年 偉，鄧 偉，李小林，徐雨然，張錦文，呂永剛，谷安宇，魯志良

(云南省農業(yè)科學院糧食作物研究所，云南 昆明 650205)

篩孔尺寸及風速對雜交水稻種子精選質量的貢獻

年 偉，鄧 偉*，李小林**，徐雨然，張錦文，呂永剛，谷安宇，魯志良

(云南省農業(yè)科學院糧食作物研究所，云南 昆明 650205)

選擇影響雜交水稻種子風篩精選中的3個主要因素，研究了各因素對雜交水稻種子精選質量的貢獻。結果表明，在所選因素水平區(qū)間，上篩孔尺寸是雜交粳稻滇雜31獲選率、雜交秈稻岡優(yōu)827凈度的重要影響因素，上篩孔尺寸與凈度負相關，與獲選率正相關；下篩孔尺寸不是凈度的重要影響因素，卻是獲選率的重要影響因素且與之負相關；風速既不是凈度也不是獲選率的重要影響因素。

篩孔尺寸；雜交水稻種子；精選質量；貢獻

種子加工是種子質量控制技術中的重要環(huán)節(jié)，其核心為種子凈度控制技術，而風篩精選是一切種子加工技術的關鍵工序[1]，通過不同形狀、不同尺寸篩孔及不同風速的組合來分離雜質與凈種子，從而提高種子的凈度。

雜交水稻的生產對中國糧食安全具有重要意義[2]，其種子精選的效益顯著，經過精選分級后的種子，本身凈度可提高2 %～5 %，千粒重提高5 %左右，能節(jié)省種子用量10 %～20 %，同樣條件下可提高發(fā)芽率2 %～3 %，增產5 %～10 %[3]。通過精選加工，可使黑粉病粒含量下降5.25 %～14.50 %[4]，還能100 %去除稻曲病粒[5]。種子籽粒間及其與雜質的外形尺寸差異是精選加工的基礎，涂小平[6]對雜交水稻穗芽種子的精選效果進行了研究，發(fā)現(xiàn)通過精選能有效地清除全部長芽芽谷和大部分短芽芽谷，但萌動種子精選效果不佳，精選還能明顯提高種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率及種子活力。Matthews和Spadaro[7]的研究結果顯示，厚度最小單個稻谷籽粒的平均質量約為最大厚度籽粒的2/3，且厚度越小，不成熟籽粒的含量越多，即厚度分級具有對籽粒成熟度的分級效果。這為水稻種子精選加工中大多使用長孔篩進行厚度分離提供了理論依據。Jindal和Siebenmorgen[8]的研究結果顯示，在同樣的水解吸條件下，厚度大的籽粒其平衡含水率稍微小于厚度小的籽粒。從種子加工的角度來看，先經過厚度分選后能降低對稻谷進行干燥時所需的能量，還能一定程度上避免因長時間烘干造成的發(fā)芽率降低[9]。國外在籽粒厚度的不同引起種子物理及物理化學性質的不同方面有較多深入的研究，國內在風篩精選能有效提高雜交水稻種子質量方面的研究較多，而各加工參數(shù)在雜交水稻種子風篩精選質量中所起的作用大小和貢獻國內尚未見報道。為此，本文章選用2個雜交水稻品種，考察上篩孔尺寸、下篩孔尺寸及風速3個主要加工參數(shù)對精選質量的貢獻，同時探討它們與精選質量的相關度，旨在為雜交水稻種子的精選提供借鑒和參考。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗使用的雜交粳稻種子‘滇雜31’為粳型三系雜交稻，產自云南省普洱市景谷縣，水分含量12.8 %，所含雜質中短小枝梗較多；雜交秈稻種子‘岡優(yōu)827’為秈型三系雜交水稻，產自四川省眉山市洪雅縣，水分含量12.6 %，裂穎籽粒較多。

材料制備：試驗前，先除去夾雜的較大枝梗、灰塵等雜質，而正常籽粒、裂穎粒、霉變粒、空癟粒及米粒等得以保留。

試驗采用丹麥Westrup有限責任公司生產的LA-LS小型風篩精選試驗臺，使用香港恒高電子集團生產的AR816型風速計測定風速。

1.2 試驗設計

采用3因素(上篩孔尺寸A、下篩孔尺寸B、風速C)4水平正交試驗設計，因素水平表見表1，不考慮因素間的互作，使用5因素4水平(L1645)正交表，共16個處理，第4及第5列為空列(表2)。除篩孔尺寸和風力因素外，篩孔形狀、篩子的振動頻率、喂料量等因素也會影響種子的分選效果[10-12]，基于前人的研究并結合LA-LS小型風篩精選試驗臺的實際條件，對這些非考察因素確定如下。

表1 因素水平

表2 L16(45)正交試驗

1.2.1 篩孔形狀的確定 在作物生長發(fā)育與產量的眾多影響因素中，種子粒度的大小是最容易判斷和分選的性狀，種子粒度通常以千粒重、比重、外形尺寸等表示，以千粒重的應用最為廣泛[13]；而粒重是受粒長、粒寬和粒厚3個因素的影響，三者均與粒重呈正相關，其中以粒厚的相關系數(shù)為最大[14]，加之厚度分級具有對水稻籽粒成熟度的分級效果[7]，因此，一般情況下的水稻種子風篩精選多以厚度來分選。

長孔篩的篩孔尺寸有2個維度，即長度和寬度，其長度遠大于種子自身長度，目的是增加種子的透篩概率，寬度小于種子籽粒寬度，種子在篩片上的運動方向與篩孔長度方向一致，種子邊緣到達篩孔邊緣時，由于水稻種子厚度比種子的長度和寬度都小，在自身重力的作用下，水稻種子就會沿厚度方向垂直從篩孔下落，從而達到分選的目的?；诖耍x擇了長孔篩作為研究對象。

1.2.2 振動頻率的確定 種子風篩精選設備的篩片是一種往復振動篩，也是一種平面篩，影響物料運動狀態(tài)的主要參數(shù)有振幅、振動頻率、振動方向角、篩面傾角、物料的物理機械特性等[15-17]。目前國內外使用的小型種子精選試驗臺大都采用了固定振幅、固定篩片傾角，而振動頻率可調的設計，黃興國[17]的試驗結果與這樣的趨勢相吻合。

本試驗中所采用的LA-LS小型風篩精選試驗臺也基于這樣的趨勢而設計，其篩箱的振幅、振動方向角、篩面傾角等機械參數(shù)均為固定不可調，振動頻率由無級可調開關控制并顯示。根據黃興國[18]對水稻種子進行風篩精選時的最佳振動頻率范圍為365～490 r/min的研究結果，試驗開始前對LA-LS的振動頻率進行了人為選擇，以種子在篩面上能自然分布而不重疊、能保持連續(xù)地流動而又稍微跳動為原則，最終確定振動頻率為450 r/min。

1.2.3 喂料量的確定 喂料量決定了單位時間內單位篩片面積的負荷量，會對篩分性能產生影響，其原因是如果喂料量過大而篩片振動頻率過低造成排種過慢，加大了單位篩片面積上的負荷，種子就會在篩面上層疊而漏選，造成透篩概率降低；而較高的振動頻率雖然能提高生產效率，但會使種子在篩面上劇烈跳動，也會降低透篩概率。孫秀芝等[19]以小麥為材料，研究了不同喂料量與篩分性能的關系，其試驗結果顯示，在篩片面積相同的情況下，篩分性能與喂料量呈負相關。本試驗為了尋求較為合理的喂料量，先將篩箱振動頻率固定為450 r/min，在不考慮產能的條件下，以種子能在篩面上均勻分布、不重疊為目標，最終將喂料器開關確定在“2”刻度。

1.3 測定方法

將1.1制備的試驗材料平鋪于干凈地面，采用5點取樣法取樣，樣品經充分混合、分樣后，依據1.2的試驗設計對每個處理展開試驗。具體步驟為，待設備運行平穩(wěn)后，于主出料口有物料排出后開始對每個出料口進行取樣，計時60 s，取樣結束后分揀各出料口凈種子、雜質并稱重，分別以公式(1)和公式(2)計算凈度和獲選率。每個處理重復3次，每次重復及更換不同因素組合時徹底清理篩片，并清空設備內及沉降室殘留的物料，重復上述步驟。

1.3.1 凈度的計算

(1)

式中，J——凈度，Wzj——主出料口凈種子重量，Wzy——主出料口所有物料重量，即凈度為主出料口凈種子占主出料口所有物料的重量百分比。

1.3.2 獲選率的計算

(2)

式中，X——獲選率，Wzj——主出料口凈種子重量，∑Wgj——各出料口凈種子重量，即獲選率為主出料口凈種子占各出料口凈種子總量的重量百分比。

1.3.3 風速的測定LA-LS配有前吸和后吸2個風道，前吸風道的作用是在種子經過篩片之前將灰塵、空癟粒及谷殼等輕雜質去除，達到減小篩片負荷提高種子透篩概率的目的，后吸風道和出料口垂直，種子經過出料口時受到后吸風道內垂直氣流的作用，較輕的種子和雜質會被分離。為了降低對試驗的干擾，本試驗關閉前吸風道而使用后吸風道的風速作為考察因素。

根據以往的實際經驗，精選水稻種子時LA-LS的風速旋鈕刻度一般在2.0～2.5，基于此，將旋鈕刻度進行上下浮動構成4個風速水平。具體測量方法為，設備空載時待風機運轉平穩(wěn)后，通過調節(jié)控制風門大小的旋鈕而實現(xiàn)風速大小的調整，使用AR816型風速計于出料口處分別測量旋鈕刻度位于1.5、2.0、2.5和3.0時連續(xù)60s內的平均風速，重復3次，取其算術平均值(表1)。

1.4 統(tǒng)計分析方法

試驗按1.2的設計進行正交設計方差分析，將3個因素的4個水平值分別與凈度和獲選率值進行相關分析。

表3 各因素水平凈度及獲選率均值

注：*為優(yōu)水平 。

Notes:* meant good level.

2 結果與分析

依據1.2的試驗設計及1.4的統(tǒng)計分析方法，整理成各因素水平凈度及獲選率均值表(表3)，從表3可以看出各因素的優(yōu)水平，由于本文章的重點放在各因素對精選質量的貢獻而不是對加工參數(shù)的選優(yōu)，因此，在這方面就不再鏖述，多重比較結果也將其省略。

2.1 各因素對凈度的貢獻

按1.4的統(tǒng)計方法，將凈度的方差分析結果列于表4。以因素平方和與總平方和之比來計算各因素對試驗指標變異的貢獻率[20]，貢獻率的大小可對因素的重要程度進行量化，貢獻率越大，說明該因素對評價指標的影響能力越強。根據顯著因素的判別標準，如果某因素的顯著性水平值α≤0.1(表4及表5中為P值)，就可視該因素為顯著因素即重要影響因素[21]。

由表4來看，對于雜交粳稻滇雜31，上篩孔尺寸、下篩孔尺寸和風速3個因素均不是其凈度的重要影響因素，貢獻率從大到小依次為風速>上篩孔

表4 凈度方差分析表(完全隨機模型)

注：*表示該項為空閑因子 。

Note：* meant idle factor.

表5 獲選率方差分析(完全隨機模型)

注：*表示該項為空閑因子。

Notes：* meant idle factor.

表6 因素與凈度和獲選率的相關度

注：*P< 0.05，**P< 0.01。y1:滇雜31凈度;y2:滇雜31獲選率;y3:岡優(yōu)827凈度;y4:岡優(yōu)827獲選率。 Notes：*meant significant difference at 0.05 level, ** meant significant difference at 0.01 level.y1:Neatness of Dianza 31;y2:Elected rate of Dianza 31;y3:Neatness of Gangyou 827;y4:Elected rate of Gangyou 827.

尺寸>下篩孔尺寸。而對雜交秈稻岡優(yōu)827，上篩孔尺寸是其凈度的重要影響因素，貢獻率為67.38 %，而下篩孔尺寸和風速均不是其凈度的重要影響因素。下篩孔尺寸對雜交粳稻滇雜31和雜交秈稻岡優(yōu)827的貢獻率相當。

2.2 各因素對獲選率的貢獻

按公式(2)，獲選率不受雜質含量的影響，只與篩孔尺寸和風速大小相關。

表5的結果表明，對于雜交粳稻滇雜31，上篩孔尺寸和下篩孔尺寸均為獲選率的重要影響因素，貢獻率分別為98.31 %和1.39 %，風速對其獲選率的影響和貢獻可以忽略。上篩孔尺寸、下篩孔尺寸和風速3個因素對雜交秈稻岡優(yōu)827獲選率的貢獻率分別為3.67 %、81.23 %和7.52 %；下篩孔尺寸是其獲選率的重要影響因素，而上篩孔尺寸和風速則不是，風速的作用大于上篩孔的作用，因素影響的重要性和貢獻大小依次為下篩孔尺寸>風速>上篩孔尺寸。

2.3 各因素與指標的相關度

從表6可以看出，在所選因素的水平區(qū)間，上篩孔尺寸與凈度呈負相關，與獲選率為正相關，表明要提高凈度，應縮小上篩孔尺寸，但會導致獲選率降低；下篩孔尺寸與凈度沒有相關性，而與獲選率呈負相關，則不影響凈度的前提下可以縮小下篩孔尺寸來提高獲選率；風速與滇雜31的獲選率沒有相關性，與凈度呈極顯著正相關，與岡優(yōu)827的凈度和獲選率皆為較弱的負相關，則可以使用較高的風速來提高滇雜31的凈度而不影響其獲選率。另外，無論是滇雜31還是岡優(yōu)827，其凈度與獲選率為負相關，則在提高凈度，會降低獲選率，為此，要用較小的上篩孔尺寸和較大的下篩孔尺寸以獲得較高凈度。

3 討 論

(1)為降低試驗誤差，每個因素組合設計3次重復，但從表4及表5來看，空白列1和空白列2均歸為了誤差項，表4中滇雜31的誤差平方和超過了上篩孔、下篩孔和風速的平方和，岡優(yōu)827的誤差平方和超過了下篩孔和風速的平方和；表5中滇雜31的誤差平方和超過了風速的平方和，岡優(yōu)827的誤差平方和超過了上篩孔和風速的平方和?？瞻琢械淖饔檬菍Α罢`差”進行估計，但實際上，這種誤差包含了某2個甚至3個因素的交互作用和真正的誤差，試驗設計沒有考慮因素的交互作用，因此在一定程度上加大了誤差項。為了降低誤差，還應適當增加重復數(shù)。

(2)凈度與雜質含量密切相關，除去雜交粳稻與雜交秈稻自身在籽粒厚度上的差異，供試材料所含雜質的類別和厚度也會對二者精選后的凈度產生影響，因此不能簡單地認定各因素對凈度的貢獻就是如本試驗所得結果。獲選率與雜質含量無關，只與所用篩孔尺寸及風速有關，因而本試驗的結果能真實反映3個參數(shù)對獲選率的貢獻。

(3)凈度與獲選率是一對矛盾體，在生產中，首先是獲得高凈度種子，因此應使用較小的上篩孔尺寸和較大的下篩孔尺寸，對于被淘汰出來的凈種子，更換篩孔尺寸后進行再選是一個較好的解決辦法。

(4)試驗中各因素水平的取值范圍不能覆蓋整個籽粒厚度的分布范圍，只是在相關研究的基礎上選擇了較為合適的范圍[22]。

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(責任編輯 王家銀)

Contribution of Sieve Size and Wind Speed to Fine Clean Quality of Hybrid Rice Seeds

NIAN Wei，DENG Wei*，LI Xiao-lin**，XU Yu-ran，ZHANG Jin-wen，LV Yong-gang，GU An-yu，LU Zhi-liang

(Food Crops Research Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences， Yunnan Kunming 650205，China)

Three main factors of air-and-screen processing of hybrid rice seeds were selected, the contribution of each factor to cleaning quality of hybrid rice seeds was studied. The results showed that in the selected range, upper sieve size was an important influencing factor to the elected rate of japonica hybrid rice Dianza 31 and the neatness of indica hybrid rice Gangyou 827, upper sieve size was negatively correlated with neatness and was positively correlated with neatness; lower sieve size was not an important influencing factor to neatness, but it was an important influencing factor to the elected rate and was positively correlated with it. Wind speed was not an important influencing factor to neatness or elected rate.

Sieve size; Hybrid rice seeds; Fine clean quality; Contribution

1001-4829(2016)12-2780-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.12.003

2015-01-19

云南省重點新產品開發(fā)計劃資助項目(2013BB004);云南省科技創(chuàng)新平臺建設計劃資助項目(2013DH006);云南省省院省?？萍己献髻Y助項目(2014IB012)

年 偉(1975-)，助理研究員，主要從事種子加工技術研究，E-mail:nianwei0727@aliyun.com,*為共同第一作者， E-mail：confidence945@163.com,**為通訊作者，E-mail:xiaolinli@163.com。

S226.5;S511

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