一种用于辣椒杂交育种的授粉装置及其使用方法

1.本发明属于辣椒杂交育种领域，具体地说是一种用于辣椒杂交育种的授粉装置及其使用方法。


背景技术：

2.辣椒是一种很不错的调味品和鲜菜，含有多种营养物质，具有芳香的辛辣味，可促进食欲。辣椒是典型的雌雄同株，自授粉的植物，现有的辣椒杂交育种多采用人工授粉、昆虫授粉和风力授粉，其中人工授粉的具体步骤如下：
3.对辣椒人工授粉，首先可用授粉笔或棉签轻轻蘸取雄花的花粉，然后再涂抹到雌花的花蕊上；也可以用竹签将花粉刮下来，底下用纸接着，之后将带有花粉的纸张在雌花上面反复的涂抹，这样也可以实现人工授粉；
4.昆虫授粉的具体步骤如下：
5.辣椒进行授粉，可以放一点蜜蜂，借助昆虫的力量，利用昆虫完成授粉的工作，实现辣椒结果。但这种方式操作比较复杂，不容易进行。
6.风力授粉的具体步骤如下：
7.对于种植在室外的辣椒而言，可以借助风力来授粉，微风轻轻吹过，就能将雄花上的花粉吹到雌花上，从而实现授粉
8.但是，通过人工授粉需要消耗大量的人力，且工作效率较低，且通过昆虫授粉和风力授粉具有不确定性，不能保证花粉能够以良好的覆盖在花蕊上，因此为了解决工作效率较低和保证授粉效率的前提下进行授粉，因此可以通过授粉装置对需要机械能辣椒杂交育种进行授粉。花粉在授粉装置内储备时需要保证其低温、干燥、避光，否则会导致会降低花粉的授粉成功率以及缩短了花粉的使用期，从而急需一种用于辣椒杂交育种的具有冷藏功能的授粉装置。
9.综上，因此本发明提供了一种用于辣椒杂交育种的授粉装置及其使用方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

10.为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于辣椒杂交育种的授粉装置及其使用方法，以解决现有技术中通过人工授粉需要消耗大量的人力，且工作效率较低，且通过昆虫授粉和风力授粉具有不确定性，不能保证花粉能够以良好的覆盖在花蕊上，因此为了解决工作效率较低和保证授粉效率的前提下进行授粉等问题。
11.一种用于辣椒杂交育种的授粉装置及其使用方法，包括：授粉箱、箱盖、进料口和密封盖，所述授粉箱顶部通过螺栓连接有箱盖，所述箱盖顶部连通有进料口，所述进料口顶部螺纹连接有密封盖，所述授粉箱一侧贯穿连接有授粉管，通过授粉管可以抽取花粉，所述授粉管一端连通有授粉器，通过授粉器可以将花粉喷洒至花蕊上进行授粉，所述授粉器上安装有按压器，所述授粉箱上连接有背带，通过背带可以使授粉人员将授粉装置背在背上，
由此方便进行随时作业；
12.所述授粉箱底部连接有散热网，所述散热网上安装有散热风扇组件，所述散热风扇组件顶部连接有导冷片，且导冷片的尺寸为4.5*6*1cm，所述导冷片顶部连接有制冷片，所述制冷片顶部连接有散热片，所述散热片顶部连接有冷藏风扇组件，所述散热片顶部连接有连接杆，且散热风扇组件、导冷片、制冷片、散热片和冷藏风扇组件之间构成电子半导体制冷设备，且该电子半导体制冷设备型号是ozsdzzlq，并且负载最大60w电流最大5a；
13.所述连接杆顶端连接有透风网，所述透风网连接在授粉箱内部，所述透风网与授粉箱之间连接有冷藏箱，所述授粉管穿过授粉箱连通在冷藏箱一侧，且冷藏箱为铝制材料。
14.优选的，授粉箱侧面安装有控温仪，且控温仪与电子半导体制冷设备之间构成电性连接，并且所述授粉箱侧面安装有供电器，且控温仪与供电器之间构成电性连接，并且供电器为12v，所述授粉箱内侧壁安装有制冷供电蓄电池，且制冷供电蓄电池与电子半导体制冷设备之间构成电性连接。
15.优选的，所述散热风扇组件与冷藏风扇组件分别通过风扇和风扇罩组成，且散热风扇组件的尺寸为4*4*4cm，并且冷藏风扇组件的尺寸为8*8*2.5cm。
16.优选的，所述控温仪的控温精度为0.1℃，且控温仪的测温探头为ntc10k/b3950探头，并且控温仪的输出类型为2路直接输出或2路继电器输出。
17.优选的，所述授粉箱一侧设置有收卷盘，所述授粉管缠绕在收卷盘上，所述收卷盘侧面连接有旋转杆，所述旋转杆穿过授粉箱并延伸至内部，所述旋转杆一端固定连接有第一齿轮；
18.所述第一齿轮一侧啮合连接有第二齿轮，所述授粉箱内侧壁安装有正反转马达，所述正反转马达的输出端固定连接有第二齿轮，且正反转马达上安装有正反转马达控制器。
19.优选的，所述授粉箱内侧壁连接有圆环盘，所述圆环盘内部开设有旋转槽，所述旋转槽内部滑动连接有旋转块，所述旋转块一侧连接有连接盘，所述连接盘连接在旋转杆一侧，且连接盘的最大直径与圆环盘的最大直径尺寸相同。
20.优选的，所述授粉箱内部嵌合有筛网，且筛网具有100～120目，所述筛网通过螺栓连接在冷藏箱顶部，所述筛网底部安装有驱动马达，且驱动马达上安装有驱动马达控制器，所述驱动马达的输出端固定连接有搅拌杆，所述搅拌杆一侧连接有混合叶，且驱动马达、搅拌杆和混合叶之间构成搅拌装置。
21.优选的，包括以下步骤：
22.步骤一：采取用于辣椒杂交育种的花粉，应在每天早上6～8时进行挑选父本植株上将要开放的花蕾(花冠自前端稍裂)，或刚开放而花药未裂开的花蕾，然后取出花药可用镊子或是徒手取出花药，并将花药放在光滑的白纸上，然后将白纸放在干燥的地方干燥，花药纵裂即可，以备使用；
23.步骤二：将花粉通过进料口投掷进授粉箱内，当花粉经过筛网时会通过孔目进行筛分，将采集到的花粉中的杂质预留在筛网顶部，并使复合尺寸的花粉颗粒掉入冷藏箱内部，其中，在授粉开始前，必须对父本的不纯株去杂，彻底拔除杂株；
24.步骤三：纯花粉和增量剂之间以1:3的比例通过搅拌装置进行充分的拌匀混合；
25.步骤四：通过控温仪控制电子半导体制冷设备进行工作，通过电子半导体制冷设
备可以调配冷藏箱内部的温度，使花粉可以放在低温、干燥、避光的地方，尽量保证花粉的生命力，延长花粉的有效使用期；
26.步骤五：所授辣椒杂交育种的盛花初期，上午10点至下午4点以前花心柱头上有分泌粘液为最佳授粉期，授粉的最佳时间：在所栽品种的盛花期，温室揭苫后上午11时之间进行为宜；
27.步骤五：控制按压器可以通过授粉管抽取冷藏箱内部的花粉，然后使花粉沿授粉器喷洒至辣椒杂交育种的雌性花蕊上。
28.优选的，根据步骤五所述新授花粉的转换概率(p)，其计算公式如下：
[0029][0030]
公式(一)中转换概率p的取值范围为[0.2，0.9]，f
max，t
和f
min，t
分别为第t代种群中最小适应值和最大适应值，f
i，t
为当前个体适应值，n-iter为最大迭代次数，t为当前迭代次数，p
min
是参数p的最小值，p
max
是参数p的最大值，在进化初期p的值较大，算法侧重于全局搜索，扩大算法搜索范围，使种群中的个体更靠近最优解，随着进化的深入，ppp的值越来越小，使算法倾向局部精细化搜索，有利于算法找到转换概率的最优值。
[0031]
优选的，根据步骤五所述通过融入带惯性权重的思想对fpa算法的全局授粉方式进行改进，具体公式如下：
[0032][0033]
公式(二)中的rand∈[0，1]是服从均匀分布的随机数；i1、i2、i3、i4分别是从当前种群中随机选取的5个不同个体的下标；分别是第t+1代、第t代的解；γ是控制步长的缩放因子；l是对应于花粉传播者的l
é
vy飞行随机搜索步长；λ＝3/2。
[0034]
其中，根据公式(二)中θ和ω的计算公式分别为：
[0035][0036][0037]
公式(三)、(四)可知，在算法的进化初期，变量t的值较小，则惯性权重ω的取值较小对种群的扰动性较弱；当算法进入进化后期，变量t的值越来越大，惯性权重ω的值越来越大，对种群的扰动性较强，有利于增加种群的多样性，以增强算法的全局优化能力。式(四)中的系数0.01，是经过大量实验获得的经验值。带惯性权重的新全局授粉方式，在保留
l
é
vy飞行机制的同时利用了两组随机个体的差异矢量，增加了算法的扰动性和算法在多维空间的探索能力。在进化后期，全局授粉部分采用带惯性权重的搜索机制，增加种群个体的多样性，有效避免算法早熟，提高算法优化性能。
[0038]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0039]
1、本发明通过控温仪可以控制供电器对电子半导体制冷设备进行供电，且可以调节电子半导体制冷设备在-40～100c的温度进行工作，其中控温仪的测温精度在+0.1℃内(刷新频率0.5s)，当电子半导体制冷设备通过把一个n型和p型半导体离子用金属连接片焊接而成一个电偶对，当直流电流从n极流向p极时，上面产生吸热现象，这时控制冷藏风扇组件和散热风扇组件进行转动，此端称冷藏风扇组件为冷端而下面散热风扇组件产生放热现象，此端称为热端。由于一个电偶产生热效应较小，电子半导体制冷设备制冷一一吸热和放热是由载流子流过结点，由势能的变化而引起的能量传递，从而可以使其释放制冷效果，并将制冷效果传递至冷藏箱内部，使冷藏箱保持在一端低温状态下，从而可以起到对花粉形成一个低温、干燥、避光的贮藏环境，以便于对授粉装置延长对花粉的贮藏时间。
[0040]
2、本发明将授粉管一部分先缠绕在收卷盘上，之后通过正反转马达可以控制第二齿轮与第一齿轮进行啮合运动，这时第一齿轮会带动旋转杆进行转动，旋转杆会带动收卷盘进行旋转，当收卷盘顺时针旋转时会带动授粉管沿其进行缠绕收卷，反之，当收卷盘逆时针旋转时会带动授粉管沿其下放，从而便于在使用过程中自动调配授粉管的长度，且在不使用设备工作时也便于对授粉管进行收纳。
[0041]
3、本发明通过筛网可以对投放进授粉箱内部的花粉进行筛分，符合筛选尺寸要求的花粉可以沿筛孔掉入冷藏箱内部，并且可以将花粉内携带的大颗粒物或者杂物可以留在筛网表面，其中，通过搅拌装置可以将筛分后的纯花粉将增量剂之间进行混合均匀，从而可以防止花粉颗粒较大将授粉器堵塞的同时可以提高花粉与增量剂的混合效果，以此提高授粉的效率和授粉的纯度。
附图说明
[0042]
图1是本发明结构主视示意图；
[0043]
图2是本发明结构侧视示意图；
[0044]
图3是本发明结构第一齿轮和第二齿轮侧视示意图；
[0045]
图4是本发明结构背带示意图；
[0046]
图5是本发明结构电子半导体制冷设备示意图；
[0047]
图6是本发明结构图1中a处放大示意图；
[0048]
图7是本发明结构控温仪内部电路示意图；
[0049]
图8是本发明步骤示意图。
[0050]
图中：1、授粉箱；2、箱盖；3、进料口；4、密封盖；5、授粉管；6、授粉器；7、按压器；8、散热网；9、散热风扇组件；10、导冷片；11、制冷片；12、散热片；13、冷藏风扇组件；14、连接杆；15、控温仪；16、供电器；17、制冷供电蓄电池；18、透风网；19、冷藏箱；20、收卷盘；21、旋转杆；22、第一齿轮；23、第二齿轮；24、正反转马达；25、圆环盘；26、旋转槽；27、旋转块；28、连接盘；29、筛网；30、驱动马达；31、搅拌杆；32、混合叶；33、背带。
具体实施方式
[0051]
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0052]
如图1-8所示，本发明提供一种用于辣椒杂交育种的授粉装置及其使用方法，包括：授粉箱1、箱盖2、进料口3和密封盖4，授粉箱1顶部通过螺栓连接有箱盖2，箱盖2顶部连通有进料口3，进料口3顶部螺纹连接有密封盖4，授粉箱1一侧贯穿连接有授粉管5，通过授粉管5可以抽取花粉，授粉管5一端连通有授粉器6，通过授粉器6可以将花粉喷洒至花蕊上进行授粉，授粉器6上安装有按压器7，授粉箱1上连接有背带33，通过背带33可以使授粉人员将授粉装置背在背上，由此方便进行随时作业。
[0053]
请参考图1、图2、图5、图7，授粉箱1底部连接有散热网8，散热网8上安装有散热风扇组件9，散热风扇组件9顶部连接有导冷片10，且导冷片10的尺寸为4.5*6*1cm，导冷片10顶部连接有制冷片11，制冷片11顶部连接有散热片12，散热片12顶部连接有冷藏风扇组件13，散热片12顶部连接有连接杆14，且散热风扇组件9、导冷片10、制冷片11、散热片12和冷藏风扇组件13之间构成电子半导体制冷设备，且该电子半导体制冷设备型号是ozsdzzlq，并且负载最大60w电流最大5a；连接杆14顶端连接有透风网18，透风网18连接在授粉箱1内部，透风网18与授粉箱1之间连接有冷藏箱19，授粉管5穿过授粉箱1连通在冷藏箱19一侧，且冷藏箱19为铝制材料。授粉箱1侧面安装有控温仪15，且控温仪15与电子半导体制冷设备之间构成电性连接，并且授粉箱1侧面安装有供电器16，且控温仪15与供电器16之间构成电性连接，并且供电器16为12v，授粉箱1内侧壁安装有制冷供电蓄电池17，且制冷供电蓄电池17与电子半导体制冷设备之间构成电性连接。散热风扇组件9与冷藏风扇组件13分别通过风扇和风扇罩组成，且散热风扇组件9的尺寸为4*4*4cm，并且冷藏风扇组件13的尺寸为8*8*2.5cm。控温仪15的控温精度为0.1℃，且控温仪15的测温探头为ntc10k/b3950探头，并且控温仪15的输出类型为2路直接输出或2路继电器输出。电子半导体制冷设备制冷一一吸热和放热是由载流子流过结点，由势能的变化而引起的能量传递，从而可以使其释放制冷效果，并将制冷效果传递至冷藏箱19内部，使冷藏箱19保持在一端低温状态下，从而可以起到对花粉形成一个低温、干燥、避光的贮藏环境，以便于对授粉装置延长对花粉的贮藏时间。
[0054]
请参考图1、图2、图3、图4、图6，授粉箱1一侧设置有收卷盘20，授粉管5缠绕在收卷盘20上，收卷盘20侧面连接有旋转杆21，旋转杆21穿过授粉箱1并延伸至内部，旋转杆21一端固定连接有第一齿轮22；第一齿轮22一侧啮合连接有第二齿轮23，授粉箱1内侧壁安装有正反转马达24，正反转马达24的输出端固定连接有第二齿轮23，且正反转马达24上安装有正反转马达控制器。授粉箱1内侧壁连接有圆环盘25，圆环盘25内部开设有旋转槽26，旋转槽26内部滑动连接有旋转块27，旋转块27一侧连接有连接盘28，连接盘28连接在旋转杆21一侧，且连接盘28的最大直径与圆环盘25的最大直径尺寸相同。当收卷盘20顺时针旋转时会带动授粉管5沿其进行缠绕收卷，反之，当收卷盘20逆时针旋转时会带动授粉管5沿其下放，从而便于在使用过程中自动调配授粉管5的长度，且在不使用设备工作时也便于对授粉管5进行收纳。
[0055]
请参考图1、图3，授粉箱1内部嵌合有筛网29，且筛网29具有100～120目，筛网29通过螺栓连接在冷藏箱19顶部，筛网29底部安装有驱动马达30，且驱动马达30上安装有驱动马达控制器，驱动马达30的输出端固定连接有搅拌杆31，搅拌杆31一侧连接有混合叶32，且
驱动马达30、搅拌杆31和混合叶32之间构成搅拌装置。通过筛网29可以对投放进授粉箱1内部的花粉进行筛分，且通过搅拌装置可以将筛分后的纯花粉将增量剂之间进行混合均匀，从而可以防止花粉颗粒较大将授粉器6堵塞的同时可以提高花粉与增量剂的混合效果，以此提高授粉的效率和授粉的纯度。
[0056]
请参考图8，包括以下步骤：步骤一：采取用于辣椒杂交育种的花粉，应在每天早上6～8时进行挑选父本植株上将要开放的花蕾(花冠自前端稍裂)，或刚开放而花药未裂开的花蕾，然后取出花药可用镊子或是徒手取出花药，并将花药放在光滑的白纸上，然后将白纸放在干燥的地方干燥，花药纵裂即可，以备使用；步骤二：将花粉通过进料口3投掷进授粉箱1内，当花粉经过筛网29时会通过孔目进行筛分，将采集到的花粉中的杂质预留在筛网29顶部，并使复合尺寸的花粉颗粒掉入冷藏箱19内部，其中，在授粉开始前，必须对父本的不纯株去杂，彻底拔除杂株；步骤(三)：纯花粉和增量剂之间以1:3的比例通过搅拌装置进行充分的拌匀混合；步骤(四)：通过控温仪15控制电子半导体制冷设备进行工作，通过电子半导体制冷设备可以调配冷藏箱19内部的温度，使花粉可以放在低温、干燥、避光的地方，尽量保证花粉的生命力，延长花粉的有效使用期；步骤五：所授辣椒杂交育种的盛花初期，上午10点至下午4点以前花心柱头上有分泌粘液为最佳授粉期，授粉的最佳时间：在所栽品种的盛花期，温室揭苫后上午11时之间进行为宜；步骤五：控制按压器7可以通过授粉管5抽取冷藏箱19内部的花粉，然后使花粉沿授粉器6喷洒至辣椒杂交育种的雌性花蕊上。
[0057]
根据步骤五新授花粉的转换概率p，其计算公式如下：
[0058][0059]
公式(一)中转换概率p的取值范围为[0.2，0.9]，f
max，t
和f
min，t
分别为第t代种群中最小适应值和最大适应值，f
i，t
为当前个体适应值，n-iter为最大迭代次数，t为当前迭代次数，p
min
是参数p的最小值，p
max
是参数p的最大值，在进化初期p的值较大，算法侧重于全局搜索，扩大算法搜索范围，使种群中的个体更靠近最优解，随着进化的深入，ppp的值越来越小，使算法倾向局部精细化搜索，有利于算法找到转换概率的最优值。
[0060]
根据步骤五通过融入带惯性权重的思想对fpa算法的全局授粉方式进行改进，具体公式如下：
[0061][0062]
公式(二)中的rand∈[0，1]是服从均匀分布的随机数；i1、i2、i3、i4分别是从当前种群中随机选取的5个不同个体的下标；分别是第t+1代、第t代的解；γ是控制步长的缩放因子；l是对应于花粉传播者的l
é
vy飞行随机搜索步长；λ＝3/2。
[0063]
其中，根据公式(二)中θ和ω的计算公式分别为：
[0064][0065][0066]
公式(三)、(四)可知，在算法的进化初期，变量t的值较小，则惯性权重ω的取值较小对种群的扰动性较弱；当算法进入进化后期，变量t的值越来越大，惯性权重ω的值越来越大，对种群的扰动性较强，有利于增加种群的多样性，以增强算法的全局优化能力。式(四)中的系数0.01，是经过大量实验获得的经验值。带惯性权重的新全局授粉方式，在保留l
é
vy飞行机制的同时利用了两组随机个体的差异矢量，增加了算法的扰动性和算法在多维空间的探索能力。在进化后期，全局授粉部分采用带惯性权重的搜索机制，增加种群个体的多样性，有效避免算法早熟，提高算法优化性能。
[0067]
具体工作原理：如图1-8所示，在使用该用于辣椒杂交育种的授粉装置及其使用方法时，首先，将筛网29通过螺栓安装在冷藏箱19顶部，这时将采集抽取后的花粉投递至授粉箱1内部，花粉会先经过筛网29的筛孔进行筛分，将辣椒杂交育种的花粉中含有的大颗粒物和杂质留在筛网29表面，符合要求的辣椒杂交育种的花粉会沿筛孔掉落至冷藏箱19内部，再将筛网29拆卸下来，将其上方的杂质进行清除，由此可以防止大颗粒物将授粉管5和授粉器6堵塞，导致授粉器6喷洒不出来花粉；然后将箱盖2通过螺栓安装在授粉箱1顶部，这时授粉箱1内部会形成一个密闭的环境，并将增量剂通过进料口3倒入授粉箱1内部，此时通过驱动马达控制器可启动驱动马达30进行工作，驱动马达30的输出端会带动搅拌杆31转动，搅拌杆31转动时会带动混合叶32进行旋转，混合叶32转动时会带动辣椒杂交育种的花粉和增量剂进行充分混合，从而可以避免由于辣椒杂交育种的花粉和增量剂混合不均匀导致授粉成功率降低；接着，通过控温仪15可以控制供电器16对电子半导体制冷设备进行供电，且可以调节电子半导体制冷设备在-40～100c的温度进行工作，其中控温仪15的测温精度在+0.1℃内(刷新频率0.5s)，当电子半导体制冷设备通过把一个n型和p型半导体离子用金属连接片焊接而成一个电偶对，当直流电流从n极流向p极时，上面产生吸热现象，这时控制冷藏风扇组件13和散热风扇组件9进行转动，此端称冷藏风扇组件13为冷端而下面散热风扇组件9产生放热现象，此端称为热端。由于一个电偶产生热效应较小，电子半导体制冷设备制冷一一吸热和放热是由载流子流过结点，由势能的变化而引起的能量传递，从而可以使其释放制冷效果，并将制冷效果传递至冷藏箱19内部，使冷藏箱19保持在一端低温状态下，从而可以起到对花粉形成一个低温、干燥、避光的贮藏环境，以便于对授粉装置延长对花粉的贮藏时间；最后，通过按压器7可以使授粉管5内部形成压力，由此抽取冷藏箱19内部的花粉，并将花粉输送至授粉器6内部，通过授粉器6可以对辣椒杂交育种的花蕊进行授粉作业，这时可以通过正反转马达控制器可以控制正反转马达24进行工作，正反转马达24可以带动第二齿轮23进行旋转，第二齿轮23转动时会与第一齿轮22进行啮合，此时第一齿轮22会带动旋转杆21穿过授粉箱1带动收卷盘20转动，其中当收卷盘20逆时针旋转时会带动授粉管5沿其下放，从而便于在使用过程中自动调配授粉管5的长度，且在不使用设备工作时也便于对授粉管5进行收纳，这就是该用于辣椒杂交育种的授粉装置及其使用方法的特点。
[0068]
本发明的实施方式是为了示例和描述起见而给出的，尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。