浸种催芽生产线（共7篇）
浸种催芽生产线 篇1
引言
我国农业用水重复利用率低, 单位耗水量大, 是我国农业用水的关键瓶颈。目前, 国外先进农业用水的重复利用率为70%~80%, 而我国仅为20%, 节水潜力巨大。因此, 农业用水节约与废水量最小化研究具有重要的现实意义。
传统的水稻生产一般通过手工方式来进行浸种催芽作业, 随着黑龙江垦区节水工作的逐步深入发展, 人们开始意识到集中式浸种催芽的优点, 陆续使用小型的浸种催芽机进行水稻芽种生产, 近两年来在黑龙江农垦总局的带动下, 我省水稻生产逐步拉开了标准化浸种催芽的序幕[1,2,3,4]。本文根据水稻浸种催芽过程中的用水要求, 设计一套浸种催芽100吨种子的水循环生产线, 从系统的角度对浸种催芽系统用水进行设计优化, 以期达到新鲜水的最大重复利用率, 从而达到节约农业用水和减少污水排放的目的。
该项目为100吨水稻浸种催芽温室水循环系统的设计与应用, 设计一套处理能力为100t水稻的浸种催芽一体化设备, 主要包括以下设计:供水水箱、浸种催芽箱、锅炉及水泵系统、加热装置、喷洒装置。
1 系统设计方案
1.1 加热系统
1.1.1 热水锅炉
集中催芽生产线加热系统主要由水加热器 (锅炉) 、水温表、压力控制阀、排气阀、鼓风机等组成, 通过智能温控装置, 根据浸种催芽所需要的温度, 可以实时调节温度以满足调节水温的功能。
本设计中根据热水的负荷选择W型常压热水锅炉, 型号为CWNS0.58-95/70-YQ。
性能参数:额定功率50MW
热水循环量20t/h
设计热效率90~93%
工作压力常压
1.1.2 鼓风机
本项目中选用与锅炉配套的三叶罗茨风机WHR型, 罗茨风机为容积式风机, 输送的风量与转数成比例, 三叶型叶轮每转动一次由2个叶轮进行3次吸、排气, 与二叶型相比, 气体脉动变少, 负荷变化小, 机械强度高, 噪声低, 振动也小。
性能参数:
风机口径50~300A
风量0.5~180m3/min
压力0.1~0.8kgf/cm2
电机功率0.75~300kw
1.2 喷洒系统
浸种催芽喷洒系统由进水管、配水干管及支管、喷洒喷头、水位仪及流量计组成。喷洒系统的样图如图所示。
1.3 给回水系统
主要由进出水管路、调温进出水管路、供回水泵、调温水泵、进出水阀等组成。共设置水泵16台, 其中自循环水泵12台, 锅炉循环水泵2台, 注水水泵2台, 回水水泵2台, 型号统一设计为立式单级单吸离心清水泵SLS50-100 (I) A。
性能参数:流量Q 22.3m3/h
扬程H 10m
功率N 1.1kw
2 系统的功能与优势
2.1 标准化生产
创新的将工业生产水夹点技术应用到水稻种子的升温、降温、控温、保温等过程, 实现种子在设备浸种催芽箱内一次性完成标准化、机械化的浸种、破胸、催芽等生产过程, 是整个系统的用水量合理分配, 并使废水量最小化。
2.2 批处理能力大
单元批处理稻种10~20t, 可根据水稻育苗工厂和其他集中育苗小区的规模进行放大, 批处理能力可达到数十吨到数百吨。
2.3 芽种质量高
应用喷洒系统给种子萌发创造增氧动态浸种催芽的条件, 有效解决传统人工选种和袋装稻种浸种催芽的弊端, 使稻种发芽达到“快、齐、匀、壮”的标准化生产, 从而提高了水稻芽种的质量。
3 结束语
水稻是我国的主要粮食作物之一, 黑龙江省的水稻种植已经成为稳定和提高我省粮食作物的关键品种。污水排放量占农业废水排放量的首位。用集中式的水稻浸种催芽温室水循环系统育秧, 节水潜力巨大。因此, 本文所设计的水稻浸种催芽生产线水循环系统在水稻芽种生产中具有重要意义。
摘要：针对水稻浸种催芽过程中水循环的要求, 研究垦区大、中型寒地水稻浸种催芽生产线的科学用水, 保证浸种催芽过程中水箱和种箱之间水循环、种箱自身水循环、浸种、破胸和催芽期间对用水量和水温的技术要求, 设计满足一次浸种催芽100吨种子的水循环生产线, 达到集中浸种催芽作业达到工厂标准化生产要求。
关键词：水稻, 浸种催芽,水循环
参考文献
[1]毛欣, 衣淑娟等.大型智能温控水稻集中浸种催芽设备的研制[J].黑龙江八一农垦大学学报, 2011, 23 (1) :28~30.
[2]吕强.关于水稻智能化浸种催芽技术的探讨[J].北方水稻, 2012, 42 (1) :62~63.
[3]吕强.关于水稻智能化浸种催芽技术的探讨[J].北方水稻, 2012, 42 (1) :62~63.)
[4]李晓兵, 邹德春.集中控温浸种催芽一体化日光温室[J].现代化农业, 2010, 366 (3) :39~40
浅析水稻集中浸种催芽 篇2
1材料选择与设备准备
水稻材料选用建三江种业创业分公司提供的水稻种子, 种子纯度98%以上, 净度98%以上。大型催芽箱为胜利生产的浸种催芽设备, 锅炉为2t的锅炉, 另外配套一眼进冷水的井, 有条件的配备一个发电机组, 为临时长时间断电做准备。整个电路设备的连接由电工负责, 仪器的安装由专业人员负责。
2材料处理与设备校正
水稻种子在浸种之前要由稻农自己进行晒种、盐水选种、包衣, 处理后装入网状编织袋 (也叫浸种袋, 40kg/袋) , 拉到浸种催芽基地, 由基地负责人进行包装袋的标识及按品种对种子进行分类装箱。
设备校正分管道检查、浸种箱校正、温度计校正。管道校正首先要准备好供试的水, 逐个管道进行循环水校正, 如有漏水或阀不好使的地方及时修理, 以保证一切正常。浸种箱校正同管道校正。每个浸种箱配备5个温度计, 出厂温度值为默认值, 需进行调试, 首先将有一定温度的水注入浸种箱, 将5个探头进入水中至温度稳定后记录温度值, 然后将普通温度计 (事先与气象温度计进行校正) 放入水中, 测量同样位置5点的温度并记下温度值, 找出差值, 通过调整每块温度表内的调温螺丝最终确定温度。
3技术要求
3.1药剂配制
每个浸种箱可浸种4.5t, 按种水比例1∶1.2加水。25%施保克25mL+0.1%天然芸苔素乳油30mL, 浸种100kg, 每个浸种箱加25%施保克1125mL, 0.1%天然芸苔素1350mL。如种衣剂包衣种子浸种, 则种衣剂2kg, 对水1.5kg, 包衣100kg水稻种子, 阴干48h后浸种, 浸种时不需要再加药剂。如箱内种子量不多, 则根据实际来调整药剂量
3.2浸种
浸种水温11～12℃。调节小箱温度15～17℃, 注入浸种箱水温不超过12℃, 当上层水温超12.5℃时, 及时注入10℃水调温, 白天用遮阳网苫盖, 每箱摆放温度计5个, 浸种保证9d。
3.3破胸催芽
破胸温度32℃, 注入35℃热水进行调温, 使箱内水温保持32℃左右, 保持1h后再把水抽回。当种子破胸后, 将种子堆内温度调适温25～28℃催芽, 当温度超30℃时, 及时注入25℃温水进行降温处理, 使种子堆内温度始终保持在25～28℃, 并随时观察发芽, 芽长不超过2mm, 根芽呈双山型。
4注意事项及存在的问题
a.安全用电, 催芽箱插座放在安全隐蔽处, 电线接头要密封。调节水箱电机主开关应牢固, 上面用防水物遮盖, 防止触电事故。
b.安全用火, 锅炉取暖烧煤要放安全位置, 禁止吸烟, 严防火灾。
c.药剂配置后浸种箱阀门要控制好, 必要时固定, 防止产生与混水箱连通, 造成药剂浓度下降或流失, 最终产生恶苗病。
d.由于种子本身特性之所在, 不同种子浸种时间、催芽时间、所需积温不同, 因此同一品种要放在同一箱内。
e.装放种子的袋子型号要一致, 最好用网袋。不要太大, 太大中间倒种不方便。不要装太满, 装太满种子吸水膨胀发芽后易出现胀袋现象。
f.温度计一定要放在有代表性的位置且放在种袋里面, 以确保所测为种袋内的温度。
g.配药时为保证上下药剂量均匀, 最好在配药箱把药剂配好后用泵打入浸种箱, 关好阀门。
玉米浸种催芽机械播种技术 篇3
1 浸种催芽增产原理
a.种子在浸泡和催芽过程中, 吸收了足够的水分, 种子在淀粉酶的作用下, 淀粉水解转变成糖, 糖的冰点低, 种子播下后, 即使遇到低温 (倒春寒) 天气, 不马上出苗也不易粉种和坏子, 有效地防止了粉籽、烂种, 增强了种子抗御低温冷害的能力。
b.玉米经过催芽, 减少了在土壤中的吸水过程, 争得积温100℃左右, 可以使玉米营养生长期向前延伸, 积累更多的营养物质, 满足子粒灌浆的需要, 可以促进早熟, 保证子粒灌浆阶段有足够的积温, 有利于子粒充实饱满。
c.经过催芽后的种子, 在晾晒过程中, 结合翻动可进行几次选种, 把不出芽的坏种子挑出, 可以大幅度提高种子出苗率。
d.种子催芽长1～3mm左右, 通过晾晒使其萎蔫, 叫断根处理。断根处理可促进初生根的生长, 每粒种子在幼苗期可增加3～5条须根, 提高了苗期抗逆能力, 使其生长旺盛。
e.浸种催芽能刺激种子, 增强新陈代谢作用, 促进萌发, 完成了碳水化合物的转化, 开始了旺盛的生命活动, 使播种至出苗时间缩短, 减少了种子能量的消耗和土壤有害生物的浸染, 利于壮苗。
2 浸种催芽关键技术措施
2.1 选种
首先要对种子进行清选, 除掉杂质、小粒、不完善粒。
2.2 晒种
晒种可以促进酶的活性, 增强种子的生命活力和发芽率。选择晴暖天气, 连续晒种2～3d, 晒种过程要经常翻动, 使之受热均匀, 昼晒夜收, 防止受潮, 受冻。
2.3 分级
将种子按大中小粒进行分级, 分级后选择透水透气性较好的编织袋包装种子, 网袋效果最佳, 装袋不可过满, 以1/2为宜。
2.4 浸种
按种子与水比例1∶2左右进行浸种, 一般情况水面要控制在种子上方5～10cm, 不足及时补填, 水温控制在10～15℃左右恒温浸种, 每隔1～2h翻动一次, 使种子受热均匀, 浸种时间因品种不同有所差异, 浸泡时间一般为10～20h, 以种子没有硬心为宜。特别注意, 包衣的种子若要催芽, 需在浸种前用35～45℃温水, 清洗2遍, 再浸种, 浸种时种子与水的比例要加大。
2.5 人工催芽
捞出浸好的种子, 堆放在塑料布或草垫子上, 种子厚度以15cm左右为宜。上面覆盖湿麻袋或草袋, 放在火炕上加温, 温度在20～25℃为宜, 种子温度不能超过30℃, 催芽时每隔1～2h翻动一次, 使种子受热均匀, 发芽整齐, 10～20h种子胚根就可突破种皮, 当胚根长到1～3mm时, 即停止催芽。
2.6 机械催芽
将种子捞出, 控水, 放在催芽箱内, 保湿70%～80%, 温度保持在20～25℃, 使种子受热均匀, 经过30h左右大部分种子胚根开始发芽, 当长到1～3mm时, 即停止催芽。
2.7 挑芽和低温炼芽
把催好芽的种子放在5～7℃的冷凉处低温炼芽10～20h左右, 以其提高抗寒能力。未出芽的种子, 用温水湿润后, 可继续催芽。
2.8 晾晒
将低温炼芽的种子进行晾晒, 待种子表面不发黏性, 呈散落状态时, 即可用种衣剂进行包衣处理, 然后等待播种。机械播种, 一般芽种水分25%～26%, 不会影响机械播种效果。
2.9 玉米催芽机械播种技术
应以催小芽为主 (指胚根刚露头) , 一旦催芽过长, 可进行断根处理, 但不能断胚芽。简单的办法是用筛子筛动, 把根断掉, 并清除残根。
2.10 包衣
玉米催芽包衣的安全性关键在于催芽的长度和种衣剂的剂量。以胚根长1～3mm, 胚芽露出未破胸时晾干包衣最为安全。干芽种包衣比例因品种不同而异, 一般1∶ (75～100) 比例包衣比较安全。
2.11 统一播种
种子催芽包衣后, 要做到及时采用进口格兰、满胜等播种机统一播种。如不能及时播种时, 可将发芽的种子放在2～4℃的地方, 以控制种子幼芽生长, 但日期不可过长。
3 浸种催芽注意事项
a.浸种的水以凉水为主, 水温不宜过高, 否则催芽时胚根胚芽双向生长, 包衣易产生药害。
b.浸种时间要灵活掌握。子粒饱满, 硬粒型种子, 浸种时间要适当长一些, 子粒秕、马齿型种子, 浸种时间要短一些。
c.浸种时间不可过长, 以免造成缺氧呼吸, 降低种子的活力。
d.催芽时温度不宜过高, 否则催芽时胚根胚芽双向生长, 包衣易产生药害。
e.种子催芽后, 表面发黏, 影响充填性, 产生空穴, 为增加种子的流动性, 不要采取清水漂洗的办法, 这样会清洗掉糖化保护层, 应采取增加晾晒时间, 使种子表面干燥。
f.刚催芽的种子勿晒、勿堆放、勿装塑料袋, 晾干后方可药剂拌种。
g.种子催芽后必须将种子在阴凉处晾干, 才能播种或进行药剂拌种, 否则会导致药害。
h.催芽种子最好选用气吸或气吹式播种机播种, 采用窝眼轮式排种器, 要特别注意芽种和窝眼匹配, 防止“嗑种“现象。
i.播种时要采用测深施肥技术, 种子和肥料要分开, 不得同层同位, 防止烧种。
j.催芽播种对土壤水分要求严格, 因此, 要注意土壤保墒, 防止种子落干。播后要及时镇压, 防止产生“芽干”或出苗后“吊死”现象, 最好播在秋起垄地号。
水稻种子浸种催芽技术 篇4
关键词：水稻,浸种,催芽
发芽率是衡量水稻种子质量的重要指标之一。发芽率过低往往会引发种子质量纠纷。有的时候, 种子质量经检验各项指标均合格, 但是农民购买之后却发芽率过低。经过笔者的了解, 发生这种情况的主要原因是农民所采取的浸种催芽方式不恰当。因此, 采取正确的浸种催芽技术, 是保障种子发芽率的重要因素。
1影响水稻种子发芽率的因素
1.1种子质量
这里所说的种子质量单指种子本身的发芽能力。这种发芽能力主要通过种子的发芽势和发芽率来评判。种子的发芽势是指在规定的时间内, 正常发芽的种子占播种种子数的百分比。发芽势决定了种子发芽的整齐程度。发芽率是指能发芽的种子全部发芽之后, 发芽种子数占播种总种子数的百分率。在发生种子质量纠纷时, 多数是由于不同批次之间的种子发芽势存在一定的区别, 而种子的发芽率在合格的范围之内。因此, 有必要对种子的发芽势制定一定的评判标准, 减少争议的发生。
1.2种子吸水量
种子发芽时对吸水量存在着一定的要求。一般情况下, 籼稻种子发芽的最低吸水量为15%左右, 而粳稻则为18%左右。如果水稻种子的吸水量低于最低值, 则种子将不能发芽。种子的发芽率随着种子吸水量的增加而提高。种子吸水达到饱和后, 发芽率达到最高。 而种子达到吸水饱和所需要的时间与环境温度有着重要关系, 环境温度越高, 种子达到饱和吸水量所需要的时间就越短。
1.3温度
任何种子的发芽对于环境温度有着一定的要求。对于水稻而言, 种子对于发芽温度的适应范围较宽。水稻种子的最佳发芽温度为28~32℃。而最低发芽温度为10~12℃。相对来说, 粳稻种子比籼稻种子更能适应在低温下发芽。在最高达到40℃的条件下, 水稻种子仍能正常发芽。如果环境温度长期高于42℃, 将对水稻种子的发芽带来明显的不利影响。因此, 要保持水稻种子较高的发芽率, 需要对种子的发芽温度进行一定的控制, 避免温度过高或者过低。
2水稻浸种催芽技术
2.1播前晒种
在对水稻种子进行浸种催芽之前, 将种子进行翻晒一两天。翻晒后的种子, 表皮的通透性增加, 种子内酶的活性增强, 从而提高种子的发芽率和发芽势。种子在储存过程中, 会生成一定的发芽抑制物。这些物质在种子储存过程中是有利的, 但是在催芽过程中却会带来不利影响。而通过晒种、浸种, 将能有效降低这些发芽抑制物的浓度, 促进种子发芽。另外, 种子在储存过程中存放位置不同, 吸水能力不同, 从而导致种子中水份含量存在区别。通过晒种后, 使种子中水份含量保持一直, 吸水后种子中的水份含量均匀, 催芽后种子发芽整齐。
2.2药剂浸种
浸种最主要的目的是使种子充分而均匀地吸收水份, 从而提高种子的发芽势和发芽率, 而且可以使种子发芽更加整齐。水稻浸种时间与环境温度有较大关系, 20℃左右时, 粳稻种子的浸种时间约为60h左右, 浸种时间随温度是提高而缩短。
水稻的许多病虫害都是通过种子来传播的。而且, 水稻种子在存放过程中, 许多有害病菌会寄生于种子表面, 如果不经过处理就播种, 则水稻病虫害发生的概率将大大增加。因此, 在浸种过程中加入一定的药剂, 可以有效灭杀寄生于种子表面的有害病菌, 减少水稻病虫害的发生。
2.3保湿催芽
保湿保温是水稻种子浸种催芽最主要的技术环节, 也是农民朋友在种子浸种催芽过程中最容易出现问题的环节。种子在经过规定时间的浸种后, 一般认为吸取的水分已足够种子正常发芽所需。因而在种子催芽过程中一般不需要另外添水。水稻种子的浸种催芽时间气温变化较大, 一些农户在气温低时习惯于采用给种子加水的方法来催芽, 而这正是造成种子烧芽的主要原因。正确的方法是, 种子在浸种后把种子沥干, 用保湿性较好的塑料袋扎好, 在气温较低时种子袋用少量的覆盖物盖好保温。在催芽过程中注意经常检查种子温度, 防止因温度过高而烧芽, 忌加冷水或温水。
需要指出的是, 温度控制是农民在生产实践中最不易做好的事。许多种子不发芽或发芽不良的情况均出现在温度控制这个环节。温度过高易造成烧芽, 过低发芽速度慢。一些农民又会采取一些不当的催芽方法。为此, 种子企业和农技推广部门应加强水稻品种种子发芽特性的研究, 做好对农民浸种催芽技术的指导工作, 对一些发芽温度要求高的品种, 可以根据当地农业气象条件选择提早或延后播种的方法, 避开不良天气对水稻种子发芽的影响。
2.4摊晾炼芽
在完成催芽过程后, 为了让种子能够适应低温环境, 在催芽后应对种子进行摊晾炼芽。即将种子在室温下放置半天以上再播种。 经过摊晾炼芽后的种子, 具有更好的低温环境适应性, 从而具有更高的发芽率。
3结论
水稻浸种催芽水温控制系统设计 篇5
随着人口和经济的快速增长,全球化的脚步越来越快,人类对粮食的需求度也越来越高。纵观全球主要的粮食作物品种,种植面积最大的前3位当属水稻、小麦和玉米。其中,水稻在全球的种植面积要占所有粮食作物的20%左右,而在我国水稻种植面积接近25%,是我国粮食种植面积最大、单产最高、总产最多的作物之一。因此,无论是放眼全球,还是只针对我国国情及水稻对人类生存的重要性而言,其价值是非常重大的[1,2]。
催芽是水稻育苗生产过程中的第一个环节,也是水稻生产过程中的关键技术环节,对培育壮秧起着决定性作用。因此,智能、高效的催芽过程将缩短水稻的出芽周期,使种子出芽整齐一致,提高种子的发芽势与发芽率,可有效地提升水稻产量[3]。水稻种子发芽是有酶参与下的生物化学过程,酶的生物活性与温度有十分密切的关系。在水稻种子催芽过程中,使温度满足化学反应的最佳条件,是提高催芽效果的有效手段。
本文应用先进的控制技术,设计了基于单片机的水稻浸种催芽箱温度控制系统,提高了水稻催芽的出芽率,实现了全自动化水稻催芽生产,促使水稻芽种产业进一步规模化、自动化及智能化发展。
1 催芽系统概述
催芽方法主要有传统的煤灰催芽法、蒸汽催芽,以及新兴的浸种催芽和电热毯催芽等[4]。其中,浸种催芽是使用较多的一种催芽方法,是在浸种催芽箱中建立适合水稻种子生长的条件,来对种子进行催芽,主要分为浸种期、破胸期和催芽期3个阶段。在3个阶段中,为了满足种子催芽的环境,浸种催芽箱内的水温要适合种子的生长;浸种期要求浸种水温为11~13℃,破胸期要求水温为30~32℃,催芽期要求温度25~28℃[5]。水稻种子浸种催芽系统如图1所示,系统工作流程图如图2所示[6]。
1.热水箱2.注水泵3.电磁阀4.调温水箱5.搅拌棒6.电动阀7.冷水箱8.加热器9.循环泵10.排水阀11.浸种催芽箱
工作时,首先启动控制系统,把热水箱中的热水加入到催芽箱中,检测到水位达到设定上限时停止注水;浸种阶段由控制系统控制温度;浸种结束后,打开排水系统将催芽箱中的水排出,然后把热水箱中的水温加热到破胸阶段的温度,注入催芽箱中;破胸结束后,打开排水阀排水,再把热水箱中的水加热到催芽阶段的温度,注入催芽箱中;催芽完成后,打开排水阀排水。
2 控制系统的设计
2.1 控制系统的结构
水稻催芽箱的温度控制系统结构如图3所示。
催芽开始时,系统控制注水泵启动,水位传感器测量水位达到上限时关闭注水泵;通过显示模块对温度设定值和实时值进行显示,温度上下限由按键进行设定,温度传感器测量催芽箱内的水温。当水温低于设定温度下限时,输出控制信号,通过继电器驱动电路控制加热器和循环泵的继电器吸合,启动加热器和循环泵,利用循环泵把催芽箱中的水抽出,使之流经加热器加热后进入调温水箱;当检测调温水箱中水温达到设定温度上限时,输出控制信号控制电磁阀继电器吸合,把水注入催芽箱内,如果检测出调温水箱内水温高于设定温度上限,输出控制信号通过D/A转换控制电动阀动作,使冷水箱中冷水流入调温水箱,通过控制电动阀开度的大小控制流入调温水箱的冷水量,来调控调温水箱内的水温,从而达到控制催芽箱内水温的目的;当催芽箱内水温达到设定温度时,关闭循环泵、电磁阀、电动阀、搅拌棒和加热器。
在控制系统工作的过程中,通过串口通信,把现场浸种催芽箱、调温水箱、加热器出口的温度及各个电气设备的状态实时地传递到上位机,可以实现对现场状况的实时监测。
2.2 数学模型的建立
系统的数学模型能准确反映出温度变化的实际特性,为控制系统的设计提供理论依据,是至关重要的。控制系统主要是通过用热水器对水加热,在超过设定温度上限的热水中因注入冷水的方式来控制水温。这是因为在冷热水混合时,由于温度差的原因,冷热水之间会产生热交换,使热水放出热量、冷水吸收热量;在温度相同时热交换停止,这时热水的温度就会低于起始的热水温度。水的吸放热公式为
其中,m为水的质量(kg);c为水的比热容(J/(kg×℃));Δt为吸放热前后的温度差(℃)。
在冷热水混合时,冷水吸收的热量和热水放出的热量相等,则有Q吸=Q放,即
其中,m热、m冷为混合前冷热水的质量;t热、t冷为冷水合热水的温度;t为混合后水的温度。
根据水的质量与密度和体积的关系,有
其中,ρ为水的密度,ρ=1 000kg/m3;V热、V冷为冷水和热水的体积(m3)。
化简公式可以得到冷热水混合水温与冷水温度、冷水体积、热水温度、冷水体积之间关系,则
根据体积、流速和时间的关系可以得到
其中,v冷和v热为加热时冷热水的流速。
在式(5)中,t热和t冷可以通过温度传感器测得,v热可以根据循环泵的型号和管道的直径计算得到。由于混合后水的温度t为系统设定温度的上限,所以系统在工作时根据设定的温度上限,通过式(5)计算,就可以得到需要控制的v冷的量;然后,通过控制电动阀的开度来控制v冷,进而控制调温水箱的温度达到设定温度上限t。
3 系统软硬件设计
3.1 系统的硬件设计
3.1.1 单片机
选用STC12C5A60S2单片机,其具有低成本、高速及超强抗干扰等特点,接口方便,性能可靠;具有增强型的8051内核、先进的指令集结构、完全兼容传统的8051单片机的指令代码;1个时钟机器周期,速度比普通8051单片机快很多;供电电源为3~5.5V,片内集成1 280字节数据存储器(RAM);具有ESD保护功能,可以抵抗2万V的静电干扰,抗干扰能力极强;8通道10位高速A/D转换器,速度高达25万次/s。
3.1.2 温度传感器
温度传感器选择DS18b20数字式温度传感器,能够直接读出被测温度,且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式,可以分别将温度值转化为9位和12位的数字量。其测量温度范围为-55~+125℃,测量精度为±0.5℃,供电电压为3~5.5V;采用串行通信方式,通过一根数据线与单片机相连[7]。
3.1.3 水位传感器
选用BZ2401D电子式水位开关作为水位传感器。该电子式水位开关通过内置式电子探头对水位进行检测,再通过水位专用检测芯片对检测到的信号进行处理;当芯片输出高电平或者低电平信号时,就表示被测液体的水位已到达动作点。该芯片工作电压为5V,采用外部中断触发的模式,通过1根数据线与单片机相连。
3.1.4 继电器驱动电路
继电器的驱动电路,采用光耦隔离防止外界干扰进入系统的数字部分。选用JQC-3F-05VDC-1ZS继电器,该继电器体积小、价格低、性能强,额定电压为5VDC,标称触点容量为7A250V。驱动电路的硬件电路图如图4所示。
3.1.5 D/A转换电路
D/A转换选用TLC5618芯片,该芯片是双路12位数模转换器,通过SPI串行方式与单片机完成数字通信任务,输出电压为基准电压的两倍。TCLD/A转换的硬件电路图如图5所示。
3.1.6 按键和显示
主要设置加、减、设定和确定4个按键实现对温度值的设定。使用LCD12864作为显示屏,可显示各种字符及图形,自带汉字库可直接显示汉字;与单片机通讯,采用串行通讯方式,4行分别显示设定温度上限、设定温度下限、调温水箱温度和浸种催芽箱温度,温度值显示小数点后一位。
3.1.7 串口通讯
单片机通过RS232串口与上位机进行通讯,电平转换时用单电源电平转换芯片MAX232。该芯片功耗小、成本低,符合所有的RS-232C技术标准,使用5V电源供电,与单片机通过TXD、RXD和GND等3根线完成通讯。硬件电路图如图6所示。
3.2 系统的软件设计
系统的软件主要由初始化子程序、注水子程序、温度设定子程序、温度控制子程序与串口通讯子程序5部分组成。根据催芽阶段的变化,可在主程序中直接进入温度设定子程序进行浸种催芽箱水温上下限的设定。主程序流程图如图7所示。
3.2.1 初始化与注水子程序
初始化子程序主要实现对单片机控制端口、D/A转换芯片、12864显示屏、串口寄存器及系统中各个标志位的初始化。
注水子程序主要是实现启动注水泵,当检测到水位传感器信号时关闭注水泵的功能。
串口通讯子程序通过中断标志位的改变来控制串口数据的发送,共发送7组数据:浸种催芽箱、调温水箱及加热器出口的温度;循环泵、注水泵及电磁阀的开关状态;电动阀的开度。
3.2.2 温度控制子程序
温度控制子程序主要是控制水稻种子催芽的过程中浸种催芽箱内的水温,且实时显示浸种催芽箱和调温水箱内的水温。温度控制子程序流程图如图8所示。
3.2.3 温度检测子程序
温度设定子程序主要实现对浸种催芽内水温上下限设定并且显示的功能,流程如图9所示。
4 实验数据与分析
4.1 实验环境
在催芽系统工作过程中,设备整体的运行状态对温度控制的效果有着直接的影响。所以,在实际育种的过程中,运行控制系统,对水稻浸种、破胸、催芽3个阶段下的运行过程进行测试,记录在不同的催芽箱、调温水箱、加热器的温度条件下及系统设备的运行状态。
实验在黑龙江省某研究院的浸种催芽实验室进行,浸种催芽箱的长宽高为6m×4m×1.5m,环境温度为室温10℃,注水泵功率4kW,循环泵功率1.1kW,加热器功率15kW。
4.2 实验数据
在实验过程中,记录催芽系统工作过程中各个电动设备的运行状态,以及浸种催芽箱、调温水箱、加热器出口的温度。在浸种期,根据要求温度需保持11~13℃,系统设定温度上下限为11.5~13℃,测试结果如表1所示。在破胸期,浸种催芽箱内水温需保持在30~32℃,系统设定温度上下限为30.5~32℃,测试结果如表2所示。在催芽期,浸种催芽箱水温需保持在26~28℃,系统设定温度上下限26.5~28℃,测试结果如表3所示。
4.3 结果分析
根据表中数据可知:在浸种催芽的3个阶段中,各个设备状态能够根据浸种催芽箱、调温水箱及加热器出口的水温变化而动作,完全符合了设计的要求,且控制浸种催芽箱内水温的误差在±0.3℃以内,确保了浸种催芽箱内温度在各阶段都保持在要求的范围内。
5 结论
通过对水稻种子催芽系统的分析和研究,应用先进的控制技术,对水稻种子浸种催芽过程中催芽箱内的水温进行控制,并且对控制系统的软硬件进行了设计。
在实际催芽过程中对控制系统进行试验,结果表明:该控制系统能够控制浸种催芽箱的水温,满足水稻催芽过程中各个阶段对水温的需求。该系统提高了水稻催芽整个过程的可控性,保证整个催芽系统稳定、可靠地工作,提高了生产效率,实现了全自动化水稻催芽生产,有利于推动水稻芽种生产的规模化、智能化发展。
摘要：催芽是水稻育苗过程中的重要环节,在水稻催芽的过程中需要对浸种催芽箱内的水温进行控制,以满足水稻种子发芽的环境条件。为此,通过对水稻催芽工艺要求和水温控制原理的分析研究,采用冷水与热水混合的方式,以STC12C5A60S2单片机为核心,通过对温度的检测、循环泵、加热器等设备的启停控制,对水温进行控制。实验结果表明:控制系统可实现催芽过程的温度控制,可控范围940℃,控制精度可达±3%,满足水稻催芽不同阶段对浸种催芽箱内水温的要求,提高了水稻催芽的可控性。
关键词：水稻,浸种催芽,控制系统
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玉米浸种催芽断根技术应用试验 篇6
1 试验材料与方法
试验地于2013年设在黑龙江省庆丰农场科技园区, 土壤为草甸白浆土, 有机质含量7.1%, 碱解氮114.1mg/kg、速效磷52.1mg/kg、速效钾189.0mg/kg, pH值6.7。供试玉米品种为德美亚3号。
试验设计:采用小区对比试验, 设2个处理, 不设重复, 每个试验区共5行区, 行长10m, 面积3.25m2。试验共设2个处理, 处理1采取催芽断根播种方式;处理2为对照, 采取常规播种方式。
玉米催芽断根技术具体内容及措施如下, (1) 将玉米种子用18℃的清水浸泡18h, 浸好的标准是:用刀将玉米种子沿胚纵切胚完全浸透 (不存在生心) , 但不浸透胚乳角质。 (2) 将浸好的玉米种子在28℃进行破胸催芽, 催芽时间约10h, 以胚芽破胸露白, 玉米芽长0.2~0.3cm。 (3) 将催好芽的种子放入温度为15℃的室内摊开阴干, 通过晾晒使芽萎蔫 (断根处理) , 阴干到水分至22%~25%待播种。栽培措施:5月6日播种, 播种方式为人工播种。施肥情况为每公顷施尿素187.5kg、磷酸二铵97.5kg、氯化钾61.5kg, 其它措施同常规。
2 试验结果与分析
2.1 气象条件分析
2013年活动积温2953.6℃, 无霜期171d, 全生育期降水 (4~9月) 613.7mm。由调查结果可以看出, 由于7、8月雨水较多, 在旱田小区形成了轻微内涝, 对玉米的生长特别是玉米抽穗产生一定的影响。不过总体来说, 2013年的气候条件对玉米的生长是比较有利的。
2.2 对玉米生育进程的影响
玉米生育期调查结果如下, 处理1播种期5月6日, 出苗期5月18日, 成熟期9月23日;处理2播种期5月6日, 出苗期5月21日, 成熟期9月26日。从以上调查结果可知, 经过催芽处理的玉米种子比常规播种早出苗3d左右, 成熟期也比常规播种提前4~5d。
2.3 对玉米产量的影响
玉米产量结果如下, 处理1株高268.0cm, 穗位高85.5cm, 穗长19.1cm, 秃尖0.8cm, 穗行数14.6行, 行粒数31.5个, 百粒重36.9g, 产量8844.0kg/hm2;处理2株高256.2cm, 穗位高84.6cm, 穗长18.9cm, 秃尖0.5cm, 穗行数13.2行, 行粒数30.4个, 百粒重36.2g, 产量8527.5kg/hm2。从以上调查结果可知, 玉米催芽断根处理株高比常规播种高11.8cm, 秃尖短0.3cm, 穗行数增加1.4行, 行粒数增加1.1个, 百粒重增加0.7g, 差异较为显著。催芽断根处理比常规播种公顷产量增加316.5kg, 增产率3.7%。
2.4 对玉米经济效益的影响
由玉米经济效益分析结果可知, 玉米催芽断根处理比常规处理每公顷增加成本30元, 每公顷增加收入474元, 因此每公顷增加效益为444元。
3 小结
玉米催芽断根处理能使玉米出苗期提前3~4d, 成熟期提前2~3d;玉米催芽断根处理能提高玉米产量, 试验中每公顷增加产量为316.5kg, 增产率为3.7%。玉米浸种催芽费用较低, 公顷成本为30元, 因此使用催芽断根处理每公顷增加效益444元。由于2013年雨水较大, 小区旱田有轻微内涝, 影响了玉米的整体产量。试验证明玉米催芽断根技术能增加每公顷产量, 提高公顷效益, 建议本地区推广应用。
摘要：通过应用玉米催芽断根栽培技术, 可以促使玉米提早出苗, 提早成熟, 并提高产量。试验证明:催芽断根处理比常规播种出苗期提前34d, 成熟期提前23d;公顷产量增加316.5kg, 增产率3.7%。
关键词：玉米,断根,产量
参考文献
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浸种催芽生产线 篇7
寒地水稻产量基础在于秧苗素质,而秧苗素质与浸种、催芽密切相关。用传统的方法催芽,因对环境条件难以控制,使种子发芽缓慢、出芽参差不齐、成苗率低,且容易发生烧种、烂种的问题。而近几年兴起的适宜农民小规模生产的电热毯催芽、小型催芽机催芽又远远地不能满足现代大规模水稻种植生产的需要。东北林业大学目前正研究一种适宜水稻大规模生产的温室催芽法,而本文重点介绍此水稻浸种催芽温室的保温与加热系统。
1 温室的构造和覆盖材料的选择
1)温室构造:
考虑到温室的经济性、观赏性和实用性,选择圆顶结构温室,骨架材料为国产特殊镀锌型材。
此水稻浸种催芽温室长度5m,宽度3m,高度3m;苗床长度3.8m,宽度0.9m。
2)水稻浸种催芽温室覆盖材料:
温室常用透光覆盖材料有玻璃、柔性薄膜、硬质薄膜、硬质塑料板,最终选用双层塑料薄膜为温室的覆盖材料。双层薄膜就是在内、外膜之间设有空气夹层,如图1所示。空气夹层成为一个保温层,与单层塑料薄膜覆盖材料相比,传热系数值大大降低,从而减少了温室的热损失。双层膜的保温能力比单层膜高40%,即双层充气温室运行较单层膜温室节能40%以上。
空气夹层的厚度δ值的选取要适中,δ值太小,空气夹层的作用尚未充分发挥,δ值太大,空气夹层内的空气会形成明显的对流型式,空气的热阻反而会下降,根据经验选取δ=10cm为宜。
因为水稻浸种催芽温室不同于一般的温室需要充足的阳光,因此为了节能保温,可以在水稻浸种催芽温室屋顶及四周加保温被,可以节省电能,降低生产成本。
2 温室采暖热负荷计算
采暖热负荷即在一定的室外温度条件下,维持温室温度保持在某一值时所需要向温室补充的热量。采暖设计热负荷是温室采暖设计中最主要的参数,是温室采暖设计的基础,此值也是温室设计时选择供热设备的主要依据。其值计算的正确与否,将直接影响到供暖设备的大小、供暖方案的选择和制定以及供暖系统的使用效果。
水稻浸种温度保持在25℃左右为宜,而水稻催芽的基本技术环节是“高温破胸、保湿催芽、低温晾芽”。“高温破胸”的温度应保持在35℃左右,而“保湿催芽、低温晾芽”的温度可以适当降低到25℃左右,因此可将室内设计温度设定为35℃。温室采暖室外设计温度的选取可按照我国机械行业标准《温室加温系统设计规范》中建议采用室外设计温度推荐值,此水稻浸种催芽温室建设在哈尔滨地区,而此温室为非周年使用温室,使用时间为每年的3月中旬到5月初,因此选用室外设计温度为-5℃。
温室采暖热负荷计算公式为
Q=α1α2Q1+Q2+Q3
Q1=∑KiFi(Tn-Tw)
Q2=Cpm(Tn-Tw)
Q3=∑KjFj(Tn-Tw)
式中 Q—温室采暖热负荷(W);
α1—结构附加系数,按照温室结构形式的附加修正系数表选取α1=1.02;
α2—风力附加系数,按照风力附加系数表选取α2=1.12;
Q1—温室的基本传热量(W);
Q2—温室冷风渗透热负荷(W);
Q3—温室的地面传热量(W);
Ki—温室维护结构的传热系数(W/m2·K),因为整个温室所用维护结构均为双层塑料膜,取K1=4.0;
Fi—温室维护结构的传热面积(m2),取F1=50;
Tn,Tw—温室室内外采暖设计温度(℃);
Cp—空气的定压比热(kW/kg·℃),这里Cp=0.279;
m—冷风渗透进入温室的空气质量(kg);
Kj—第j区的地面传热系数(W/m2·K);
Fj—第j区的地面面积(m2)。
根据以上公式,计算温室采暖热负荷Q=8831W。
3 温室加热系统
温室加温就是人为地保持温室中一定的温度,创造适合于作物生长发育的温度环境。因此,现代化温室人工加热是必不可少的。
1)温室采暖系统的选择:
一般的温室采暖系统主要包括热水采暖、蒸汽采暖、热风采暖、电热采暖和辐射采暖,对于催芽温室特殊高温高湿小范围环境,选择电加热管和电暖气配合加热作为此温室采暖系统。
2)电加热方法的优缺点:
电热加温方法供热均衡、便于控制、节省劳力、清洁卫生,但停电后保温性能差、耗电多、运行成本高。
3)电加热管:
电加热管具有结构简单,热效率高,机械强度好,安全可靠,价格便宜,灵敏耐用等优点。
电加热管加热水稻浸种催芽温室的原理:通过电热管通电发热,加热水槽中的水,使水产生蒸汽,从而使温室达到一定的湿度和温度,促使水稻种子出芽。加热时,水槽中的水不断蒸发,水位不断降低,所以要安装定时加水装置保证水槽中有足够的水。
4)电加热管和电暖气数量的确定:
选择1000W的电加热管,由温室采暖热负荷计算公式计算此温室采暖热负荷Q=8831W,所以可以选择9个电加热管;而又由实验过程分析,我们另外选择两个1000W的电暖气作为单纯的温室加热系统,以防止电加热管故障,以及达到更好的加热效果。
5)电加热管和电暖气的布置方式:
温室中散热器布置,不能按温室面积平均分配布置,应该在温室四周布置足够的散热器,尤其是温室的西北面。此温室中的电热管还可以布置在苗床下面加热,起到直接加热的作用,保证放置在苗床底部的水稻种子受热。苗床应有足够的高度H≈0.6m,以保证放置在苗床下部的加热管加热时热气流均匀向上浮升。电加热管和电暖气在温室中的布置方式如图2所示。
4 温室的加热控制部分
水稻浸种催芽温室温湿度控制系统上电工作后,用户首先通过键盘输入温度的初值,单片机系统将用户设置的初值保存在X25045芯片中。单片机进入主程序后,开始以查询的方式检测温湿度传感器SHT11的温湿度状态,并将相应的数值读出,通过液晶显示器显示输出。当温室内的温度小于设置的初值时,单片机将通过控制输出接口使电加热管和电暖气开始加热;当温室内的温度大于或等于设置的初值时,单片机将通过控制输出接口使电加热管和电暖气停止加热。如此反复进行动作,使温室内温度保持恒定的温度。总体结构框图如图3所示。
温湿度传感器SHT11应吊挂在温室中心上方,单片机控制系统应安装在温室外面,以便随时观察室温。系统的工作流程图如图4所示
5 结论
此水稻浸种催芽温室配备电加热管加热温室,单片机控制温室内的温度,具有发芽率高、升温快、控温准确、保温性能好等优点,此水稻浸种催芽温室催芽种子能够满足东北地区大面积水稻播种,有广阔的推广前景。
参考文献
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