不同干燥方式对水稻种子干燥速率及种子质量的影响

王亚梁 陈惠哲 张玉屏 向镜 张义凯 河野元信 朱德峰*

（1中国水稻研究所，杭州310006；2日本佐竹公司，日本东京 101-0021；3江西农业大学农学院，南昌330045；*通讯作者：cnrice@qq.com）

水稻生产在我国粮食生产中具有举足轻重的地位。由于社会经济的发展，农村劳动力逐渐向城市转移，轻简化栽培是水稻生产的重要方向[1]。经过多年的发展，我国水稻耕地、收获已经基本实现机械化，水稻种植机械化率也已达30%以上，然而水稻烘干贮藏的机械化发展较慢，水稻烘干贮藏技术的发展远落后于发达国家。南方稻区由于地形的因素，水稻生产还是多以中小规模为主，又因烘干设备成本较高，生产上主要还是利用传统方法进行稻谷干燥，烘干机械化水平较低[2]。近年来，气候的变化导致南方稻区阴雨天气增多，特别是在晚稻收获季节，阴雨天气频繁出现，导致水稻正常干燥受阻。我国南方水稻种植区域以杂交稻为主，品种更新较快，育种量较大，2016年新收获杂交水稻种子就达到2.8亿kg[3]。崔婷等[4]研究指出，种子烘干过程对种子活力会产生一定的影响。目前，育种过程中，科研院所水稻收割还是以手工作业为主，并采用自然晾干的方式。然而，由于阴雨天气的出现，种子干燥困难，种子质量受影响较大。为此，研发室内小型烘干设备，对南方稻区水稻生产来说十分重要。

国内外对水稻的烘干方式进行了较多的研究，其中，日本是技术水平较高的国家，发明了一系列新的烘干设备及方法，如连续式干燥机、循环式干燥机等[5-6]，我国东北三省多引用日本的技术和设备进行烘干。其中，吨袋的使用有效提高了稻谷的烘干、贮藏、流通效率，吨袋两端通风，结合通风装置和控制设施，能够大批量对水稻进行烘干、贮藏，克服自然条件对种子干燥带来的不利影响，我国一些地区也开始借鉴和利用。然而种子的干燥受很多因素的影响，鉴于此，本试验研究了自然晾干、烘箱恒温烘干、袋式鼓风烘干和鼓风加热烘干4种烘干方式对水稻种子质量及干燥速率的影响，以期为我国南方水稻烘干技术的发展，为科研部门小规模种子烘干提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本试验材料是浙江省宁波市种子公司繁育基地即时收获的甬优538种子。

1.2 试验方法

试验于2015年在中国水稻研究所试验基地进行，10月31日收获种子，用袋封好后带回，采用4种不同干燥方式进行干燥：T1，袋式烘干机（FCD-1，日本佐竹公司）加热烘干；T2，袋式烘干机（FCD-1，日本佐竹公司）普通（不加热）烘干；T3，采用50℃恒温烘箱（DHG-9245A，上海和呈仪器制造有限公司）烘干；T4，在自然条件下晾干。试验处理在种子含水量达13%～14%时结束，并取样在干燥箱内保存1个月。吨袋由日本佐竹公司提供，直径为133 cm。袋式烘干机装有鼓风装置。

1.3 测定项目

1.3.1 谷堆温湿度

利用温湿度测定仪（HOBO，U30-GSM）测定种子堆温湿度。

表1 不同干燥方式种子堆空气温湿度

图1 不同干燥方式种子失水速率

1.3.2 种子含水量

使用单颗粒自动水分仪（Shizuokaseiki，CTR-500ET）于烘干处理开始前测定种子的初期含水量，烘干过程中每2 h用水分仪测定种子水分含量1次，含水量达到13%～14%时停止测定。

1.3.3 种子活力

种子去壳后，采用0.1%TTC染色，考察种子活力，重复3次。种子活力（%）=染色的种子/（染色的种子+未染色的种子）×100%。

1.3.4 种子活力指数

每处理选取100粒大小一致的种子进行发芽试验，每处理3次重复。种子活力指数：第5天以正常苗统计发芽势，发芽指数=Gt/Dt，Gt：与Dt相对应的每天发芽种子数，Dt：发芽日数；活力指数=发芽指数×单株苗高（cm）。

1.4 数据统计与分析

利用Excel进行数据统计，并利用SAS 9.2进行方差分析（Duncan’s）。

2 结果与分析

2.1 种子堆空气温湿度

由于试验材料收获时间不同，烘干过程中气象条件不一致，种子烘干时主要为阴雨天气，相对湿度较高，各处理种子堆流通空气湿度平均达83.9%。

空气湿度是影响烘干效率的重要因素，袋式烘干由于鼓风作用的存在，相对湿度比自然条件下降低10.3%～24.7%，其中袋式加热烘干又比袋式普通烘干种子堆湿度要低，经测定，吨袋20 cm处，风速平均为0.68 m/s。对种子堆的温度进行分析发现，袋式加热烘干种子堆温度平均比袋式普通烘干和自然条件晾干增加4.4℃和2.9℃，由于风速的存在，袋式普通烘干种子堆温度比自然条件下晾干略低（表1）。

2.2 失水速率

从图1可以看出，采用自然晾干方式种子水分下降最慢，水分含量有起伏，但随着时间的推移，水分含量总体上呈直线下降，模拟结果表明，每小时自然晾干种子水分下降0.26%。与自然晾干方式相比，其他3种烘干方式都可以明显缩短烘干所需的时间，其中50℃烘箱烘干方式（T3）所需时间最短，种子含水量从33.4%到14.0%只需22 h，水分呈直线下降趋势，每1 h水分降低0.91%。袋式加热烘干方式（T1）也有明显的效果，与袋式普通烘干方式（T2）相比，袋式加热烘干种子水分下降到20.0%所需时间缩短8 h，而由于空气湿度的因素，袋式加热烘干水分达到14.0%时，袋式普通烘干和自然晾干的水分含量均在15.0%以上。从水分含量下降趋势上看，在烘干开始后8 h，袋式烘干方式水分降低速率比50℃烘箱烘干方式的高，而8 h后采用烘箱烘干失水速率显著高于袋式烘干。袋式加热烘干的水分下降速率在任何时段均高于袋式普通烘干，但烘干前8 h两种袋式烘干方式水分降低速率差异相对较小，8 h后加热烘干的水分降低速率要快，可用二次项函数进行模拟，30 h后水分下降均趋于平缓。以上说明温度是影响烘干的主要因素，但在开始烘干时鼓风也起重要作用。

2.3 种子活力

由图2可知，烘干处理会降低种子活力，平均比自然晾干降低4.5个百分点，其中袋式普通烘干降低幅度最大，达到8.2个百分点，与袋式加热烘干和自然晾干相比差异显著。袋式加热烘干和烘箱50℃恒温烘干种子活力虽然有所降低，但与自然晾干相比无显著差异，袋式加热烘干比烘箱50℃恒温烘干下降幅度小。说明增温和鼓风干燥均会降低种子活力，在鼓风的基础上，适当增温，则对种子活力伤害较小。

图2 不同干燥方式的种子活力

图3 不同干燥方式的种子活力指数

2.4 种子活力指数

对干燥后甬优538种子进行活力指数测定，结果（图3）发现，烘箱50℃恒温烘干提高了种子活力指数，分别比自然晾干、袋式普通烘干、袋式加热烘干提高26.3%、22.

7%和14.2%，差异显著。袋式加热烘干也有利于种子活力指数的提高，但与袋式普通烘干及自然晾干相比差异不显著。由此说明，干燥时增温有利于种子活力的提高。

3 讨论与结论

合理的干燥温度对种子烘干极为重要。张银等[7]指出，在种子干燥过程谷堆温度高于34℃时，种子的发芽率会降低，且干燥时间越长，发芽率越低。本研究结果与之相似，烘箱50℃恒温烘干降低了种子活力，而在袋式普通烘干过程中，由于天气因素，达到适宜水分的时间延长，种子发芽率显著下降，这可能与种子未迅速休眠相关，从而影响贮藏过程中的内含物变化[8]。有研究指出，干燥温度对种子发芽势的影响大于发芽率[9]，这与本研究结果一致，本试验中发现种子发芽势降低的同时提高了活力指数，袋式加热干燥和烘箱恒温烘干种子发芽5 d种子的苗高要比普通烘干和自然晾干方式要显著增加。有研究指出，高温烘干增加种子裂纹，影响胚芽吸收营养物质[10]，但在本试验中，甬优538种子并未有裂纹显著增加的趋势，这可能与品种间差异有关。

风速也是影响稻谷烘干的重要因素。本研究发现，风速增加显著提高了干燥前期水稻干燥的速率，在实际生产中，遭遇阴雨天，可以采用鼓风的方式来降低水分含量，防止种子霉变。袋式加热干燥方式是一种不错的选择。赵锡和等[11]指出，在温度45℃和55℃时，进行变温干燥，前7 h风速0.7 m/s，后程风速0.4 m/s干燥时，能显著提高干燥效率，在袋式加热过程中，还需对加热温度进行梯度研究，以明确最高烘干效率。