CN110286610A - 一种利用机械触碰作用调控水稻生长发育的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用机械触碰作用调控水稻生长发育的装置及方法，所述机械触碰刺激装置包括支撑杆，设于支撑杆上方的转动电机及设于转动电机转轴上的传动杆，传动杆上设有与支撑杆竖直方向垂直的触碰杆，触碰杆上悬挂有若干条质地柔软的触碰条；所述转动电机连接有电源和开关。所述调控水稻生长发育的方法为将机械触碰刺激装置安置在稻田中，利用安装在指定位置的触碰杆产生对水稻植株的触碰刺激作用，该方法可调节触碰强度，从而直接对各生长期的水稻产生一定的刺激作用，有效地调控水稻的生长状态和养分含量，具有较大的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及植物生长物理调控技术领域，更具体地，涉及一种利用机械触碰作用调控水稻生长发育的装置及方法。
背景技术
植物在生长过程中面临来自外界环境的各种因素影响，植物生长形态和生理过程与外界因素密切相关。物理因子是植物生存环境中一个广泛存在的影响因素。物理因子如风吹、雨打、磁场、摩擦等可对植物的生长发育、形态建成、生理过程、抗逆性诱导等方面产生重要的影响，尤其是可以引起植物细胞的质膜透性、物质运输以及激素平衡的变化，物理因子变化可对植物生长产生持续的调控效应，因此，通过改变物理因子可以产生对植物生长的刺激，即机械刺激。与化学药剂调控相比，机械刺激无残留、成本低且副作用小，目前，关于触碰刺激的研究基本上都是局限于园艺作物，如黄瓜、烟草、西红柿等，对水稻的触碰刺激涉及较少，且多为人工手动触摸或是室内简易操作的方式，不适合大规模田间使用，并且对相关的刺激强度研究更为少见。
专利CN201810524106.X公开了一种扰动稻田土壤减少水稻释放甲烷的装置和方法，具体公开了在水稻生长的返青期和分蘖期，在稻田中嵌入土壤扰动装置，对稻田土壤施加扰动，不影响水稻成熟收获，通过在田间直接扰动土壤，减少稻田温室气体甲烷排放的方法；专利CN201820803928.7公开了一种利用机械振动刺激调控水稻生长的装置，振动发生机构一端插入稻田土壤，通过土壤传导振动刺激到水稻植株地下部，对水稻根系及其地上部实施间接刺激，进而有效地调控水稻的生长状态；然而上述装置和方法均涉及通过土壤扰动或对水稻根系形成刺激，并未涉及任何关于通过对水稻地上部施加触碰刺激来调控水稻生长发育的装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷和不足，提供一种周期性自动产生不同强度触碰作用调控水稻生长发育的装置。
本发明的第二个目的在于提供一种利用机械触碰作用调控水稻生长发育的方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：
一种机械触碰刺激装置，包括支撑杆，设于支撑杆上方的转动电机及设于转动电机转轴上的传动杆，传动杆上设有与支撑杆竖直方向垂直的触碰杆，触碰杆上悬挂有若干条质地柔软的触碰条；所述转动电机连接有电源和开关。
本发明的机械触碰刺激装置，设置的支撑杆用于支撑、固定整个装置，利用支撑杆可将本发明的机械触碰刺激装置固定到土壤或其它介质中；所述转动电机提供转动动力，通过转轴带动传动杆转动，同时带动传动杆上的触碰杆进行转动，触碰杆的转动会带动其上设置的触碰条对植物发生触碰作用，从而对植物体进行机械触碰刺激，转动电机连接的电源为转动电机供电，并通过开关来控制。
优选地，所述转动电机还连接有温控器和/或调速器；温控器可根据环境温度变化，控制转动电机的运行；调速器控制转动电机的转速，控制触碰强度。
优选地，所述机械触碰刺激装置还包括防水盒，所述转动电机、电源、开关、温控器和调速器均设置在防水盒内部，防水盒设于支撑杆上方，防水盒上箱体上设有供转动电机转轴和传动杆通过的孔洞。将转动电机、电源、开关、温控器和调速器设置在防水盒内，可保证本发明的机械触碰刺激装置在阴雨、大风天气时仍可以正常工作。
优选地，防水盒底部嵌入若干根支撑杆，用于更好地固定防水盒；作为一种优选的可实施方式，所述支撑杆为3根且构成等边三角形。
优选地，所述传动杆上设有若干与支撑杆竖直方向垂直的触碰杆，触碰杆上均悬挂有若干条质地柔软的触碰条；可通过在传动杆上设置不同数量的触碰杆来提高触碰的强度和频率。
优选地，所述传动杆为T形，T形传动杆竖直端用于固定连接转动电机的转轴，T形传动杆两水平端分别固定有触碰杆，两触碰杆呈180度展开。
更优选地，所述T形传动杆两水平端由两个倒置的“F”形分支构成，触碰杆的一端固定在倒置的“F”形分支的两个短端上；两个“F”分支长端中间为卡口，卡口固定T形传动杆的竖直端，三者之间可拆卸连接。
优选地，所述触碰杆上设有转动螺丝，触碰杆可通过转动螺丝折叠；从而实现触碰杆的快速折叠，方便携带和使用。
优选地，所述支撑杆由内支撑管、设在内支撑条外的外套管及固定螺丝组成，内支撑管和外套管沿竖直方向设有孔洞，内支撑管可相对于外套管上下移动位置，并通过固定螺丝固定，通过调整内支撑管进入外套管的距离，从而控制机械触碰刺激装置的高度；外套管底部插入土壤中。
优选地，本发明所述支撑杆、传动杆和触碰杆均由PVC管制成，触碰条由塑料布条制成。
本发明的机械触碰刺激装置可对植物的地上部施加物理触碰，对植物生长产生持续的调控效应，因此本发明所述机械触碰刺激装置在调控植物生长发育中的应用也在本发明保护范围内；所述植物为黄瓜、烟草、西红柿或水稻等。
本发明还提供一种利用机械触碰作用调控水稻生长发育的方法，是在水稻生长的分蘖期，对水稻地上部施加物理刺激。
具体地，是利用本发明上述任一项所述的机械触碰刺激装置对水稻地上部进行触碰，施加物理刺激。
优选地，所述触碰为采用触碰强度为低强度触碰，中强度触碰或高轻度触碰中的一种或其组合来进行触碰；所述低、中、高强度触碰为2.0～4.9rpm、5.0～7.9rpm，8.0～10.0rpm。
作为一种优选地可实施方式，本发明提供一种调控水稻生长发育的方法，包括如下步骤：
S1.育秧、稻田翻耕平整及水稻种植：
所述水稻为常规稻品种。移栽前4～6天施基肥，水稻插秧；所述施基肥的基肥施用标准为每667m2施腐熟鸡粪1600～2000kg。所述水稻秧苗株行距的规格为16cm～20cm×15cm～20cm；
优选地，S1所述施基肥的标准为每667m2施腐熟鸡粪1800kg。
优选地，S1所述水稻秧苗插种株行距的规格为18cm×20cm。
S2.肥料和水分管理：
水稻移栽9～12天后施尿素作为分蘖肥，每667m2施尿素5～7kg；灌浆期后灌水量减少至落干，水分管理为常规水稻种植方式。
优选地，S2所述水稻分蘖肥为每667m2施尿素5kg。
S3.支架安置
将本发明的机械触碰刺激装置安装到水稻田中，所述机械触碰刺激装置主要部件由可伸缩PVC杆、防水盒、转动装置、可折叠触碰杆组成。所述可伸缩PVC杆由圆柱形PVC管及固定螺丝组成，可伸缩PVC杆共计3根，构成等边三角形，每2根之间直线距离12～17cm，下端由细铁丝缠绕固定，嵌入土壤20cm～30cm；可伸缩PVC杆上部透过防水盒底部，由玻璃胶黏着嵌入防水盒中2cm～4cm。每根PVC管分为内支撑管和外套管，内支撑管插入外套管中。内支撑管长60～80cm，直径为2～4cm，外套管长70～90cm，直径2.2～4.2cm，内支撑管每隔2～5cm存在1个圆孔，圆孔直径0.4～0.6cm，外套管在20～30cm处存在1个圆孔，圆孔直径0.4～0.6cm，在圆孔内插入固定螺丝，通过调整内支撑管进入外套管的距离，控制PVC杆的伸缩。
优选地，每2根PVC杆之间直线距离为14cm，嵌入土壤25cm。内支撑管嵌入防水盒中2cm。内支撑管长60cm，直径为3cm，外套管长70cm，直径3.2cm，每隔4cm存在一个圆孔，圆孔直径0.4cm，外套管在25cm处存在1个圆孔，圆孔直径0.4cm。
所述防水盒为带顶盖的圆形有机玻璃盒，直径20～25cm，厚度3～5mm，高度5～8cm。防水盒顶盖附着胶圈，顶盖关闭后可密闭防水，顶盖直径20～25cm。防水盒底部为3个带有密闭胶圈的圆孔，圆孔直径2.1～4.1cm，固定可伸缩PVC管，采用胶圈密封固定。防水盒内部安装转动装置、供电装置、调速器和温控器。
优选地，所述防水盒直径20cm，厚度3mm，高度8cm；防水盒顶盖直径20cm；防水盒底部圆孔直径3.1cm。
所述转动装置由转动电机、传动杆组成，转动电机电压12～24V，重量150～250g，用螺丝固定在防水盒底部中央。传动杆为T形，T形传动杆竖直端用于固定连接转动电机的转轴，T形传动杆水平两端由两个倒置的“F”形分支构成，触碰杆的一端固定在倒置的“F”形分支的两个短端上；两个F形分支长端中间为卡口，用于固定T形传动杆竖直端，卡口为正方形，宽8～10mm；F形分支的长端10～12cm，两个短端长度均为4～6cm，F形分支的短端直接连接可折叠触碰杆。
优选地，所述转动电机电压12V，重量150g，卡口宽8mm，F形分支的长端10cm，两个短端长度均为5cm。
所述供电装置由小型蓄电池12～24V或者大功率电池组组成，供电装置采用电工胶布固定于防水盒内，与调速器、温控器呈120°布置在防水盒中。
优选地，供电装置为小型蓄电池12V。
所述固定在防水盒内的调速器为直流电机无极变速调节器，电压12～24V，调节转速2～10rpm，其中低、中、高强度分别为2.0～4.9rpm、5.0～7.9rpm，8.0～10.0rpm调速器与供电装置和转动电机相连，用于调节触碰杆的触碰强度。
优选地，所述固定在防水盒内的调速器为电压12V，调节转速3rpm、6rpm和9rpm。
所述温控器为双突跳式温控器和电路组成，夜间温控器低于20℃或25℃启动，日间温控器超过30℃或35℃启动，温控器接通后，启动电动转机；温控温控器采用电工胶固定于防水盒内壁。
优选地，所述温控器夜间低于20℃启动，日间超过35℃启动。
所述可折叠触碰杆有2根，触碰杆的前端5cm和10cm处有圆孔，两根触碰杆分别卡在传动杆F型分支的短端，安装后呈180°分列在防水盒上方两侧。每根触碰杆均由3节塑料杆组成，塑料杆材质PVC，截面线形，每节塑料杆长30～50cm，塑料杆宽1～2cm，每隔10cm存在1个圆孔，圆孔直径0.4～0.6cm，圆孔中固定1条轻质塑料条，长40～60cm，宽2～3cm。3节塑料杆之间采用螺丝固定，可以折叠缩短。
优选地，所述可折叠触碰杆每节塑料杆长40cm，宽1cm，圆孔直径0.4cm，轻质塑料条长50cm，宽2cm。
S4.支架启动
水稻株高30cm以上时，将组装完毕的支架插入稻田土壤，入土深度20cm～30cm，支架上防水盒与稻田水面距离保持80～110cm，展开可折叠触碰杆至轻质塑料条恰好接触水稻叶片，开启开关，根据温度变化触发温控器，对水稻施加触碰作用。根据支架伸展范围以及实际需求，每100m2的稻田内，支架可以安装的数量为1～9个。
优选地，水稻株高40cm时，支架入土深度25cm，支架上防水盒与稻田水面距离保持80cm，支架安装数量5个/100m2。
S5.回收支架
回收支架的时间为水稻灌浆期之后。将触碰杆折叠后从传动杆下取下。将3条可伸缩PVC杆缩短，而后从土壤中抽出，取回支架存放在干燥通风的地方，保证装置部件完好备下次使用。
我们使用自行设计的机械触碰刺激装置，形成一套调控水稻生长发育的技术方法，实现触碰强度和触碰位置的周期性的变动，巧妙地利用机械触碰刺激来调控水稻生长，通过诱发水稻对物理因子变化的响应实现水稻健康生长，该方法对生产实践有重要的应用价值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供了一种植物机械触碰刺激装置，制作成本低，操作方便，无需复杂的程序，使用效果显著。
(2)本发明提供了一种触碰水稻植株控制水稻生长发育的方法，改变水稻生长过程中地上部茎、叶的发育，施加触碰刺激调控水稻细胞的物质运输，影响生理响应，达到增强植物抗性的作用。根据早晚温度变化，采用简易触碰装置，通过控制转速调整触碰强度，无论在低强度和高强度，均能实现对水稻植株的全天候调控，有效促进植株形态及生理指标。
(3)本发明利用触碰作用原位调控植物生长发育，便于农民在田间操作，也可以用于经济作物如蔬菜、花卉等生长调控，保障农业生产效益，具有显著的新意和应用价值。
附图说明
图1为本发明的机械触碰装置示意图。
图2为本发明的机械触碰装置防水盒与传动杆局部细节图。
图3为本发明的机械触碰装置的触碰杆和触碰条局部细节图。
图4为不同转速情况下触碰强度的变化。
图5为不同触碰类型下触碰强度的差异。
图6低强度触碰刺激14天造成水稻叶片Ca含量变化。
图7为中等强度触碰刺激14天造成水稻叶片Ca、Mg含量变化。
图8为高强度触碰刺激14天造成水稻叶片Ca、Mg、Si含量变化。
图9为低强度14天和中强度14天组合触碰刺激造成水稻叶绿素SPAD、光合速率、蒸腾速率及Ca、Mg、Si变化。
图10为低强度14天、中强度14天和高强度14天触碰刺激造成叶绿素SPAD、光合速率、蒸腾速率和Ca、Mg、Si含量变化。
图注：1-触碰条；2-触碰杆；3-转动螺丝；4-传动杆；5-转动电机；6-温控器；7-调速器；8-电池；9-防水盒；10-内支撑管；11-固定螺丝；12-外管套；13-土壤。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1一种水稻生长物理调控装置
如图1、图2和图3所示，一种对水稻产生触碰作用的装置，包括触碰条1、触碰杆2、转动螺丝3、形传动杆4、转动电机5、温控器6、调速器7、电池8、防水盒9、内支撑管10、固定螺丝11和外套管12；所述触碰条1由塑料布条制成，固定在触碰杆2上，所述触碰杆2可以通过转动螺丝3折叠；所述传动杆4为T形，T形传动杆竖直端固定连接在转动电机5的转轴上，T形传动杆水平两端由两个倒置的“F”形分支构成，两根触碰杆2的一端固定在倒置的“F”形分支的两个短端上，呈180度展开；所述转动电机5与温控器6、调速器7和电池8相连，全部固定在防水盒9内部，防水盒底部嵌入三根内支撑管10，内支撑管底部通过固定螺丝11和外套管12相连，内支撑管可相对于外套管12上下移动位置，外套管12底部插入土壤中。
所述内支撑管和外套管由PVC管制成，组成可伸缩PVC杆；所述可伸缩PVC杆由圆柱形PVC管及固定螺丝组成，每根PVC管分为内支撑管和外套管，在圆孔内插入固定螺丝，通过调整内支撑管进入外套管的距离，控制PVC杆的伸缩。所述防水盒为带顶盖的圆形有机玻璃盒，顶盖附着胶圈，关闭后可密闭防水。防水盒底部带有圆孔固定可伸缩PVC管。防水盒内部安装转动装置、供电装置、调速器和温控器。
所述可伸缩PVC杆共3根，每2根PVC杆之间直线距离为14cm，嵌入土壤25cm。内支撑管嵌入防水盒中2cm。内支撑管长60cm，直径为3cm，外套管长70cm，直径3.2cm，内支撑管每隔4cm存在一个圆孔，圆孔直径0.4cm，外套管在25cm处存在1个圆孔，圆孔直径0.4cm。
所述防水盒为直径20cm，厚度3mm，高度8cm。防水盒顶盖直径20cm。防水盒底部圆孔直径3.1cm。
所述转动装置由转动电机和T形传动杆组成，T形传动杆由一个竖直端和两个水平端组成，水平端为两个倒置的“F”形分支结构，F形分支的长端10cm，两个短端长度均为5cm，F形分支的短端直接连接可折叠触碰杆，两个F形分支长端中间为卡口，用于固定T形传动杆竖直端，卡口为正方形，宽8mm；两个倒置的“F”形分支与传动杆竖直端三者之间可拆卸连接。
所述转动电机电压12V，重量150g。
所述供电装置由小型蓄电池12V或者大功率电池组组成，供电装置采用电工胶布固定于防水盒内，与调速器、温控器呈120°布置在防水盒中。
所述固定在防水盒内的调速器为直流电机无极变速调节器，电压12V，调节转速3rpm、6rpm和9rpm；调速器与供电装置和转动电机相连，用于调节触碰杆的触碰强度。
所述温控器为双突跳式温控器和电路组成，当夜间低于20℃启动，日间超过35℃启动，温控器接通后，启动电动转机；温控器采用电工胶固定于防水盒内壁。
所述可折叠触碰杆分别卡在传动杆F型分支的短端，截面线形，触碰杆之间可以折叠缩短。
所述可折叠触碰杆有2根，触碰杆的前端5cm和10cm处有圆孔，安装后呈180°分列在防水盒上方两侧。每根触碰杆均由3节塑料杆组成，塑料杆材质PVC，每节塑料杆长40cm，塑料杆宽度1cm，每隔10cm存在1个圆孔，圆孔直径0.4cm，圆孔中固定1条轻质塑料条，长50cm，宽2cm。3节塑料杆之间采用螺丝固定。
采用数显推拉力计测定不同转速造成的触碰作用强度，测定结果如图4所示，在增加装置转速的情况下(2～10.0rpm)，触碰刺激的强度逐步提高。图5表明，在转速2.0～4.9rpm、5.0～7.9rpm，8.0～10.0rpm范围内，触碰强度均出现了显著差异(P<0.05)。
实施例2低强度触碰对水稻生长的调控效应
本实施例以两块实验稻田进行对比，对照区的水稻作为对照，采用常规栽培方式。处理区的水稻接受触碰刺激，亦采用常规栽培方式。处理稻田的详细操作过程为：
S1.育秧、稻田翻耕平整及水稻种植
所述水稻为常规稻品种。移栽前6天施基肥，水稻插秧；所述施基肥的基肥施用标准为每667m2施腐熟鸡粪1800kg，水稻秧苗插种株行距的规格为18cm×20cm。
S2.肥料和水分管理
水稻移栽10天后施尿素作为分蘖肥，每667m2施尿素5kg；灌浆期后灌水量减少至落干，水分管理为常规水稻种植方式。
S3.支架组装
产生触碰作用的支架设备包括触碰条1、触碰杆2、转动螺丝3、传动杆4、转动电机5、温控器6、调速器7、电池8、防水盒9、内支撑管10、固定螺丝11和外套管12；所述触碰条1由塑料布条制成，固定在触碰杆2上，所述触碰杆2可以通过转动螺丝3折叠，所述两根触碰杆末端固定在F形传动杆4上，呈180度展开。所述F形传动杆固定在转动电机5的转轴上，转动电机5与温控器6、调速器7和电池8相连，全部固定在防水盒9内部，防水盒底部嵌入三根内支撑管10，内支撑管底部通过固定螺丝11和外套管12相连，内支撑管可相对于外套管12上下移动位置，外套管12底部插入土壤中。
所述内支撑管和外套管由PVC管制成，组成可伸缩PVC杆；每2根PVC杆之间直线距离为14cm，嵌入土壤25cm，嵌入防水盒中2cm。内支撑管长60cm，直径为3cm，外套管长70cm，直径3.2cm，内支撑管每隔4cm存在一个圆孔，圆孔直径0.4cm，外套管在25cm处存在1个圆孔，圆孔直径0.4cm。
防水盒直径20cm，厚度3mm，高度8cm。防水盒顶盖直径20cm。防水盒底部圆孔直径3.1cm。转动电机电压12V，重量150g，卡口宽8mm，F形分支的长端10cm，两个短端长度均为5cm。供电装置为电池组12V。固定在防水盒内的调速器为电压12V，调节转速3rpm。温控器器夜间低于20℃启动，日间超过35℃启动。
可折叠触碰杆每节塑料杆长40cm，塑料杆宽度1cm，圆孔直径0.4cm，轻质塑料条长50cm，宽2cm。
S4.支架启动
水稻株高40cm时，支架入土深度25cm，支架上防水盒与稻田水面距离保持80cm，支架安装数量5个/100m2。
S5.回收支架
回收支架的时间触碰持续14天后，将触碰杆折叠后从传动杆上下取下。将3条可伸缩PVC杆缩短，而后从土壤中抽出，取回支架存放在干燥通风的地方，保证装置部件完好备下次使用。
采集水稻样品进行测定，测定植株养分含量。取水稻叶片，烘干后粉碎过100目筛，原子吸收法测钙含量。
结果如图6所示，低强度触碰情况下，处理区水稻的植株的钙养分含量比对照提高了5.2％。
实施例3中强度触碰对水稻生长的调控效应
本实施例以两块实验稻田进行对比，对照区的水稻作为对照，采用常规栽培方式。处理区的水稻接受触碰刺激，亦采用常规栽培方式。处理稻田的详细操作过程为：
S1.育秧、稻田翻耕平整及水稻种植
所述水稻为常规稻品种。移栽前5天施基肥，水稻插秧；所述施基肥的基肥施用标准为每667m2施腐熟鸡粪2000kg。所述水稻秧苗株行距的规格为18cm～×20cm。
S2.肥料和水分管理
水稻移栽11天后施尿素作为分蘖肥，每667m2施尿素6kg；灌浆期后灌水量减少至落干，水分管理为常规水稻种植方式。
S3.支架组装
产生触碰作用的支架设备包括触碰条1、触碰杆2、转动螺丝3、传动杆4、转动电机5、温控器6、调速器7、电池8、防水盒9、内支撑管10、固定螺丝11和外套管12；所述触碰条1由塑料布条制成，固定在触碰杆2上，所述触碰杆2可以通过转动螺丝3折叠；所述传动杆4为T形，T形传动杆竖直端固定连接在转动电机5的转轴上，T形传动杆水平两端由两个倒置的“F”形分支构成，两根触碰杆2的一端固定在倒置的“F”形分支的两个短端上，呈180度展开；所述转动电机5与温控器6、调速器7和电池8相连，全部固定在防水盒9内部，防水盒底部嵌入三根内支撑管10，内支撑管底部通过固定螺丝11和外套管12相连，内支撑管可相对于外套管12上下移动位置，外套管12底部插入土壤中。
所述内支撑管和外套管由PVC管制成，组成可伸缩PVC杆；所述可伸缩PVC杆共3根，每2根之间直线距离15cm，下端嵌入土壤30cm，上部嵌入防水盒中3cm。内支撑管长70cm，直径为3.5cm，外套管长80cm，直径3.7cm，内支撑管每隔3cm存在1个圆孔，圆孔直径0.5cm，外套管在30cm处的圆孔直径0.5cm。
所述防水盒为直径22cm，厚度3mm，高度6cm。顶盖直径22cm。防水盒底部为3个带有密闭胶圈的圆孔，圆孔直径3.6cm。
转动电机电压12V，重量200g，卡口宽8mm，F形分支的长端10cm，两个短端长度均为5cm。供电装置为电池组12V。固定在防水盒内的调速器为电压12V，调节转速6rpm。温控器夜间低于20℃启动，日间超过35℃启动。
可折叠触碰杆每节塑料杆长50cm，塑料杆宽度1cm，圆孔直径0.5cm，轻质塑料条长40cm，宽2cm。
S4.支架启动
水稻株高40cm时，支架入土深度30cm，支架上防水盒与稻田水面距离保持90cm，支架安装数量6个/100m2。
S5.回收支架
回收支架的时间触碰持续14天后。将触碰杆折叠后从传动杆下取下。将3条可伸缩PVC杆缩短，而后从土壤中抽出，取回支架存放在干燥通风的地方，保证装置部件完好备下次使用。
采集水稻样品进行测定，测定植株养分含量。取水稻叶片，烘干后粉碎过100目筛，原子吸收法测钙和镁的含量。
结果如图7所示，中强度触碰情况下，处理区水稻植株的钙、镁含量显著不同于对照区(P<0.05)。相比对照，钙镁含量分别提高了7.4％和15.2％。
实施例4高强度触碰对水稻生长的调控效应
本实施例以两块实验稻田进行对比，对照区的水稻作为对照，采用常规栽培方式。处理区的水稻接受触碰刺激，亦采用常规栽培方式。处理稻田的详细操作过程为：
S1.育秧、稻田翻耕平整及水稻种植
所述水稻为常规稻品种。移栽前6天施基肥，水稻插秧；所述施基肥的基肥施用标准为每667m2施腐熟鸡粪1600kg。所述水稻秧苗株行距的规格为16cm cm×18cm。
S2.肥料和水分管理
水稻移栽9天后施尿素作为分蘖肥，每667m2施尿素5kg；灌浆期后灌水量减少至落干，水分管理为常规水稻种植方式。
S3.支架组装
产生触碰作用的支架设备包括触碰条1、触碰杆2、转动螺丝3、传动杆4、转动电机5、温控器6、调速器7、电池8、防水盒9、内支撑管10、固定螺丝11和外套管12；所述触碰条1由塑料布条制成，固定在触碰杆2上，所述触碰杆2可以通过转动螺丝3折叠；所述传动杆4为T形，T形传动杆竖直端固定连接在转动电机5的转轴上，T形传动杆水平两端由两个倒置的“F”形分支构成，两根触碰杆2的一端固定在倒置的“F”形分支的两个短端上，呈180度展开；所述转动电机5与温控器6、调速器7和电池8相连，全部固定在防水盒9内部，防水盒底部嵌入三根内支撑管10，内支撑管底部通过固定螺丝11和外套管12相连，内支撑管可相对于外套管12上下移动位置，外套管12底部插入土壤中。
所述内支撑管和外套管由PVC管制成，组成可伸缩PVC杆；每2根PVC杆之间直线距离为15cm，嵌入土壤28cm，嵌入防水盒中3cm。内支撑管长60cm，直径为4cm，外套管长70cm，直径4.2cm，内支撑管每隔4cm存在一个圆孔，圆孔直径0.6cm，外套管在30cm处存在1个圆孔，圆孔直径0.6cm。
防水盒直径24cm，厚度4mm，高度6cm。防水盒顶盖直径24cm。防水盒底部圆孔直径4.1cm。
所述转动电机电压12V，重量200g，用螺丝固定在防水盒底部中央。传动杆卡口为正方形，宽10mm，F形分支的长端12cm，两个短端长度均为6cm。
所述供电装置由小型蓄电池12V组成，供电装置采用电工胶布固定于防水盒内，与调速器、温控器呈120°布置在防水盒中。
所述固定在防水盒内的调速器为直流电机无极变速调节器，12V，调节转速9rpm，调速器与供电装置和转动电机相连，用于调节触碰杆的触碰强度。温控器夜间低于25℃启动，日间超过30℃启动。
可折叠触碰杆每节塑料杆长50cm，塑料杆宽度2cm，圆孔直径0.5cm，轻质塑料条长50cm，宽3cm。
S4.支架启动
水稻株高35cm时，支架入土深度30cm，支架上防水盒与稻田水面距离保持100cm，支架安装数量7个/100m2。
S5.回收支架
回收支架的时间为触碰持续14天后。将触碰杆折叠后从传动杆下取下。将3条可伸缩PVC杆缩短，而后从土壤中抽出，取回支架存放在干燥通风的地方，保证装置部件完好备下次使用。
采集水稻样品进行测定，测定植株养分含量。取水稻叶片，烘干后粉碎过100目筛，高压灭菌法测硅含量，原子吸收法测钙和镁的含量。
结果如图8所示，高强度触碰情况下，处理区水稻植株的钙、镁、硅养分含量显著提高，相比对照，钙、镁、硅养分含量增加了8％、12.8％和15.3％。
实施例5低强度和中等强度触碰组合刺激对水稻生长的调控效应
本实施例以两块实验稻田进行对比，对照区的水稻作为对照，采用常规栽培方式。处理区的水稻接受触碰刺激，亦采用常规栽培方式。处理稻田的详细操作过程为：
S1.育秧、稻田翻耕平整及水稻种植
所述水稻为常规稻品种。移栽前6天施基肥，水稻插秧；所述施基肥的基肥施用标准为每667m2施腐熟鸡粪2000kg。所述水稻秧苗株行距的规格为18cm×20cm。
S2.肥料和水分管理
水稻移栽10天后施尿素作为分蘖肥，每667m2施尿素7kg；灌浆期后灌水量减少至落干，水分管理为常规水稻种植方式。
S3.支架组装
产生触碰作用的支架设备包括触碰条1、触碰杆2、转动螺丝3、传动杆4、转动电机5、温控器6、调速器7、电池8、防水盒9、内支撑管10、固定螺丝11和外套管12；所述触碰条1由塑料布条制成，固定在触碰杆2上，所述触碰杆2可以通过转动螺丝3折叠；所述传动杆4为T形，T形传动杆竖直端固定连接在转动电机5的转轴上，T形传动杆水平两端由两个倒置的“F”形分支构成，两根触碰杆2的一端固定在倒置的“F”形分支的两个短端上，呈180度展开；所述转动电机5与温控器6、调速器7和电池8相连，全部固定在防水盒9内部，防水盒底部嵌入三根内支撑管10，内支撑管底部通过固定螺丝11和外套管12相连，内支撑管可相对于外套管12上下移动位置，外套管12底部插入土壤中。
所述内支撑管和外套管由PVC管制成，组成可伸缩PVC杆；每2根PVC杆之间直线距离为17cm，嵌入土壤30cm，嵌入防水盒中4cm。内支撑管长60cm，直径为3cm，外套管长70cm，直径3.2cm，内支撑管每隔3cm存在一个圆孔，圆孔直径0.5cm，外套管在30cm处存在1个圆孔，圆孔直径0.5cm。
防水盒直径25cm，厚度5mm，高度8cm。防水盒顶盖直径25cm。防水盒底部圆孔直径3.1cm。转动电机电压24V，重量250g，卡口宽10mm，F形分支的长端12cm，两个短端长度均为6cm。供电装置为小型蓄电池24V。固定在防水盒内的调速器为电压24V，调节转速3.5rpm和转速5.8rpm。温控器夜间低于25℃启动，日间超过35℃启动。
可折叠触碰杆每节塑料杆长50cm，塑料杆宽度1.5cm，圆孔直径0.5cm，轻质塑料条长50cm，宽2.5cm。
S4.支架启动
水稻株高45cm时，支架入土深度30cm，支架上防水盒与稻田水面距离保持80cm，支架安装数量8个/100m2。
S5.回收支架
回收支架的时间为低强度触碰14天和中强度触碰14天后，将触碰杆折叠后从传动杆下取下。将3条可伸缩PVC杆缩短，而后从土壤中抽出，取回支架存放在干燥通风的地方，保证装置部件完好备下次使用。
采集水稻样品进行测定，测定指标包括叶绿素SPAD、光合速率、蒸腾速率、植株养分含量。叶绿素采用SPAD-501型叶绿素仪测定，取平均值。采用Li-6400型(Licor,USA)便携式光合仪系统测定水稻光合速率。每片叶片连续测定取其平均值。取水稻叶片，烘干后粉碎过100目筛，高压灭菌法测硅含量，原子吸收法测钙和镁的含量。
结果如图9所示，低强度14天和中强度14天组合触碰情况下，处理区水稻的叶绿素SPAD、光合速率和蒸腾速率、钙、镁、硅养分含量显著不同于对照区(P<0.05)。相比对照，叶绿素SPAD提高了19.4％，光合速率增加了20.3％，蒸腾速率提高了20％，钙、镁、硅养分含量分别提高了12.8％、13.2％、25.6％。
实施例6低强度+中等强度+高强度触碰组合刺激对水稻生长的调控效应
本实施例以两块实验稻田进行对比，对照区的水稻作为对照，采用常规栽培方式。处理区的水稻接受触碰刺激，亦采用常规栽培方式。处理稻田的详细操作过程为：
S1.育秧、稻田翻耕平整及水稻种植
所述水稻为常规稻品种。移栽前5天施基肥，水稻插秧；所述施基肥的基肥施用标准为每667m2施腐熟鸡粪1900kg，秧苗株行距的规格为17cm×20cm。
S2.肥料和水分管理
水稻移栽10天后施尿素作为分蘖肥，每667m2施尿素5kg；灌浆期后灌水量减少至落干，水分管理为常规水稻种植方式。
S3.支架组装
产生触碰作用的支架设备包括触碰条1、触碰杆2、转动螺丝3、传动杆4、转动电机5、温控器6、调速器7、电池8、防水盒9、内支撑管10、固定螺丝11和外套管12；所述触碰条1由塑料布条制成，固定在触碰杆2上，所述触碰杆2可以通过转动螺丝3折叠；所述传动杆4为T形，T形传动杆竖直端固定连接在转动电机5的转轴上，T形传动杆水平两端由两个倒置的“F”形分支构成，两根触碰杆2的一端固定在倒置的“F”形分支的两个短端上，呈180度展开；所述转动电机5与温控器6、调速器7和电池8相连，全部固定在防水盒9内部，防水盒底部嵌入三根内支撑管10，内支撑管底部通过固定螺丝11和外套管12相连，内支撑管可相对于外套管12上下移动位置，外套管12底部插入土壤中。
每2根PVC杆之间直线距离为16cm，嵌入土壤27cm，嵌入防水盒中3cm。内支撑管长70cm，直径为2.5cm，外套管长80cm，直径2.7cm，圆孔直径0.5cm，外套管在30cm处存在1个圆孔，圆孔直径0.5cm。
防水盒直径22cm，厚度4mm，高度8cm。防水盒顶盖直径22cm。防水盒底部圆孔直径2.6cm。转动电机电压24V，重量250g，卡口宽10mm，F形分支的长端10cm，两个短端长度均为5cm。供电装置为小型蓄电池24V。固定在防水盒内的调速器为电压24V，调节转速3.2rpm、转速6.5rpm和9.6rpm。温控器夜间低于20℃启动，日间超过35℃启动。
可折叠触碰杆每节塑料杆长40cm，塑料杆宽度2cm，圆孔直径0.4cm，轻质塑料条长60cm，宽2cm。
S4.支架启动
水稻株高35cm时，支架入土深度30cm，支架上防水盒与稻田水面距离保持110cm，支架安装数量9个/100m2。
S5.回收支架
回收支架的时间为低强度触碰14天、中强度触碰14天和高强度触碰14天后。将触碰杆折叠后从传动杆下取下。将3条可伸缩PVC杆缩短，而后从土壤中抽出，取回支架存放在干燥通风的地方，保证装置部件完好备下次使用。
采集水稻样品进行测定，测定指标包括叶绿素SPAD、光合速率、蒸腾速率、植株养分含量。叶绿素采用SPAD-501型叶绿素仪测定，取平均值。采用Li-6400型(Licor,USA)便携式光合仪系统测定水稻光合速率，取其平均值。取水稻叶片，烘干后粉碎过100目筛，高压灭菌法测硅含量，原子吸收法测钙和镁的含量。
结果如图10所示，低强度14天、中强度14天和高强度14天触碰情况下，处理区水稻的叶绿素SPAD、光合速率、蒸腾速率、钙、镁、硅养分含量显著不同于对照区(P<0.05)。相比对照，叶绿素SPAD提高了18.4％，光合速率增加了20.8％，蒸腾速率提高了20.8％。钙、镁、硅养分含量分别提高了20.9％、20.8％和20.8％。
Claims (10)
1.一种机械触碰刺激装置，其特征在于，包括支撑杆，设于支撑杆上方的转动电机及设于转动电机转轴上的传动杆，传动杆上设有与支撑杆竖直方向垂直的触碰杆，触碰杆上悬挂有若干条质地柔软的触碰条；所述转动电机连接有电源和开关。
2.根据权利要求1所述的机械触碰刺激装置，其特征在于，所述转动电机还连接有温控器和/或调速器。
3.根据权利要求2所述的机械触碰刺激装置，其特征在于，还包括防水盒，所述转动电机、电源、开关、温控器和调速器均设置在防水盒内部，防水盒设于支撑杆上方，防水盒上箱体上设有供传动杆通过的孔洞。
4.根据权利要求1所述的机械触碰刺激装置，其特征在于，所述触碰杆上设有转动螺丝，触碰杆通过转动螺丝折叠。
5.根据权利要求1或4所述的机械触碰刺激装置，其特征在于，所述传动杆上设有若干与支撑杆竖直方向垂直的触碰杆，触碰杆上均悬挂有若干条质地柔软的触碰条。
6.根据权利要求5所述的机械触碰刺激装置，其特征在于，所述传动杆为T形，T形传动杆竖直端用于固定连接转动电机的转轴，T形传动杆两水平端分别固定有触碰杆，两触碰杆呈180度展开。
7.根据权利要求1或4所述的机械触碰刺激装置，其特征在于，所述支撑杆包括内支撑管，外套管及固定螺丝，内支撑管可相对于外套管上下移动，并通过固定螺丝固定。
8.一种利用机械触碰作用调控水稻生长发育的方法，其特征在于，在水稻生长的分蘖期，对水稻地上部施加物理刺激。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，利用权利要求1～7任一项所述的机械触碰刺激装置对水稻地上部进行触碰。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，触碰强度为低强度触碰，中强度触碰或高轻度触碰中的一种或其组合；所述低、中、高强度触碰为2.0～4.9rpm、5.0～7.9rpm，8.0～10.0rpm。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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