半試樣法測定結(jié)球白菜中凈種子的不確定度評定

任曉云

(德州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣與種業(yè)中心，山東 德州 253000)

農(nóng)業(yè)是國家的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本、最重要的生產(chǎn)資料，位于生產(chǎn)鏈條的最前端，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)和確保糧食安全的關(guān)鍵[1,2]。農(nóng)作物種業(yè)已明確為國家戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性核心產(chǎn)業(yè)，是促進(jìn)農(nóng)業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展、保障國家糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品有效供給的根本[3]。“確保國家糧食安全，把中國人的飯碗牢牢端在自己手中”要求我國農(nóng)作物種業(yè)必須實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展[4]；種業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是國家整體能夠?qū)崿F(xiàn)種業(yè)安全、糧食安全、農(nóng)村發(fā)展的重要途徑[5]。種子質(zhì)量決定糧食質(zhì)量，對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重要影響[6]；種子凈度分析是國家種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中4項(xiàng)強(qiáng)制性檢測指標(biāo)之一，將影響后續(xù)測定項(xiàng)目的準(zhǔn)確性[7]。

種子凈度的檢測結(jié)果反映出供檢樣品不同成分質(zhì)量百分率和混合物特性，進(jìn)而推斷出種子批的組成[8]。實(shí)驗(yàn)過程中會受到操作人員掌握凈度分析熟練程度等諸多不確定因素的影響，使得檢測結(jié)果與真值之間出現(xiàn)一定的誤差；為了更加客觀公正地表示分析結(jié)果，需要引入測量不確定度[9]。測量不確定度表征合理地賦予被測量值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)，代表檢測值的可信區(qū)間，是衡量實(shí)驗(yàn)室檢測質(zhì)量的重要指標(biāo)[10]；本文通過合理地對種子凈度進(jìn)行評定不確定度，確保檢測結(jié)果的權(quán)威與公正，從而科學(xué)、準(zhǔn)確判定特定種子批的質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

凈度分析臺；鐘鼎式分樣器、橫格式分樣器；不同孔徑的套篩(包括振蕩器)、吹風(fēng)機(jī)、甜菜復(fù)胚種子采用的篩子規(guī)格；手持放大鏡；電子天平：感量為0.1g、0.01g、0.001g和0.1mg，德國Sartorius公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

重型混雜物的檢查；試驗(yàn)樣品的分取、分離；兩份半試樣分析[11]。

1.3 不確定度分析

1.3.1 數(shù)學(xué)模型的建立

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 3543.3-1995》，種子凈度P(%)按下列公式計(jì)算。

半試樣凈種子：

(1)

半試樣其他植物種子：

(2)

半試樣雜質(zhì)：

(3)

凈種子：

(4)

其他植物種子：

(5)

雜質(zhì)：

(6)

式中，M為送驗(yàn)樣品的重量，g；m為重型混雜物的質(zhì)量，g，且m1+m2=m；m1為重型混雜物中的其他植物種子質(zhì)量，g；m2為重型混雜物中的雜質(zhì)質(zhì)量，g；P為送驗(yàn)樣品的凈種子重量百分率，%；OS為送驗(yàn)樣品的其他植物種子重量百分率，%；I為送驗(yàn)樣品的雜質(zhì)重量百分率，%；m3為除去重型混雜物后的凈種子質(zhì)量，g；m4為除去重型混雜物后的其他植物種子質(zhì)量，g；m5為除去重型混雜物后的雜質(zhì)質(zhì)量，g；P半為半試樣凈種子重量百分率，%；OS半為半試樣其他植物種子重量百分率，%；I半為半試樣雜質(zhì)重量百分率，%。

1.3.2 不確定度來源分析及步驟

根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理建立數(shù)學(xué)模型找出不確定度來源：利用統(tǒng)計(jì)方法對多次測量的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算后得到的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度；通過非統(tǒng)計(jì)方法得到的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，如稱量樣品過程中由天平引入的不確定度；合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，即當(dāng)檢測結(jié)果利用若干其他值計(jì)算得到時(shí)，由其方差和協(xié)方差計(jì)算出的不確定度；確定包含因子，計(jì)算擴(kuò)展不確定度[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 由數(shù)學(xué)模型得到的數(shù)據(jù)

針對在種子凈度分析的實(shí)際操作中容易出現(xiàn)的問題，如分樣達(dá)不到要求、不同感量天平使用不當(dāng)、凈種子區(qū)分、雜質(zhì)揀除不凈、數(shù)據(jù)處理等，本文設(shè)計(jì)了不同檢測人員進(jìn)行多對半試樣凈度檢測，通過分析各個(gè)步驟的不確定度，進(jìn)而了解不確定度的主要來源，通過控制操作來確保檢測結(jié)果的置信度。

按照GB/T 3543.3-1995中半試樣分析要求，不同檢測人員檢測結(jié)球甘藍(lán)種子不同試樣中的參數(shù)，即試樣重、重型混雜物以及半試樣中的凈種子、其他植物種子和雜質(zhì)；數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 基于結(jié)球白菜種子凈度的不同檢測人員檢測半試樣結(jié)果

基于表1的檢測數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出凈種子、其他植物種子和雜質(zhì)的含量以及半試樣中各成分的差距，數(shù)據(jù)如表2所示。半試樣各成分的差距、(P+OS+I)%滿足GB/T 3543.3-1995要求，說明各檢測數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來測量不確定度。

表2 基于表1的檢測數(shù)據(jù)利用數(shù)學(xué)模型計(jì)算出結(jié)球甘藍(lán)

2.2 檢測結(jié)球白菜種子凈度的A類不確定評定

本文采用多人多對半試樣檢測結(jié)球白菜種子的凈度，在利用統(tǒng)計(jì)方法對多次測量的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算得到的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度前，首先通過F檢驗(yàn)2名檢測人員的分析結(jié)果是否顯著，是否可以運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算平均值和A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度[13]。

表3 運(yùn)用F檢驗(yàn)多組多對半試樣凈度結(jié)果是否顯著

運(yùn)用F雙尾檢驗(yàn)，分別計(jì)算出2名檢測人員的方差：

查F臨界值表可知，F(xiàn)0.05,3,3=9.28，F(xiàn)

表4 半試樣凈種子重復(fù)性測定結(jié)果

多組多對半試樣凈種子的A類不確定度uA可按照下列公式計(jì)算：

2.3 稱量過程中由天平引入的B類不確定度

2.3.1 電子天平在測量半試樣凈種子過程中引入的B類不確定度

(7)

(8)

(9)

(10)

在測量半試樣凈種子過程中，結(jié)合數(shù)學(xué)模型(1)推導(dǎo)出半試樣凈種子中由電子天平引入的B類不確定度公式(11)：

(11)

(12)

將表1中的檢測數(shù)據(jù)和表5中相對應(yīng)電子天平的B類不確定度代入式(12)中，可以得到半試樣凈種子由電子天平引入的B類不確定度，數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 檢測半試樣凈種子過程中由電子天平引入的B類不確定度

(13)

2.3.2 全試樣凈種子的B類不確定度評定

(14)

將檢測數(shù)據(jù)、電子天平參數(shù)及按照數(shù)學(xué)模型得到的數(shù)據(jù)匯總整理代入式(14)中，可得到全試樣凈種子的B類不確定度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如表7所示。

表7 全試樣凈種子的B類不確定度評定

2.3.3 全試樣凈種子的B類合成不確定度評定

2.4 測量結(jié)球白菜凈種子的合成不確定度

A類和B類的分類目的只是指出評定不確定度分量的2種不同方法，并且只是為了討論的方便，這種分類不是指這2類分量本身性質(zhì)上有差別。2類評定都基于概率分布，并且由2類評定得到的不確定度分量都是用方差或標(biāo)準(zhǔn)差定量表示。

2.5 測量結(jié)球白菜凈種子的擴(kuò)展不確定度

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(P)可以廣泛用于表示測量結(jié)果的不確定度，但涉及健康和安全時(shí)，通常有必要提供不確定度度量，也就是給出測量結(jié)果值的區(qū)間，并期望該區(qū)間包含了能合理賦予被測量值分布的大部分，引入擴(kuò)展不確定度U。

擴(kuò)展不確定度U由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(P)乘以包含因子k得到U=kuc(P)；賦予了被測量值的置信區(qū)間和置信水平。當(dāng)取包含因子k=2，對應(yīng)的置信概率為95%[17]，計(jì)算結(jié)球白菜凈種子的擴(kuò)展不確定度U=2×uc(P)=2×0.002562≈0.51%。

結(jié)果顯示，用GB/T 3543.3-1995半試樣法測量結(jié)球白菜凈種子的結(jié)果為(86.6±0.5)%，k=2。

3 討論

本文實(shí)驗(yàn)采用GB/T 3543.3-1995半試樣法測量結(jié)球白菜的凈種子，通過對多人員多組試樣測量的A類不確定度和電子天平引入的B類不確定度進(jìn)行綜合評定。結(jié)果表明，在樣品稱量時(shí)由電子天平引入的B類不確定度僅占1.6%；主要來源于多次測量的A類不確定度。凈度分析關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)人員必須熟悉種子知識，熟悉凈種子定義；提高實(shí)驗(yàn)人員鑒別凈種子、其他植物種子和雜質(zhì)的能力是減少測量結(jié)果不確定度的關(guān)鍵，才能保證結(jié)果真實(shí)和準(zhǔn)確。