不同落果特性花生品種子房柄力學性能的研究

孫雅文，鄒曉霞，相云秋，張曉軍，王月福，王銘倫

(青島農(nóng)業(yè)大學山東省旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)重點實驗室，山東 青島 266109)

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不同落果特性花生品種子房柄力學性能的研究

孫雅文，鄒曉霞，相云秋，張曉軍，王月福，王銘倫*

(青島農(nóng)業(yè)大學山東省旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)重點實驗室，山東 青島 266109)

在田間試驗條件下，系統(tǒng)研究了不同落果特性花生品種莢果不同成熟度時子房柄和不同含水量時子房柄的力學性能。研究結(jié)果表明：不易落果品種濰花13號(W13)和濰花32號(W32)莢果不同成熟度時子房柄與莢果間、子房柄與花序軸間的斷裂拉力顯著高于易落果品種濰花6號(W6)和濰花11號(W11)；不同含水量的子房柄，其與莢果間、與花序軸間的斷裂拉力，不易落果品種顯著大于易落果品種。隨著子房柄含水量的降低，子房柄斷裂拉力呈先增大后減少的趨勢，在含水量為30%時斷裂拉力最大；在莢果成熟度為75%時子房柄斷裂拉力最大。

花生；落果特性；子房柄；力學性能；斷裂拉力

花生是我國重要的油料作物和經(jīng)濟作物，在國民經(jīng)濟和對外貿(mào)易中具有重要作用[1]。收獲是花生生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)收獲需要人工挖掘、抖土、撿拾、摘果等工序，勞動力投入多、勞動強度大、生產(chǎn)效率低，隨著種植規(guī)模的擴大和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對機械化收獲的需求日益緊迫。機械化收獲可大幅度降低勞動力投入、提高作業(yè)效率、降低收獲成本。近年來，機械化收獲雖然得到初步發(fā)展，同時也存在一定問題，一方面是由于機械裝備自身的質(zhì)量與性能不穩(wěn)定、適應(yīng)性差等[2]，造成果土分離差、損失率高等[3]；另一方面是不同花生品種子房柄強度、結(jié)果深度、結(jié)果集中程度等也影響機械收獲質(zhì)量?；ㄉ臃勘鷱姸仁怯绊憴C械化收獲的重要農(nóng)藝性狀之一。子房柄韌性和抗拉能力強，與莢果結(jié)合力強，成熟后莢果不易脫落，更適合機械化收獲[4-6]。

有關(guān)花生子房柄的力學性能研究較少，沈一等研究表明，不同花生品種子房柄強度存在一定差異[7]；關(guān)萌等研究了花生子房柄抗拉強度、質(zhì)量含水率與田間晾曬時間的關(guān)系[8-10]；吳琪[11]等對多個花生品種果柄強度的研究表明，果柄強度是影響花生機械化收獲的重要農(nóng)藝性狀?；ㄉ臃勘W性能的研究尚未見報道，本研究旨在明確不同落果特性花生品種子房柄力學性能的差異，為篩選和選育子房柄強度大、不易落果、適合機械化收獲的品種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在青島農(nóng)業(yè)大學萊陽校區(qū)農(nóng)學與植物保護學院試驗站進行。供試花生品種為山東省濰坊市農(nóng)業(yè)科學研究院選育的不易落果品種濰花13號和濰花32號，易落果品種濰花6號和濰花11號，分別以W13、W32、W6和W11表示。

1.2 試驗設(shè)計

每個花生品種為1個處理(小區(qū))，進行隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次。每小區(qū)4行，行長10m，行距45cm，株距10cm，小區(qū)面積為18m2。5月7日播種，田間管理同生產(chǎn)大田。

1.3 測定項目與方法

在不同品種小區(qū)內(nèi)，于飽果期，取不同成熟度(籽仁飽滿程度為25%、50%、75%、100%)和成熟莢果，均包括子房柄和所連花序軸。將成熟莢果所連的子房柄和花序軸置于電熱恒溫鼓風干燥箱中進行不同程度的干燥(60°C)，以子房柄含水量為標準，在預(yù)備試驗的基礎(chǔ)上，通過控制干燥時間獲得含水量分別為50%、40%、30%、20%、10%的樣品。用深圳新三思材料檢測有限公司生產(chǎn)的CMT4503型微機控制電子萬能試驗機測定上述樣品子房柄與莢果間水平、垂直、斜向(45°角)斷裂拉力和子房柄與花序軸間垂直斷裂拉力。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)、圖表處理在Excel 2013下進行，統(tǒng)計及差異顯著性分析采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同落果特性花生品種莢果不同成熟度時子房柄的力學特性

2.1.1 子房柄與莢果間的斷裂拉力

① 水平斷裂拉力。子房柄與莢果間水平方向斷裂拉力大小決定著花生收獲時莢果帶柄率以及落果率。圖1-a可見，四個花生品種子房柄與莢果間水平斷裂拉力大小隨莢果的成熟呈先增大、后略減少的趨勢，成熟度為75%時水平斷裂拉力最大。不易落果品種子房柄與莢果間水平斷裂拉力顯著大于易落果品種，同類品種內(nèi)差異不明顯。在莢果成熟度為25%、50%、75%和100%時測定，不易落果品種W32的子房柄與莢果水平斷裂拉力分別為0.87kg、0.99kg、1.20kg和1.16kg，較易落果品種W11的0.58kg、0.64kg、0.80kg和0.75kg分別增加0.29kg、0.35kg、0.40kg和0.41kg，增加50.0%、53.9%、49.4%、和53.9%，差異均達顯著水平。

② 垂直斷裂拉力。子房柄連結(jié)著莢果與花序軸，其力學性能是影響機械化收獲與落果特性的重要因素。不同落果特性花生品種莢果不同成熟度子房柄與莢果間垂直斷裂拉力的變化與水平斷裂拉力的變化相似，不易落果品種垂直斷裂拉力顯著大于易落果品種。在莢果成熟度為25%時，四個品種間垂直斷裂拉力差異不明顯，隨莢果的充實飽滿，品種間差異明顯。在莢果成熟度為50%、75%和100%時，不易落果品種W32垂直斷裂拉力分別為0.65kg、0.84kg和0.69kg，較易落果品種W11的0.59kg、0.70kg和0.55kg分別增加10.11%、20.86%和24.55%，差異均達到顯著水平(圖1-b)。

③ 斜向斷裂拉力。如圖1-c所示，不易落果品種子房柄與莢果間斜向斷裂拉力明顯大于易落果品種。在莢果成熟度為25%、50%、75%和100%時，不易落果品種W32的斜向斷裂拉力分別為0.6kg、0.83kg、0.92kg和0.89kg，較易落果品種W11分別增加9.29%、10.49%、21.73%和22.18%。差異均達到顯著水平?？梢姴煌涔匦曰ㄉ贩N斜向斷裂拉力與水平及垂直斷裂拉力變化趨勢一致。

圖1 不同落果特性品種莢果不同成熟度時子房柄與莢果間斷裂拉力Fig.1 The tension rupture test between gynophore and pod among peanut varieties with different peanut-drop characteristics during different maturities of peanut pods

圖2 不同落果特性品種莢果不同成熟度時子房柄與花序軸間的斷裂拉力Fig.2 The tension rupture test between gynophores and rachis among peanut varieties with different peanut-drop characteristics during different maturities of peanut pods

2.1.2 子房柄與花序軸間的斷裂拉力

隨著莢果成熟，不同落果特性花生品種子房柄與花序軸間斷裂拉力表現(xiàn)出和子房柄與莢果間斷裂拉力相似的變化趨勢。不易落果品種子房柄與花序軸間斷裂拉力明顯大于易落果品種，同類品種內(nèi)差異較小。莢果成熟度為25%、50%、75%和100%時，不易落果品種W32子房柄與花序軸間斷裂拉力分別為0.60kg、0.75kg、0.91kg和0.78kg，較易落果品種W11的0.54kg、0.63kg、0.72kg和0.70kg分別增加8.94%、16.37%、20.51%和10.97% (圖2)。

2.2 不同落果特性花生品種不同含水量子房柄的力學特性

2.2.1 子房柄與莢果間的斷裂拉力

① 水平斷裂拉力。圖3-a可見，不同落果特性花生品種子房柄在新鮮狀態(tài)時(含水量為50%)與莢果間水平斷裂拉力較小，隨子房柄含水量的降低而增大，在含水量為30%時達到最大，以后快速下降。不易落果品種子房柄與莢果間水平斷裂拉力明顯大于易落果品種，同類品種內(nèi)差異較小。子房柄含水量為50%時，不易落果品種W32斷裂拉力為1.09kg，較W11的0.95kg大14.16%；子房柄含水量30%時，W32的斷裂拉力為1.20kg，較W11的1.10kg大9.24%；子房柄含水量降至10%，此時子房柄強度低、易斷裂，W32的水平斷裂拉力仍較W11大9.35%，差異均達到顯著水平。

② 垂直斷裂拉力。不同落果特性花生品種不同含水量子房柄與莢果間垂直斷裂拉力的變化趨勢與水平斷裂拉力相似，不易落果品種垂直斷裂拉力顯著大于易落果品種，同類品種內(nèi)差異較小。子房柄含水量50%、30%、10%時，不易落果品種W32的垂直斷裂拉力分別為0.66kg、1.10kg和0.68kg，較W11的0.54kg、0.80kg和0.51kg，分別增大22.22%、38.28%和33.33%(圖3-b)，差異均達到顯著水平。

圖3 不同落果特性品種不同含水量時子房柄與莢果間斷裂拉力Fig.3 The tension rupture test between gynophores and pods among peanut varieties with different peanut-drop characteristics under different water content of gynophores

③ 斜向斷裂拉力。圖3-c所示，隨著子房柄含水量降低，不易落果品種子房柄與莢果間斜向斷裂拉力明顯大于易落果品種，且與水平及垂直斷裂拉力變化趨勢一致。在子房柄含水量分別為50%、40%、30%、20%和10%時，不易落果品種W32子房柄與莢果間斜向斷裂拉力分別為0.93 kg、1.02kg、1.08kg、0.99kg和0.92kg，較易落果品種W11的0.83kg、0.88kg、0.98kg、0.89kg和0.78kg分別增加11.20%、16.73%、10.92%、10.92%和17.02%，差異均達到顯著水平。

2.2.2 子房柄與花序軸間的斷裂拉力

隨著子房柄含水量的降低，不同落果特性花生品種子房柄與花序軸間斷裂拉力均呈先增加后降低的變化趨勢。不易落果品種斷裂拉力明顯大于易落果品種。在含水量為50%時，W32的斷裂拉力為0.73kg，較W11的0.70kg增加4.11%；在含水量為30%斷裂拉力最大時，W32的斷裂拉力為0.84kg，較W11、W6的0.75kg、0.80kg分別增加11.06%、5.02%；子房柄含水量降至10%時，W32的斷裂拉力為0.71kg，較W11的0.66kg增加7.58%(圖4)。兩類品種子房柄與花序軸間斷裂拉力的變化和子房柄與莢果間的變化相似。

圖4 不同落果特性品種不同含水量時子房柄與花序軸間的斷裂拉力Fig.4 The tension rupture test between gynophores and rachis among peanut varieties with different peanut-drop characteristics under different water content of gynophores

3 討論與結(jié)論

花生與其他作物不同，其有地上開花地下結(jié)果的特性[12-13]。由于莢果和土壤的緊密結(jié)合，在收獲作業(yè)的起拔和果土分離過程中，易導致子房柄斷裂、莢果脫落，因此花生落果特性普遍存在，落果勢必影響花生產(chǎn)量。在花生收獲過程中，影響莢果脫落的因素很多，土壤質(zhì)地[14]、收獲時期、收獲方式、品種落果特性等[15]均可影響莢果脫落。隨著花生生產(chǎn)實體種植面積不斷增加，人工收獲勞動強度大、生產(chǎn)效率低的問題日益突出，收獲機械化已成為花生生產(chǎn)的發(fā)展方向[16-17]。

然而，機械化收獲易造成莢果脫落，又不便于復(fù)收，導致產(chǎn)量損失，因此迫切需要不易落果品種。本研究結(jié)果表明，不易落果品種的子房柄強度等明顯優(yōu)于易落果品種，勢必會減少收獲作業(yè)中的落果數(shù)量；不同落果特性的花生品種均在莢果成熟度為75%、子房柄含水量30%時，子房柄強度最大，莢果不易脫落。在花生生產(chǎn)上為減少落果的發(fā)生，現(xiàn)階段可選用豐產(chǎn)性好且不易落果品種，未來應(yīng)著眼于選育豐產(chǎn)性好、品質(zhì)優(yōu)、子房柄強度大的品種，特別應(yīng)重視選育莢果成熟時仍保持較高的子房柄強度、并且伴隨著莢果的成熟子房柄脫水較快、莢果成熟時含水量為30%左右的品種。不同落果特性花生品種子房柄強度存在明顯差異，不易落果品種機械組織發(fā)達、子房柄強度大、子房柄與莢果和花序軸連接力強。在生產(chǎn)中，通過選用和選育子房柄強度大的品種，減少田間落果和產(chǎn)量損失是可行的。

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The Research on Gynophores' Mechanical Properties of Peanut Varieties with Different Peanut-dropping Characteristics

SUN Ya-wen, ZOU Xiao-xia, XIANG Yun-qiu, ZHANG Xiao-jun, WANG Yue-fu, WANG Ming-lun*

(Shandong Provincial Key Laboratory of Dryland Farming Technology, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China)

We systematically studied the gynophores' mechanical properties of different characteristics of peanut-drop different gynophores' water content and different gynophores' maturity under field experimental conditions. The results showed that the uneasy-dropping peanut varieties of Weihua32 and Weihua13 is significantly higher than the easy-dropping peanut varieties of Weihua6 and Weihua11 in the tension rupture test between gynophores and pods, gynophores and rachis under different peanuts' maturities. The uneasy-dropping peanut varieties is significantly higher than the easy-dropping peanut varieties in the tension rupture test between gynophores and pods, gynophores and rachis under different water content of gynophores. With the water content of gynophores decreased, the tension rupture of gynophores increased before they are reduced. The tension rupture is the largest under 30% water content of gynophores under 75% maturity of peanut pods.

peanut; characteristics of peanut-dropping; gynophores; mechanical properties; tension rupture

10.14001/j.issn.1002-4093.2017.01.006

2017-02-08

科技部“十二五”國家科技支撐計劃項目(2014BAD11B04)；國家花生產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-14-東北區(qū)栽培)；山東省高校優(yōu)秀科研創(chuàng)新團隊建設(shè)項目(6212n2)；山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系花生產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團隊建設(shè)項目(SDAIT-05-04-05)

孫雅文(1991-)，女，山東煙臺人，青島農(nóng)業(yè)大學在讀碩士研究生，主要從事花生栽培生理研究。

*通訊作者：王銘倫(1958-)，男，教授，主要從事花生栽培理論與技術(shù)研究。E-mail: mlwang@qau.edu.cn

S565.2; Q66

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