双流式喷雾参数优化与猕猴桃授粉装置研制.pdf

摘 要 摘 要 猕猴桃为雌雄异株植物，改善其授粉效果是保证品质的关键因素和提高产量的前 提，国内猕猴桃授粉主要依靠人工作业，花粉利用率低、作业速度慢、劳动强度大、成 本高，制约着猕猴桃产业的快速发展。双流式雾化具有粒径均匀、雾化稳定、气液分离 控制、靶向性强等特点，可满足猕猴桃授粉作业的高速、低损、精准化要求，开发猕猴 桃双流式授粉装备，具有广阔的应用前景和重要的经济价值。 本文以棚架式 “海沃德”猕猴桃花为实验对象，进行猕猴桃双流式授粉作业参数优 化和授粉装备的研制。主要研究内容如下： （1）机械授粉作业的农艺参数量化研究。通过测量和分析棚架式猕猴桃花朵结构 特征，进而提出了猕猴桃双流式喷雾授粉方法，计算了猕猴桃充分授粉的花粉需求量， 为猕猴桃喷雾授粉授粉参数控制研究及授粉装置研发提供农艺依据。研究表明：猕猴桃 花呈簇状分布，其中4 朵花的花簇比例最大，为33%，97%的花簇水平面的长和宽的 13.35cm 9.87cm 0.1% 别平均值分小于 和 ；采用质量分数为 的花粉液授粉，单朵猕猴桃 花雌蕊至少需沉积42.9mg花粉液才能保证充分授粉。 （2）双流体喷嘴授粉沉积量参数控制研究。本文根据猕猴桃花朵结构参数和充分 授粉需求量，构建了双流式授粉控制试验装置，分别采用沉积称量、图像灰度分析和雾 滴粒径激光测量的方法，测量了花蕊区的雾滴沉积量、雾滴覆盖率和雾滴粒径，结果表 明：双流体喷嘴采用气压0.20MPa、花粉液流量0.125L/min、喷雾脉冲时长0.1s、喷 雾距离35cm 为作业参数，可提高花粉液在花朵柱头区的有效沉积。 （3）猕猴桃双流式喷雾授粉装置的整机结构和控制系统设计与制作。根据授粉作 业参数，并结合猕猴桃园尺寸参数，设计了猕猴桃喷雾授粉装置的整机结构、液路系统、 气路系统和动力系统。依据试验获取的喷雾控制参数设计了花粉量流量、喷雾气压控制 系统以及猕猴桃花对靶控制系统，控制系统以Arduino 单片机为控制单元，采用水流量 传感器和气压传感器检测液路流量和气路压强，采用Pixy 相机识别并定位猕猴桃花。 4 （）猕猴桃授粉装置田间试验验证。首先，设计了猕猴桃田间连续喷雾授粉试验， 研究了授粉作业参数对猕猴桃授粉效果的影响；其次，采用优化后的双流式喷雾参数进 行了对靶授粉试验，验证了双流式授粉的喷雾控制参数的有效性。试验表明：猕猴桃坐 果率对授粉气压、授粉速度和花粉液流量的敏感程度依次减小，授粉速度对果实重量和 畸形率的影响最显著，雾化气压最不显著。双流式对靶授粉的坐果率为86.7%，比手持 式喷雾器授粉提高6.7%，比电动喷雾器提高13.4 %，比手工点授小5.0%；双流式对靶 授粉的平均果实重量为91.5g，比手持喷雾器授粉提高11.1g，电动喷雾器提高8.0g， I 西北农林科技大学硕士学位论文 比手工点授少11.07g，但双流式授粉的作业效率高于人工授粉。 关键词：猕猴桃授粉；双流式喷雾；参数优化；沉积量控制；验证试验 II 目 录 目 录 摘 要I ABSTRACTIII 目 录1 第一章 绪论2 1.1 研究背景与意义2 1.2 国内外研究现状3 1.2.1 自然授粉研究现状3 1.2.2 干粉式授粉研究现状4 1.2.3 液体喷雾授粉研究现状5 1.2.4 双流式喷雾研究现状7 1.2.5 对靶喷雾研究现状9 1.3 研究内容与技术路线10 1.3.1 研究内容10 1.3.2 技术路线12 第二章 猕猴桃双流式喷雾授粉技术要求研究13 2