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

(山西省農業科學院谷子研究所， 山西 長治 046011)

玉米作為主要的糧飼和工業原料，在我國工業與農業中的地位越來越重[1]。世界上玉米生產大國中，我國玉米的種植總面積產量僅在美國之后[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，其產量在不停提升[3-4]。玉米在山西省的農業生產中占到半壁江山，在山西省糧食生產和糧食保障方面起到關鍵作用[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，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，兩極間介質的電系數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，攜帶方便等優點被廣大育種家應用在品種選育過程中，但其存在的缺點是，測量精度不高，重復穩定性較差[13-15]。常見的電容式谷物水分測定儀有LDS-1 F及LDS-1 H型屬于國產品牌，PM-8188型為進口品牌，同時PM-8188是玉米國家區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，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個山西省中晚熟區生產上常見的玉米品種，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值與105 ℃恒重法測定數值間的關系，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土層土壤養分含量為：有機質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 試驗設計

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

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3次取樣進行測量，最后取算術平均值作為標準法結果。

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，于幾秒后顯示數值。每個樣品連續測量5次，最終用5次測量結果的平均值定為測定結果。

試驗于9月23日統一收獲，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 數據分析

采用Microsoft Excel軟件處理數據作圖。

2 結果與分析

2.1 收獲時2種測定水分方法的結果分析

根據對收獲時16個品種籽粒水分的2種方法測定，得出圖1結果，根據圖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個品種總體呈現出PM-8188型谷物水分測定儀測定結果比標準法測定結果偏低的結果。為了研究收獲時測定的2個結果間的關系，根據試驗結果做了趨勢分析，得出圖2結果。根據圖2可知，PM-8188型谷物水分測定儀測定結果與標準法測定結果存在線性關系，對應的線性關系方程為y=1.068 3x-1.215 4，判定系數R2=0.919 3。線性方程表明2個結果間存在正相關關系。

圖1 收獲時2種方法測定的水分結果

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果分析

根據對晾曬后16個品種籽粒水分的2種方法測定，得出圖3結果，根據圖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出PM-8188型谷物水分測定儀測定結果比標準法測定結果偏低的結果。為了研究晾曬后測定的2個結果間的關系，根據試驗結果做了趨勢分析，得出圖4結果。根據圖4可知，PM-8188型谷物水分測定儀測定結果與標準法測定結果存在線性關系，對應的線性關系方程為y=0.976 6x+0.559 1，判定系數R2=0.990 3。線性方程表明2個結果間存在正相關關系。

圖3 晾曬后2種方法測定的水分結果

圖4 晾曬后2種方法測定的水分趨勢

3 結論與討論

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果均表現為偏低。根據回歸分析，得出線性關系方程，PM-8188型谷物水分測定儀的測定結果與標準法的結果存在正相關關系。

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、容重以及其周邊環境對儀器的電容值都有影響，這些因素都可以對測定結果造成誤差[8-9]。科研人員在實際使用過程中，應定期去相關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常應用的水分范圍，測量誤差會越小。本試驗只是選擇了山西省中晚熟區大田生產中常見的品種，對PM-8188型谷物水分測定儀測定結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的理論依據。