【摘要】：自中國成功研制雜交水稻生產(chǎn)技術(shù)以來,雜交水稻先后在40多個國家推廣,為解決世界糧食安全問題做出重要貢獻(xiàn)。目前雜交水稻機(jī)械化制種技術(shù)發(fā)展迅速并趨向成熟,但其中的機(jī)械化授粉技術(shù)仍舊處于起步階段,多地仍舊沿用傳統(tǒng)的人力式輔助授粉技術(shù)。為提高雜交水稻產(chǎn)量,減輕人力負(fù)擔(dān),研制雜交水稻授粉機(jī)是當(dāng)務(wù)之急。根據(jù)碰撞氣力式授粉原理和浙江省雜交水稻種植方式等,設(shè)計(jì)了一臺擊穗氣吹式雜交水稻授粉機(jī),為提高其授粉效率,利用CFD技術(shù)對其授粉管的流場進(jìn)行數(shù)值仿真并優(yōu)化其結(jié)構(gòu),最后利用改進(jìn)后的授粉管進(jìn)行田間授粉試驗(yàn),通過對比人工輔助授粉驗(yàn)證該授粉機(jī)的授粉效果。主要結(jié)果如下： (1)設(shè)計(jì)了一臺擊穗氣吹式雜交水稻授粉機(jī),其主要由微型汽油發(fā)動機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、機(jī)架和兩支授粉管組成,授粉管上設(shè)有氣吹出口和擊穗齒。 (2)對不同氣吹出口結(jié)構(gòu)、進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)參數(shù)、授粉管管徑等因素對授粉管的流場分布進(jìn)行數(shù)值仿真,結(jié)果表明授粉管氣吹出口選用氣吹嘴式結(jié)構(gòu)、進(jìn)氣口水平方向固定于授粉管中心處、氣吹嘴孔徑越小、授粉管管徑越大時,沿授粉管各氣吹嘴出口氣流速度分布均勻性越好,更有利于高效、均勻授粉的需要。 (3)對氣吹嘴角度和出口流速對花粉運(yùn)動軌跡的影響建立模型進(jìn)行數(shù)值仿真,結(jié)果表明相同出口流速下,0。和15。的氣吹嘴時的花粉分布比30。和45。氣吹嘴時更有利于授粉的需要；當(dāng)氣吹嘴角度為0。和7.5°時,較小的出口流速下,花粉分布越符合授粉的需要；而當(dāng)氣吹嘴呈15。時,適中的出口流速更有利于雜交水稻授粉。 (4)利用裝有不同型式的授粉管擊穗氣吹式雜交水稻授粉機(jī)進(jìn)行田間授粉花粉量試驗(yàn)和產(chǎn)量小區(qū)試驗(yàn),對比人工雙短竿和繩索兩種輔助授粉方式,結(jié)果表明15。氣吹嘴的授粉管在12.11m/s的授粉效果最佳。 (5)分析授粉效果最佳的15。擊穗氣吹式雜交水稻授粉機(jī)進(jìn)行田間授粉時的經(jīng)濟(jì)效益,對比人工雙短竿授粉和繩索拉粉授粉,得到機(jī)械授粉的預(yù)計(jì)收益高于繩索拉粉和人工雙短竿授粉分別為44553、36753元。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S224
【圖文】：

雜交水稻授粉的人工輔助授粉方法主要包括人力式和機(jī)械式兩種方法。人力授粉的主要方式有繩索拉粉、單長竿推粉、雙短桿推粉三種，如圖1-1所示。相比于繩索法（袁振興，1992)，利用竹竿碰撞，花粉飛揚(yáng)距離遠(yuǎn)，授粉3

術(shù)的發(fā)展要求，采用機(jī)械化的授粉方式是必然的趨勢。目授粉主要包括碰撞式、氣力式和碰撞氣力結(jié)合式這三種方稻國內(nèi)外授粉現(xiàn)狀授粉現(xiàn)狀雜交水稻授粉為主的因素制約，雜交水稻制種呈現(xiàn)生產(chǎn)技人力等成本高的特點(diǎn)，因此在勞動力少的發(fā)達(dá)國家，雜交響了雜交水稻在發(fā)達(dá)國家的發(fā)展。世紀(jì)80年代就已引進(jìn)了我國雜交水稻品種進(jìn)行試驗(yàn)，但由于美國只有3%的農(nóng)業(yè)人口，每個農(nóng)民擁有的土地面積價格昂貴，采用機(jī)械化是必然選擇（鄧小林，1998)。同植方式，便于同一的機(jī)械化操作，因此目前美國主要通過

圖3-2授粉管內(nèi)外流場速度分布圖流速由圖3-2可以看出，由于授粉管內(nèi)部的氣流為進(jìn)氣口向兩端傳遞，因此氣吹孔式授粉管出口平面的氣流具有一個與授粉管軸向平行的分速度，導(dǎo)致其外界流場分布向兩側(cè)傾斜，且越靠向進(jìn)氣口位置氣歡孔射流傾斜越為明顯，導(dǎo)致授粉管外界氣流場產(chǎn)生一片以靠近正對進(jìn)氣口位置為中心的不存在氣流場的死區(qū)，因此氣吹孔式授粉管無法在授粉管外產(chǎn)生一片均勻分布的氣流場，不滿足高效、均勻授粉的需要。而對于氣吹嘴式授粉管，由于氣吹嘴的存在，與授粉管平行的分速度在氣吹噪內(nèi)部被柢消和轉(zhuǎn)化為與氣吹嘴方向一致的速度，因此在各氣吹嘴出口平面上的氣流方向和氣吹嘴軸向一致

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