快测法测量玉米籽粒含水率的误差分析

郭红亮， 常海霞， 刘永忠， 李万星， 曹晋军， 靳鲲鹏， 李 丹

(山西省农业科学院谷子研究所， 山西 长治 046011)

玉米作为主要的粮饲和工业原料，在我国工业与农业中的地位越来越重[1]。世界上玉米生产大国中，我国玉米的种植总面积产量仅在美国之后[2]。玉米作为山西省面积最大的粮食作物，多年来种植总面积越来越大，其产量在不停提升[3-4]。玉米在山西省的农业生产中占到半壁江山，在山西省粮食生产和粮食保障方面起到关键作用[5-6]。玉米水分对其收购、运输、储存等都有十分重要的意义。玉米籽粒含水率一直是玉米机械直收籽粒与后期烘干仓储的一项关键指标[7-9]。国家标准中105 ℃恒重法准确性非常高[10]，但是存在测定时间长，耗费成本高，工作效率低等缺点，然而玉米育种家在收获与考种时面对的是大量的杂交种组合，所以根本无法满足玉米育种家实际工作中的需求。随之，谷物水分测定仪被广泛应用，常用谷物水分测定仪按测量方法可分为电阻法、电容法、隧道烘干法等[8]。其中电容法原理是以谷物作为电容器的极间介质，电容器的圆通极板和圆通柱极板间的距离保持不变时，当把粮食放入两极间，两极间介质的电系数随粮食水分的高低而波动，从而引起了电容传感器电容量的波动，以此得出粮食的含水率[11-12]。电容法有其测定方便快速，无需粉碎，体积小，携带方便等优点被广大育种家应用在品种选育过程中，但其存在的缺点是，测量精度不高，重复稳定性较差[13-15]。常见的电容式谷物水分测定仪有LDS-1 F及LDS-1 H型属于国产品牌，PM-8188型为进口品牌，同时PM-8188是玉米国家区域试验中指定的谷物水分测定仪[16-17]。前人对LDS-1 F及LDS-1 H型谷物水分测定仪有所研究，洪丹等[8]研究认为，样品质量、容重对LDS谷物水分测定仪测玉米水分有影响，一定范围内高、中、低水分段及样品温度对LDS谷物水分测定仪测玉米水分影响不大。一定范围内，容重越大，快测法与定温定时法偏差越大。对PM-8188型谷物水分测定的研究鲜见报道。本试验选取了16个山西省中晚熟区生产上常见的玉米品种，在同1 d收获，同时用PM-8188型谷物水分测定仪和105 ℃恒重法测定；16个品种取样回晒场晾晒28 d后，在同1 d内用PM-8188型谷物水分测定仪和105 ℃恒重法再次测定样品，以期寻求PM-8188型谷物水分测定仪测定数值与105 ℃恒重法测定数值间的关系，为玉米育种家在品种籽粒含水率选择过程中提供理论支持。

表1 供试材料

编号12345678品种先玉335大丰30并单23福盛园57屯玉99润民336龙生16中种8号编号910111213141516品种强盛388强盛62诚信5号太玉339中地9988瑞普909先玉987并单669

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2018年在山西省长子县种植，前茬作物谷子，播种前试验地0～30 cm土层土壤养分含量为：有机质8.02 g·kg-1，全氮0.87 g·kg-1，碱解氮79.46 mg·kg-1，速效磷9.52 mg·kg-1，速效钾7.79 mg·kg-1，土壤容重1.39 g·cm-3。pH值为7.4，属中等肥力水平。

1.2 试验材料

供试材料选用了2017—2018年在山西省中晚熟区大面积推广的16个玉米品种，分别是：先玉335、大丰30、并单23、福盛园57、屯玉99、润民336、龙生16、中种8号、强盛388、强盛62、诚信5号、太玉339、中地9988、瑞普909、先玉987、并单669。为便于作图分析，本试验把16个品种一次编号，具体见表1。

1.3 试验设计

试验随机区组种植，3次重复，小区占地20 m2，长6.67 m，宽3 m，共48个小区。种植密度均为60 000株·hm-2，田间正常生产管理。

1.4 测定项目与方法

标准法测定水分:参照GB 5497—1985《粮食、油料检验水分测定法》105 ℃恒重法测定[10]，每个品种重复3次取样进行测量，最后取算术平均值作为标准法结果。

PM-8188型谷物水分测定仪：将被测样品放入料筒直到料筒上部下沿口，把料筒固定到传感器顶端，按动料筒下端的放料按钮，样品落入传感器里，测定仪开始测量样品含水率，于几秒后显示数值。每个样品连续测量5次，最终用5次测量结果的平均值定为测定结果。

试验于9月23日统一收获，收获时用标准法和PM-8188型谷物水分测定仪测定水分，同时取样回晒场晾晒，于10月21日再次用上述2种方法进行水分测定。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel软件处理数据作图。

2 结果与分析

2.1 收获时2种测定水分方法的结果分析

根据对收获时16个品种籽粒水分的2种方法测定，得出图1结果，根据图1可知，PM-8188型谷物水分测定仪在16个品种间对标准法测定的结果误差有大有小，误差最大的为润民336，误差达到6.27%，误差最小的为诚信5号和中地9988，误差为0，16个品种的平均误差为2.34%，16个品种总体呈现出PM-8188型谷物水分测定仪测定结果比标准法测定结果偏低的结果。为了研究收获时测定的2个结果间的关系，根据试验结果做了趋势分析，得出图2结果。根据图2可知，PM-8188型谷物水分测定仪测定结果与标准法测定结果存在线性关系，对应的线性关系方程为y=1.068 3x-1.215 4，判定系数R2=0.919 3。线性方程表明2个结果间存在正相关关系。

图1 收获时2种方法测定的水分结果

图2 收获时2种方法测定的水分趋势

2.2 晾晒后2种测定水分方法的结果分析

根据对晾晒后16个品种籽粒水分的2种方法测定，得出图3结果，根据图3可知，PM-8188型谷物水分测定仪在16个品种间对标准法测定的结果同样存在误差，误差最大的为先玉987，误差达到2.56%，误差最小的为润民336、龙生16、强盛62和诚信5号，这4个品种的误差为0，16个品种的平均误差为0.86%，从整体趋势来看依旧是呈现出PM-8188型谷物水分测定仪测定结果比标准法测定结果偏低的结果。为了研究晾晒后测定的2个结果间的关系，根据试验结果做了趋势分析，得出图4结果。根据图4可知，PM-8188型谷物水分测定仪测定结果与标准法测定结果存在线性关系，对应的线性关系方程为y=0.976 6x+0.559 1，判定系数R2=0.990 3。线性方程表明2个结果间存在正相关关系。

图3 晾晒后2种方法测定的水分结果

图4 晾晒后2种方法测定的水分趋势

3 结论与讨论

通过PM-8188型谷物水分测定仪和标准法对收获时和晾晒后的16个品种籽粒含水率测定，得出在收获时玉米籽粒含水率范围在22%～33%之间时，PM-8188型谷物水分测定仪测定结果误差较大，平均误差达到了2.34%；而在晾晒后玉米籽粒含水率范围在15%～21%之间时，PM-8188型谷物水分测定仪测定结果误差较小，平均误差达到了0.86%，并且16个品种中有4个没有误差，完全准确率达到了25%，2个时期PM-8188型谷物水分测定仪的测定结果均表现为偏低。根据回归分析，得出线性关系方程，PM-8188型谷物水分测定仪的测定结果与标准法的结果存在正相关关系。

在PM-8188型谷物水分测定仪的实际操作过程中，玉米的粒型、大小、容重以及其周边环境对仪器的电容值都有影响，这些因素都可以对测定结果造成误差[8-9]。科研人员在实际使用过程中，应定期去相关计量单位或在指定的实验室对仪器进行校正，仪器的校正点越接近实际经常应用的水分范围，测量误差会越小。本试验只是选择了山西省中晚熟区大田生产中常见的品种，对PM-8188型谷物水分测定仪测定结果的误差在不同时期进行了分析，可以对玉米育种家在田间快测玉米籽粒含水率进行选择时提供对应的理论依据。