光電色選機在水稻種子加工線上的應用

摘 要：將光電色選機應用于水稻種子加工線，對光選前后種子發(fā)芽率、死種子率等指標進行檢測分析，得出光選后的種子發(fā)芽率明顯提高，死種子率顯著降低，種子批質量有所提升的結論。研究結果證明：光電色選機應用于種子加工線上具有一定的可行性。

關鍵詞：光選；發(fā)芽率；死種子率；光電色選機

中圖分類號：S226.5 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）9-135-5

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.09.031

0 引言

水稻在生長季節(jié)遇到惡劣的天氣，不僅影響產量，更重要的是嚴重影響種子生活力。特別是，水稻灌漿后期遭遇連續(xù)陰雨天氣，容易形成穗發(fā)芽。江蘇省里下河地區(qū)10月中下旬往往是陰雨連綿天氣，導致該地區(qū)成熟較早的水稻品種穗發(fā)芽嚴重，造成種子黃粒、黑粒、粉化粒比例加重，嚴重影響種子品質［1］。面對這樣的現實困境，如何確保種子的數量和品質，從而有效規(guī)避經營風險，是該地區(qū)眾多種子企業(yè)迫切需要解決的難題。對此，傳統的精選加工模式只能剔除部分空癟粒，而目前光電色選機在糧食、農副產品加工中的應用發(fā)展較快，特別是在大米加工分級中的應用日趨成熟，能夠精準剔除大米中的淺黃、腹白、微小病斑等微色差雜質［2］。光電色選設備根據色選識別的原理，剔除稻谷中的不合格粒，從而提高種子批品質，使其達到國家質量規(guī)定標準，具有一定的現實可行性。2021—2024年，筆者團隊采用光電色選機對5個水稻品種的不合格種子批進行了光選試驗，為光電色選機在水稻種子加工流水線上的應用提供了數據支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水稻品種：武育粳528、泰香粳1402、淮稻5號、鎮(zhèn)糯20、南粳5718。供試設備：美亞牌臻系列雜糧色選機（型號：6SXZ-600CG2/600mCS2）、RTOP-B智能人工氣候箱。

1.2 試驗方法

在種子加工流水線末端增加設置美亞牌臻系列雜糧色選機，依托光學設備，增加一輪種子品質剔選流程。該色選機結構主要包括光源、光學鏡頭、檢測傳感器、控制電路和剔選裝置等部分。其工作原理是通過光學鏡頭將稻谷投影到檢測傳感器上，傳感器根據稻谷顏色、形狀、紋理等特征進行識別和分類［3］。當稻谷顏色、形狀、紋理等特征與標準不符時，傳感器會即時發(fā)出信號，控制電路接收信號后，通過剔選裝置將黑米、黃米、紅米、粉化米（胚萌動）及其他雜色米等不合格稻谷分選出來。同時，該款色選機還輔配紅外精選設備，采用了高分辨率CCD傳感器、高清鏡頭，具有選別精度高、效率高等特點。

1.3 試驗設計和過程

此試驗在江蘇姜豐種業(yè)加工中心進行。對供試的種子先進行常規(guī)精選加工，選擇2.0 mm篩片，經風篩選、比重選等流程達到一定的凈度，將精選后的種子按900 kg為一個批次用囤包裝載，逐包取樣進行發(fā)芽試驗。送檢的樣品種子經充分混合后，用數種設備或手工隨機數取400粒，以100粒為1個重復，試驗為4個重復，投入4個發(fā)芽盒中，加水浸泡（需24 h）后放入智能人工氣候箱（箱溫設置30 ℃恒溫，光照模式設置為白天16 h，夜晚8 h）。發(fā)芽試驗嚴格按照《農作物種子檢驗規(guī)程 發(fā)芽試驗》（GB/T 3543.4—1995）進行［4］，根據試驗結束記錄的結果計算種子批初始發(fā)芽率。對初始發(fā)芽率檢測不合格的種子批進行區(qū)間劃分，大致按發(fā)芽率劃分為3個區(qū)間（分別為80%～84%、75%～79%、lt;75%）；對各個區(qū)間的種子批分別進行光選處理，再對處理后的種子按900 kg一個批次扦樣進行實驗室發(fā)芽率檢測；試驗過程嚴格按照初始發(fā)芽率檢測方式進行，試驗結束記錄結果形成種子批最終發(fā)芽率。最后，將此檢測結果與相對應的未經處理的種子批初始發(fā)芽率（CK）進行對比。

1.4 統計指標及方法

統計指標包括發(fā)芽率、死種子率。

發(fā)芽率計算公式見式（1）。

發(fā)芽率（%）[=正常幼苗數量100]×100%""nbsp;""""""""""" （1）

死種子率計算公式見式（2）。

死種子率（%）=[死種子數量100]×100%""""""""""""""" （2）

加權平均法計算公式見式（3）。

[x=x1f2+x2f2+χ3f3+…+Xkfkn]，其中f1+f2+f3+…+fk=n"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" （3）

式（3）中：[x]表示平均發(fā)芽率或平均死種子率；x表示發(fā)芽率或死種子率；f為發(fā)芽率樣品個數；n為樣品總個數。

試驗所得數據采用Excel 2003軟件整理。

2 結果與分析

2.1 武育粳528光選后與光選前發(fā)芽率的變化

由表1的試驗數據可得以下結論。①種子在經過光選識別剔除后發(fā)芽率可提高7.4個百分點（加權平均）。②初始發(fā)芽率越高，光選后發(fā)芽率越高，發(fā)芽率達標率越高。光選前初始發(fā)芽率為80%～84%的種子通過光選后達標率達76%，光選前初始發(fā)芽率為75%～79%的種子通過光選后達標率達47%，初始發(fā)芽率為64%～74%的種子通過光選后達標率幾乎為0%。③光選后發(fā)芽率顯著提高，主要是死種子率顯著降低，這部分死種子就是粉化粒（胚萌動）、黃米粒和病粒（黑米）。④初始發(fā)芽率越低，剔除的死種子越多。初始發(fā)芽率為80%～84%的種子，光選后死種子率平均下降5個百分點；初始發(fā)芽率為75%～79%的種子，光選后死種子率平均下降8個百分點；初始發(fā)芽率為64%～74%的種子，光選后死種子率平均下降9個百分點。

2.2 淮稻5號光選后的結果

淮稻5號光選28個樣品，發(fā)芽率無顯著提高效果，如表2所示。經剝糙檢測，發(fā)現該品種米色與穗發(fā)芽的粉化粒色差較小，相關結果應與品種成熟度和穗發(fā)芽程度有關，光選設備難以精準識別剔除。

2.3 鎮(zhèn)糯20光選后的結果

鎮(zhèn)糯20光選9個樣品，發(fā)芽率無顯著提高效果，如表3所示。通過二、三次光選試驗，均無顯著提高效果。經分析，應與糯性米粒的乳白色與粉化粒（胚萌動）色澤區(qū)別較小有關。

2.4 優(yōu)質食味粳稻品種光選后的效果

由表4至表7可見：武育粳528、泰香粳1402、南粳5718等品種光選前初始發(fā)芽試驗中死種子率在15%以下的光選后都能顯著提高發(fā)芽率，并將死種子率下降到10%以下。

3 光選設備在稻麥種加工線上的應用前景

試驗證明，光選設備可以在以下情境中，為種子加工提供技術支撐。

3.1 受災輕微的搶救措施

水稻種子收獲前受災程度輕微，常規(guī)精選加工后種子批初始發(fā)芽試驗死種子率在15%以下的，有必要通過光選剔除部分死種子，將死種子率降低到10%以下。試驗表明，采用該措施，優(yōu)質食味粳稻的發(fā)芽率均能達標。若受災程度較重（死種子率超過15%），則光選損耗過大，效果并不明顯，不建議進行光選處理。

3.2 糯性品種品質提升的局限性

糯性米粒呈乳白色，與粉化粒（胚萌動）相似，光選機難以識別。光選可以剔除病粒（黑米）、黃米、紅米等雜色粒，從而提高種子品質，但不能剔除粉化粒（胚萌動）。因此，如果糯性水稻品種的種子初始發(fā)芽率不達標，則不必再采取光選處理措施。相關試驗同時證明，不合格種子與標準種子的顏色、形狀、紋理等特征差異越大，越易被分選出來，種子品質提升的可能性越大；反之，則種子品質提升的空間不大。

3.3 水稻自生稻的有效控制

自生稻的篩查是水稻田檢的重要項目，以往只能通過田間去雜的方式解決，耗費大量人力、物力，效果有時還不理想，嚴重田塊的種子只能進行報廢處理。水稻自生稻的特點為籽粒細長、米色發(fā)紅，可以利用光電色選設備的“色選+形選”功能進行精準剔除，將自生稻比例降至0.3‰以下。

3.4 光選設備在小麥種子加工上的應用設想

利用光選原理，將籽粒投影到檢測傳感器上，傳感器對色差、形狀、紋理等特征進行識別與分類。結合上述試驗，可以合理推斷，當小麥不完善粒（包括蟲蝕粒、病斑粒、破損粒、生芽粒和生霉粒等）占比較高時，通過光選設備剔除不合格粒，可以有效提高小麥種子品質［5］。

綜上，光選設備在稻、麥種子精選加工中具有較為廣闊的應用前景。

參考文獻：

［1］嚴亞艷，周榮，鮑輝宇.水稻種子發(fā)芽率降低的原因及預防措施［J］.上海農業(yè)科技，2016（1）：159-160.

［2］孫六蓮.我國色選機發(fā)展概況與建議［J］.農業(yè)與技術，2016，36（9）：62-64.

［3］張會娟，胡志超，王海歐，等.我國谷物色選機概況及發(fā)展［J］.農業(yè)機械，2009（12）：54-56.

［4］李先玉，李浩，蘇茹茹，等.水稻種子加工檢驗方法芻議［J］，農業(yè)科技通訊，2022（1）：207-209.

［5］譚艷琴，馬玉俠.色選機在小麥不完善粒檢測中的應用研究：小麥不完善粒檢驗方法的改進［J］.現代面粉工業(yè)，2018，32（1）：10-13.

作者簡介：朱曉燕（1977—），女，本科，農藝師，研究方向：種子檢驗與生產。