一种太赫兹波浸种装置

技术领域

本发明涉及农作物种子处理技术领域，特别涉及一种采用太赫兹波的浸种装置。

背景技术

在农作物栽培中，大部分是通过种子发芽开始其一生的，干燥的种子含水率通常在15％以下，处于休眠状态。种子吸收水分后，其生命活动加快，呼吸作用增强，种胚能获得更多水分、能量和营养物质，在适宜的温度和氧气条件下，细胞才开始分裂、伸长，形成组织器官，幼芽突破种皮，又称发芽。一般吸水量达到自身重量40％时就能正常发芽。

通常，种子发芽阶段的好坏直接影响其出苗成活率以及形成的幼苗质量，对其后续生长和产量形成有重要影响。为了提高作物种子的发芽率和发芽整齐度，在播种前，通常需要对种子进行浸种催芽处理。目前常用的浸种方法有清水浸种，温水浸种，包括恒温浸种，变温浸种，以加快种子吸水速度，促进种子发芽；也有在水中加入一些化学药物或营养物质，以起到杀菌或壮苗作用；还有的用超声波、微波或射线处理种子，以提高种子的发芽率。

但是，上述浸种方法存在许多不足，如清水浸种因时间较长，容易发生霉变；温水浸种因用器物搅拌容易损失种芽；加入化学药剂会影响环境；超声波、射线等操作技术要求较高，且对芽苗生长正向效果不稳定。

针对上述缺陷，本领域亟需一种可进一步改善浸种效果的浸种方法和相应的装置。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种可改善浸种效果的太赫兹波浸种装置，所述装置包括：

浸种箱，用于盛放浸种液，所述浸种箱具有敞口；

种子吊篮，用于盛放种子，所述种子吊篮具有滤水孔并且设置成：至少部分能够从所述浸种箱的敞口进入或离开所述浸种箱；

太赫兹波发射器，用于产生太赫兹波，其频率为0.1至10THz，波长为0.03到3mm，所述发射器包括太赫兹波照射口，所述照射口设置成：在所述种子吊篮离开所述浸种箱之后，所发射的太赫兹波可辐照到所述种子吊篮。

在本发明的一些实施方式中，所述装置还包括辐照室，所述浸种箱和所述种子吊篮位于所述辐照室的内部。

在本发明的一些实施方式中，所述辐照室的顶部具有安装口，所述照射口通过所述安装口伸入所述辐照室内部。

在本发明的一些实施方式中，所述照射口呈喇叭状，覆盖所述浸种箱的敞口。

在本发明的一些实施方式中，所述照射口、所述种子吊篮和所述浸种箱自上而下对中排布。

在本发明的一些实施方式中，所述发射器发射的太赫兹波的频率为0.1THz-2.8THz。

在本发明的一些实施方式中，所述装置还包括升降机构，所述升降机构设置成驱动所述种子吊篮相对于所述浸种箱升降，使盛放于所述种子吊篮的种子浸入或者离开盛放于所述浸种箱的浸种液。

在本发明的一些实施方式中，所述升降机构包括吊环，所述吊环用于与吊索连接，所述种子吊篮通过所述吊索悬挂设置在所述照射口与所述浸种箱之间。

在本发明的一些实施方式中，所述升降机构还包括升降传感器，所述升降传感器用于检测所述种子吊篮的升降高度。

在本发明的一些实施方式中，所述装置还包括液位传感器和温度传感器；

所述液位传感器用于检测所述浸种箱内的浸种液的液位；

所述温度传感器用于检测所述浸种箱内的浸种液的温度。

在本发明的一些实施方式中，所述装置还包括浸种液循环系统，所述循环系统用于向所述浸种箱补充新鲜浸种液和回收所述浸种箱内已使用过的浸种液。

在本发明的一些实施方式中，所述循环系统包括液体泵、新鲜浸种液补给容器、浸种液回收容器和液体管路；

所述浸种箱设有进液口和出液口，通过所述液体泵将新鲜浸种液从所述新鲜浸种液补给容器经由所述进液口输入所述浸种箱，并且将所述浸种箱内已使用过的浸种液经由所述出液口排入所述浸种液回收容器。

在本发明的一些实施方式中，所述新鲜浸种液补给容器内盛有太赫兹活性陶粒。

在本发明的一些实施方式中，所述浸种装置还包括增氧曝气系统，所述增氧曝气系统用于向盛放于所述浸种箱内的浸种液中鼓入含氧气体。

在本发明的一些实施方式中，所述增氧曝气系统包括气泵、气体源和曝气管；

所述曝气管包括第一端和第二端，其中，所述第一端与所述气体源连通，所述第二端伸入所述浸种箱的底部；并且，所述第二端的管壁设置有曝气孔。

在本发明的一些实施方式中，所述浸种装置还包括控制系统，所述控制系统设置成执行如下操作：

控制所述升降机构在浸种持续预定浸种时长后驱动所述种子吊篮上升使种子离开浸种液；

控制所述太赫兹波发射器对离开浸种液的种子进行太赫兹波照射；

控制所述升降机构在太赫兹波照射持续预定照射时长后驱动所述种子吊篮下降使种子浸入浸种液；

控制所述增氧曝气系统在浸种过程中曝气，使浸种液中的种子上下翻动。

根据本发明实施例的太赫兹浸种装置相比于现有技术具有如下有益效果：

由于本发明的浸种装置包括太赫兹波发射器，能够将浸种液浸泡处理与太赫兹波照射处理相结合，可有效改善浸种效果。由于太赫兹波具有很强的穿透性，且能量低，只有几毫电子伏特，因此不容易破坏生物代谢物质；单个脉冲的频带覆盖生物大分子的振动和转动能级，极易与生物物质产生生物共振效应，提高生物酶活性，增强代谢能力，促进种子生根发芽，使幼苗生长更加旺盛。本发明的浸种装置能够对浸种处理过程中的种子进行太赫兹波辐照处理，使太赫兹波与种子内生物物质产生精准微共振，优化种子内酶结构，加快对物质的吸收和利用。经上述装置处理的种子能缩短浸种时间，有效提高种子发芽率和成苗率，且幼芽粗壮，根系色白粗壮，为幼苗后续生长打下基础。

此外，当本发明的浸种装置进一步设置升降机构和控制系统时，可实现浸种处理和照射处理的智能化控制，例如，控制系统根据传感器信息控制驱动种子吊篮相对于浸种箱升降，使盛放于吊篮的种子浸入或者离开浸种液，在种子吊篮上升离开浸种液之后接收太赫兹波辐照，从而，在浸种过程中实现太赫兹波的间隙性照射。再则，当本发明的浸种装置进一步设置增氧曝气系统，一方面可以对浸种液补充氧气，同时可对浸种液进行非机械式无损搅拌，使种子受热均匀，实现浸种温度自动可控，并确保浸种液中氧气充盈。

以下将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步描述，需要说明的是，附图和具体实施例仅用于举例说明，对本申请的保护范围并不构成任何限定。

附图说明

图1是根据本发明的一种实施方式提供的浸种装置的结构示意图。

图1中的附图标记说明如下：

10-种子辐照室；20-浸种箱；30-太赫兹波发射器；31-太赫兹波照射口；40-种子吊篮；50-升降机构；51-电动机；52-吊索；53-横杆；60-浸种液循环系统；61-新鲜浸种液补给容器；62-浸种液回收容器；63-太赫兹活性陶粒；70-增氧曝气系统；71-气体源；72-曝气管；73-气泵；80-控制系统；81-控制单元；82-液位传感器；83-温度传感器。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施方式对本发明予以具体说明。

本文所称的“一个实施例/实施方式”或“实施例/实施方式”是指可包含于本申请至少一种实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等表示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于说明而简化描述，而非明示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所涉及的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而无意限定先后次序。

图1显示了根据本发明的一种实施方式提供的浸种装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：浸种箱20、种子吊篮40、太赫兹波发射器30和种子辐照室10，以下将分别予以具体说明。

浸种箱20用于盛放浸种液，在本实施方式中，浸种箱20为箱体结构，上端具有敞口，便于种子吊篮40放入或取出；浸种箱20的材质可以为不锈钢、塑料、木料或竹料。

种子吊篮40用于盛放种子，至少其下部外轮廓能够通过浸种箱20的敞口进入浸种箱20，使盛放其中的种子浸入浸种液，并且，种子吊篮40还能够通过浸种箱20的敞口离开浸种液。种子吊篮40可以采用不锈钢或塑料或竹或木材料制成。种子吊篮40具有滤水孔，当种子吊篮40放入浸种箱20时，浸种液可透过滤水孔进入浸种箱20内浸泡种子；当种子吊篮40离开浸种箱20时，浸种液经由滤水孔流出种子吊篮40，以备后续的太赫兹波照射。

太赫兹波发射器30用于产生太赫兹波，其频率为0.1至10THz，波长为0.03到3mm。所述发射器30包括太赫兹波照射口31，照射口31设置成：在种子吊篮40离开浸种液之后，使太赫兹波发射器30发射的太赫兹波能够对盛放于种子吊篮40内的种子进行照射，以达到太赫兹波对浸种液的活化及种子赋能的目的。太赫兹波发射器30的数量可以根据需要设置多台，例如，可根据浸种数量自主选择设置1-4台。在本发明的一些实施方式中，太赫兹波发射器30所发射的太赫兹波频率为0.1THz-2.8THz。在本实施方式中选用的太赫兹波发射器30发射的太赫兹波频率为1.0THz-1.2THz。

浸种箱20和种子吊篮40位于种子辐照室10的内部，种子辐照室10由不锈钢制成，其侧壁设有用于取放种子吊篮40的门；种子辐照室10的顶部设有安装机架和安装口，太赫兹波发射器30固定于种子辐照室10的顶部安装机架，太赫兹波照射口31通过安装口伸入种子辐照室10内部，太赫兹波照射口31、种子吊篮40和浸种箱20自上而下对中排布。太赫兹波照射口31设置在种子吊篮40和浸种箱20的正上方，在对种子进行太赫兹波辐照时，种子吊篮40位于浸种箱20的正上方。

在本实施方式中，照射口31呈喇叭状，朝向浸种箱20的敞口，当种子吊篮40向上升起离开浸种液之后靠近太赫兹波照射口31，照射口31与种子吊篮40的距离足以使盛放于种子吊篮40的种子充分接收到来自照射口31的太赫兹波辐照。

本实施方式的浸种装置还包括升降机构50，升降机构50设置成驱动种子吊篮40相对于浸种箱20升降，使盛放于种子吊篮40的种子浸入浸种液或者离开浸种液。通过升降机构50的升降动作使种子在太赫兹波照射和浸种液浸泡这两种处理模式之间交替切换，在太赫兹照射处理时，种子处于非浸泡状态。具体而言，升降机构50包括吊索52、横杆53、卷扬器、电动机51、减速器。其中，电动机51、减速器和卷扬器设置在种子辐照室10的侧壁机架上。横杆53、吊索52设置在种子辐照室10内的上部区域，吊索52用于种子吊篮40挂接。本实施方式中，种子吊篮40两边设有吊环，吊索52连接在吊环上。

此外，升降机构50还包括升降传感器，升降传感器设置在减速器上，用于检测种子吊篮40升降位置，当升降机构驱动种子吊篮40上升离开浸种液之后，确保种子吊篮40与太赫兹波照射口31的距离足够近，以使盛放于种子吊篮40的种子充分接收到来自照射口31的太赫兹波辐照；当升降机构驱动种子吊篮40下降时，确保种子吊篮40进入浸种箱30，以使盛放于种子吊篮40的种子浸入盛放于浸种箱30内的浸种液中。

本实施方式的浸种装置还包括液位传感器82和温度传感器83，液位传感器82和温度传感器83设置在浸种箱20的侧壁。其中，液位传感器82用于检测所述浸种箱20内的浸种液的液位，温度传感器83用于检测浸种箱20内的浸种液的温度。

本实施方式的浸种装置还包括增氧曝气系统70，增氧曝气系统70用于向盛放于所述浸种箱20内的浸种液中鼓入含氧气体，一方面向浸种液中补充氧气，同时借助鼓入的气体对浸种液进行非机械式无损搅拌，使浸种液中的种子上下翻滚，受温更加均匀。具体而言，增氧曝气系统70包括气泵73、气体源71和曝气管72；其中，气体源71可以是氧气储罐或者空气储罐，曝气管72由不锈钢或陶瓷制成，具有中空管腔，曝气管72包括第一端和第二端，其中，第一端与所述气体源71连通，第二端伸入浸种箱20的底部；第二端的管壁设置有曝气孔。在浸种过程中，气泵73将气体源71中的气体通过曝气管72鼓入浸种液，从曝气孔鼓出的气体使浸没在浸种液中的种子上下翻滚，实现无损搅拌，使种子受热均匀，更利于种子发育。

本实施方式的浸种装置还包括浸种液循环系统60，该循环系统60用于向浸种箱20补充新鲜浸种液，并且回收浸种箱20内已使用过的浸种液。具体而言，浸种液循环系统60包括液体泵、新鲜浸种液补给容器61、浸种液回收容器62和液体管路；浸种箱20设有进液口和出液口，通过液体泵将新鲜浸种液从新鲜浸种液补给容器61经由进液口输入浸种箱20，并且将浸种箱20内已使用过的浸种液经由出液口排入浸种液回收容器62。藉此对浸种箱中的浸种液进行更新替换。浸种液回收容器62也可以通过液体管路与新鲜浸种液补给容器61连接。浸种液回收容器62回收的浸种液经沉淀后可以泵入新鲜浸种液补给容器61，重新赋能再利用。

新鲜浸种液补给容器61内还可以盛有太赫兹活性陶粒63，以实现就地制备太赫兹活性水作为新鲜浸种液备用。新鲜浸种液补给容器61的顶部还设有去离子水的进口，用于补充浸种液补给容器61内的浸种液用量。

在本实施方式中，浸种液可以为去离子水，也可以为目前浸种技术常采用的其他浸种溶液，如抗菌剂溶液、催芽剂溶液等。在可选的实施方式中，浸种液采用太赫兹杀菌水。太赫兹杀菌水中富含活性钙、钾、磷、硫、生物碱、萜类、甾醇类、多酚类，这些矿物元素及活性物质能补充种子发芽的营养，促进幼芽形成和生长。此外，太赫兹杀菌水还具有很强的杀菌能力，能杀死种子表面的病原物，减轻种子发病几率，使种子健壮生长。

太赫兹杀菌水可以由浸泡太赫兹活性陶粒63制备得到。在可选的实施方式中，通过在浸种液补给容器61内放置太赫兹活性陶粒63来制备太赫兹杀菌水。例如，太赫兹活性陶粒可采用中国专利文献CN106630971A中记载的太赫兹活性陶粒，其中的陶粒由纯天然矿物、动植物材料制成，无化学品添加，含有丰富的矿物质和生物活性物质，特别富含活性钙、钾、磷、硫、生物碱、萜类、甾醇类、多酚类。使用该太赫兹活性陶粒制备的浸种液，不但具有杀菌消毒作用，还能够给种子幼苗补充营养，促进幼芽形成和生长。太赫兹杀菌水能发射0.1-0.8THz的太赫兹波，且能够产生5-15mA的电流。另外，太赫兹杀菌水的pH值为9-12，水中的氧化还原电位(Oxidation-ReductionPotential，ORP)为-230至-250mV，杀菌率达到平均99.96％以上。通过浸泡太赫兹活性陶粒63获得的太赫兹杀菌水发射频率为0.1-0.8THz的太赫兹波，由于太赫兹杀菌水中内含具有晶体结构的矿物，具有天然发射太赫兹波能力，并且pH值为9-12为无碱负离子浓度，能提高生物细胞内外电位差，促进细胞对物质的吸收利用，对生物体无任何副作用。电流5-15mA能提高生理活动的电动势，加快种子发芽进程。ORP为-230至-250mV能增强代谢过程的还原性，提高物质利用效率，促进壮苗形成。本发明所述的杀菌率平均99.96％是指针对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念球菌的平均杀菌率。

在可选的实施方式中，本发明的浸种液也可以选用市售的太赫兹杀菌水，例如日本SantaMineral生产的MC活性水，该品种活性水可发射0.1-0.8THz的太赫兹波，pH值为9-12，电流5-15mA，ORP为-230至-250mV，杀菌率平均90.10-99.96％。

在本实施方式中浸种装置还包括控制系统80，控制系统80用于控制浸种装置完成浸种过程。控制系统80包括控制单元81，控制单元81与温度传感器83、液位传感器82、计时器、升降传感器等传感器电连接。其中，计时器为设置在太赫兹波发射器30内的时钟装置，用于记录太赫兹波发射器30的启停时长。控制单元81通过获取上述传感器的信息控制浸种的全过程，实现控制太赫兹波发射器30工作，控制升降机构50驱动种子吊篮40升降，以及控制增氧曝气系统70向浸种箱20内曝气。

因此，控制系统80能够对浸种全程的温度、太赫兹波照射时间、浸种箱20内水位及种子吊篮40升降全智能控制。控制系统80设置成能够执行如下操作：

控制升降机构50在浸种持续预定浸种时长后驱动种子吊篮40上升使种子离开浸种液；

控制太赫兹波发射器30对离开浸种液的种子进行太赫兹波照射；

控制升降机构50在太赫兹波照射持续预定照射时长后驱动种子吊篮40下降使种子浸入浸种液；

控制增氧曝气系统70在浸种过程中曝气，使浸种液中的种子上下翻动。

其中，控制系统80根据升降传感器的信息确定升降机构的上升和下降的极限位置。

在使用该浸种装置对种子进行处理时，先启动浸种装置的控制系统80，根据作物种子生理特征设置相关处理参数。作为一种示例性实施方式，设置浸种液温度为28-30℃，设置太赫兹波照射频率为0.1-2.8THz，设置浸种液活化时间为10-30分钟，设置太赫兹波照射时间及间隔，浸种2-10小时，照射时间1-30分钟，照射间隔0.5-3小时/次，重复1-10次。然后将种子放入种子吊篮40中，浸种装置即可按照所设置的参数自动完成对种子的处理过程。通过控制单元81设置浸种过程中的相关控制参数，能够实现浸种装置的全程自动化控制，极大地降低了浸种过程对人工操作的依赖，减少人工操作，降低成本。

在本实施方式的浸种装置中，浸种箱20能够完成对种子进行浸种处理，浸种箱20的上方设置有太赫兹波发射器30，太赫兹波发射器30能够发射预定频率的太赫兹波，对浸种后的种子进行太赫兹波照射处理。太赫兹波发射器30可以根据不同种子选择不同频率的太赫兹波，使太赫兹波与不同种子内生物物质产生精准微共振，优化种子内酶结构，加快对物质的吸收和利用。经该装置处理的种子能缩短浸种时间，能提高种子发芽率和成苗率，且幼芽粗壮，根系色白粗壮，为幼苗后续生长打下基础。

本实施方式所述的浸种装置，集浸种、太赫兹波照射、氧气补充，无损搅拌为一体，可以实现浸种温度自动可控，氧气充盈，太赫兹波自动间隙照射，非机械式无损搅拌等功能；经上述装置处理的种子如水稻种子能缩短浸种时间20-30％，种子发芽率实测95.5％提高18-25％、成苗率93.3％，并能提高作物抗病性，抗逆性，为后期生长丰产打下坚实基础。

以上仅为本发明的示例性实施方式，仅仅用于举例说明，对本申请并不构成任何限定，凡在不脱离本发明的实质和技术构思的前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。