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电晕场及介电分选提高水稻种子活力的研究，硕士学位论文，共68页。
摘要
电场生物效应是生物物理学的一个重要领域,它是将农作物置于电场的辐射下,使其内部发生某种生物效应,从而促进或抑制其生长的一种内在效应。本课题通过研究圆弧形、锯齿形、针形三种芒刺电极处理水稻种子后其活力指标的变化,发现相同的处理条件下不同的芒刺电极处理水稻种子的效果是不同的,利用 ANSYS 仿真下极板电场分布知:在施加相同处理电压条件下,下极板的电场强度无显著差异,但相同处理电压下三种芒刺电极的电压波形和电晕电流存在明显差异。利用 Design-expert 设计正交试验,得出圆弧形芒刺电极在处理电压为 18100 V(DC)、处理时间为 4.3 min 时,种子的综合活力指数取得最优值,锯齿形芒刺电极在处理电压为 13400 V(DC)、处理时间为4.1 min 取得最优值,针形芒刺电极在处理电压为 7920 V(DC)、处理时间为 3.7 min取得最优值。通过验证试验,三种芒刺电极的最优组合处理水稻种子后 4 项活力指标(发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数)都有显著提高(P﹤0.01 或 P﹤0.05),三者的综合活力指数分别为 60.8、55.2、51.2,较对照分别提高 41.4%、33.5%、19.8%。通过综合三种芒刺电极在最优处理电压下的波形与电晕电流发现:在电压频率为 50 Hz、尖端距下极板为 50 mm 的条件下,波形峰值在 24000 V 左右,电晕电流在 80 μA 左右、处理时间在 4 min 左右是电晕场处理水稻种子较合适的条件。同时,通过记录水稻种子每天的发芽数知,电晕场处理能使水稻种子的发芽峰值约提前 1 天。通过测量三种芒刺电极处理后水稻种子的阻抗和介电特性发现,处理后水稻种子的电阻较对照明显下降,电抗的绝对值较对照明显上升;水稻种子的介电常数和相对介电损耗较对照明显下降。
为提高电晕场处理水稻种子的效率,研究了圆弧芒刺电极在不同直流电压下(18000V、20000 V、22000 V)处理 3 层水稻种子对其活力的影响,处理时间为 4 min,结果表明 18000 V 时上层种子处理效果较好,20000 V 时 3 层种子都有较好的处理效果,22000V 时下层种子处理效果较好,这说明电晕场处理多层水稻种子时存在电磁波的穿透效应,适宜的处理电压有利于多层水稻种子都获得较高活力,有利于电晕场处理效率的提高。
为研究介电分选对水稻种子活力的影响,利用介电分选机在不同的分选电压下对水稻种子进行介电分选,选滚筒转速为 25 r/min,结果发现,Ⅰ级水稻种子的活力较高,且较对照有显著差异(P﹤0.01 或 0.05),Ⅲ级水稻种子的活力较低,且低于对照,分选机对水稻种子有较好的分选效果,并且当分选电压为 4000 V(DC)时,分选获得的Ⅰ级水稻种子的活力最高,4 个活力指标较对照分别提高 59.4%、20.6%、33.3%、45.2%,且都达到极显著水平(P﹤0.01)。通过记录水稻种子每天的发芽数发现,介电分选能使水稻种子的发芽峰值约提前 1 天,这也说明介电分选过程同时也是电场处理的过程。
利用电晕场在 17500 V(DC)、4 min 条件下对水稻种子进行电晕场处理,再利用介电分选机在 4000 V(DC)、25 r/min 条件下对电晕场处理后的水稻种子进行介电分选,结果表明:组合处理后水稻种子的各活力指标均高于只进行分选时的活力指标,其中Ⅱ级和Ⅲ级种子的活力指标有明显的提高,且Ⅱ级种子的大部分活力指标较对照有显著提高(P﹤0.01 或 0.05),这也说明电晕场处理对低活力种子效果较好。组合处理不仅提高了水稻种子的活力,又提高了可用好种子的获选量,提高了分选效率,这对生产实际是十分有益的,电晕场及介电分选组合处理机的研制是十分有必要的。
关键词:水稻种子,电晕场,介电分选,种子活力

目 录
中 文 摘 要I
AbstractIII
1 引言 1
11 课题研究的目的及意义 1
12 生物物理效应在农业领域的应用 1
121 生物物理效应 1
122 电场种子生物效应的国内外研究现状 2
123 种子生物物理效应机理 5
13 本课题简介 6
131 研究内容 6
132 技术路线 7
14 本章小结 7
2 试验材料与试验方法 8
21 试验材料 8
22 试验方法 8
221 电晕场试验装置 8
222 电晕场处理试验平台的设计 9
223 发芽试验 11
224 种子阻抗和介电特性测量方法 12
225 电压波形及电晕电流测量方法 13
226 介电分选试验装置 14
23 本章小结 14
3 三种芒刺电极对水稻种子活力影响 16
31 三种芒刺电极对水稻种子活力影响的初探 16
311 试验设计与试验结果 16
312 三种芒刺电极处理后水稻种子电特性的变化 18
313 试验条件下三种芒刺电极处理效果不同原因的探讨 19
32 三种芒刺电极波形及电晕电流特性 22
33 三种芒刺电极对水稻种子活力影响的正交试验 24
331 圆弧形芒刺电极正交试验设计与试验结果 24
332 锯齿形芒刺电极正交试验设计与试验结果 26
333 针形芒刺电极正交试验设计与试验结果 28
334 三种芒刺电极最优条件的验证试验及规律综合 30
335 最优条件下对不同品种水稻种子活力的影响 32
34 水稻种子在最优条件处理后电特性的变化 33
35 电晕场处理多层种子 33
351 试验方法 33
352 电晕场处理多层种子试验结果 34
353 电晕场处理多层种子机理的讨论 36
36 电晕场处理水稻种子对发芽峰值的影响 37
37 电晕场对水稻种子酶活性的影响 38
38 本章小结 38
4 介电分选及电晕场介电分选组合处理对水稻种子活力的影响 40
41 介电分选对水稻种子活力的影响 40
411 介电分选试验方案 40
412 介电分选对水稻种子活力的影响 40
413 各级种子的分选重量及千粒重 42
414 介电分选对水稻种子发芽峰值的影响 42
415 介电分选对水稻种子的阻抗和介电特性的影响 43
42 电晕场与介电分选组合处理对水稻种子活力的影响 43
43 电晕场及介电分选组合处理机的初步设计 45
431 总体设计 45
432 电晕场处理机构 46
433 介电分选处理机构 46
434 淌板机构 47
44 本章小结 48
5 结论与建议 49
51 结论 49
52 创新点 50
53 建议 50
参考文献51
致谢56
攻读硕士学位期间发表的论文57