“种子平衡水分测定”的实验方法改进

刘子凡， 罗文杰

（海南大学农学院， 海南 海口571737）

实验教学是高校培养实用型人才的重要环节，在培养学生实践能力、综合能力、创新精神和科学素养等方面具有理论教学不可替代的作用［1］。种子平衡水分是种子特性的一个重要参数，“种子平衡水分的测定”是种子学实验教学中的基础性实验，通过该实验有利于学生理解平衡水分的概念及其变化规律。另外，对于分析种子干燥特性、设计干燥程序和设备及种子安全贮藏等也有重要意义。笔者从事种子学实验课的实践教学10余年，发现采用传统实验方法，实验效果通常不甚理想。因此，结合实验过程碰到的问题，参照一些资料，在实验过程中对相关操作方法进行了改进，保证了实验取得较好的结果。

1 实验原理

确定传统测定种子平衡水分的方法有称重法（Gravimetric）、测蒸汽压法（Manomentic）及测相对湿度法（Hygrometric）［2－3］。称重法是最常采用的试验方法，是利用密闭容器系统内的饱和盐溶液或者不同浓度的酸溶液，产生一定的平衡相对湿度（或水分活度），或者辅助一定流速循环系统内的空气，然后连续地或者周期性地测定样品的水分含量变化。

2 实验改进

2.1 实验装置

平衡水分与种子所处环境的相对湿度、温度、种子的品种类型及其成熟度等因素有关，它是一个热动力学要素［4］。传统的实验装置见图1［5］，改进后的实验装置见图2。改进内容具体包括：1）因铁与氯化铜饱和溶液反应，铁丝断裂，使铁丝框中的种子掉入溶液，导致试验失败，故将小型铁丝框换成小型铜丝框；2）框底改铁丝为尼龙防虫网，这样既可使种子充分暴露于平衡相对湿度环境中，同时也能保证种子不会落入溶液中；3）单底改为双底，保证可平铺一定量的种子样品，减少试验误差；4）铜丝框须离饱和溶液约3～4cm，以防实验过程中使溶液溅湿种子样品，影响实验结果。5）密封的真空干燥器放置一个小电扇能加快饱和水汽循环，但会造成实验结果偏低，试验成本较高［6］，故将小风扇去除。

图1 试验装置示意图

2.2 平衡相对湿度

传统方法是利用密闭容器系统内饱和盐溶液或不同浓度的酸溶液产生平衡相对湿度，但是配制硫酸溶液存在一定的危险，且无机强酸对环境产生污染［7］。实验参考［8］采用饱和盐溶液获得不同平衡相对湿度。具体方法是：首先查表1配成9种盐的饱和溶液，再分别量取250mL饱和溶液入9个1 000mL广口瓶，盖上瓶盖，放入相应温度的培养箱，查表2可知不同饱和盐溶液在该温度下的平衡相对湿度［9］。

图2 试验装置示意图

表1 9种盐在不同温度下的溶解度

表2 9种饱和盐产生的平衡相对湿度（ERH）

2.3 种子样品的选择与处理

实验指南中对种子样品的处理未作任何介绍［5，7］。改进后的实验方法增加了种子样品的选择和处理。1）选择大小相同，无破损、无病虫害的种子；2）若是制作解吸曲线，种子样品需先加水浸泡到种子含水量约为21%（湿基）后，取出在冰箱中平衡2周，其间每天混匀一次方可使用；若是制作吸湿曲线，种子样品先在40.5℃干燥箱中降到含水量为7%～8%（湿基）后，再在干燥器中用五氧化二磷固体脱水干燥到5%以下后使用［6］；3）种子样品量以单层平铺双层尼龙网底为宜。

2.4 种子含水量测定顺序

传统实验方法是：40g种子样品放入广口瓶，达到动态平衡后，测定种子含水量，得出相应的平衡水分。但是，测定种子含水量要求种子重量需在50～100g，否则会因样品量不足，导致实验结果误差大。

改进方法：1）先测定经选择和处理后的种子样品含水量，即初次含水量；2）称取种子样品重（初始种子净重）放入双层小型铜丝框内，平衡若干天后称重，直至达到恒重为止，此时的种子重量为最后种子净重。一般在低平衡相对湿度下的种子样品需3个星期左右方可平衡，高平衡相对湿度下的种子样品需2个星期左右方可达到平衡；3）种子达到平衡需要的时间较长，相对湿度80%以上时霉菌的发育又很快。实验过程中一旦观察到置于饱和氯化钾和硝酸钾溶液上空的种子样品发霉即取出样品，称重作为最后种子净重［10］；4）利用公式计算平衡后的种子含水量：

2.5 模拟曲线方程，计算临界水分

传统实验方法中仅有“制作等温线，平衡曲线有3个明显的阶段，2个转折点的1／2处为束缚水与自由水的界限”的描述。但对如何计算临界水分无进一步描述，学生最后无所适从。平衡曲线是一个S曲线［7］，经过实践与摸索，考虑到本科生对Excel软件熟练掌握而对统计软件不熟悉的实际情况，采用Excel软件模拟等温线方程［11］。具体方法：1）利用实验得出的9对平衡相对湿度（x）与相应平衡水分（y）的数据模拟出等温线方程对方程求导数，得出函数的2个拐点3）将2个拐点的中点x＝lna／b代入S曲线方程，求出y值，该点的平衡水分即为临界水分。

3 小 结

通过对实验装置的改进，增加实验材料选择和处理，改变种子含水量测定的时间顺序，增添曲线方程的模拟，实验误差能显著减少，获得准确的实验结果，提高教学效率和学生思考问题解决问题的能力。

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