關(guān)鍵詞：多花黃精；種子；物理特性

黃精為天門(mén)冬科植物滇黃精PolygonatumkingianumColl.etHemsl.、黃精PolygonatumsibiricumRed.或多花黃精PolygonatumcyrtonemaHua的干燥根莖。黃精主要以根莖入藥，具有多種功效，如補(bǔ)氣養(yǎng)陰、健脾、潤(rùn)肺、益腎等［1］，廣泛分布于貴州、四川、湖南、湖北、河南（南部和西部）、江西等地，生長(zhǎng)于林下、灌叢或山坡陰處。主要化學(xué)成分為甾體皂苷類(lèi)、多糖類(lèi)、黃酮類(lèi)、生物堿類(lèi)等［2］，具有抗氧化、抗骨質(zhì)疏松、抗腫瘤、抗糖尿病、抗高血脂等廣泛藥理作用［3］。黃精種子的營(yíng)養(yǎng)成分有淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸等［4］。黃精是傳統(tǒng)藥食兩用植物，在食品、醫(yī)療保健方面具有一定開(kāi)發(fā)前景。

種子的物理特性是指種子本身具備的或在搬運(yùn)和堆積過(guò)程中顯現(xiàn)出來(lái)的各類(lèi)物理性質(zhì)。種子的物理特性主要受作物的遺傳因素與外界環(huán)境因素的影響，種子的物理特性與種子加工和貯藏等生產(chǎn)環(huán)節(jié)密切相關(guān)，也與種子倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)建、種子機(jī)械裝備的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，深入了解各種種子的物理特性，對(duì)做好種子加工、貯藏等工作，具有重要的指導(dǎo)意義。

楊昌敏等［5］通過(guò)研究蔬菜種子的物理特性，為蔬菜穴盤(pán)精量播種裝置的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。TangHan等［6］根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定了15種玉米種子物理特性評(píng)價(jià)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。張勇等［7］研究了綠豆的物理機(jī)械特性參數(shù)，為氣吸式精量播種機(jī)的設(shè)計(jì)提供重要的理論依據(jù)。任闖等［8］對(duì)三七種子的物理機(jī)械特性展開(kāi)試驗(yàn)，以期為三七精密排種器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究提供依據(jù)。劉劍鋒等［9］對(duì)煙草包衣種子的物理特性和空氣動(dòng)力學(xué)特性（漂浮速率、漂浮系數(shù)）進(jìn)行測(cè)定，以期為煙草精密排種器的設(shè)計(jì)提供相關(guān)參數(shù)。Zdzis?awKaliniewicz等［10］研究云杉種子的基本物理特性，以滿足種子分選過(guò)程的需要。

王嘉琛等［11］通過(guò)研究雞頭黃精種子的生物學(xué)特性，以便為野生雞頭黃精的種質(zhì)資源識(shí)別和開(kāi)發(fā)利用、種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定方面提供理論支持。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)多花黃精的研究主要集中于種子萌發(fā)［12］、化學(xué)成分［13］、藥理作用［14］、轉(zhuǎn)錄組學(xué)［15，16］、病原鑒定［17，18］等方面。而在多花黃精種子的物理特性的研究方面還有待完善。

本研究對(duì)多花黃精種子的物理特性進(jìn)行研究，包括千粒重、比重、容重、三維尺寸、休止角、含水率、孔隙度、種子活力，滑動(dòng)摩擦角等，旨在為多花黃精播種裝置的設(shè)計(jì)提供參考，并在多花黃精種子清選分級(jí)、干燥、貯藏、運(yùn)輸和加工等方面具有重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料于2023年10月16日采自銅仁市松桃縣貴州信邦制藥股份有限公司黃精種植基地（位于松桃縣正大鄉(xiāng)，海拔592m，東經(jīng)109o14′，北緯27o57′；年平均氣溫14℃，平均降雨量1100-2000mm，無(wú)霜期約300d），經(jīng)貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院王華磊教授鑒定為多花黃精PolygonatumcyrtonemaHua.的漿果。將多花黃精種子從果實(shí)中洗出，待自然風(fēng)干后，挑選無(wú)病害、飽滿且充滿光澤的種子，以便進(jìn)行試驗(yàn)研究。多花黃精果實(shí)的特性見(jiàn)表1，多花黃精的果實(shí)及種子見(jiàn)圖1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

主要的試驗(yàn)設(shè)備有101-2AS烘箱（常州市華普達(dá)教學(xué)儀器有限公司）、SLY-C型微電腦自動(dòng)數(shù)粒儀（浙江托普儀器有限公司）、休止角測(cè)定裝置（自制）、滑動(dòng)摩擦角測(cè)定裝置（自制）、電子游標(biāo)卡尺、AR224CN電子天平（奧豪斯儀器有限公司）、LGZ-260B智能光照培養(yǎng)箱（杭州綠博儀器有限公司）、數(shù)顯傾角儀（德清盛泰芯電子科技有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 多花黃精種子千粒重的測(cè)定 按照我國(guó)《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程其他項(xiàng)目檢驗(yàn)》［19］中重量測(cè)定法，本試驗(yàn)采用百粒法測(cè)定。隨機(jī)挑選出100粒多花黃精種子，稱出的結(jié)果乘以10，重復(fù)8次，種子的變異系數(shù)不超過(guò)4.0，得出多花黃精種子的千粒重。

1.3.2 多花黃精種子比重的測(cè)定 取一個(gè)10mL小量筒，內(nèi)裝水約1/3，記下液體所達(dá)到的刻度為L(zhǎng)1；稱取3-5g多花黃精凈種子樣品質(zhì)量為m，放入量筒中，再觀察液體平面升高的刻度，此時(shí)的刻度值記作L2，計(jì)算出該種子樣品的體積；根據(jù)以下公式求出種子的比重，3次重復(fù)，結(jié)果保留兩位。

式中：Sg為多花黃精種子的比重或相對(duì)密度，g/mL；L1為未放種子樣品量筒中水的刻度值，mL；L2為放入種子樣品后量筒的刻度值，mL；m為稱量種子樣品的質(zhì)量，g。

1.3.3 多花黃精種子容重的測(cè)定 取一個(gè)1L的量筒，取多花黃精種子，放入量筒，種子的上表面與刻度平行此時(shí)讀數(shù)記作V；稱量此時(shí)種子的重量并計(jì)數(shù)，記數(shù)記作M；每一樣品3次重復(fù)，允許誤差5g/L，三次結(jié)果求平均值，得到多花黃精種子的容重，結(jié)果保留兩位小數(shù)。

式中：μ為多花黃精種子的容重，g/L；M為種子的重量，g；V為種子的體積，L。

1.3.4 多花黃精種子三維尺寸的測(cè)定 隨機(jī)選取多花黃精種子200粒，用電子游標(biāo)卡尺測(cè)量多花黃精種子的長(zhǎng)度、寬度和厚度。多花黃精種子形狀近似球形，可根據(jù)種子的長(zhǎng)度L、寬度W、厚度T確定其幾何平均直徑Dg、算術(shù)平均直徑Da和球度?［20］。

式中，Da為算術(shù)平均直徑，mm；Dg為幾何平均直徑，mm；L為多花黃精種子的長(zhǎng)度，mm；W為種子的寬度，mm；T為種子的厚度，mm；?為種子的球度；D為L(zhǎng)、W、T中的最大值，mm。

1.3.5 多花黃精種子密度及孔隙度的測(cè)定 根據(jù)上述求出的多花黃精種子的比重和容重，求出多花黃精種子的種子密度以及孔隙度，其公式如下：

式中，ρ為多花黃精種子的種子密度；POR為種子的孔隙度；Sg為種子的比重，g/mL；μ為種子的容重，g/L。

1.3.6 多花黃精種子含水率的測(cè)定 我國(guó)《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定種子水分測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法為烘干減重法。本試驗(yàn)采用低恒溫烘干法［21］，隨機(jī)稱取多花黃精種子，精確稱取若干試樣于潔凈干燥的稱量瓶中，質(zhì)量記為m1，置于烘箱105℃下烘8h，將稱量瓶移入干燥器中冷卻20min，稱重質(zhì)量記為m2。做三次平行試驗(yàn)，取平均值。

式中，Ws為多花黃精種子的含水率（%）；m1為種子烘干前的質(zhì)量，g；m2為種子烘干后的質(zhì)量，g。

1.3.7 多花黃精種子生活力的測(cè)定 參考胡迎峰［22］等的方法。TTC濃度為0.3%，將多花黃精種子用30℃的水浸泡6h，隨機(jī)選取大小一致的種子100粒，沿種胚中心線縱切為兩半，放入培養(yǎng)皿，將少量種子置于沸水中煮沸5min，殺死細(xì)胞，作為陰性對(duì)照。向培養(yǎng)皿中加入TTC溶液，浸沒(méi)種子。置于40℃培養(yǎng)箱中避光染色24h后觀察種子染色情況。

1.3.8 多花黃精種子休止角的測(cè)定 休止角的測(cè)量參照文獻(xiàn)［7］方法進(jìn)行。本試驗(yàn)采用注入法進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)過(guò)程中，在一定高度的支架上固定休止角測(cè)定漏斗，把多花黃精種子緩緩倒進(jìn)漏斗，隨著多花黃精種子在重力作用下自由落下，會(huì)形成圓錐狀，測(cè)量種子堆底面直徑D及種子堆高度H，則種子休止角為

式中，θ表示多花黃精種子的休止角，（o），H表示種子的錐體高度，mm，D表示種子錐體的底面圓直徑，mm。測(cè)量?jī)x器示意圖見(jiàn)圖2。

1.3.9 多花黃精種子滑動(dòng)摩擦角及滑動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)定 滑動(dòng)摩擦角的測(cè)量參照文獻(xiàn)［23］方法進(jìn)行。將30粒多花黃精種子放置于斜面上，通過(guò)更換有機(jī)玻璃板、鋁合金板等來(lái)進(jìn)行不同材料接觸面上多花黃精種子的滑動(dòng)摩擦角。慢慢地將斜面一端抬起，觀察當(dāng)大多數(shù)種子在待測(cè)板上滑動(dòng)時(shí)，利用數(shù)顯傾角儀記錄此時(shí)的角度，即為滑動(dòng)摩擦角θ。滑動(dòng)摩擦因數(shù)通過(guò)以下公式計(jì)算，即

式中，K表示多花黃精種子的滑動(dòng)摩擦因數(shù)，θ表示種子的滑動(dòng)摩擦角，（o），測(cè)量?jī)x器示意圖見(jiàn)圖3。

1.3.10 數(shù)據(jù)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Excel2019、Origin2022和SPSS26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計(jì)分析和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 多花黃精種子千粒重、比重、容重、密度、孔隙度、含水率、活力

試驗(yàn)結(jié)果測(cè)得，多花黃精種子的千粒重為44.98g，根據(jù)公式計(jì)算出比重為1.14，容重為805g/L，種子密度為70.84%，孔隙度為29.16%，含水率為34.46%，種子活力為97.25%。

2.2 多花黃精種子三維尺寸

200粒種子的三維尺寸均值分別為：多花黃精種子平均長(zhǎng)度為4.65mm，平均寬度為4.04mm，平均厚度為3.52mm。分別根據(jù)公式（3）（4）計(jì)算出多花黃精種子的算數(shù)平均直徑和幾何平均直徑，計(jì)算得出算數(shù)平均直徑為4.07mm，幾何平均直徑為4.04mm。通過(guò)公式（5）計(jì)算得出，多花黃精種子的球度為86.95%。多花黃精種子的球度是指種子接近球體的程度，與種子三維尺寸密切相關(guān)，是設(shè)計(jì)影響播種機(jī)排種器過(guò)程的關(guān)鍵因素。種子球度數(shù)值越大，說(shuō)明種子形狀越接近球體。研究結(jié)果可近似將多花黃精種子視為球體。其三軸尺寸的概率分布見(jiàn)圖4～6。

2.3 多花黃精種子休止角

對(duì)多花黃精種子休止角的測(cè)量，重復(fù)測(cè)量三次求平均值，測(cè)量計(jì)算得出多花黃精種子的平均休止角為26.29°。

2.4 多花黃精種子滑動(dòng)摩擦角

多花黃精種子在有機(jī)玻璃材料的滑動(dòng)摩擦角為13.7°，在不銹鋼材質(zhì)上的滑動(dòng)摩擦角為15°，在鋁合金材料上的滑動(dòng)摩擦角為16°，在塑料材質(zhì)上的滑動(dòng)摩擦角為17.3°?；瑒?dòng)摩擦角越大，滑動(dòng)摩擦因數(shù)越大。有機(jī)玻璃斜面上測(cè)得的多花黃精種子滑動(dòng)摩擦角最小，塑料斜面上測(cè)得的多花黃精種子滑動(dòng)摩擦角最大。在多花黃精播種機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可根據(jù)具體要求選取不同材質(zhì)。

3 討論

本文通過(guò)試驗(yàn)研究了多花黃精種子的物理特性。測(cè)量了種子的三維尺寸，多花黃精種子的平均長(zhǎng)度、寬度、厚度分別為4.65、4.04、3.52mm，球度為86.95%。測(cè)定了種子的千粒重為44.98g，含水率為34.46%。比重、容重和孔隙度分別為1.14g/mL、805g/L和29.16%。測(cè)定了種子的滑動(dòng)摩擦角（不銹鋼、有機(jī)玻璃、鋁合金和塑料）分別為15°、13.7°、16°和17.3°，種子休止角為26.29°，種子活力為97.25%。

種子的物理特性受到作物品種的遺傳特性的影響，但在一定程度上還受到環(huán)境因素的影響。對(duì)種子物理特性試驗(yàn)的研究，研究材料主要是農(nóng)作物種子，中藥材種子研究較少，不同文獻(xiàn)中對(duì)種子參數(shù)的測(cè)量方法大致相同。本文結(jié)果與王嘉琛等［11］對(duì)雞頭黃精種子生物學(xué)特性試驗(yàn)的結(jié)果一致，與劉海等［24］對(duì)小白菜種子機(jī)械物理特性、任闖等［8］對(duì)三七種子物理特性試驗(yàn)結(jié)果有所差異，主要是因?yàn)樽魑锊煌?。研究農(nóng)作物、中藥材種子的物理特性，對(duì)于精量播種裝置的設(shè)計(jì)、種質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的制定、種子貯藏加工等方面具有重要意義。

4 結(jié)論

研究種子的物理特性，可應(yīng)用于種子的儲(chǔ)藏、運(yùn)輸和加工，增加種質(zhì)資源。本文測(cè)定了多花黃精種子的物理特性，對(duì)于同類(lèi)種子或不同作物種子參數(shù)的測(cè)量均可采用同樣的方法。本文通過(guò)對(duì)多花黃精種子物理特性的研究，以期為多花黃精播種機(jī)裝置的設(shè)計(jì)提供參考，并在多花黃精種子清選分級(jí)、干燥、貯藏、運(yùn)輸和加工等方面具有重要的指導(dǎo)意義。