CN110214689A - 一种管道送风式杂交水稻制种授粉机及其作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道送风式杂交水稻制种授粉机及其作业方法，管道送风式杂交水稻制种授粉机包括用于提供动力的动力底盘机构、桁架、设置在桁架上且位置可调节的若干个管道送风式授粉器机构，以及与动力底盘机构连接的用于调节桁架高度的升降机构，所述管道送风式授粉器机构包括气流运输管、用于将气流运输管安装在桁架上的固定支架、与气流运输管连通的若干管道送风式授粉器、提供风源的风机，以及调节和分配气流的气流分配器。本发明所述的管道送风式杂交水稻制种授粉机能够避免出现区域性授粉缺失的现象，授粉作业效率高，授粉均匀，可控性高，作业方法符合规模化作业，劳动强度低，并且能够适合不同品种的杂交水稻辅助授粉。

Description

一种管道送风式杂交水稻制种授粉机及其作业方法

技术领域

本发明涉及杂交育种领域，具体涉及一种管道送风式杂交水稻制种授粉机及其作业方法。

背景技术

杂交水稻制种是杂交水稻生产的重要组成部分，授粉又是杂交水稻制种的关键环节；充分、均匀的授粉是提高制种质量和产量的前提保障；目前，杂交水稻制种辅助授粉方法主要以传统人力式为主。对于杂交水稻结实而言，平均每朵雌蕊花柱上至少要求有3粒花粉，这样结实出的种子才有可能保持父母本的优良性状，生长发育成优质、高产的杂交水稻种子。

传统的自然授粉是直接通过自然风来吹扬父本花穗为母本区授粉，其杂交率一般为0.2％～4％之间，最高达5％，杂交育种结实率较小，产量最低且不可控，因此，仅依赖自然授粉难以满足杂交水稻制种授粉要求。现在水稻杂交育种一般是通过人工扑打植物穗颈进行人力辅助授粉(如单长竿赶粉法、双短竿推粉法、绳索拉粉法等方式)或用机器部件直接振动植物穗颈的方式授粉，其中，人力辅助授粉具有劳动密集型、劳动强度高、生产效率低等特点，且这两种方式都是将父本花粉从花穗上分离并飞扬到母本区进行花穗授粉或是直接通过自然风来吹扬父本花穗为母本区授粉。传统人力式辅助授粉作业具有劳动强度大、授粉不均匀、花粉的飞扬距离都过短、生产效率低等缺点，已难以满足现代化制种的需求。

机械辅助式主要是通过工具代替人力的方式实现授粉作业，主要包括气力式(包括人工背负式和桁架机械式)、碰撞式以及无人机风力等。气力式机械辅助授粉的原理为利用风机产生定向可调的气流将父本的花粉扬起，在合适的风速、风场作用下，花粉传播至母本上，完成授粉。胡达明等以风机为动力源，试制了气力式授粉机，进行杂交水稻授粉，相较于传统人力式辅助授粉，取得了较大的进步，但气力式辅助授粉仍存气流速度控制不精准、花粉受流场影响较大等问题，授粉效果仍有较大的提升空间。碰撞式辅助授粉主要原理为模仿传统人力式竿、绳等对父本稻穗的碰撞原理，利用机械碰撞实现辅助授粉，但碰撞式辅助授粉过程中，存在对父本植株造成损伤、作业效率不够高等问题，授粉效果并不理想。此外，水田作业时，田间作业环境较为复杂，对高度差变化大的地方，授粉机械桁架调平装置的响应速度若跟不上来，易造成一侧授粉器脱离水稻穗层，从而出现区域性授粉缺失的现象。

近年来，无人机风力辅助授粉得到运用，其原理为旋翼所形成的下旋风将花粉扬起，并随着旋翼所形成的气流，将花粉飘散至母本完成授粉。汪沛等运用无人机对杂交水稻制种辅助授粉进行了深入研究，取得了较好的效果，但无人机辅助授粉目前存在续航时间短、效率低、对操控人员技术要求较高等问题，大面积推广应用仍需进一步优化改进。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种管道送风式杂交水稻制种授粉机，所述管道送风式杂交水稻制种授粉机在泥底层不平整，高差过大造成桁架调平装置的响应速度跟不上来时，仍能确保授粉器的气流不脱离水稻穗层，避免出现区域性授粉缺失的现象，且授粉作业效率高，授粉更均匀，可控性高。

本发明的另一目的在于提供管道送风式杂交水稻制种授粉机的作业方法。所述作业方法符合规模化作业，劳动强度低、授粉均匀、授粉效率高，并且能够适合不同品种的杂交水稻辅助授粉。

本发明采取的技术方案如下：

一种管道送风式杂交水稻制种授粉机，包括用于提供动力的动力底盘机构、桁架、设置在桁架上且位置可调节的若干个管道送风式授粉器机构，以及与动力底盘机构连接的用于调节桁架高度的升降机构，所述管道送风式授粉器机构包括气流运输管、用于将气流运输管安装在桁架上的固定支架、与气流运输管连通的若干管道送风式授粉器、提供风源的风机，以及调节和分配气流的气流分配器。

本申请中，动力底盘机构为整个管道送风式杂交水稻制种授粉机提供动力，桁架用于安装管道送风式授粉器机构，升降机构用于调节桁架、管道送风式授粉器机构高度即调节管道送风式授粉器机构与地面间距，管道送风式授粉器机构用于给杂交水稻授粉，其中，风机提供风源，然后在气流分配器的作用下产生多向气流，气流通过气流输送管运送至不同管道送风式授粉器内，并由管道送风式授粉器输出，形成稳定气流，气流震荡父本使花粉脱落，花粉在稳定气流的作用下扩散大父本两侧的母本上，完成授粉。实际应用过程，可根据不同品种杂交水稻进行气流震荡部位、气流强度调节。所述的管道送风式杂交水稻制种授粉机具有制作安装简单，操作简便的优点，有效避免了在自然风授粉下的授粉的不确定性、不稳定性以及桁架机构不平衡现象而导致授粉区域部分缺失等现状，提高了授粉的均匀性和可控性，同时提高授粉作业效率。这种辅助授粉方式，实则是模拟自然风辅助授粉作业，与自然风辅助授粉方式不同之处在于：管道送风式杂交水稻制种授粉机可以形成定向稳定的气流，同时一次性作业幅宽可以达到三厢父本囊括四厢母本，授粉稳定、均匀性高、操作简单。此外，管道送风式杂交水稻制种授粉机采用自走式结构，工作效率高，无需授粉人员下田作业，特别适用于规模化杂交水稻制种授粉作业。

优选地，所述动力底盘机构包括底盘、设于底盘下方的四个车轮、安装于车轮的传动轴上的分禾器、设于底盘上的电源，以及为风机提供动力的发电机。动力底盘机构由安装在底盘上的发电机提供驱动动力源，动力传输方式通过传动轴传输，从而驱动底盘下方的四个车轮工作，分禾器安装在车轮的传动轴上，采用螺钉固定安装，四个车轮均统一安装分禾。进一步地，所述动力底盘机构为高地隙动力底盘机构，即底盘与地面距离较高，通过设置大车轮可实现高地隙效果。

优选地，管道送风式授粉器机构包括分别设于桁架的两端及中间部位的左管道送风式授粉器、右管道送风式授粉器和中管道送风式授粉器，所述风机、气流分配器、中管道送风式授粉器依次连接；气流分配器通过柔性连接件与气流输送管连接。

优选地，所述柔性连接件包括柔性管和连接柔性与气流输送管的柔性转向接头，柔性管和柔性转向接头通过法兰连接。更具体地，所述柔性管为软管。

优选地，所述左管道送风式授粉器、中管道送风式授粉器、右管道送风式授粉器均为开有授粉气流孔的气流管，气流管的尾端设有封盖。进一步地，每个管道送风式授粉器开有36个授粉气流孔，授粉气流孔呈2列对称分布，每列均匀分布18个授粉分流孔。管道送风式授粉器机构处于工作状态时，所形成的气流平行于桁架方向且垂直于管道送风式杂交水稻制种授粉机作业行走方向，使得管道送风式授粉器机构所形成的气流共同作用于同一直线上。按照上述方式安装的管道送风式杂交水稻制种授粉机，形成作业幅宽横跨三厢父本，管道送风式授粉器所形成的气流直接作用在父本稻穗上，使稻穗震荡将花粉脱落，在稳定的气流作用下，花粉随气流飘散到母本稻穗上，完成授粉。

优选地，所述气流分配器上设有左气流分流孔、中气流分流孔、右气流分流孔，每个气流分流孔上设置有气流控制阀。所述气流控制阀通过调节气流阀的角度，使得通过气流阀的气流流量得到控制，从而可实现管道送风式授粉器出风口处的气流大小得以统一。进一步地，气流控制阀通过丝杆安装于气流分配器的三个支路上。通过控制气流分配器上三个气流出口支路上的气流控制阀，可以控制通过三个气流支路出口气流流量大小，进而实现对三组管道送风式授粉器气流速度大小统一控制的目的。

优选地，所述桁架包括左桁架和右桁架，固定支架包括左固定支架和右固定支架，气流输送管包括左气流输送管和右气流输送管，左气流输送管和右气流输送管分别通过左固定支架和右固定支架安装在左桁架和右桁架上。具体地，固定支架与桁架相对应的部位均开有螺孔，固定支架与桁架采用螺钉连接。进一步地，左管道送风式授粉器通过刚性转向接头与左气流输送管连接，右管道送风式授粉器通过刚性转向接头与右气流输送管连接。

优选地，所述风机为离心风机，离心风机通过螺栓安装于动力底盘的升降机构前端上。

所述升降机构可以为本领域常用的具有升降功能的装置。优选地，所述升降机构为含有液压缸的具有抬升能力的升降机。升降机构通过调节其机构内的液压缸能够调整桁架、管道送风式授粉器机构与地面的间距，从而可以实现桁架在垂直方向上一定范围内的调节。进一步地，升降机构上有调平桁架的自动调平装置，更具体地，所述自动调平装置为电子平衡仪。自动调平装置能够保障气吹式杂交水稻制种授粉机在赶粉作业过程中3组涵道风扇式授粉器机构在水平方向基本上处于同一高度。

优选地，所述桁架与升降机构之间设有用于折叠回收桁架的折叠机构。折叠机构可以为本领域常用的具有折叠能够的装置。具体地，所述折叠机构为由液压缸驱动的折叠机。

所述的管道送风式杂交水稻制种授粉机的作业方法，包括如下步骤：

S1、在杂交水稻制种授粉的盛花期期内(气候较佳时间段10:00至13:00，阴雨天授粉时间则视当天气象情况而定)，将管道送风式杂交水稻制种授粉机开至田间，使三组管道送风式授粉器机构置于三厢杂交水稻父本厢间，动力底盘机构处于三厢父本厢的中间一厢上；

S2、启动管道送风式杂交水稻制种授粉机上的发电机，发电机稳定工作后，启动风机，当风机稳定正常工作时，再调节气流分配器上的三个气流控制阀，通过调节气流控制阀使得三组授粉器授粉气流孔处的气流保持大小统一，形成适合辅助授粉的稳定气流；

S3、通过升降机构将气力式杂交水稻制种授粉机调节到合适高度，使三组授粉器机构埋进父本厢水稻穗层，在稳定的气流作用下，花粉扩散到父本两侧的母本上，在每日辅助授粉作业过程中，重复辅助授粉2-3次，最终完成当日授粉作业。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过管道送风式授粉器机构形成一定稳定的流速气流，其正面作用在父本植株穗层上使得花粉脱落，花粉通过气流的作用直接飘散至相邻的两厢母本上，完成授粉，所述管道送风式杂交水稻制种授粉机可以形成定向稳定的气流，同时一次性作业幅宽可以达到三厢父本囊括四厢母本，授粉稳定、均匀性高、操作简单；本发明所涉及的管道送风式授粉，能够在杂交水稻制种辅助授粉过程中提供稳定的气流外，还能够在一定范围内能够解决桁架机构在泥底层不平整，高差过大造成桁架调平装置的响应速度跟不上来时，仍能确保授粉器的气流不脱离水稻穗层，避免出现区域性授粉缺失的现象；本发明所述的管道送风式杂交水稻制种授粉机采用自走式结构，工作效率高，无需授粉人员下田作业，特别适用于规模化杂交水稻制种授粉的机械化作业。

附图说明

图1为实施例管道送风式杂交水稻制种授粉机结构示意图。

图2为实施例管道送风式杂交水稻制种授粉机结构局部示意图。

图3为实施例管道送风式杂交水稻制种授粉机结构右侧局部结构示意图。

图4为气流分配器结构示意图。

图5为管道送风式杂交水稻制种授粉机作业示意图。

图6为管道送风式杂交水稻制种授粉机授粉原理图。

附图说明：1、左管道送风式授粉器；2、左固定支架；3、左气流输送管；4、左桁架；5、柔性转向头；6、左折叠机构；7、中管道送风式授粉器；8、气流分配器；9、软管；10、离心风机；11、右气流输送管；12、右桁架；13、右管道送风式授粉器；14、右固定支架；15、动力底盘机构；16、升降机构；17、右折叠机构；18、分禾器；19、气流控制阀；20、法兰；21、刚性转向接头；22、授粉气流孔；23、封盖；24、左气流分流孔；25、中气流分流孔；26、右气流分流孔。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例

如图1、图2、图3所示，本实施例公开了一种管道送风式杂交水稻制种授粉机，其包括用于提供动力的动力底盘机构15、桁架、设置在桁架上且位置可调节的若干管道送风式授粉器机构，以及与动力底盘结构15连接的用于调节桁架高度的升降机构16，所述管道送风式授粉器机构包括气流运输管、用于将气流运输管安装在桁架上的固定支架、与气流运输管连通的若干管道送风式授粉器、提供风源的离心风机10，以及调节和分配气流的气流分配器8。更具体地，所述管道送风式授粉器机构包括分别设于桁架的两端及中间部位的左管道送风式授粉器1、右管道送风式授粉器13和中管道送风式授粉器7，所述离心风机10、气流分配器8、中管道送风式授粉器7依次连接；气流分配器8依次通过法兰20、软管9、柔性转向接头5与气流输送管连接。

本申请中，动力底盘机构15为整个管道送风式杂交水稻制种授粉机提供动力，桁架用于安装管道送风式授粉器机构，升降机构16用于调节桁架、管道送风式授粉器机构与地面间距，管道送风式授粉器机构用于给杂交水稻授粉。在管道送风式杂交水稻制种授粉机进行授粉作业时，管道送风式授粉器机构在辅助授粉过程中埋进父本穗层，在离心风机10的作用下，分别将气流运送至三组管道送风式授粉器内，由管道送风式授粉器喷出的稳定气流，在气流震荡作用下，父本使花粉脱落，花粉在稳定气流的作用下扩散至父本两侧的母本上，完成授粉。

进一步地，所述动力底盘机构包括底盘(图中未标示)、设于底盘下方的四个车轮(图中未标示)、安装于车轮的传动轴上的分禾器18、设于底盘上的电源(图中未标示)，以及为离心风机10提供动力的汽油发电机(图中未标示)。动力底盘机构由安装在底盘上的汽油发电机提供驱动动力源，动力传输方式通过传动轴传输，从而驱动底盘下方的四个车轮工作，分禾器18安装在车轮的传动轴上，采用螺钉固定安装，四个车轮均统一安装分禾器18。更具体地，所述动力底盘机构为高地隙动力底盘机构，即底盘与地面距离较高，通过设置大车轮即可实现高地隙效果。

进一步地，所述桁架包括左桁架4和右桁架12，固定支架包括左固定支架2和右固定支架14，气流输送管包括左气流输送管3和右气流输送管11，左气流输送管3和右气流输送管11分别通过左固定支架2和右固定支架14安装在左桁架4和右桁架12上。具体地，固定支架与桁架相对应的部位均开有螺孔，固定支架与桁架采用螺钉连接。左管道送风式授粉器1通过刚性转向接头21与左气流输送管3连接，13右管道送风式授粉器通过刚性转向接头21与右气流输送管11连接

进一步地，如图4所示，所述气流分配器8上设有左气流分流孔24、中气流分流孔25、右气流分流孔26，每个气流分流孔上设置有气流控制阀19。所述气流控制阀19通过调节气流阀的角度，使得通过气流阀的气流流量得到控制，从而可实现管道送风式授粉器出风口处的气流大小得以统一。气流控制阀19通过丝杆安装于气流分配器8的三个支路上。通过控制气流分配器上三个气流出口支路上的气流控制阀19，可以控制通过三个气流支路出口气流流量大小，进而实现对三组管道送风式授粉器气流速度大小统一控制的目的。

所述左管道送风式授粉器1、中管道送风式授粉器7、右管道送风式授粉器13均为开有授粉气流孔22的气流管，气流管的尾端设有封盖23。进一步地，每个管道送风式授粉器开有36个授粉气流孔，授粉气流孔呈2列对称分布，每列均匀分布18个授粉气流孔。管道送风式授粉器机构处于工作状态时，所形成的气流平行于桁架方向且垂直于管道送风式杂交水稻制种授粉机作业行走方向，使得管道送风式授粉器机构所形成的气流共同作用于同一直线上。按照上述方式安装的管道送风式杂交水稻制种授粉机，形成作业幅宽横跨三厢父本，管道送风式授粉器所形成的气流直接作用在父本稻穗上，使稻穗震荡将花粉脱落，在稳定的气流作用下，花粉随气流飘散到母本稻穗上，完成授粉。

进一步地，所述升降机构16为本领域常用的具有升降功能的装置，更具体地，本实施例中所述升降机构16为含有液压缸的具有抬升能力的升降机。升降机构16安装于动力底盘15的前端，升降机构16通过调节其机构内的液压缸能够调整桁架、管道送风式授粉器机构与地面的间距，从而可以实现桁架在垂直方向上一定范围内的调节。升降机构上有调平桁架的自动调平装置(图中未标示)，具体地，自动调平装置为电子平衡仪，其能够保障气吹式杂交水稻制种授粉机在赶粉作业过程中3组涵道风扇式授粉器机构在水平方向基本上处于同一高度。

左桁架4、右桁架12安装在升降机构16左右两端，组成一组轴对称桁架结构。所述桁架与升降机构之间设有用于折叠回收桁架的折叠机构，折叠机构可以为本领域常用的具有折叠能够的装置。具体地，本实施例中所述折叠机构为由液压缸驱动的折叠机，桁架在液压缸驱动下可以折叠回收，折叠机构包括左折叠机构6和右折叠机构7，左桁架4、右桁架12分别通过左折叠机构6，右折叠机构17与升降机构16连接，左桁架4、右桁架12以及三个管道送风式授粉器机构组成轴对称结构。

进一步地，本实施例中，底盘上还设有柴油机(图中未标示)。在进行授粉作业时，先启动柴油机，然后再启动管道送风式杂交水稻制种授粉机上的汽油发电机(为离心风机提供驱动动力)。

如图5、图6所示，本实施例所述的管道送风式杂交水稻制种授粉机的作业方法，包括如下步骤：

S1、在杂交水稻制种授粉的盛花期期内(气候较佳时间段10:00至13:00，阴雨天授粉时间则视当天气象情况而定)，将管道送风式杂交水稻制种授粉机开至田间，使三组管道送风式授粉器机构置于三厢杂交水稻父本厢间，动力底盘机构15处于三厢父本厢的中间一厢上；

S2、启动管道送风式杂交水稻制种授粉机上的汽油发电机(为离心风机提供动力)，汽油发电机稳定工作时，启动离心风机10，当离心风机10稳定正常工作时，再调节气流分配器上的三个气流控制阀19，通过调节气流控制阀19使得左管道送风式授粉器1、右管道送风式授粉器13和中管道送风式授粉器7的授粉气流孔处的气流保持大小统一，形成适合辅助授粉的稳定气流；

S3、通过升降机构16将气力式杂交水稻制种授粉机调节到合适高度，使三组管道送风式授粉器埋进父本厢水稻穗层，在稳定的气流作用下，花粉扩散到父本两侧的母本上，在每日辅助授粉作业过程中，重复辅助授粉2-3次，最终完成当日授粉作业。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管道送风式杂交水稻制种授粉机，其特征在于，包括用于提供动力的动力底盘机构(15)、桁架、设置在桁架上且位置可调节的若干个管道送风式授粉器机构，以及与动力底盘机构(15)连接的用于调节桁架高度的升降机构(16)，所述管道送风式授粉器机构包括气流运输管、用于将气流运输管安装在桁架上的固定支架、与气流运输管连通的若干管道送风式授粉器、提供风源的风机，以及调节和分配气流的气流分配器(8)。

2.根据权利要求1所述的管道送风式杂交水稻制种授粉机，其特征在于，所述动力底盘机构(15)包括底盘、设于底盘下方的四个车轮、安装于车轮的传动轴上的分禾器(18)、设于底盘上的电源，以及为风机提供动力的发电机。

3.根据权利要求1所述的管道送风式杂交水稻制种授粉机，其特征在于，管道送风式授粉器机构包括分别设于桁架的两端及中间部位的左管道送风式授粉器(1)、右管道送风式授粉器(13)和中管道送风式授粉器(7)，所述风机(10)、气流分配器(8)、中管道送风式授粉器(7)依次连接；气流分配器(8)通过柔性连接件与气流输送管连接。

4.根据权利要求3所述的管道送风式杂交水稻制种授粉机，其特征在于，所述柔性连接件包括柔性管和连接柔性管与气流输送管的柔性转向接头(5)，柔性管和柔性转向接头(5)通过法兰(20)连接。

5.根据权利要求3所述的管道送风式杂交水稻制种授粉机，其特征在于，所述左管道送风式授粉器(1)、中管道送风式授粉器(7)、右管道送风式授粉器(13)均为开有授粉气流孔(22)的气流管，气流管的尾端设有封盖(23)。

6.根据权利要求1所述的管道送风式杂交水稻制种授粉机，其特征在于，所述气流分配器(8)上设有左气流分流孔(24)、中气流分流孔(25)、右气流分流孔(26)，每个气流分流孔上设置有气流控制阀(19)。

7.根据权利要求1所述的管道送风式杂交水稻制种授粉机，其特征在于，所述桁架包括左桁架(4)和右桁架(12)，固定支架包括左固定支架(2)和右固定支架(14)，气流输送管包括左气流输送管(3)和右气流输送管(11)，左气流输送管(3)和右气流输送管(11)分别通过左固定支架(2)和右固定支架(14)安装在左桁架(4)和右桁架(12)上。

8.根据权利要求1所述的管道送风式杂交水稻制种授粉机，其特征在于，所述升降机构(16)为含有液压缸的具有抬升能力的升降机，升降机构上设有调平桁架的自动调平装置。

9.根据权利要求1所述的管道送风式杂交水稻制种授粉机，其特征在于，所述桁架与升降机构(16)之间设有用于折叠回收桁架的折叠机构。

10.一种管道送风式杂交水稻制种授粉机的作业方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在杂交水稻制种授粉的盛花期期内将管道送风式杂交水稻制种授粉机开至田间，使管道送风式授粉器机构置于三厢杂交水稻父本厢间，动力底盘机构(15)处于三厢父本厢的中间一厢上；

S2、启动管道送风式杂交水稻制种授粉机上的发电机，发电机稳定正常工作后，启动风机，当风机稳定正常工作后，再调节气流分配器(8)上的三个气流控制阀(19)，通过调节气流控制阀使得左、中、右管道送风式授粉器授粉气流孔处的气流保持大小统一，形成适合辅助授粉的稳定气流；

S3、通过升降机构(16)将管道送风式杂交水稻制种授粉机调节到合适高度，使三组管道送风式授粉器分别埋进三厢父本水稻穗层，在稳定的气流作用下，花粉扩散到父本两侧的母本上，在每日辅助授粉作业过程中，重复辅助授粉2-3次，最终完成当日授粉作业。