黑龙江省常用的4个水稻品种的物理特性分析

　　0、 引言

　　水稻是我国第一大粮食作物，而水稻生长的过程为育苗、移栽、生长、收获。水稻工厂化育秧包括浸种、破胸、播种、催芽、绿化、炼苗、出秧。

　　水稻的高产量与芽种的物理特性以及播种机排种器设计有关。水稻芽种物理特性包括芽种的几何尺寸、千粒质量、流动性及硬度等。充分了解水稻物料特性在播种时能减少对种子的损伤，提高出苗率，从而使其达到增产增收的目的。目前，对水稻物理特性的研究，主要针对水稻种子在一定条件下的物料特性，对发芽后水稻的物理特性研究较少。本研究将针对黑龙江省常用的4 个水稻品种的物理特性进行试验研究，为水稻芽种精量播种装置的研究提供理论基础。

　　1、 试验材料

　　本研究选用了黑龙江省常用水稻品种: 空育 131、垦鉴稻 6、垦稻 12、龙粳 26 为研究对象。试验前先对稻种进行除芒、选用、清洗、催芽、晾芽处理。首先除去干瘪稻种，通过浸泡使种子中的水分达到饱和。其次，在一定温度下催芽，催芽温度保持在 26°左右，催芽约 36h，待种子破胸露白，取芽长 2 ～ 4mm 作为试验材料。

　　2、 水稻芽种物理特性研究

　　2． 1 芽种的几何特征

　　播种机的播种装置直接与种子接触，因此种子的尺寸与形状直接影响播种装置的结构参数，也涉及到种子在排种器内的流动、填充等状态。因此，研究种子的几何特性十分重要。芽种的三维坐标如图 1 所示。

　　

　　2． 1． 1 试验方法

　　随机选取 4 种水稻品种的芽种各 100 粒，在其长、宽、厚 3 个方向上，用电子数显卡尺测其尺寸，每次试验重复 3 次，取平均值。

　　2． 1． 2 试验数据结果分析

　　水稻芽种播种常规含水率范围为 23% ～ 25% ，因此在研究稻种长度、宽度、厚度的尺寸分布时，以芽种含水率 25% 为代表进行研究。

　　1) 在一定含水率下芽种的几何尺寸分布，如图 2～ 图 4 所示。

　

　　由图 2 知: 芽种在长度上分布服从正态分布，4 种芽种长度主要分布在 6． 9 ～ 7． 4mm 之间，占总量 10%～ 25% ; 其余分布向两边递减，芽种长度分布范围为5． 8 ～ 8． 8mm。

　　由图 3 知，芽种宽度服从正态分布，4 种水稻芽种宽度主要分布在 3． 6 ～ 4． 2mm 之间，占总量 10% ～17% ; 其余分布向两边递减，变化范围在 2． 5 ～ 5． 5mm之间。

　　由图 4 可得: 芽种厚度服从正太分布，4 种芽种宽度主要分布在 2． 3 ～ 2． 7mm 之间，占总量 20% ～40% ; 其余分布向两边递减，变化范围在 1． 8 ～ 4． 3mm之间。

　　2) 在不同含水率下芽种的几何尺寸分布，如图 5～ 图 7 所示。

　

　　由图 5 可知: 垦鉴稻 6 在不同含水率下，长度最小，变化范围 6． 2 ～ 7mm; 空育 131 和龙粳 26 略大于垦鉴稻 6，长度变化范围 6． 8 ～7． 2mm; 垦稻 12 长度最长，变化范围在 7． 4 ～7． 8mm。

　　由图 6 可知: 垦稻 12 宽度变化范围最小，变化范围在 3 ～4mm 之间。龙粳 26、空育 131 和垦鉴稻 6 变化范围基本一致，为 3． 7 ～4mm 之间。

　　由图 7 可知: 垦稻 12 在相同含水率下厚度最小，变化范围为 2． 15 ～ 2． 35mm; 空育 131 变化先快后平缓，变化范围在 2． 2 ～ 2． 3mm 之间; 龙粳 26 变化范围为 2． 25 ～ 2． 4mm; 垦鉴稻 6 最厚，变化范围为 2． 3 ～2． 4mm。

　　2． 2 芽种的千粒质量

　　芽种千粒质量是以克来表示一千粒种子的绝对质量。它是体现种子大小与饱满程度的一项重要指标，是检验种子质量的内容，也是田间预测产量时的重要依据。千粒质量的大小对播种过程中稻种充种、投种过程的运动轨迹、运动状态影响显著，对确定播种装置与秧盘之间的对应位置关系有重要影响。

　　2． 2． 1 试验方法

　　随机选取水稻品种为空育 131、垦鉴稻 6、垦稻12、龙粳 26 的芽种各 1 万粒，将其分成 10 组，室温为22℃ 的环境下、相对湿度为 12% ，用测量精度为 0． 05g的电子天平进行测量，并记下测量结果。为了减少误差，每次试验重复 3 次，计算其平均值。

　　2． 2． 2 试验数据结果分析

　　1) 在不同含水率下芽种的千粒质量

　　随着含水率从 21% ～29% 的增加，稻种的千粒质量增大。其中，空育 131、垦稻 12、龙粳 26 变化基本一致，变化范围为 33% ～37% 。垦鉴稻 6 的千粒质量略大一些，变化范围为 35% ～40% ，如图 8 所示。

　

　　2) 在一定含水率下芽种的千粒质量

　　在含水率 25% 的条件下，得出了 4 种芽种的千粒质量分布比例，如图 9 所示。由图 9 可知，4 种芽种的千粒质量属正态分布: 垦稻 12 主要分布在 37 ～40g 之间，占总量 20% ～ 30% ，变化范围为 32 ～ 41g; 空育131 的芽种千粒质量主要分布在 37 ～ 40g 之间，占总量 20% ～30% ，变化范围为 32 ～40g; 垦鉴稻 6 的芽种千粒质量主要分布在 36 ～ 39g 之间，占总量 25% ～40% 变化范围为 35 ～ 41g; 龙粳 26 的芽种千粒质量主要分布在 38 ～ 41g 之间，占总量 20% ～ 25% ，变化范围为 35 ～42g。

　　

　　2． 3 芽种的流动性

　　水稻属于散粒物料，内摩擦因数小、易脱落，这种特性称为流动性或散落性。稻种流动性的大小对播种装置的设计有重要意义，稻种流动性的大小可用静止角和自流角两个指标来表示。

　　2． 3． 1 休止角

　　休止角又称静止角，指物料从一定高度自然连续地下落到平面上，所堆积成的圆锥体母线与地平面的夹角，反映了散粒物料的内摩擦特性和散落性能。

　　物料的休止角越大，它的内摩擦力越大，散落特性越不好。

　　2． 3． 1． 1 试验方法

　　在芽种含水率分别为 21% 、23% 、25% 、27% 、29% 条件下，随机选取发芽处理过的 4 种水稻品种的芽种各 5 份装入漏斗中测量，待芽种全部落下，用测角仪测量休止角，如图 10 所示。

　　

　　2． 3． 1． 2 试验数据结果分析

　　4 种水稻品种的芽种休止角随含水率增加而增大: 当含水率小于 27% 时，垦鉴 12 的休止角最大，空育 131 和垦鉴稻 6 居中，龙粳 26 最小; 当含水率大于27% 时，4 种品种的芽种休止角基本一致，如图 11 所示。

　

　　2． 3． 2 自流角

　　自流角又称滑动摩擦角，是指芽种与斜面产生相对滑动时，二者之间的角度。芽种的自流角与稻种的大小、形状及含水率等因素有关。

　　2． 3． 2． 1 测量方法

　　在芽种含水率分别为 21% 、23% 、25% 、27% 、29% 条件下，随机选取经过发芽处理的芽种各 100粒，将其放置在芽种滑动摩擦角的测量装置上，装置结构示意图如图 12 所示。开始测量时，慢慢摇动手柄，使斜面缓缓上抬，当大部分芽种即将滑动时，记下角度仪的读数。

　　

　　2． 3． 2． 2 试验数据结果分析

　　空育 131、垦鉴稻 6、垦稻 12、龙粳 26 的芽种自流角随含水率的增加而增大，如图 13 所示。由图 13 可知: 芽种的自流角在含水率小于 27% 时，略有不同，龙粳 26 最大、垦稻 12 最小; 当含水率大于 27% 时，4 个品种自流角基本一致。4 种芽种的自留角变化范围约为 22° ～45°。

　　

　　3、 结论

　　1) 在一定含水率下，芽种的几何尺寸服从正态分布，长度主要分布在 6． 9 ～7． 4mm 之间，宽度主要分布在 3． 6 ～4． 2mm 之间，厚度主要分布在 2． 3 ～ 2． 7mm之间。在不同含水率下，随含水率的增加，芽种的几何尺寸相应增加。

　　2) 在一定含水率下，芽种的千粒质量服从正态分布，分布范围主要在37 ～41g 之间。在不同含水率下，随含水率的增加，芽种的千粒质量相应增加。

　　3) 在一定含水率下，芽种的休止角主要分布在26° ～ 33°之间，滑动摩擦角主要分布 21． 5° ～ 23． 1°之间。在不同含水率下，休止角和滑动摩擦角随含水率的增加而增大。芽种流动性最好的品种为龙粳 26。

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