CN109673338B - 一种微氧气泡水稻富氧育种装置及富氧育种方法 - Google Patents

一种微氧气泡水稻富氧育种装置及富氧育种方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种微氧气泡水稻富氧育种装置及一种微氧气泡水稻富氧育种方法，涉及水稻富氧育种技术领域；本育种装置包括育种器，育种器底部进水口设置有微气泡空化管，所述微气泡空化管内设置有至少2个微气泡空化槽；微氧气泡水稻富氧育种方法包括分流、扩散和富氧过程；这种微氧气泡水稻富氧育种装置及微氧气泡水稻富氧育种方法对育种水进行微氧气泡化处理，增加水中溶氧量，满足稻种的萌发及根系的生长，提高水稻富氧育种的萌芽率和成活率。

Description

一种微氧气泡水稻富氧育种装置及富氧育种方法
技术领域
本发明属于农作物富氧育种处理设备技术领域，特别涉及一种微氧气泡水稻富氧育种装置及富氧育种方法。
技术背景
水稻是中国第一大粮食作物,长期以来,水稻总面积、总产量和单位面积产量均居全国粮食作物的首位。因此,水稻生产在中国粮食生产和农业发展中历来具有举足轻重的战略意义。水稻生产如能大幅度增长,中国的粮食问题便可迎刃而解。而水稻种子质量是种子的内在发芽能力，它的好坏则是水稻是否增产的主要技术指标之一，水稻种子发芽的质量是种子内因和环境相互作用的结果，排除种子内因，环境因素也是一个重要的条件。由于富氧育种过程，水稻种子需浸泡在水中，这时水体中是否有充足的氧气是影响稻种萌芽和幼苗生长的必不可少的条件，而幼苗生长过程中的根系是否发达是水稻是否增产的重要技术指标。研究表明增加水体中的含氧量，对稻种的萌发速度和发芽率以及对根系的生长都有明显的促进作用，是保证水稻增产的必不可少的条件。目前农民在浸泡稻种时，普遍采用将种子放在塑料袋中，扎紧袋口，将其放入水体中浸泡，由于水体中的溶解氧浓度很低，大量的种子堆积在一起，会造成稻种在萌发过程中缺氧，浸泡的种子进行无氧呼吸时产生的能量少，不能满足生命活动需要，同时产生的酒精对细胞有毒害作用，这将导致种子萌发过程受阻甚至死亡，为避免过多的种子死亡，普遍采用普通的增氧机5对水体注氧，虽然有所改善，但由于氧气泡体积大，大量的氧气泡会逃逸水体，并不能从根本上解决水体溶氧不足的状况。
发明内容
为了克服现有技术中水稻富氧育种技术所存在的问题，本发明提供了一种微氧气泡水稻富氧育种装置，主要是能够对育种水进行微氧气泡化处理，增加水中溶氧量，满足稻种的萌发及根系的生长，提高水稻富氧育种的萌芽率和成活率。
同时本发明提供了一种利用上述微氧气泡水稻富氧育种装置实现的水稻富氧育种方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种微氧气泡水稻富氧育种装置，包括育种器1，所述育种器1的底部进水口设置有微气泡空化管，所述微气泡空化管内设置有至少2个微气泡空化槽3，使育种水微气泡化处理后进入育种器1内；
所述微气泡空化槽3包括槽体，槽体为多级连续的扩散型槽31，在扩散型槽31的出口处设置有螺旋型绕流壁32，使扩散型槽31的出口处形成狭缝，狭缝宽为2～3mm，一级扩散型槽31与相邻一级扩散型槽31之间通过圆弧面过度连接；
以第一个螺旋型绕流壁32在槽底处的螺旋起点在入口端面上的投影点为坐标原点，槽体的水流方向为x轴，槽体的宽度延伸方向为y轴，螺旋型绕流壁32的母线是以点Ni为螺旋中心点，以Ai为螺旋起点，i＝1，2，3，……k，以下述线性方程的螺旋线为母线旋绕而成：
R＝aθ
F(x)＝Rcosθ
F(y)＝Rsinθ
其中，R为螺旋线的螺旋半径；a为常数，a＝0.8～1.72，θ为螺旋线的旋转角度，1.5π≤θ≤2π；k为螺旋型绕流壁32的个数；
当i为奇数时，螺旋线以沿逆时针旋绕，螺旋中心点Ni坐标为：
Figure BDA0001929803740000031
yi＝L/6
螺旋起点Ai的坐标为(xi+ln，0)；
当i为偶数时，螺旋线以顺时针旋绕，螺旋中心点Ni坐标为：
Figure BDA0001929803740000032
yi＝5L/6
螺旋起点Ai的坐标为(xi+ln，L)；
其中，M为第一个螺旋型绕流壁32的螺旋起点与原点之间的水平投影距离，M＝16～31mm；N为同侧相邻两个螺旋形绕流壁之间的水平间距，N＝24～54mm；L为顺序排列相邻两个螺旋起点之间的纵向投影距离，L＝16～32mm；l0为顺序排列相邻两个螺旋起点之间的水平投影距离，l0＝14～26mm；ln为螺旋中心点与相应螺旋起点之间的水平投影距离，ln＝4～7mm。
进一步限定，所述微气泡空化槽3的扩散型槽31内设置有至少1个分流体33，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散。
进一步限定，所述分流体33的外轮廓线为6叶玫瑰曲线的叶瓣曲线，6叶玫瑰曲线的线性方程为：
Figure BDA0001929803740000033
Figure BDA0001929803740000034
Figure BDA0001929803740000035
6叶玫瑰曲线的中心点坐标为(xqi，yqi)，
当i为奇数时，
Figure BDA0001929803740000041
yqi＝L/2-1
取
Figure BDA0001929803740000042
范围的叶瓣为分流体33轮廓线；
当i为偶数时，
Figure BDA0001929803740000043
yqi＝L/2+1
取
Figure BDA0001929803740000044
范围的叶瓣为分流体33轮廓线；
其中，lm为玫瑰曲线中心点与对应螺旋起点之间的水平投影距离，lm＝9～18mm；r0为玫瑰曲线的叶瓣长度，r0＝5.5～10.5mm；
Figure BDA0001929803740000045
为玫瑰曲线的旋转角度。
进一步限定，所述分流体33是半径为2～5mm的圆柱体结构，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi)：
当i为奇数时，
Figure BDA0001929803740000046
yyiqi＝L/2-1
当i为偶数时，其圆心坐标为：
Figure BDA0001929803740000047
yyiqi＝L/2+1。
进一步限定，所述微气泡空化槽3在微气泡空化管内上下错位排布，在微气泡空化槽3的顶部设置有顶盖，或者将微气泡空化槽3在微气泡空化管内两两上下槽对槽对称排布。
进一步限定，所述微气泡空化管的入口端还设置有增氧机5，在育种器1的出口通过安装在管道上的循环水泵4与微气泡空化管的入口端连通。
进一步限定，所述育种器1的侧壁上设置有超声波换能器2，所述超声波换能器2在育种器1的侧壁上两两对称分布。
一种用上述的微氧气泡水稻富氧育种装置实现的水稻富氧育种方法，其包括以下步骤：
(1)将育种水通入微气泡空化管，在微气泡空化管内分流至各个微气泡空化槽3中；
(2)进入微气泡空化槽3的水经扩散型槽31扩散，形成射流，水流速增加产生大量气泡，混合气泡的水流遇到螺旋型绕流壁32阻挡、挤压，气泡破裂，之后沿着螺旋型绕流壁32引流从狭缝中冲出，形成大量的微小气泡，进入下一级扩散型槽31，再经多级连续扩散、碰撞、挤压，连续空化，使水中溶解氧量增加，形成微气泡高氧水；
(3)微气泡高氧水进入育种器1内，使水稻种籽全部浸润，开始富氧育种，当育种水达到上限后，通过循环水泵4将育种水抽出返回步骤(1)的微气泡空化管循环微气泡化处理，实现动态富氧育种。
进一步限定，所述步骤(2)具体为：进入微气泡空化槽3的水经扩散型槽31扩散，大气泡遇到分流体33后分流，并撞击到分流体33时，气泡破裂，产生街涡，使水气混合更均匀，而分流后的一部分被分流的混合水再经螺旋型绕流壁32阻挡、挤压，气泡再次破裂，之后沿着螺旋型绕流壁32与另一部分分流的混合水混合，形成大量的微小气泡，从狭缝中冲出，进入下一级扩散型槽31，经多级连续扩散、碰撞、分流，使水中溶解氧量增加，形成微气泡高氧水。
进一步限定，所述步骤(3)具体为：微气泡高氧水进入育种器1内，使水稻种籽全部浸润，在频率为80～100KHz的超声声场中开始富氧育种，微气泡高氧水在超声场中氧气溶解更均匀，当育种水达到上限后，通过循环水泵4将育种水抽出返回步骤(1)的微气泡空化管循环微气泡化处理，实现动态富氧育种。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明所提供的微氧气泡水稻富氧育种装置主要是利用并列设置有多个微气泡空化槽3使育种水进入槽内经多级螺旋型绕流壁32碰撞、空化并引流形成绕流，连续多次聚集、扩散、挤压、碰撞，使育种水中溶解氧量增加，进一步增加育种水的溶氧量，满足水稻种籽的萌发和根系生长。
(2)本发明的富氧育种是将超声处理与微气泡化处理结合，一方面利用超声声场作用，使水稻种籽受超声干扰，打破休眠，唤醒萌发；另一方面利用超声声场作用，使育种水中的氧含量增加，氧份分布均匀，将超声作用与微气泡化处理结合，双效协同，能够保证种籽有氧呼吸，全面吸收，提高水稻富氧育种的萌发率和耐活性，提高水稻幼苗成活率。
(3)本发明的育种水循环回流进行微气泡化处理，使整个育种过程在动态循环水中进行，保证动态富氧育种。
(4)本发明的方法富氧育种成本低，适于农业科技推广。
附图说明
图1为微氧气泡水稻富氧育种装置结构示意图。
图2为圆柱形分流体的微气泡空化槽3的结构示意图。
图3为玫瑰曲线叶瓣状分流体的微气泡空化槽3的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施情形。
本发明所涉及的微气泡空化槽3包括槽体，槽体为多级连续的扩散型槽31，在扩散型槽31的出口处设置有螺旋型绕流壁32，使扩散型槽31的出口处形成狭缝，狭缝宽为2～3mm，一级扩散型槽31与相邻一级扩散型槽31之间通过圆弧面过度连接；
以第一个螺旋型绕流壁32在槽底处的螺旋起点在入口端面上的投影点为坐标原点，槽体的水流方向为x轴，槽体的宽度延伸方向为y轴，螺旋型绕流壁32的母线是以点Ni为螺旋中心点，以Ai为螺旋起点，i＝1，2，3，……k，以下述线性方程的螺旋线为母线旋绕而成：
R＝aθ
F(x)＝Rcosθ
F(y)＝Rsinθ
其中，R为螺旋线的螺旋半径；a为常数，a＝0.8～1.72，θ为螺旋线的旋转角度，1.5π≤θ≤2π；k为螺旋型绕流壁32的个数；
当i为奇数时，螺旋线以沿逆时针旋绕，螺旋中心点Ni坐标为：
Figure BDA0001929803740000071
yi＝L/6
螺旋起点Ai的坐标为(xi+ln，0)；
当i为偶数时，螺旋线以顺时针旋绕，螺旋中心点Ni坐标为：
Figure BDA0001929803740000072
yi＝5L/6
螺旋起点Ai的坐标为(xi+ln，L)；
其中，M为第一个螺旋型绕流壁32的螺旋起点与原点之间的水平投影距离，M＝16～31mm；N为同侧相邻两个螺旋形绕流壁之间的水平间距，N＝24～54mm；L为顺序排列相邻两个螺旋起点之间的纵向投影距离，L＝16～32mm；l0为顺序排列相邻两个螺旋起点之间的水平投影距离，l0＝14～26mm；ln为螺旋中心点与相应螺旋起点之间的水平投影距离，ln＝4～7mm。
上述的微气泡空化槽3可以使进入的水经多级连续的扩散、碰撞、挤压，发生多级连续空化，使水中形成大量的微气泡，增加水中氧气溶解量，因此，可将上述的微气泡空化槽3应用于水稻富氧育种技术中，具体的应用实例如下：
实施例1
本实施例的微氧气泡水稻富氧育种装置，参见图1，包括育种器1、微气泡空化管、增氧机5、循环水泵4以及超声波换能器2，其中育种器1是采用下进上出的进水方式，其底部开设有进水口，在上部侧壁上开设有出水口，育种器1的本体是普通的常规玻璃筒或者陶瓷罐或者塑料筒等，育种器1的底部进水口与微气泡空化管的出水端连通，微气泡空化管的进水端通过安装在循环水管路上的循环水泵4与育种器1上侧壁的出水口连通，实现育种水循环。在微气泡空化管的进水端还通过管道与增氧机5连接，向育种水中先补充氧份后微气泡化处理。在育种器1的侧壁上纵向并列排布有12个超声波换能器2，12个超声波换能器2两两对称分布在育种器1的外周上，即在同一圆周上均匀分布4个，共上下分布3层，保证育种器1内声场分布均匀。
本实施例的微气泡空化管内上下错位并列排布有多个微气泡空化槽3，在每个微气泡空化槽3的顶部设置有顶盖，将槽的顶部封住。微气泡空化槽3的槽体为多级连续的扩散型槽31，本实施例中，微气泡空化槽33的槽体为5级连续的扩散型槽31，在扩散型槽31的出口处设置有螺旋型绕流壁32，使扩散型槽31的出口处形成狭缝，狭缝宽为2mm，一级扩散型槽31与相邻一级扩散型槽31之间通过圆弧面过度连接。本实施例的扩散型槽31共5级，每个扩散型槽3141的两侧壁之间的夹角为40°，5个扩散型槽31对应的5个螺旋型绕流壁32分别是以N1、N2、N3、N4、N5为螺旋中心点，以A1、B1、C1、D1、E1为螺旋起点，以下述线性方程的螺旋线为母线旋绕而成：
R＝aθ
F(x)＝Rcosθ
F(y)＝Rsinθ
其中，R为螺旋线的螺旋半径；a为常数，a＝0.8，θ为螺旋线的旋转角度，1.5π≤θ≤2π；k为螺旋型绕流壁32的个数。
第一、三、五级扩散型槽31的螺旋型绕流壁32是以N1(12，2.66)、N3(36，2.66)、N5(60，2.66)为螺旋中心点并以A1、C1、E1为螺旋起点沿逆时针方向旋绕，第二、四级扩散型槽31的螺旋型绕流壁32是以N2(26，13.33)、N4(50，13.33)为螺旋中心点以B1、D1为起点沿顺时针方向旋绕；第一个螺旋型绕流壁32的螺旋起点与原点之间的水平投影距离，M＝16mm，同侧相邻两个螺旋形绕流壁之间的水平间距N＝24mm；顺序排列相邻两个螺旋起点之间的纵向投影距离L＝16mm，l0为顺序排列相邻两个螺旋起点之间的水平投影距离，l0＝14mm；ln为螺旋中心点与相应螺旋起点之间的水平投影距离，ln＝4mm。
用该微氧气泡水稻富氧育种装置实现水稻富氧育种的方法由以下步骤实现：
(1)将育种水中通入氧气，形成水气体积比为1：0.05的氧气混合水，通入微气泡空化管，在微气泡空化管内分流至各个微气泡空化槽3中。
(2)进入微气泡空化槽3的水经连续5级扩散型槽31扩散，形成射流，水流速增加产生大量气泡，混合气泡的水流遇到螺旋型绕流壁32阻挡、挤压，气泡破裂，之后沿着螺旋型绕流壁32引流从狭缝中冲出，形成大量的微小气泡，进入下一级扩散型槽31，再经多级连续扩散、碰撞、挤压，连续空化，使水中溶解氧量增加，形成微气泡高氧水；
(3)微气泡高氧水进入育种器1内，使水稻种籽全部浸润，在频率为90KHz的超声声场中开始富氧育种，微气泡高氧水在超声场中氧气溶解更均匀，当育种水达到上限后，通过循环水泵4将育种水抽出返回步骤(1)的微气泡空化管循环微气泡化处理，实现动态富氧育种。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，本实施例在每个扩散型槽31内设置有半径为2mm的圆柱形分流体33，参见图2，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散。
当i＝1，3，5时，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi）：
Figure BDA0001929803740000101
yyiqi＝L/2-1
当i为2,4时，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi)：
Figure BDA0001929803740000102
yyiqi＝L/2+1。
其它的部件与实施例1相同。
实施例3
本实施例的微氧气泡水稻富氧育种装置，包括育种器1、微气泡空化管、增氧机5、循环水泵4以及超声波换能器2，其中育种器1是采用下进上出的进水方式，其底部开设有进水口，在上部侧壁上开设有出水口，育种器1的本体是普通的常规玻璃筒或者陶瓷罐或者塑料筒等，育种器1的底部进水口与微气泡空化管的出水端连通，微气泡空化管的进水端通过安装在循环水管路上的循环水泵4与育种器1上侧壁的出水口连通，实现育种水循环。在微气泡空化管的进水端还通过管道与增氧机5连接，向育种水中先补充氧份后微气泡化处理。在育种器1的侧壁上并列排布有4个超声波换能器2，4个超声波换能器2两两对称分布在育种器1的外周上，即在同一圆周上均匀分布2个，共上下分布2层，保证育种器1内声场分布均匀。
本实施例的微气泡空化管内上下错位并列排布有多个微气泡空化槽3，在每个微气泡空化槽3的顶部设置有顶盖，将槽的顶部封住。微气泡空化槽3的槽体为多级连续的扩散型槽31，本实施例中，微气泡空化槽33的槽体为5级连续的扩散型槽31，在扩散型槽31的出口处设置有螺旋型绕流壁32，使扩散型槽31的出口处形成狭缝，狭缝宽为2mm，一级扩散型槽31与相邻一级扩散型槽31之间通过圆弧面过度连接。扩散型槽31共5级，每个扩散型槽31的两侧壁之间的夹角为50°，5个扩散型槽31对应的5个螺旋型绕流壁32分别是以N1、N2、N3、N4、N5为螺旋中心点，以A1、B1、C1、D1、E1为螺旋起点，以下述线性方程的螺旋线为母线旋绕而成：
R＝aθ
F(x)＝Rcosθ
F(y)＝Rsinθ
其中，R为螺旋线的螺旋半径；a为常数，a＝1.27，θ为螺旋线的旋转角度，1.5π≤θ≤2π；k为螺旋型绕流壁32的个数；
第一、三、五级扩散型槽31的螺旋型绕流壁32是以N1(20,4)、N3(65,4)、N5(110,4)为螺旋中心点以A1(26，0)、C1(71，0)、E1(116，0)为起点沿逆时针方向旋绕，第二、四级扩散型槽31的螺旋型绕流壁32是以N2(41,20)、N4(86,20)为螺旋中心点以B1(47，24)、D1(92，24)为起点沿顺时针方向旋绕，第一个螺旋型绕流壁32的螺旋起点与原点之间的水平投影距离M＝26mm，同侧相邻两个螺旋形绕流壁之间的水平间距N＝45mm；顺序排列相邻两个螺旋起点之间的纵向投影距离L＝24mm，顺序排列相邻两个螺旋起点之间的水平投影距离l0＝21mm，螺旋中心点与相应螺旋起点之间的水平投影距离ln＝6。
在每个扩散型槽31内设置有1个圆柱形的分流体33，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散。
当i＝1，3，5时，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi)：
Figure BDA0001929803740000121
yiqi＝L/2-1
当i为2,4时，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi)：
Figure BDA0001929803740000122
yiqi＝L/2+1。
用该微氧气泡水稻富氧育种装置实现水稻富氧育种的方法由以下步骤实现：
(1)将育种水中通入氧气，形成水气体积比为1：0.03的氧气混合水，通入微气泡空化管，在微气泡空化管内分流至各个微气泡空化槽3中。
(2)进入微气泡空化槽3的水经扩散型槽31扩散，大气泡遇到圆柱形分流体33后分流，并撞击到分流体33时，气泡破裂，产生街涡，使水气混合更均匀，而分流后的一部分被分流的混合水再经螺旋型绕流壁32阻挡、挤压，气泡再次破裂，之后沿着螺旋型绕流壁32与另一部分分流的混合水混合，形成大量的微小气泡，从狭缝中冲出，进入下一级扩散型槽31，经多级连续扩散、碰撞、分流，使水中溶解氧量增加，形成微气泡高氧水。
(3)微气泡高氧水进入育种器1内，使水稻种籽全部浸润，在频率为100KHz的超声声场中开始富氧育种，微气泡高氧水在超声场中氧气溶解更均匀，当育种水达到上限后，通过循环水泵4将育种水抽出返回步骤(1)的微气泡空化管循环微气泡化处理，实现动态富氧育种。
实施例4
本实施例的微氧气泡水稻富氧育种装置，包括育种器1、微气泡空化管、增氧机5、循环水泵4以及超声波换能器2，其中育种器1是采用下进上出的进水方式，其底部开设有进水口，在上部侧壁上开设有出水口，育种器1的本体是普通的常规玻璃筒或者陶瓷罐或者塑料筒等，育种器1的底部进水口与微气泡空化管的出水端连通，微气泡空化管的进水端通过安装在循环水管路上的循环水泵4与育种器1上侧壁的出水口连通，实现育种水循环。在微气泡空化管的进水端还通过管道与增氧机5连接，向育种水中先补充氧份后微气泡化处理。在育种器1的侧壁上排布有4个超声波换能器2，4个超声波换能器2均匀分布在育种器1的外壁上，保证育种器1内声场分布均匀。
本实施例的微气泡空化管内两两上下槽对槽对称并列排布有多个长的微气泡空化槽3。微气泡空化槽3的槽体为多级连续的扩散型槽31，本实施例中，微气泡空化槽33的槽体为5级连续的扩散型槽31，在扩散型槽31的出口处设置有螺旋型绕流壁32，使扩散型槽31的出口处形成狭缝，狭缝宽为3mm，一级扩散型槽31与相邻一级扩散型槽31之间通过圆弧面过度连接。扩散型槽31共5级，每个扩散型槽31的两侧壁之间的夹角为45°，5个扩散型槽31对应的5个螺旋型绕流壁32分别是以N1、N2、N3、N4、N5为螺旋中心点，以A1、B1、C1、D1、E1为螺旋起点，以下述线性方程的螺旋线为母线旋绕而成：
R＝aθ
F(x)＝Rcosθ
F(y)＝Rsinθ
其中，R为螺旋线的螺旋半径；a为常数，a＝1.72，θ为螺旋线的旋转角度，1.5π≤θ≤2π；k为螺旋型绕流壁32的个数；
第一、三、五级扩散型槽31的螺旋型绕流壁32是以N1(24，5.33)、N3(78，5.33)、N5(132，5.33)为螺旋中心点以A1(31，0)、C1(85，0)、E1(139，0)为起点沿逆时针方向旋绕，第二、四级扩散型槽31的螺旋型绕流壁32是以N2(50，26.66)、N4(104，26.66)为螺旋中心点以B1(57，32)、D1(111，32)为起点沿顺时针方向旋绕，第一个螺旋型绕流壁32的螺旋起点与原点之间的水平投影距离M＝31mm，同侧相邻两个螺旋形绕流壁之间的水平间距N＝54mm；顺序排列相邻两个螺旋起点之间的纵向投影距离L＝32mm，顺序排列相邻两个螺旋起点之间的水平投影距离l0＝26mm，螺旋中心点与相应螺旋起点之间的水平投影距离ln＝7mm。
在每个扩散型槽31内设置有1个圆柱形的分流体33，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散。
当i＝1，3，5时，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi)：
Figure BDA0001929803740000151
yyiqi＝L/2-1
当i为2,4时，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi)：
Figure BDA0001929803740000152
yyiqi＝L/2+1。
用该微氧气泡水稻富氧育种装置实现水稻富氧育种的方法由以下步骤实现：
(1)将育种水中通入氧气，水气体积比为1：0.01的氧气混合水，通入微气泡空化管，在微气泡空化管内分流至各个微气泡空化槽3中。
(2)进入微气泡空化槽3的水经扩散型槽31扩散，大气泡遇到圆柱形分流体33后分流，并撞击到分流体33时，气泡破裂，产生街涡，使水气混合更均匀，而分流后的一部分被分流的混合水再经螺旋型绕流壁32阻挡、挤压，气泡再次破裂，之后沿着螺旋型绕流壁32与另一部分分流的混合水混合，形成大量的微小气泡，从狭缝中冲出，进入下一级扩散型槽31，经多级连续扩散、碰撞、分流，使水中溶解氧量增加，形成微气泡高氧水。
(3)微气泡高氧水进入育种器1内，使水稻种籽全部浸润，在频率为80kHz的超声声场中开始富氧育种，微气泡高氧水在超声场中氧气溶解更均匀，当育种水达到上限后，通过循环水泵4将育种水抽出返回步骤(1)的微气泡空化管循环微气泡化处理，实现动态富氧育种。
实施例5
本实施例中，在育种器1的侧壁上分布有4个超声波换能器2，4个超声波换能器2两两对称分布在育种器1的中部侧壁，即在同一圆周上均匀分布，保证育种器1内声场分布均匀。
本实施例的微气泡空化槽33的槽体为5级连续的扩散型槽31，在扩散型槽31的出口处设置有螺旋型绕流壁32，使扩散型槽31的出口处形成狭缝，狭缝宽为3mm，一级扩散型槽31与相邻一级扩散型槽31之间通过圆弧面过度连接。在每个扩散型槽31内设置有6叶玫瑰曲线的叶瓣状分流体33，参见图3，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散，分流体33的外轮廓线为6叶玫瑰曲线的叶瓣曲线，其线性方程为：
Figure BDA0001929803740000161
Figure BDA0001929803740000162
Figure BDA0001929803740000163
6叶玫瑰曲线的中心点坐标为(xqi，yqi)，
当i为奇数时，
Figure BDA0001929803740000164
yqi＝L/2-1
取
Figure BDA0001929803740000165
范围的叶瓣为分流体33轮廓线；
当i为偶数时，
Figure BDA0001929803740000166
yqi＝L/2+1
取
Figure BDA0001929803740000167
范围的叶瓣为分流体33轮廓线；
其中，lm为玫瑰曲线中心点与对应螺旋起点之间的水平投影距离，lm＝9mm；r0为玫瑰曲线的叶瓣长度，r0＝5.5mm；
Figure BDA0001929803740000171
为玫瑰曲线的旋转角度。
其它的部件结构及连接关系与实施例4相同。
用该微氧气泡水稻富氧育种装置实现水稻富氧育种的方法由以下步骤实现：
(1)将育种水中通入氧气，形成水气体积比为1：0.05的氧气混合水，通入微气泡空化管，在微气泡空化管内分流至各个微气泡空化槽3中。
(2)进入微气泡空化槽3的水经扩散型槽31扩散，大气泡遇到上述叶瓣状分流体33后分流，并撞击到分流体33时，气泡破裂，产生街涡，使水气混合更均匀，而分流后的一部分被分流的混合水再经螺旋型绕流壁32阻挡、挤压，气泡再次破裂，之后沿着螺旋型绕流壁32与另一部分分流的混合水混合，形成大量的微小气泡，从狭缝中冲出，进入下一级扩散型槽31，经多级连续扩散、碰撞、分流，使水中溶解氧量增加，形成微气泡高氧水。
(3)微气泡高氧水进入育种器1内，使水稻种籽全部浸润，在频率为100KHz的超声声场中开始富氧育种，微气泡高氧水在超声场中氧气溶解更均匀，当育种水达到上限后，通过循环水泵4将育种水抽出返回步骤(1)的微气泡空化管循环微气泡化处理，实现动态富氧育种。
实施例6
与实施例4的区别之处在于，本实施例的微气泡空化槽33的槽体为5级连续的扩散型槽31，在扩散型槽31的出口处设置有螺旋型绕流壁32，使扩散型槽31的出口处形成狭缝，狭缝宽为3mm，一级扩散型槽31与相邻一级扩散型槽31之间通过圆弧面过度连接。
在每个扩散型槽31内设置有6叶玫瑰曲线的叶瓣状分流体33，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散，分流体33的外轮廓线为6叶玫瑰曲线的叶瓣曲线，其线性方程为：
Figure BDA0001929803740000181
Figure BDA0001929803740000182
Figure BDA0001929803740000183
6叶玫瑰曲线的中心点坐标为(xqi，yqi)，
当i为奇数时，
Figure BDA0001929803740000184
yqi＝L/2-1
取
Figure BDA0001929803740000185
范围的叶瓣为分流体33轮廓线；
当i为偶数时，
Figure BDA0001929803740000186
yqi＝L/2+1
取
Figure BDA0001929803740000187
范围的叶瓣为分流体33轮廓线；
lm为玫瑰曲线中心点与对应螺旋起点之间的水平投影距离，lm＝15mm；r0为玫瑰曲线的叶瓣长度，r0＝8.5mm；
Figure BDA0001929803740000188
为玫瑰曲线的旋转角度。
其它的部件结构及连接关系与实施例5相同。
用该微氧气泡水稻富氧育种装置实现水稻富氧育种的方法与实施例5相同。
实施例7
本实施例的微气泡空化槽33的槽体为5级连续的扩散型槽31，在扩散型槽31的出口处设置有螺旋型绕流壁32，使扩散型槽31的出口处形成狭缝，狭缝宽为2mm，一级扩散型槽31与相邻一级扩散型槽31之间通过圆弧面过度连接。在每个扩散型槽31内设置有6叶玫瑰曲线的叶瓣状分流体33，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散，分流体33的外轮廓线为6叶玫瑰曲线的叶瓣曲线，其线性方程为：
Figure BDA0001929803740000191
Figure BDA0001929803740000192
Figure BDA0001929803740000193
6叶玫瑰曲线的中心点坐标为(xqi，yqi)，
当i为奇数时，
Figure BDA0001929803740000194
yqi＝L/2-1
取
Figure BDA0001929803740000195
范围的叶瓣为分流体33轮廓线；
当i为偶数时，
Figure BDA0001929803740000196
yqi＝L/2+1
取
Figure BDA0001929803740000197
范围的叶瓣为分流体33轮廓线；
lm为玫瑰曲线中心点与对应螺旋起点之间的水平投影距离，lm＝18mm；r0为玫瑰曲线的叶瓣长度，r0＝10.5mm；
Figure BDA0001929803740000198
为玫瑰曲线的旋转角度。
其它的部件结构及连接关系与实施例5相同。
用该微氧气泡水稻富氧育种装置实现水稻富氧育种的方法与实施例5相同。
上述实施例中对于扩散型槽31的个数以及扩散型槽31的扩散角度槽深等均可以在上述合理范围内调整。
对于上述未详细说明的技术均属于常规技术的选择，不属于本发明的创新部分。

Claims (9)

1.一种微氧气泡水稻富氧育种装置，包括育种器(1)，其特征在于，所述育种器(1)的底部进水口设置有微气泡空化管，所述微气泡空化管内设置有至少2个微气泡空化槽(3)，使育种水微气泡化处理后进入育种器(1)内；
所述微气泡空化槽3包括槽体，槽体为多级连续的扩散型槽(31)，在扩散型槽(31)的出口处设置有螺旋型绕流壁(32)，使扩散型槽(31)的出口处形成狭缝，狭缝宽为2～3mm，一级扩散型槽(31)与相邻一级扩散型槽(31)之间通过圆弧面过度连接；
以第一个螺旋型绕流壁(32)在槽底处的螺旋起点在入口端面上的投影点为坐标原点，槽体的水流方向为x轴，槽体的宽度延伸方向为y轴，螺旋型绕流壁(32)的母线是以点Ni为螺旋中心点，以Ai为螺旋起点，i＝1，2，3，……k，以下述线性方程的螺旋线为母线旋绕而成：
R＝aθ
F(x)＝Rcosθ
F(y)＝Rsinθ
其中，R为螺旋线的螺旋半径；a为常数，a＝0.8～1.72，θ为螺旋线的旋转角度，1.5π≤θ≤2π；k为螺旋型绕流壁(32)的个数；
当i为奇数时，螺旋线以沿逆时针旋绕，螺旋中心点Ni坐标为：
Figure FDA0002687060280000011
yi＝L/6
螺旋起点Ai的坐标为(xi+ln，0)；
当i为偶数时，螺旋线以顺时针旋绕，螺旋中心点Ni坐标为：
Figure FDA0002687060280000021
yi＝5L/6
螺旋起点Ai的坐标为(xi+ln，L)；
其中，M为第一个螺旋型绕流壁(32)的螺旋起点与原点之间的水平投影距离，M＝16～31mm；N为同侧相邻两个螺旋形绕流壁之间的水平间距，N＝24～54mm；L为顺序排列相邻两个螺旋起点之间的纵向投影距离，L＝16～32mm；l0为顺序排列相邻两个螺旋起点之间的水平投影距离，l0＝14～26mm；ln为螺旋中心点与相应螺旋起点之间的水平投影距离，ln＝4～7mm；
所述微气泡空化槽(3)的扩散型槽(31)内设置有至少1个分流体(33)，使扩散型槽(31)内的流体分流后再多级扩散。
2.根据权利要求1所述的微氧气泡水稻富氧育种装置，其特征在于，所述分流体(33)的外轮廓线为6叶玫瑰曲线的叶瓣曲线，6叶玫瑰曲线的线性方程为：
Figure FDA0002687060280000022
Figure FDA0002687060280000023
Figure FDA0002687060280000024
6叶玫瑰曲线的中心点坐标为(xqi，yqi)，
当i为奇数时，
Figure FDA0002687060280000025
yqi＝L/2-1
取
Figure FDA0002687060280000026
范围的叶瓣为分流体(33)轮廓线；
当i为偶数时，
Figure FDA0002687060280000031
yqi＝L/2+1
取
Figure FDA0002687060280000032
范围的叶瓣为分流体(33)轮廓线；
其中，lm为玫瑰曲线中心点与对应螺旋起点之间的水平投影距离，lm＝9～18mm；r0为玫瑰曲线的叶瓣长度，r0＝5.5～10.5mm；
Figure FDA0002687060280000033
为玫瑰曲线的旋转角度。
3.根据权利要求2所述的微氧气泡水稻富氧育种装置，其特征在于，所述分流体(33)是半径为2～5mm的圆柱体结构，分流体(33)的圆心坐标为(xi，yqi)：
当i为奇数时，
Figure FDA0002687060280000034
yqi＝L/2-1
当i为偶数时，其圆心坐标为：
Figure FDA0002687060280000035
yqi＝L/2+1。
4.根据权利要求2或3所述的微氧气泡水稻富氧育种装置，其特征在于，所述微气泡空化槽(3)在微气泡空化管内上下错位排布，在微气泡空化槽(3)的顶部设置有顶盖，或者将微气泡空化槽(3)在微气泡空化管内两两上下槽对槽对称排布。
5.根据权利要求4所述的微氧气泡水稻富氧育种装置，其特征在于，所述微气泡空化管的入口端还设置有增氧机(5)，在育种器(1)的出口通过安装在管道上的循环水泵(4)与微气泡空化管的入口端连通。
6.根据权利要求4所述的微氧气泡水稻富氧育种装置，其特征在于，所述育种器(1)的侧壁上设置有超声波换能器(2)，所述超声波换能器(2)在育种器(1)的侧壁上两两对称分布。
7.一种用权利要求1所述的微氧气泡水稻富氧育种装置实现的水稻富氧育种方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将育种水通入微气泡空化管，在微气泡空化管内分流至各个微气泡空化槽3中；
(2)进入微气泡空化槽(3)的水经扩散型槽(31)扩散，形成射流，水流速增加产生大量气泡，混合气泡的水流遇到螺旋型绕流壁(32)阻挡、挤压，气泡破裂，之后沿着螺旋型绕流壁(32)引流从狭缝中冲出，形成大量的微小气泡，进入下一级扩散型槽(31)，再经多级连续扩散、碰撞、挤压，连续空化，使水中溶解氧量增加，形成微气泡高氧水；
(3)微气泡高氧水进入育种器1内，使水稻种籽全部浸润，开始富氧育种，当育种水达到上限后，通过循环水泵(4)将育种水抽出返回步骤(1)的微气泡空化管循环微气泡化处理，实现动态富氧育种。
8.根据权利要求7所述的水稻富氧育种方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：进入微气泡空化槽(3)的水经扩散型槽(31)扩散，大气泡遇到分流体(33)后分流，并撞击到分流体(33)时，气泡破裂，产生街涡，使水气混合更均匀，而分流后的一部分被分流的混合水再经螺旋型绕流壁(32)阻挡、挤压，气泡再次破裂，之后沿着螺旋型绕流壁(32)与另一部分分流的混合水混合，形成大量的微小气泡，从狭缝中冲出，进入下一级扩散型槽(31)，经多级连续扩散、碰撞、分流，使水中溶解氧量增加，形成微气泡高氧水。
9.根据权利要求7所述的水稻富氧育种方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：微气泡高氧水进入育种器(1)内，使水稻种籽全部浸润，在频率为80～100KHz的超声声场中开始富氧育种，微气泡高氧水在超声场中氧气溶解更均匀，当育种水达到上限后，通过循环水泵(4)将育种水抽出返回步骤(1)的微气泡空化管循环微气泡化处理，实现动态富氧育种。
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