《种子超声波处理机 质量评价技术规范》农业行业标准制定解读

李毅峰，刘成侣

（1.广东省现代农业装备研究所，广东 广州 510630；2.广东省农业技术推广中心，广东 广州 510520）

1 种子超声波处理机技术发展概况

1.1 技术原理

种子超声波处理机主要原理是通过刚性盛载容腔体壁、直接纵向地把超声波作球体聚焦、推向种子聚集空间，使超声弹性机械波能在种子粒群中传导、绕旋、反弹、穿透，令种子接受超声波辐照能。水稻种子经超声波处理（干法或湿法），促进种子透气、种子吸水和种子淀粉酶活性增加，进而种子发芽率提高、秧苗强壮、抗逆性强、早生快发，主茎苗增加和低位大分蘖增加，从而导致有效穗增加、每穗粒数增多和产量提高。水稻种子经超声波处理，亦能提高水稻糙米率和整精米率以及香米香气含量，降低稻米垩白米率和垩白度，显著改良稻米品质。

物理技术处理种子的研究属于现代生物物理工程领域，旨在通过物理手段改善作物种子性状，以达到增产优质的目的。利用物理作用原理在线批量处理植物种子，整个流程为全自动及智能化。超声场处理种子具有三大优点：一是能促进苗齐、苗壮，增加秧苗的抗逆能力；二是在施肥量和农药喷施量不增加的前提下，协调水稻产量的构成因子，增加水稻的产量；三是改善稻米的品质，增加水稻种植的经济效益。

1.2 技术创新点

利用特定频率和功率超声波对作物种子进行处理可以提高作物产量和改善作物品质。以水稻为例，对不同基因型水稻种子超声波处理后，有3 个特点：一是缩短发芽周期、提高种子发芽势和发芽率，降低种子腐烂率，同时出苗整齐、苗壮，提高秧苗的抗逆能力；二是通过超声波处理提高了不同基因型水稻的地上部干物质积累总量、净光合速率、叶绿素含量和叶面积指数，显著提高了水稻的有效穗数和单位面积颖花数，最终表现为不同基因型水稻产量的提高；三是通过超声波处理还能够降低水稻品种的垩白度和垩白粒率，改善稻米的外观品质。对于其他作物而言亦有相同效果。

1.3 国外相关技术方法情况

不同于生物改良种子技术，通过物理的方式处理种子，能更直接更快捷使农产品达到增产提质效果。因此，世界各农业强国很重视物理处理种子技术的开发。目前，国际上都采用磁化、激光辐照等技术处理种子以达到作物增产的目的。由于在国外该类设备主要处于理论阶段，国内尚未见同类设备，未有国家标准和行业标准，制标过程以自主制定为主。

2 《种子超声波处理机 质量评价技术规范》农业行业标准制定的意义和基本原则

2.1 意义

据不完全统计，全国主要作物种植面积如表1所示。

表1 全国主要作物种植面积不完全统计表

超声波处理作物全国覆盖情况，如图1 所示。

图1 超声波处理作物全国覆盖图

2016—2020 年（作物）超声处理服务面积，如表2 所示。

表2 2016—2020年（作物）超声处理服务面积表

在超声波处理作物的实际应用中，发现对作物生长性能有所改善。例如，经超声波增产调优技术处理过的水稻种子从图片可以看出提高了种子的发芽率，根系发达，秧苗时期白根多，根系茂盛，分蘗期茎粗、株高、叶宽、侧根多，分蘗多有助于增加有效穗形成水稻大穗。又例如，经过超声波增产调优技术处理的小麦种子与常规对比，在幼苗期出芽快、出苗齐，整个生育期可以明显看到，处理过的较常规长势旺盛，植株根茎粗壮，根系发达，分蘖更多，有效穗数、大穗多。再例如，经过超声波增产调优技术处理的玉米种子与常规对比，发芽快、出苗齐、苗壮、基部节间短，苗期长势旺，茎秆较常规更粗壮，植株根系特别发达，根长且多，整个生育期间抗病能力较常规显著增强，叶片宽、叶片厚，颜色深绿，叶绿素含量高，玉米穗不秃尖，穗粒饱满，穗大小均匀一致。

2.2 基本原则

《种子超声波处理机 质量评价技术规范》农业行业标准制定过程，基于国内外超声波种子处理的相关技术研究成果，遵循以下主要原则。

1）统一协调性。本标准按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1 部分：标准化文件的结构和起草规则》给出的规则编写，在布局、格式、措词等方面保持统一协调；标准内容也保持与现行相关国家标准、行业标准等的统一和协调。

2）适应性。标准内容与当前产品技术水平相适的同时，也顾及同类产品未来的发展方向，具有较强的可操作性。

3）一致性。本标准在编制过程中，参照了《GB/T 3543.4 农作物种子检验规程 发芽试验》、《GB/T 3543.4 农作物种子检验规程 水分测定》、《GB/T 5520 粮油检验 发芽试验》，在内容等方面保证与有关标准的一致，符合有关标准的要求。

4）规范性。标准在编制过程中，已注意到其合理性，以及结构与内在的关联，内容划分也经过充分考虑，编制组认为章条款的确立是科学、合理、有序的，做到提纲挈领。

5）服务经验及其专家意见。根据标准起草人以及超声波种子处理专家多年的业务服务经验，编制了技术要求、试验方法等，并根据服务专家意见进行了修改。

3 《种子超声波处理机 质量评价技术规范》技术要求

3.1 核心术语和定义

《种子超声波处理机 质量评价技术规范》农业行业标准给出了种子超声波处理机（ultrasonic seeds processor）、发芽率增值（increment in germination percentage）等术语和定义。其中，“种子超声波处理机”被定义为通过对农作物种子进行超声波处理，以增加其发芽率的设备；“发芽率增值”是指农作物种子经处理机处理后，其发芽率提高的百分数。

3.2 标准主要技术内容指标或要求确定的依据

《超声波种子处理机 质量评价技术规范》共有正文7 章，包括第1 章范围、第2 章规范性引用文件、第3 章术语和定义、第4 章基本要求、第5 章质量要求、第6 章检测方法、第7 章检验规则。标准主要技术内容指标或要求确定的依据说明如下。

3.2.1 范围

本标准规定通过超声波对农作物种子进行处理，达到增加发芽率从而提高产量的超声波种子处理机的质量要求、检验方法和检验规则，适用于超声波种子处理机质量评价。

超声波种子处理机通过刚性有盛载容腔体壁直接纵向球体聚焦推向种子聚集空间，超声弹性机械波能，在种子粒群中传导、绕旋、反弹、穿透，令种子接受超声波辐照能。例如，该类设备应用于水稻种子处理时，超声波种子处理机利用物理作用原理在线批量处理水稻种子。水稻种子经超声波处理，促进种子透气、种子吸水和种子淀粉酶活性增加，进而种子发芽率提高、秧苗强壮、抗逆性强、早生快发，主茎苗增加和低位大分蘖增加，从而导致有效穗增加、每穗粒数增多和产量提高。

标准起草组在试验研究的基础上，确定了利用超声波技术手段处理种子设备质量的指标。标准内容基于目前已较为成熟可靠的技术方法，既保证了对当前超声波种子处理机研发生产应用的指导作用，也为今后相应设备的改进保留了充足的余地。

3.2.2 规范性引用文件

在获取当前国内已有的相关标准的基础上，根据超声波种子处理技术特点，参考了相关农机具的标准，包括《GB/T 2828.11-2008 计数抽样检验程序第11 部分：小总体声称质量水平的评定程序》、《GB/T 3543.4 农作物种子检验规程 发芽试验》、《GB/T 3543.6 农作物种子检验规程 水分测定》、《GB/T 3768 声学 声压法测定噪声源声功率级和声能量级采用反射面上方包络测量面的简易法》、《GB/T 5520粮油检验 发芽试验》、《GB/T 5667 农业机械 生产试验方法》、《GB/T 9480 农林拖拉机和机械、草坪和园艺动力机械 使用说明书编写规则》、《GB 10395.1 农林机械 安全 第1 部分：总则》、《GB 10396 农林拖拉机和机械、草坪和园艺动力机械 安全标志和危险图形总则》、《GB/T 13306 标牌》、《JB/T 5673 农林拖拉机及机具涂漆 通用技术条件》、《JB/T 9832.2 农林拖拉机及机具 漆膜 附着性能测定方法 压切法》[1-12]。

其中《GB/T 2828.11-2008 计数抽样检验程序第11 部分：小总体声称质量水平的评定程序》用于指导超声波种子处理机的检验抽样[1]。

《GB/T 3543.6 农作物种子检验规程 水分测定》用于指导试验条件[3]。《GB/T 3543.4 农作物种子检验规程 发芽试验》和《GB/T 5520 粮油检验 发芽试验》用于指导发芽率增值性能试验[2]。《GB/T 3768声学 声压法测定噪声源声功率级和声能量级 采用反射面上方包络测量面的简易法》用于指导噪声测定[4]。《GB/T 5667 农业机械 生产试验方法》用于指导生产试验考核[6]。《GB 10395.1 农林机械 安全第1 部分：总则》和《GB 10396 农林拖拉机和机械、草坪和园艺动力机械 安全标志和危险图形 总则》用于指导安全防护和安全标志[8-9]。其他引用标准用于说明书、涂漆等相应方面要求。

3.2.3 技术要求

1）发芽率增值。用于评价产品的功能特性。根据华南农业大学农学院“超声波处理水稻种子的增产效应”研究，水稻种子经超声波处理后，显著提高产量。其试验种子是粤晶丝苗陈种子（YO）和粤晶丝苗新种子（YN）；试验方法是干法超声波处理（GC）和湿法超声波处理（SC）。实验所得出对比数据如表3 所示。

表3 实验对比表

由其试验及研究得出超声波处理种子后，作物增产的机理，如图2 所示。

图2 超声波处理植物机理图

可见，发芽率是影响增产效果的关键环节。因此，本标准选择“发芽率增值”作为技术要求的最主要性能指标，能够直接反应超声波种子处理机的最主要、最核心的质量性能。根据试验把“发芽率增值”指标定为不小于2%。这个指标值反映当前超声波种子处理机的技术水平，使本标准起到提高处理机性能、指导处理机生产，使处理机的质量提高，但也没有盲目追求高指标，而是同时考虑了经济性。

根据不同类型种子，发芽率测定按照《GB/T 3543.4 农作物种子检验规程 发芽试验》或《GB/T 5520 粮油检验 发芽试验》进行测定[2]。

2）纯工作小时生产率。用于评价产品的作业能力，因为各生产厂家会有不同大小规格的设备，所以设置的要求是“≥企业明示值”。

3）千瓦小时生产率。用于评价产品的能耗，因为设备的作业能力不同，能耗也不同，所以设置的要求是“≥企业明示值”。

4）噪声。噪声关乎正常工作过程的人体健康卫生，列入了性能指标并根据试验数据设置为“≤85dB（A）”[4]。

5）安全防护和安全标志。安全防护主要规定了回转件、发热件、高压件的防护，接地端子，防水，防潮，过载，漏电，绝缘套管，绝缘电阻等的要求。

安全标志主要规定了电柜、传动、高压、高温、接地端子、超声波元件等标志。

6）使用有效度。根据试验结果，规定为“K18h应不小于90%”。

4 结语

超声波技术可用于种子处理，相对于其他物理方法处理种子，超声波技术有其独特的效果。随着超声波种子处理机产品在全国的推广应用，社会需求逐步扩大，生产企业和产量也逐年增长。调查发现，个别企业存在使用劣质材料、以次充好的现象。劣质的超声波种子处理机会影响植物种子的酶活性，极有可能出现没有增产效果、增产不显著、严重影响种子生命的3 种情况，极大损害了广大农户的权益。因此，生产企业和用户都迫切需要能够对该类设备的性能质量进行统一评价的技术规范。《种子超声波处理机 质量评价技术规范》农业行业标准专门针对水稻种子超声波处理机规定了其术语和定义、基本要求、质量要求、检测方法和检验规则。通过标准的制定和实施，可以对该类设备的关键技术性能指标进行统一评价，保证性能优良的产品服务于“三农”。