高產(chǎn)水稻谷柄連接力研究
——以湖南地區(qū)為例

歐佳順，劉大為，李旭，任述光，謝方平,3*

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.南方糧油協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410128；3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)業(yè)裝備與工程研究中心，湖南 長沙 410128)

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高產(chǎn)水稻谷柄連接力研究
——以湖南地區(qū)為例

歐佳順1,2，劉大為1,2，李旭1,2，任述光1，謝方平1,2,3*

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.南方糧油協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410128；3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)業(yè)裝備與工程研究中心，湖南 長沙 410128)

摘要：作為水稻物理機(jī)械特性主要指標(biāo)，谷粒與粒柄的連接力是衡量脫粒難易程度的重要因素。為了給水稻脫粒機(jī)械的研發(fā)提供相應(yīng)的理論分析及數(shù)據(jù)支持，本文對(duì)湖南地區(qū)14種高產(chǎn)水稻進(jìn)行了谷粒與粒柄之間連接力的測(cè)試，分析了不同位置分枝連接力的大小和含水率對(duì)連接力的影響。得到了谷柄連接力的分布范圍，以及高產(chǎn)水稻產(chǎn)量與谷柄連接力之間的關(guān)系。結(jié)果表明，水稻頂部分枝連接力最小，底部分枝連接力最大；隨著含水率下降，谷柄連接力呈減小的趨勢(shì)；谷柄連接力的分布是呈右偏態(tài)分布；連接力與單位產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：高產(chǎn)； 水稻； 連接力

脫粒力直接影響水稻收獲環(huán)節(jié)中谷粒破損率、脫凈率和被脫谷粒帶柄率大小，谷粒與粒柄之間的連接力則影響脫粒難易程度，連接力越大，谷粒越難以從谷柄上脫下，反之則越容易從谷柄上脫下，因此研究連接力具有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于水稻的力學(xué)特性和脫粒特性做了一定的研究。肖林樺對(duì)秈稻、粳稻、雜交稻和糯稻等十多種水稻的谷粒與粒柄之間的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)定與分析[1]。謝方平等[2～4]對(duì)南方幾種常見水稻品種的粒穗分離力進(jìn)行了測(cè)試，研究了不同品種、不同收獲期、含水率和不同分枝部位對(duì)水稻谷柄連接力的影響，但其僅用測(cè)得的平均力去衡量不同品種整體連接力大小。李耀明、孫夕龍研究了受力方向?qū)B接力的影響，發(fā)現(xiàn)受力方向與谷柄夾角為0°時(shí)最大[5～7]。

近幾年，隨著生物技術(shù)對(duì)品種的不斷改良，水稻生物特性和物理特性發(fā)生了較大改變，尤其是高產(chǎn)水稻品種培育，使得單株穗頭上能承受更大的重力。但改良后的水稻品種連接力是否變化，目前鮮有報(bào)道，因此有必要研究現(xiàn)有生物技術(shù)改良下的高產(chǎn)水稻產(chǎn)量、含水率和不同收獲期對(duì)谷柄連接力的影響和連接力的分布規(guī)律，可為脫粒機(jī)的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持和設(shè)計(jì)依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

試驗(yàn)材料如表1所示。運(yùn)用五點(diǎn)采樣法采樣，保證區(qū)組間差異最小，即在田間的一塊矩形區(qū)域內(nèi)，在四個(gè)角采3～5株，對(duì)角線交點(diǎn)處采3～5株。試驗(yàn)在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。

1.2試驗(yàn)方法和裝置

試驗(yàn)所用主要儀器為深圳市新三思材料檢測(cè)有限公司生產(chǎn)的CMT6104型微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)，傳感器精確度為0.001 N。101型電熱鼓風(fēng)干燥箱，精度為1 ℃。HX2002T型電子天平，精確度為0.01 g。

2結(jié)果與分析

2.1不同水稻品種的連接力

不同水稻品種連接力的測(cè)量結(jié)果如表2所示。早稻、中稻和晚稻連接力平均力的范圍分別為0.660 0～0.842 9 N、1.003 7～1.022 4 N和0.660 0～0.861 0 N，中稻的連接力比早稻和晚稻都要大，早稻和晚稻的連接力比較接近。用變異系數(shù)分析離散程度以消除測(cè)量尺度和量綱的影響，從表2中可以看出，除湘晚秈17號(hào)變異系數(shù)為0.442 9外，其它6個(gè)晚稻品種的變異系數(shù)集中在0.356 1～0.392 7。這說明早稻的連接力比中稻和晚稻更加離散，而晚稻的連接力相對(duì)較為集中。各個(gè)品種之間谷柄連接力的分布范圍有所差異，對(duì)每個(gè)品種的所有數(shù)據(jù)以0.2范圍內(nèi)的頻段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到頻率分布直方圖如圖1所示。從圖1中可以看出，各品種谷柄連接力大都在平均值附近。求得所有不同品種的偏度均大于0，即數(shù)據(jù)呈現(xiàn)右偏態(tài)。

2.2產(chǎn)量與谷柄連接力的關(guān)系分析

對(duì)11個(gè)品種的水稻進(jìn)行連接力頻率分布統(tǒng)計(jì)和6次方曲線擬合，得到頻率分布曲線圖如圖2所示。從圖2可以看出，早稻湘早秈25號(hào)比浙輻7號(hào)平均力大，并且湘早秈25號(hào)的集中分布力比浙輻7號(hào)偏右，這說明湘早秈25號(hào)的整體連接力比浙輻7號(hào)大。同理，中稻深優(yōu)9595比叁兩優(yōu)1813的平均連接力大；晚稻豐源優(yōu)299的平均力比豐源優(yōu)272大。采自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園的晚稻湘晚秈17號(hào)、盛泰優(yōu)9712、H優(yōu)518、五優(yōu)308和深優(yōu)9586五個(gè)品種，除湘晚秈17號(hào)和五優(yōu)308平均力偏小外，其它3個(gè)品種的平均力隨產(chǎn)量升高而增大，頻率分布曲線峰值也依次往右偏。由此可知，水稻產(chǎn)量越高，頻率分布曲線的峰值越偏右，即整體的連接力隨產(chǎn)量增加而增大。因此，在對(duì)高產(chǎn)水稻脫粒時(shí)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)量適當(dāng)調(diào)整脫粒力，單位面積產(chǎn)量大的水稻應(yīng)該提高脫粒力，以減少未脫凈率，反之應(yīng)減小脫粒力，減少種子破碎率[8～11]。

2.3不同分枝連接力

為了研究穗頭不同部位的分枝連接力，對(duì)11個(gè)高產(chǎn)水稻品種進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)時(shí)將水稻穗頭劃分成三部分，如圖3所示。在3個(gè)部位隨機(jī)選取1個(gè)分枝，每一分枝都是從分枝的頂端開始往下測(cè)定連接力。每一個(gè)品種測(cè)試8～10株，并對(duì)不同位置的分枝求平均力，結(jié)果如表3所示。由表3可以看出，早稻湘早秈25號(hào)和浙輻7號(hào)頂部分枝連接力比中部分枝均要小，中部分枝連接力比底部均要小，其余多數(shù)品種都有同樣的結(jié)果。這說明，穗頭頂部最容易脫落，其次是中部，底部最難脫落。因此，在分析收割機(jī)的震動(dòng)對(duì)谷粒的脫落影響時(shí)，首先考慮的是穗頭頂部分枝的連接力大小，在設(shè)計(jì)全喂入式的割臺(tái)[12,13]或者半喂入式聯(lián)合收割機(jī)的夾持輸送裝置時(shí)，其震動(dòng)力要小于頂部分枝的連接力，避免谷粒損失。

2.4不同含水率連接力變化

試驗(yàn)對(duì)中稻叁兩優(yōu)1813和深優(yōu)9595兩個(gè)品種的水稻在不同含水率情況下進(jìn)行連接力測(cè)定試驗(yàn)。將水稻置于保鮮袋中4 d，每一天對(duì)其含水率和連接力進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果如表4所示。由表4可知，含水率降低將使連接力減弱。水稻在成熟過程中，含水率逐漸減少，所以水稻越成熟越有利于脫粒，但是過于成熟，谷粒容易自動(dòng)脫落，在收獲時(shí)應(yīng)該把握好成熟度，減少收獲過程中的損失。

3結(jié)論

(1)不同水稻品種之間的連接力有所差異，但是其各頻段的連接力分布均一致，呈非正態(tài)右偏分布，偏度均大于0，頻率分布圖表明，連接力主要集中分布在0.2～1.6 N之間。

(2)從產(chǎn)量看，水稻產(chǎn)量越高，連接力整體越大，增大了脫粒難度。

(3)從穗頭部位看，頂部的分枝連接力最小，中部分枝連接力稍大，而底部最大，這與傳統(tǒng)水稻穗頭不同位置的分枝分布規(guī)律一致。

(4)含水率降低，連接力變小，而且含水率降低越快，連接力減小速度越明顯。

參考文獻(xiàn)

[1]肖林樺. 水稻籽粒和粒柄抗拉強(qiáng)度的研究[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，1984(2)：11-18.

[2]謝方平，羅錫文，湯楚宙. 水稻粒穗分離力的研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004, 30(5)：469-471.

[3]任述光，謝方平，羅錫文, 等．柔性齒與剛性齒脫粒水稻功耗比較分析與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013, 29(5)：12-18.

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(編輯：李曉斌)

The research of connecting force of high-yielding rice—case in Hunan Province

Ou Jiashun1,2， Liu Dawei1,2， Li Xu1,2，Ren Shuguang1，Xie Fangping1,2,3*

(1.CollegeofEngineering，HunanAgriculturalUniversity，Changsha410128，China；2.CollaborativeInnovationCenterofSouthernGrainandOil，Changsha410128，China；3.ResearchcenterofAgriculturalEquipmentandEngineering，HunanAgriculturalUniversity，Changsha410128，China)

Key words:High yield； Paddy rice； Connecting force

Abstract:As the main index of the physical and mechanical properties of rice, grain and grain handle connecting force is an important factor to measure the degree of difficulty of threshing. In this paper, tests of connecting handles between the rice grains and the grain handles of 14 kinds of high-yielding rice in Hunan have been done. Research on the curve of the relationship between connection force and displacement, got the valley handle connected power distribution, and got the relationship between yield and connecting force of high-yielding rice. The article also analyzed the effects of different positions branch connection force, and the relationship between the connection force and water content was discussed. The results showed that the top branch connecting force was minimum, the bottom branch connections force was maximum. The valley handle connecting force was a decreasing trend with moisture content decreased. Distribution of valley handle connecting force was right-skewed distribution and the connection force was positively correlated with the yield.

收稿日期：2016-01-26 修回日期：2016-04-02

作者簡(jiǎn)介：歐佳順(1989-)，男(漢)，湖南郴州人，在讀碩士，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與研究 *通訊作者：謝方平，教授，博士生導(dǎo)師。Tel：0731-86417980；E-mail：hunanxie2002@163.com

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51175173)

中圖分類號(hào)：S225.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-8151(2016)06-0433-06