半試樣法測(cè)定結(jié)球白菜中凈種子的不確定度評(píng)定

任曉云

(德州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣與種業(yè)中心，山東 德州 253000)

農(nóng)業(yè)是國(guó)家的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本、最重要的生產(chǎn)資料，位于生產(chǎn)鏈條的最前端，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)和確保糧食安全的關(guān)鍵[1,2]。農(nóng)作物種業(yè)已明確為國(guó)家戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性核心產(chǎn)業(yè)，是促進(jìn)農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展、保障國(guó)家糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品有效供給的根本[3]。“確保國(guó)家糧食安全，把中國(guó)人的飯碗牢牢端在自己手中”要求我國(guó)農(nóng)作物種業(yè)必須實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展[4]；種業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是國(guó)家整體能夠?qū)崿F(xiàn)種業(yè)安全、糧食安全、農(nóng)村發(fā)展的重要途徑[5]。種子質(zhì)量決定糧食質(zhì)量，對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重要影響[6]；種子凈度分析是國(guó)家種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中4項(xiàng)強(qiáng)制性檢測(cè)指標(biāo)之一，將影響后續(xù)測(cè)定項(xiàng)目的準(zhǔn)確性[7]。

種子凈度的檢測(cè)結(jié)果反映出供檢樣品不同成分質(zhì)量百分率和混合物特性，進(jìn)而推斷出種子批的組成[8]。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)受到操作人員掌握凈度分析熟練程度等諸多不確定因素的影響，使得檢測(cè)結(jié)果與真值之間出現(xiàn)一定的誤差；為了更加客觀公正地表示分析結(jié)果，需要引入測(cè)量不確定度[9]。測(cè)量不確定度表征合理地賦予被測(cè)量值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)，代表檢測(cè)值的可信區(qū)間，是衡量實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)質(zhì)量的重要指標(biāo)[10]；本文通過(guò)合理地對(duì)種子凈度進(jìn)行評(píng)定不確定度，確保檢測(cè)結(jié)果的權(quán)威與公正，從而科學(xué)、準(zhǔn)確判定特定種子批的質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

凈度分析臺(tái)；鐘鼎式分樣器、橫格式分樣器；不同孔徑的套篩(包括振蕩器)、吹風(fēng)機(jī)、甜菜復(fù)胚種子采用的篩子規(guī)格；手持放大鏡；電子天平：感量為0.1g、0.01g、0.001g和0.1mg，德國(guó)Sartorius公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

重型混雜物的檢查；試驗(yàn)樣品的分取、分離；兩份半試樣分析[11]。

1.3 不確定度分析

1.3.1 數(shù)學(xué)模型的建立

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 3543.3-1995》，種子凈度P(%)按下列公式計(jì)算。

半試樣凈種子：

(1)

半試樣其他植物種子：

(2)

半試樣雜質(zhì)：

(3)

凈種子：

(4)

其他植物種子：

(5)

雜質(zhì)：

(6)

式中，M為送驗(yàn)樣品的重量，g；m為重型混雜物的質(zhì)量，g，且m1+m2=m；m1為重型混雜物中的其他植物種子質(zhì)量，g；m2為重型混雜物中的雜質(zhì)質(zhì)量，g；P為送驗(yàn)樣品的凈種子重量百分率，%；OS為送驗(yàn)樣品的其他植物種子重量百分率，%；I為送驗(yàn)樣品的雜質(zhì)重量百分率，%；m3為除去重型混雜物后的凈種子質(zhì)量，g；m4為除去重型混雜物后的其他植物種子質(zhì)量，g；m5為除去重型混雜物后的雜質(zhì)質(zhì)量，g；P半為半試樣凈種子重量百分率，%；OS半為半試樣其他植物種子重量百分率，%；I半為半試樣雜質(zhì)重量百分率，%。

1.3.2 不確定度來(lái)源分析及步驟

根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理建立數(shù)學(xué)模型找出不確定度來(lái)源：利用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)多次測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算后得到的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度；通過(guò)非統(tǒng)計(jì)方法得到的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，如稱量樣品過(guò)程中由天平引入的不確定度；合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，即當(dāng)檢測(cè)結(jié)果利用若干其他值計(jì)算得到時(shí)，由其方差和協(xié)方差計(jì)算出的不確定度；確定包含因子，計(jì)算擴(kuò)展不確定度[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 由數(shù)學(xué)模型得到的數(shù)據(jù)

針對(duì)在種子凈度分析的實(shí)際操作中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，如分樣達(dá)不到要求、不同感量天平使用不當(dāng)、凈種子區(qū)分、雜質(zhì)揀除不凈、數(shù)據(jù)處理等，本文設(shè)計(jì)了不同檢測(cè)人員進(jìn)行多對(duì)半試樣凈度檢測(cè)，通過(guò)分析各個(gè)步驟的不確定度，進(jìn)而了解不確定度的主要來(lái)源，通過(guò)控制操作來(lái)確保檢測(cè)結(jié)果的置信度。

按照GB/T 3543.3-1995中半試樣分析要求，不同檢測(cè)人員檢測(cè)結(jié)球甘藍(lán)種子不同試樣中的參數(shù)，即試樣重、重型混雜物以及半試樣中的凈種子、其他植物種子和雜質(zhì)；數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 基于結(jié)球白菜種子凈度的不同檢測(cè)人員檢測(cè)半試樣結(jié)果

基于表1的檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)學(xué)模型計(jì)算出凈種子、其他植物種子和雜質(zhì)的含量以及半試樣中各成分的差距，數(shù)據(jù)如表2所示。半試樣各成分的差距、(P+OS+I)%滿足GB/T 3543.3-1995要求，說(shuō)明各檢測(cè)數(shù)據(jù)可以通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)測(cè)量不確定度。

表2 基于表1的檢測(cè)數(shù)據(jù)利用數(shù)學(xué)模型計(jì)算出結(jié)球甘藍(lán)

2.2 檢測(cè)結(jié)球白菜種子凈度的A類不確定評(píng)定

本文采用多人多對(duì)半試樣檢測(cè)結(jié)球白菜種子的凈度，在利用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)多次測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算得到的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度前，首先通過(guò)F檢驗(yàn)2名檢測(cè)人員的分析結(jié)果是否顯著，是否可以運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算平均值和A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度[13]。

表3 運(yùn)用F檢驗(yàn)多組多對(duì)半試樣凈度結(jié)果是否顯著

運(yùn)用F雙尾檢驗(yàn)，分別計(jì)算出2名檢測(cè)人員的方差：

查F臨界值表可知，F(xiàn)0.05,3,3=9.28，F(xiàn)

表4 半試樣凈種子重復(fù)性測(cè)定結(jié)果

多組多對(duì)半試樣凈種子的A類不確定度uA可按照下列公式計(jì)算：

2.3 稱量過(guò)程中由天平引入的B類不確定度

2.3.1 電子天平在測(cè)量半試樣凈種子過(guò)程中引入的B類不確定度

(7)

(8)

(9)

(10)

在測(cè)量半試樣凈種子過(guò)程中，結(jié)合數(shù)學(xué)模型(1)推導(dǎo)出半試樣凈種子中由電子天平引入的B類不確定度公式(11)：

(11)

(12)

將表1中的檢測(cè)數(shù)據(jù)和表5中相對(duì)應(yīng)電子天平的B類不確定度代入式(12)中，可以得到半試樣凈種子由電子天平引入的B類不確定度，數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 檢測(cè)半試樣凈種子過(guò)程中由電子天平引入的B類不確定度

(13)

2.3.2 全試樣凈種子的B類不確定度評(píng)定

(14)

將檢測(cè)數(shù)據(jù)、電子天平參數(shù)及按照數(shù)學(xué)模型得到的數(shù)據(jù)匯總整理代入式(14)中，可得到全試樣凈種子的B類不確定度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如表7所示。

表7 全試樣凈種子的B類不確定度評(píng)定

2.3.3 全試樣凈種子的B類合成不確定度評(píng)定

2.4 測(cè)量結(jié)球白菜凈種子的合成不確定度

A類和B類的分類目的只是指出評(píng)定不確定度分量的2種不同方法，并且只是為了討論的方便，這種分類不是指這2類分量本身性質(zhì)上有差別。2類評(píng)定都基于概率分布，并且由2類評(píng)定得到的不確定度分量都是用方差或標(biāo)準(zhǔn)差定量表示。

2.5 測(cè)量結(jié)球白菜凈種子的擴(kuò)展不確定度

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(P)可以廣泛用于表示測(cè)量結(jié)果的不確定度，但涉及健康和安全時(shí)，通常有必要提供不確定度度量，也就是給出測(cè)量結(jié)果值的區(qū)間，并期望該區(qū)間包含了能合理賦予被測(cè)量值分布的大部分，引入擴(kuò)展不確定度U。

擴(kuò)展不確定度U由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(P)乘以包含因子k得到U=kuc(P)；賦予了被測(cè)量值的置信區(qū)間和置信水平。當(dāng)取包含因子k=2，對(duì)應(yīng)的置信概率為95%[17]，計(jì)算結(jié)球白菜凈種子的擴(kuò)展不確定度U=2×uc(P)=2×0.002562≈0.51%。

結(jié)果顯示，用GB/T 3543.3-1995半試樣法測(cè)量結(jié)球白菜凈種子的結(jié)果為(86.6±0.5)%，k=2。

3 討論

本文實(shí)驗(yàn)采用GB/T 3543.3-1995半試樣法測(cè)量結(jié)球白菜的凈種子，通過(guò)對(duì)多人員多組試樣測(cè)量的A類不確定度和電子天平引入的B類不確定度進(jìn)行綜合評(píng)定。結(jié)果表明，在樣品稱量時(shí)由電子天平引入的B類不確定度僅占1.6%；主要來(lái)源于多次測(cè)量的A類不確定度。凈度分析關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)人員必須熟悉種子知識(shí)，熟悉凈種子定義；提高實(shí)驗(yàn)人員鑒別凈種子、其他植物種子和雜質(zhì)的能力是減少測(cè)量結(jié)果不確定度的關(guān)鍵，才能保證結(jié)果真實(shí)和準(zhǔn)確。