击穗气吹式杂交水稻赶粉机授粉管结构优化与授粉试验

发布时间：2020-08-19 12:17

【摘要】：自中国成功研制杂交水稻生产技术以来,杂交水稻先后在40多个国家推广,为解决世界粮食安全问题做出重要贡献。目前杂交水稻机械化制种技术发展迅速并趋向成熟,但其中的机械化授粉技术仍旧处于起步阶段,多地仍旧沿用传统的人力式辅助授粉技术。为提高杂交水稻产量,减轻人力负担,研制杂交水稻授粉机是当务之急。根据碰撞气力式授粉原理和浙江省杂交水稻种植方式等,设计了一台击穗气吹式杂交水稻授粉机,为提高其授粉效率,利用CFD技术对其授粉管的流场进行数值仿真并优化其结构,最后利用改进后的授粉管进行田间授粉试验,通过对比人工辅助授粉验证该授粉机的授粉效果。主要结果如下： (1)设计了一台击穗气吹式杂交水稻授粉机,其主要由微型汽油发动机、鼓风机、机架和两支授粉管组成,授粉管上设有气吹出口和击穗齿。 (2)对不同气吹出口结构、进气口结构参数、授粉管管径等因素对授粉管的流场分布进行数值仿真,结果表明授粉管气吹出口选用气吹嘴式结构、进气口水平方向固定于授粉管中心处、气吹嘴孔径越小、授粉管管径越大时,沿授粉管各气吹嘴出口气流速度分布均匀性越好,更有利于高效、均匀授粉的需要。 (3)对气吹嘴角度和出口流速对花粉运动轨迹的影响建立模型进行数值仿真,结果表明相同出口流速下,0。和15。的气吹嘴时的花粉分布比30。和45。气吹嘴时更有利于授粉的需要；当气吹嘴角度为0。和7.5°时,较小的出口流速下,花粉分布越符合授粉的需要；而当气吹嘴呈15。时,适中的出口流速更有利于杂交水稻授粉。 (4)利用装有不同型式的授粉管击穗气吹式杂交水稻授粉机进行田间授粉花粉量试验和产量小区试验,对比人工双短竿和绳索两种辅助授粉方式,结果表明15。气吹嘴的授粉管在12.11m/s的授粉效果最佳。 (5)分析授粉效果最佳的15。击穗气吹式杂交水稻授粉机进行田间授粉时的经济效益,对比人工双短竿授粉和绳索拉粉授粉,得到机械授粉的预计收益高于绳索拉粉和人工双短竿授粉分别为44553、36753元。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S224
【图文】：

授粉方式,传统人

杂交水稻授粉的人工辅助授粉方法主要包括人力式和机械式两种方法。人力授粉的主要方式有绳索拉粉、单长竿推粉、双短杆推粉三种，如图1-1所示。相比于绳索法（袁振兴，1992)，利用竹竿碰撞，花粉飞扬距离远，授粉3

辅助授粉,水稻种植,主要种,直升机

术的发展要求，采用机械化的授粉方式是必然的趋势。目授粉主要包括碰撞式、气力式和碰撞气力结合式这三种方稻国内外授粉现状授粉现状杂交水稻授粉为主的因素制约，杂交水稻制种呈现生产技人力等成本高的特点，因此在劳动力少的发达国家，杂交响了杂交水稻在发达国家的发展。世纪80年代就已引进了我国杂交水稻品种进行试验，但由于美国只有3%的农业人口，每个农民拥有的土地面积价格昂贵，采用机械化是必然选择（邓小林，1998)。同植方式，便于同一的机械化操作，因此目前美国主要通过

气吹,进气口,出口平面,气流

图3-2授粉管内外流场速度分布图流速由图3-2可以看出，由于授粉管内部的气流为进气口向两端传递，因此气吹孔式授粉管出口平面的气流具有一个与授粉管轴向平行的分速度，导致其外界流场分布向两侧倾斜，且越靠向进气口位置气欢孔射流倾斜越为明显，导致授粉管外界气流场产生一片以靠近正对进气口位置为中心的不存在气流场的死区，因此气吹孔式授粉管无法在授粉管外产生一片均匀分布的气流场，不满足高效、均匀授粉的需要。而对于气吹嘴式授粉管，由于气吹嘴的存在，与授粉管平行的分速度在气吹噪内部被柢消和转化为与气吹嘴方向一致的速度，因此在各气吹嘴出口平面上的气流方向和气吹嘴轴向一致

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