快測法測量玉米籽粒含水率的誤差分析

郭紅亮， 常海霞， 劉永忠， 李萬星， 曹晉軍， 靳鯤鵬， 李 丹

(山西省農(nóng)業(yè)科學院谷子研究所， 山西 長治 046011)

玉米作為主要的糧飼和工業(yè)原料，在我國工業(yè)與農(nóng)業(yè)中的地位越來越重[1]。世界上玉米生產(chǎn)大國中，我國玉米的種植總面積產(chǎn)量僅在美國之后[2]。玉米作為山西省面積最大的糧食作物，多年來種植總面積越來越大，其產(chǎn)量在不停提升[3-4]。玉米在山西省的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占到半壁江山，在山西省糧食生產(chǎn)和糧食保障方面起到關(guān)鍵作用[5-6]。玉米水分對其收購、運輸、儲存等都有十分重要的意義。玉米籽粒含水率一直是玉米機械直收籽粒與后期烘干倉儲的一項關(guān)鍵指標[7-9]。國家標準中105 ℃恒重法準確性非常高[10]，但是存在測定時間長，耗費成本高，工作效率低等缺點，然而玉米育種家在收獲與考種時面對的是大量的雜交種組合，所以根本無法滿足玉米育種家實際工作中的需求。隨之，谷物水分測定儀被廣泛應(yīng)用，常用谷物水分測定儀按測量方法可分為電阻法、電容法、隧道烘干法等[8]。其中電容法原理是以谷物作為電容器的極間介質(zhì)，電容器的圓通極板和圓通柱極板間的距離保持不變時，當把糧食放入兩極間，兩極間介質(zhì)的電系數(shù)隨糧食水分的高低而波動，從而引起了電容傳感器電容量的波動，以此得出糧食的含水率[11-12]。電容法有其測定方便快速，無需粉碎，體積小，攜帶方便等優(yōu)點被廣大育種家應(yīng)用在品種選育過程中，但其存在的缺點是，測量精度不高，重復(fù)穩(wěn)定性較差[13-15]。常見的電容式谷物水分測定儀有LDS-1 F及LDS-1 H型屬于國產(chǎn)品牌，PM-8188型為進口品牌，同時PM-8188是玉米國家區(qū)域試驗中指定的谷物水分測定儀[16-17]。前人對LDS-1 F及LDS-1 H型谷物水分測定儀有所研究，洪丹等[8]研究認為，樣品質(zhì)量、容重對LDS谷物水分測定儀測玉米水分有影響，一定范圍內(nèi)高、中、低水分段及樣品溫度對LDS谷物水分測定儀測玉米水分影響不大。一定范圍內(nèi)，容重越大，快測法與定溫定時法偏差越大。對PM-8188型谷物水分測定的研究鮮見報道。本試驗選取了16個山西省中晚熟區(qū)生產(chǎn)上常見的玉米品種，在同1 d收獲，同時用PM-8188型谷物水分測定儀和105 ℃恒重法測定；16個品種取樣回曬場晾曬28 d后，在同1 d內(nèi)用PM-8188型谷物水分測定儀和105 ℃恒重法再次測定樣品，以期尋求PM-8188型谷物水分測定儀測定數(shù)值與105 ℃恒重法測定數(shù)值間的關(guān)系，為玉米育種家在品種籽粒含水率選擇過程中提供理論支持。

表1 供試材料

編號12345678品種先玉335大豐30并單23福盛園57屯玉99潤民336龍生16中種8號編號910111213141516品種強盛388強盛62誠信5號太玉339中地9988瑞普909先玉987并單669

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2018年在山西省長子縣種植，前茬作物谷子，播種前試驗地0～30 cm土層土壤養(yǎng)分含量為：有機質(zhì)8.02 g·kg-1，全氮0.87 g·kg-1，堿解氮79.46 mg·kg-1，速效磷9.52 mg·kg-1，速效鉀7.79 mg·kg-1，土壤容重1.39 g·cm-3。pH值為7.4，屬中等肥力水平。

1.2 試驗材料

供試材料選用了2017—2018年在山西省中晚熟區(qū)大面積推廣的16個玉米品種，分別是：先玉335、大豐30、并單23、福盛園57、屯玉99、潤民336、龍生16、中種8號、強盛388、強盛62、誠信5號、太玉339、中地9988、瑞普909、先玉987、并單669。為便于作圖分析，本試驗把16個品種一次編號，具體見表1。

1.3 試驗設(shè)計

試驗隨機區(qū)組種植，3次重復(fù)，小區(qū)占地20 m2，長6.67 m，寬3 m，共48個小區(qū)。種植密度均為60 000株·hm-2，田間正常生產(chǎn)管理。

1.4 測定項目與方法

標準法測定水分:參照GB 5497—1985《糧食、油料檢驗水分測定法》105 ℃恒重法測定[10]，每個品種重復(fù)3次取樣進行測量，最后取算術(shù)平均值作為標準法結(jié)果。

PM-8188型谷物水分測定儀：將被測樣品放入料筒直到料筒上部下沿口，把料筒固定到傳感器頂端，按動料筒下端的放料按鈕，樣品落入傳感器里，測定儀開始測量樣品含水率，于幾秒后顯示數(shù)值。每個樣品連續(xù)測量5次，最終用5次測量結(jié)果的平均值定為測定結(jié)果。

試驗于9月23日統(tǒng)一收獲，收獲時用標準法和PM-8188型谷物水分測定儀測定水分，同時取樣回曬場晾曬，于10月21日再次用上述2種方法進行水分測定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel軟件處理數(shù)據(jù)作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 收獲時2種測定水分方法的結(jié)果分析

根據(jù)對收獲時16個品種籽粒水分的2種方法測定，得出圖1結(jié)果，根據(jù)圖1可知，PM-8188型谷物水分測定儀在16個品種間對標準法測定的結(jié)果誤差有大有小，誤差最大的為潤民336，誤差達到6.27%，誤差最小的為誠信5號和中地9988，誤差為0，16個品種的平均誤差為2.34%，16個品種總體呈現(xiàn)出PM-8188型谷物水分測定儀測定結(jié)果比標準法測定結(jié)果偏低的結(jié)果。為了研究收獲時測定的2個結(jié)果間的關(guān)系，根據(jù)試驗結(jié)果做了趨勢分析，得出圖2結(jié)果。根據(jù)圖2可知，PM-8188型谷物水分測定儀測定結(jié)果與標準法測定結(jié)果存在線性關(guān)系，對應(yīng)的線性關(guān)系方程為y=1.068 3x-1.215 4，判定系數(shù)R2=0.919 3。線性方程表明2個結(jié)果間存在正相關(guān)關(guān)系。

圖1 收獲時2種方法測定的水分結(jié)果

圖2 收獲時2種方法測定的水分趨勢

2.2 晾曬后2種測定水分方法的結(jié)果分析

根據(jù)對晾曬后16個品種籽粒水分的2種方法測定，得出圖3結(jié)果，根據(jù)圖3可知，PM-8188型谷物水分測定儀在16個品種間對標準法測定的結(jié)果同樣存在誤差，誤差最大的為先玉987，誤差達到2.56%，誤差最小的為潤民336、龍生16、強盛62和誠信5號，這4個品種的誤差為0，16個品種的平均誤差為0.86%，從整體趨勢來看依舊是呈現(xiàn)出PM-8188型谷物水分測定儀測定結(jié)果比標準法測定結(jié)果偏低的結(jié)果。為了研究晾曬后測定的2個結(jié)果間的關(guān)系，根據(jù)試驗結(jié)果做了趨勢分析，得出圖4結(jié)果。根據(jù)圖4可知，PM-8188型谷物水分測定儀測定結(jié)果與標準法測定結(jié)果存在線性關(guān)系，對應(yīng)的線性關(guān)系方程為y=0.976 6x+0.559 1，判定系數(shù)R2=0.990 3。線性方程表明2個結(jié)果間存在正相關(guān)關(guān)系。

圖3 晾曬后2種方法測定的水分結(jié)果

圖4 晾曬后2種方法測定的水分趨勢

3 結(jié)論與討論

通過PM-8188型谷物水分測定儀和標準法對收獲時和晾曬后的16個品種籽粒含水率測定，得出在收獲時玉米籽粒含水率范圍在22%～33%之間時，PM-8188型谷物水分測定儀測定結(jié)果誤差較大，平均誤差達到了2.34%；而在晾曬后玉米籽粒含水率范圍在15%～21%之間時，PM-8188型谷物水分測定儀測定結(jié)果誤差較小，平均誤差達到了0.86%，并且16個品種中有4個沒有誤差，完全準確率達到了25%，2個時期PM-8188型谷物水分測定儀的測定結(jié)果均表現(xiàn)為偏低。根據(jù)回歸分析，得出線性關(guān)系方程，PM-8188型谷物水分測定儀的測定結(jié)果與標準法的結(jié)果存在正相關(guān)關(guān)系。

在PM-8188型谷物水分測定儀的實際操作過程中，玉米的粒型、大小、容重以及其周邊環(huán)境對儀器的電容值都有影響，這些因素都可以對測定結(jié)果造成誤差[8-9]?？蒲腥藛T在實際使用過程中，應(yīng)定期去相關(guān)計量單位或在指定的實驗室對儀器進行校正，儀器的校正點越接近實際經(jīng)常應(yīng)用的水分范圍，測量誤差會越小。本試驗只是選擇了山西省中晚熟區(qū)大田生產(chǎn)中常見的品種，對PM-8188型谷物水分測定儀測定結(jié)果的誤差在不同時期進行了分析，可以對玉米育種家在田間快測玉米籽粒含水率進行選擇時提供對應(yīng)的理論依據(jù)。