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    光電色選機在水稻種子加工線上的應用

    2024-12-31 00:00:00朱曉燕王曉東殷琴徐平
    鄉(xiāng)村科技 2024年9期
    關鍵詞:發(fā)芽率

    摘 要:將光電色選機應用于水稻種子加工線,對光選前后種子發(fā)芽率、死種子率等指標進行檢測分析,得出光選后的種子發(fā)芽率明顯提高,死種子率顯著降低,種子批質量有所提升的結論。研究結果證明:光電色選機應用于種子加工線上具有一定的可行性。

    關鍵詞:光選;發(fā)芽率;死種子率;光電色選機

    中圖分類號:S226.5 文獻標志碼:B 文章編號:1674-7909(2024)9-135-5

    DOI:10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.09.031

    0 引言

    水稻在生長季節(jié)遇到惡劣的天氣,不僅影響產量,更重要的是嚴重影響種子生活力。特別是,水稻灌漿后期遭遇連續(xù)陰雨天氣,容易形成穗發(fā)芽。江蘇省里下河地區(qū)10月中下旬往往是陰雨連綿天氣,導致該地區(qū)成熟較早的水稻品種穗發(fā)芽嚴重,造成種子黃粒、黑粒、粉化粒比例加重,嚴重影響種子品質[1]。面對這樣的現實困境,如何確保種子的數量和品質,從而有效規(guī)避經營風險,是該地區(qū)眾多種子企業(yè)迫切需要解決的難題。對此,傳統的精選加工模式只能剔除部分空癟粒,而目前光電色選機在糧食、農副產品加工中的應用發(fā)展較快,特別是在大米加工分級中的應用日趨成熟,能夠精準剔除大米中的淺黃、腹白、微小病斑等微色差雜質[2]。光電色選設備根據色選識別的原理,剔除稻谷中的不合格粒,從而提高種子批品質,使其達到國家質量規(guī)定標準,具有一定的現實可行性。2021—2024年,筆者團隊采用光電色選機對5個水稻品種的不合格種子批進行了光選試驗,為光電色選機在水稻種子加工流水線上的應用提供了數據支持。

    1 材料與方法

    1.1 試驗材料

    供試水稻品種:武育粳528、泰香粳1402、淮稻5號、鎮(zhèn)糯20、南粳5718。供試設備:美亞牌臻系列雜糧色選機(型號:6SXZ-600CG2/600mCS2)、RTOP-B智能人工氣候箱。

    1.2 試驗方法

    在種子加工流水線末端增加設置美亞牌臻系列雜糧色選機,依托光學設備,增加一輪種子品質剔選流程。該色選機結構主要包括光源、光學鏡頭、檢測傳感器、控制電路和剔選裝置等部分。其工作原理是通過光學鏡頭將稻谷投影到檢測傳感器上,傳感器根據稻谷顏色、形狀、紋理等特征進行識別和分類[3]。當稻谷顏色、形狀、紋理等特征與標準不符時,傳感器會即時發(fā)出信號,控制電路接收信號后,通過剔選裝置將黑米、黃米、紅米、粉化米(胚萌動)及其他雜色米等不合格稻谷分選出來。同時,該款色選機還輔配紅外精選設備,采用了高分辨率CCD傳感器、高清鏡頭,具有選別精度高、效率高等特點。

    1.3 試驗設計和過程

    此試驗在江蘇姜豐種業(yè)加工中心進行。對供試的種子先進行常規(guī)精選加工,選擇2.0 mm篩片,經風篩選、比重選等流程達到一定的凈度,將精選后的種子按900 kg為一個批次用囤包裝載,逐包取樣進行發(fā)芽試驗。送檢的樣品種子經充分混合后,用數種設備或手工隨機數取400粒,以100粒為1個重復,試驗為4個重復,投入4個發(fā)芽盒中,加水浸泡(需24 h)后放入智能人工氣候箱(箱溫設置30 ℃恒溫,光照模式設置為白天16 h,夜晚8 h)。發(fā)芽試驗嚴格按照《農作物種子檢驗規(guī)程 發(fā)芽試驗》(GB/T 3543.4—1995)進行[4],根據試驗結束記錄的結果計算種子批初始發(fā)芽率。對初始發(fā)芽率檢測不合格的種子批進行區(qū)間劃分,大致按發(fā)芽率劃分為3個區(qū)間(分別為80%~84%、75%~79%、lt;75%);對各個區(qū)間的種子批分別進行光選處理,再對處理后的種子按900 kg一個批次扦樣進行實驗室發(fā)芽率檢測;試驗過程嚴格按照初始發(fā)芽率檢測方式進行,試驗結束記錄結果形成種子批最終發(fā)芽率。最后,將此檢測結果與相對應的未經處理的種子批初始發(fā)芽率(CK)進行對比。

    1.4 統計指標及方法

    統計指標包括發(fā)芽率、死種子率。

    發(fā)芽率計算公式見式(1)。

    發(fā)芽率(%)[=正常幼苗數量100]×100%""nbsp;""""""""""" (1)

    死種子率計算公式見式(2)。

    死種子率(%)=[死種子數量100]×100%""""""""""""""" (2)

    加權平均法計算公式見式(3)。

    [x=x1f2+x2f2+χ3f3+…+Xkfkn],其中f1+f2+f3+…+fk=n"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" (3)

    式(3)中:[x]表示平均發(fā)芽率或平均死種子率;x表示發(fā)芽率或死種子率;f為發(fā)芽率樣品個數;n為樣品總個數。

    試驗所得數據采用Excel 2003軟件整理。

    2 結果與分析

    2.1 武育粳528光選后與光選前發(fā)芽率的變化

    由表1的試驗數據可得以下結論。①種子在經過光選識別剔除后發(fā)芽率可提高7.4個百分點(加權平均)。②初始發(fā)芽率越高,光選后發(fā)芽率越高,發(fā)芽率達標率越高。光選前初始發(fā)芽率為80%~84%的種子通過光選后達標率達76%,光選前初始發(fā)芽率為75%~79%的種子通過光選后達標率達47%,初始發(fā)芽率為64%~74%的種子通過光選后達標率幾乎為0%。③光選后發(fā)芽率顯著提高,主要是死種子率顯著降低,這部分死種子就是粉化粒(胚萌動)、黃米粒和病粒(黑米)。④初始發(fā)芽率越低,剔除的死種子越多。初始發(fā)芽率為80%~84%的種子,光選后死種子率平均下降5個百分點;初始發(fā)芽率為75%~79%的種子,光選后死種子率平均下降8個百分點;初始發(fā)芽率為64%~74%的種子,光選后死種子率平均下降9個百分點。

    2.2 淮稻5號光選后的結果

    淮稻5號光選28個樣品,發(fā)芽率無顯著提高效果,如表2所示。經剝糙檢測,發(fā)現該品種米色與穗發(fā)芽的粉化粒色差較小,相關結果應與品種成熟度和穗發(fā)芽程度有關,光選設備難以精準識別剔除。

    2.3 鎮(zhèn)糯20光選后的結果

    鎮(zhèn)糯20光選9個樣品,發(fā)芽率無顯著提高效果,如表3所示。通過二、三次光選試驗,均無顯著提高效果。經分析,應與糯性米粒的乳白色與粉化粒(胚萌動)色澤區(qū)別較小有關。

    2.4 優(yōu)質食味粳稻品種光選后的效果

    由表4至表7可見:武育粳528、泰香粳1402、南粳5718等品種光選前初始發(fā)芽試驗中死種子率在15%以下的光選后都能顯著提高發(fā)芽率,并將死種子率下降到10%以下。

    3 光選設備在稻麥種加工線上的應用前景

    試驗證明,光選設備可以在以下情境中,為種子加工提供技術支撐。

    3.1 受災輕微的搶救措施

    水稻種子收獲前受災程度輕微,常規(guī)精選加工后種子批初始發(fā)芽試驗死種子率在15%以下的,有必要通過光選剔除部分死種子,將死種子率降低到10%以下。試驗表明,采用該措施,優(yōu)質食味粳稻的發(fā)芽率均能達標。若受災程度較重(死種子率超過15%),則光選損耗過大,效果并不明顯,不建議進行光選處理。

    3.2 糯性品種品質提升的局限性

    糯性米粒呈乳白色,與粉化粒(胚萌動)相似,光選機難以識別。光選可以剔除病粒(黑米)、黃米、紅米等雜色粒,從而提高種子品質,但不能剔除粉化粒(胚萌動)。因此,如果糯性水稻品種的種子初始發(fā)芽率不達標,則不必再采取光選處理措施。相關試驗同時證明,不合格種子與標準種子的顏色、形狀、紋理等特征差異越大,越易被分選出來,種子品質提升的可能性越大;反之,則種子品質提升的空間不大。

    3.3 水稻自生稻的有效控制

    自生稻的篩查是水稻田檢的重要項目,以往只能通過田間去雜的方式解決,耗費大量人力、物力,效果有時還不理想,嚴重田塊的種子只能進行報廢處理。水稻自生稻的特點為籽粒細長、米色發(fā)紅,可以利用光電色選設備的“色選+形選”功能進行精準剔除,將自生稻比例降至0.3‰以下。

    3.4 光選設備在小麥種子加工上的應用設想

    利用光選原理,將籽粒投影到檢測傳感器上,傳感器對色差、形狀、紋理等特征進行識別與分類。結合上述試驗,可以合理推斷,當小麥不完善粒(包括蟲蝕粒、病斑粒、破損粒、生芽粒和生霉粒等)占比較高時,通過光選設備剔除不合格粒,可以有效提高小麥種子品質[5]。

    綜上,光選設備在稻、麥種子精選加工中具有較為廣闊的應用前景。

    參考文獻:

    [1]嚴亞艷,周榮,鮑輝宇.水稻種子發(fā)芽率降低的原因及預防措施[J].上海農業(yè)科技,2016(1):159-160.

    [2]孫六蓮.我國色選機發(fā)展概況與建議[J].農業(yè)與技術,2016,36(9):62-64.

    [3]張會娟,胡志超,王海歐,等.我國谷物色選機概況及發(fā)展[J].農業(yè)機械,2009(12):54-56.

    [4]李先玉,李浩,蘇茹茹,等.水稻種子加工檢驗方法芻議[J],農業(yè)科技通訊,2022(1):207-209.

    [5]譚艷琴,馬玉俠.色選機在小麥不完善粒檢測中的應用研究:小麥不完善粒檢驗方法的改進[J].現代面粉工業(yè),2018,32(1):10-13.

    作者簡介:朱曉燕(1977—),女,本科,農藝師,研究方向:種子檢驗與生產。

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