自行制种的国家之一，为满足规模化授粉作业需求，现在采用小型直升飞机进行辅助授粉。飞机授粉的重点和难点就是要保持飞机低空飞行的高度，授粉效果的好坏直接影响着制种产量。为此，需要专业培训飞行员进行授粉作业，经过特殊的培训掌握这一技术。这种授粉方式生产效率高，但制种质量和单位面积产量都低于人力式授粉。近年来，美国大规模饲养蜜蜂为水稻授粉。来自美国农业部的数据显示，美国200多万群蜜蜂中，有100 多万群用于为农作物授粉。

日本是以种植水稻为主的国家，但该国主要种植粳稻品种，杂交粳稻优势组合不多，杂交水稻制种处于探索试验阶段。凭借农业机械化程度高的优势，日本很早就开始了授粉技术与机械的研究，主要应用在果树、苗木上。如对苹果树和柿子树授粉，一般多使用小型手持式喷粉机，将花粉和红色的石松子粉混合，对准花序喷出花粉。喷出的花粉落在花上显出红色，区别未授粉的花。

印度作为世界水稻种植面积第一大国，印度的杂交水稻制种基本上实现自给，授粉方式以人力式为主，近年来也开始机械授粉的研究，处于试制试验阶段。越南是除中国以外最早推广杂交水稻的国家，但由于技术条件有限，杂交稻种自给率仅达到20%，其余多从中国进口。菲律宾本国也很少进行杂交水稻制种，所需的水稻种子主要从中国和印度进口。近年来，菲律宾政府大力扶植杂交水稻制种产业，制种技术在本国得到一定发展，授粉采用人力式辅助授粉为主。杂交水稻在亚洲得到了广泛种植推广，但由于制种技术落后、产量低、成本高，即使印度这样杂交水稻发展较快的国家，一般制种单产也仅为1.5～2.5 t/hm²。

中国经过30 多年的发展，制种理论和技术都取得巨大进步，产业化模式基本形成。我国制种基地主要集中在海南以及中南部山区。我国是杂交水稻制种的主要国家，由于制种技术过于严格复杂，现多沿用传统的人力式授粉。人力式授粉分为单长竿赶粉法、双短竿推粉法和绳索拉粉法3种。20 世纪90 年代起，我国就开始着手水稻机械授粉装置的研究，但由于设计结构不理想、田间情况复杂及成本较高等因素，研究成果没有得到推广使用。近年来，经过科研人员的研究，已经可以通过计算父母本播差期、施洒化学药剂及进行相应的田间管理等措施，使父母本花期重合，人们开始研制新一代田间直接授粉机械，如湖北农学院从1992 年开始进行这方面的研究，并在1995 年发明了“一种杂交水稻繁殖制种授粉方法及实现该方法的授粉器”，授粉器由风机、导粉膜、撼粉绳、授粉管、固膜板、卷膜筒和左右手柄构成，人们可携带授粉器在田间行走完成授粉作业，经过不断改进，于2002 年设计研制了“杂交水稻制种授粉机”，发动机额定功率2.1 kW、转速7 500 r/min，授粉管长20 m，生产率2.33 hm2/h，机组工作人员2 人，异交结实率达15%，在一定程度上提高了产量和效率。2010 年侯国强设计发明了“一种杂交水稻制种授粉工具及授粉方法”，这种授粉工具主要包括荡禾器，橇式座和卷扬机。荡禾器设于橇式座上端，卷扬机的线绳连接于橇式座上，以3根并置式平行长竿作荡禾器，平行长竿的延伸方向与橇式座的滑行方向相垂直，授粉时先将橇式座置于田间，卷扬机固定于田埂上，启动卷扬机来回往复拖动橇式座，荡禾器即震荡父本行植株实现授粉。近年来，科技工作者又将研究重点放在气力式授粉机械上面，并进行了大量的试验，为研究新一代授粉机提供了理论依据和技术支持。

由于授粉方式自身的特性，单单依靠碰撞式或气力式授粉很难达到制种要求，本发明“ 一种可加装智能导航的杂交水稻育种授粉车”结合碰撞式与气力式授粉的优点，通过扫花器与开道器微小震荡力的作用使花粉脱离花蕊，借助可调吹风管内空气形成的人造风（其风力风向稳定可调、分布均匀），花粉被从植株腰部往上吹的人造风吹向空中，最大可能减少了花粉落到地面而浪费，实现了想要的授粉效果。母本与父本种植线路布局由同一辆授粉车来规划，也可加装智能导航，例如：北斗导航与图像识别辅助导航（母本与父本生物特性差别明显易于图像识别），这样既减小对植株的损害又能达到制种要求的花粉密度和分布。同时这一授粉机械车还充分考虑到授粉作业的时空环境和技术特性等，如山区制种，地势崎岖，种田规模较小，这就要求授粉机械小巧灵活、便于操控；而海南地区地势平坦、种田规模大，授粉机械要求生产效率高等要求，本发明“一种可加装智能导航的杂交水稻育种授粉车”极其简易轻便,有条件还可以加装智能导航系统，实现自动化与人工控制相接合的授粉生产方式。另外，授粉作业必须要求在母本与父本花期相遇的几天内进行，一台授粉车一次可同时进行三条线路操作，极大提高了单日的工作效率，为短时内完成全部授粉作业提供了可靠保障。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有碰撞式或气力式授粉机械技术存在的缺点，提供一种既简易又高效的授粉车。因为可调吹风管吹出的气流是从植株腰部往上吹，可让花粉向空中飘浮，提高花粉的利用率；一台授粉车一次可同时进行三条线路操作，极大提高了单日的工作效率；授粉车结构极其简易轻便造价极低，并可加装智能导航。

本发明“一种可加装智能导航辅助系统的杂交水稻育种授粉车”的技术方案是：本发明包括：发动机引擎、鼓风机、驾驶台、车架、导风管、车轮总成、智能导航辅助系统（选配件）。其特征在于所述的车轮总成由轮座及传动链、转轮、开道器、可调吹风管、扫花器、扫花器支架构成。发动机引擎是授粉车全部动力来源，主要是提供授粉车的行走与鼓风机的动力；鼓风机与发动机引擎相接并由它提供动力，鼓风机主要向三根导风管与三个车轮总成提供高速气流；驾驶台是授粉车的控制中心，它与授粉车的各部件相联相控；车架是授粉车各部件的依附平台；三根导风管主要是让鼓风机产生的高速气流顺畅到达三个车轮总成需要的地方，每根导风管一端与鼓风机相连另一端与车轮总成内的可调吹风管相连；三个车轮总成主要是完成行走、扫花与吹气，车轮总成中的传动链主动轮与发动机引擎相连，从动轮与车轮总成中的转轮相连，车轮总成中的轮座及传动链依附在车架上，转轮是授粉车的行走部件由传动链带动，开道器依附在轮座上，可调吹风管也是依附在轮座上并能由驾驶台控制可调吹风管的风力与风向，扫花器通过扫花器支架依附在轮座上并且可以调节扫花器的扫花状态；通过扫花器与开道器微小震荡力的作用使花粉脱离花蕊，借助可调吹风管内空气形成的人造风（其风力风向稳定可调、分布均匀），花粉被从植株腰部往上吹的人造风吹向空中，实现想要的授粉效果。本发明“一种可加装智能导航辅助系统的杂交水稻育种授粉车”的工作原理是：在母本与父本开始种植之前，由一台授粉车按三个转轮的相对位置快速规划好种植线路标记,不用开动鼓风机，只需三个转轮留下压痕即可，然后让母本与父本的幼苗按标记好的线路种植，等到花期的时候由同一台授粉车按原规划好的线路进行授粉作业，作业前开动鼓风机，调节好三个可调吹风管的风力与风向，同时根据植株高度与生长情况调节好三个扫花器的扫花状态, 通过扫花器与开道器微小震荡力的作用使花粉脱离花蕊，借助可调吹风管内空气形成的人造风（其风力风向稳定可调、分布均匀），花粉被从植株腰部往上吹的人造风吹向空中，最大可能减少了花粉落到地面而浪费，实现了想要的授粉效果。同时由于授粉车授粉作业时的工作线路即三个转轮的车道在母本与父本开始播种之前就预留好了，所以授粉车在授粉作业时的三个转轮不会压到植株，保证了植株不被损坏，这样也不会影响种子的产量。

本发明公开了“一种可加装智能导航辅助系统的杂交水稻育种授粉车”，其特点是：授粉车授粉作业时的工作线路即三个转轮的车道在母本与父本开始种植之前就预留好了，所以授粉车在授粉作业时的三个转轮不会压到植株；授粉车三个转轮正好对应三条父本，授粉车的作业宽度合理高效；通过扫花器与开道器微小震荡力的作用使花粉脱离花蕊，借助可调吹风管内空气形成的人造风（其风力风向稳定可调、分布均匀），花粉被从植株腰部往上吹的人造风吹向空中，实现想要的授粉效果；授粉车结构极其简易轻便，有条件还可以加装智能导航辅助系统（选配件），实现自动化与人工控制相接合的授粉生产方式。

附图说明

图1是本发明的一实施例的结构示意图。

图2是本发明的一实施例中的车轮总成６结构示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种授粉车，特别是涉及一种杂交水稻育种授粉车。如图1－图2所示：包括发动机引擎（１）、鼓风机（２）、驾驶台（３）、车架（４）、导风管（５）、车轮总成（６）、智能导航系统（７）（选配件）；其中车轮总成（６）由轮座及传动链（６１）、转轮（６２）、开道器（６３）、可调吹风管（６４）、扫花器（６５）、扫花器支架（６６）构成。发动机引擎（１）是授粉车全部动力来源，主要是提供授粉车的行走与鼓风机（２）的动力；鼓风机（２）与发动机引擎（１）相接并由它提供动力，鼓风机（２）主要向三根导风管（５）与三个车轮总成（６）提供高速气流；驾驶台（３）是授粉车的控制中心，它与授粉车的各部件相联相控；车架（４）是授粉车各部件的依附平台；三根导风管（５）主要是让鼓风机（２）产生的高速气流顺畅到达三个车轮总成（６）需要的地方，每根导风管（５）一端与鼓风机（２）相连另一端与车轮总成（６）内的可调吹风管（６４）相连；三个车轮总成（６）主要是完成行走、扫花与吹气，车轮总成（６）中的轮座及传动链（６１）的主动轮与发动机引擎相连，从动轮与车轮总成（６）中的转轮（６２）相连，车轮总成（６）中的轮座及传动链（６１）依附在车架（４）上，转轮（６２）是授粉车的行走部件由传动链带动，开道器（６３）依附在轮座及传动链（６１）上，可调吹风管（６４）也是依附在轮座及传动链（６１）上并能由驾驶台（３）控制可调吹风管（６４）的风力与风向，扫花器（６５）通过扫花器支架（６６）依附在轮座及传动链（６１）上并且可以调节扫花器（６５）的扫花状态；通过扫花器（６５）与开道器（６３）微小震荡力的作用使花粉脱离花蕊，借助可调吹风管（６４）内空气形成的人造风（其风力风向稳定可调、分布均匀），花粉被从植株腰部往上吹的人造风吹向空中，实现想要的授粉效果。本发明“一种可加装智能导航的杂交水稻育种授粉车”的工作原理是：在母本与父本开始种植之前，由一台授粉车按三个转轮（６２）的相对位置快速规划好种植线路标记,不用开动鼓风机（２），只需三个转轮（６２）留下压痕即可，然后让母本与父本的幼苗按标记好的线路种植，等到花期的时候由同一台授粉车按原规划好的线路进行授粉作业，作业前开动鼓风机（２），调节好三个可调吹风管（６４）的风力与风向，同时根据植株高度与生长情况调节好三个扫花器（６５）的扫花状态, 通过扫花器（６５）与开道器（６３）微小震荡力的作用使花粉脱离花蕊，借助可调吹风管（６４）内空气形成的人造风（其风力风向稳定可调、分布均匀），花粉被从植株腰部往上吹的人造风吹向空中，最大可能减少了花粉落到地面而浪费，实现了想要的授粉效果。同时由于授粉车授粉作业时的工作线路即三个转轮（６２）的车道在母本与父本开始播种之前就预留好了，所以授粉车在授粉作业时的三个转轮（６２）不会压到植株，保证了植株不被损坏，这样也不会影响种子的产量。

本发明的第一实施例（人工操控方式）：

在母本与父本开始种植之前，由一台授粉车按三个转轮（６２）的相对位置快速规划好种植线路标记,不用开动鼓风机（２），只需三个转轮（６２）留下压痕即可，然后让母本与父本的幼苗按标记好的线路种植，等到花期的时候由规格相同的授粉车按原规划好的线路进行授粉作业，作业前开动鼓风机（２），调节好三个可调吹风管（６４）的风力与风向，同时根据植株高度与生长情况调节好三个扫花器（６５）的扫花状态, 通过扫花器（６５）与开道器（６３）微小震荡力的作用使花粉脱离花蕊，借助可调吹风管（６４）内空气形成的人造风，其风力风向稳定可调、分布均匀，花粉被从植株腰部往上吹的人造风吹向空中，以最大可能减少了花粉落到地面而浪费为目标。授粉车授粉作业时的工作线路，即三个转轮（６２）的车道，由于在母本与父本开始播种之前就预留好了，所以授粉车在授粉作业时的三个转轮（６２）尽可能沿着预留好的车道，以尽可能保证植株不被损坏为目标。

本发明的第二实施例（智能导航辅助方式）：在资金允许的条件下，可以加装智能导航辅助系统。在母本与父本开始种植之前，由一台授粉车按三个转轮（６２）的相对位置按地理信息系统提供的稻田区域数据由智能导航辅助系统快速规划好导航线路并辅助授粉车压出种植线路标记,不用开动鼓风机（２），只需三个转轮（６２）留下压痕即可,并由智能导航辅助系统采集与保存好种植线路规划的数据;等到授粉作业时就可以用原来保存好的导航数据来辅助授粉车行驶,这样可大大减轻驾驶员的劳动强度,提高工作效率。

Claims

1.一种可加装智能导航辅助系统的杂交水稻育种授粉车包括发动机引擎（1）、鼓风机（２）、驾驶台（３）、车架（４）、导风管（５）、车轮总成（６）、智能导航辅助系统（７）（选配件）；其特征在于所述的发动机引擎（1）、鼓风机（２）、驾驶台（３）、导风管（５）、车轮总成（６）、智能导航辅助系统（７）（选配件）均依附在车架（４）上。

2.如权利要求1所述的一种可加装智能导航辅助系统的杂交水稻育种授粉车；其特征在于所述的整车三个车轮总成（６）支撑车架（４）高出所有植株梢。

3.如权利要求1所述的一种可加装智能导航辅助系统的杂交水稻育种授粉车；其特征在于所述的车轮总成（６）由轮座及传动链（６1）、转轮（６２）、开道器（６３）、可调吹风管（６４）、扫花器（６５）、扫花器支架（６６）构成；开道器（６３）分别在轮座及传动链（６1）、扫花器（６５）的前端与下面；扫花器（６５）通过扫花器支架（６６）固定在轮座及传动链（６1）上；可调吹风管（６４）出口在轮座及传动链（６1）的腰部即花蕊的下面，同时可调吹风管（６４）出口在开道器（６３）、扫花器（６５）的后面。