一種簡易的種子體積測量方法

莊 赟，陳純潔，曹怡玲，楊靜美，陶 飛，崔華威

(1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，廣州 5102252； 2.云南大學(xué)信息學(xué)院，昆明 650000)

種子體積是衡量種子質(zhì)量的重要指標(biāo)，是種子的主要數(shù)量性狀之一。種子大小是影響作物產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，并且在植物進(jìn)化適應(yīng)過程中也起到至關(guān)重要的作用[1]，種子體積大小對(duì)種子的萌發(fā)率、出苗率、根系生長等都有深遠(yuǎn)影響[2-3]，同時(shí)對(duì)幼苗、植株等生長發(fā)育也有較大影響[4-7]?？焖俸啽愕販y定種子體積對(duì)種子檢驗(yàn)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。目前常用的種子體積測量方法有：估算法[8]、液差法[9-12]和排沙法[13,14]。但是，估算法是通過種子長、寬、厚粗略估計(jì)種子體積，誤差較大；液差法通過排開液體體積得出種子體積；排沙法與液差法類似；但二者均是測量多粒種子體積，無法得出單粒種子體積，且誤差較大，液差法同時(shí)存在種子吸水導(dǎo)致結(jié)果偏差的問題。針對(duì)種子吸水問題，劉雙喜等[15]提出利用軟性材料包裹住種子，然后抽至真空，整體放入水中后測量排開水的體積。該方法很好地解決了種子吸水的問題，但是仍然存在以下問題：一是有些種子表面凹凸不平(例如小麥種子有腹溝)，用軟性材料包裹,無法完全貼合種子，造成測量值偏大；二是抽至真空過程一些種子受壓迫體積會(huì)發(fā)生一定變化，造成測量值偏??；三是需使用真實(shí)泵、軟性材料等，試驗(yàn)儀器、操作要求高，操作繁瑣。

針對(duì)以上問題，本文提出一種簡便的種子體積測定方法為種子質(zhì)檢測提供了新思路與新方法。

1 材料和方法

1.1 材 料

主要材料：直徑0.32 mm、截面為圓形的細(xì)鐵絲，瓶裝食用調(diào)和油(金稻谷牌)，罐裝桐油(切瑞西牌)，以及常見的蠶豆、水稻、小麥、花生、黃豆種子各250 g。

1.2 方 法

1.2.1種子體積測量

通過種子在液體中受力分析，間接計(jì)算種子的體積，當(dāng)種子用金屬絲拉住懸在液體中時(shí)，種子受到重力，鐵絲拉力和浮力，根據(jù)受力平衡有：G1=F拉+F??；天平中顯示的就是燒杯及其中液體的重力加上浮力的反作用力(圖1)，通過前后質(zhì)量差異，從而得出被排開液體的總體積，因?yàn)榻饘俳z是圓柱形的，可根據(jù)直徑、長度求出體積。因此用總體積減去浸入液體中的金屬絲體積后便可得到種子體積。本測量方法具體使用裝置見圖2。

注：G1代表種子所受重力；G2代表燒杯所受重力。

圖2 本測量方法使用裝置示意圖

本方法具體操作分為6個(gè)步驟：

1)將需要測量的種子浸入桐油5 min后取出晾干，由于桐油較粘稠，使用前將桐油用松節(jié)油稀釋，稀釋比例為桐油∶松節(jié)油=3∶1(體積比)。以下將稀釋后的桐油仍稱為桐油。

2)測量當(dāng)前氣溫下液體的密度。

3)用50 mL燒杯盛半杯食用油，放在天平上。

4)用細(xì)鐵絲纏繞固定一粒種子，懸掛在鐵架臺(tái)，使種子完全浸沒在液體(食用油)中，但不與杯子相接觸。

5)觀察鐵絲、銅絲捆綁處及種子表面有無氣泡產(chǎn)生，有氣泡則輕輕晃動(dòng)細(xì)絲，去除氣泡。

6)讀取天平前后的數(shù)值，算出重量差。根據(jù)阿基米德原理計(jì)算出種子體積。

V排=m/ρ液

V種子=V排—V鐵絲

式中，V排：細(xì)鐵絲與種子共同排開的液體(食用油)的體積(mL)；m：天平前后數(shù)據(jù)差(g)；ρ液：當(dāng)前液體(食用油)的密度(g·mL-1)；V鐵絲：細(xì)鐵絲所浸入食用油中的體積(mL)。

1.2.2種子浸入桐油、食用油后體積變化

為評(píng)估種子表面浸涂一層桐油后，再浸入到食用油中因吸油而整體的膨脹幅度，取蠶豆、黃豆、花生、水稻、小麥各10粒種子先在桐油中浸泡5min，再浸泡在食用油中5min，測量種子浸入桐油、食用油后的長、寬、厚度，并將其與未處理的干種子尺寸進(jìn)行比較。

1.2.3鋼珠驗(yàn)證試驗(yàn)

2 結(jié)果與分析

2.1 種子浸入桐油、食用油后體積變化

種子在浸入桐油、食用油各5 min后，長、寬、厚均出現(xiàn)一定程度增加(表1至表3)，但數(shù)值不明顯，長度增加最大的為蠶豆，變長0.004 cm，為原始長度的0.19%。寬度增加最大的也是蠶豆，變寬0.012 cm，為原始寬度的2.0%。厚度增加最大的是花生，變厚0.011 cm，為原始厚度的1.3%，誤差在可接受范圍。

表1 種子浸入桐油、食用油各5 min后長度變化

表2 種子浸入桐油、食用油各5 min后寬度變化

表3 種子浸入桐油、食用油各5 min后厚度變化

2.2 鋼珠驗(yàn)證結(jié)果

用游標(biāo)卡尺準(zhǔn)確測量鋼珠直徑為0.6 mm，根據(jù)球形體積數(shù)學(xué)公式，計(jì)算出其體積為0.113 04 cm3。根據(jù)本文所述方法，利用浮力原理，測量出球體積平均值為0.110 427 cm3，二者之間差值只有0.023 613 cm3。證實(shí)本方法測量體積誤差小，方便可行(表4)。

表4 標(biāo)準(zhǔn)鋼珠驗(yàn)證結(jié)果

3 討論與結(jié)論

通過試驗(yàn)，驗(yàn)證了本方法準(zhǔn)確可行，并且該試驗(yàn)操作簡單，工具條件需求不高，試驗(yàn)室及平常生活中即可獲取，易于操作，精確度也較高，可以推廣使用。而其他單粒測量種子體積的方法，使用的儀器較復(fù)雜，使用快捷性較差。

本方法確定食用油為載體。因?yàn)樵陬A(yù)試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)用水作為載體時(shí)，種子浸入后會(huì)快速吸水膨脹，且易產(chǎn)生氣泡，造成天平顯示數(shù)值一直在變化。而食用油質(zhì)量穩(wěn)定、不易揮發(fā)，透明性較好，將種子浸入時(shí)可以清楚看到種子周圍無氣泡產(chǎn)生，且天平數(shù)值一直較穩(wěn)定。

本方法要嚴(yán)格控制人為誤差，避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大差異。例如，鐵絲纏繞圈數(shù)不能太多，不然易產(chǎn)生一些微小氣泡，同時(shí)桐油浸泡時(shí)間不能過長，不然會(huì)造成涂層過厚，導(dǎo)致種子體積發(fā)生變化。未來研究中，可用金屬鏤空容器固定種子代替鐵絲纏繞的方式，以進(jìn)一步提高便捷性。