一种海草种子注播装置和方法

技术领域

本发明涉及海洋生态修复技术领域，特别是涉及一种适用于海草床生态修复的播种装置与方法。

背景技术

海草床具有吸收水体营养盐和重金属，降低海水悬浮物浓度、释放氧气等水质净化和调控功能；海草还可以防止和减缓海滩和海岸线侵蚀，是保护海岸的天然屏障；海草是很多动物和渔业资源的食物供给地和栖息地，是生物多样性的关键载体，对生态环境的改善和调节发挥关键与重要作用。然而自1990年后全球海草床以每年7％的速率在减少，海草床保护与修复已引起人们的高度重视，并成为当今生态修复的热点之一。

种子法、移植法和生境修复法是海草床修复的主要方法，其中种子法和移植法目前存在的最大瓶颈就在于缺少自动化作业装备，大多依靠人工作业，受限条件多，作业效率低，作业成本高，成苗率低，无法进行大规模海草床生态保护与修复的施工作业。

发明内容

针对当前海草床修复中种子法作业的痛点问题，在这里提出发明，即一种海草种子注播装置和方法，具体设计方案如下：

一种海草种子注播装置，其特征在于：该装置包括驱动机构(1)、驱动连杆(2)、注播杆(3)、种子泥料仓(4)、注播螺旋(5)、注播尖嘴(6)、弹簧(7)、机械阻尼件(8)；

驱动连杆(2)为竖直杆和横杆构成的直角结构，所述驱动机构(1)与驱动连杆(2)竖直杆的下端连接，驱动连杆(2)的横杆与注播杆(3)的外壳刚性连接，使得驱动机构(1)通过驱动连杆(2)带动注播杆(3)进行上下往复运动；

所述注播杆(3)为圆柱形内空结构；注播杆(3)的上部进口焊接或法兰连接种子泥料仓(4)下端的出料口；种子泥料仓(4)顶部有盖板可以开合并具密封性，种子泥料仓(4)顶部盖板支撑住注播螺旋(5)，种子泥料仓(4)顶部盖板中心与注播螺旋(5)上端转动连接，注播螺旋(5)的下端向下穿过种子泥料仓(4)直达注播杆(3)的下部出料口，注播螺杆轴(5)在种子泥料仓(4)内的直径大于在注播杆(3)内的直径，两部平滑过度成为一体，注播螺杆轴(5)分别与种子泥料仓和注播杆的直径大小相适应，以便顺利向下部输送种子泥；注播杆(3)的下部出料口铰接注播尖嘴(6)；所述注播尖嘴(6)由两瓣或三瓣扇形结构构成，两瓣或三瓣扇形结构闭合时形成尖端朝下的圆锥空腔，每一瓣扇形结构的上缘外侧均通过铰接结构与所述注播杆(3)的下部出料口的外缘相连，同时每一瓣扇形结构的外侧各与一个弹簧(7)的一端焊接在一起，对应弹簧(7)的另一端通过固定连接杆焊接在注播杆(3)的下部出料口的外缘上，弹簧、固定连接杆、扇形结构围成三角形结构；当注播尖嘴(6)处于闭合状态时，每一个弹簧(7)都处于自然或微压缩状态，当注播尖嘴(6)张开时，每一个弹簧(7)处于压缩状态；同时在注播杆(3)的下部外壳体上靠近出口处焊接机械阻尼件(8)，机械阻尼件(8)的阻尼结构底端面与注播尖嘴(6)尖嘴末端的垂直距离为海草种子的注播深度。

所述驱动机构(1)可以是液压机构、电动机构，也可以是机械齿轮机构等；种子泥料仓(4)可以为圆锥或方锥形结构，种子泥料仓(4)顶部盖板上通过法兰连接坐落并支撑注播螺旋(5)；机械阻尼件(8)该部件可以为对称两杆、十字交叉四杆、扇形或圆环型等结构；注播螺杆轴(5)的上端可以与驱动装置连接。

利用所述的一种海草种子注播装置进行海草种子播种的方法，包括如下步骤：

第一步，预制海草种子泥并填充注播装置：首先将质量比为3：1的泥沙混合物与适量种子和海水进行均匀混合，制成含水率60-70％的海草种子泥，其中的种子质量比例根据播种海草的密度确定；然后将预制好的海草种子泥布入种子泥料仓(4)内，并使其充满注播杆(3)和注播尖嘴(6)；

第二步，海床注播海草种子泥：在待播种海床区域，首先由驱动机构(1)驱动连杆(2)向下运动，带动注播杆(3)、注播螺旋(5)和注播尖嘴(6)一起向下运动，注播尖嘴(6)掘入海床，直至机械阻尼件(8)接触海床受到阻力无法继续掘入，此时注播尖嘴(6)掘入深度即为海草种子泥需要的注播深度2-3cm；然后点动注播螺旋(5)，种子泥在注播螺旋的挤压力作用下向下，注播尖嘴被挤张开，种子泥通过注播尖嘴被注入海床内，弹簧(7)被压缩；而后反向点动注播螺旋，注播尖嘴处产生微负压，此处的种子泥失去挤压力的同时，在微负压作用下虹吸向上，注播尖嘴在弹簧(7)的作用下闭合；最后，驱动机构(1)驱动连杆(2)向上运动，注播杆(3)、注播螺旋(5)和注播尖嘴(6)一起向上抬升，注播尖嘴(6)离开海床，刚刚被注播尖嘴(6)掘出的穴位在海水压力作用下闭合，掩埋注入的海草种子泥，海草种子得以被播入海床内；之后注播装置随着行走机构(未显示)进入下一个播种区并进行下一个注播循环。

以上作业方法，只是本发明举例的一个实施例，但本发明并不限于以上实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，基于本发明所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

该发明具备如下优点：

1、该装置和注播方法采用泥沙混合料作为携带种子的介质，并采用螺旋给料，相比较于传统的气动注播、水压注播等方式，既可以准确控制种子播种的数量，又保证了注播作业的稳定性；

2、采用该装置进行的注播操作，种子泥被准确密封在注播装置内，注入海床内的种子泥也被及时掩埋密封在海床底质内，不存在海水反涌，种子也不会被水流冲走造成浪费；

3、该装置中采用机械阻尼件控制海草种子的播种深度，简单可靠，有助于大大提高海草种子的出苗率；

4、该装置可以搭载在水下或水上作业平台上进行自动化作业，施工作业效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案和实施例，下面将对涉及到的附图作简单地介绍。

图1一种海草种子注播装置示意图

图中，1驱动机构、2驱动连杆、3注播杆、4种子泥料仓、5注播螺旋、6注播尖嘴、7弹簧、8机械阻尼件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，基于本发明所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1，以下实施例，提供一种海草种子注播装置和方法，该装置包括，驱动机构(1)、驱动连杆(2)、注播杆(3)、种子泥料仓(4)、注播螺旋(5)、注播尖嘴(6)、弹簧(7)、机械阻尼件(8)等；

所述驱动机构(1)带动所述驱动连杆(2)做上下往复运动，所述驱动连杆(2)与所述注播杆(3)的外壳刚性连接，驱动连杆(2)的上下往复运动带动注播杆(3)进行上下往复运动；所述驱动机构(1)可以是液压机构、电动机构，也可以是机械齿轮机构等；

所述注播杆(3)为圆柱形内空结构；注播杆(3)的上部进口焊接或法兰连接种子泥料仓(4)的出料口；种子泥料仓(4)可以为圆锥或方锥形结构，其顶部有盖板可以开合并具密封性，种子泥料仓(4)顶部盖板上通过法兰连接坐落并支撑注播螺旋(5)，注播螺旋(5)的螺杆穿过种子泥料仓(4)直达注播杆(3)的下部出料口，注播螺杆(5)的螺杆在种子泥料仓(4)内为大直径螺杆，在注播杆(3)内为小直径螺杆，两部分螺杆平滑一体连接，分别与种子泥料仓和注播杆的大小相适应，以便顺利向下部输送种子泥；注播杆(3)的下部出料口铰接注播尖嘴(6)；所述注播尖嘴(6)由两瓣或三瓣扇形结构构成，组合一起形成圆锥型，每一瓣结构的上缘外侧均通过铰接结构与所述注播杆(3)的下部出料口的外缘相连，同时每一瓣结构的外侧焊接一弹簧(7)的一端，每一弹簧(7)的另一端焊接在注播杆(3)的下部出料口的外缘上，当注播尖嘴(6)处于闭合状态时，每一个弹簧(7)都处于自然或微压缩状态，当注播尖嘴(6)张开时，每一个弹簧(7)处于压缩状态；同时在注播杆(3)的下部外壳体上靠近出口处，焊接机械阻尼件(8)，该部件可以为对称两杆、十字交叉四杆、扇形或圆环型等结构，机械阻尼件(8)的阻尼结构底端面与注播尖嘴(6)尖嘴末端的垂直距离为海草种子的注播深度；

利用所述的一种海草种子注播装置，进行海草种子播种的方法，包括如下步骤：

第一步，预制海草种子泥并填充注播装置：首先将质量比为3：1的泥沙混合物与适量种子和海水进行均匀混合，制成含水率75-80％的海草种子泥，其中的种子质量比例根据播种海草的密度确定；然后将预制好的海草种子泥布入种子泥料仓(4)内，并使其充满注播杆(3)和注播尖嘴(6)；

第二步，海床注播海草种子泥：在待播种海床区域，首先由驱动机构(1)驱动连杆(2)向下运动，带动注播杆(3)、注播螺旋(5)和注播尖嘴(6)一起向下运动，注播尖嘴(6)掘入海床，直至机械阻尼件(8)接触海床并反馈阻尼信号，此时注播尖嘴(6)掘入深度即为海草种子泥需要的注播深度2-3cm；然后点动注播螺旋(5)，种子泥在注播螺旋的挤压力作用下向下，注播尖嘴被挤张开，种子泥通过注播尖嘴被注入海床内，弹簧(7)被压缩；而后反向点动注播螺旋，注播尖嘴处产生微负压，此处的种子泥失去挤压力的同时，在微负压作用下虹吸向上，注播尖嘴在弹簧(7)的作用下闭合；最后，驱动机构(1)驱动连杆(2)向上运动，注播杆(3)、注播螺旋(5)和注播尖嘴(6)一起向上抬升，注播尖嘴(6)离开海床，刚刚被注播尖嘴(6)掘出的穴位在海水压力作用下闭合，掩埋注入的海草种子泥，海草种子得以被播入海床内；之后注播装置随着行走机构(未显示)进入下一个播种区并进行下一个注播循环。