CN110072378A - 挑选播种用种子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于挑选播种用种子的方法。该方法包括使种子处于发芽条件下并且挑选已发芽的种子作为播种用种子。结果，仅仅可能长成为商业上感兴趣的植物的种子需要播种并栽培成植物。

Description

挑选播种用种子的方法

技术领域

本发明涉及一种改进生产植物的效率的方法，并且特别地涉及用于挑选播种用种子的方法。

背景技术

在播种时，并非所有种子最终都将发芽，这导致显著地损失植物。这对于许多农作物以及对于一些农作物的特定运用(例如Salatrio)而言是一个重大问题。Salatrio是其中在单个盆中播种三种不同莴苣品种的种子的构思。经常发生的是，这些种子中的一种或多种不发芽并且整个盆被丢弃。即使盆还包含一种或两种发芽的种子，但是也丢弃该盆，因为该盆不能作为Salatrio售卖。这会导致Salatrio盆高达12％的损失。

为了补偿植物的损失，植物栽培者通常播种更多的种子。这占据了温室或田地中的大量空间，并且需要大量的额外劳动来播种额外的种子、以及从未适当地发芽的种子中挑出已发芽的种子。未适当地发芽的种子需要被丢弃，由此形成了例如盆栽土和基体形式的大量不必要的废物。

发明内容

因而，本发明的一个目的是提供用于生产植物的更有效且更经济的方法。该目的通过提供这样的方法而得以实现，在所述方法中在非常早期的阶段中挑选可能成长为商业上感兴趣的植物的种子并且在该阶段中丢弃将不可能成长为商业上感兴趣的植物的种子。基于种子的发芽能力而将种子彼此区分开。植物栽培者因而不再需要播种将不可能形成商业上感兴趣的植物的种子。

如果在特定的时间点所有植物具有相同的尺寸、或者包括所需数量和/或尺寸的果实，则这将是进一步有利的。例如可能的是，种子将发芽，但是种子将需要太长时间来长成为所需尺寸的植物。这意味着该植物不能与其他植物同时收获，要么需要在更晚的阶段收获要么作为废物丢弃。

因而，本发明涉及一种用于挑选播种用种子的方法，该方法包括：

a)使种子处于发芽条件下，以使种子发芽，直至胚根变得可见；以及

b)基于胚根的可见性和/或长度，挑选已发芽的种子作为播种用种子，

其中，未发芽的种子不用于播种。

本发明还涉及一种用于挑选播种用种子的系统，该系统包括：

a)用于使种子发芽的器件；以及

b)用于挑选已发芽的播种用种子的器件。

在本发明的上下文中，“播种用种子”是在暴露至正常生长条件时可能形成商业上感兴趣的植物的种子。不选择在暴露至正常生长条件时不可能形成商业上感兴趣的植物的种子。植物栽培者因而能够有目的地挑选待播种的种子，而无需播种不可能成为所需植物的种子。

基于种子的发芽，可以确定种子是否能够成为商业上感兴趣的植物。因而，种子处于发芽条件下以使得种子发芽。种子发芽，直至其中胚根变得可见的阶段。这与预先准备种子显著不同，因为对于预先准备而言，如果胚根已经从种皮外侧可见，则这被认为是不合需要的。具有其脆弱的胚根位于种子外侧的种子的预制种子批通常被丢弃，因为在更进一步的种子分配期间它们非常易于受损。通常，这是幼苗死亡的重要原因。然而，在本发明的方法中，特意地生产并挑选这样的种子。它们得以非常轻柔且非常精确的操控(handled)和栽培。在使种子处于发芽条件下之前，可以根据X射线分析而预先挑选种子。

种子可以例如是种子批的一部分。处于发芽条件下的种子可以是预先准备好的种子或X射线挑选的种子。用于预先准备种子的处理在本领域中是已知的，并且取决于其中植物生长的气候带。种子通常使用水并且任选地使用光而预先准备好，以打破休眠状态。

种子可以在任何适当的介质之中或之上发芽。优选地，介质允许视觉地检查从种子露出的胚根。在一个实施例中，种子在液体中、盒中、网中、台上、片材上、垫上或带上发芽。将种子发芽所需的水、营养物和氧气施加至液体、盒、网、台、片材、垫或带上。如果使用带，则种子被施加到随后可以被卷起的带上。种子在该卷起状态下处于发芽条件下。一旦种子发芽或者在种子批的情况下至少部分种子发芽，则带可以松开并且可以在种子仍然位于带上时挑选已发芽的种子。根据挑选器件的类型，可能需要的是露出的胚根可见。在这种情况下，种子可以在透明带上发芽。

在一个实施例中，种子处于受控气候室内的发芽条件下。受控气候室是可以控制气候条件(例如温度、光照、气体成分、湿度等)的封闭空间。这样，可以创建用于使种子发芽的最优条件。优选地，受控气候室是小型室，其尺寸可与冰箱的尺寸相似。这种小型尺寸的优点是气候室可以容易地放在植物栽培者的房地上，从而从挑选播种用种子到播种所选种子的整个过程以及栽培植物可以在这些房地上进行。

种子可以在受控气候室内进行预先准备，在这种情况下，在开始发芽之前无需干燥种子。

优选地，种子处于理想发芽条件下，理想发芽条件是最适于种子发芽的条件。最适于使种子发芽的条件可以由植物栽培者容易地确定，并且取决于农作物、品种、应用等。理想发芽条件或最优发芽条件确保最优发芽，因而由已发芽的种子形成植物的均匀生长。均匀生长有助于改进在特定的时间点具有相同的尺寸、和/或包括所需数量和/或尺寸的果实的植物的数量。不再需要对种子进行去皮、包覆和/或消毒。如果在最适于种子发芽的条件下使用受控气候室，则可以改进种子批的发芽，以实现100％的发芽，即种子批中的所有种子发芽。除了更有效之外，这还解决了食物安全和环境问题。受控气候室可以被预先编程处于最适于特定农作物的种子发芽的条件。

一旦种子发芽或者在种子批的情况下至少部分种子发芽，种子经受挑选步骤。在胚根已经开始从种子露头时，认为种子已发芽。挑选步骤包括观察种子、确定种子是否发芽、以及如果种子已发芽则挑选该种子。可以丢弃未发芽的种子。由于未发芽而被丢弃的种子可以再次处于发芽条件并且经受后续的挑选步骤。因而，挑选步骤可以包括观察单一种子、检测单一种子是否发芽、以及如果单一种子已发芽而挑选该单一种子。然而，还可设想挑选步骤可以包括观察多个种子、检查已发芽的种子和未发芽的种子、以及挑选已发芽的种子。

基于胚根的可见性和/或长度而挑选已发芽的种子。在本发明的上下文中，胚根的长度没有最小值限定。相反地，存在胚根的最大长度。如果已发芽的种子的胚根过长，则在这种已发芽的种子被(自动地)转移以用于播种时这种种子过于脆弱。同样，如果胚根过长，则可能妨碍已发芽的种子进一步长成为幼苗：在转移之后，胚根可能未最优地定位在播种介质中。胚根的最大长度取决于已发芽的种子所属的植物种类。还可以在一旦可以观察到发芽就挑选正发芽的种子。这例如还可以通过种皮成分和/或其结构的改变而观察到。满足预定标准的已发芽种子是播种用种子，因为它们可能形成商业上感兴趣的植物。

在一个实施例中，已发芽种子的胚根的最大长度按递增优选性的顺序为30mm、25mm、20mm、15mm、14mm、13mm、12mm、11mm、10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm或1mm。

在另一实施例中，借助于本发明的方法和系统挑选的种子包括但不限于属于下列属的植物种类的种子：菠菜属、莴苣属、茄属、胡萝卜属、黄瓜属、南瓜属、芝麻菜属、芸苔属、莱菔子属、芹菜属、菊苣属、菜豆属、甜菜属、缬草属、二行芥属、葱属、天门冬属、茴香属、西瓜属和Fragraria属。选自这些植物种类中的任一种的已发芽种子可以具有前述最大胚根长度中的任一种，以将已发芽种子分类为播种用种子。

本发明提供了一种用于挑选种子的方法和系统。可以将种子限定为封包在保护性外壳、种皮中的植物胚芽。在发芽期间，胚芽吸收水并且在较短或较长的休眠期之后再次开始生长。在发芽的这些早期步骤期间，胚芽组织变松并且种皮通常裂开，以允许更多的水分到达胚芽并渗透胚芽。一旦已经完成再水合，可以开始发芽的进一步代谢过程。

对已发芽种子的挑选适于通过使用成像器件而进行。成像器件设置成使得形成种子的一幅或多幅图像，在图像上可以检测从种子露出的胚根。来自该一幅或多幅图像的信息在成像器件内处理和/或通过连接至成像器件的其他器件处理。图像信息的处理包括与预定标准(胚根的可见性和/或长度)进行比较。如果图像信息满足预定标准，则挑选从其获取图像的种子。例如，从具有特定尺寸的胚根的种子获取图像。将胚根的尺寸与预定尺寸比较。如果胚根的尺寸满足预定尺寸，则从其获取图像的种子被选为播种用种子。将不挑选胚根尺寸大于预定尺寸的种子。胚根的预定尺寸可以根据不同的农作物以及根据一种农作物的不同品种而改变。合适的成像器件可以由本领域技术人员选择，并且可以取决于种子的类型。通常认为，波长范围在10^-12至10^-3米之间的成像器件是合适的。优选地，成像器件包括一个或多个摄像机或X射线装置。摄像机可以允许超光谱成像、多光谱成像、红外线(IR)成像、热成像或RGB成像。最优选地，成像器件包括一个或多个2D摄像机和/或3D摄像机或其组合。

可以通过挑选满足预定标准的种子和/或通过丢弃不满足预定标准的种子而执行对已发芽种子的挑选。可以通过使用用于操控种子的器件(例如拾取种子的器件、在特定方向上推动或吹动种子的器件、和/或吸取种子的器件)来挑选种子。如果种子位于带上，则可以通过从带冲出种子而挑选种子。

挑选步骤可以包括形成单一图像或多幅图像。例如，可以使第一图像检测种子是否发芽，并且可以使第二图像确定种子操控器件是否已经拾取种子或正确的种子。在这种情况下，第二图像用作控制步骤。

可以存储或者直接播种所选的种子。因而，该方法还包括播种所选的种子。所选的种子例如可以直接播种在托盘中、琼脂上、压制盆中或石棉中。有利的是，在挑选之后将所选的种子直接播种在种子所在的介质之中/之上。优选地，通过使用播种机或机器人进行播种。播种机在本领域中是已知的。

由于本发明，仅仅需要播种将可能成为商业上感兴趣的植物的种子。这大大地减小了与栽培植物以及运输植物相关的空间、劳动和废物。此外，使用其中可以创建最优发芽条件的受控气候室来使种子发芽提供了许多其他优点。例如，由于获得了更高的均匀性，因此形成最终产品的植物批的品质得以改进，并且可以减少将种子栽培成最终产品的时间。特别地，因为不再需要提供处于种皮或包衣中的种子。

在特定的实施例中，种子处于受控气候室内的发芽条件下，并且通过使用摄像机和用于操控种子的器件(例如，用于从带冲出种子的器件、用于拾取种子的器件、用于推动种子的器件、用于吹动种子的器件、和用于吸取种子的器件)挑选已发芽的种子。

在另一特定的实施例中，位于透明带上的种子处于受控气候室内的发芽条件下，以获得包含已发芽种子或包含未发芽种子或者包含已发芽种子和未发芽种子的透明带，将包含已发芽种子或包含未发芽种子或者包含已发芽种子和未发芽种子的透明带暴露至一个或多个摄像机，以观察已发芽的种子和/或未发芽的种子，并且通过从透明带冲出已发芽的种子而挑选已发芽的种子。优选地，在种子处于发芽条件下时将包含种子的透明带卷起，而在将已发芽种子或未发芽种子暴露至一个或多个摄像机时将包含种子的透明带松开。

优选地，用于使种子发芽的器件包括如上所述的受控气候室。受控气候室设置成将种子接收在液体中、盒中、网中、台上、片材上、垫上或带上，特别是透明带上。作为示例，包括处于液体中的种子的管可以位于设置成接收所述管的保持器中。管保持器可以位于受控气候室内的一个或多个架子上。包含种子的盒或带也可以位于一个或多个架子上。带的作用可以交替地位于连接至受控气候室的紧固器件中。

受控气候室还设置成提供最适于种子发芽的条件。最适于种子发芽的条件根据农作物和/或品种改变，并且可以由本领域技术人员容易地确定。优选地，受控气候室被预先编程处于最适于特定农作物或品种的种子发芽的条件。关于这一方面，受控气候室内的最适于种子发芽的条件的设定可以在受控气候室上手动地操作或者通过连接至受控气候室的计算机自动地控制。计算机可以是本地计算机或远程计算机。

优选地，用于挑选的器件包括如上所述的成像器件。该系统还可以包括播种器件。

该系统是至少部分地自动化的。优选地，挑选器件是自动化的。

本发明还涉及用于挑选播种用种子的成像器件的用途。优选地，成像器件包括如上所述的一个或多个摄像机(特别是一个或多个2D和/或3D摄像机)和/或一个或多个X射线装置。摄像机可以允许超光谱成像、多光谱成像、红外线(IR)成像、热成像或RGB成像。

此外，本发明还涉及一种增大从种子批获得的植物的百分比的方法，所述方法包括：

a)使种子批中的种子处于发芽条件下，以使种子发芽，直至胚根变得可见；

b)基于胚根的可见性和/或长度，挑选已发芽的种子；

c)仅播种所选的种子；以及

d)由播种的种子栽培植物。

在该方法中，种子处于发芽条件下，并且根据上文描述进行挑选。所选的种子被播种，并且根据本领域中的标准方法由播种的种子栽培植物。

附图说明

图1示出了本发明的方法的示意性概况。在图A中，示出了受控气候室，其包括缠绕在盒上的种子带。种子固定在种子带上。在图B中，从盒上松开种子带，并且通过摄像机逐一地分析种子。图C示出了从松开的种子带的一部分的上方来看的视图。根据该视图，可以确定种子的胚根是否正好变得可见。使用勾选标记指示种子适于播种和栽培成植物；使用叉指示种子不适于播种和栽培成植物。

以下示例示出了本发明，但是并不旨在以任何方式限制本发明。

具体实施方式

黄瓜种子(品种Proloog)固定在种子带上，种子带缠绕在盒上。随后在受控气候室内培养包括种子带的盒。将各设定调节至最适于该黄瓜品种的条件。2天之后，从受控气候室内移出盒并且逐一分析种子。总共分析100个种子。其中，认为72个种子适于栽培。发现共15个种子的胚根对于进一步的处理太长。其余13个种子在该阶段未(尚未)显示任何发芽(即在分析时胚根不可见)并且不挑选来用于栽培。将认为适于栽培的种子从带上移出，并且放置在具有合适混合堆肥的盆中。发现胚根过长的种子被丢弃。未发芽的种子也被丢弃。

Claims (28)

1.一种用于挑选播种用种子的方法，所述方法包括：

a)使种子处于发芽条件下，以使种子发芽，直至胚根变得可见；以及

b)基于胚根的可见性和/或长度，挑选已发芽的种子作为播种用种子，

其中，未发芽的种子不用于播种。

2.一种用于增大从种子批获得的植物的百分比的方法，所述方法包括：

a)使种子批中的种子处于发芽条件下，以使种子发芽，直至胚根变得可见；

b)基于胚根的可见性和/或长度，挑选已发芽的种子来用于播种；

c)仅播种所选的种子；以及

d)由播种的种子栽培植物。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，处于发芽条件的种子是预先准备好的种子。

4.根据权利要求1或3所述的方法，还包括播种所选的种子。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，种子在液体中、盒中、网中、台上、片材上、垫上或带上发芽。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述带是透明带。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，使种子处于发芽条件的步骤在受控气候室内进行。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其中，对已发芽种子的挑选包括观察种子、检测种子是发芽还是未发芽、以及如果种子发芽则挑选已发芽的种子。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括丢弃未发芽的种子。

10.根据权利要求1-9中的任一项所述的方法，其中，已发芽的种子是胚根恰好可见的种子。

11.根据权利要求1-10中的任一项所述的方法，其中，通过使用成像器件执行对已发芽种子的挑选。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，成像器件包括摄像机或X射线装置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，摄像机是2D或3D摄像机。

14.根据权利要求1-13中的任一项所述的方法，其中，种子处于受控气候室内的发芽条件下，并且通过使用摄像机和用于操控种子的操控器件来挑选已发芽的种子。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，操控器件选自于包括如下器件的组：用于从带冲出种子的器件、用于拾取种子的器件、用于推动种子的器件、用于吹动种子的器件、以及用于抽吸种子的器件。

16.一种用于挑选播种用种子的系统，所述系统包括：

a)用于使种子发芽的器件；以及

b)用于挑选已发芽的播种用种子的挑选器件。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，用于使种子发芽的器件包括受控气候室。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，受控气候室设置成用于将种子接收在液体中、盒中、网中、台上、片材上、垫上或带上。

19.根据权利要求16-18中的任一项所述的系统，其中，挑选器件包括成像器件。

20.根据权利要求19所述的系统，其中，成像器件包括摄像机和/或X射线装置。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，摄像机是2D或3D摄像机。

22.根据权利要求16-21中的任一项所述的系统，其中，挑选器件还包括用于从带冲出种子的器件、用于拾取种子的器件、用于推动种子的器件、用于吹动种子的器件、和/或用于抽吸种子的器件。

23.根据权利要求16-22中的任一项所述的系统，还包括播种器件。

24.根据权利要求16-23中的任一项所述的系统，其中，所述系统是至少部分地自动化的。

25.根据权利要求24所述的系统，其中，挑选器件是自动化的。

26.一种成像器件的用途，用于挑选播种用种子。

27.根据权利要求26所述的用途，其中，成像器件包括摄像机和/或X射线装置。

28.根据权利要求27所述的用途，其中，摄像机是2D或3D摄像机。